特開 2024-122793 絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板製造用治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122793

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板製造用治具

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/38 20060101AFI20240902BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H05K3/38 D

H01L23/12 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030541

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【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】▲高▼桑 啓

【テーマコード（参考）】

5E343

【Ｆターム（参考）】

5E343AA02

5E343AA23

5E343BB24

5E343BB28

5E343BB58

5E343FF07

5E343FF24

5E343GG20

(57)【要約】

【課題】複数の金属板を接合する際に、金属板の間の領域にも適切に加圧力を作用させて、均一な接合を行う。
【解決手段】絶縁基板の一方の面にろう材を介して複数の一方側金属板が相互に間隔をおいて配置されるとともに、他方の面に一方側金属板の間の領域における絶縁基板の反対側の領域を覆うように他方側金属板がろう材を介して配置されてなる積層体を形成する工程と、積層体における一方側金属板が配置されている側の表面に押圧部材を当接させた状態で積層方向に加圧して加熱することにより、絶縁基板に各金属板を接合する接合工程と、を備え、押圧部材は、一方側金属板の表面に接触する板部材の表面に凸部が一体に形成されており、接合工程では、板部材を介して積層体の一方側金属板を押圧するとともに、一方側金属板の間の領域に凸部が配置され、凸部の先端面で絶縁基板を押圧する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁基板の一方の面に複数の一方側金属板が相互に間隔をおいて配置されるとともに、前記絶縁基板の他方の面に前記一方側金属板の間の領域における前記絶縁基板の反対側の領域を覆うように他方側金属板が配置されてなる積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体における少なくとも前記一方側金属板が配置されている側の表面に押圧部材を当接させた状態で前記積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、前記絶縁基板と前記一方側金属板及び前記他方側金属板とを接合して絶縁回路基板を製造する接合工程と、備え、
前記押圧部材は、前記一方側金属板の表面に接触する板部材の表面に凸部が一体に形成されており、
前記接合工程では、前記板部材を介して前記積層体の前記一方側金属板を押圧するとともに、前記一方側金属板の間の領域に前記凸部が配置され、該凸部の先端面で前記絶縁基板を押圧することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。

【請求項2】

前記凸部は、前記一方側金属板間の領域に臨む前記絶縁基板の表面の５０％以上の面積を押圧することを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板の製造方法。

【請求項3】

絶縁基板の一方の面に複数の一方側金属板が相互に間隔をおいて配置されるとともに、前記絶縁基板の他方の面に前記一方側金属板の間の領域における前記絶縁基板の反対側の領域を覆うように他方側金属板が配置されてなる積層体を積層方向に加圧しながら加熱して絶縁回路基板を製造する際に、前記積層体における少なくとも前記一方側金属板が配置されている側の表面に配置されて前記積層体に押圧される絶縁回路基板製造用治具であって、
前記積層体の表面に当接させられる板部材と、前記領域内の前記絶縁基板の表面に接触可能な凸部とが一体に形成されていることを特徴とする絶縁回路基板製造用治具。

【請求項4】

前記板部材は、剛性材料からなる硬質シートと、該硬質シートの背面に配置されるクッション性を有する軟質シートとが積層されており、前記硬質シートに前記凸部が一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の絶縁回路基板製造用治具。

【請求項5】

前記硬質シートはカーボン又はセラミックスからなり、前記軟質シートは、グラファイトシートからなるとともに、表面に厚さ方向に延びる複数の凹部、凸部または貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の絶縁回路基板製造用治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックス等からなる絶縁基板の両面に金属板が接合されてなるパワーモジュール用基板等の絶縁回路基板の製造方法、及びその製造方法に用いられる絶縁回路基板製造用治具に関する。

【背景技術】

【0002】

絶縁回路基板として、窒化アルミニウムを始めとするセラミックスからなる絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、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が知られている。
このパワーモジュール用基板は、例えば、以下のように製造される。まず、セラミックス基板の一方の面に、ろう材を介してアルミニウム又は銅からなる金属板を積層し、他方の面に、ろう材を介してアルミニウム又は銅からなる金属板を積層して積層体を形成する。そして、この積層体の両面にカーボンシート等を用いた押圧部材を当接させた状態でこれらを積層方向に所定の圧力で加圧しながら、ろう材が溶融する温度以上に加熱した後冷却することによりセラミックス基板と各金属板とを接合する。
また、ろう材を介さずにＤＢＣ法によってセラミックスと金属板を接合するパワーモジュール用基板や、絶縁層がセラミックスではなく樹脂等で構成されたパワーモジュール用基板もある。

【0003】

このような絶縁回路基板において、回路層は、予め回路パターン状に形成された複数の金属板を接合することにより形成される場合があり、金属板の間に間隔があけられるため、その間隔の領域における絶縁基板の反対側で局部的な接合不良が生じ易い。このため、その間隔の部分に十分な加圧力を作用させることが重要となる。

【0004】

特許文献１では、複数の金属板の間の領域に、金属板と同じ厚さの鉄又はステンレスからなる押圧用治具を配置し、この押圧用治具と金属板とを一緒に加圧することにより、その押圧用治具を介して金属板の間の領域にも加圧力が作用するようにしている。

【0005】

また、特許文献２では、シリコーンゴム等からなるクッション材を介して押圧することにより、クッション材が金属板の形状に応じて変形して、金属板の間の領域を含めて積層体の全面を均一に加圧することができると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－１４７９３４号公報

【特許文献2】特開２０２１－１９０６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の技術では、押圧用治具が他の機器や部材に固定されていないため、加圧時に押圧用治具に位置ずれが生じるおそれがある。一方、特許文献２の技術では、位置ずれの問題を抑制しているが、回路間の形状や幅によってはクッション材が絶縁層まで届かずに十分に押圧できないおそれがある。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の金属板を接合する際に、位置ずれを生じさせることなく、金属板の間の領域にも適切に加圧力を作用させて、均一な接合を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の絶縁回路基板の製造方法は、絶縁基板の一方の面に複数の一方側金属板が相互に間隔をおいて配置されるとともに、前記絶縁基板の他方の面に前記一方側金属板の間の領域における前記絶縁基板の反対側の領域を覆うように他方側金属板が配置されてなる積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体における少なくとも前記一方側金属板が配置されている側の表面に押圧部材を当接させた状態で前記積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、前記絶縁基板と前記一方側金属板及び前記他方側金属板とを接合して絶縁回路基板を製造する接合工程と、備え、
前記押圧部材は、前記一方側金属板の表面に接触する板部材の表面に凸部が一体に形成されており、
前記接合工程では、前記板部材を介して前記積層体の前記一方側金属板を押圧するとともに、前記一方側金属板の間の領域に前記凸部が配置され、該凸部の先端面で前記絶縁基板を押圧する。

【0010】

押圧部材の板部材に凸部が一体に形成され、板部材を介して積層体の表面を押圧したときに、一方側金属板の間の領域で凸部が絶縁基板を押圧するので、絶縁基板の反対側の他方側金属板にも適切に押圧力が作用し、両金属板の全体を均一に押圧して、接合不良の発生を抑制することができる。
また、この凸部は板部材に一体に形成されているので、取り扱いが容易であるとともに、押圧時に凸部がずれることがなく、一方側金属板の間の領域に正確に配置することができる。逆に、積層体形成工程時にはこの凸部を基準に一方側金属板を配置することにより、一方側金属板に対する位置決めを行うことも可能になり、積層体形成のための作業を簡略にすることができる。

【0011】

本発明の絶縁回路基板の製造方法において、前記凸部は、前記一方側金属板間の領域に臨む前記絶縁基板の表面の５０％以上の面積を押圧するとよい。

【0012】

本発明の絶縁回路基板製造用治具は、絶縁基板の一方の面に複数の一方側金属板が相互に間隔をおいて配置されるとともに、前記絶縁基板の他方の面に前記一方側金属板の間の領域における前記絶縁基板の反対側の領域を覆うように他方側金属板が配置されてなる積層体を積層方向に加圧しながら加熱して絶縁回路基板を製造する際に、前記積層体における少なくとも前記一方側金属板が配置されている側の表面に配置されて前記積層体に押圧される絶縁回路基板製造用治具であって、
前記積層体の表面に当接させられる板部材と、前記領域内の前記絶縁基板の表面に接触可能な凸部とが一体に形成されている。

【0013】

本発明の絶縁回路基板製造用治具において、前記板部材は、剛性材料からなる硬質シートと、該硬質シートの背面に配置されるクッション性を有する軟質シートとが積層されており、前記硬質シートに前記凸部が一体に形成されているとよい。

【0014】

本発明の絶縁回路基板製造用治具において、前記硬質シートはカーボン又はセラミックスからなり、前記軟質シートは、グラファイトシートからなるとともに、表面に厚さ方向に延びる複数の凹部又は凸部が形成されているとよい。

【0015】

軟質シートのクッション性を凹部又は凸部の大きさや数、配置等によって調整することができ、製造対象の絶縁回路基板に応じて適切に加圧力を作用させることができ、接合不良の発生を抑制して、良好な絶縁回路基板を製造することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明では、複数の金属板を接合する際に、位置ずれを生じさせることなく、金属板の間の領域にも適切に加圧力を作用させて、面方向にわたって均一に接合された絶縁回路基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る絶縁回路基板を示す断面図である。

【図2】図１の絶縁回路基板の製造途中の状態を示す断面図である。

【図3】絶縁回路基板を製造する際に用いられる加圧装置の例を示す正面図である。

【図4】加圧装置のベース板と加圧板との間に積層体を配置した状態を示す断面図である。

【図5】図４に用いられているグラファイトシートの例を示す平面図である。

【図6】図４に示す状態から加圧した状態を示す断面図である。

【図7】押圧部材の凸部の大きさを変えて実施した超音波探傷試験の探傷画像を比較して示す図である。

【図8】凹部を有しないグラファイトシートと凹部を有するグラファイトシートを用いて実施した超音波探傷試験の探傷画像を比較して示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る絶縁回路基板の製造方法の実施形態について説明する。
［絶縁回路基板の構成］
図１に示す絶縁回路基板１０は、例えばパワーモジュール用基板であり、セラミックス基板２０と、セラミックス基板２０の一方の面に接合された回路層３０と、セラミックス基板２０の他方の面に接合された放熱層４０とを備える。
セラミックス基板２０は、回路層３０と放熱層４０の間の電気的接続を防止する絶縁基板であって、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、若しくはＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の酸化物系セラミックス等により構成されている。このセラミックス基板２０は、厚さが０．３ｍｍ～１．０ｍｍとされ、平面視で、回路層３０及び放熱層４０の接合領域よりも若干大きい平面積の矩形板状に形成されている。

【0019】

回路層３０及び放熱層４０は、純度９９．００％以上の純アルミニウム、アルミニウム合金、無酸素銅やタフピッチ銅等の純銅又は銅合金からなる金属板がセラミックス基板２０にろう付けもしくは直接接合されることにより構成される。
この場合、放熱層４０は一枚の金属板４１により構成されているが、回路層３０は複数枚の金属板３１，３２によって構成されている。回路層３０を構成している金属板を一方側金属板３１，３２、放熱層４０を構成している金属板を他方側金属板４１と称す。両金属板を区別しないときは、単に金属板と称することもある。

【0020】

一方側金属板３１，３２は、図示例では平面積の異なる２枚が用いられており、セラミックス基板２０の一方の面に、相互に若干の間隔をあけて並べられた状態で接合されている。これに対して他方側金属板４１は、並べられた一方側金属板３１，３２の間の部分を含む全体の大きさとほぼ同じ大きさに形成され、セラミックス基板２０の周縁部を除き、一方側金属板３１，３２の間の領域（間隔の領域）ｇ１におけるセラミックス基板２０の反対側の領域ｇ２を含む中央部の全面に接合されている。

【0021】

回路層３０及び放熱層４０の厚さは限定されるものではないが、例えば０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされている。これら回路層３０及び放熱層４０を構成する各金属板３１，３２，４１をセラミックス基板２０に接合するためのろう材は、金属板がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合は、例えばＡｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｇｅ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系、Ａｌ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系等のろう材が用いられ、金属板３１，３２，４１が銅又は銅合金からなる場合は例えば活性金属ろう材（例えばＡｇ－Ｔｉ系、Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系、Ｃｕ－Ｍｇ系、Ｃｕ－Ｍｇ－Ｔｉ系、又はＣｕ－Ｐ－Ｓｎ－Ｔｉからなるろう材）が用いられる。ただし、これらのろう材に限定されるものではない。

【0022】

［絶縁回路基板の製造方法］
次に、本実施形態の絶縁回路基板１０の製造方法について説明する。
その製造方法は、セラミックス基板２０と一方側金属板３１，３２及び他方側金属板４１とをろう材５０を介して積層して積層体Ｓを形成する積層体形成工程と、積層体Ｓの両面に押圧部材６０，７０を当接させた状態として、この押圧部材６０，７０を介して積層体Ｓを積層方向に加圧して加熱することにより、セラミックス基板２０と一方側金属板３１，３２及び他方側金属板４１とを接合する接合工程と、を備えている。以下、工程ごとに説明する。

【0023】

（積層体形成工程）
まず、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金のいずれかからなる金属素材を打ち抜いて一方側金属板３１，３２及び他方側金属板４１を形成し、一方側金属板３１，３２をセラミックス基板２０の一方の面にろう材５０を介して積層するとともに、他方側金属板４１をセラミックス基板２０の他方の面にろう材５０を介して積層して積層体Ｓとする。ろう材５０はペーストからなるもの、箔材からなるもの、いずれも使用可能である。図２に示す例ではろう材５０が箔によって構成されている例を示している。

【0024】

この積層体形成工程において、一方側金属板３１，３２は相互に間隔ｇ１をあけてセラミックス基板２０の一方の面に並べられ、他方側金属板４１は、セラミックス基板２０の他方の面に、一方側金属板３１，３２の間隔の領域のセラミックス基板２０の反対の領域を覆うように配置される。
積層体形成工程において、次の接合工程までの間に位置ずれしないように、一方側金属板３１，３２はセラミックス基板２０の一方の面に仮止めすることが望ましく、他方側金属板４１は、セラミックス基板２０の他方の面に仮止めすることが望ましい。仮止めは、有機溶媒、ポリエチレングリコール、飽和脂肪酸等の有機物を含む仮止め材で行う。

【0025】

（接合工程）
接合工程では、以下のような製造装置１００が用いられる。この製造装置１００は、図３に示すように、積層体形成工程で形成した積層体Ｓ（図３参照）を図６に矢印で示すように厚さ方向に加圧する加圧装置１１０と、積層体Ｓの両面に配置される押圧部材６０，７０とを備える。

【0026】

加圧装置１１０は、ベース板１１１と、ベース板１１１の上面の四隅に垂直に取り付けられたガイドポスト１１２と、これらガイドポスト１１２の上端部に固定された固定板１１３と、これらベース板１１１と固定板１１３との間で上下移動自在にガイドポスト１１２に支持された加圧板１１４と、固定板１１３と加圧板１１４との間に設けられて加圧板１１４を下方に付勢するばね等の付勢部材１１５とを備えている。固定板１１３および加圧板１１４は、ベース板１１１に対して平行に配置されている。積層体Ｓおよび押圧部材６０，７０は、固定板１１３と加圧板１１４との間に配置され、付勢部材１１５の付勢力によって厚さ方向（積層方向）に加圧される。付勢部材１１５の付勢力による積層体Ｓに対する加圧力は、０．１ＭＰａ以上８ＭＰａ以下である。

【0027】

押圧部材６０，７０は、一方側金属板３１，３２に接触させられる一方側押圧部材６０と、他方側金属板４１に接触させられる他方側押圧部材７０とからなる。
このうち、他方側押圧部材７０は板状に形成され、一方側押圧部材６０は板部材６１の一方の面に凸部６２が一体に形成されている。
他方側押圧部材７０は、カーボンシート７１、グラファイトシート７２、カーボンシート７３をこの順に積層した３層の積層構造をなしている。

【0028】

カーボンシート７１，７３は、例えば、コークスやコールタールピッチ等を主原料として、静水圧成形法により形成され、等方的な構造と特性を持つものであり、その厚さは、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とされている。
グラファイトシート７２は、例えば、酸処理した天然黒鉛を膨張化処理し、予備成形およびロール圧延することにより形成されたものであり、均圧性を有し、その厚さは、０．８ｍｍ以上３ｍｍ以下とされている。また、グラファイトシート７２は、８ＭＰａの加圧において復元率が９０％以上であることが好ましい。ここで復元率は、（加圧後の厚さ）/（加圧前の厚さ）×１００である。

【0029】

また、グラファイトシート７２には、図４及び図５に示すように、複数の凹部７４が形成されている。この複数の凹部７４は、グラファイトシート７２を厚さ方向に貫通する貫通孔により構成され、接合工程により加圧された際に、グラファイトシート７２が潰れる際に面方向に張り出させて、積層体Ｓの表面に生じる応力を均等化して、均圧性を向上させることができる。このような複数の凹部７４は、例えば０．１ＭＰａの加圧力で押圧したときのグラファイトシート７２の圧縮量が０．１ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下となるように形成されている。
なお、０．１ＭＰａの加圧力で押圧したときの複数の凹部７４が形成されたグラファイトシート７２の圧縮量が０．１ｍｍ未満であると、均一な荷重分布とはならず、上記圧縮量が０．１５ｍｍを超えると、均圧性が無くなり荷重不均一となり得る。

【0030】

具体的には、複数の凹部７４は、図５に示すように、グラファイトシート７２の厚さ方向に延びる内径５ｍｍ以下の貫通孔により構成され、同じピッチで縦横に整列して配置されている。正面視が正三角形の頂点に配置されるように、千鳥状の配列としてもよい。グラファイトシート７２が均一に潰れるように、凹部７４のピッチは９ｍｍ以下が好ましい。製造の観点から、複数の凹部７４の内径は２ｍｍ以上、ピッチは４ｍｍ以上であることが望ましい。

【0031】

なお、グラファイトシート７２の厚さが０．８ｍｍ未満であると、つぶれ代が少ないためにグラファイトシート７２が均一に潰れにくい。また、グラファイトシート７２の厚さは、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。グラファイトシート７２の厚さが１．２ｍｍを超えると、例えば、厚くなりすぎるために積層高さが大きくなり、特に複数組の積層体Ｓを積み重ねて同時に接合する際に不安定となり、組み立て作業性が悪くなる可能性がある。ただし、このグラファイトシート７２の厚さは、つぶれ代が十分にあり、組み立て作業に悪影響がない厚さであれば、この限りではない。

【0032】

一方側押圧部材６０においても、２枚のカーボンシートとグラファイトシートとの３層の積層構造とされており、背面側のカーボンシート７３及びグラファイトシート７２は、他方側押圧部材７０のものと同じであるが、前面側のカーボンシート７５、言い換えると金属板３１，３２に接触する側のカーボンシート７５は、板部材の表面に凸部が一体に形成されている。

【0033】

この凸部６２は、セラミックス基板２０の一方の面に接合される２枚の一方側金属板３１，３２の間隔ｇ１の大きさに対応して、直方体ブロック状に形成され、その先端面６２ａは、一方側金属板３１，３２の間隔の領域ｇ１の面積（セラミックス基板２０表面上の面積）の５０％以上、好ましくは７５％以上の面積の平坦面に形成される。この面積の比率は接合前の室温時の面積での値を示す。ただし、その間隔内に円滑に配置できるように、その先端面６２ａは、間隔の領域ｇ１の９５％を超えない面積（９５％以下の面積）に設定される。なお、間隔の領域ｇ１の８５％以上９５％以下とすると、仮止めされた金属板が接合直前に回転等の動きを防止し、優れた位置決め性を発揮できる。ただし、金属板と凸部が熱膨張時に接触しないようにそれらを配置することが望ましく、場合によっては８５％以下においても優れた位置決め性を発揮することができる。また、凸部６２の高さ（板部材６１の表面からの高さ）は、一方側金属板３１，３２の厚さとほぼ同じ寸法に設定される。ただし、一方側金属板３１，３２の厚さにばらつきがあるので、この凸部６２の高さは確実にセラミックス基板（絶縁基板）に接触し、かつセラミックス基板（絶縁基板）に過大に圧力がかからないように公差を設計する。例えば、このバラツキを±０．０５０ｍｍとすると、凸部６２の高さは、金属板３１，３２の厚さ＋０．０５０ｍｍ～０．１００ｍｍに設定される。

【0034】

なお、この凸部６２を有する押圧部材６０は、カーボン又はセラミックスからなる平板素材からの削り出しによって形成することができるが、別に製作した板部材６１と凸部６２とを接着剤（カーボン接着剤、活性金属ろう材）等によって固着することでもよい。また、カーボン粉末又はセラミックス粉末を型に充填して冷間水圧成形（ＣＩＰ）等によって成形することにより板部材６１と凸部６２とを一体に形成してもよい。

【0035】

このように形成した一方側押圧部材６０を積層体Ｓの一方側金属板３１，３２の表面に当接して、両金属板３１，３２の間に凸部６２を配置し、積層体Ｓの他方側金属板４１の表面に他方側押圧部材７０を当接させ、この状態で加圧装置１１０に設置する。この場合、必要に応じて、押圧部材６０，７０，凸部６２の表面（金属板３１，３２，４１に接する表面）に離型剤を塗布しておいてもよい。

【0036】

そして、加圧装置１１０で押圧部材６０，７０を介して積層体Ｓを図６の矢印で示すように積層方向に加圧した状態で、この加圧装置１１０ごと積層体Ｓを熱処理炉等に入れて真空中で加熱することにより、積層体Ｓのセラミックス基板２０と各金属板３１，３２，４１とを接合する。この場合、積層方向への加圧は０．１ＭＰａ～８ＭＰａ、加熱温度は金属板３１、３２、４１がＡｌの場合は４２０℃～６５５℃、Ｃｕの場合は６５０℃～９３０℃とするとよい。

【0037】

この接合工程において、一方側金属板３１，３２に当接している一方側押圧部材６０の凸部６２が一方側金属板３１，３２の間の領域ｇ１でセラミックス基板２０を押圧するので、当該領域ｇ１におけるセラミックス基板２０の反対側表面と他方側金属板４１との間にも加圧力を確実に伝えることができ、この他方側金属板４１が面方向にわたって均一に加圧され、局部的な接合不良の発生を抑制して、均一に接合することができる。

【0038】

本実施形態では、グラファイトシート７２に複数の凹部７４が設けられているため、積層体Ｓの加圧時にグラファイトシート７２が厚さ方向につぶれやすく、つぶれる際に面方向に張り出して、積層体Ｓの表面に生じる応力（加圧力）を均等化することができ、より均一に接合することができる。

【0039】

なお、図には一つの絶縁回路基板１０を製造する場合について説明しているが、複数の絶縁回路基板１０を製造する場合、加圧装置１１０に各積層体Ｓを横に並べて配置してもよいが、縦（積層方向）に積み重ねて、一括して配置して、接合してもよい。その場合、一方側金属板３１，３２の向きを揃えて置き、各積層体Ｓの間に押圧部材６０，７０を同じ向きで配置することにより、各積層体Ｓの一方側金属板３１，３２の間に凸部６２を配置して、全体に均一に加圧力を作用させることができる。

【0040】

また、押圧部材６０としての全体のクッション性を損なわない範囲で、凸部６２の先端面にグラファイト等の軟質膜を形成してもよい。
また、上記実施形態では、押圧部材６０，７０としてカーボンシート（本発明の硬質シート）とグラファイトシート（本発明の軟質シート）との３層構造としたが、これに限らず、金属板３１，３２，４１に接する面をカーボンシート又はセラミックスシートなどの剛性材料からなる硬質シートで形成し、その背面にグラファイトシートなどのクッション性を有する軟質シートを配置した２層構造としてもよい。
さらに、グラファイトシート７２の凹部７４は貫通孔により形成したが、貫通しないエンボス状のものも含むものとする。また、凹部７４に代えて、例えば凹部７４と同じ配列で複数の凸部を形成してもよい。

【0041】

その他、絶縁基板２０にセラミックス基板を用いたが、樹脂製の絶縁基板を用いることも可能である。この場合、各金属板３１，３２，４１は、接着材を用いて絶縁基板に接合される、あるいは、金属板表面を粗化しておいて、絶縁基板に圧着することにより、絶縁基板に接合される。いずれの方法においても、接合する際に、押圧部材６０，７０を用いて、一方側金属板３１，３２の間の領域ｇ１を凸部６２で押圧することが行われる。

【0042】

さらに、実施形態では放熱層４０を一枚の金属板４１により構成したが、２枚以上の金属板により構成してもよく、その場合は、この放熱層４０側に配置される押圧部材も、押圧部材６０と同様、凸部を有する押圧部材とし、接合工程時に、その凸部を金属板の間に配置して絶縁基板を押圧することが行われる。複数枚の金属板により放熱層を構成する場合、この放熱層側の金属板の間の領域と、回路層側の金属板の間の領域とは、面方向にずれている場合、面方向に一致する場合の両方が存在するが、金属板の間の領域が絶縁基板の表裏両方の同じ位置に同じ大きさで配置される場合は、その領域を押さえる凸部は必ずしもなくてもよい。

【実施例0043】

次に、本発明の効果を実証するために行った実施例について説明する。

【0044】

窒化ケイ素からなるセラミックス基板の一方の面にアルミニウムからなる２枚の一方側金属板をろう材を介して配置し、セラミックス基板の他方の面にアルミニウムからなる１枚の他方側金属板をろう材を介して配置して積層体を形成した。ろう材はＡｌ－Ｓｉ系ろう材とした。
この場合、一方側金属板の間の領域ｇ１を８ｍｍ×４５ｍｍの大きさとなるように設定した。

【0045】

そして、カーボン、グラファイトシート、カーボンからなる押圧部材を積層体の両面に当接させた状態で、積層方向に加圧しながら加熱して、セラミックス基板に各金属板を接合した。
この接合工程時に、凸部を有しない押圧部材と、各種大きさの凸部を形成した押圧部材とを用いて、一方側金属板の間の領域でセラミックス基板の押圧状態（一方側金属板の間隔の領域に対する凸部の占有面積の比率）を変量した。

【0046】

接合後の絶縁回路基板において、一方側金属板とセラミックス基板との接合部、及び他方側金属板とセラミックス基板との接合部の両方をそれぞれ超音波探傷装置（日立ハイテク社製の超音波映像装置ＦｉｎｅＳＡＴ III）により検査して、ボイドの有無を評価した。
その超音波探傷画像が図７に示す通りである。この図７において、カーボン幅が凸部の幅を示し、カーボン幅が０ｍｍとは、凸部を有しない押圧部材を用いた例である。また、カーボン占有率が一方側金属板の間隔の領域に対する凸部の占有面積の比率（接合前の室温における比率）である。超音波探傷画像において、接合良好な箇所は黒灰色で表されるのに対して、不良箇所は白色で表される。一方側金属板とセラミックス基板との接合部の超音波探傷画像（回路層側）の中央の縦長の黒色部位が一方側金属板の間隔に相当する部位であり、対する他方側金属板とセラミックス基板との接合部の超音波探傷画像（放熱層側）において破線で示した部位が凸部の押圧領域（占有領域）を示す。また、すべての探傷画像において、大きく灰色に現わされている部分はアルミニウムの結晶粒の粗大化によるものである。

【0047】

この図７からわかるように、一方側金属板の間隔の領域に対する凸部の占有面積の比率、すなわちカーボン占有率が０％、つまり凸部を有しない押圧部材を用いた場合は、放熱層側の超音波探傷画像の中央部に接合不良が認められ、そのカーボン占有率が大きくなるほど接合状態が改善されている。５０％以上で接合不良は認められなかった。

【0048】

次に、グラファイトシートとして、前述した凹部を有するグラファイトシートを用いたものと、凹部を有しないグラファイトシートを用いた場合とで、同様に接合して、接合部を超音波探傷検査した。

【0049】

そして、超音波探傷画像からボイド率を評価した。ボイドは、観察画像において白色で表示される領域であり、その面積を測定した。そして、一方側金属板の間の領域において、接合すべき面積に対するボイドの合計面積をボイド率（パターン間ボイド率）として算出した。
ボイド率（％）＝｛（ボイドの合計面積）／（接合すべき面積）｝×１００
その結果を図８に示す。凹部無しが凹部を有しないグラファイトシートを用いた場合であり、図７の放熱層側の超音波探傷画像と同じである。

【0050】

この図８からわかるように、カーボン占有率が５０％以上において、凹部を有しないグラファイトシートを用いた場合よりも、凹部を有するグラファイトシートを用いた場合の方が接合性に優れている。

【符号の説明】

【0051】

１０ 絶縁回路基板
２０ セラミックス基板（絶縁基板）
３０ 回路層
３１，３２ 一方側金属板
４０ 放熱層
４１ 他方側金属板
５０ ろう材
６０，７０ 押圧部材
６１ 板部材
６２ 凸部
７１，７３，７５ カーボンシート
７２ グラファイトシート
７４ 凹部
１００ 製造装置
１１０ 加圧装置
１１１ ベース板
１１２ ガイドポスト
１１３ 固定板
１１４ 加圧板
１１５ 付勢部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】