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TWI603438B - 電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組、電源模組用基板之製造方法、及附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法 - Google Patents

電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組、電源模組用基板之製造方法、及附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法 Download PDF

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TWI603438B
TWI603438B TW102147975A TW102147975A TWI603438B TW I603438 B TWI603438 B TW I603438B TW 102147975 A TW102147975 A TW 102147975A TW 102147975 A TW102147975 A TW 102147975A TW I603438 B TWI603438 B TW I603438B
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TW
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power module
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metal
glass
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TW102147975A
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TW201440181A (zh
Inventor
西元修司
長友義幸
Original Assignee
三菱綜合材料股份有限公司
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Publication date
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Description

電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組、電源模組用基板之製造方法、及附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法
此發明係關於具備於絕緣層一側之面(第一面)，形成電路層的同時，並於前述絕緣層的另一側之面(第二面)，形成金屬層之電源模組用基板、具備接合於電源模組用基板之金屬層側的金屬構件之附有金屬構件之電源模組用基板、具備搭載於此附有金屬構件之電源模組用基板之電路層的半導體元件之附有金屬構件之電源模組、附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法、及附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法。
本案係對於2012年12月27日於日本提出申請之日本特願2012-284641號主張優先權，並將其內容援用於此。
各種半導體元件當中，在用以控制電動汽車或電氣車輛等所使用之大電力控制用之動力元件，因為發熱量多，作為搭載此之基板，例如於由AlN(氮化鋁)等所構成之陶瓷基板(絕緣層)上，將導電性優異之金屬板作為電路層接合，於陶瓷基板之下方面，為了放熱亦將熱傳導性優異之金屬板作為金屬層接合之電源模組用基板自以往即被廣泛使用。
如此電源模組用基板係於其電路層上，透過焊接材料搭載作為動力元件之半導體元件。
而且，在此種電源模組用基板，有時於金屬層側進一步接合放熱板、冷卻器、緩衝板等之金屬構件。
例如於專利文獻1，揭示於絕緣層一側之面(第一面)形成以Al所構成之電路層，於絕緣層另一側之面(第二面)形成以Al所構成之金屬層之電源模組用基板。而且，揭示於此電源模組用基板之金屬層的表面，藉由硬焊來接合散熱片(金屬構件)之附散熱片之電源模組用基板(附有金屬構件之電源模組用基板)。
又，於專利文獻2、3，揭示於電源模組用基板之金屬層的表面，藉由硬焊接合由鋁所構成之緩衝層(金屬構件)之附緩衝層之電源模組用基板(附有金屬構件之電源模組用基板)。
進而，於專利文獻4，揭示於電源模組用基板之金屬層的表面，藉由硬焊接合由金屬基複合材料(鋁基複合材 料)所構成之緩衝層(金屬構件)之附緩衝層之電源模組用基板(附有金屬構件之電源模組用基板)。
在此等之附緩衝層之電源模組用基板，於緩衝層側進一步接合散熱片，而作為附散熱片之電源模組用基板。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-16813號公報
[專利文獻2]日本特開2009-135392號公報
[專利文獻3]日本特開2009-224571號公報
[專利文獻4]日本特開2010-098057號公報
而且，於專利文獻1~4所示之附散熱片之電源模組用基板、及附緩衝層之電源模組用基板中，電源模組用基板之金屬層與金屬構件係藉由硬焊進行接合。硬焊因為進行硬焊時之接合溫度為高溫(例如約650℃)，因此有時於該電源模組用基板之熱負荷大，電源模組用基板(尤其是絕緣層)會劣化。
進而，硬焊由於接合溫度為高溫，有時電源模組用基板或金屬構件所產生之熱應力變大，電源模組用基板或金屬構件之翹曲會變大。
此發明係鑑於前述事情而完成者，目的係提 供一種在電源模組用基板之金屬層與金屬構件的接合中，降低在該電源模組用基板之熱負荷的同時，可減低電源模組用基板及金屬構件所產生之翹曲之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組、電源模組用基板之製造方法、附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法。
(1)在本發明一態樣之電源模組用基板，其係具備絕緣層、形成於此絕緣層之第一面的電路層、與形成於前述絕緣層之第二面的金屬層之電源模組用基板，其特徵為於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，層合有經接合由包含金屬粒子及氧化金屬粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層之第一基底層，前述第一基底層係具有形成於與前述金屬層的界面之第一玻璃層、與層合於此第一玻璃層的第一Ag層。
根據本發明之電源模組用基板，第一基底層因為具備於與金屬層之界面所形成之第一玻璃層，藉由玻璃成分可去除形成於金屬層表面之氧化皮膜，可確保第一基底層與金屬層的接合強度。
進而，因為於第一玻璃層層合第一Ag層，於電源模組用基板之金屬層側配設金屬構件，透過由金屬之燒成體所構成之接合層可接合電源模組用基板與散熱片。由此金屬之燒成體所構成之接合層，因為可於較硬焊溫度更低之 溫度形成，因此可將電源模組用基板與金屬構件，以比較低之溫度接合，減低在該電源模組用基板之熱負荷，可抑制電源模組用基板的劣化。進而，亦可減低電源模組用基板及金屬構件所產生之翹曲。
(2)在本發明其他態樣之電源模組用基板，係如(1)記載之電源模組用基板，其中，前述第一基底層為含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊的燒成體。
此時，藉由燒成含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，可簡單且確實地形成具備形成於金屬層之界面的第一玻璃層、與層合於第一玻璃層而形成之第一Ag層之第一基底層。
(3)在本發明其他態樣之電源模組用基板，其係如(1)或(2)記載之電源模組用基板，其中，於前述第一Ag層分散有玻璃，露出於前述第一基底層表面之前述玻璃的面積比率為55%以下。
此時，因為露出於第一基底層表面之前述玻璃的面積比率為55%以下，於第一基底層，層合由金屬之燒成體所構成之接合層而形成時，不被玻璃阻礙，可強固地接合第一基底層之第一Ag層與接合層。
(4)在本發明其他態樣之電源模組用基板，其係如(1)~(3)中任一項記載之電源模組用基板，其中，於前述電路層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，形成有第二基底層，前述第二基底層係具有形成於與前述電路層的界面之第二玻璃層、與層合於此第二玻璃層的第二 Ag層。
此時，於電路層中，於與配設有前述絕緣層之面相反側之面，形成有第二基底層，第二基底層因為具有形成於與電路層之界面的第二玻璃層，藉由玻璃成分可去除形成於電路層的表面之氧化皮膜，可確保電路層與第二基底層的接合強度。
又，因為形成第二基底層，故可透過由金屬之燒成體所構成之接合層來接合半導體元件。
(5)在本發明其他態樣之電源模組用基板，其係如(1)~(4)中任一項記載之電源模組用基板，其中，前述絕緣層為選自AlN、Si3N4、或Al2O3之陶瓷基板。
選自AlN、Si3N4或Al2O3之陶瓷基板，絕緣性及強度優異，能夠實現電源模組信賴性的提昇。又，藉由於此陶瓷基板之第一面及第二面接合金屬板，可輕易形成電路層及金屬層。
(6)在本發明其他態樣之附有金屬構件之電源模組用基板，其係具備如(1)~(5)中任一項記載之電源模組用基板、與接合於此電源模組用基板的前述金屬層側之金屬構件，於前述第一基底層、與前述金屬構件之間，形成有由金屬之燒成體所構成之接合層。
根據此構成之附有金屬構件之電源模組用基板，因為於第一基底層與金屬構件之間，形成有由金屬之燒成體所構成之接合層，故強固地接合電源模組用基板(金屬層)與金屬構件。而且，前述之由金屬之燒成體所構成之接合 層，因為可於較硬焊溫度更低的溫度形成，故可將電源模組用基板與金屬構件於比較低的溫度接合，可減低在該電源模組用基板之熱負荷。進而，可減低由電源模組用基板、及金屬構件所產生之翹曲。
(7)在本發明其他態樣之附有金屬構件之電源模組用基板，其係如(6)記載之附有金屬構件之電源模組用基板，在前述附有金屬構件之電源模組用基板，其中，前述接合層係包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體。
此時，因為第一基底層之第一Ag層與接合層變成相同Ag之間的接合，因此可進一步強固地接合第一基底層與接合層。
(8)在本發明其他態樣之附有金屬構件之電源模組，其係具備如(6)或(7)記載之附有金屬構件之電源模組用基板、與搭載於此附有金屬構件之電源模組用基板的電路層側之半導體元件。
根據本發明之附有金屬構件之電源模組，如上述般，在降低電源模組用基板與金屬構件的接合時所產生之電源模組用基板的熱劣化的同時，因為具備經降低電源模組用基板或金屬構件之翹曲之附有金屬構件之電源模組用基板，因此可使其提昇信賴性。
(9)在本發明其他態樣之電源模組用基板之製造方法，其係具備絕緣層、形成於此絕緣層之第一面的電路層、與形成於前述絕緣層之第二面的金屬層之電源模組 用基板之製造方法，其特徵為具備藉由於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，塗佈含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，並進行加熱處理，而形成經接合由包含金屬粒子及氧化金屬粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層的第一基底層之步驟。
(10)在本發明其他態樣之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其係具備於絕緣層之第一面形成有電路層，於前述絕緣層之第二面形成有金屬層之電源模組用基板、與接合於前述金屬層側之金屬構件之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其特徵為具備藉由於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，塗佈含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，並進行加熱處理，而形成經接合由包含金屬粒子及氧化金屬粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層的第一基底層之步驟、於前述第一基底層的表面，塗佈包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材之步驟、於經塗佈之接合材層合金屬構件之步驟、及於經層合前述電源模組用基板與前述金屬構件的狀態進行加熱，而形成接合前述第一基底層與前述金屬構件的接合層之步驟。
根據此構成之電源模組用基板之製造方法、或附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，因為具備藉由於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，塗佈含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，並進行加熱處理，形成前述第一基底層之步驟，因此可去除形成於金屬 層表面之氧化皮膜，可確實接合金屬層與第一基底層。
進而，具備於前述第一基底層之上，塗佈包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材之步驟、於經塗佈之接合材層合金屬構件之步驟、與以層合有前述電源模組用基板與前述金屬構件的狀態進行加熱，而形成接合前述第一基底層與前述金屬構件的接合層之步驟時，於燒成接合層時可強固地接合第一基底層與金屬構件。
而且，上述接合材的燒成溫度由於為比硬焊之溫度低之溫度，因此可減低在該電源模組用基板之熱負荷，抑制電源模組用基板的劣化。進而，亦可減低電源模組用基板及金屬構件所產生之翹曲。
(11)在本發明其他態樣之電源模組用基板之製造方法，其係如(9)記載之電源模組用基板之製造方法，其中，在形成前述第一基底層之步驟中之前述含有玻璃之Ag糊的燒成溫度為350℃以上且645℃以下。
此時，前述含有玻璃之Ag糊的燒成溫度由於成為350℃以上，可去除含玻璃之Ag糊內的有機成分等，可確實形成第一基底層。又，由於前述含有玻璃之Ag糊的燒成溫度變成645℃以下，故防止電源模組用基板的熱劣化的同時，亦可減低翹曲。
(12)在本發明其他態樣之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其係如(10)記載之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，在形成前述接合層之步驟 中之前述接合材的燒成溫度為150℃以上且400℃以下。
此時，由於前述接合材的燒成溫度為150℃以上，可去除接合材所包含之還原劑等，可確保在接合層之熱傳導性及強度。又，由於前述接合材的燒成溫度為400℃以下，可抑制燒成接合材而接合電源模組用基板與金屬構件時之溫度在低的水準，可減低對電源模組用基板的熱負荷的同時，可減低電源模組用基板及金屬構件所產生之翹曲。
根據本發明，可提供一種在電源模組用基板之金屬層與金屬構件的接合中，在減低對該電源模組用基板所造成之熱負荷的同時，可減低電源模組用基板及金屬構件所產生之翹曲之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組、電源模組用基板之製造方法、附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法。
1‧‧‧附散熱片之電源模組(附有金屬構件之電源模組)
3‧‧‧半導體元件
10‧‧‧電源模組用基板
11‧‧‧陶瓷基板
12‧‧‧電路層
13‧‧‧金屬層
20‧‧‧第一基底層
21‧‧‧第一玻璃層
22‧‧‧第一Ag層
25‧‧‧接合層
30‧‧‧第二基底層
31‧‧‧第二玻璃層
32‧‧‧第二Ag層
50、150‧‧‧附散熱片之電源模組用基板(附有金屬構件之電源模組用基板)
60‧‧‧散熱片(金屬構件)
72‧‧‧玻璃
90‧‧‧緩衝層(金屬構件)
190‧‧‧附緩衝層之電源模組用基板(附有金屬構件之電源模組用基板)
[圖1]關於本發明之一實施形態之附散熱片之電源模組的概略說明圖。
[圖2]圖1所示之附散熱片之電源模組的金屬層與散熱片之接合界面之擴大說明圖。
[圖3]進一步擴大圖2之金屬層與散熱片的接合界面之說明圖。
[圖4]圖1所示之電源模組之電路層與半導體元件的接合界面之擴大說明圖。
[圖5]圖4之電路層與接合層的接合界面之擴大說明圖。
[圖6]表示含玻璃之Ag糊之製造方法之流程圖。
[圖7]表示氧化銀糊之製造方法之流程圖。
[圖8]表示圖1之附散熱片之電源模組之製造方法之流程圖。
[圖9A]兩面燒成用夾具之平面圖。
[圖9B]兩面燒成用夾具之側面圖。
[圖10]附緩衝層之電源模組用基板之概略說明圖。
於以下，對於本發明之一實施形態參照附加圖式進行說明。於圖1，表示關於本發明之一實施形態之附散熱片之電源模組1(附有金屬構件之電源模組)。
此附散熱片之電源模組1，係具備電源模組用基板10、接合於此電源模組用基板10一側之面(在圖1之上方面)之半導體元件3、與接合於此電源模組用基板另一側之面(在圖1之下方面)之散熱片60(金屬構件)。
電源模組用基板10係具備陶瓷基板11(絕緣層)、形成於此陶瓷基板11一側之面(為第一面，在圖1 之上方面)之電路層12、與形成於陶瓷基板11另一側之面(為第二面，在圖1之下方面)之金屬層13。
陶瓷基板11係防止電路層12與金屬層13之間的電連接者，以絕緣性高之AlN(氮化鋁)所構成。又，陶瓷基板11之厚度為設定於0.2~1.5mm範圍內，於本實施形態係設定於0.635mm。
金屬層13於陶瓷基板11之第二面，藉由接合鋁或鋁合金、銅或銅合金等之金屬板而形成。本實施形態中，金屬層13係藉由純度99.99%以上之鋁(亦即4N鋁)之由壓延板所構成之鋁板接合於陶瓷基板11而形成。
於此金屬層13中與配設有陶瓷基板11之面相反側之面(在圖1之下方面)，係層合由後述之含玻璃之Ag糊的燒成體所構成之第一基底層20而形成。
第一基底層20如圖2及圖3所示，係具備形成於與金屬層13之界面之第一玻璃層21、與形成於此第一玻璃層21上之第一Ag層22。
於第一玻璃層21內部，分散有粒徑為數奈米程度之微細金屬粒子71。此金屬粒子71變成含有Ag或Al之至少一個之結晶性粒子。而且，第一玻璃層21內之金屬粒子71，例如係藉由使用透射型電子顯微鏡(TEM)來觀察者。
又，於第一Ag層22內部，分散著粒徑為數微米程度之微細的玻璃72。
於此，本實施形態中，電源模組用基板10其特徵為 在第一Ag層22中之玻璃72的分布。第一Ag層22中玻璃72多數存在於形成於與金屬層13之界面的第一玻璃層21側，以隨著從第一玻璃層21朝向厚度方向分離，其個數會減少的方式來進行分布。
而且，本實施形態之電源模組用基板10中，藉由如上述般進行分散玻璃72，露出於第一Ag層22(第一基底層20)的表面(在圖2之下方面)之玻璃72的面積比率係為55%以下。
而且，露出於第一Ag層22(第一基底層20)的表面之玻璃72的面積比率，可由電子顯微鏡之反射電子像算出。
又，於本實施形態，金屬層13因為係以純度99.99%鋁所構成，於金屬層13的表面，形成於大氣中自然產生的鋁氧化皮膜。於此，在經形成前述第一基底層20的部分，已去除此鋁氧化皮膜，於金屬層13係直接層合第一基底層20而形成。亦即，直接接合構成金屬層13之鋁與第一玻璃層21。
本實施形態中，以第一玻璃層21的厚度tg1成為0.01μm≦tg1≦5μm，第一Ag層的厚度ta1成為1μm≦ta1≦100μm、第一基底層20整體的厚度t1成為1.01μm≦t1≦105μm的方式來構成。
電路層12係於陶瓷基板11之第一面(在圖1之上方面)，藉由接合具有導電性之鋁或鋁合金、銅或銅合金等金屬板而形成。本實施形態中，電路層12與金屬 層13同樣藉由由純度99.99%以上之鋁(亦即4N鋁)的壓延板所構成之鋁板接合於陶瓷基板11來形成。又，於電路層12形成電路圖型，其一側之面(在圖1之上方面)係搭載半導體元件3之搭載面。
於此電路層12中與配設有陶瓷基板11之面相反側之面(在圖1之上方面)，形成後述之由含玻璃之Ag糊的燒成體所構成之第二基底層30。而且，第二基底層30如圖1所示，並未形成於電路層12的表面整體，僅選擇性形成在配設有半導體元件3的部分。
此第二基底層30如圖4及圖5所示，係具備形成於與電路層12之界面的第二玻璃層31、與形成於此第二玻璃層31上的第二Ag層32。
於第二玻璃層31內部，與第一玻璃層21相同地，係分散著粒徑為數奈米程度之微細金屬粒子71。又，於第二Ag層32內部，與第一Ag層22相同地，係分散著粒徑為數微米程度之微細玻璃72。又，與第一Ag層22相同地，露出於第二Ag層32(第二基底層30)的表面(在圖4之上方面)之玻璃72的面積比率為55%以下。
於本實施形態，於電路層12的表面，雖形成於大氣中自然產生的鋁氧化皮膜，但在形成前述第二基底層30的部分，已去除此鋁氧化皮膜，故於電路層12直接層合第二基底層30來形成。
又，本實施形態中，以第二玻璃層31的厚度tg2為0.01μm≦tg2≦5μm、第二Ag層32的厚度ta2成為 1μm≦ta2≦100μm、第二基底層30整體的厚度t2成為1.01μm≦t2≦105μm的方式來構成。
而且，此第二基底層30之厚度方向的電阻值P變成0.5Ω以下。於此，本實施形態中，在第二基底層30之厚度方向的電阻值P，係為第二基底層30的上方面與電路層12的上方面之間的電阻值。此係因為構成電路層12之4N鋁的電阻與第二基底層30之厚度方向的電阻相比較係非常的小之故。而且，於此電阻之測定時，係測定第二基底層30的上方面中央點、與從第二基底層30之端部離開與自第二基底層30之前述上方面中央點起至第二基底層30端部為止的距離為同樣距離的電路層12上的點之間的電阻。
散熱片60(金屬構件)係用以冷卻前述電源模組用基板10者，具備與電源模組用基板10接合之頂板61、從此頂板61面對下方垂設之放熱鰭片(Heat radiation fin)62、與用以流通冷卻介質(例如冷卻水)之流路63。此散熱片60(頂板61)期望係以熱傳導性良好之材質來構成，本實施形態中係以A6063(鋁合金)來構成。
於此散熱片60之頂板61側的面，係形成後述之由含玻璃之Ag糊的燒成體所構成之第三基底層40。
第三基底層40如圖2及圖3所示，係具備形成於與散熱片60之界面的第三玻璃層41、與形成於此第三玻璃層41上的第三Ag層42。
於第三玻璃層41內部，與第一玻璃層21相同地，係 分散著粒徑為數奈米程度之微細金屬粒子71。又，於第三Ag層42內部，與第一Ag層22相同地，係分散著粒徑為數微米程度之微細玻璃72。進而，露出於第三Ag層42(第三基底層40)的表面(在圖2之上面)之玻璃72的面積比率為55%以下。
又，於本實施形態，由於散熱片60係以A6063來構成，於金屬層13的表面，形成於大氣中自然產生之鋁氧化皮膜。於此，在形成前述第三基底層40的部分，已去除此鋁氧化皮膜，故於散熱片60直接層合第三基底層40來形成。
而且，第三玻璃層41的厚度、第三Ag層43的厚度、及第三基底層40的厚度係為與第一玻璃層21、第一Ag層23、及第一基底層20相同的厚度。
關於本實施形態之附散熱片之電源模組用基板50(附有金屬構件之電源模組用基板)，係具備形成電路層12及金屬層13之電源模組用基板10、與接合於此電源模組用基板10之金屬層13側的散熱片60(金屬構件)。
而且，金屬層13與散熱片60係透過接合層25來接合。
接合層25係為包含金屬Ag粒子(金屬粒子)及氧化Ag粒子(氧化金屬粒子)之至少一方或雙方之接合材的燒成體，於本實施形態，如後述般，係為包含氧化銀與還原劑之氧化銀糊(接合材)的燒成體。於此，藉由還原氧化銀而生成的還原Ag粒子，例如由於為粒徑10nm~ 1μm非常微細，故形成精密之Ag的燒成層。而且，此接合層25中，由於以第一Ag層22及第三Ag層42觀察之玻璃72不存在、或是已變成非常少，進而Ag之粒徑亦不同，即使與第一基底層20及第三基底層40接合後，依然可進行第一基底層20、接合層25、第三基底層40的判別。
而且，本實施形態中，接合層25的厚度係為5μm以上且50μm以下的範圍內。
附散熱片之電源模組1係具備上述附散熱片之電源模組用基板50、與接合於此附散熱片之電源模組用基板50的電路層12之半導體元件3。
半導體元件3與電路層12係透過由包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層35來接合。而且，此接合層35與上述之接合層25相同地，係以包含氧化銀與還原劑之氧化銀糊(接合材)的燒成體來構成。
其次，對於構成第一基底層20、第二基底層30、及第三基底層40之含玻璃之Ag糊進行說明。
此含玻璃之Ag糊係含有Ag粉末、含有ZnO之玻璃粉末、樹脂、溶劑及分散劑，由Ag粉末與玻璃粉末所構成之粉末成分的含量係為含玻璃之Ag糊整體的60質量%以上且90質量%以下，剩餘部分則係樹脂、溶劑、分散劑。而且，於本實施形態，由Ag粉末與玻璃粉末所構成之粉末成分的含量，為含玻璃之Ag糊整體的85質量%。
又，此含玻璃之Ag糊其黏度調整為10Pa．s以上且500Pa．s以下，較佳調整為50Pa．s以上且300Pa．s以下。
Ag粉末其粒徑為0.05μm以上且1.0μm以下，於本實施形態係使用平均粒徑0.8μm者。
玻璃粉末包含Bi2O3、ZnO、B2O3作為主成分，其玻璃轉移溫度為300℃以上且450℃以下，軟化溫度為600℃以下，結晶化溫度為450℃以上。
又，Ag粉末之重量A與玻璃粉末之重量G的重量比A/G係調整為從80/20至99/1的範圍內，於本實施形態係為A/G=80/5。
溶劑適合沸點為200℃以上者，於本實施形態係使用二乙二醇二丁基醚。
樹脂為調整含玻璃之Ag糊之黏度者，較佳為於500℃以上分解者。於本實施形態係使用乙基纖維素。
又，於本實施形態係添加二羧酸系之分散劑。而且，可構成不添加分散劑之含玻璃之Ag糊。
於此，對於在本實施形態所使用之玻璃粉末進行詳細說明。在本實施形態之玻璃粉末的玻璃組成為，Bi2O3：68質量%以上且93質量%以下、ZnO：1質量%以上且20質量%以下、B2O3：1質量%以上且11質量%以下、SiO2：5質量%以下、Al2O3：5質量%以下、鹼土類金屬氧化物：5質量%以下。
亦即，將Bi2O3、ZnO、B2O3作為必須成分，於此如有必要可適當添加SiO2、Al2O3、鹼土類金屬氧化物(MgO、CaO、BaO、SrO等)。
如此之玻璃粉末係如以下般進行來製造。作為原料，使用上述之各種氧化物、碳酸鹽或銨鹽。將此原料裝入白金坩堝、氧化鋁坩堝或石英坩堝等，於熔解爐進行熔融。熔融條件雖並未特別限制，但以原料全部以液相均勻混合的方式，以成為900℃以上且1300℃以下、30分鐘以上且120分鐘以下之範圍內為佳。
藉由將所得到之熔融物投入碳、鋼、銅板、雙輥、水等中進行急冷，製造出均勻的玻璃塊。
將此玻璃塊以球磨機、噴射研磨機等粉碎，並藉由分級巨大粒子，而得到玻璃粉末。於此，於本實施形態，將玻璃粉末之中心粒徑d50定於0.1μm以上且5.0μm以下之範圍內。
其次，對於含玻璃之Ag糊之製造方法，參照圖6所示之流程圖進行說明。
首先，混合前述之Ag粉末與玻璃粉末而生成混合粉末(粉末混合步驟S01)。又，混合溶劑與樹脂而生成有機混合物(有機物混合步驟S02)。
而且，將混合粉末與有機混合物與分散劑藉由混合器進行預備混合(預備混合步驟S03)。
其次，將預備混合物一邊使用輥研磨機進行混練一邊進行混合(混練步驟S04)。
而且，將所得到之混練藉由糊過濾機進行過濾(過濾步驟S05)。
如此進行而製造出前述之含玻璃之Ag糊。
其次，對於構成接合層25、35之氧化銀糊(接合材)進行說明。
此氧化銀糊係含有氧化銀粉末、還原劑、樹脂及溶劑，於本實施形態，除了此等外含有有機金屬化合物粉末。
氧化銀粉末的含量變成氧化銀糊整體之60質量%以上且80質量%以下，還原劑的含量變成氧化銀糊整體之5質量%以上且15質量%以下，有機金屬化合物粉末的含量變成氧化銀糊整體之0質量%以上10質量%以下，剩餘部分為溶劑。於此，氧化銀糊中，於藉由燒結而得到之接合層25、35為了抑制未反應之有機物殘存，故不添加分散劑或樹脂。
而且，此氧化銀糊其黏度調整為10Pa．s以上且100Pa．s以下，更佳為30Pa．s以上且80Pa．s以下。
氧化銀粉末係使用其粒徑為0.1μm以上且40μm以下者。
還原劑為具有還原性之有機物，例如可使用醇、有機酸。
若為醇，例如可使用甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、月桂醇、肉荳蔻醇、十六醇、硬脂醇等之1級醇。而且，除了 此等以外，亦可使用具有多數醇基之化合物。
若為有機酸，例如可使用丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、十三酸、十四酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、十九酸等之飽和脂肪酸。而且，除了此等以外，亦可使用不飽和脂肪酸。
而且，於與氧化銀粉末混合後，若為不容易進行還原反應之還原劑，則會提昇氧化銀糊之保存穩定性。所以，作為還原劑，以熔點為室溫以上者為佳，具體而言，以使用肉荳蔻醇、1-十二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、1,10-癸二醇、肉荳蔻酸、癸酸等為佳。
有機金屬化合物係具有藉由熱分解生成藉由有機酸促進氧化銀之還原反應的作用。作為具有如此作用之有機金屬化合物，例如可列舉蟻酸Ag、乙酸Ag、丙酸Ag、苯甲酸Ag、草酸Ag等羧酸系金屬鹽等。
溶劑從確保氧化銀糊之保存穩定性、印刷性觀點來看，以使用高沸點(150℃~300℃)者為佳。
具體而言，可使用α-松香醇、乙酸2-乙基己酯、乙酸3-甲基丁酯等。
其次，對於上述之氧化銀糊之製造方法，參照圖7所示之流程圖進行說明。
首先，混合前述之氧化銀粉末、還原劑(固體)、有機金屬化合物粉末，生成固體成分混合物(固體成分混合步驟S11)。
其次，於此固體成分混合物添加溶劑並進行攪拌(攪拌步驟S12)。
而且，將攪拌物使用輥研磨機(例如三輥研磨機)一邊混練一邊混合(混練步驟S13)。
如此進行而製造出前述之氧化銀糊。而且，所得到之氧化銀糊藉由冷藏庫等以低溫(例如5~15℃)保存為佳。
其次，對於本實施形態之附散熱片之電源模組之製造方法，參照圖8所示之流程圖進行說明。
首先，準備成為電路層12之鋁板及成為金屬層13之鋁板，將此等之鋁板於陶瓷基板11之第一面及第二面，分別透過硬焊填料金屬(Brazing filler metal)進行層合，藉由加壓．加熱後進行冷卻，接合前述鋁板與陶瓷基板11(電路層及金屬層形成步驟S21)。而且，此硬焊的溫度設定於640℃~650℃。
其次，於電路層12及金屬層13的表面，塗佈含玻璃之Ag糊(含玻璃之Ag糊塗佈步驟S22)。
而且，於塗佈含玻璃之Ag糊時，可採用網板印刷法、平板印刷法、感光性製程等之各種手段。於本實施形態，藉由網板印刷法將含玻璃之Ag糊，形成於搭載有電路層12之半導體元件3之部分、與接合金屬層13及散熱片60之部分。
其次，於電路層12及金屬層13的表面以塗佈含玻璃之Ag糊之狀態乾燥之後，進行裝入加熱爐內之含玻璃之Ag糊的燒成(第一基底層及第二基底層燒成步驟 S23)。而且，此時之燒成溫度設定為350~645℃。
如上述之第一基底層及第二基底層燒成步驟S23中，以塗佈含玻璃之Ag糊之狀態同時燒成電路層12及金屬層13的表面。如此燒成電源模組用基板10的兩面，例如使用圖9A及圖9B所示之兩面燒成用夾具80即可。圖9A為兩面燒成用夾具80之平面圖，圖9B為兩面燒成用夾具80之側面圖。
兩面燒成用夾具80如圖9A及圖9B所示，金屬線81為配置成網狀來構成，由側面看來則成為M字形狀。試料S(電源模組用基板10)如圖9B所示，試料S之端部係以與兩面燒成用夾具80之V字狀的部分接觸之方式配置。如此以試料S經配置之狀態，藉由將兩面燒成用夾具80配置於加熱爐內，可燒成試料S的兩面。
又，於第一基底層及第二基底層燒成步驟S23，於乾燥後之含玻璃之Ag糊所含有之樹脂係藉由加熱分解，含玻璃之Ag糊所含有之玻璃72對第一基底層20係面對金屬層13側，對第二基底層30係面對電路層12側流動，於金屬層13的表面，形成具備第一玻璃層21與第一Ag層22之第一基底層20，於電路層12的表面，形成具備第二玻璃層31與第二Ag層32之第二基底層30。
此時，藉由第一玻璃層21及第二玻璃層31，於金屬層13及電路層12的表面，自然產生之鋁氧化皮膜變成熔融而去除，於金屬層13及電路層12直接形成第一 玻璃層21及第二玻璃層31。
又，於第一玻璃層21及第二玻璃層31內部，分散有粒徑數奈米程度之微細金屬粒子71。此金屬粒子71成為含有Ag或Al之至少一方之結晶性粒子，推測係於燒成時，第一玻璃層21及第二玻璃層31內部所析出者。
進而，於第一Ag層22及第二Ag層32內部，分散有粒徑數微米程度之微細玻璃72。此玻璃72推測係於進行Ag粒子燒結的過程，殘存之玻璃成分所凝集者。
於此，於散熱片60之頂板61側之面，與上述第一基底層20及第二基底層30的形成方法以相同方式進行，先形成第三基底層40。
其次，於第一基底層20及第二基底層30的表面，塗佈氧化銀糊(氧化銀糊塗佈步驟S24)。
而且，塗佈氧化銀糊時，可採用網板印刷法、平板印刷法、感光性製程等各種手段。於本實施形態係藉由網板印刷法印刷氧化銀糊。
其次，以塗佈氧化銀糊之狀態乾燥(例如於室溫、大氣氛圍下保管24小時)後，於塗佈氧化銀糊之第二基底層30上層合半導體元件3，於塗佈氧化銀糊之第一基底層20層合散熱片60(半導體元件及散熱片層合步驟S25)。
而且，以層合半導體元件3、電源模組用基板10、及散熱片60之狀態裝入加熱爐內，進行氧化銀糊之燒成(接合層燒成步驟S26)。此時，將荷重定為0~10MPa，燒成 溫度定為150~400℃。
又，期望藉由將半導體元件3、電源模組用基板10、及散熱片60以於層合方向加壓之狀態進行加熱，可更確實進行接合。此時，加壓壓力期望為0.1~10MPa。
如此進行，於第一基底層20與第三基底層40之間，形成接合接合層25之電源模組用基板10與散熱片60，於第二基底層30與半導體元件3之間，形成接合接合層35之電源模組用基板10與半導體元件3。
如此，製造關於本實施形態之附散熱片之電源模組1。
根據採取如以上般構成之本實施形態之電源模組用基板10、附散熱片之電源模組用基板50，第一基底層20由於具備形成於與金屬層13之界面之第一玻璃層21，藉由玻璃成分可去除形成於金屬層13的表面之氧化皮膜，可確保第一基底層20與金屬層13的接合強度。
又，形成於散熱片60之第三基底層40由於具備第三玻璃層41，藉由玻璃成分可去除形成於散熱片60的表面之氧化被膜，可確保第三基底層40與散熱片60之接合強度。
進而，於第一玻璃層21及第三玻璃層41，由於層合第一Ag層22及第三Ag層42，於電源模組用基板10之金屬層13側配設散熱片60，透過金屬之燒成體所構成之接合層25，可接合電源模組用基板10與散熱片60。
而且，金屬之燒成體所構成之接合層25由於可用較 硬焊之溫度更低之溫度形成，故可將電源模組用基板10與散熱片60以比較低之溫度接合，減低於該電源模組用基板10之熱負荷，可抑制電源模組用基板10之劣化。進而，亦可減低電源模組用基板10及散熱片60所產生之翹曲。
又，第一基底層20由於變成含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊的燒成體，可簡單且確實地形成具備形成於金屬層13界面之第一玻璃層21、與層合於第一玻璃層21而形成之第一Ag層22之第一基底層20。
於此，於第一Ag層22分散有玻璃72，由於露出於第一基底層20的表面之玻璃72之面積比率為55%以下，因此於第一基底層20，層合由金屬之燒成體所構成之接合層25而形成時，不會被玻璃72阻礙，可強固地接合第一基底層20之第一Ag層22與接合層25。又，第三Ag層42亦與第一基底層20相同地，由於露出於第三基底層40的表面之玻璃72之面積比率為55%以下，可強固地接合第三基底層40之第三Ag層42與接合層25。
進而，於第一玻璃層21由於分散有金屬粒子71，在層合於金屬層13之第一基底層20之第一玻璃層21中，會確保熱傳導性，可使來自電路層12側之熱有效率地對金屬層13側發散。又，於第三玻璃層41亦由於分散有金屬粒子71，故在第三玻璃層41確保熱傳導性，可使來自電源模組用基板10之熱有效率地對散熱片60側發散。
又，於電路層12之中與配設有陶瓷基板11之面相反側之面，形成第二基底層30，第二基底層30由於具有形成於與電路層12之界面之第二玻璃層31、與層合於此第二玻璃層31之第二Ag層32，可藉由玻璃成分去除形成於電路層12的表面之氧化皮膜，可確保電路層12與第二基底層30之接合強度。
進而，於電路層12由於形成第二基底層30，透過金屬之燒成體所構成之接合層35，使接合半導體元件3變成可能。又，於本實施形態，於第二Ag層32分散有玻璃72，由於露出於第二基底層30的表面之玻璃72之面積比率為55%以下，因此於第二基底層30，層合金屬之燒成體所構成之接合層35而形成時，不會被玻璃72阻礙，可更強固地接合第二基底層30之第二Ag層32與接合層35。
又，此時，由於層合第二基底層30及接合層35，故可充分確保存在於電路層12與半導體元件3之間之層的厚度。由此，在附散熱片之電源模組1，可抑制熱循環負荷時之應力作用在半導體元件3，可防止半導體元件3本身的破損。
進而，由於陶瓷基板11(絕緣層)係以AlN所構成，可實現絕緣性及強度優異、附散熱片之電源模組1信賴性的提高。
又，於此陶瓷基板11之第一面及第二面藉由接合金屬板，可輕易地形成電路層12及金屬層13。
又，在附散熱片之電源模組用基板50中，因接合層25為氧化銀糊之燒成體，由於第一基底層20之第一Ag層22與接合層25成為相同Ag之間的接合，可更強固地接合第一基底層20與接合層25。
根據關於本實施形態之附散熱片之電源模組1，如上述般由於具備電源模組用基板10與散熱片60之接合時所產生之電源模組用基板10之劣化、或減低附散熱片之電源模組用基板50之翹曲之附散熱片之電源模組用基板50，可提昇信賴性。
又，根據關於本實施形態之電源模組用基板之製造方法、及附散熱片之電源模組用基板之製造方法，由於具備於金屬層13的表面(與配設有陶瓷基板11之面相反側之面)，塗佈含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，藉由進行加熱處理，形成第一基底層20之步驟，可去除形成於金屬層13的表面之氧化皮膜，可確實接合金屬層13與第一基底層20。
進而，具備於第一基底層20之上，塗佈氧化銀糊之步驟、於經塗佈之氧化銀糊層合散熱片60之步驟、以層合電源模組用基板10與散熱片60之狀態加熱，接合電源模組用基板10與散熱片60形成接合層25之步驟時，燒成接合層25時，可強固地接合第一基底層20與散熱片60。
又，由於在形成第一基底層20之步驟中含玻璃之Ag糊之燒成溫度為350℃以上且645℃以下，故可去 除含玻璃之Ag糊內之有機成分等，可確實形成第一基底層20。又，由於含玻璃之Ag糊之燒成溫度為645℃以下，故可防止電源模組用基板10之熱劣化，而且減低翹曲。
又，由於形成接合層25之步驟中氧化銀糊之燒成溫度為400℃以下，因此可抑制接合燒成氧化銀糊之電源模組用基板10與散熱片60時的溫度在低的水準，可減低對電源模組用基板10之熱負荷的同時，可減低電源模組用基板10及散熱片60所產生之翹曲。又，由於氧化銀糊之燒成溫度為150℃以上，可去除氧化銀糊所包含之還原劑等，可確保在接合層25之熱傳導性及強度。
又，本實施形態中，由於可在氧化銀糊添加有機金屬化合物，此有機金屬化合物藉由熱分解，變成由經生成之有機酸，促進氧化銀之還原反應。
進而，作為混合於氧化銀糊之還原劑，由於使用於室溫為固體者，於燒成前可防止還原反應進行。
又，於氧化銀糊因為位添加分散劑或樹脂，可防止於接合層25、35殘存有機物。
進而，由於氧化銀糊之黏度調整為10Pa．s以上且100Pa．s以下，更佳為30Pa．s以上且80Pa．s以下，於第二基底層30之上塗佈氧化銀糊之氧化銀糊塗佈步驟S24中，使應用網板印刷法等變為可能，接合層35僅可選擇性形成於配設有半導體元件3的部分。因此，可削減氧化銀糊之使用量，可大幅減低附散熱片之電源模組1之 製造成本。
進而，由於含玻璃之Ag糊之黏度調整為10Pa．s以上且500Pa．s以下，更佳為50Pa．s以上且300Pa．s以下，於電路層12表面塗佈含玻璃之Ag糊之含玻璃之Ag糊塗佈步驟S22中，使應用網板印刷法等變為可能，第二基底層30僅可選擇性形成於配設有半導體元件3的部分。因此，可削減含玻璃之Ag糊之使用量，可大幅減低附散熱片之電源模組1之製造成本。
以上，雖對本發明之實施形態進行說明，但本發明並非被限定於此，於未脫離其發明之技術思想之範圍下可適當變更。
例如，於上述實施之形態，雖對於接合電源模組用基板之金屬層、與以A6063(鋁合金)所構成之散熱片(金屬構件)的情況進行說明，但金屬構件亦可以包含純鋁、或鋁之複合材等所構成。又，金屬構件可以銅、或銅合金來構成，此時，於金屬構件的表面即使未形成第三基底層，亦可接合接合層與金屬構件。
又，雖對於接合電源模組用基板之金屬層與散熱片的情況進行說明，但亦可接合金屬層與其他金屬構件。
具體而言，如圖10所示，可為接合電源模組用基板10之金屬層13與緩衝層90(金屬構件)之附緩衝層之電源模組用基板190(附有金屬構件之電源模組用基板)。
附緩衝層之電源模組用基板190係具備電源 模組用基板10、與接合於電源模組用基板10之金屬層13側之緩衝層90。而且，緩衝層90例如以4N鋁等所構成。
而且，於緩衝層90的表面係形成有第三基底層40，第一基底層20與第三基底層40係藉由接合層25接合。
於此附緩衝層之電源模組用基板190之緩衝層90側，進一步接合散熱片60，成為附散熱片之電源模組用基板150。
即使於上述之附緩衝層之電源模組用基板190、及附散熱片之電源模組用基板150，亦發揮與經上述說明之實施形態相同之效果。進而，由於形成緩衝層90，故可減低散熱片60與金屬層13之間所產生之熱應力。
而且，在緩衝層90與散熱片60之接合，亦可藉由於緩衝層90與散熱片60的表面形成由含玻璃之Ag糊之燒成體所構成之基底層，進而形成由包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層，來接合緩衝層90與散熱片60。
又，雖說明將鋁板與陶瓷基板在硬焊接合，但並非被限定於此，亦可應用過渡液相接合法(Transient Liquid Phase Bonding)、鑄造法等。
進而，將構成電路層及金屬層之金屬板以銅或銅合金構成時，將由銅或銅合金所構成之金屬板接合於陶瓷基板時，可適用直接接合法(DBC法)、活性金屬硬焊法、鑄造 法等。
又，對於含玻璃之Ag糊之原料、摻合量，並未被限定為於實施形態所記載者。例如亦可使用含有鉛之玻璃粉末。
進而，對於氧化銀糊之原料、摻合量，並未被限定為於實施形態所記載者。例如可為未含有有機金屬化合物者。
又，對於在第一基底層、第二基底層、及第三基底層之第一玻璃層、第二玻璃層、第三玻璃層、第一Ag層、第二Ag層、及第三Ag層的厚度、接合層的厚度，亦未被限定為於本實施形態。
進而，雖說明使用AlN所構成之陶瓷基板作為絕緣層，但並非被限定於此，可使用Si3N4或Al2O3等所構成之陶瓷基板，藉由絕緣樹脂可構成絕緣層。
又，雖說明了將作為電路層之鋁板接合於陶瓷基板後，於電路層及金屬層形成第一基底層及第二基底層者，但並非被限定於此，亦可於將鋁板接合於陶瓷基板之前形成第一基底層。
又，在本實施形態，雖對於同時塗佈第一基底層與第二基底層，燒成的情況進行說明，但亦可分別形成第一基底層與第二基底層。
又，雖對於同時接合電源模組用基板與半導體元件、電源模組用基板與散熱片進行說明，但亦可先行接合任一者。
又，作為散熱片，雖說明具有放熱鰭片及冷卻介質之流路者，但散熱片之構造並未特別限定。
又，氧化銀糊除了氧化銀粉末及還原劑，亦可含有Ag粒子。藉由Ag粒子為存在於氧化銀粉末之間，還原氧化銀而得到之Ag與此Ag粒子會進行燒結，可將接合層變成更緻密之構造。藉此，可設定接合時之半導體元件的加壓壓力為低。
進而，於此Ag粒子之表層可含有有機物。此時，利用分解有機物時的熱，可提高在低溫之燒結性。
[實施例]
以下，對於應確認本發明之效果所進行之確認實驗的結果進行說明。
(本發明例)
作為本發明例1，準備前述之實施形態所記載之附散熱片之電源模組。亦即，於電源模組用基板之金屬層及電路層的表面，形成由含玻璃之Ag糊之燒成體所構成之第一基底層及第二基底層，進而於散熱片形成第三基底層後，將電源模組用基板與散熱片藉由氧化銀糊之燒成體所構成之接合層來接合。
而且，陶瓷基板以AlN所構成，使用30mm×30mm、厚度0.635mm者。
又，電路層及金屬層以4N鋁所構成，使用29mm×29mm、 厚度0.6mm者。
本發明例1中，散熱片係於背面未設置放熱鰭片之鋁合金(A6063合金)所構成，使用60mm×50mm、厚度5mm之矩形板。
本發明例2中，陶瓷基板、金屬層、電路層係成為與上述之本發明例1相同之構成，散熱片係以於背面未設置放熱鰭片之純銅所構成，使用60mm×50mm、厚度5mm之矩形板。而且，本發明例2中，於散熱片未形成第三基底層，將電源模組用基板與散熱片藉由氧化銀糊之燒成體所構成之接合層來接合。
此時，作為含玻璃之Ag糊之玻璃粉末，使用包含Bi2O3 90.6質量%、ZnO 2.6質量%、B2O3 6.8質量%之玻璃粉末。又，使用乙基纖維素作為樹脂，使用二乙二醇二丁基醚作為溶劑。進而，添加二羧酸系之分散劑。
又，作為氧化銀糊，使用市售之氧化銀粉末(和光純藥工業股份有限公司製)、與使用肉荳蔻醇作為還原劑、與使用2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單(2-甲基丙酸酯)作為溶劑，使用以氧化銀粉末；80質量%、還原劑(肉荳蔻醇)；10質量%、溶劑(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單(2-甲基丙酸酯))；殘餘之比例所混合之氧化銀糊。
而且，於電路層的表面塗佈含玻璃之Ag糊之含玻璃之Ag糊塗佈步驟中，含玻璃之Ag糊之塗佈厚度定為10μm。又，於第一基底層及第二基底層形成步驟，燒成溫度定為575℃、燒成時間定為10分鐘。
又，於第一基底層及第三基底層塗佈氧化銀糊之氧化銀糊塗佈步驟，各氧化銀糊之塗佈厚度定為50μm。又，於接合層燒成步驟中，將燒成溫度定為300℃、燒成時間定為2小時。進而，將加壓壓力定為3MPa。
(比較例)
作為比較例，藉由將於陶瓷基板之第一面形成電路層，於第二面形成金屬層之電源模組用基板與散熱片藉由硬焊來接合。
陶瓷基板、金屬層、電路層、散熱片定為與上述之本發明例相同之構成。再者，於比較例未形成第一基底層及第三基底層。
(評估)
其次，在本發明例及比較例之附散熱片之電源模組用基板，評估電源模組用基板之翹曲量、散熱片之翹曲量。
翹曲量係將電源模組用基板載置於定盤上，使用雷射位移計測定。電源模組用基板之翹曲，係測定電路層的表面，散熱片之翹曲係測定散熱片的下方面。
將以上之評估結果示於表1。
如表1所示，本發明例係電源模組用基板之翹曲量及散熱片之翹曲量小，為良好。
另外，比較例由於電源模組用基板與散熱片之接合溫度高，電源模組用基板之翹曲量及散熱片之翹曲量相較於本發明例為大。
[產業上之可利用性]
根據本發明，可提供一種在電源模組用基板之金屬層與金屬構件之接合中，減低在該電源模組用基板之熱負荷的同時，可減低電源模組用基板及金屬構件所產生之翹曲之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組用基板、附有金屬構件之電源模組、電源模組用基板之製造方法、附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法。
1‧‧‧附散熱片之電源模組(附有金屬構件之電源模組)
3‧‧‧半導體元件
10‧‧‧電源模組用基板
11‧‧‧陶瓷基板
12‧‧‧電路層
13‧‧‧金屬層
20‧‧‧第一基底層
25‧‧‧接合層
30‧‧‧第二基底層
35‧‧‧接合層
40‧‧‧第三基底層
50‧‧‧附散熱片之電源模組用基板(附有金屬構件之電源模組用基板)
60‧‧‧散熱片(金屬構件)
61‧‧‧頂板
62‧‧‧放熱鰭片
63‧‧‧流路

Claims (14)

  1. 一種附有金屬構件之電源模組用基板，其係具備絕緣層、形成於此絕緣層之第一面的電路層、形成於前述絕緣層之第二面的金屬層、與接合於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面的金屬構件之附有金屬構件之電源模組用基板，其特徵為於前述金屬層與前述金屬構件之間，形成有經接合由包含金屬粒子及氧化金屬粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層之第一基底層，前述第一基底層係具有形成於與前述金屬層的界面之第一玻璃層、與層合於此第一玻璃層的第一Ag層，於前述第一基底層與前述金屬構件之間，係形成有由金屬之燒成體所構成之接合層。
  2. 如請求項1之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，前述第一基底層為含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊的燒成體。
  3. 如請求項1或請求項2之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，於前述第一Ag層分散有玻璃，露出於前述第一基底層表面之前述玻璃的面積比率為55%以下。
  4. 如請求項1或請求項2之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，於前述電路層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，形成有第二基底層，前述第二基底層係具有形成於與前述電路層的界面之第二玻璃層、與層合於此第二玻璃層的第二Ag層。
  5. 如請求項1或請求項2之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，前述絕緣層為選自AlN、Si3N4、或Al2O3之陶瓷基板。
  6. 如請求項1之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，前述接合層為包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體。
  7. 如請求項1之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，於前述金屬構件與前述接合層之間，形成有具備形成於與前述金屬構件的界面之第三玻璃層、與形成於前述第三玻璃層上之第三Ag層的第三基底層。
  8. 如請求項7之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，前述第三基底層為含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊的燒成體。
  9. 如請求項7之附有金屬構件之電源模組用基板，其中，於前述第三Ag層分散有玻璃，露出於前述第三基底層表面之前述玻璃的面積比率為55%以下。
  10. 一種附有金屬構件之電源模組，其係具備如請求項1之附有金屬構件之電源模組用基板、與搭載於此附有金屬構件之電源模組用基板的電路層側之半導體元件。
  11. 一種附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其係具備於絕緣層之第一面形成有電路層，於前述絕緣層之第二面形成有金屬層之電源模組用基板、與接合於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面之金屬構件之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其特 徵為具備藉由於前述金屬層中與配設有前述絕緣層之面相反側之面，塗佈含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，並進行加熱處理，而形成經接合由包含金屬粒子及氧化金屬粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層的第一基底層之步驟、於前述第一基底層的表面，塗佈包含金屬Ag粒子及氧化Ag粒子之至少一方或雙方之接合材之步驟、於經塗佈之接合材層合金屬構件之步驟、及於經層合前述電源模組用基板與前述金屬構件的狀態進行加熱，而形成接合前述第一基底層與前述金屬構件的接合層之步驟。
  12. 如請求項11之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其中，在形成前述接合層之步驟中之前述接合材的燒成溫度為150℃以上且400℃以下。
  13. 如請求項11之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其中，在形成前述第一基底層之步驟中之前述含玻璃之Ag糊的燒成溫度為350℃以上且645℃以下。
  14. 如請求項11之附有金屬構件之電源模組用基板之製造方法，其中，於前述層合金屬構件之步驟之前，具備於金屬構件的表面塗佈含有玻璃成分之含玻璃之Ag糊，並進行加熱處理，而形成經接合由包含金屬粒子及氧化金屬粒子之至少一方或雙方之接合材的燒成體所構成之接合層的第三基底層之步驟。
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