特許 6853443 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】6853443

(24)【登録日】2021年3月16日

(45)【発行日】2021年3月31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】

   C04B 37/02 20060101AFI20210322BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20210322BHJP

   B32B 15/04 20060101ALI20210322BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   C04B37/02 B

   H01L23/12 C

   B32B15/04 A

   B32B15/04 B

   H05K3/00 R

   H05K3/00 L

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-28469(P2017-28469)

(22)【出願日】2017年2月17日

(65)【公開番号】特開2018-131371(P2018-131371A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年9月25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】松尾 拓也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 浩和

【審査官】 内藤 康彰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１５７３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７２０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７６９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０３３０２０１０（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３７／０２

Ｂ３２Ｂ １５／０４

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス基板にろう材を介して回路層となる厚さ０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のアルミニウム板を積層した積層体を一対のカーボン板の間に配置し、前記カーボン板と前記アルミニウム板との間に、ろう成分が前記アルミニウム板中を拡散し、表面に到達したろう成分と前記カーボン板とが接触することを防止するために０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で窒化ホウ素粒子の粉末を介在させておき、一対の前記カーボン板の間で前記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、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。

【請求項2】

前記窒化ホウ素粒子は六方晶窒化ホウ素粒子であ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に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３‐５５０５９号公報

【特許文献2】特開２００４‐２８８８２９号公報

【特許文献3】特開２００８‐１９２８２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【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、セラミックス基板にろう材を介して回路層となる厚さ０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のアルミニウム板を積層した積層体を一対のカーボン板の間に配置し、前記カーボン板と前記アルミニウム板との間に、ろう成分が前記アルミニウム板中を拡散し、表面に到達したろう成分と前記カーボン板とが接触することを防止するために０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で窒化ホウ素粒子の粉末を介在させておき、一対の前記カーボン板の間で前記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、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。

【0009】

通常の離型剤として用いられる窒化ホウ素（ＢＮ）の分量は０．１６ｇ／ｍ^２程度とされるが、この程度の分量では、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、アルミニウム板とカーボン板とが接合されるおそれがある。この点、本発明では、カーボン板とアルミニウム板との間に窒化ホウ素粒子の粉末を０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で介在させておくことにより、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）にカーボン板が付着して接合されることを防止できる。このため、カーボン板と回路層（アルミニウム板）とを容易に解体できる。したがって、カーボン板や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。

【0010】

また、このようにしてアルミニウム板とカーボン板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。

【0011】

本発明のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記窒化ホウ素粒子は六方晶窒化ホウ素粒子であるとよい。

【0012】

窒化ホウ素粒子には、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）粒子と立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）粒子のいずれを用いることもできる。いずれの窒化ホウ素粒子の粉末であっても、アルミニウム板とカーボン板との間に０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で介在させておくことにより、ろう成分がアルミニウム板の表面まで到達した際に、アルミニウム板にカーボン板が付着して接合されることを防止できる。
なお、立方晶窒化ホウ素粒子は高硬度材料であることから、加圧の際に回路層の表面に埋め込まれるおそれがあり、立方晶窒化ホウ素粒子を除去するための別途のエッチング工程等が必要になることがある。比較的軟質の六方晶窒化ホウ素粒子を用いることで、製造工程を簡略化できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、安定した生産性を維持でき、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。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の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2】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。

【図3】本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。

【図4】本発明のその他の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。

【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。
図３は、本発明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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

（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。

【0024】

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、一対のカーボン板４１Ａ，４１Ｂの間に配置する。またこの際、回路層１２を構成するアルミニウム板２２と、そのアルミニウム板２２に対向するカーボン板４１Ａとの間に、０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で窒化ホウ素（ＢＮ）粒子の粉末４２を介在させておく。窒化ホウ素粒子には六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）粒子を好適に用いることができる。

【0025】

具体的には、六方晶窒化ホウ素粒子の粉末をカーボン板４１Ａの表面に直接塗り込んだり、水やアルコール中に六方晶窒化ホウ素粒子の粉末を分散させてカーボン板４１Ａの表面に塗布することにより、カーボン板４１Ａの表面に０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で六方晶窒化ホウ素粒子の粉末が含まれるように塗布する。そして、このように、六方晶窒化ホウ素粒子の粉末が塗布されたカーボン板４１Ａをアルミニウム板２２に重ねることにより、アルミニウム板２２とカーボン板４１Ａとの間に六方晶窒化ホウ素粒子の粉末を介在させる。

【0026】

また同様に、金属層１３を構成するアルミニウム板２３と、そのアルミニウム板２３に対向するカーボン板４１Ｂとの間に、０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で六方晶窒化ホウ素粒子の粉末４２を介在させておく。なお、金属層１３となるアルミニウム板２３に、厚みが０．２ｍｍを超えるアルミニウム板を用いるときは、アルミニウム板２３とカーボン板４１Ｂとを直接重ねて配置してもよい。

【0027】

カーボン板４１Ａ，４１Ｂは、少なくとも各アルミニウム板２２，２３と対向する面が、３０００℃程度の高温で焼成した耐熱性を有するカーボン層で形成されるものである。本実施形態では、カーボン板４１Ａ，４１Ｂは、クッション性を付与するため、硬質のカーボン層の間に軟質のグラファイト層を配設した構成とされる。

【0028】

なお、グラファイト層は、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。また、カーボン層は、かさ密度が１．６Ｍｇ／ｍ^３以上１．９Ｍｇ／ｍ^３以下で比較的硬質とされ、平滑な平面に形成される。カーボン板４１Ａ，４１Ｂを構成するグラファイト層としては、例えば旭グラファイト株式会社製Ｇ‐３４７（熱伝導率：１１６Ｗ／ｍＫ、弾性率：１０．８ＧＰａ）を用いることができる。また、カーボン板４１Ａ，４１Ｂを構成するカーボン層としては例えば旭グラファイト株式会社製Ｔ‐５（熱伝導率：７５．４Ｗ／ｍＫ、弾性率：１１．４ＧＰａ）や東洋炭素工業株式会社製黒鉛シートＰＦ（圧縮率４７％、復元率１４％）等を用いることができる。

【0029】

また、カーボン板４１Ａ，４１Ｂとアルミニウム板２２，２３との間に介在させら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。

【0030】

そして、これらの積層体２５を、一対のカーボン板４１Ａ，４１Ｂの間に配置して、その積層方向に加圧した状態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）。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１０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。

【0031】

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、アルミニウム板２２と、このアルミニウム板２２に対向するカーボン板４１Ａとの間には、六方晶窒化ホウ素粒子の粉末を０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で介在させているので、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、六方晶窒化ホウ素粒子の層によってろう成分がカーボン板４１Ａに到達することを防ぐことができ、アルミニウム板２２にカーボン板４１Ａが付着して接合されることを防止できる。このため、カーボン板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。

【0032】

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、加熱炉から取り出される。４００℃を超える温度では、窒化ホウ素が酸化し、酸化ホウ素が生成される。この酸化ホウ素は粘着性を持つため、回路層１２（アルミニウム板２２）とカーボン板４１Ａとの離型性を損なうおそれがある。

【0033】

（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。

【0034】

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に対向するカーボン板４１Ａとの間に、窒化ホウ素粒子（六方晶窒化ホウ素粒子）の粉末を０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で介在させておくことにより、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）にカーボン板４１Ａが付着して接合されることを防止できる。このため、カーボン板４１Ａ，４１Ｂ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、カーボン板４１Ａ，４１Ｂの解体の際に、カーボン板４１Ａ，４１Ｂ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。

【0035】

また、このようにしてアルミニウム板２２とカーボン板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。

【0036】

なお、アルミニウム板２２とカーボン板４１Ａとの間に介在させる窒化ホウ素粒子の粉末の分量が０．６ｇ／ｍ^２未満では、ろう成分が回路層１２の表面に到達した場合に、ろう成分の浸入を窒化ホウ素粒子の層の範囲内で止めておくことができずに、ろう成分とカーボン板４１Ａとの接触を回避することが難しくなる。その結果、回路層１２とカーボン板４１Ａとが接合されることを回避できなくなる。

【0037】

また、アルミニウム板２２とカーボン板４１Ａとの間に介在させる窒化ホウ素粒子は、六方晶窒化ホウ素粒子に限定されるものではなく、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）粒子を用いることもできる。いずれの窒化ホウ素粒子の粉末であっても、アルミニウム板２２とカーボン板４１Ａとの間に０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で介在させておくことにより、ろう成分がアルミニウム板２２の表面まで到達した際に、アルミニウム板２２（回路層１２）にカーボン板４１Ａが付着して接合されることを防止できる。

【0038】

なお、立方晶窒化ホウ素粒子は高硬度材料であることから、加圧の際に回路層１２の表面に埋め込まれるおそれがある。回路層１２表面に立方晶窒化ホウ素粒子が入り込んだ場合には、回路層１２から立方晶窒化ホウ素粒子を容易に除去できず、立方晶窒化ホウ素粒子を除去するための別途のエッチング工程等が必要になる。このため、比較的軟質の六方晶窒化ホウ素粒子を用いることが好ましい。

【0039】

また、通常の離型剤として用いられる窒化ホウ素粒子の分量は０．１６ｇ／ｍ^２程度とされるが、この程度の分量では、ろう材３１のろう成分が回路層１２の表面まで到達した場合に、回路層１２とカーボン板４１Ａとが接合されることを回避できない。

【0040】

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。

【0041】

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４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。この場合の接合工程においては、図４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、一対のカーボン板４１Ａ，４１Ｂの間に配置する。そして、アルミニウム板２２とカーボン板４１Ａとの間に、０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で窒化ホウ素粒子の粉末４２を介在させる。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にカーボン板４１Ａが付着して接合されることを防止できる。したがって、カーボン板４１Ａ，４１Ｂ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。

【実施例】

【0042】

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。
表１に示すように、六方晶窒化ホウ素粒子の分量を変更して、回路層とセラミックス基板とが接合されたパワーモジュール用基板を作製した。

【0043】

回路層となるアルミニウム板には、純度９９．９９％以上の４Ｎ−Ａｌからなる板厚０．０５ｍｍ、平面サイズ１５５ｍｍ×７０ｍｍの矩形板を用いた。セラミックス基板は、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。そして、図４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を積層した積層体２６を一対のカーボン板４１Ａ，４１Ｂの間に配置するとともに、アルミニウム板２２とそのアルミニウム板２２に対向するカーボン板４１Ａとの間に、表１に記載される分量（ｈＢＮ塗布量）で六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）粒子の粉末４２を介在させた状態とし、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。

【0044】

また、六方晶窒化ホウ素粒子は、予めカーボン板４１Ａの表面にスポンジを用いて塗布しておき、その六方晶窒化ホウ素粒子の層の上にアルミニウム板２２、アルミニウム板２２の上にろう材３１、ろう材３１の上にセラミックス基板１１を順に重ね、さらにセラミックス基板１１の上からカーボン板４１Ｂを重ねることにより、一対のカーボン板４１Ａ，４１Ｂの間に積層体２６を配置するとともに、アルミニウム板２２とカーボン板４１Ａとの間に六方晶窒化ホウ素粒子を介在させた。なお、表１のＮｏ．１では、六方晶窒化ホウ素粒子を介在させることなく、アルミニウム板とカーボン板とを直接重ねて配置したことから、「ｈＢＮ塗布量」を「０」と表記した。

【0045】

また、カーボン板４１Ａ，４１Ｂには、硬質のカーボン層の間に軟質のグラファイト層を配設したものを用いた。グラファイト層には旭グラファイト株式会社製Ｇ‐３４７（熱伝導率：１１６Ｗ／ｍＫ、弾性率：１０．８ＧＰａ）を用い、カーボン層には旭グラファイト株式会社製Ｔ‐５（熱伝導率：７５．４Ｗ／ｍＫ、弾性率：１１．４ＧＰａ）を用いた。

【0046】

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。

【0047】

【表1】

【0048】

表１からわかるように、六方晶窒化ホウ素粒子の粉末を介在させなかったＮｏ．１や、六方晶窒化ホウ素粒子の粉末を０．４７７ｇ／ｍ^２以下の分量で介在させたＮｏ．２〜４では、パワーモジュール用基板がカーボン板４１Ａに貼りつき、カーボン板４１Ａ，４１Ｂとパワーモジュール基板とを剥がす（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、六方晶窒化ホウ素粒子の粉末を０．６ｇ／ｍ^２以上の分量で介在させたＮｏ．５では、セラミックス基板１１に割れを発生させることなく、容易にカーボン板４１Ａ，４１Ｂとパワーモジュール用基板とを解体できた。

【符号の説明】

【0049】

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，４１Ｂ カーボン板
４２ 六方晶窒化ホウ素粒子の粉末（六方晶窒化ホウ素粒子の層）
５１ 電子部品
５２ ヒートシンク
１０１ パワーモジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】