JP2018135251A - パワーモジュール用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した生産性を維持するとともに、回路の高集積化を図ることができるパワーモジュール用基板を製造する。【解決手段】パワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板にろう材を介して回路層となるアルミニウム板を積層した積層体を形成し、前記アルミニウム板に窒化ホウ素板を重ねて配置しておき、これらをその積層方向に加圧した状態で真空雰囲気中で加熱することにより、前記セラミックス基板と前記アルミニウム板とを接合する接合工程を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、大電流、高電圧を制御するパワーモジュール等に用いられるパワーモジュール用基板の製造方法関する。

パワーモジュール等に用いられるパワーモジュール用基板の回路層として、絶縁基板であるセラミックス基板の一方の面に金属板を接合することにより形成されたものが知られている。また、この種のパワーモジュール用基板としては、セラミックス基板の他方の面にも熱伝導性に優れた金属板を接合することにより金属層を形成し、その金属層を介して放熱板を接合することも行われる。そして、パワーモジュール用基板の回路層の上面に、パワー素子等の半導体素子が搭載されることにより、パワーモジュールが製造される。

このように構成されるパワーモジュール用基板を製造する方法としては、特許文献１〜３に記載されるように、セラミックス基板に金属板を積層した積層ユニットを複数積み重ねるとともに、各積層ユニットの間にクッション性を有するシートを介在させておき、その積み重ね状態で加圧、加熱することにより、加圧時の圧力をセラミックス基板と金属板との接合面に均等に作用させ、セラミックス基板に金属板を接合する方法が知られている。このようなシートとして、例えば特許文献１には、二枚の窒化珪素板の間に耐熱材料（黒鉛シート）を挟んだシート（スペーサー）を用いることが記載されている。また、特許文献２には、カーボン（グラファイト）薄膜を複数積層し、この表面に離型剤としてのＢＮ（窒化ホウ素）等をスプレーしたシートを用いることが記載されている。さらに、特許文献３には、グラファイト製クッション層の両面にカーボン製緻密層を形成したクッションシートを用いることが記載されている。

特開２００３‐５５０５９号公報 特開２００４‐２８８８２９号公報 特開２００８‐１９２８２３号公報

ところで、半導体素子の小型化に伴い、パワーモジュール用基板についても回路層の高集積化、すなわち回路層に微細パターンを形成することへの要望が高まっている。しかし、回路層が厚く形成されたパワーモジュール用基板では、エッチングで回路パターンを形成しようとしても、アスペクト比の高いパターンは形成できず、微細パターンを形成することが困難である。また、回路層となる金属板にプレス加工により微細な回路パターンを形成しておくことも考えられるが、セラミックス基板への接合の際に、回路間の間隔を維持しておくことが難しく、エッチングの場合と同様に、微細パターンの形成が困難となっている。

そこで、回路層そのものの厚みを薄肉化することにより、エッチングで微細パターンを形成することが考えられる。しかし、回路層となる薄肉のアルミニウム板とセラミックス基板とをろう材を用いて接合する際に、これらの積層ユニットをカーボン板やクッションシート等の加圧板の間で挟持すると、アルミニウム板中に拡散するろう材のろう成分（Ｓｉ）がアルミニウム板の接合面側から表面まで到達（拡散）して、アルミニウム板がセラミックス基板に接合されるだけでなく、アルミニウム板とシートとが接合されるおそれがある。この場合、特許文献２に記載されるように離型剤をスプレーしたシートを用いても、パワーモジュール用基板と加圧板とを確実に離型させることが難しくなり、セラミックス基板が割れる等して、生産性が著しく低下することが問題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定した生産性を維持するとともに、回路の高集積化を図ることができるパワーモジュール用基板を製造することを目的とする。

本発明のパワーモジュール用基板の製造方法は、
セラミックス基板にろう材を介して回路層となるアルミニウム板を積層した積層体を形成し、前記アルミニウム板に窒化ホウ素板を重ねて配置しておき、これらをその積層方向に加圧した状態で真空雰囲気中で加熱することにより、前記セラミックス基板と前記アルミニウム板とを接合する接合工程を有することを特徴とする。

窒化ホウ素（ＢＮ）は離型剤として用いられることが知られているが、このような窒化ホウ素の離型剤をカーボン板等の加圧板に塗布して用いた場合であっても、アルミニウム板中に拡散するろう材のろう成分（Ｓｉ）がアルミニウム板の接合面側から表面まで到達した場合に、アルミニウム板と加圧板とが接合されるおそれがある。一方、本発明のように、アルミニウム板に窒化ホウ素板を重ねて配置しておくことにより、ろう成分が回路層（アルミニウム板）の表面まで到達した場合にも、回路層（パワーモジュール用基板）がその回路層に重ねられた窒化ホウ素板に付着して接合されることを防止できる。このため、加圧板や窒化ホウ素板とパワーモジュール用基板とを容易に解体できる。したがって、加圧板や窒化ホウ素板、パワーモジュール用基板（セラミックス基板）が割れることがなく、パワーモジュール用基板を安定して製造できる。

また、このようにしてアルミニウム板と加圧板等との接合を防止できることから、生産性を低下させることなく、薄肉のアルミニウム板とセラミックス基板とを接合して薄肉の回路層を有するパワーモジュール用基板を製造できる。そして、このように薄肉の回路層を構成することで、回路パターンを形成するためのエッチング処理を短時間で終えることが可能になるので、回路層に微細パターンを形成でき、回路の高集積化を図ることができる。

本発明のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記窒化ホウ素板は、窒化ホウ素の含有率が９５％以上とされる六方晶窒化ホウ素の成形体により１．５ｍｍ以上の厚さに形成されているとよい。

六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の成形体により窒化ホウ素板を形成することで、後述するように、酸化ホウ素が生成されにくくなるため、接合工程後に加熱炉からパワーモジュール用基板を取り出す際の温度を高めにすることができる。また、窒化ホウ素板を厚さ（板厚）１．５ｍｍ以上に形成することで、窒化ホウ素の含有率が９５％以上の成形体からなる窒化ホウ素板自体に十分な耐久性を持たせることができるので、接合工程において積層体に加圧力を付与した際に窒化ホウ素板が割れることを回避できる。一方、六方晶窒化ホウ素の成形体からなる窒化ホウ素板の厚さが１．５ｍｍ未満では、窒化ホウ素板自体の曲げ強度が低下するため、接合工程における加圧中に窒化ホウ素板が割れるおそれがある。この場合には、窒化ホウ素板を繰り返し使用することができなくなり、不経済である。この場合、窒化ホウ素板の厚さに制限はないが、厚さが厚くなる程、複数の積層体と複数の窒化ホウ素板とを交互に重ねて接合工程を実施することが困難になることから、生産性が低下することになる。

本発明のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記窒化ホウ素板は、前記アルミニウム板との積層面と反対側の表面にグラファイトシートを配設して用いるとよい。

窒化ホウ素板にグラファイトシートを重ねて用いることで、アルミニウム板には窒化ホウ素板を接触させて、アルミニウム板とセラミックス基板との接合後における窒化ホウ素板とパワーモジュール用基板との解体を容易に行える。また、クッション性を有するグラファイトシートを介在させることによって、アルミニウム板とセラミックス基板との接合面全体を均一に加圧できるので、アルミニウム板（回路層）とセラミックス基板との接合強度を高めることができ、パワーモジュール用基板の接合信頼性を高めることができる。

本発明のパワーモジュール用基板の製造方法の前記接合工程において、前記セラミックス基板と前記アルミニウム板とを接合した接合体は、４００℃以下まで冷却した後に、前記真空雰囲気中から取り出すとよい。

窒化ホウ素板は４００℃を超える温度で酸化して酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_２）となるため、セラミックス基板とアルミニウム板（回路層）とを接合した接合体（パワーモジュール用基板）が４００℃を超える温度で大気（酸素雰囲気）中に置かれると、窒化ホウ素が酸化ホウ素となり回路層に接着されるおそれがある。このため、接合体を４００℃以下まで冷却した後に大気中に置くことで、容易に窒化ホウ素板と接合体とを解体できる。

本発明によれば、パワーモジュール用基板の安定した生産性を維持できるので、回路層を薄肉化して回路の高集積化を図ることができる。

本発明の第１実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法の製造工程を説明する模式断面図である。 図１に示すパワーモジュール用基板の製造方法を説明するフロー図である。 第１実施形態の製造方法により製造されたパワーモジュール用基板を用いたパワーモジュールを示す断面図である。 本発明の第２実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第３実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法を説明する断面図である。 比較例のパワーモジュール用基板の製造方法を説明する断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図３は、本発明の第１実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法により製造されるパワーモジュール用基板１０を用いたパワーモジュール１０１を示している。このパワーモジュール１０１は、パワーモジュール用基板１０と、パワーモジュール用基板１０の表面に搭載された半導体素子等の電子部品５１と、パワーモジュール用基板１０の裏面に取り付けられたヒートシンク５２とを備えている。

パワーモジュール用基板１０は、図３に示すように、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面（図３において上面）に配設された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図３において下面）に配設された金属層１３とを備え、これらセラミックス基板１１と回路層１２、及びセラミックス基板１１と金属層１３とは、互いに接合されている。そして、このパワーモジュール用基板１０の回路層１２の表面（図３では上面）に電子部品５１が搭載（実装）され、パワーモジュール１０１が製造される。また、図３に示すパワーモジュール１０１においては、金属層１３の表面（図３では下面）にヒートシンク５２が取り付けられた状態で使用されるようになっている。

セラミックス基板１１は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の窒化物系セラミックス材料、もしくはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の酸化物系セラミックス材料を用いることができる。また、セラミックス基板１１は、厚さ（板厚）０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされる。

回路層１２は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とするアルミニウム材料により形成され、厚さ（板厚）ｔ１が０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とされ、比較的薄肉に形成される。好適には、回路層１２は厚さ０．１ｍｍ以下に設けられる。また、金属層１３は、必ずしも限定されるものではないが、アルミニウムを主成分とするアルミニウム材料により形成され、厚さ（板厚）ｔ２が０．００５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下に設けられる。

ヒートシンク５２は、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を主成分とする金属材料により形成される。また、ヒートシンク５２は、平板状のもの、熱間鋳造等によって多数のピン状フィンを一体に形成したもの、押出成形によって相互に平行な帯状フィンを一体に形成したもの等、適宜の形状のものを採用することができる。また、パワーモジュール用基板１０の金属層１３とヒートシンク５２との間にグリースを介在させ、パワーモジュール用基板１０とヒートシンク５２とをバネ等により押し付けて固定したり、パワーモジュール用基板１０をヒートシンク５２にはんだ付け又はろう付けして固定したりして、パワーモジュール用基板１０にヒートシンク５２が取り付けられる。

なお、回路層１２と電子部品５１との接合（実装）には、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系、Ｚｎ‐Ａｌ系もしくはＰｂ‐Ｓｎ系等のはんだ材が用いられる。また、図示は省略するが、電子部品５１と回路層１２の端子部との間は、アルミニウム等からなるワイヤ及びリボンボンディング等により接続される。

そして、このように構成されるパワーモジュール用基板１０は、図１（ａ）に示すように、セラミックス基板１１の一方の面にろう材３１を介して回路層１２となるアルミニウム板２２を積層するとともに、セラミックス基板１１の他方の面にろう材３２を介して金属層１３となるアルミニウム板２３を積層し、これらの積層体２５を図１（ｂ）に示すように、その積層方向に加圧した状態で加熱して、図１（ｃ）に示すように、セラミックス基板１１に回路層１２及び金属層１３を接合することにより製造される。以下、パワーモジュール用基板１０の製造方法を詳細に説明する。

本実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法は、図２に示すように、接合工程Ｓ１１とエッチング工程Ｓ１２とを有し、複数の製造工程により構成される。

（接合工程）
図１（ａ）に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に回路層１２となるアルミニウム板２２をろう材３１を介して積層し、他方の面に金属層１３となるアルミニウム板２３をろう材３２を介して積層する。回路層１２を構成するアルミニウム板２２としては、厚さｔ１が０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を用いることができ、ろう材３１はＡｌ‐Ｓｉ系合金等のろう材を用いることができる。また、金属層１３を構成するアルミニウム板２３としては、厚さｔ２が０．００５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を用いることができ、ろう材３２はＡｌ‐Ｓｉ系合金等のろう材を用いることができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、これらのセラミックス基板１１、ろう材３１，３２、アルミニウム板２２，２３の積層体２５を、一対の端部スペーサ４１Ａの間に配置する。端部スペーサ４１Ａは、窒化ホウ素板４２とグラファイトシート４３とを重ねて配設し一体化した構成とされ、少なくとも各アルミニウム板２２，２３と対向する面が、窒化ホウ素板４２により形成されるものである。

窒化ホウ素板４２は、窒化ホウ素（ＢＮ）の含有率が９５％以上とされる六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の成形体により形成され、厚さ（板厚）が１．５ｍｍ以上とされる。六方晶窒化ホウ素は、耐熱性及び潤滑性に優れるセラミックス材であり、大気中で９００℃、真空中で１４００℃、不活性雰囲気中で２８００℃まで使用可能とされる。また、六方晶窒化ホウ素は、高温下における溶融金属（アルミニウム）に対する耐食性にも優れる。端部スペーサ４１Ａを構成する窒化ホウ素板４２としては、例えば、昭和電工株式会社製のショウセラム等を用いることができる。

また、グラファイトシート４３は、鱗片状のグラファイト薄膜が雲母のように複数積層されて構成され、かさ密度が０．５Ｍｇ／ｍ^３以上１．３Ｍｇ／ｍ^３以下で比較的軟質とされるものである。端部スペーサ４１Ａを構成するグラファイトシート４３としては、例えば東洋炭素株式会社製のＰＦ‐１００等を用いることができる。

そして、図１（ｂ）に示すように、積層体２５のアルミニウム板２２に窒化ホウ素板４２を重ねて一方の端部スペーサ４１Ａを配置し、積層体２５のアルミニウム板２３に窒化ホウ素板４２を重ねて他方の端部スペーサ４１Ａを配置することにより、一対の端部スペーサ４１Ａの間に積層体２５を配置しておき、これらをその積層方向に加圧した状態で真空雰囲気中で加熱することにより、セラミックス基板１１とアルミニウム板２２と、セラミックス基板１１とアルミニウム板２３とをろう付けして接合する（接合工程Ｓ１１）。真空雰囲気中の真空度としては、１×１０^−２Ｐａ以下とするとよい。

これにより、セラミックス基板１１の一方の面に回路層１２を形成するとともに、セラミックス基板１１の他方の面に金属層１３を形成して、図１（ｃ）に示すように、セラミックス基板１１と回路層１２、セラミックス基板１１と金属層１３とが一体に接合されたパワーモジュール用基板１０Ａを製造する。なお、この場合の加圧力としては、例えば０．２ＭＰａ〜０．４ＭＰａ、加熱温度としては例えば６００℃〜６４０℃とされ、セラミックス基板１１とアルミニウム板２２，２３とは加熱炉等において真空雰囲気中で接合される。

この際、回路層１２となるアルミニウム板２２は厚さ０．２ｍｍ以下の薄肉に設けられており、このアルミニウム板２２とセラミックス基板１１とのろう接合時には、ろう材３１のろう成分（Ｓｉ）がアルミニウム板２２中の全体にわたって拡散し、ろう成分が回路層１２表面へ到達するおそれがある。しかし、このアルミニウム板２２には窒化ホウ素板４２が重ねて配置されているので、ろう成分がアルミニウム板２２（回路層１２）表面へ到達した場合にも、アルミニウム板２２が端部スペーサ４１Ａに付着して接合されることを防止できる。このため、端部スペーサ４１Ａと回路層１２とを容易に解体でき、薄肉のアルミニウム板２２とセラミックス基板１１とを接合して、薄肉の回路層１２を有するパワーモジュール用基板１０Ａを製造できる。

なお、このようにして製造されたパワーモジュール用基板１０Ａ（本発明でいう接合体）は、接合時の加熱温度から４００℃以下まで冷却した後に、加熱炉内の真空雰囲気中から取り出される。窒化ホウ素板４２は、４００℃を超える温度で酸化して酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_２）となる。このため、セラミックス基板１１とアルミニウム板２２，２３とを接合したパワーモジュール用基板１０Ａが４００℃を超える温度で大気（酸素雰囲気）中に置かれると、窒化ホウ素（ＢＮ）が酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_２）となり、回路層１２や金属層１３に接着されるおそれがある。したがって、パワーモジュール用基板１０Ａを４００℃以下まで冷却した後に大気中に置くことで、容易に端部スペーサ４１Ａとパワーモジュール用基板１０Ａとを解体できる。

（エッチング工程）
次に、セラミックス基板１１に接合された回路層１２（及び金属層１３）にエッチング処理を施すことにより、回路層１２（及び金属層１３）に回路パターンを形成する（エッチング工程Ｓ１２）。この際、回路層１２は厚み０．２ｍｍ以下の薄肉に設けられていることから、エッチング処理を短時間で終えることができる。したがって、図１（ｄ）に示すように、回路層１２に微細パターンを形成したパワーモジュール用基板１０を製造できる。

このように、本実施形態の製造方法では、アルミニウム板２２とセラミックス基板１１との接合時において、薄肉のアルミニウム板２２と、このアルミニウム板２２に窒化ホウ素板４２を重ねて配置しておくことにより、ろう成分がアルミニウム板２２の表面まで到達した場合でも、アルミニウム板２２（回路層１２）に端部スペーサ４１Ａが付着して接合されることを防止できる。このため、端部スペーサ４１Ａとパワーモジュール用基板１０とを容易に解体できる。したがって、端部スペーサ４１Ａの解体の際に、端部スペーサ４１Ａやパワーモジュール用基板１０（セラミックス基板１１）が割れることがなく、パワーモジュール用基板１０を安定して製造できる。

また、このようにしてアルミニウム板２２と端部スペーサ４１Ａとの接合を防止できることから、生産性を低下させることなく、薄肉のアルミニウム板２２とセラミックス基板１１とを接合して薄肉の回路層１２を有するパワーモジュール用基板１０を製造できる。そして、このように薄肉の回路層１２を構成することで、上述したように、回路パターンを形成するためのエッチング処理を短時間で終えることが可能になるので、回路層１２に微細パターンを形成でき、回路の高集積化を図ることができる。

また、上記第１実施形態のように、窒化ホウ素板４２を六方晶窒化ホウ素の成形体により形成することで、酸化ホウ素が生成されにくくなるため、接合工程Ｓ１１後に加熱炉からパワーモジュール用基板１０Ａを取り出す際の温度を高めにすることができる。また、窒化ホウ素の含有率が９５％以上の六方晶窒化ホウ素の成形体からなる窒化ホウ素板４２を厚さ１．５ｍｍ以上に形成することで、窒化ホウ素板４２自体に十分な耐久性を持たせることができる。したがって、接合工程Ｓ１１において積層体２５に加圧力を付与した際に窒化ホウ素板４２が割れることを回避できる。一方、六方晶窒化ホウ素の成形体からなる窒化ホウ素板４２の厚さが１．５ｍｍ未満では、窒化ホウ素板４２自体の曲げ強度が低下するため、接合工程Ｓ１１における加圧中に窒化ホウ素板４２が割れるおそれがある。この場合には、窒化ホウ素板４２を繰り返し使用することができなくなり、不経済である。

なお、窒化ホウ素板４２の厚さに制限はないが、厚さが厚くなる程、アルミニウム板２２，２３に重ねて配置するスペーサの厚みが厚くなる。このため、図４に示す第２実施形態のように、複数の積層体２５と複数のスペーサ４１Ａ，４１Ｂとを交互に重ねて接合工程Ｓ１１を実施するような場合に、すなわち、複数の積層体２５を一度に接合して複数のパワーモジュール用基板を製造することが困難になることから、生産性が低下することになる。

なお、第２実施形態では、複数の積層体２５の間に配置する中間部スペーサ４１Ｂを、一対の窒化ホウ素板４２の間にグラファイトシート４３を配設して一体化したものにより構成することで、各アルミニウム板２２，２３のそれぞれに窒化ホウ素板４２を重ねて配置するようにしている。これにより、セラミックス基板１１に回路層１２と金属層１３とを接合する際に、これらの回路層１２や金属層１３に中間部スペーサ４１Ｂが接合されることを防止できる。したがって、複数形成されたパワージュール用基板と各スペーサ４１Ａ，４１Ｂとを容易に解体でき、一度の接合工程により複数のパワーモジュール用基板を製造できる。

また、上記実施形態では、窒化ホウ素板４２を、六方晶窒化ホウ素の成形体により形成されるものとしたが、これ以外にも、カーボン板の表面に熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）層をコーティングして形成されるものを用いてもよい。

熱分解窒化ホウ素層は、ＣＶＤ（化学蒸着）法又はＰＶＤ（物理蒸着）法によりカーボン板の表面にコーティングできる。このように、カーボン板の表面に熱分解窒化ホウ素層を形成することで、カーボン板の耐久性（曲げ強度）と、窒化ホウ素による離型性とを兼ね備えた窒化ホウ素板を形成できる。この場合、六方晶窒化ホウ素の成形体を用いる場合よりも耐久性が向上するので、繰り返し使用が可能となり、パワーモジュール用基板の生産性を向上させることができる。

さらに、上記実施形態では、窒化ホウ素板４２にグラファイトシート４３を重ねたスペーサ４１Ａ，４１Ｂを用いたが、グラファイトシート４３を用いることは必須ではない。単体の窒化ホウ素板をアルミニウム板（積層体）に重ねて配置することにより、接合工程を実施してもよい。この場合にも、窒化ホウ素板により、スペーサがアルミニウム板（回路層及び金属層）に接合されることを防止できるので、パワーモジュール用基板を安定して製造できる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、図１（ｄ）及び図３に示すように、セラミックス基板１１と回路層１２と金属層１３とを有するパワーモジュール用基板１０を製造する方法について説明したが、本発明の製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面のみに、回路層となるアルミニウム板２２を接合する場合にも適用できる。この場合、接合工程は、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に回路層となるアルミニウム板２２をろう材３１を介して積層し、これらの積層体２６を、一対の端部スペーサ４１Ａの間に配置する。なお、アルミニウム板２２に重ねられる一方の端部スペーサ４１Ａは窒化ホウ素板４２とグラファイトシート４３とを有する構成とされるが、セラミックス基板１１が重ねられる他方の端部スペーサ４１Ａは、一方の端部スペーサ４１Ａと同様に窒化ホウ素板４２とグラファイトシート４３とを有する積層板としても良いし、単一のカーボン板としたり、カーボン板とグラファイトシートとを有する積層板等としても良い。

そして、アルミニウム板２２と一方の端部スペーサ４１Ａの窒化ホウ素板４２とを重ねて配置する。これにより、ろう成分がアルミニウム板２２の表面まで到達した場合でも、アルミニウム板２２に端部スペーサ４１Ａが付着して接合されることを防止できる。したがって、端部スペーサ４１Ａをパワーモジュール用基板から容易に解体でき、パワーモジュール用基板を安定して製造できる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
回路層となるアルミニウム板には、純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎ‐Ａｌ）からなる板厚０．２ｍｍ、平面サイズ１５５ｍｍ×７０ｍｍの矩形板を用いた。セラミックス基板には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる板厚０．６３５ｍｍ、平面サイズが１６０ｍｍ×７５ｍｍの矩形板を用いた。また、これらのアルミニウム板とセラミックス基板との接合にはＡｌ‐Ｓｉ系ろう材を用いた。

実施例１では、図５に示すように、アルミニウム板２２、ろう材３１、セラミックス基板１１を順に積層した積層体２６を、窒化ホウ素板４２とグラファイトシート４３とを有する端部スペーサ４１Ａの間に配置した。また、比較例１では、図６に示すように、アルミニウム板２２、ろう材３１、セラミックス基板１１を順に積層した積層体２６を、カーボン板４４とグラファイトシート４３とを有し、カーボン板４４の表面に離型剤を塗布した端部スペーサ４１Ｃの間に配置した。そして、これらの積層方向に加圧荷重（加圧力）０．３ＭＰａ、加熱温度６４５℃、加熱時間６０分、真空雰囲気中で加圧した状態で加熱して、回路層となるアルミニウム板２２とセラミックス基板１１とを接合したパワーモジュール用基板を作製した。

端部スペーサ４１Ａの窒化ホウ素板４２には、昭和電工株式会社製のショウセラム（厚さ１．５ｍｍ）を用い、グラファイトシート４３には、東洋炭素株式会社製のＰＦ‐１００（厚さ１．０ｍｍ）を用いた。また、端部スペーサ４１Ｃのカーボン板４４には、旭グラファイト社製のＧ‐３４７（厚さ１．０ｍｍ）を用い、グラファイトシート４３には、東洋炭素株式会社製のＰＦ‐１００（厚さ１．０ｍｍ）を用いた。また、離型剤には昭和電工株式会社製のファインセラミックス微粉ショウビーエヌＵＨＰ‐Ｓ１を用い、カーボン板４４の表面に０．１６ｇ／ｍ^２程度の塗布量で塗布し、この塗布面をアルミニウム板２２に重ねて配置した。

そして、得られた各パワーモジュール用基板について、セラミックス基板の割れの発生の有無を確認した。表１に結果を示す。

表１からわかるように、比較例１では、パワーモジュール用基板が端部スペーサ４１Ｃのカーボン板に貼りつき、端部スペーサ４１Ｃとパワーモジュール用基板とを剥がす（解体する）際に、セラミックス基板１１が割れてしまった。一方、実施例１では、セラミックス基板１１に割れを発生させることなく、容易に端部スペーサ４１Ａとパワーモジュール用基板とを解体できた。

１０，１０Ａ パワーモジュール用基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１３ 金属層
２２，２３ アルミニウム板
２５，２６ 積層体
３１，３２ ろう材
４１Ａ，４１Ｃ 端部スペーサ（スペーサ）
４１Ｂ 中間部スペーサ（スペーサ）
４２ 窒化ホウ素板
４３ グラファイトシート
４４ カーボン板
５１ 電子部品
５２ ヒートシンク
１０１ パワーモジュール

Claims (4)

1. セラミックス基板にろう材を介して回路層となるアルミニウム板を積層した積層体を形成し、前記アルミニウム板に窒化ホウ素板を重ねて配置しておき、これらをその積層方向に加圧した状態で真空雰囲気中で加熱することにより、前記セラミックス基板と前記アルミニウム板とを接合する接合工程を有することを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
2. 前記窒化ホウ素板は、窒化ホウ素の含有率が９５％以上とされる六方晶窒化ホウ素の成形体により１．５ｍｍ以上の厚さに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
3. 前記窒化ホウ素板は、前記アルミニウム板との積層面と反対側の表面にグラファイトシートを配設して用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
4. 前記接合工程において、前記セラミックス基板と前記アルミニウム板とを接合した接合体は、４００℃以下まで冷却した後に、前記真空雰囲気中から取り出すことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。

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