特許 6578987 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】6578987

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】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 20060101AFI20190912BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20190912BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20190912BHJP

   H05K 3/06 20060101ALI20190912BHJP

   H05K 1/09 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/12 D

   H01L23/12 C

   H01L23/12 J

   H01L23/36 C

   H05K3/06 M

   H05K3/06 F

   H05K1/09 C

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-32696(P2016-32696)

(22)【出願日】2016年2月24日

(65)【公開番号】特開2017-152507(P2017-152507A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018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】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】大橋 東洋

(72)【発明者】

【氏名】長友 義幸

【審査官】 豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０７００６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３５４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５３８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１０１９４８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２３／１２ −２３／１５

２３／２９

２３／３４ −２３／３６

２３／３７３−２３／４２７

２３／４４

２３／４６７−２３／４７３

Ｈ０５Ｋ １／０９

１／１６

３／０２ − ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層の一方の面に接合されたアルミニウム層と該アルミニウム層の前記絶縁層とは反対の面に接合された銅層とを有する回路層にエッチング液を接触させることによりエッチングを施して、前記回路層に回路パターンが形成されたパワーモジュール用基板を製造する方法であって、
前記絶縁層にアルミニウム板を接合して前記アルミニウム層を形成するアルミニウム層形成工程と、
前記回路パターンの形成領域を除く部分に前記形成領域の周縁に沿って溝部が形成された銅板を、該溝部の開口を前記アルミニウム層に向けて積層し、該アルミニウム層に前記銅板を固相拡散接合により接合し前記銅層を形成する銅層形成工程と、
前記銅層の表面の前記回路パターンの形成領域にレジスト被膜を形成するマスキング工程と、
前記レジスト被膜が形成された前記回路層をエッチングして前記回路パターンを形成するエッチング工程とを有し、
前記エッチング液は、塩化鉄（ＩＩＩ）が含有された酸性溶液であ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。

【請求項2】

前記アルミニウム層の厚さをｔ１とし、前記銅層の溝部の形成部分の厚さをｔ２とした場合に、
前記厚さｔ１が０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であり、
前記厚さｔ２が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で、かつ前記厚さｔ２が前記厚さｔ１の０．３５倍以下であり、
前記エッチング液に含有される前記塩化鉄（ＩＩＩ）の濃度が１．４ｍｏｌ／Ｌ以上２．６ｍｏｌ／Ｌ以下とされ、ｐＨが２．０以下と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。

【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】

パワーモジュールに用いられるパワーモジュール用基板の回路層は、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る。なお、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で金属層を設け、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。

【0003】

このようなパワーモジュール用基板において、回路層にはアルミニウム又は銅が用いられている。このうち銅は、熱的特性、電気的特性がアルミニウムより優れるが、変形抵抗が高い。このため、冷熱サイクルが負荷された際に、セラミックス基板と銅の回路層との間に大きな熱応力が生じ、セラミックス基板に割れを生じやすい。

【0004】

そこで、特許文献１では、パワーモジュール用基板の絶縁層（セラミックス基板）の一方の面に形成された回路層を、絶縁層の一方の面に配設されたアルミニウム層と、このアルミニウム層の一方側（絶縁層とは接合されていない面側）に積層された銅層との二重構造とし、銅に比べて変形抵抗の小さいアルミニウム層を絶縁層との間に介在させて熱応力を緩和している。また、特許文献１には、回路層の銅層の上に半導体素子が搭載されることから、回路層を二重構造とすることで、半導体素子で発生する熱を伝熱する際に、銅層において面方向に拡げて効率的に放散できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１３／１４７１４４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、この種の回路層が銅層とアルミニウム層との二重構造とされるパワーモジュール用基板において、セラミックス基板上に回路層を形成するには、セラミックス基板上にア銅層及びアルミニウム層を接合した後にエッチングする方法が考えられる。しかし、セラミックス基板に銅層とアルミニウム層とからなる回路層を形成した後にエッチングにより回路パターンを形成しようとする場合には、銅層よりもアルミニウム層の方がエッチングされやすいことから、銅層とアルミニウム層とのエッチングレートの違いにより、図５に示すように、銅層２２の端面がアルミニウム層２１の端面よりもせり出した鋭角形状となる。そして、このように回路層１２に鋭角形状が形成された場合には、回路層１２の鋭角形状に電界が集中しやすくなり、部分放電の開始電圧が低くなることで、耐電圧特性の悪化を招く。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回路層を構成する銅層とアルミニウム層とを同時にエッチングして位置精度の高い回路パターンを形成でき、耐電圧特性に優れたパワーモジュール用基板を製造できる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】

【0008】

本発明の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接合されたアルミニウム層と該アルミニウム層の前記絶縁層とは反対の面に接合された銅層とを有する回路層にエッチング液を接触させることによりエッチングを施して、前記回路層に回路パターンが形成されたパワーモジュール用基板を製造する方法であって、前記絶縁層にアルミニウム板を接合して前記アルミニウム層を形成するアルミニウム層形成工程と、前記回路パターンの形成領域を除く部分に前記形成領域の周縁に沿って溝部が形成された銅板を、該溝部の開口を前記アルミニウム層に向けて積層し、該アルミニウム層に前記銅板を固相拡散接合により接合し前記銅層を形成する銅層形成工程と、前記銅層の表面の前記回路パターンの形成領域にレジスト被膜を形成するマスキング工程と、前記レジスト被膜が形成された前記回路層をエッチングして前記回路パターンを形成するエッチング工程とを有し、前記エッチング液は、塩化鉄（ＩＩＩ）が含有された酸性溶液であることを特徴とする。

【0009】

エッチング工程では、回路層のレジスト被膜が形成されていない部分、すなわちレジスト被膜から露出した部分をエッチング液にさらすことにより銅層とアルミニウム層とをエッチングする。エッチング工程に用いるエッチング液は、塩化鉄（ＩＩＩ）が含有された酸性溶液であり、銅よりもアルミニウムに対して高い腐食性を有する。このため、銅層のエッチングレートは、アルミニウム層のエッチングレートよりも遅くなる。この点、積層基板の銅層には、回路パターンの形成領域を除く部分にその形成領域の周縁に沿って予め溝部を形成しており、その溝部の形成部分の厚さを薄く設けることで、アルミニウム層のエッチング量よりも銅層のエッチング量を減らしており、アルミニウム層のエッチングの完了とほぼ同時に、銅層のエッチングを完了することが可能となっている。
また、アルミニウム層と銅層との接合界面部分には、固相拡散接合により金属間化合物が形成されるが、回路パターン形成領域を除く部分は、銅層の溝部をアルミニウム層に向けて開口させ、溝部により銅層とアルミニウム層との間に隙間を保持しているので、金属間化合物は形成されない。金属間化合物が形成された部分はエッチングがされにくいが、回路層形成領域を除く部分には金属間化合物が形成されていないので、エッチングが阻害されることがない。したがって、銅層の溝部の厚さとアルミニウム層の厚さとの比率を調整することにより、エッチングレートを容易に制御できる。また、銅層とアルミニウム層との間の隙間にエッチング液を浸入させることができるので、内側からもエッチングを進行させることができ、回路層にアスペクト比の高い高精度な回路パターンを形成できる。
さらに、銅層形成工程では、溝部が形成された銅板を用いて、各回路パターンを分割することなく一体として取り扱うこととしているので、複数の分割された小銅板を用いて回路パターンを形成する場合と比較して、作業性を向上させることができるとともに、回路パターンの位置精度を向上させることができる。

【0010】

本発明のパワーモジュール用基板の製造方法において、
前記アルミニウム層の厚さをｔ１とし、前記銅層の溝部の形成部分の厚さをｔ２とした場合に、前記厚さｔ１が０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であり、前記厚さｔ２が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で、かつ前記厚さｔ２が前記厚さｔ１の０．３５倍以下であり、前記エッチング液に含有される前記塩化鉄（ＩＩＩ）の濃度が１．４ｍｏｌ／Ｌ以上２．６ｍｏｌ／Ｌ以下とされ、ｐＨが２．０以下とされているとよい。

【0011】

上記範囲の厚さｔ１のアルミニウム層と溝部の形成部分を厚さｔ２とする銅層とにおいて、溝部の形成部分の厚さｔ２をアルミニウム層の厚さｔ１の０．３５倍以下に薄く設け、塩化鉄（ＩＩＩ）の濃度、ｐＨが上記範囲で含有されたエッチング液を用いてエッチング工程を行うことで、アルミニウム層のエッチングの完了とほぼ同時に、銅層のエッチングを完了することができ、位置精度の高い所望の回路パターンを良好に形成できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、回路層を構成する銅層とアルミニウム層とを同時にエッチングして位置精度の高い回路パターンが形成でき、耐電圧特性に優れたパワーモジュール用基板を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る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の縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る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。

【図3】本発明の実施形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法を説明する縦断面図である。

【図4】本発明のその他の実施形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法を説明する積層基板の縦断面図である。

【図5】回路層用アルミニウム層よりも回路層用銅層が突出した回路層を説明する要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る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を示している。この図１に示すパワーモジュール基板１０１は、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）に接合された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図１において下面）に接合された金属層１３とを備える。そして、このパワーモジュール用基板１０１の回路層１２の表面に半導体素子６１がはんだ付けされ、金属層１３の表面にヒートシンク７１が接合されることにより、パワーモジュールが製造される。

【0015】

そして、回路層１２は、セラミックス基板１１の一方の面に、そのセラミックス基板１１に接合されたアルミニウム層２１と、アルミニウム層２１のセラミックス基板とは反対の面に接合された銅層２２とを有し、アルミニウム層２１と銅層２２との積層構造とされている。また、金属層１３は、セラミックス基板１１の回路層１２の反対の面に接合されたアルミニウム層３１と、アルミニウム層３１のセラミックス基板１１とは反対の面に接合された銅層３２とを有し、アルミニウム層３１と銅層３２との積層構造とされている。
以下、これらの回路層１２と金属層１３とを区別するために、回路層１２を構成するアルミニウム層２１を回路層用アルミニウム層、銅層２２を回路層用銅層とし、金属層１３を構成するアルミニウム層３１を金属層用アルミニウム層、銅層３２を金属層用銅層とする。

【0016】

パワーモジュール用基板１０１を構成するセラミックス基板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を用いることができる。また、セラミックス基板１１の厚さは０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。

【0017】

回路層用アルミニウム層２１は、純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が、セラミックス基板１１の一方の面（図１では上面）に接合されることにより形成されており、本実施形態においては、回路層用アルミニウム層２１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をセラミックス基板１１に接合することにより形成されている。
また、回路層用銅層２２は、回路層用アルミニウム層２１のセラミックス基板１１とは反対の面（図１において上面）に、純銅又は銅合金からなる銅板が接合されることにより形成されており、本実施形態においては、回路層用銅層２２は、無酸素銅の圧延板からなる銅板が回路層用アルミニウム層２１に固相拡散接合されることにより形成されている。
そして、回路層用アルミニウム層２１の厚さは０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下、回路層用銅層２２の厚さは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設けられる。

【0018】

金属層用アルミニウム層３１は、純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、本実施形態においては、金属層用アルミニウム層３１は、純度９９．９９質量％以上のアルミニウムからなるアルミニウム板をセラミックス基板１１にろう付けすることにより形成されている。
また、金属層用銅層３２は、純銅又は銅合金からなる銅板が、金属層用アルミニウム層３１の他方の面（図１において下面）に接合されることにより形成されており、本実施形態においては、金属層用銅層３２は、無酸素銅からなる銅板が金属層用アルミニウム層３１に固相拡散接合されることにより形成されている。
そして、金属層用アルミニウム層３１の厚さは０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下、金属層用銅層３２の厚さは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設けられる。

【0019】

このように構成されるパワーモジュール用基板１０１は、セラミックス基板１１に回路層用アルミニウム層２１と金属層用アルミニウム層３１とを接合するアルミニウム層形成工程（Ｓ１）と、回路層用アルミニウム層２１に回路層用銅層２２を接合して回路層１２を形成するとともに、金属層用アルミニウム層３１に金属層用銅層３１を接合して金属層１３を形成して、セラミックス基板１１に回路層１２と金属層１３とが接合された積層基板１０（図２（ｃ）参照）を形成する銅層形成工程（Ｓ２）と、回路層１２と金属層１３の表面に所望形状のレジスト被膜５１を形成することにより、回路層１２の回路パターン形成領域にレジスト被膜５１形成するマスキング工程（Ｓ３）と、レジスト被膜５１が形成された積層基板１０の回路層１２をエッチングすることにより回路層１２に回路パターンを形成するエッチング工程（Ｓ４）と、レジスト被膜５１を剥離するマスキング剥離工程（Ｓ５）とを行うことにより製造される。以下、パワーモジュール用基板１０１の製造方法を、この工程順に説明する。

【0020】

（アルミニウム層形成工程（Ｓ１））
図２（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のうちの回路層用アルミニウム層２１となるアルミニウム板２１ａをろう材４１を介して積層し、他方の面に金属層１３のうちの金属層用アルミニウム層３１となるアルミニウム板３１ａをろう材４１を介して積層する。ろう材４１は、Ａｌ‐Ｓｉ系合金等のろう材を箔の形態で用いるとよい。そして、これらの積層体を積層方向に加圧した状態で加熱することにより接合して、セラミックス基板１１の一方の面（上面）に回路層用アルミニウム層２１を形成するとともに、セラミックス基板１１の他方の面（下面）に金属層用アルミニウム層３１を形成して、図２（ｂ）に示すように、セラミックス基板１１と回路層用アルミニウム層２１と金属層用アルミニウム層３１とを一体に形成する。
なお、この場合の加圧力としては例えば０．３ＭＰａ、加熱温度としては例えば６４０℃とされる。

【0021】

（銅層形成工程（Ｓ２））
図２（ｂ）に示すように、回路層用銅層２２となる銅板２２ａの回路パターンの形成領域を除く部分にその形成領域の周縁に沿って予め溝部２５を形成しておく。そして、この溝部２５が形成された銅板２２ａを、回路層用アルミニウム層２１のセラミックス基板１１とは反対の面（上面）に、溝部２５の開口を回路層用アルミニウム２１に向けて積層し、金属層アルミニウム層３１のセラミックス基板１１とは反対の面（下面）に、金属層用銅層３２となる銅板３２ａを積層する。そして、これらの積層体をその積層方向に加圧した状態で加熱することにより、回路層用アルミニウム層２１と銅板２２ａ、金属層用アルミニウム層３１と銅板３２ａとを固相拡散接合する。これにより、回路層用アルミニウム２１の上面に回路層用銅層２２が形成され、回路層１２が形成されるとともに、金属層用アルミニウム層３１の下面に金属層用銅層３２が形成されることにより金属層１３が形成され、図２（ｃ）に示すように、セラミックス基板１１に回路層１２と金属層１３とが接合された積層基板１０が得られる。
なお、この場合の加圧力としては例えば０．８ＭＰａ、加熱温度としては例えば５４０℃とされる。また、銅板２２ａの溝部２５は、ダイジングブレードによる切削加工によって形成されるが、エッチング等により形成することもできる。なお、銅板２２ａの溝部２５は、少なくとも銅層形成工程（Ｓ２）前に形成しておけばよい。

【0022】

（マスキング工程（Ｓ３））
図２（ｃ）に示すように、積層基板１０の回路層１２の表面に、所望形状のレジスト被膜５１を形成するとともに、金属層１３の表面に、所望形状のレジスト被膜５１を形成する。具体的には、エッチングレジストインキを回路層１２と金属層１３との各表面に塗布し、紫外線を照射してレジスト被膜５１を形成する。この際、回路パターン形成領域の除く部分を残してエッチングレジストインキを塗布してレジスト被膜５１を形成することにより、回路パターン形成領域を除く部分にエッチング液を回路層１２に接触させるためのレジスト溝部５２を形成してパターニングを行う。

【0023】

（エッチング工程（Ｓ４））
エッチング工程では、レジスト被膜５１が形成されていない回路層１２のレジスト被膜５１から露出した部分（レジスト溝部５２により露出した部分）をエッチング液を接触させることにより、図２（ｄ）に示すように、レジスト被膜５１に形成されたレジスト溝部５２に沿って回路層用銅層２２と回路層用アルミニウム層２１とをエッチング（除去）して、回路層１２に回路パターンを形成する。

【0024】

エッチング液は、塩化鉄（ＩＩＩ）が含有された酸性溶液であり、銅よりもイオン化傾向の大きいアルミニウムに対して高い腐食性を有する。つまり、アルミニウムは銅よりもエッチングされやすく、回路層用銅層２２のエッチングレートは、回路層用アルミニウム層２１のエッチングレートよりも遅くなる。この点、積層基板１０の回路層用銅層２２には、回路パターンの形成領域を除く部分にその形成領域の周縁に沿って予め溝部２５が形成されており、図２（ｃ）に示すように、その溝部２５の形成部分の厚さｔ２が、回路層用アルミニウム層２１の厚さｔ１よりも薄く設けられている。このため、回路層用アルミニウム層２１のエッチング量よりも、回路層用銅層２２のエッチング量が減らされている。

【0025】

また、回路層用アルミニウム層２１と回路層用銅層２２との接合界面部分には、固相拡散接合により金属間化合物が形成されるが、回路パターン形成領域を除く部分には、回路層用銅層２２の溝部２５を回路層用アルミニウム層２１に向けて開口させることで、溝部２５により回路層用銅層２２と回路層用アルミニウム層２１との間に隙間を保持しているので金属間化合物は形成されず、金属間化合物によりエッチングが阻害されることがない。また、回路層用銅層２２と回路層用アルミニウム層２１との間の隙間にエッチング液を浸入させることができるので、回路層用銅層２２の外側だけでなく内側からもエッチングを進行させることができる。したがって、回路層用銅層２２の溝部２５の形成部分の厚さｔ２と回路層用アルミニウム層２１の厚さｔ１との比率を調整することで、回路層用アルミニウム層２１のエッチングレートと、回路層用銅層２２のエッチングレートとを制御でき、回路層用アルミニウム層２１のエッチングの完了とほぼ同時に、回路層用銅層２２のエッチングを完了させることができ、回路層用銅層２２のエッチング溝２４の溝幅と回路層用アルミニウム層２１のエッチング溝２３の溝幅との差が小さく抑えられる。また、回路層１２にアスペクト比の高い回路パターンを形成できる。

【0026】

なお、エッチング液として、エッチング液に含有される塩化鉄（ＩＩＩ）の濃度が１．４ｍｏｌ／Ｌ以上２．６ｍｏｌ／Ｌ以下、ｐＨが２．０以下とされるものを好適に用いることができる。このエッチング液を用いて、回路層用アルミニウム層２１の厚さｔ１を０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下とし、回路層用銅層２２の溝部２５の形成部分の厚さｔ２を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とし、かつ厚さｔ２を厚さｔ１の０．３５倍以下の厚さとした積層基板１０にエッチング工程（Ｓ４）を行うことで、回路層用アルミニウム層２１のエッチングの完了とほぼ同時に、回路層用銅層２２のエッチングを完了することができ、所望の回路パターンを良好に形成できる。具体的には、エッチング液は、例えば塩酸を添加することで酸性に調整できる。

【0027】

また、エッチング方法としては、エッチング液をスプレーする方法や、積層基板１０をエッチング液中に浸漬させる方法のいずれも使用できる。また、例えば、塩酸を含有するエッチング液をスプレーしてエッチングを行う場合は、エッチング液の温度を４５℃以上６０℃以下、スプレー圧を０．０５ＭＰａ以上０．１５ＭＰａ以下に保持して行うとよい。

【0028】

（マスキング剥離工程（Ｓ５））
最後に、図２（ｅ）に示すように、回路層１２と金属層１３の表面からレジスト被膜５１を水酸化ナトリウム溶液で剥離して除去する。これにより、回路層１２に回路パターンが形成されたパワーモジュール用基板１０１が得られる。

【0029】

そして、このようにして製造されたパワーモジュール用基板１０１に、図１に示すように、金属層１３の下面にヒートシンク７１が接合され、回路層１２の上面に半導体素子６１がはんだ付けによって接合されて、パワーモジュールが製造される。

【0030】

このようにして製造されるパワーモジュール用基板１０１では、回路層１２の回路層用銅層２２のエッチング溝２４の溝幅と、回路層用アルミニウム層２１のエッチング溝２３の溝幅とが同程度に形成されている。このように、本実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法によれば、回路層１２の端部に、回路層用銅層２２が回路層用アルミニウム層２１よりも外方に突出した鋭角形状が形成されることを抑制できる。したがって、回路層１２の端部への電界集中を回避でき、部分放電発生の開始電圧を高くでき、耐電圧特性に優れたパワーモジュール用基板１０１を製造できる。

【0031】

また、本実施形態のパワーモジュール用基板の製造方法において、銅層形成工程（Ｓ２）では、溝部２５が形成された銅板２２ａを用いて、各回路パターンを分割することなく溝部２５の底部で接続した状態で一体として取り扱うこととしているので、複数の分割された小銅板を用いて回路パターンを形成する場合と比較して、作業性を向上させることができるとともに、回路パターンの位置精度を向上させることができる。

【0032】

なお、上記実施形態では、回路層用銅層２２となる銅板２２ａの片面にのみ溝部２５を設けて、溝部２５の開口を回路層用アルミニウム層２１に向けて積層することとしていたが、図４に示す積層基板１５のように、回路層用銅層２２の下面側の溝部２５に加えて、上面側に開口する溝部２６を設けてもよい。この場合、溝部２６は、溝部２５と同様に回路パターンの形成領域の周縁に沿って設けられる。

【実施例】

【0033】

次に、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。
厚さ０．６３５ｍｍのＡｌＮからなるセラミックス基板と、厚さ０．４ｍｍの４Ｎ‐Ａｌからなる回路層用アルミニウム層と、厚さ０．３ｍｍの無酸素銅からなる回路層用銅層と、厚さ０．４ｍｍの４Ｎ‐Ａｌからなる金属層用アルミニウム層と、厚さ０．３ｍｍの無酸素銅からなる金属層用銅層とが積層された積層基板を用意し、発明例１〜３と比較例１のパワーモジュール用基板を作製した。なお、各部材の平面サイズは、セラミックス基板が５０ｍｍ×６０ｍｍ、回路層用アルミニウム層及び回路層用銅層が４６ｍｍ×５６ｍｍ、金属層用アルミニウム層及び金属層用銅層が４６ｍｍ×５６ｍｍとした。また、回路層用銅層となる銅板の下面（回路層用アルミニウム層に向けて積層される面）には、回路パターン形成領域を除く部分にその形成領域の周縁に沿って予め切削加工により溝幅１ｍｍの溝部を形成しておき、溝部の形成部分を表１に示す厚さｔ２に設けた。そして、セラミックス基板と回路層用アルミニウム層及び金属層用アルミニウム層とは、Ａｌ‐Ｓｉ系合金のろう材を用いて接合し（アルミニウム層形成工程）、回路層用アルミニウム層と回路層用銅層及び、金属層用アルミニウム層と金属層用銅層とは、固相拡散接合により接合した（銅層形成工程）。なお、比較例１では、溝部を形成しなかった。

【0034】

各積層基板の回路層の表面を、エッチング液を回路層に接触させるためのレジスト溝部（溝幅１ｍｍ）を残してレジスト被膜で被覆してパターニングを行い（マスキング工程）、表１に示す条件のエッチング液をスプレーして、回路層用銅層のエッチング溝の溝幅が１ｍｍに到達するまでエッチングを行った後（エッチング工程）、レジスト被膜を水酸化ナトリウム溶液で剥離して（マスキング剥離工程）、パワーモジュール用基板を作製した。
なお、エッチング液は、塩化鉄（ＩＩＩ）濃度が２．６ｍｏｌ／Ｌ、ｐＨが１．２であるエッチング液を用いた。エッチングは、液温：５５℃、スプレー圧：０．０１ＭＰａの条件で行った。
そして、耐電特性の評価として、得られた各パワーモジュール用基板を絶縁油（３Ｍ社製、フロリナートＦＣ‐７７０）に浸漬して、５秒間で０．５ｋＶ昇圧し、その後、３０秒保持するサイクルを繰り返し、保持中に放電電荷量が１０ｐＣを超した時の電圧を部分放電開始電圧とした。

【0035】

【表1】

【0036】

表１の結果からわかるように、回路層用銅層に予め溝部を設けて、その溝部の形成部分の厚さｔ２を回路層用アルミニウム層の厚さよりも薄く設けておくことで、塩化鉄（ＩＩＩ）を含有する酸性溶液のエッチング液を用いたエッチングにより、部分放電の開始電圧を比較例１と比べて３ｋＶ以上高くでき、耐電圧特性に優れたパワーモジュール用基板を製造できる。

【0037】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。

【符号の説明】

【0038】

１０，１５ 積層基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１３ 金属層
２１ 回路層用アルミニウム層
２１ａ，３１ａ アルミニウム板
２２ 回路層用銅層
２２ａ，３２ａ 銅板
２３，２４ エッチング溝
２５，２６ 溝部
３１ 金属層用アルミニウム層
３２ 金属層用銅層
４１ ろう材
５１ レジスト被膜
５２ レジスト溝部
６１ 半導体素子
７１ ヒートシンク
１０１ パワーモジュール用基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】