特許 5987418 ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5987418

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/40 20060101AFI20160825BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/40 F

   H01L23/36 C

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-83057(P2012-83057)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-214566(P2013-214566A)

(43)【公開日】2013年10月17日

【審査請求日】2014年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100129403

【弁理士】

【氏名又は名称】増井 裕士

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(72)【発明者】

【氏名】寺▲崎▼ 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】長友 義幸

(72)【発明者】

【氏名】黒光 祥郎

【審査官】 木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０６４８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５２１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４６６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９３２２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層の一方の面に回路層が形成されるとともに前記絶縁層の他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の前記金属層側に接合されるヒートシンクと、を備えた、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法であって、
前記絶縁層の一方の面に、前記回路層を形成する回路層形成工程と、
前記絶縁層の他方の面に、前記回路層とは異なる金属からなる金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層側に前記ヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程と、
を備えており、
前記ヒートシンク接合工程では、前記回路層と前記絶縁層と前記金属層と前記ヒートシンクとを積層し、積層方向に加圧した状態で加熱して接合した後に、積層方向に加圧した状態で常温よりも低い温度にまで冷却し、冷却後に常温まで戻して加圧を除去することを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。

【請求項2】

前記ヒートシンク接合工程においては、積層方向に９．８×１０^４Ｐａ以上３４３×１０^４Ｐａ以下で加圧した状態で冷却することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。

【請求項3】

前記ヒートシンク接合工程においては、積層方向に加圧した状態で−７０℃以上−５℃以下の範囲内に冷却することを特徴とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。

【請求項4】

前記金属層形成工程と、前記ヒートシンク接合工程と、が同時に実施されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。

【請求項5】

前記回路層は銅又は銅合金で構成され、前記金属層はアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。

【請求項6】

前記金属層が、純度９９．９９質量％以上のアルミニウムで構成され、前記回路層が、前記金属層よりもアルミニウムの純度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートシンクパワーモジュール用基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、絶縁層の一方の面に回路層が形成されるとともに前記絶縁層の他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の前記金属層側に接合されるヒートシンクと、を備えた、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

各種の半導体素子のうちでも、電気自動車や電気車両などを制御するために用いられる大電力制御用のパワー素子においては、発熱量が多いことから、これを搭載する基板として、例えばＡｌＮ（窒化アルミ）などからなるセラミックス基板（絶縁層）の一方の面及び他方の面に回路層及び金属層を形成したパワーモジュール用基板が、従来から広く用いられている。
また、金属層側に、半導体素子及びパワーモジュール用基板を冷却するヒートシンクを接合したヒートシンク付パワーモジュール用基板が提供されている。
そして、このようなパワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール用基板は、その回路層上に、はんだ材を介してパワー素子としての半導体素子（電子部品）が搭載され、パワーモジュールとされる。

【0003】

上述のパワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、特許文献１，２に示すように、回路層及び金属層を、銅やアルミニウムで構成したものが広く提案されている。
例えば、特許文献１には、セラミックス基板の両面にアルミニウム板を接合し、回路層及び金属層としたパワーモジュール用基板、及び、このパワーモジュール用基板にヒートシンクを接合したヒートシンク付パワーモジュール用基板が提案されている。
また、特許文献２には、ラミックス基板の両面に銅板をＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のろう材を用いた活性金属法によって接合し、回路層及び金属層としたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板に銅板からなるヒートシンクをはんだ付けによって接合したヒートシンク付パワーモジュール用基板が提案されている。

【0004】

ところで、セラミックス基板（絶縁層）に形成される回路層及び金属層において、厚さ、大きさ、形成パターンが互いに異なっている場合には、セラミックス基板に金属板を接合して上述のパワーモジュール用基板を製造する際に、パワーモジュール用基板に反りが生じることがあった。
このパワーモジュール用基板に生じる反りを低減する手段として、特許文献３では、パワーモジュール用基板を−２０℃以下に冷却して長時間保持する方法が提案されている。また、特許文献４では、パワーモジュール用基板を−１１０℃以下にまで冷却する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３１７１２３４号公報

【特許文献2】特開第３２１１８５６号公報

【特許文献3】特許第３４１９６２０号公報

【特許文献4】特許第３９２２５３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述のように、パワーモジュール用基板にヒートシンクを接合した場合、接合後のヒートシンク付パワーモジュール用基板においても反りが生じることになる。ここで、ヒートシンクを接合する際に、特許文献３，４に記載された方法を適用することにより反りを低減することが考えられる。
しかしながら、特許文献３に示す方法では、パワーモジュール用基板を−２０℃以下に保持する時間が長すぎるために、生産性が悪化する問題があった。
また、特許文献４に示す方法では、パワーモジュール用基板の冷却温度が−１１０℃とされており、冷却温度が低すぎるために、冷却に必要なコストが過剰に大きくなる問題があった。

【0007】

さらに、ヒートシンクを接合したヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、パワーモジュール用基板に比べて構造が複雑で大型化するため、特許文献３，４に記載された方法のように、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を単純に冷却しても、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを十分に低減することはできなかった。

【0008】

また、回路層及び金属層においては、それぞれの要求特性に応じて、種々の金属が選択的に使用され、回路層及び金属層が互いに異なる金属材料で構成されることがある。
例えば、回路層を、純度９９．０質量％以上９９．５質量％未満のアルミニウム（２Nアルミニウム）で構成し、金属層を純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成したパワーモジュール用基板や、回路層を銅又は銅合金で構成し、金属層をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成したパワーモジュール用基板が提案されている。

【0009】

上述のように回路層及び金属層を互いに異なる金属で構成した場合、回路層及び金属層の剛性や熱膨張係数が互いに異なるために、ヒートシンクを接合したヒートシンク付パワーモジュール用基板において、さらに反りが発生しやすくなるといった問題がある。
ヒートシンク付パワーモジュール用基板に反りが生じた場合、冷熱サイクルが負荷された際に、セラミックス基板（絶縁層）に大きな曲げ応力が作用し、セラミックス基板（絶縁層）に亀裂等が生じるおそれがあった。

【0010】

また、ヒートシンクに冷却器を接合する場合に、ヒートシンク付パワーモジュール用基板に反りが生じていると、ヒートシンクと冷却器との間に隙間が生じ、パワーモジュール用基板を十分に冷却できなくなるおそれがあった。
さらに、ヒートシンク自体に冷却フィンや流路を形成して冷却媒体を流通させる構造とした場合には、ヒートシンク付パワーモジュール用基板に反りが生じることで、冷却媒体の漏れ等が生じるおそれがあった。
このため、回路層及び金属層を、互いに異なる金属で構成した場合であっても、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを十分に低減することができるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法が望まれていた。

【0011】

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、絶縁層の一方の面及び他方の面に互いに異なる金属で構成された回路層及び金属層を形成したパワーモジュール用基板とヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを、比較的短時間かつ低コストで低減することができるヒートシンクパワーモジュール用基板の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述の課題を解決するために、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法は、絶縁層の一方の面に回路層が形成されるとともに前記絶縁層の他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の前記金属層側に接合されるヒートシンクと、を備えた、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法であって、前記絶縁層の一方の面に、前記回路層を形成する回路層形成工程と、前記絶縁層の他方の面に、前記回路層とは異なる金属からなる金属層を形成する金属層形成工程と、前記金属層側に前記ヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程と、を備えており、前記ヒートシンク接合工程では、前記回路層と前記絶縁層と前記金属層と前記ヒートシンクとを積層し、積層方向に加圧した状態で加熱して接合した後に、積層方向に加圧した状態で常温よりも低い温度にまで冷却し、冷却後に常温まで戻して加圧を除去することを特徴としている。
なお、本発明において、ヒートシンクとは、パワーモジュール用基板の熱を放散する作用を有する部材であって、放熱板、冷却フィンを備えた冷却フィン付放熱板、あるいは、冷却媒体の流路を備えた冷却器、を含むものとする。

【0013】

本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によれば、前記金属層側に前記ヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程において、前記回路層と前記絶縁層と前記金属層と前記ヒートシンクとを積層し、積層方向に加圧した状態で加熱して接合した後に、積層方向に加圧した状態で常温より低い温度にまで冷却する構成とされているので、加熱接合後の冷却過程においてヒートシンク付パワーモジュール用基板は反るように変形できず、さらに常温よりも低い温度にまで冷却されることで前記ヒートシンクに塑性変形が生じることになる。この塑性変形は、反りとは逆方向の変形であり、その塑性変形領域まで冷却した後、常温に戻すと、塑性変形した分だけ、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りが相殺されることになる。

【0014】

また、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を積層方向に加圧した状態で冷却しているので、冷却過程においてヒートシンク付パワーモジュール用基板が強く拘束されることになり、比較的短時間かつ高温の条件で、ヒートシンクを塑性変形させることができ、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを低減することができる。よって、高価な冷却装置を必要とせず、低コストで効率よく、反りが低減されたヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造することができる。

【0015】

ここで、前記ヒートシンク接合工程においては、積層方向に９．８×１０^４Ｐａ以上３４３×１０^４Ｐａ以下で加圧した状態で冷却することが好ましい。
この場合、加圧した状態で加熱接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板を、確実に拘束した状態で常温よりも低い温度にまで冷却することができ、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを確実に低減できると。また、ヒートシンク付パワーモジュール用基板に必要以上の荷重が負荷されず、絶縁層の割れ等のトラブルを抑制することができる。

【0016】

また、前記ヒートシンク接合工程においては、積層方向に加圧した状態で−７０℃以上−５℃以下の範囲内に冷却することが好ましい。
この場合、積層方向に加圧した状態で−７０℃以上−５℃以下の範囲内に冷却する構成とされていることから、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を必要以上に冷却する必要がなく、冷却時間及び常温に戻す時間を短縮することができ、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の生産効率を向上させることができる。また、ヒートシンクを確実に塑性変形させて、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを低減することができる。

【0017】

さらに、前記金属層形成工程と、前記ヒートシンク接合工程と、が同時に実施される構成としてもよい。
この場合、前記金属層形成工程と前記ヒートシンク接合工程とを同時に行うことによって、接合に掛かるコストを大幅に削減することができる。また、繰り返し加熱、冷却を行う必要がなく、絶縁層に不要な負荷が作用せず、絶縁層に亀裂等が生じることを抑制することができる。

【0018】

また、前記回路層は銅又は銅合金で構成され、前記金属層はアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていてもよい。
回路層を銅又は銅合金で構成し、金属層をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成したヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、回路層が熱伝導性に優れているので、半導体素子からの熱を回路層の面方向に拡げ、効率的に熱を放散することができる。また、金属層の変形抵抗が比較的小さくなり、ヒートシンクと絶縁層との熱膨張係数の差に起因する歪みを金属層で吸収でき、絶縁層の割れを抑制することができる。
そして、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によれば、前記回路層が銅又は銅合金で構成され、前記金属層がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成された場合であっても、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを十分に低減することができる。

【0019】

また、前記金属層が、純度９９．９９質量％以上のアルミニウムで構成され、前記回路層が、前記金属層よりもアルミニウムの純度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていても良い。
この場合、金属層が、純度９９．９９質量％以上のアルミニウムで構成され、変形抵抗が小さいため、ヒートシンクと絶縁層との熱膨張係数の差に起因する歪みを金属層で吸収でき、絶縁層の割れを抑制することができる。また、回路層が記金属層よりもアルミニウムの純度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているので、回路層の変形が抑制され、半導体素子と回路層との間に介在するはんだ層にクラックが発生することを抑制できる
そして、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によれば、前記金属層が、純度９９．９９質量％以上のアルミニウムで構成され、前記回路層が、前記金属層よりもアルミニウムの純度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成された場合であっても、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを十分に低減することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、絶縁層の一方の面及び他方の面に互いに異なる金属で構成された回路層及び金属層を形成したパワーモジュール用基板とヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板の反りを、比較的短時間かつ低コストで低減することができるヒートシンクパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第一の実施形態に係るパワーモジュール、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の概略説明図である。

【図2】本発明の第一の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法を説明するフロー図である。

【図3】本発明の第一の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法の説明図である。

【図4】本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法で用いられる加圧装置の例を示す図である。

【図5】本発明の第二の実施形態に係るパワーモジュール、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール用基板の概略説明図である。

【図6】本発明の第二の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法を説明するフロー図である。

【図7】本発明の第二の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法における回路層及び金属層形成工程の説明図である。

【図8】本発明の第二の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法におけるヒートシンク接合工程の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
図１に、本発明の第一の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法によって製造されたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０、及び、このヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を用いたパワーモジュール１を示す。
このパワーモジュール１は、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０と、このヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の一方側（図１において上側）にはんだ層２を介して接合された半導体素子３と、を備えている。

【0023】

はんだ層２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
半導体素子３は、半導体を備えた電子部品であり、必要とされる機能に応じて種々の半導体素子が選択される。

【0024】

ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０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の他方側（図１において下側）に接合されたヒートシンク３１とを備えている。

【0025】

パワーモジュール用基板１０は、図１に示すように、セラミックス基板１１（絶縁層）と、このセラミックス基板１１の一方の面（図１において上面）に形成された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図１において下面）に形成された金属層１３と、を備えている。

【0026】

セラミックス基板１１は、回路層１２と金属層１３との間の電気的接続を防止するものであって、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、セラミックス基板１１の厚さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。

【0027】

回路層１２は、セラミックス基板１１の一方の面（図１において上面）に、導電性を有する金属板が接合されることにより形成されている。この回路層１２の厚さｔ１は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。本実施形態においては、回路層１２は、無酸素銅の圧延板からなる銅板２２がセラミックス基板１１の一方の面に接合されることにより形成されており、この銅板２２の厚さｔ１が０．３ｍｍとされている。

【0028】

金属層１３は、セラミックス基板１１の他方の面（図１において下面）に、金属板が接合されることにより形成されている。この金属層１３の厚さｔ２は、０．６ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。本実施形態においては、金属層１３は、純度が９９．９９質量％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板からなるアルミニウム板２３がセラミックス基板１１の他方の面に接合されることにより形成されており、このアルミニウム板２３の厚さｔ２が１．６ｍｍとされている。
なお、回路層１２と金属層１３の厚さの比ｔ１／ｔ２は、０．０１≦ｔ１／ｔ２≦０．９の範囲内とされている。

【0029】

ヒートシンク３１は、パワーモジュール用基板１０側の熱を放散する作用を有する部材であって、本実施形態では、熱伝導性に優れた金属からなる放熱板とされている。具体的には、Ａ６０６３等のアルミニウム合金からなる放熱板とされており、このヒートシンク３１の厚さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
なお、このヒートシンク３１（放熱板）には、冷却媒体（例えば水）が流通する流路３６を備えた冷却器３５が積層配置されることになる。ここで、ヒートシンク３１と冷却器３５とは、固定ネジ３７によって連結される構造とされている。

【0030】

次に、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の製造方法について、図２から図４を用いて説明する。
まず、図３で示すように、銅板２２とセラミックス基板１１とを接合し、回路層１２を形成する（回路層形成工程Ｓ０１）。セラミックス基板１１の一方の面に、活性ろう材２５を介して銅板２２を積層し、いわゆる活性金属法によって、銅板２２とセラミックス基板１１とを接合する。本実施形態では、Ａｇ−２７．４質量％Ｃｕ−２．０質量％Ｔｉからなる活性ろう材２５を用いて、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲で加圧し、８５０℃で１０分加熱することによって、セラミックス基板１１と銅板２２とを接合している。

【0031】

次に、セラミックス基板１１の他方の面側に金属層１３となるアルミニウム板２３を接合する（金属層形成工程Ｓ０２）とともに、アルミニウム板２３とヒートシンク３１とを接合する（ヒートシンク接合工程Ｓ０３）。本実施形態では、これら金属層形成工程Ｓ０２と、ヒートシンク接合工程Ｓ０３と、を同時に実施することになる。

【0032】

アルミニウム板２３のセラミックス基板１１との接合面にスパッタリングによって、Ｓｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｇａ，Ｌｉのうちのいずれか１種又は２種以上の添加元素を固着して第１固着層２６を形成するとともに、アルミニウム板２３のヒートシンク３１との接合面にスパッタリングによって、Ｓｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｇａ，Ｌｉのうちのいずれか１種又は２種以上の添加元素を固着して第２固着層２７を形成する（固着層形成工程Ｓ１１）。ここで、第１固着層２６及び第２固着層２７における添加元素量は０．０１ｍｇ／ｃｍ^２以上１０ｍｇ／ｃｍ^２以下の範囲内とされている。本実施形態では、添加元素としてＣｕを用いており、第１固着層２６及び第２固着層２７におけるＣｕ量が０．０８ｍｇ／ｃｍ^２以上２．７ｍｇ／ｃｍ^２以下に設定されている。

【0033】

次に、図３に示すように、アルミニウム板２３をセラミックス基板１１の他方の面側に積層する。さらに、アルミニウム板２３の他方の面側にヒートシンク３１を積層し、積層体Ｓとする（積層工程Ｓ１２）。
このとき、図３に示すように、アルミニウム板２３とセラミックス基板１１との間に第１固着層２６（添加元素：Ｃｕ）を介在させ、アルミニウム板２３とヒートシンク３１との間に第２固着層２７（添加元素：Ｃｕ）を介在させる。

【0034】

次に、上述の積層体Ｓを積層方向に加圧した状態で真空加熱炉内に装入して加熱する（加圧加熱工程Ｓ１３）。ここで、本実施形態では、真空加熱炉内の圧力を１０^−３〜１０^−６Ｐａの範囲内に設定し、加熱温度を５５０℃以上６５０℃以下の範囲内に設定している。また、積層方向の加圧の圧力を９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲内に設定している。

【0035】

ここで、本実施形態では、銅板２２が接合されたセラミックス基板１１、アルミニウム板２３、ヒートシンク３１は、図４に示す加圧装置４０を用いて積層方向に加圧され、真空加熱炉内に装入されることになる。
この加圧装置４０は、ベース板４１と、このベース板４１の上面の四隅に垂直に取り付けられたガイドポスト４２と、これらガイドポスト４２の上端部に配置された固定板４３と、これらベース板４１と固定板４３との間で上下移動自在にガイドポスト４２に支持された押圧板４４と、固定板４３と押圧板４４との間に設けられて押圧板４４を下方に付勢するばね等の付勢手段４５と、固定板４３を上下させる調整ネジ４６と、を備えている。

【0036】

固定板４３及び押圧板４４は、ベース板４１に対して平行に配置されており、ベース板４１と押圧板４４との間に、前述の積層体Ｓが配置される。ここで、積層体Ｓとベース板４１及び押圧板４４との間には、それぞれカーボンシート４７が介装される。
そして、調整ネジ４６の位置を調節することによって固定板４３を上下させて、付勢手段４５により押圧板４４をベース板４１側に押し込むことにより、積層体Ｓが積層方向に加圧される構成とされている。

【0037】

このように、加圧装置４０によって積層方向に加圧された状態で、真空加熱炉内に装入され、上述のように加熱されることにより、セラミックス基板１１とアルミニウム板２３（金属層１３）とが接合され、かつ、アルミニウム板２３（金属層１３）とヒートシンク３１とが接合され、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が製造される。
なお、セラミックス基板１１とアルミニウム板２３（金属層１３）、及び、アルミニウム板２３（金属層１３）とヒートシンク３１は、第１固着層２６及び第２固着層２７の添加元素（本実施形態ではＣｕ）のアルミニウム中への拡散による過渡液相接合法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって接合される。

【0038】

そして、加圧加熱工程Ｓ１３によって接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０は、加圧装置４０によって加圧した状態で、常温よりも低い温度まで冷却される（加圧冷却工程Ｓ１４）。
具体的には、９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲で加圧したままの状態で、加圧装置４０ごと冷却装置５０内に装入し、−７０℃以上−５℃以下の範囲まで冷却する。なお、加圧状態のヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を冷却する場合、図４に示す加圧装置４０ごと冷却装置５０に装入すると、通常、５分程度でヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が雰囲気温度に到達することから、保持時間としては５分以上とすることが好ましい。
より好ましくは、−２０℃以上―１０℃以下の温度範囲で、保持時間を１０分以上とするとよい。

【0039】

そして、冷却したヒートシンク付パワーモジュール用基板３０及び加圧装置４０を常温にまで戻して、加圧装置４０から取り外すことにより、反りが低減されたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が製造されることになる。

【0040】

以上のような構成とされた本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によれば、金属層１３となるアルミニウム板２３とヒートシンク３１とを接合するヒートシンク接合工程Ｓ０３において、銅板２２が接合されたセラミックス基板１１、アルミニウム板２３、ヒートシンク３１を積層して積層体Ｓとし、この積層体Ｓを積層方向に加圧した状態で真空加熱炉内に装入して加熱する加圧加熱工程Ｓ１３と、加圧加熱工程Ｓ１３により接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を、加圧装置４０によって加圧した状態で、常温よりも低い温度まで冷却を行う加圧冷却工程Ｓ１４と、を備えているので、加圧加熱工程Ｓ１３後の冷却過程においてヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が反るように変形できずに拘束され、さらに常温よりも低い温度にまで冷却されることでヒートシンク３１には、反りとは逆方向に塑性変形が生じることになる。このようにヒートシンク３１を塑性変形された後に、常温に戻すと、塑性変形した分だけヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の反りが相殺され、反りの低減されたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が製造されることになる。

【0041】

よって、このヒートシンク付パワーモジュール用基板３０に半導体素子３を搭載し、冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス基板１１に作用する曲げ応力を低減でき、セラミックス基板１１に亀裂等が生じることを抑制できる。
また、このヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を、固定ネジ３７によって冷却器３５に連結する場合に、ヒートシンク３１と冷却器３５との間に隙間が生じず、冷却器３５によって、半導体素子３及びパワーモジュール用基板１０を効率よく冷却することが可能となる。

【0042】

また、上述のように、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を積層方向に加圧した状態で冷却しているので、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が強く拘束されることになり、比較的短時間かつ高温の条件で、ヒートシンク３１を塑性変形させることができ、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の反りを確実に低減することができる。よって、高価な冷却装置を必要とせず、低コストで効率よく、反りが低減されたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を製造することができる。

【0043】

本実施形態では、ヒートシンク接合工程Ｓ０３の加圧冷却工程Ｓ１４においては、積層方向に９．８×１０^４Ｐａ以上３４３×１０^４Ｐａ以下で加圧した状態で冷却する構成としている。
加圧冷却工程Ｓ１４における加圧圧力が９．８×１０^４Ｐａ未満の場合は、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を十分に拘束することができず、ヒートシンク３１に塑性変形が生じ難くなり、冷却温度をさらに低温にする必要がある。
一方、加圧冷却工程Ｓ１４における加圧圧力が３４３×１０^４Ｐａを超える場合は、加圧が高すぎるためセラミックス基板１１に割れが発生することがある。
よって、本実施形態では、加圧冷却工程Ｓ１４における加圧圧力を９．８×１０^４Ｐａ以上３４３×１０^４Ｐａ以下に設定している。

【0044】

本実施形態では、ヒートシンク接合工程Ｓ０３の加圧冷却工程Ｓ１４においては、積層方向に加圧した状態で−７０℃以上−５℃以下の範囲内に冷却する構成としている。
加圧冷却工程Ｓ１４における冷却温度が−７０℃未満の場合には、冷却温度が低いので高価な冷却装置が必要となり、冷却を実施するためのコストが増加する。
一方、冷却温度が−５℃以上の場合は、冷却が不十分なためにヒートシンク３１に塑性変形が十分に生じ難くなり、加圧圧力を高く設定する必要がある。
よって、本実施形態では、加圧冷却工程Ｓ１４における冷却温度を−７０℃以上−５℃以下に設定している。

【0045】

さらに、本実施形態では、金属層形成工程Ｓ０２と、ヒートシンク接合工程Ｓ０３と、を同時に実施する構成としているので、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の製造コストを大幅に削減することができる。また、繰り返し加熱、冷却を行う必要がなくなるので、セラミックス基板１１に不要な負荷が作用せず、セラミックス基板１１に亀裂等が生じることを抑制することができる。

【0046】

また、本実施形態では、回路層１２が無酸素銅の圧延板からなる銅板２２を接合することによって構成されているので、回路層１２が熱伝導性に優れており、半導体素子３からの熱を回路層１２の面方向に拡げ、効率的に熱を放散することができる。また、金属層１３が純度９９．９９質量％以上の４Ｎアルミニウムの圧延板を接合することで構成されているので、金属層１３の変形抵抗が比較的小さくなり、ヒートシンク３１とセラミックス基板１１との熱膨張係数の差に起因する歪みを金属層１３で吸収でき、セラミックス基板１１の割れを抑制することができる。
このように、回路層１２が銅で構成され、金属層１３がアルミニウムで構成されたパワーモジュール用基板１０を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０であっても、反りを十分に低減することができる。

【0047】

さらに、本実施形態では、セラミックス基板１１とアルミニウム板２３（金属層１３）、及び、アルミニウム板２３（金属層１３）とヒートシンク３１を、第１固着層２６及び第２固着層２７の添加元素（本実施形態ではＣｕ）のアルミニウム中への拡散による過渡液相接合法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって接合しているので、比較的低温条件でこれらを強固に接合することができ、接合信頼性に優れたヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を製造することができる。

【0048】

次に、本発明の第二の実施形態について、図５から図８を用いて説明する。
図５に、本発明の第二の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュールの製造方法によって製造されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０、及び、このヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０を用いたパワーモジュール１０１を示す。
このパワーモジュール１０１は、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０と、このヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０の一方側（図５において上側）にはんだ層２を介して接合された半導体素子３と、を備えている。

【0049】

ヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０は、パワーモジュール用基板１１０と、パワーモジュール用基板１１０の他方側（図５において下側）に接合されたヒートシンク１３１とを備えている。

【0050】

パワーモジュール用基板１１０は、図５に示すように、セラミックス基板１１１（絶縁層）と、このセラミックス基板１１１の一方の面（図５において上面）に形成された回路層１１２と、セラミックス基板１１１の他方の面（図５において下面）に形成された金属層１１３と、を備えている。

【0051】

セラミックス基板１１１は、回路層１２と金属層１３との間の電気的接続を防止するものであって、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、セラミックス基板１１１の厚さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。

【0052】

回路層１１２は、セラミックス基板１１１の一方の面（図５において上面）に、導電性を有する金属板が接合されることにより形成されている。この回路層１１２の厚さｔ１は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。本実施形態においては、回路層１１２は、純度９９．００質量％以上９９．５０質量％未満のアルミニウム(以下、２Ｎアルミニウム)の圧延板からなるアルミニウム板１２２がセラミックス基板１１１の一方の面に接合されることにより形成されており、このアルミニウム板１２２の厚さｔ１が０．６ｍｍとされている。

【0053】

金属層１１３は、セラミックス基板１１１の他方の面（図５において下面）に、金属板が接合されることにより形成されている。この金属層１１３の厚さｔ２は、０．６ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。本実施形態においては、金属層１１３は、純度が純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（以下、４Ｎアルミニウム）の圧延板からなるアルミニウム板１２３がセラミックス基板１１１の他方の面に接合されることにより形成されており、このアルミニウム板１２３の厚さｔ２が１．６ｍｍとされている。
ここで、回路層１１２と金属層１１３の厚さの比ｔ１／ｔ２は、０．０１≦ｔ１／ｔ２≦０．９の範囲内とされている。
なお、これら２Ｎアルミニウム及び４Ｎアルミニウムの主な不純物としては、Ｆｅ，Ｓｉ、Ｃｕが挙げられる。

【0054】

ヒートシンク１３１は、パワーモジュール用基板１１０側の熱を放散する作用を有する部材であって、本実施形態では、冷却媒体が流通する流路１３２を備えた冷却器とされている。具体的には、Ａ６０６３等のアルミニウム合金からなる冷却器とされており、このヒートシンク１３１（冷却器）の天板部の厚さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。

【0055】

次に、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０の製造方法について、図６から図８を用いて説明する。
まず、図７で示すように、セラミックス基板１１１の一方の面にアルミニウム板１２２を接合して回路層１１２を形成するとともに、セラミックス基板１１１の他方の面にアルミニウム板１２３を接合して金属層１１３を形成する（回路層及び金属層形成工程Ｓ１０１）。

【0056】

本実施形態では、アルミニウム板１２２、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔１２５、セラミックス基板１１１、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔１２６、アルミニウム板１２３を積層し、これらを、図４に示す加圧装置４０によって積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入する。本実施形態では、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲で加圧し、６５０℃で９０分加熱することによって、アルミニウム板１２２とセラミックス基板１１１、セラミックス基板１１１とアルミニウム板１２３を接合し、パワーモジュール用基板１１０が製造される。
そして、パワーモジュール用基板１１０は、上述した加圧装置４０によって加圧した状態で、常温よりも低い温度まで冷却を行う。具体的には、９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲で加圧したままの状態で、加圧装置４０ごと冷却装置５０内に装入し、−７０℃以上−５℃以下の範囲まで冷却する。

【0057】

加圧装置４０ごと冷却されたパワーモジュール用基板１１０を常温に戻し、加圧装置４０から取り外すことにより、反りが低減されたパワーモジュール用基板１１０が製造される。

【0058】

次に、このパワーモジュール用基板１１０の他方の面側にヒートシンク１３１を接合する（ヒートシンク接合工程Ｓ１０３）。
まず、パワーモジュール用基板１１０、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔１２７、ヒートシンク１３１を積層し、積層体Ｓとする（積層工程Ｓ１１２）。なお、このろう材箔１２７は、上述のろう材箔１２５、１２６よりもＳｉの含有量が高く、融点が低いものとされている。

【0059】

次に、この積層体Ｓを上述した加圧装置４０によって積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入して加熱する（加圧加熱工程Ｓ１１３）。ここで、本実施形態では、真空加熱炉内の圧力を１０^−３〜１０^−６Ｐａの範囲内に設定し、積層方向に９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲で加圧し、６１０℃で９０分加熱することにより、パワーモジュール用基板１１０とヒートシンク１３１とを接合する。これにより、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０が製造される。
そして、加圧加熱工程Ｓ１１３により接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０は、加圧装置４０によって加圧した状態で、常温よりも低い温度まで冷却を行う（加圧冷却工程Ｓ１１４）。
具体的には、９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上３４３×１０^４Ｐａ（３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下の範囲で加圧したままの状態で、加圧装置４０ごと冷却装置５０内に装入し、−７０℃以上−５℃以下の範囲まで冷却する。

【0060】

そして、冷却したヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０及び加圧装置４０を常温にまで戻して、加圧装置４０から取り外すことにより、反りが低減されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０が製造されることになる。

【0061】

以上のような構成とされた本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によれば、第一の実施形態と同様に、加圧加熱工程Ｓ１１３により接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０を、加圧装置４０によって加圧した状態で、常温よりも低い温度まで冷却を行う加圧冷却工程Ｓ１１４を備えているので、高価な冷却装置を必要とせず、低コストで効率よく、反りの低減されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０を製造することができる。

【0062】

また、本実施形態では、回路層１１２が２Ｎアルミニウムの圧延板からなるアルミニウム板１２２を接合することによって構成されているので、冷熱サイクルによって回路層１１２が容易に変形せず、半導体素子３と回路層１１２との間に介在するはんだ層２にクラックが発生することを抑制できる。また、金属層１１３が４Ｎアルミニウムの圧延板からなるアルミニウム板１２３を接合することで構成されているので、金属層１１３の変形抵抗が比較的小さくなり、ヒートシンク１３１とセラミックス基板１１１との熱膨張係数の差に起因する歪みを金属層１１３で吸収でき、セラミックス基板１１１の割れを抑制することができる。
このように、回路層１１２が２Ｎアルミニウムで構成され、金属層１１３が４Ｎアルミニウムで構成されたパワーモジュール用基板１１０を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０であっても、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１３０の反りを十分に低減することができる。

【0063】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態においては、絶縁層としてＡｌＮからなるセラミックス基板を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、Ｓｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等からなるセラミックス基板を用いてもよいし、絶縁樹脂によって絶縁層を構成してもよい。
また、図４に示す加圧装置を用いて加圧するものとして説明下が、これに限定されることはなく、他の構成の加圧装置を用いてもよい。

【0064】

第一の実施形態においては、回路層が無酸素銅の圧延板で構成され、金属層が４Ｎアルミニウムの圧延板で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば回路層が他の銅又は銅合金で構成され、金属層が他のアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていてもよい。
また、第二の実施形態においては、回路層が２Ｎアルミニウムの圧延板で構成され、金属層が４Ｎアルミニウムの圧延板で構成されているものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば回路層が他のアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、金属層が他のアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていてもよく、回路層と金属層とが異なる金属で構成されていればよい。

【0065】

また、第一の実施形態においては、銅板とセラミックス基板とをＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系の活性ろう材を用いて接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、Ａｇ−Ｔｉ系の接合材を用いて、Ａｇ，Ｔｉを銅板側に拡散させることによって、銅板とセラミックス基板とを接合してもよい。また、銅板とセラミックス基板とを銅と酸素の共晶反応を利用したＤＢＣ法で接合してもよい。

【0066】

また、本実施形態では、加圧加熱工程の後、加圧装置で加圧したまま加圧冷却工程を実施する構成として説明したが、これに限定されることはなく、加圧加熱工程の後、加圧装置から取り外し、その後、加圧装置によってヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧して加圧冷却を実施してもよい。また、加圧加熱工程と加圧冷却工程とで、異なる加圧装置を用いてもよい。

【実施例】

【0067】

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
（実施例１）
実施例１では、第一の実施形態に例示したように、回路層を無酸素銅の圧延板で構成し、金属層を４Ｎアルミニウムの圧延板で構成したパワーモジュール用基板と、ヒートシンクとしてＡ６０６３合金からなる放熱板と、を接合した、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いて評価した。
まず、ＡｌＮで構成された厚さ０．６３５ｍｍのセラミックス基板の一方の面に活性ろう材であるＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉを塗布し、セラミックス基板の一方の面側に、２８ｍｍ×２８ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの無酸素銅の圧延板を積層した。そして、５３．９×１０^４Ｐａ（５．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）で加圧し、８５０℃で加熱後、常温まで冷却し、セラミックス基板の一方の面に無酸素銅で構成された回路層を接合した。

【0068】

次に、金属層となるアルミニウム板の両面に、スパッタリングによってＣｕを固着し、回路層が形成されたセラミックス基板、金属層となるアルミニウム板、ヒートシンクを積層した。そして、図４に示す加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で、真空加熱炉内に装入し、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に５３．９×１０^４Ｐａ（５．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）で加圧し、６１０℃で６０分加熱した。これにより、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造した。そして、このヒートシンク付パワーモジュール用基板に対して、後述する平面度改善処理を実施した。

【0069】

本発明例１〜５においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧装置によって積層方向に５３．９×１０^４Ｐａで加圧し、−４０℃まで冷却し、−４０℃で２０分間保持した後に、常温まで戻し、加圧を除去した。
比較例１〜５においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧装置によって積層方向に５３．９×１０^４Ｐａで加圧し、常温で２０分間保持した後に、加圧を除去した。
比較例６〜１０においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧装置から取り出して加圧を除去した状態で、−４０℃まで冷却し、−４０℃で２０分間保持した後に、常温まで戻した。

【0070】

上述のようにして作製したヒートシンク付パワーモジュール用基板について、ヒートシンクを接合後の回路層の平面度と、平面度改善処理を実施した後の平面度を評価した。
なお、平面度は、パワーモジュール用基板を定盤上に載置し、レーザー変位計を用いて一方側（上方側）から測定した。また、平面度変化率は、接合後の平面度をＸとし、平面度改善処理を実施した後の平面度をＹとした場合に、Ｚ＝（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００（％）により算出される値である。

【0071】

また、上述のヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いて、冷熱サイクル試験を実施した。なお、絶縁基板の割れは、サイクル数５００回毎に評価装置から取り出して、絶縁基板の割れが確認された時点でのサイクル数で評価した。測定条件を以下に示す。
評価装置：エスペック株式会社製ＴＳＢ−５１
液相：フロリナート
温度条件：−４０℃×５分 ←→ １２５℃×５分
平面度及び冷熱サイクル試験の評価結果を、表１に示す。

【0072】

【表1】

【0073】

比較例１〜５においては、平面度の改善効果が小さかった。ヒートシンク付パワーモジュール用基板を単に加圧しただけでは、平面度を改善できないことが確認された。
また、比較例６〜１０においては、比較例１〜５よりは平面度が改善されているが、まだ不十分であった。ヒートシンク付パワーモジュール用基板を単に冷却しただけでは、平面度を十分に改善できないことが確認された。
これに対して、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧しながら冷却した本発明例１〜５においては、平面度が大幅に改善されることが確認された。

【0074】

また、平面度が十分に改善されていない比較例１〜１０では、少ないサイクル回数でセラミックスの割れが確認された。
これに対して、平面度が十分に改善された本発明例１〜５においては、サイクル数が３５００回の段階でもセラミックス基板の割れは確認されなかった。
以上のように、本発明によれば、回路層を銅で構成し、金属層をアルミニウムで構成したパワーモジュール用基板とヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であっても、反りを十分に低減することができることが確認された。

【0075】

（実施例２）
実施例２では、回路層を２Ｎアルミニウムの圧延板で構成し、金属層を４Ｎアルミニウムの圧延板で構成したパワーモジュール用基板と、ヒートシンクとしてＡ６０６３合金からなる放熱板と、を接合した、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いた。
まず、ＡｌＮで構成された厚さ０．６３５ｍｍのセラミックス基板の一方の面に、Ａｌ−７．５質量％Ｓｉのろう材箔を介して２Ｎアルミニウムの圧延板を積層し、セラミックス基板の他方の面に、Ａｌ−７．５質量％Ｓｉのろう材箔を介して４Ｎアルミニウムの圧延板を積層し、図４に示す加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で、真空加熱炉内に装入し、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に５３．９×１０^４Ｐａ（５．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）で加圧し、６５０℃で６０分加熱し、パワーモジュール用基板を製造した。

【0076】

次に、このパワーモジュール用基板の他方の面側に、Ａｌ−１０質量％Ｓｉのろう材箔を介してヒートシンクを積層した。そして、図４に示す加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で、真空加熱炉内に装入し、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に５３．９×１０^４Ｐａ（５．５ｋｇｆ／ｃｍ^２）で加圧し、６１０℃で６０分加熱した。これにより、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造した。そして、このヒートシンク付パワーモジュール用基板に対して、後述する平面度改善処理を実施した。

【0077】

本発明例１１〜１５においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧装置によって積層方向に５３．９×１０^４Ｐａで加圧し、−４０℃まで冷却し、−４０℃で２０分間保持した後に、常温まで戻し、加圧を除去した。
比較例１１〜１５においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧装置によって積層方向に５３．９×１０^４Ｐａで加圧し、常温で２０分間保持した後に、加圧を除去した。
比較例１６〜２０においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧装置から取り出して加圧を除去した状態で、−４０℃まで冷却し、−４０℃で２０分間保持した後に、常温まで戻した。

【0078】

上述のようにして作製したヒートシンク付パワーモジュール用基板について、実施例１と同様に、平面度及びセラミックス基板の割れを評価した。評価結果を表２に示す。

【0079】

【表2】

【0080】

比較例１１〜２０においては、平面度の改善効果が小さかった。また、平面度が十分に改善されていないことから、少ないサイクル回数でセラミックスの割れが確認された。
これに対して、発明例１１〜１５においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を加圧した状態で冷却しているので、平面度が大幅に改善されており、サイクル数が４０００回の段階でもセラミックス基板の割れは確認されなかった。
以上のように、本発明によれば、回路層を２Ｎアルミニウムで構成し、金属層を４Ｎアルミニウムで構成したパワーモジュール用基板と、ヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であっても、反りを十分に低減することができることが確認された。

【符号の説明】

【0081】

１０、１１０ パワーモジュール用基板
１１、１１１ セラミックス基板（絶縁層）
１２、１１２ 回路層
１３、１１３ 金属層
３０、１３０ ヒートシンク付パワーモジュール用基板
３１、１３１ ヒートシンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】