特許 6201828 放熱板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】6201828

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】放熱板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 23/12 20060101AFI20170914BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/12 D

   H01L23/36 C

   H01L23/12 J

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-46954(P2014-46954)

(22)【出願日】2014年3月10日

(65)【公開番号】特開2015-170826(P2015-170826A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2016年9月29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】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】石塚 博弥

【審査官】 木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１９７２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１６５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５７３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−９６３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５６４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３２８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−８８０４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／１２−２３／１５

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

Ｈ０１Ｌ ２５／００−２５／１８

Ｃ０４Ｂ ３７／００−３７／０４

Ｃ０４Ｂ ４１／８８

Ｈ０５Ｋ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス基板の一方の面に回路層が配設され、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層が配設されてなるパワーモジュール用基板を、１枚の放熱板に面方向に間隔をあけて複数接合する放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法であって、
各パワーモジュール用基板を前記放熱板に重ねて配置した積層体を、その積層方向に加圧しながら加熱することにより、前記パワーモジュール用基板と前記放熱板とをろう付けするろう付け工程を有し、
前記ろう付け工程において、前記回路層表面を押圧する凸面が複数の前記パワーモジュール用基板の各回路層にわたって連続して形成された上側加圧板と、前記放熱板背面を押圧する凹面を有する下側加圧板とからなる一対の加圧板の間に前記積層体を挟むことにより、該積層体に前記回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態で加圧することを特徴とする放熱板付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】

本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられる放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

パワーモジュールとして、窒化アルミニウムを始めとするセラミックス基板の一方の面にアルミニウム板が接合されるとともに、他方の面にアルミニウム板を介してアルミニウム系の放熱板が接合された放熱板付パワーモジュール用基板が用いられている。

【0003】

従来、放熱板付パワーモジュール用基板は、次のように製造されてきた。
まず、セラミックス基板表面に、セラミックス基板とアルミニウム板との接合に適するろう材を介して、セラミックス基板の一方の面及び他方の面にアルミニウム板を積層し、所定の圧力で加圧しながら、ろう材が溶融する温度以上まで加熱し冷却することにより、セラミックス基板と両面のアルミニウム板とを接合してパワーモジュール用基板を製造する。

【0004】

次に、パワーモジュール用基板の他方の面側のアルミニウム板に、そのアルミニウム板と放熱板との接合に適するろう材を介して放熱板を積層し、所定の圧力で加圧しながら、ろう材が溶融する温度以上まで加熱し冷却する。これにより、アルミニウム板と放熱板とを接合して放熱板付パワーモジュール用基板を製造することができる。
また、このように構成される放熱板付パワーモジュール用基板の一方の面側に接合されたアルミニウム板は、回路層として形成され、この回路層上にはんだ材を介してパワー素子等の電子部品が搭載される。

【0005】

ところが、セラミックス基板とアルミニウム板のような熱膨張係数の異なる部材の接合においては、接合後の冷却時における熱収縮により反りが発生する。
この反り対策として、特許文献１では、セラミックス基板をたわませながら回路用金属板と金属放熱板とを接合し、回路用金属板が凹面となる反りを有する回路基板を製造することとしている。
一般的に、回路用基板を用いてモジュールを形成する際には、モジュールを平面的になるように放熱板に接合し、固定部品に固定して用いられる。そこで、特許文献１には、回路基板の回路用金属板側に凹面となる反りを形成しておくことで、回路基板を平坦に固定した際に回路基板に圧縮応力が残留し、モジュールへの組立時やその実使用下においてクラックの発生、成長を低減することができることが記載されている。

【0006】

しかし、パワーモジュール用基板に望まれるのは、パワーモジュールとしての要求仕様を満たすための反りを低減することである。このため、特許文献１に記載されるように、パワーモジュール用基板として反りを制御したとしても、放熱板が接合されたパワーモジュールとして反りを低減できなければならない。また、パワーモジュール用基板と放熱板とが接合された放熱板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と放熱板との熱伸縮差（反り量）の違いから、これらを接合面の全面にわたって密着させて接合することが難しく、放熱性能の低下が懸念される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１０‐２４７７６３号公報

【特許文献2】特開２０１３‐１９７２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

さらに、放熱板付パワーモジュール用基板としては、従来、１枚の放熱板に１個のパワーモジュール用基板を接合したものが使用されてきたが、複数のパワーモジュール用基板を一体として取り扱えるようにするため、１枚の放熱板に複数のパワーモジュール用基板を接合することが望まれている。
ところが、複数のパワーモジュール用基板を１枚の放熱板に接合した場合には、パワーモジュール用基板と放熱板との熱膨張差により、各々のパワーモジュール用基板を中心に反りが生じるとともに、放熱板全体の反りも生じ、放熱板付パワーモジュール用基板に複雑な反りを生じさせる。このため、このような複雑な反りを有する放熱板付パワーモジュール用基板においては、その反りによって冷却器等との密着性が阻害され、さらに放熱性能が低下することが懸念される。

【0009】

この点、特許文献２に記載の放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法においては、１枚の放熱板（放熱器）に複数のパワーモジュール用基板（金属‐セラミックス接合基板）が接合された放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法が提案されている。そして、この特許文献２には、パワーモジュール用基板毎に凹のＲ面を有する治具を放熱板に接触させるとともに、パワーモジュール用基板毎に凸のＲ面を有する治具を回路層（金属回路板）に接触させて、複数の凹のＲ面を有する治具と複数の凸のＲ面を有する治具とで加圧しながら、１枚の放熱板と複数のパワーモジュール用基板とを接合することが記載されている。
ところが、このようにして製造される放熱板付パワーモジュール用基板においては、放熱板の表面が治具に設けられた複数のＲ面で加圧されることにより、波打ちを生じた状態に変形する。このため、放熱板付パワーモジュール用基板を他部材に締結した際に、放熱板の波打ち面と他部材との間で隙間を生じさせることとなり、放熱性能を低下させることが懸念される。また、個々のパワーモジュール用基板の配置に合わせて複数のＲ面を形成した治具を製作することは作業が煩雑となるため、作業性の観点からも望ましいものではない。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数のパワーモジュール用基板を１枚の放熱板に接合した放熱板付パワーモジュール用基板に生じる反りを低減することができ、基板信頼性を向上させることができる放熱板付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】

【0011】

本発明は、セラミックス基板の一方の面に回路層が配設され、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層が配設されてなるパワーモジュール用基板を、１枚の放熱板に面方向に間隔をあけて複数接合する放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法であって、各パワーモジュール用基板を前記放熱板に重ねて配置した積層体を、その積層方向に加圧しながら加熱することにより、前記パワーモジュール用基板と前記放熱板とをろう付けするろう付け工程を有し、前記ろう付け工程において、前記回路層表面を押圧する凸面が複数の前記パワーモジュール用基板の各回路層にわたって連続して形成された上側加圧板と、前記放熱板背面を押圧する凹面を有する下側加圧板とからなる一対の加圧板の間に前記積層体を挟むことにより、該積層体に前記回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態で加圧することを特徴とする。

【0012】

放熱板付パワーモジュール（パワーモジュール）の使用時においては、放熱板付パワーモジュール用基板と冷却器との密着性を良好に維持する観点から、冷却器側に対して凹状の反り（回路層側に凸状の反り）であることよりも、凸状の反りであることが望まれる。
本発明の放熱板付パワーモジュール用基板においては、放熱板とパワーモジュール用基板との接合時において、これらの積層体を、積層方向の回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態とし、ろう材が溶融する温度以上で所定時間保持した後に冷却することで、凹状に沿った形状でろう材を固めて、積層方向の加圧状態を解放した後も、回路層を上側として凹状に反る、あるいは凸状でも反り量が小さい接合体が得られる。
そして、このようにして製造された放熱板付パワーモジュール用基板においては、複数のパワーモジュール用基板を１枚の放熱板に接合する構成とされているにもかかわらず、複雑な反りを生じさせることなく、また、回路層を上側として凹状に反る、あるいは凸状の反りでも、その反り量を低減させることができるので、冷却器等との密着性を良好に維持することができる。
したがって、放熱板付パワーモジュール用基板と冷却器等との間の熱抵抗を低減させることができ、熱サイクル負荷による基板信頼性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、複数のパワーモジュール用基板を１枚の放熱板に接合した放熱板付パワーモジュール用基板に生じる反りを低減することができ、冷却器等と放熱板付パワーモジュール用基板との密着性の向上を図ることができるので、放熱板付パワーモジュール用基板と冷却器等との間の熱抵抗を低減させることができ、熱サイクル負荷による基板信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】放熱板付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。

【図2】本発明に係る放熱板付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り、（ａ）がパワーモジュール用基板と放熱板との接合前、（ｂ）が接合後の状態を示す。

【図3】本発明に係る放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法に用いる治具を説明する側面図である。

【図4】比較例の放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法に用いる治具を異説明する側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。
本発明に係る放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法により製造される放熱板付パワーモジュール用基板１は、図１に示すように、複数（２個）のパワーモジュール用基板１０と、これらパワーモジュール用基板１０が接合された１枚の放熱板２０とを備え、この放熱板付パワーモジュール用基板１の表面に半導体チップ等の電子部品３０が搭載されることにより、パワーモジュール１００が製造される。

【0016】

放熱板付パワーモジュール用基板１の製造工程においては、まず図２（ａ）に示すようにパワーモジュール用基板１０を製造し、パワーモジュール用基板１０と放熱板２０とをろう付けすることにより、図２（ｂ）に示すような放熱板付パワーモジュール用基板１を製造する。

【0017】

パワーモジュール用基板１０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面に積層された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面に積層された金属層１３とを備える。そして、パワーモジュール用基板１０の回路層１２の表面に電子部品３０がはんだ付けされ、金属層１３の表面に放熱板２０が取り付けられる。

【0018】

セラミックス基板１１は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、もしくはＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の酸化物系セラミックスにより形成され、本実施形態ではＡｌＮを用いた。また、セラミックス基板１１の厚さは０．２〜１．５ｍｍ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。

【0019】

回路層１２は、純度９９質量％以上のアルミニウムが用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。また、回路層１２には、アルミニウム以外にもアルミニウム合金や、銅又は銅合金を用いることもできる。
金属層１３は、純度９９質量％以上のアルミニウム又はアルミニウム合金が用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
本実施形態においては、回路層１２及び金属層１３は、純度が９９．９９％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とされ、その厚さは０．２ｍｍ〜３．０ｍｍに設定されており、回路層１２が０．６ｍｍ、金属層１３が２．１ｍｍの厚さとされている。

【0020】

そして、これら回路層１２及び金属層１３とセラミックス基板１１とは、例えばろう付けにより接合される。ろう材としては、Ａｌ‐Ｓｉ系、Ａｌ‐Ｇｅ系、Ａｌ‐Ｃｕ系、Ａｌ‐Ｍｇ系又はＡｌ‐Ｍｎ系等の合金が使用される。

【0021】

なお、パワーモジュール１００を構成する電子部品３０は、回路層１２の表面に形成されたＮｉめっき（不図示）上に、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系、Ｚｎ‐Ａｌ系、Ｓｎ‐Ａｇ系、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ｓｂ系もしくはＰｂ‐Ｓｎ系等のはんだ材を用いて接合される。図１中の符号３１が、そのはんだ接合層を示す。また、電子部品３０と回路層１２の端子部との間は、アルミニウムからなるボンディングワイヤ（不図示）により接続される。

【0022】

また、パワーモジュール用基板１０に接合される放熱板２０は、アルミニウム合金により、厚さが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、最大長さＬが５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の平板状に形成されている。
また、ここで放熱板２０としては、板状の放熱板、フィンが形成された板状の放熱板などが含まれる。

【0023】

次に、放熱板付パワーモジュール用基板１の製造方法を説明する。
まず、回路層１２及び金属層１３として、それぞれ９９．９９質量％以上の純アルミニウム圧延板を準備し、これらの純アルミニウム圧延板を、セラミックス基板１１の一方の面及び他方の面にそれぞれろう材を介して積層し、加圧・加熱することによって、セラミックス基板１１の一方の面及び他方の面に純アルミニウム圧延板が接合されたパワーモジュール用基板１０を製造する。なお、このろう付け温度は、６００℃〜６５５℃に設定される。

【0024】

このように構成されたパワーモジュール用基板１０を放熱板２０に接合するには、まず、図３に示すように、一対の加圧板１１０Ａ，１１０Ｂとその四隅に設けられた支柱１１１によって構成された治具１１２を用いて、加圧板１１０Ａ，１１０Ｂ間に放熱板２０及びパワーモジュール用基板１０を積層して配置する。
治具１１２の一対の加圧板１１０Ａ，１１０Ｂは、ステンレス鋼材の表面にカーボン板が積層されたものであり、パワーモジュール用基板１０の回路層１２表面を押圧する凸面１１０ａが複数のパワーモジュール用基板１０の各回路層１２にわたって連続して形成された上側加圧板１１０Ａと、放熱板２０の背面を押圧する凹面１１０ｂを有する下側加圧板１１０Ｂとからなり、これら加圧板１１０Ａ，１１０Ｂの対向する面１１０ａ，１１０ｂが、放熱板２０のパワーモジュール用基板１０との接合面２０ａを凹状とするような曲面に形成されている。

【0025】

なお、本実施形態においては、一対の加圧板１１０Ａ，１１０Ｂは、上側加圧板１１０Ａの凸面１１０ａの曲率半径Ｒ１が３５００ｍｍ以上６３００ｍｍ以下とされる。また、下側加圧板１１０Ｂの凹面１１０ｂの曲率半径Ｒ２は、曲率半径Ｒ１の大きさと同じ大きさに形成されている。

【0026】

そして、支柱１１１の両端には螺子が切られており、加圧板１１０Ａ，１１０Ｂを挟むようにナット１１３が締結されている。また、支柱１１１に支持された天板１１４と上側加圧板１１０Ａと間に、その上側加圧板１１０Ａを下方に付勢するばね等の付勢手段１１５が備えられており、加圧力は、この付勢手段１１５とナット１１３の締付けによって調整される。

【0027】

そして、本実施形態の放熱板付パワーモジュール用基板１の製造工程においては、パワーモジュール用基板１０及び放熱板２０を治具１１２に取り付けた状態とすることにより、製造時において放熱板付パワーモジュール用基板１に発生する回路層１２側に凸状の反りを抑制することができる。

【0028】

まず、下側に配置される凹面１１０ｂを有する下側加圧板１１０Ｂの上に１枚の放熱板２０を載置し、その放熱板２０の面方向に間隔をあけてＡｌ‐Ｓｉ系ろう材箔（図示略）を介して複数のパワーモジュール用基板１０を重ねて載置する。そして、これら放熱板２０とパワーモジュール用基板１０との積層体を、凸面１１０ａを有する上側加圧板１１０Ａとの間で挟んだ状態とする。この際、放熱板２０とパワーモジュール用基板１０との積層体は、図３に示すように、一対の加圧板１１０Ａ，１１０Ｂの凹凸面１１０ａ，１１０ｂにより厚み方向に加圧され、放熱板２０の接合面２０ａを凹状の反りとする変形を生じさせた状態とされる。そして、放熱板２０とパワーモジュール用基板１０との積層体を加圧状態で加熱することにより、放熱板２０とパワーモジュール用基板１０の金属層１３とをろう付けにより固着する。
なお、本実施形態では、ろう付けは、Ａｌ‐１０％Ｓｉ系ろう材を用いてろう付けが行われ、真空雰囲気中で、荷重０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ、加熱温度５８０℃〜６２０℃の条件で行われる。

【0029】

次に、これら放熱板２０とパワーモジュール用基板１０との接合体を、治具１１２に取り付けた状態、つまり、変形を生じさせた状態で、常温（２５℃）まで冷却する。
この場合、放熱板２０とパワーモジュール用基板１０との接合体は、治具１１２によって厚み方向に加圧され、放熱板２０の接合面２０ａを凹状の反りとする変形を生じさせた状態で拘束されている。このため、冷却に伴う放熱板２０とパワーモジュール用基板１０との接合体の形状は見かけ上は変化がないように見えるが、応力に抗して加圧され、冷却時に反りとしての変形が出来ない状態に拘束されている結果、塑性変形が生じることとなる。

【0030】

このようにして製造された放熱板付パワーモジュール用基板１においては、積層方向の加圧状態を解放した後も、図２（ｂ）に示すように、回路層１２を上側として凹状に反る、あるいは凸状でも反り量が小さくなり、製造時に生じる反りが低減される。
このように、本実施形態の製造方法により製造される放熱板付パワーモジュール用基板においては、複数のパワーモジュール用基板１０を１枚の放熱板２０に接合する構成とされているにもかかわらず、複雑な反りを生じさせることなく、また、回路層１２を上側として凹状に反る、あるいは凸状の反りでも、その反り量を低減させることができるので、冷却器等との密着性を良好に維持することができる。
したがって、放熱板付パワーモジュール用基板１と冷却器等との間の熱抵抗を低減させることができ、熱サイクル負荷による基板信頼性を向上させることができる。

【0031】

なお、上記実施形態においては、１枚の放熱板２０に２個のパワーモジュール用基板１０を接合した場合について説明を行ったが、放熱板２０上に接合されるパワーモジュール用基板１０は、２個以上であってもよい。

【実施例】

【0032】

次に、本発明の効果を確認するために行った実施例及び比較例について説明する。
実施例として、図３に示すように、回路層１２の表面を押圧する凸面１１０ａを有する上側加圧板１１０Ａと、放熱板２０の背面を押圧する凹面１１０ｂを有する下側加圧板１１０Ｂとからなる一対の加圧板１１０Ａ，１１０Ｂの間にパワーモジュール用基板１０と放熱板２０との積層体を挟んだ状態とし、これらを接合した放熱板付パワーモジュール用基板１の試料を製造した。なお、上側加圧板１１０Ａの凸面１１０ａの曲率半径Ｒ１と、下側加圧板１１０Ｂの凹面１１０ｂの曲率半径Ｒ２は、表１記載の通りとした。
また、比較例として、図４に示すように、回路層１２の表面を押圧する上側加圧板１２０Ａの下面１２０ａと、放熱板２０の背面を押圧する下側加圧板１２０Ｂの上面１２０ｂとを平坦面で形成し、これら一対の加圧板１２０Ａ，１２０Ｂの間にパワーモジュール用基板１０と放熱板２０との積層体を挟んだ状態として、これらを接合した放熱板付パワーモジュール用基板１の試料を製造した。

【0033】

各放熱板付パワーモジュール用基板１を構成するパワーモジュール用基板１０としては、以下のＡ及びＢの２種類を用意した。それぞれの構成は、次の通りである。
Ａ：回路層（４０ｍｍ×４０ｍｍ×０．４ｍｍｔ，４Ｎ‐Ａｌ）
金属層（４０ｍｍ×４０ｍｍ×０．４ｍｍｔ，４Ｎ‐Ａｌ）
セラミックス基板（４３ｍｍ×４３ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ，ＡｌＮ）
緩衝層（４０ｍｍ×４０ｍｍ×１．６ｍｍｔ，４Ｎ‐Ａｌ）
Ｂ：回路層（２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．４ｍｍｔ，４Ｎ‐Ａｌ）
金属層（２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．４ｍｍｔ，４Ｎ‐Ａｌ）
セラミックス基板（４３ｍｍ×４３ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ，ＡｌＮ）
緩衝層（２５ｍｍ×２５ｍｍ×１．６ｍｍｔ，４Ｎ‐Ａｌ）
なお、セラミックス基板と回路層及び金属層との接合は、Ａｌ‐Ｓｉ系ろう材を用いて接合した。

【0034】

また、放熱板２０は、Ａ６０６３のアルミニウム合金により、平面サイズが１２０ｍｍ×５５ｍｍ、厚み３ｍｍ又は４ｍｍに形成された矩形板を用いた。そして、各放熱板付パワーモジュール用基板１の試料は、これらパワーモジュール用基板１０、緩衝層及び放熱板２０を、Ａｌ‐Ｓｉ系ろう材により接合することで作製した。

【0035】

そして、これらの放熱板付パワーモジュール用基板１の試料に生じた反り量Ｚをそれぞれ評価した。反り量Ｚの測定は、２５℃の常温時において、放熱板２０の背面の平面度の変化を、モアレ式三次元形状測定機を使用して測定したものを反り量Ｚとして評価した。なお、反り量Ｚは、回路層側に凸状に反った場合を正の反り量（＋）、回路層側に凹状に反った場合を負の反り量（−）とした。すなわち、図２（ｂ）のように反った場合を、負の反り量（−）とした。
表１に結果を示す。

【0036】

【表1】

【0037】

表１からわかるように、１枚の放熱板上に接合するパワーモジュール用基板の搭載数や平面サイズ、放熱板の厚みの違いによって、反り量Ｚの値が変化する。また、パワーモジュール用基板と放熱板との接合時に、回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態で加圧を行った実施例の試料においては、平面の加圧板による加圧状態で接合した比較例の試料と比べて、いずれも反り量Ｚを低減することができた。

【0038】

なお、本発明は、上記実施形態の構成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、銅製の回路層とセラミックス基板とのろう付けには、活性金属ろう材を用いて接合する方法を採用することもできる。例えば、活性金属であるＴｉを含む活性金属ろう材（例えば、Ａｇ‐２７．４質量％Ｃｕ‐２．０質量％Ｔｉ）を用い、銅製の回路層とセラミックス基板との積層体を加圧した状態のまま真空中で加熱し、活性金属であるＴｉをセラミックス基板に優先的に拡散させて、Ａｇ‐Ｃｕ合金を介して回路層とセラミックス基板とを接合できる。

【0039】

また、上記実施例では、パワーモジュール用基板と放熱板との間に緩衝層を設けることとしていたが、緩衝層は常に要求されるものではない。ただし、緩衝層を設けることにより、パワーモジュール用基板と放熱板との熱膨張係数の相違に伴う変形を緩衝層により緩和（吸収）する効果が得られるので、熱サイクル負荷による基板信頼性向上の観点からは、緩衝層を設ける構成とすることが好ましい。
また、上記実施例では、緩衝層を構成するアルミニウムとして４Ｎアルミニウムを用いたが、これに限らず、純度９９％以上のアルミニウムを用いることもできる。しかしながら、上述した変形の緩和効果を実現するためには、純度９９．９９％以上のアルミニウムを用いることが好ましい。

【0040】

さらに、上記実施例では、上側加圧板１１０Ａの凸面１１０ａの曲率半径Ｒ１と、下側加圧板１１０Ｂの凹面１１０ｂの曲率半径Ｒ２とを、凸面１１０ａと凹面１１０ｂとが単一の曲率半径を有する構成としていたが、これに限定されるものではない。
例えば、凸面１１０ａ及び凹面１１０ｂを、曲率半径を可変とした滑らかな曲面で形成することも可能であるし、凸面１１０ａと凹面１１０ｂの曲率半径についても、同一の曲率半径に限定されるものではなく、凸面１１０ａと凹面１１０ｂとが異なる曲率半径を有する構成とすることも可能である。そして、このような構成の加圧板を用いた場合においても、放熱板付パワーモジュール用基板について、回路層を上側として凹状に反る、あるいは凸状の反りでも、その反り量を低減させることが可能であり、冷却器等との密着性を良好に維持することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ 放熱板付パワーモジュール用基板
１０ 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
２０ 放熱板
３０ 電子部品
３１ はんだ接合層
１００ パワーモジュール
１１０Ａ，１１０Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂ 加圧板
１１１ 支柱
１１２ 治具
１１３ ナット
１１４ 天板
１１５ 付勢手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】