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KR102271651B1 - 파워 모듈용 기판 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 그리고 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 - Google Patents

파워 모듈용 기판 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 그리고 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 Download PDF

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KR102271651B1
KR102271651B1 KR1020167031383A KR20167031383A KR102271651B1 KR 102271651 B1 KR102271651 B1 KR 102271651B1 KR 1020167031383 A KR1020167031383 A KR 1020167031383A KR 20167031383 A KR20167031383 A KR 20167031383A KR 102271651 B1 KR102271651 B1 KR 102271651B1
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KR
South Korea
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layer
copper layer
aluminum
copper
heat sink
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KR1020167031383A
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Inventor
노부유키 데라사키
요시유키 나가토모
Original Assignee
미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

세라믹스 기판의 일방의 면에 접합된 제 1 알루미늄층과, 그 제 1 알루미늄층에 고상 확산 접합된 제 1 구리층을 갖는 회로층과 ; 상기 제 1 알루미늄층과 동일 재료에 의해 형성되고 상기 세라믹스 기판의 타방의 면에 접합된 제 2 알루미늄층과, 상기 제 1 구리층과 동일 재료에 의해 형성되고 상기 제 2 알루미늄층에 고상 확산 접합된 제 2 구리층을 갖는 금속층 ; 을 구비하고 : 상기 제 1 구리층의 두께 t1 이 1.7 mm 이상 5 mm 이하 ; 상기 제 1 구리층의 두께 t1 과 상기 제 2 구리층의 두께 t2 의 합계가 7 mm 이하 ; 상기 제 1 구리층의 두께 t1 과 상기 제 2 구리층의 두께 t2 의 비율 t2/t1 이 0 을 초과하고 1.2 이하인 범위 중 0.6 이상 0.8 이하를 제외한 범위 ; 로 설정되어 있는 파워 모듈용 기판.

Description

파워 모듈용 기판 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 그리고 히트 싱크가 부착된 파워 모듈{SUBSTRATE FOR POWER MODULES, SUBSTRATE WITH HEAT SINK FOR POWER MODULES AND POWER MODULE WITH HEAT SINK}
본 발명은, 대 (大) 전류, 고전압을 제어하는 반도체 장치에 사용되는 파워 모듈용 기판 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 그리고 히트 싱크가 부착된 파워 모듈에 관한 것이다.
본원은, 2014년 4월 25일에 출원된 일본 특허출원 2014-91814호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래의 파워 모듈용 기판으로서, 절연층이 되는 세라믹스 기판의 표면의 일방측에 회로층이 되는 금속판이 접합됨과 함께, 세라믹스 기판의 표면의 타방측에 금속층이 되는 금속판이 접합된 구성의 것이 알려져 있다. 또한, 이 파워 모듈용 기판의 편면에 형성된 금속층에 열전도성이 우수한 히트 싱크가 접합되어, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판이 된다. 그리고, 회로층 상에 솔더링재를 개재하여 파워 소자 등의 반도체 소자가 탑재되어, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈이 제조된다.
이런 종류의 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판에 있어서, 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이, 회로층이 되는 금속판에 전기적 특성이 우수한 구리를 사용하고, 금속층이 되는 금속판에는, 세라믹스 기판과 히트 싱크 사이의 열응력을 완화시킬 목적에서 알루미늄을 사용하는 경우가 있다.
일본 공개특허공보 2013-229579호
이와 같이 회로층을 구리로 형성함으로써, 알루미늄을 사용하는 경우와 비교해서 반도체 소자에서 발생하는 열을 신속하게 방열할 수 있다. 반도체 소자의 발열분을 잘 방열하기 위해서는 회로층의 두께를 두껍게 하는 것이 유효한데, 회로층의 두께를 너무 지나치게 두껍게 하면, 세라믹스 기판과의 열팽창차에 의해 열신축으로 인한 휨이 커지고, 반도체 소자와의 접합을 저해하여 실장상의 문제가 발생하는 것이나, 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 것이 우려된다.
한편, 금속층에 사용되는 알루미늄은 솔더링성이 나쁘기 때문에, 알루미늄으로 구성된 금속층과 히트 싱크를 솔더 접합시킬 때에는, 표면에 Ni 도금을 형성할 필요가 있어, 생산성의 저하가 문제이다. 또한, 알루미늄은 변형 저항이 비교적 낮기 때문에, 파워 모듈에 냉열 사이클이 부하되었을 때에, 금속층이 변형됨으로써 솔더에 크랙이 발생하여 접합 신뢰성이 저하되거나, 열저항이 상승되거나 하는 것이 문제가 된다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 냉열 사이클 부하시에 있어서, 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제하고, 또한 세라믹스 기판의 균열을 방지할 수 있는 파워 모듈용 기판 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 그리고 히트 싱크가 부착된 파워 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
냉열 사이클 부하시에 발생하는 휨을 저감시키기 위해서는, 세라믹스 기판을 경계로 양측에 접합되는 회로층 및 금속층을, 재질이나 두께 등을 동일하게 형성하여 대칭 구조로 하는 것이 고려된다. 그런데, 최근에는 파워 모듈의 소형화·박육화가 진행됨과 함께, 그 사용 환경이 각박하여, 반도체 소자로부터의 발열량이 커지고 있기 때문에, 파워 사이클의 조건이 엄격해지고 있다. 반도체 소자의 발열분을 잘 방열하기 위해서는 회로층의 두께를 두껍게 하는 것이 유효한 반면에, 파워 모듈 전체의 소형화를 고려한 경우에는, 금속층의 두께는 얇게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 본 발명의 파워 모듈용 기판은, 이하의 해결 수단으로 하였다.
본 발명은, 세라믹스 기판의 일방의 면에 적층된 회로층과, 타방의 면에 적층된 금속층을 구비한 파워 모듈용 기판으로서, 상기 회로층은, 상기 세라믹스 기판의 일방의 면에 접합된 제 1 알루미늄층과, 그 제 1 알루미늄층에 고상 확산 접합된 제 1 구리층을 갖고, 상기 금속층은, 상기 제 1 알루미늄층과 동일 재료에 의해 형성되고 상기 세라믹스 기판의 타방의 면에 접합된 제 2 알루미늄층과, 상기 제 1 구리층과 동일 재료에 의해 형성되고 상기 제 2 알루미늄층에 고상 확산 접합된 제 2 구리층을 갖고, 상기 제 1 구리층의 두께 t1 이 1.7 mm 이상 5 mm 이하로 되고, 상기 제 1 구리층의 두께 t1 과 상기 제 2 구리층의 두께 t2 의 합계가 7 mm 이하로 되고, 상기 제 1 구리층의 두께 t1 과 상기 제 2 구리층의 두께 t2 의 비율 t2/t1 이 0 을 초과하고 1.2 이하인 범위 중 0.6 이상 0.8 이하를 제외한 범위로 설정되어 있다.
이와 같이 구성되는 파워 모듈용 기판은, 회로층이, 세라믹스 기판의 일방의 면에 접합되는 제 1 알루미늄층과, 이 제 1 알루미늄층에 접합되는 제 1 구리층에 의해 형성되고, 이 제 1 구리층 상에 반도체 소자가 탑재되므로, 반도체 소자로부터 발생되는 열을 제 1 구리층에서 면방향으로 확산시켜 효율적으로 방산할 수 있다. 또, 비교적 변형 저항이 작은 제 1 알루미늄층이 세라믹스 기판과 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하된 경우에 세라믹스 기판과 회로층의 열팽창 계수의 차이에서 기인되어 발생하는 열응력을 제 1 알루미늄층이 흡수하여, 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이 제 1 알루미늄층에 접합된 비교적 변형 저항이 큰 제 1 구리층에 의해 파워 사이클이 부하된 경우의 회로층의 변형을 억제할 수 있으므로, 회로층과 반도체 소자를 접합시키는 솔더에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 제 1 알루미늄층과 제 1 구리층이 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하된 경우에, 제 1 알루미늄층과 제 1 구리층 사이에 박리가 발생하는 것이 억제되어, 회로층의 열전도성 및 도전성을 양호하게 유지할 수 있다.
이 경우, 제 1 구리층의 두께 t1 은 1.7 mm 이상 5 mm 이하로 된다. 두께 t1 이 1.7 mm 미만에서는, 반도체 소자로부터의 열을 면방향으로 확산시키기 어려워지므로, 파워 사이클 부하시의 열저항을 충분히 저감시킬 수 없고, 파워 사이클에 대한 신뢰성을 확보하기가 어려워진다. 또한, 두께 t1 이 5 mm 를 초과하는 범위에서는 방열 성능에 큰 차이가 발생하지 않게 되기 때문에, 파워 모듈 전체의 소형화 관점에서 두께 t1 은 5 mm 이하로 된다.
또한, 제 1 구리층의 두께 t1 과 제 2 구리층의 두께 t2 의 합계는 7 mm 이하로 된다. 이것들의 합계가 7 mm 를 초과하는 경우, 냉열 사이클이 부하되었을 때에, 세라믹스 기판에 과잉의 열응력이 가해져, 세라믹스 기판에 균열이 발생할 우려가 있다.
한편, 금속층은, 세라믹스 기판의 타방의 면에 접합되는 제 2 알루미늄층과, 이 제 2 알루미늄층에 접합되는 제 2 구리층에 의해 형성되어 있으므로, Ni 도금을 형성하지 않고 금속층과 히트 싱크를 양호하게 접합시킬 수 있다. 또한, 파워 모듈용 기판과 히트 싱크를 솔더에 의해 접합시킨 경우에, 비교적 변형 저항이 높은 제 2 구리층과 히트 싱크가 접합되므로, 냉열 사이클이 부하되었을 때에, 금속층의 변형에 의해 발생하는 솔더 내의 크랙을 억제하여, 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 비교적 변형 저항이 작은 제 2 알루미늄층이 제 2 구리층에 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하되어도 세라믹스 기판과 제 2 구리층 사이에 발생하는 열응력을 제 2 알루미늄층에서 흡수하여 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 제 2 알루미늄층과 제 2 구리층이 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하된 경우에, 제 2 알루미늄층과 제 2 구리층 사이에 박리가 발생하는 것이 억제되어, 금속층의 열전도성을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 제 1 구리층의 두께 t1 과 제 2 구리층의 두께 t2 의 비율 t2/t1 은 0 을 초과하고 1.2 이하인 범위 중 0.6 이상 0.8 이하를 제외한 범위로 된다. 그 이유는, 비율 t2/t1 이 0.6 이상 0.8 이하인 범위에서는, 제 1 구리층의 두께 t1 과 제 2 구리층의 두께 t2 는 비교적 두께가 가까워지므로 파워 모듈용 기판 전체의 휨은 작아지지만, 제 2 구리층의 두께 t2 가 제 1 구리층의 두께에 가까워져 두껍게 형성되므로, 제 2 구리층의 강성이 높아지고, 이로써 냉열 사이클시에 제 1 구리층에 의한 휨과 제 2 구리층에 의한 휨이 상반되는 방향으로 부하되고, 파워 모듈용 기판 전체에 발생하는 휨량이 작음에도 불구하고, 세라믹스 기판에 가해지는 부하가 커져 세라믹스 기판에 균열이 발생할 우려가 있기 때문이다.
한편, 비율 t2/t1 이 0.6 미만에서는, 제 1 구리층의 두께 t1 과 비교해서 제 2 구리층의 두께 t2 가 작으므로, 제 1 구리층과 제 2 구리층의 열신축 차이에 의해 냉열 사이클시에 발생하는 파워 모듈용 기판의 휨은 커지지만, 제 2 구리층의 강성이 낮으므로, 제 2 구리층이 제 1 구리층에 추종하여 변형될 수 있어, 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 것을 회피할 수 있다.
또, 비율 t2/t1 이 0.8 을 초과하는 범위에서는, 제 1 구리층의 두께 t1 과 제 2 구리층의 두께 t2 가 거의 동일한 두께가 되므로, 냉열 사이클시에 있어서의 제 1 구리층에 발생하는 휨과 제 2 구리층에 발생하는 휨의 밸런스가 유지된 상태가 되어, 파워 모듈용 기판에 발생하는 휨을 저감시킬 수 있고 세라믹스 기판의 균열을 억제할 수 있다.
본 발명의 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판은, 상기 서술한 파워 모듈용 기판과, 상기 제 2 구리층에 접합된 히트 싱크를 갖는다.
파워 모듈용 기판의 제 2 구리층이 히트 싱크에 접합되므로, 금속층에 Ni 도금을 형성하지 않고 금속층과 히트 싱크를 솔더에 의해 접합시킬 수 있다. 또한, 비교적 변형 저항이 높은 제 2 구리층과 히트 싱크를 접합시키므로, 냉열 사이클 부하시에 있어서, 솔더의 크랙을 억제하여, 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제할 수 있다.
본 발명의 히트 싱크가 부착된 파워 모듈은, 상기 서술한 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판과, 상기 회로층 상에 접합된 반도체 소자를 구비한다.
이와 같은 히트 싱크가 부착된 파워 모듈에 있어서는, 냉열 사이클이 부하되어도, 금속층과 히트 싱크를 접합시키는 솔더에 크랙이 발생하는 것을 억제하여, 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉열 사이클 부하시에 있어서, 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제하고, 또한 세라믹스 기판의 균열을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태의 파워 모듈용 기판을 사용한 히트 싱크가 부착된 파워 모듈의 개략을 설명하는 단면도이다.
도 2 는 회로층에 있어서의 제 1 알루미늄층과 제 1 구리층의 접합 계면의 주요부를 설명하는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관련된 파워 모듈용 기판의 제조 방법의 개략을 설명하는 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관련된 히트 싱크가 부착된 파워 모듈의 제조 방법의 개략을 설명하는 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 관련된 파워 모듈의 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6 은 냉열 사이클 시험 후의 회로층 (제 1 알루미늄층) 과 세라믹스 기판의 접합 계면을 나타내는 초음파 화상 사진이다.
도 7 은 Cu 와 Al 의 2원 상태도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 에 나타내는 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 (100) 은, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20) 과, 이 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20) 에 접합된 반도체 소자 (30) 를 구비하고 있다. 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20) 은, 파워 모듈용 기판 (10) 과, 이 파워 모듈용 기판 (10) 에 접합된 히트 싱크 (40) 를 구비하고 있다.
파워 모듈용 기판 (10) 은, 세라믹스 기판 (11) 과, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 (11f) 에 적층된 회로층 (12) 과, 세라믹스 기판 (11) 의 타방의 면 (11b) 에 적층된 금속층 (13) 을 갖고 있다.
세라믹스 기판 (11) 은, 회로층 (12) 과 금속층 (13) 사이의 전기적 접속을 방지하는 것으로, AlN, Si3N4, Al2O3 등으로 구성되어 있다. 세라믹스 기판 (11) 의 두께는 0.2 mm ∼ 1.5 mm 의 범위 내로 설정되어 있고, 본 실시형태에서는 0.635 mm 로 설정되어 있다.
회로층 (12) 은, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 (11f) 에 접합된 제 1 알루미늄층 (12A) 과, 이 제 1 알루미늄층 (12A) 의 일방측 (도 1 에 있어서 상측) 에 적층된 제 1 구리층 (12B) 을 갖고 있다.
제 1 알루미늄층 (12A) 은, 순알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 판이 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 (11f) 에 접합됨으로써 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 알루미늄층 (12A) 은, 순도가 99.99 ％ 이상인 알루미늄 (이른바 4N 알루미늄) 의 압연판으로 이루어진다.
제 1 구리층 (12B) 은, 제 1 알루미늄층 (12A) 의 일방측 (도 1 에 있어서 상측) 에 순구리나 구리 합금으로 이루어지는 판이 접합됨으로써 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 구리층 (12B) 은, 무산소 구리의 압연판으로 이루어지는 구리판이 제 1 알루미늄층 (12A) 에 고상 확산 접합됨으로써 형성되어 있다.
금속층 (13) 은, 세라믹스 기판 (11) 의 타방의 면 (11b) 에 접합된 제 2 알루미늄층 (13A) 과, 이 제 2 알루미늄층 (13A) 의 타방측 (도 1 에 있어서 하측) 에 적층된 제 2 구리층 (13B) 을 갖고 있다.
제 2 알루미늄층 (13A) 은, 회로층 (12) 의 제 1 알루미늄층 (12A) 과 동일 재료의 알루미늄판이 세라믹스 기판 (11) 의 타방의 면 (11b) 에 접합됨으로써 형성된다. 본 실시형태에 있어서는, 제 2 알루미늄층 (13A) 도, 제 1 알루미늄층 (12A) 과 동일한 순도가 99.99 ％ 이상인 알루미늄 (이른바 4N 알루미늄) 의 압연판으로 이루어지는 알루미늄판이 세라믹스 기판 (11) 에 접합됨으로써 형성되어 있다.
제 2 구리층 (13B) 은, 회로층 (12) 의 제 1 구리층 (12B) 과 동일 재료에 의해 제 2 알루미늄층 (13A) 의 타방측 (도 1 에 있어서 하측) 에 접합되어 형성된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 제 2 구리층 (13B) 은, 제 1 구리층 (12B) 과 동일한 무산소 구리의 압연판으로 이루어지는 구리판이 제 2 알루미늄층 (13A) 에 고상 확산 접합됨으로써 형성되어 있다.
이와 같이 구성되는 파워 모듈용 기판 (10) 의 회로층 (12) 의 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 은, 1.7 mm 이상 5 mm 이하로 된다. 또한, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 의 합계가 7 mm 이하로 됨과 함께, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 의 비율 t2/t1 이 0 을 초과하고 1.2 이하인 범위 중 0.6 이상 0.8 이하를 제외한 범위로 설정되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 회로층 (12) 및 금속층 (13) 의 평면 사이즈는, 한 변이 30 mm 이상 150 mm 이하로 되는 사각형상의 세라믹스 기판 (11) 의 평면 사이즈보다 작게 형성되어 있다.
회로층 (12) 을 구성하는 제 1 알루미늄층 (12A) 과 제 1 구리층 (12B) 은, 전술한 바와 같이 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있고, 이들 계면에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 금속간 화합물층 (14) 이 형성되어 있다. 금속간 화합물층 (14) 은, 제 1 알루미늄층 (12A) 의 Al 원자와 제 1 구리층 (12B) 의 Cu 원자가 상호 확산됨으로써 형성된다. 제 1 알루미늄층 (12A) 과 제 1 구리층 (12B) 의 계면에 형성된 금속간 화합물층 (14) 은, 제 1 알루미늄층 (12A) 으로부터 제 1 구리층 (12B) 을 향함에 따라, 점차 Al 원자의 농도가 낮아지고, 또한 Cu 원자의 농도가 높아지는 농도 구배를 갖고 있다.
마찬가지로, 금속층 (13) 을 구성하는 제 2 알루미늄층 (13A) 과 제 2 구리층 (13B) 은, 전술한 바와 같이 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있고, 이들 계면에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 금속간 화합물층 (14) 이 형성되어 있다. 금속간 화합물층 (14) 은, 제 2 알루미늄층 (13A) 의 Al 원자와, 제 2 구리층 (13B) 의 Cu 원자가 상호 확산됨으로써 형성된다. 제 2 알루미늄층 (13A) 과 제 2 구리층 (13B) 의 계면에 형성된 금속간 화합물층 (14) 은, 제 2 알루미늄층 (13A) 으로부터 제 2 구리층 (13B) 을 향함에 따라, 점차 Al 원자의 농도가 낮아지고, 또한 Cu 원자의 농도가 높아지는 농도 구배를 갖고 있다.
이와 같이, Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물에 의해 구성되어 있는 금속간 화합물층 (14) 은, 복수의 금속간 화합물이 접합 계면을 따라 적층된 구조를 갖고 있다. 이 금속간 화합물층 (14) 의 두께는, 1 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하의 범위 내, 바람직하게는 5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하의 범위 내로 설정되어 있다. 본 실시형태의 금속간 화합물층 (14) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 3 종의 금속간 화합물이 적층된 구조를 갖고 있다. 즉, 제 1 알루미늄층 (12A) (제 2 알루미늄층 (13A)) 측으로부터 제 1 구리층 (12B) (제 2 구리층 (13B)) 측을 향하여 차례로, 제 1 알루미늄층 (12A) (제 2 알루미늄층 (13A)) 과 제 1 구리층 (12B) (제 2 구리층 (13B)) 의 접합 계면을 따라 θ 상 (16), η2 상 (17) 이 적층되고, 또한 ζ2 상 (18A), δ 상 (18B) 및 γ2 상 (18C) 중 적어도 1 상을 포함하는 상 (18) 이 적층되어 있다 (도 7).
금속간 화합물층 (14) 과 제 1 구리층 (12B) (제 2 구리층 (13B)) 의 접합 계면을 따라 산화물 (19) 이, θ 상 (16), η2 상 (17) 혹은 ζ2 상 (18A), δ 상 (18B) 및 γ2 상 (18C) 중 적어도 하나의 상 내부에 층상으로 분산되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 이 산화물 (19) 은, 알루미나 (Al2O3) 등의 알루미늄 산화물이다. 또, 산화물 (19) 은, 분단된 상태에서 분산되어 있는 경우도 있다. 또한, 금속간 화합물층 (14) 과 제 1 구리층 (12B) (제 2 구리층 (13B)) 이 직접 접촉되어 있는 영역이 존재하고 있는 경우도 있다.
히트 싱크 (40) 는, 파워 모듈용 기판 (10) 측의 열을 방산하는 것이다. 본 실시형태의 히트 싱크 (40) 는, 파워 모듈용 기판 (10) 이 접합되는 방열판 (41) 과 냉각 매체 (예를 들어, 냉각수) 를 유통하기 위한 유로 (42a) 가 형성된 냉각부 (42) 로 이루어지고, 이들 방열판 (41) 과 냉각부 (42) 는 그리스 (도시 생략) 를 개재하여 나사 (43) 에 의해 고정되어 있다. 히트 싱크 (40) 는, 열전도성이 양호한 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 본 실시형태에 있어서는, 방열판 (41) 은 무산소 구리에 의해 형성되고, 냉각부 (42) 는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있다.
히트 싱크 (40) 의 방열판 (41) 과 금속층 (13) 의 제 2 구리층 (13B) 이, 솔더층 (45) 에 의해 접합되어 있다. 솔더층 (45) 은, 예를 들어 Sn-Sb 계, Sn-Ag 계, Sn-Cu 계, Sn-In 계 혹은 Sn-Ag-Cu 계의 솔더링재 (이른바 납프리 솔더링재) 이다.
반도체 소자 (30) 는, 반도체를 구비한 전자 부품이고, 필요한 기능에 따라 각종 반도체 소자가 선택된다. 반도체 소자 (30) 는, 솔더층 (31) 을 개재하여 회로층 (12) 의 제 1 구리층 (12B) 에 접합된다. 솔더층 (31) 은, 예를 들어 Sn-Ag 계, Sn-Cu 계, Sn-In 계 혹은 Sn-Ag-Cu 계 등의 솔더링재 (이른바 납프리 솔더링재) 이다.
다음으로, 이와 같이 구성되는 파워 모듈용 기판 (10), 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20) 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 (100) 의 제조 방법에 대해서 도 3 내지 도 5 를 사용하여 설명한다.
먼저, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기판 (11) 의 양면 (본 발명에서 말하는, 일방의 면 (11f) 과 타방의 면 (11b)) 에, Al-Si 계 브레이징재 (도시 생략) 를 개재하여 알루미늄판 (12a, 13a) 을 적층한다. 그리고, 가압·가열 후에 냉각시킴으로써, 세라믹스 기판 (11) 과 알루미늄판 (12a, 13a) 을 접합시키고, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 세라믹스 기판 (11) 에 제 1 알루미늄층 (12A) 및 제 2 알루미늄층 (13A) 을 형성한다 (알루미늄층 형성 공정 S11). 이 브레이징 온도는 610 ℃ ∼ 650 ℃ 로 설정된다.
다음으로, 도 3(c) 에 나타내는 바와 같이 제 1 알루미늄층 (12A) 의 일방측 (상측) 에 구리판 (12b) 을 배치하고, 제 2 알루미늄층 (13A) 의 타방측 (하측) 에 구리판 (13b) 을 배치한다. 그리고, 이 적층체를 적층 방향으로 가압한 상태에서 진공 가열로 (50) 에 장입하고, 가열 처리를 실시한다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 알루미늄층 (12A) 및 구리판 (12b) 의 접촉면, 제 2 알루미늄층 (13A) 및 구리판 (13b) 의 접촉면에 부하되는 하중을 0.29 MPa 이상 3.43 MPa 이하, 가열 온도를 400 ℃ 이상 548 ℃ 미만으로 하고, 5 분 이상 240 분 이하 유지하며 고상 확산 접합을 실시한다. 이로써, 도 3(d) 에 나타내는 바와 같이 제 1 알루미늄층 (12A) 에 구리판 (12b) 를 접합시켜 제 1 구리층 (12B) 을 형성함과 동시에, 제 2 알루미늄층 (13A) 에 구리판 (13b) 을 접합시켜 제 2 구리층 (13B) 을 형성한다 (구리층 형성 공정 S12). 이로써, 회로층 (12) 과 금속층 (13) 이 형성되고, 본 실시형태에 관련된 파워 모듈용 기판 (10) 이 얻어진다 (도 4(a)).
본 실시형태에 있어서는, 제 1 알루미늄층 (12A) 과 구리판 (12b) 의 접합면, 및 제 2 알루미늄층 (13A) 과 구리판 (13b) 의 접합면은, 미리 흠집이 제거되어 평활하게 된 후에, 고상 확산 접합된다. 또한, 고상 확산 접합에 있어서의 진공 가열의 바람직한 가열 온도는, Al 과 Cu 의 공정 (共晶) 온도 －5 ℃ 이상, 공정 온도 미만의 범위로 되어 있다.
다음으로, 도 4(b) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 파워 모듈용 기판 (10) 의 타방측 (하측) 에, 히트 싱크 (40) 를 접합시킨다 (히트 싱크 접합 공정 S13). 이 히트 싱크 접합 공정 S13 에 있어서는, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이 파워 모듈용 기판 (10) 의 타방측에 솔더층 (45) 에 의해 방열판 (41) 을 솔더링한 후에, 이 방열판 (41) 에 대하여 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이 그리스를 개재하여 냉각부 (42) 를 배치 형성함으로써, 히트 싱크 (40) 를 파워 모듈용 기판 (10) 에 접합시킨다. 이렇게 하여, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20) 이 얻어진다.
마지막으로, 도 4(d) 에 나타내는 바와 같이, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20) 의 회로층 (12) 의 일방의 면 (도 4 에 있어서 상면) 에, 솔더층 (31) 에 의해 반도체 소자 (30) 를 접합시킴 (반도체 소자 접합 공정 S14) 으로써, 본 실시형태에 관련된 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 (100) 이 얻어진다. 이 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 (100) 의 제조 플로우를 도 5 에 나타낸다.
이상의 구성을 갖는 본 실시형태의 파워 모듈용 기판 (10), 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 (20), 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈 (100) 에 따르면, 회로층 (12) 이, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 (11f) 에 접합되는 제 1 알루미늄층 (12A) 과, 이 제 1 알루미늄층 (12A) 에 접합되는 제 1 구리층 (12B) 에 의해 형성되고, 이 제 1 구리층 (12B) 상에 반도체 소자 (30) 가 탑재되어 있으므로, 반도체 소자 (30) 로부터 발생되는 열을 제 1 구리층 (12B) 에서 면방향으로 확산시켜 효율적으로 방산할 수 있다.
또, 비교적 변형 저항이 작은 제 1 알루미늄층 (12A) 이 세라믹스 기판 (11) 과 제 1 구리층 (12B) 사이에 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하된 경우에 세라믹스 기판 (11) 과 회로층 (12) (제 1 구리층 (12B)) 의 열팽창 계수의 차이에서 기인되어 발생되는 열응력을 제 1 알루미늄층 (12A) 이 흡수하여, 세라믹스 기판 (11) 에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이 제 1 알루미늄층 (12A) 에 접합된 비교적 변형 저항이 큰 제 1 구리층 (12B) 에 의해, 파워 사이클이 부하된 경우의 회로층 (12) 의 변형을 억제할 수 있으므로, 회로층 (12) 과 반도체 소자 (30) 를 접합시키는 솔더층 (31) 에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 제 1 알루미늄층 (12A) 과 제 1 구리층 (12B) 이 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하된 경우에, 제 1 알루미늄층 (12A) 과 제 1 구리층 (12B) 사이에 박리가 발생하는 것이 억제되어, 회로층 (12) 의 열전도성 및 도전성을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 은 1.7 mm 이상 5 mm 이하로 된다. 그 이유는, 두께 t1 이 1.7 mm 미만에서는, 반도체 소자 (30) 로부터의 열을 면방향으로 넓히기 어려워지므로, 파워 사이클 부하시의 열저항을 충분히 저감시킬 수 없고, 파워 사이클에 대한 신뢰성을 확보하기가 어려워지기 때문이다. 또, 두께 t1 이 5 mm 를 초과하는 범위에서는, 방열 성능에 큰 차이가 발생하지 않게 되므로, 파워 모듈 전체의 소형화 관점에서 두께 t1 은 5 mm 이하로 된다.
또한, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 의 합계가 7 mm 이하로 된다. 이들 두께의 합계가 7 mm 를 초과하는 경우, 냉열 사이클이 부하되었을 때에, 세라믹스 기판에 과잉의 열응력이 가해져, 세라믹스 기판에 균열이 발생할 우려가 있다. 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 의 합계의 하한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 3.4 mm 이상으로 하면 된다.
한편, 금속층 (13) 은, 세라믹스 기판 (11) 의 타방의 면 (11b) 에 접합되는 제 2 알루미늄층 (13A) 과, 이 제 2 알루미늄층 (13A) 에 접합되는 제 2 구리층 (13B) 에 의해 형성되어 있으므로, Ni 도금을 형성하지 않고 금속층 (13) 과 히트 싱크 (40) 를 양호하게 접합시킬 수 있다. 또한, 히트 싱크 (40) 에 솔더층 (45) 을 개재하여 접합되는 제 2 구리층 (13B) 의 변형 저항이 비교적 높으므로, 냉열 사이클이 부하되었을 때에, 금속층 (13) 의 변형에 의해 발생하는 솔더층 (45) 내의 크랙을 억제하여, 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 비교적 변형 저항이 작은 제 2 알루미늄층 (13A) 이 제 2 구리층 (13B) 에 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하되어도 세라믹스 기판 (11) 과 제 2 구리층 (13B) 사이에 발생하는 열응력을 제 2 알루미늄층 (13A) 에서 흡수하여, 세라믹스 기판 (11) 에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 제 2 알루미늄층 (13A) 과 제 2 구리층 (13B) 이 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있으므로, 냉열 사이클이 부하된 경우에도, 제 2 알루미늄층 (13A) 과 제 2 구리층 (13B) 사이의 박리가 억제되어, 금속층 (13) 의 열전도성을 양호하게 유지할 수 있다.
제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 의 비율 t2/t1 은 0 을 초과하고 1.2 이하인 범위 중 0.6 이상 0.8 이하를 제외한 범위 (즉, 0 을 초과하고 0.6 미만 및 0.8 을 초과하고 1.2 이하인 범위) 로 된다.
비율 t2/t1 이 0.6 이상 0.8 이하인 범위에서는, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 가 비교적 가까워지므로 파워 모듈용 기판 (10) 전체의 휨은 작아지지만, 제 1 구리층 (12B) 에 비해 비교적 두껍게 형성되는 제 2 구리층 (13B) 의 강성이 높아, 냉열 사이클시에 발생하는 제 1 구리층 (12B) 과 제 2 구리층 (13B) 에 의한 상반되는 방향의 휨이 세라믹스 기판 (11) 에 부하된다. 그 결과, 파워 모듈용 기판 (10) 전체에서 발생하는 휨량이 작음에도 불구하고, 세라믹스 기판 (11) 에 가해지는 부하가 커져 세라믹스 기판 (11) 에 균열이 발생할 우려가 있다.
한편, 비율 t2/t1 이 0.6 미만에서는, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 비교해서 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 가 작고, 제 2 구리층 (13B) 의 강성이 비교적 낮으므로, 제 1 구리층 (12B) 과 제 2 구리층 (13B) 의 열신축 차이에 의해 냉열 사이클시에 발생하는 파워 모듈용 기판 (10) 의 휨은 커지지만, 제 2 구리층 (13B) 이 제 1 구리층 (12B) 에 추종하여 변형됨으로써, 세라믹스 기판 (11) 에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있어, 세라믹스 기판 (11) 에 균열이 발생하는 것을 회피할 수 있다.
또, 비율 t2/t1 이 0.8 을 초과하는 범위에서는, 제 1 구리층 (12B) 의 두께 t1 과 제 2 구리층 (13B) 의 두께 t2 가 거의 동일해지므로, 냉열 사이클시에 있어서의 제 1 구리층 (12B) 에 발생하는 휨과 제 2 구리층 (13B) 에 발생하는 휨의 밸런스가 유지된 상태가 되어, 파워 모듈용 기판 (10) 에 발생하는 휨을 저감시킬 수 있고, 세라믹스 기판 (11) 의 균열을 억제할 수 있다.
또, 상기 실시형태는 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 세부 구성에 있어서는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 부가할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 히트 싱크 (40) 가 무산소 구리로 구성되어 있는 경우에 대해서 설명했는데, 터프 피치 구리 등의 순구리나 구리 합금으로 구성할 수도 있다. 또, 히트 싱크는 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 구성할 수도 있고, 이 경우에는, 히트 싱크에 Ni 도금을 실시해 둠으로써, 파워 모듈용 기판과 히트 싱크를 솔더에 의해 양호하게 접합시킬 수 있다. 또한, 히트 싱크 (40) 의 방열판 (41) 과 냉각부 (42) 의 접합은 나사에 의한 고정에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 고상 확산 접합에 의해 접합시킬 수도 있다. 히트 싱크 (40) 는, 방열판 (41) 을 사용하지 않고 구성하여 파워 모듈용 기판 (10) 과 냉각부 (42) 를 직접 접합시킬 수도 있다. 또한 히트 싱크에는, 히트 파이프 등, 열을 방산시키는 여러 가지 구성을 채용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 알루미늄층 (12A) 과 제 1 구리층 (12B), 제 2 알루미늄층 (13A) 과 제 2 구리층 (13B) 을, 동시에 고상 확산 접합시키는 경우에 대해서 설명했는데, 이것들을 따로 따로 고상 확산 접합시켜도 된다.
또한 제 1 알루미늄층 (12A) 과 제 2 알루미늄층 (13A) 은, 순도 99.99 ％ 의 순알루미늄에 한정되지는 않고, 순도 99 ％ 의 알루미늄 (이른바 2 N 알루미늄) 이나 알루미늄 합금 등이어도 된다.
실시예
다음으로, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 실시한 확인 실험에 대해서 설명한다.
(본 발명예 1 ∼ 12, 비교예 1 ∼ 4)
전술한 파워 모듈의 제조 공정에 있어서, 본 발명예 1 ∼ 12, 비교예 1 ∼ 4가 되는 파워 모듈의 시료를 복수 제조하였다.
각 예에 있어서, 40 mm × 40 mm, 두께 0.635 mm 이며 표 1 에 기재된 재료로 이루어지는 세라믹스 기판에 회로층 및 금속층을 적층한 파워 모듈용 기판을 사용하였다. 회로층의 제 1 알루미늄층과 금속층의 제 2 알루미늄층은, 각각 37 mm × 37 mm, 두께 0.6 mm 이며 표 1 에 기재된 알루미늄판을, 세라믹스 기판에 Al-Si 계 브레이징재에 의해 접합시켜 형성하였다. 회로층의 제 1 구리층과 금속층의 제 2 구리층은, 각각 37 mm × 37 mm, 표 1 에 기재된 구리판을 제 1 알루미늄층 및 제 2 알루미늄층과 고상 확산 접합시킴으로써 형성하고, 각 예의 시료로서 파워 모듈용 기판을 제조하였다. 고상 확산 접합은, 진공 가열로 내의 압력을 1.0 × 10-6 Pa 이상 1.0 × 10-3 Pa 이하로 하여 실시하였다.
그리고, 얻어진 각 파워 모듈용 기판에 대하여 냉열 사이클 시험을 실시하고, 냉열 사이클 시험 후의 각 파워 모듈용 기판에 대하여 세라믹스 기판의 균열 평가를 실시하였다.
냉열 사이클 시험은, 에스페크 주식회사 제조 냉열 충격 시험기 TSB-51 을 사용하고, 각 파워 모듈용 기판에 대하여 액상 (불소계 불활성 액체 (3M 사 제조 플루오리너트)) 에서 －40 ℃ × 5 분 및 125 ℃ × 5 분을 3000 사이클 반복하였다.
(세라믹스 기판의 균열 평가)
초음파 탐상 장치를 사용하며 평가하여, 세라믹스 기판에 균열이 확인되지 않은 것을 좋음「good」으로 하고, 균열이 발생한 것을 나쁨 「poor」으로 평가하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112016109701313-pct00001
(본 발명예 13 ∼ 16)
상기 서술한 본 발명예 5, 7, 10, 12 의 각 파워 모듈용 기판과 표 2 에 나타내는 각 히트 싱크를 Sn-Sb 솔더에 의해 접합시키고, 표 2 에 나타내는 본 발명예 13 ∼ 16 의 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판을 제작하였다.
본 발명예 13 에서는, 본 발명예 5 의 파워 모듈용 기판을 사용하였다. 본 발명예 14 에서는, 본 발명예 7 의 파워 모듈용 기판을 사용하였다. 본 발명예 15 에서는, 본 발명예 10 의 파워 모듈용 기판을 사용하였다. 본 발명예 16 에서는, 본 발명예 12 의 파워 모듈용 기판을 사용하였다. 또, 본 발명예 13 및 본 발명예 16 은, Ni 도금을 실시한 Al 합금 (A6063) 으로 이루어지는 히트 싱크를 사용하고, 본 발명예 14 및 본 발명예 15 는 무산소 구리로 이루어지는 히트 싱크를 사용하였다.
그리고, 얻어진 각 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판에 대하여, 냉열 사이클 시험 전후의 제 2 구리층과 솔더층 계면의 접합률 및 냉열 사이클 시험 후의 세라믹스 균열에 대해서 평가하였다.
냉열 사이클 시험 전후의 제 2 구리층과 솔더층 계면의 초기 접합률 및 사이클 후 접합률에 대해서 초음파 탐상 장치를 사용하여 평가하였다. 또한, 각 접합률은 이하의 식으로 산출하였다.
접합률 (％) ＝ {(초기 접합 면적)－(박리 면적)}/(초기 접합 면적)
여기서, 초기 접합 면적이란, 접합 전에 접합해야 할 면적, 즉 본 실시예에서는 제 2 구리층의 면적으로 하였다. 초음파 탐상 이미지에 있어서, 솔더층의 크랙은 접합부 내의 백색부로 나타내기 때문에, 이 백색부의 면적을 박리 면적으로 하였다.
냉열 사이클 시험 및 세라믹스 기판의 균열 평가는, 본 발명예 1 ∼ 12 와 동일하게 실시하였다.
Figure 112016109701313-pct00002
표 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 구리층의 두께 t1 을 1.7 mm 이상 5 mm 이하로 하고, 비율 t2/t1 을 0 을 초과하고 1.2 이하인 범위 중 0.6 이상 0.8 이하를 제외한 범위로 설정하고, 제 1 구리층의 두께 t1 과 제 2 구리층의 두께 t2 의 합계를 7 mm 이하로 한 본 발명예 1 ∼ 12 에 있어서는, 냉열 사이클 시험 후의 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 일이 없는, 파워 모듈용 기판을 얻을 수 있었다.
또한, 표 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 히트 싱크가 솔더링된 각 발명예의 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판에 있어서는, 냉열 사이클 시험 후의 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 일이 없이, 접합률이 양호한 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
한편, 비율 t2/t1 이 0.6 이상 0.8 이하로 된 비교예 1 ∼ 2 나, 제 1 구리층의 두께 t1 과 제 2 구리층의 두께 t2 의 합계가 7 mm 를 초과한 비교예 3 이나, 비율 t2/t1 이 1.2 를 초과한 비교예 4 에 있어서는, 도 6 의 초음파 화상에서 보이는 바와 같이, 냉열 사이클 시험 후의 세라믹스 기판에 균열이 발생하는 결과가 되었다. 도 6 의 초음파 화상에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 ∼ 4 에서는 방사상 줄이 확인되었고, 세라믹스 기판의 두께 방향에 크랙이 발생하였다. 또한, 방사상 줄에 추가하여 국소적으로 하얗게 점재하는 영역이 보이고, 세라믹스 기판의 수평 방향에도 크랙이 발생하였음을 알 수 있었다.
산업상 이용가능성
파워 모듈용 기판, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 및 히트 싱크가 부착된 파워 모듈에 대해서, 냉열 사이클 부하시에 있어서의 접합 신뢰성의 저하나 열저항의 상승을 억제하고, 또한 세라믹스 기판의 균열을 방지한다.
10 : 파워 모듈용 기판
11 : 세라믹스 기판
11f : 일방의 면
11b : 타방의 면
12 : 회로층
12a : 알루미늄판
12A : 제 1 알루미늄층
12b : 구리판
12B : 제 1 구리층
13 : 금속층
13a : 알루미늄판
13A : 제 2 알루미늄층
13b : 구리판
13B : 제 2 구리층
14 : 금속간 화합물층
16 : θ 상
17 : η2 상
18A : ζ2 상
18B : δ 상
18C : γ2 상
19 : 산화물
20 : 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판
30 : 반도체 소자
31 : 솔더층
40 : 히트 싱크
41 : 방열판
42 : 냉각부
42a : 유로
43 : 나사
45 : 솔더층
50 : 진공 가열로
100 : 히트 싱크가 부착된 파워 모듈

Claims (3)

  1. 세라믹스 기판의 일방의 면에 적층된 회로층과, 타방의 면에 적층된 금속층을 구비한 파워 모듈용 기판으로서,
    상기 회로층은, 상기 세라믹스 기판의 일방의 면에 접합된 제 1 알루미늄층과, 그 제 1 알루미늄층에 고상 확산 접합된 제 1 구리층을 갖고,
    상기 금속층은, 상기 제 1 알루미늄층과 동일 재료에 의해 형성되고 상기 세라믹스 기판의 타방의 면에 접합된 제 2 알루미늄층과, 상기 제 1 구리층과 동일 재료에 의해 형성되고 상기 제 2 알루미늄층에 고상 확산 접합된 제 2 구리층을 갖고,
    상기 제 1 알루미늄층과 상기 제 1 구리층의 사이, 및 상기 제 2 알루미늄층과 상기 제 2 구리층의 사이에는, 알루미늄과 구리의 금속간 화합물층이 형성되어 있고,
    상기 제 1 구리층의 두께 t1 이 1.7 mm 이상 5 mm 이하로 되고,
    상기 제 1 구리층의 두께 t1 과 상기 제 2 구리층의 두께 t2 의 합계가 7 mm 이하로 되고,
    상기 제 1 구리층의 두께 t1 과 상기 제 2 구리층의 두께 t2 의 비율 t2/t1 이 0.8 을 초과하고 1.2 이하인 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물층의 두께가 1 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 파워 모듈용 기판과, 히트 싱크를 갖고, 상기 제 2 구리층과 상기 히트 싱크가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판.
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