ホーム > 特許ランキング > ＤＯＷＡメタルテック株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024017947
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】金属－セラミックス接合基板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/40 20060101AFI20240201BHJP
H01L 23/36 20060101ALI20240201BHJP
H01L 23/473 20060101ALI20240201BHJP
H01L 23/13 20060101ALI20240201BHJP
H01L 23/12 20060101ALI20240201BHJP
H01L 23/14 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
H01L23/40 Z
H01L23/36 C
H01L23/46 Z
H01L23/12 C
H01L23/12 J
H01L23/14 M
H01L23/12 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022120934
(22)【出願日】2022-07-28
(71)【出願人】
【識別番号】506365131
【氏名又は名称】ＤＯＷＡメタルテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(72)【発明者】
【氏名】小山内 英世
【テーマコード（参考）】
5F136
【Ｆターム（参考）】
5F136BA04
5F136CB06
5F136DA27
5F136EA43
5F136FA02
5F136FA12
5F136FA42
5F136FA85
(57)【要約】
【課題】セラミックス基板に接合した金属ベース板のネジ止め部の変形を抑制して、貫通孔と環状部材の接合にろう材を使用せず、且つ環状部材からのＦｅの拡散による接合部のボイド不良や、鉄系材料との金属間化合物の形成を抑制することができる、金属－セラミックス接合基板を提供する。
【解決手段】セラミックス基板１０の一方の面に金属回路板１２が接合するとともに、セラミックス基板１０の他方の面に金属ベース板１４が接合した金属－セラミックス接合基板１において、金属ベース板１４がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔１４ｂに、金属ベース板１４よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材１６が溶接されていることを特徴とする。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】セラミックス基板１０の一方の面に金属回路板１２が接合するとともに、セラミックス基板１０の他方の面に金属ベース板１４が接合した金属－セラミックス接合基板１において、金属ベース板１４がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔１４ｂに、金属ベース板１４よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材１６が溶接されていることを特徴とする。
【選択図】図１Ｂ
【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金属回路板が接合するとともに、
前記セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合基板において、
前記金属ベース板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔に、前記金属ベース板よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材が溶接されていることを特徴とする、
金属－セラミックス接合基板。
前記セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合基板において、
前記金属ベース板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔に、前記金属ベース板よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材が溶接されていることを特徴とする、
金属－セラミックス接合基板。
【請求項2】
前記金属ベース板のビッカース硬さが２７ＨＶ以下であり、前記環状部材のビッカース硬さが２９ＨＶ以上である、請求項１に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項3】
前記環状部材が、９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項4】
前記環状部材が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項３に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項5】
前記金属ベース板が、アルミニウムまたは９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項6】
前記金属ベース板が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項５に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項7】
前記セラミックス基板の他方の面に、前記金属ベース板の一方の面が直接接合していることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項8】
前記セラミックス基板の他方の面に接合された放熱側金属板とろう材を介して前記金属ベース板の一方の面が接合していることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項9】
前記金属回路板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
【請求項10】
セラミックス基板の一方の面に回路用金属板または金属回路板が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板が接合され、前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔を有する金属－セラミックス接合体を準備し、
前記貫通孔の内部に金属ベース板よりも硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材を配置し、
前記貫通孔に前記環状部材をレーザー溶接することを特徴とする、
金属－セラミックス接合基板の製造方法。
前記貫通孔の内部に金属ベース板よりも硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材を配置し、
前記貫通孔に前記環状部材をレーザー溶接することを特徴とする、
金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項11】
前記金属ベース板のビッカース硬さが２７ＨＶ以下であり、前記環状部材のビッカース硬さが２９ＨＶ以上であることを特徴とする、請求項１０に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項12】
前記環状部材が、９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項13】
前記環状部材が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１２に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項14】
前記金属ベース板が、アルミニウムまたは９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項15】
前記金属ベース板が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１４に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項16】
前記セラミックス基板を鋳型内に配置させ、前記セラミックス基板の両面に接触に接触するようにアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、回路用金属板または金属回路板を形成して前記セラミックス基板の一方の面に直接接合させるとともに、金属ベース板を形成して前記セラミックス基板の他方の面に直接接合させた前記金属－セラミックス接合体を作製することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項17】
前記セラミックス基板の一方の面に前記回路用金属板または金属回路板が接合され、前記セラミックス基板の他方の面に放熱側金属板の一方の面が接合された金属－セラミックス回路基板を作製し、
前記放熱側金属板の他方の面と、前記金属ベース板の一方の面をろう材を介して接合することにより、セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合体を準備することを特徴とする、
請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
前記放熱側金属板の他方の面と、前記金属ベース板の一方の面をろう材を介して接合することにより、セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合体を準備することを特徴とする、
請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項18】
前記金属回路板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、
請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
請求項１０または１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属－セラミックス接合基板およびその製造方法に関し、特に、セラミックス基板の一方の面に電子部品搭載用の金属板（金属回路板）が形成され、他方の面側に放熱用の金属ベース板が形成された金属－セラミックス接合基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、パワーモジュール用絶縁基板として使用されている金属－セラミックス接合基板では、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに、他方の面側に放熱用金属ベース板が接合し、金属回路板上に半導体チップなどが搭載されている。このような半導体チップなどの発熱素子からの熱を外部に放熱するために、放熱用金属ベース板の裏面にさらに放熱フィンや冷却ジャケットなどが取り付けられている。
【0003】
このような金属－セラミックス接合基板として、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が直接接合するとともに他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる放熱部材（放熱用金属ベース板）が直接接合し、この放熱部材の周縁部に形成されたねじ穴（貫通孔）を介して放熱部材に蓋体をねじ止めすることによって、内部に空間が形成された放熱器が取り付けられた金属－セラミックス接合基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
しかし、特許文献１の金属－セラミックス接合基板では、内部にセラミックス基板を配置した鋳型内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を注湯した後に凝固させることによって、セラミックス基板に放熱部材が直接接合されており、放熱部材の強度が高くないため、放熱部材に形成されたねじ穴の周縁部が陥没したり、パワーモジュール用絶縁基板として車両に搭載して使用したときにねじが緩むおそれがある。また、アルミニウム合金の添加金属の成分を調整して放熱部材の強度を高くすると、放熱部材の熱伝導率が低下して放熱性が低下する場合があり、また、金属－セラミックス接合基板にヒートサイクルが負荷されたときに、セラミックス基板に割れが発生するなど、金属－セラミックス接合基板の信頼性が低下するおそれがある。
【0005】
また、基板のねじ止め用の貫通孔の周縁部のクラックなどの発生を防止するために、黒鉛と金属の複合体からなる基板の両主面間をつなぐ貫通孔にパイプ部材を嵌合させることが提案され、このパイプ部材と基板の間の密着性および放熱性を向上させるために、パイプ部材と基板界面をろう材などで接合することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【0006】
しかし、特許文献２の基板では、貫通孔にパイプ部材に嵌合させるだけでは、パイプ部材の固定が十分ではなく、パイプ部材と基板の間の密着性を向上させるために、パイプ部材と基板の界面をろう材などで接合する場合、パイプ部材の外周面または貫通孔の内周部にろう材などを形成するのは容易ではなく、ろう材などによりパイプ部材と貫通孔の接合をして密着性を十分向上させるのは困難である。
【0007】
特許文献３は、セラミックス基板の一方の面に金属板が接合するとともに、他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合基板において、金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された（ねじ止め用の）貫通孔の内周面に、金属ベース板より強度が高い鉄系材料などの金属からなる環状部材の外周面を溶湯接合法により直接接合して、特許文献２の問題を解決したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００７ー２９４８９１号公報
【特許文献2】特開２００５ー１３６３６９号公報
【特許文献3】特開２０１３－２０７１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、特許文献３の金属－セラミックス接合基板では、ベース板のネジ締結部に鉄系材料等の強度高い環状部材（カラー）が溶湯接合法により鋳込まれ接合しているが、その際に、アルミニウム中にカラーの成分であるＦｅが金属ベース板に拡散しボイドが発生したり、アルミニウムとカラーの接触部にももろいＡｌとＦｅを含む金属間化合物ができてカラーと金属ベース板間の強度が落ちるなどの問題があることが判明した。
【0010】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、セラミックス基板に接合した金属ベース板のネジ止め部の変形を抑制して、貫通孔と環状部材の接合にろう材を使用せず、且つ環状部材からのＦｅの拡散による接合部のボイド不良や、鉄系材料との金属間化合物の形成を抑制することができる、金属－セラミックス接合基板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】
上記課題を解決するために本発明によれば、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合基板において、前記金属ベース板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔に、前記金属ベース板よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材が溶接されていることを特徴とする、金属－セラミックス接合基板が提供される。
【0012】
前記金属ベース板のビッカース硬さが２７ＨＶ以下であり、前記環状部材のビッカース硬さが２９ＨＶ以上であっても良い。また、前記環状部材が、９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であっても良い。また、前記環状部材が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなっても良い。また、前記金属ベース板が、アルミニウムまたは９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であっても良い。また、前記金属ベース板が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなっても良い。また、前記セラミックス基板の他方の面に、前記金属ベース板の一方の面が直接接合していても良い。また、前記セラミックス基板の他方の面に接合された放熱側金属板とろう材を介して前記金属ベース板の一方の面が接合していても良い。また、前記金属回路板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっても良い。
【0013】
また、本発明によれば、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板または金属回路板が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板が接合され、前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔を有する金属－セラミックス接合体を準備し、前記貫通孔の内部に金属ベース板よりも硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材を配置し、前記貫通孔に前記環状部材をレーザー溶接することを特徴とする、金属－セラミックス接合基板の製造方法が提供される。
【0014】
前記金属ベース板のビッカース硬さが２７ＨＶ以下であり、前記環状部材のビッカース硬さが２９ＨＶ以上であっても良い。また、前記環状部材が、９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であっても良い。また、前記環状部材が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなっても良い。また、前記金属ベース板が、アルミニウムまたは９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であっても良い。また、前記金属ベース板が、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下、且つＣｕの含有量が０．６質量％以下であるアルミニウム合金からなっても良い。また、前記セラミックス基板を鋳型内に配置させ、前記セラミックス基板の両面に接触に接触するようにアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、回路用金属板または金属回路板を形成して前記セラミックス基板の一方の面に直接接合させるとともに、金属ベース板を形成して前記セラミックス基板の他方の面に直接接合させた前記金属－セラミックス接合体を作製しても良い。また、前記セラミックス基板の一方の面に前記回路用金属板または金属回路板が接合され、前記セラミックス基板の他方の面に放熱側金属板の一方の面が接合された金属－セラミックス回路基板を作製し、前記放熱側金属板の他方の面と、前記金属ベース板の一方の面をろう材を介して接合することにより、セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合体を準備しても良い。また、前記金属回路板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっても良い。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、セラミックス基板に接合した金属ベース板のネジ止め部の変形を抑制して、貫通孔と環状部材の接合にろう材を使用せず、且つ環状部材からのＦｅの拡散による接合部のボイド不良や、鉄系材料との金属間化合物の形成を抑制することができる、金属－セラミックス接合基板およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1A】本発明による金属－セラミックス接合基板の第１の実施の形態を示す平面図である。
【図3A】本発明による金属－セラミックス接合基板の第２の実施の形態を示す平面図である。
【図5A】本発明による金属－セラミックス接合基板の第３の実施の形態を示す平面図である。
【図7A】本発明による金属－セラミックス接合基板の第４の実施の形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の金属－セラミックス接合基板は、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属ベース板が接合した金属－セラミックス接合基板において、前記金属ベース板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔に、前記金属ベース板よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材が溶接されていることを特徴とする。
また、本発明の金属－セラミックス接合基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板が接合され、前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔を有する金属－セラミックス接合体を準備し、前記貫通孔の内部に金属ベース板よりも硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材を配置し、前記貫通孔に前記環状部材をレーザー溶接することを特徴とする。
なお、「セラミックス基板の他方の面に金属ベース板を接合する」とは、セラミックス基板の他方の面に直接またはろう材を介し金属ベース板を接合する、またはセラミックス基板の他方の面に（放熱側金属板等の）他の材料を介在させて金属ベース板を（間接的に）接合することが含まれる。したがって「セラミックス基板の他方の面“側”に金属ベース板を接合する」と言い換えることもできる。
また、本発明の金属－セラミックス接合基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板が接合され、前記金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通するように形成された貫通孔を有する金属－セラミックス接合体を準備し、前記貫通孔の内部に金属ベース板よりも硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる環状部材を配置し、前記貫通孔に前記環状部材をレーザー溶接することを特徴とする。
なお、「セラミックス基板の他方の面に金属ベース板を接合する」とは、セラミックス基板の他方の面に直接またはろう材を介し金属ベース板を接合する、またはセラミックス基板の他方の面に（放熱側金属板等の）他の材料を介在させて金属ベース板を（間接的に）接合することが含まれる。したがって「セラミックス基板の他方の面“側”に金属ベース板を接合する」と言い換えることもできる。
【0018】
以下、添付図面を参照して、本発明による金属－セラミックス接合基板およびその製造方法の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0019】
＜第１の実施の形態＞
（金属－セラミックス接合基板）
図１Ａ～図１Ｃに示すように、本発明による金属－セラミックス接合基板１の第１の実施の形態は、平面形状が略矩形のセラミックス基板１０と、このセラミックス基板１０の一方の面（図示した実施の形態ではセラミックス基板１０の上面）に直接接合した（図示した実施の形態では平面形状が略矩形の２枚の）金属回路板１２と、セラミックス基板１０の他方の面（図示した実施の形態ではセラミックス基板１０の下面）に直接接合したアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板１４とを備えている。
（金属－セラミックス接合基板）
図１Ａ～図１Ｃに示すように、本発明による金属－セラミックス接合基板１の第１の実施の形態は、平面形状が略矩形のセラミックス基板１０と、このセラミックス基板１０の一方の面（図示した実施の形態ではセラミックス基板１０の上面）に直接接合した（図示した実施の形態では平面形状が略矩形の２枚の）金属回路板１２と、セラミックス基板１０の他方の面（図示した実施の形態ではセラミックス基板１０の下面）に直接接合したアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板１４とを備えている。
【0020】
第１の実施の形態の金属ベース板１４は、平面形状が略矩形で略均一な厚さを有する一枚の平板状の金属部材１４ｄと、前記平板状の金属部材１４ｄのセラミックス基板１０が接合した面と反対側の面（他方の面（図示した実施の形態では金属部材１４ｄの下面））に形成された複数の放熱フィン３０とからなり、放熱フィン３０は平板状の金属部材１４ｄと一体に形成されている。なお、板状の放熱フィン３０に変えて、円柱や角柱などの柱状の放熱ピンが一体に形成されていてもよい。
【0021】
略矩形の平板状の金属ベース板１４（金属部材１４ｄ）の四隅付近には、ねじ止め部１４ａが形成され、各々のねじ止め部１４ａの略中央部には、金属ベース板１４のセラミックス基板１０との接合面（一方の面）に対して略垂直方向に延びる（ねじ止め用の）貫通孔１４ｂが、金属ベース板１４の一方の面から他方の面まで貫通して形成されている。
【0022】
本発明の第１の実施の形態の金属－セラミックス接合基板１は、これらの貫通孔１４ｂの内部に金属ベース板よりもビッカース硬さの大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる略円筒形の環状部材（パイブ部材、カラー部材）１６が配置されており、環状部材１６の外周部が金属ベース板１４の貫通孔１４ｂに溶接されている。
【0023】
このような構成の金属－セラミックス接合基板１の金属ベース板１４の裏面（セラミックス基板１０との接合面と反対側の面（図示した実施の形態では金属ベース板１４（金属部材１４ｄ）の下面））には、蓋材２０を配置することができる。
この蓋材２０は、金属ベース板１４（金属部材１４ｄ）と略同一の外形形状を有し、金属ベース板１４のねじ止め部１４ａに対応する部分（ねじ止め部２０ａ）が金属ベース板１４のねじ止め部１４ａに当接し、且つ金属ベース板１４の裏面の中央部（好ましくは金属回路板１２に対応する領域）との間に、前記放熱フィン３０が収容された液冷用空間２２が形成されるような形状を有する。
また、蓋材２０には、金属ベース板１４の裏面に配置したときに、金属ベース板１４の各々のねじ止め部１４ａに対応する部分に形成された環状部材１６の内径に対応するようにねじ穴２０ｂが形成されている。蓋材２０を金属ベース板１４の裏面に配置した後、金属ベース板１４の上面側（セラミックス基板１０との接合面側、一方の面）から環状部材１６に挿入したねじ（またはボルト）２４の先端を蓋材２０のねじ穴２０ｂに螺合させることにより、蓋材２０を金属ベース板１４の裏面に固定することができる。
この蓋材２０は、金属ベース板１４（金属部材１４ｄ）と略同一の外形形状を有し、金属ベース板１４のねじ止め部１４ａに対応する部分（ねじ止め部２０ａ）が金属ベース板１４のねじ止め部１４ａに当接し、且つ金属ベース板１４の裏面の中央部（好ましくは金属回路板１２に対応する領域）との間に、前記放熱フィン３０が収容された液冷用空間２２が形成されるような形状を有する。
また、蓋材２０には、金属ベース板１４の裏面に配置したときに、金属ベース板１４の各々のねじ止め部１４ａに対応する部分に形成された環状部材１６の内径に対応するようにねじ穴２０ｂが形成されている。蓋材２０を金属ベース板１４の裏面に配置した後、金属ベース板１４の上面側（セラミックス基板１０との接合面側、一方の面）から環状部材１６に挿入したねじ（またはボルト）２４の先端を蓋材２０のねじ穴２０ｂに螺合させることにより、蓋材２０を金属ベース板１４の裏面に固定することができる。
【0024】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる前記環状部材１６は、蓋材２０などをねじやボルトにより螺合する際の、金属ベース板１４の垂直方向（金属ベース板１４の厚さ方向）の変形を抑制するため、２９ＨＶ以上のビッカース硬さを有することが好ましく、３０ＨＶ以上であることがより好ましく、３４ＨＶ以上であることがさらに好ましい。
また、環状部材１６は、高い硬度（強度）の得やすいアルミニウム合金であることが好ましく、９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることが好ましく、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下（より好ましくは０．１質量％以下）且つＣｕの含有量が０．６質量％以下のアルミニウム合金からなるのが好ましく、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金であることが好ましい。
なお、特に限定されないがＦｅを０．０５質量％以上としてもよく、Ｃｕを０．０５質量％以上としてもよい。さらに、環状部材１６は、Ｓｉの含有量を０．２～１．０質量％としてもよく、Ｍｎの含有量を０．５～２．０質量％としてもよい。
また、環状部材１６は、高い硬度（強度）の得やすいアルミニウム合金であることが好ましく、９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることが好ましく、Ｆｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％以下（より好ましくは０．１質量％以下）且つＣｕの含有量が０．６質量％以下のアルミニウム合金からなるのが好ましく、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金であることが好ましい。
なお、特に限定されないがＦｅを０．０５質量％以上としてもよく、Ｃｕを０．０５質量％以上としてもよい。さらに、環状部材１６は、Ｓｉの含有量を０．２～１．０質量％としてもよく、Ｍｎの含有量を０．５～２．０質量％としてもよい。
【0025】
また、前記蓋材２０のねじ止め部２０ａに雌ねじが切られており、蓋材２０を取り付けるために環状部材１６にねじを螺合する際に回転トルクが発生する。この回転トルクにより環状部材１６と金属ベース板１４の接合界面が剥離するおそれがあるが、本発明の金属－セラミックス接合基板ではこの回転トルクに耐える充分な接合強度を有する。
なお、前記蓋材２０に雌ねじを形成せず、ボルトとナットにより金属ベース板１４と蓋材２０を固定してもよい。
なお、前記蓋材２０に雌ねじを形成せず、ボルトとナットにより金属ベース板１４と蓋材２０を固定してもよい。
【0026】
また、金属ベース板１４は純アルミニウムまたは９０質量％以上のアルミニウムを含有するアルミニウム合金であることが好ましい。アルミニウム合金の場合はＦｅの含有量が１．０質量％以下、Ｍｇの含有量が０．３質量％（より好ましくは０．１質量％以下）以下且つＣｕの含有量が０．６質量％以下のアルミニウム合金からなるのが好ましく、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金であることが好ましく、このような材質を用いることにより、溶接時の接合部に接合欠陥の発生が抑制された信頼性の高い接合部が得有られる。
なお、特に限定されないがＦｅを０．０５質量％以上としてもよく、Ｃｕを０．０５質量％以上としてもよい。さらに、金属ベース板１４は、Ｓｉの含有量を０．２～１．０質量％としてもよく、Ｍｎの含有量を０．５～２．０質量％としてもよい。
金属ベース板１４においてアルミニウム合金は、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金とすることができ、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金は、Ｍｎの含有量が１．０質量％以上であるアルミニウム合金を意味し、例えばＪＩＳの合金記号で３０００番台の合金であることが好ましい。
なお、特に限定されないがＦｅを０．０５質量％以上としてもよく、Ｃｕを０．０５質量％以上としてもよい。さらに、金属ベース板１４は、Ｓｉの含有量を０．２～１．０質量％としてもよく、Ｍｎの含有量を０．５～２．０質量％としてもよい。
金属ベース板１４においてアルミニウム合金は、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金とすることができ、Ａｌ－Ｍｎ系のアルミニウム合金は、Ｍｎの含有量が１．０質量％以上であるアルミニウム合金を意味し、例えばＪＩＳの合金記号で３０００番台の合金であることが好ましい。
【0027】
金属ベース板１４は比較的硬度（強度）の小さいものが、金属－セラミックス接合基板のヒートサイクルに対する信頼性を高めるために好ましい。金属ベース板１４のビッカース硬さが２７ＨＶ以下であることが好ましく、２５ＨＶ以下であることがより好ましい。強度が必要なねじ止め部は前記環状部材１６により強化されているので、本発明によれば耐ヒートサイクル性に優れ且つねじ止め部の強度に優れた金属－セラミックス接合基板を提供することができる。
また、本明細書中において環状部材１６および金属ベース板１４のビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ２２４４「ビッカース硬さ試験－試験方法」に準じて、例えばマイクロビッカース硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製 ＨＭ－２１０）を用い、環状部材１６および金属ベース板１４の表面にマイクロビッカース測定装置の圧子を試験力１ｋｇｆで負荷時間４秒、保持時間５秒、除荷時間４秒とすることによって測定することができる。
また、本明細書中において環状部材１６および金属ベース板１４のビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ２２４４「ビッカース硬さ試験－試験方法」に準じて、例えばマイクロビッカース硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製 ＨＭ－２１０）を用い、環状部材１６および金属ベース板１４の表面にマイクロビッカース測定装置の圧子を試験力１ｋｇｆで負荷時間４秒、保持時間５秒、除荷時間４秒とすることによって測定することができる。
【0028】
また、金属ベース板１４および環状部材１６をアルミニウム合金とする場合、９０質量％以上のアルミニウムを含有することが好ましい。このようなアルミニウム合金としては、ＪＩＳの合金記号として、Ａ１０５０（純アルニウム系）、Ａ２０００（Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ）系の合金、Ａ３０００（Ａｌ－Ｍｎ）系の合金、Ａ５０００（Ａｌ－Ｍｇ－Ｃｒ）系の合金、Ａ６０００（Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ）系の合金が挙げられる。溶接時のクラック発生などの欠陥を抑制するために、純アルミニウム系やＡ３０００系の合金を選択することが好ましい。
【0029】
また、金属回路板１２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるのが好ましく、９９．９質量％以上のアルミニウムを含有する純アルミニウムであることがより好ましい。
【0030】
（金属－セラミックス接合基板の製造方法）
図１Ａ～図１Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板を製造するためには、図２に示す鋳型３１内にセラミックス基板１０を配置させ、鋳型３１内のセラミックス基板１０の両面に接触するように金属の溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させ、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを金属ベース板１４の端部に４か所に形成させた後、冷却して金属－セラミックス接合体を作製する。次いで、必要に応じて回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成し、前記貫通孔に環状部材１６を嵌め込み、環状部材１６の外周面と金属ベース板の貫通孔の内周面を溶接して、金属－セラミックス接合基板を製造する。回路用金属板１２ａは、所定の形状の金属回路板１２にエッチングする前の部材であり、金属回路板１２を包含する平面形状を有する。エッチングする前の回路用金属板１２ａの平面形状の一例を図１Ａ中に点線で示す。このように金属回路板１２を包含する平面形状を有する回路用金属板１２ａの上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２が形成される。
図１Ａ～図１Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板を製造するためには、図２に示す鋳型３１内にセラミックス基板１０を配置させ、鋳型３１内のセラミックス基板１０の両面に接触するように金属の溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させ、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを金属ベース板１４の端部に４か所に形成させた後、冷却して金属－セラミックス接合体を作製する。次いで、必要に応じて回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成し、前記貫通孔に環状部材１６を嵌め込み、環状部材１６の外周面と金属ベース板の貫通孔の内周面を溶接して、金属－セラミックス接合基板を製造する。回路用金属板１２ａは、所定の形状の金属回路板１２にエッチングする前の部材であり、金属回路板１２を包含する平面形状を有する。エッチングする前の回路用金属板１２ａの平面形状の一例を図１Ａ中に点線で示す。このように金属回路板１２を包含する平面形状を有する回路用金属板１２ａの上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２が形成される。
【0031】
図２に示すように、鋳型３１は、カーボンなどからなり、それぞれ平面形状が略矩形の下側鋳型部材３２と上側鋳型部材３４とから構成されている。
【0032】
下側鋳型部材３２の上面には、金属ベース板１４を形成するための凹部（金属ベース板形成部）３２ａが形成され、この凹部３２ａの底面には、セラミックス基板１０と略同一の形状および大きさでセラミックス基板１０を収容するための凹部であるセラミックス基板収容部３２ｂが形成され、このセラミックス基板収容部３２ｂの底面には、回路用金属板１２ａを形成するための凹部である回路用金属板形成部３２ｃが形成されている。また、金属ベース板形成部３２ａの底面には、金属ベース板１４の各々のねじ止め部１４ａの略中央部に対応する部分に、略円柱形の貫通孔形成用凸部３２ｄが形成されている。これらの貫通孔形成用凸部３２ｄは、金属ベース板形成部３２ａの底面から、（金属ベース板１４のセラミックス基板１０との接合面に対して）略垂直方向に延びており、上側鋳型部材３４の金属ベース板形成部３４ａの上面に接触する高さと、前記環状部材１６の外径と略同一の外径を有する。
【0033】
上側鋳型部材３４は、平板状の部材の下面（底面）に対して上方に形成された凹部である金属ベース板形成部３４ａと、金属ベース板形成部３４ａの上面に設けられた凹部である複数の放熱フィン形成部３４ｂを備え、（図示しない）注湯ノズルから金属ベース板形成部３２ａ、３４ａおよび放熱フィン形成部３４ｂに溶湯を注湯するための（図示しない）注湯口が形成されているとともに、下側鋳型部材３２には、金属ベース板形成部３２ａと回路用金属板形成部３２ｃとの間に延びる（図示しない）溶湯流路が形成されて、セラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を収容したときにも金属ベース板形成部３２ａ、３４ａおよび放熱フィン形成部３４ｂと回路用金属板形成部３２ｃとの間が連通するようになっている。
【0034】
このような鋳型３１を使用して図１Ａ～図１Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板を製造するためには、まず、下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せる。この状態で鋳型３１内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属溶湯を流し込んで冷却すると、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、金属ベース板１４の他方の面に複数の放熱フィン３０が一体となり形成され、金属ベース板１４の一方の面がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体の中間製品を得ることができる。さらに、この中間製品の回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２が形成された金属－セラミックス接合体を製造することができる。
【0035】
次いで、得られた金属－セラミックス接合体の貫通孔１４ｂの内径と略同じ外形であり、金属ベース板１４の厚さと略同じサイズ（高さ）の略円筒形の環状部材１６を貫通孔１４ｂ内に配置した後、金属ベース板１４の一方の面側の貫通孔１４ｂと環状部材１６の接触部を、金属ベース板１４の上方よりレーザー溶接機によりレーザーを照射して溶接し、第１の実施の形態の金属－セラミックス接合基板１を製造する。環状部材１６の外形を貫通孔１４ｂの内径よりもわずかに小さくして、貫通孔１４ｂ内に配置（挿入）しやすくするのが好ましい。
レーザーによる溶接は、例えばファイバーレーザー溶接機を用いて、金属ベース板１４と環状部材１６の接触部の全周に金属ベース板１４の一方の面の上方よりレーザーを１周照射して溶接することで、十分な接合強度を達成することができる。
貫通孔１４ｂに環状部材１６を配置する（嵌め込む）前に、ドリル等で加工することにより貫通孔の内部を平滑にしたり、環状部材１６の外形に応じて貫通孔１４ｂの内径を調整してもよい。
レーザーによる溶接は、例えばファイバーレーザー溶接機を用いて、金属ベース板１４と環状部材１６の接触部の全周に金属ベース板１４の一方の面の上方よりレーザーを１周照射して溶接することで、十分な接合強度を達成することができる。
貫通孔１４ｂに環状部材１６を配置する（嵌め込む）前に、ドリル等で加工することにより貫通孔の内部を平滑にしたり、環状部材１６の外形に応じて貫通孔１４ｂの内径を調整してもよい。
【0036】
また、レーザー溶接を実施する際、多少溶接部が盛り上がることがある。ねじやボルトで金属ベース板１４と蓋材２０を締結（ねじ止め）するときに、環状部材１６の表面に盛り上がりがあると、ねじのゆるみなどのトラブルが起きる可能性がある。前記盛り上がりは除去することが好ましいが、除去工数がかかる。そこで、環状部材１６の外周とベース板の貫通孔１４ｂの内周を面取りした後、その部分にレーザーを照射するのが好ましい。面取りの寸法としては０．０５～１．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【0037】
また、レーザーを照射する際は、レーザー源を固定し、ワークをＸ－Ｙテーブルに載置しておけば、Ｘ－Ｙテーブルを移動させるのみで所定の箇所にレーザーを照射することができ、設備を簡略化でき好ましい。
【0038】
＜第２の実施の形態＞
（金属－セラミックス接合基板）
図３Ａ～図３Ｃに示すように、本発明の第２の実施の形態による金属－セラミックス接合基板２は、金属ベース板１４の内部に例えば板材からなる強化部材１８が形成されている以外は、第１の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１と同様の金属－セラミックス接合基板である。
なお、第１の実施の形態と重複する同様の構成については説明を省略する。
（金属－セラミックス接合基板）
図３Ａ～図３Ｃに示すように、本発明の第２の実施の形態による金属－セラミックス接合基板２は、金属ベース板１４の内部に例えば板材からなる強化部材１８が形成されている以外は、第１の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１と同様の金属－セラミックス接合基板である。
なお、第１の実施の形態と重複する同様の構成については説明を省略する。
【0039】
強化部材１８が金属ベース板１４の内部に形成（接合）されていることにより、金属－セラミックス接合基板２の反りを抑制することができる。また、金属－セラミックス接合基板２にヒートサイクルが負荷された際も、熱応力に起因する反りを抑制することができる。
強化部材１８の材質としては、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）などのセラミックスからなる板材が好ましく、セラミックス基板１０の主面（板面）と板状の強化部材１８の主面（板面）は互い離間しており、略平行になっていることが好ましい。強化部材１８は金属ベース板１４と略全面において接合していることが好ましい。
強化部材１８の材質としては、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）などのセラミックスからなる板材が好ましく、セラミックス基板１０の主面（板面）と板状の強化部材１８の主面（板面）は互い離間しており、略平行になっていることが好ましい。強化部材１８は金属ベース板１４と略全面において接合していることが好ましい。
【0040】
（金属－セラミックス接合基板の製造方法）
図３Ａ～図３Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板２を製造するためには、図４に示す鋳型３１内にセラミックス基板１０および板状の強化部材１８を互いに離間して略平行に配置させ、鋳型３１内のセラミックス基板１０および強化部材１８の両面に接触するように金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、内部に強化部材１８が接合された複数の放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させ、金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを金属ベース板１４の端部に４か所に形成させて、金属－セラミックス接合体を作製する。
次いで、例えば回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成し、前記貫通孔１４ｂに環状部材１６を嵌め込み、環状部材１６の外周表面と金属ベース板の貫通孔の表面を溶接して、金属－セラミックス接合基板を製造する。
図３Ａ～図３Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板２を製造するためには、図４に示す鋳型３１内にセラミックス基板１０および板状の強化部材１８を互いに離間して略平行に配置させ、鋳型３１内のセラミックス基板１０および強化部材１８の両面に接触するように金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、内部に強化部材１８が接合された複数の放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させ、金属ベース板の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを金属ベース板１４の端部に４か所に形成させて、金属－セラミックス接合体を作製する。
次いで、例えば回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成し、前記貫通孔１４ｂに環状部材１６を嵌め込み、環状部材１６の外周表面と金属ベース板の貫通孔の表面を溶接して、金属－セラミックス接合基板を製造する。
【0041】
図４に示すように、鋳型３１は、カーボンなどからなり、それぞれ平面形状が略矩形の下側鋳型部材３２と上側鋳型部材３４とから構成されている。
【0042】
鋳型３１は、上側鋳型部材３４と下側鋳型部材３２に挟持されて強化部材１８が配置されるようになっている凹部である強化部材収容部３４ｅ、３２ｅが形成されている以外は、図２と同様の鋳型３１の構成となっている。この鋳型に設けられた凹部である強化部材収容部３４ｅ、３２ｅによって強化部材１８の長さ方向あるいは幅方向の両端部が挟持されるようになっている。この凹部（強化部材収容部３４ｅ、３２ｅ）は下側鋳型部材３２のみ（または上側鋳型部材３４のみ）に設けてもよい。
なお、セラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を収容し、強化部材１８を強化部材収容部３２ｅ、３２ｅに収容したときにも、金属ベース板形成部３２ａ、３４ａおよび放熱フィン形成部３４ｂと回路用金属板形成部３２ｃとの間が連通するようになっている。
なお、セラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を収容し、強化部材１８を強化部材収容部３２ｅ、３２ｅに収容したときにも、金属ベース板形成部３２ａ、３４ａおよび放熱フィン形成部３４ｂと回路用金属板形成部３２ｃとの間が連通するようになっている。
【0043】
このような鋳型３１を使用して図３Ａ～図３Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板を製造するためには、まず、下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を配置し、強化部材１８を強化部材収容部３２ｅに配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せる。これにより強化部材１８の両端部は上側鋳型部材３４と下側鋳型部材３２に挟持され、強化部材収容部３２ｅ、３４ｅに配置される。この状態で鋳型３１内にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属の溶湯を流し込んで冷却すると、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、強化部材１８が金属ベース板１４の内部にセラミックス基板１０と略平行に接合されて、複数の放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４の一方の面がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔が形成された金属－セラミックス接合体を作製する。
【0044】
次いで、例えば回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成した後、前記貫通孔１４ｂに環状部材１６を嵌め込み、環状部材１６の外周表面と金属ベース板の貫通孔の表面を溶接して、金属－セラミックス接合基板２を製造する。
【0045】
得られた金属－セラミックス接合体に環状部材１６を溶接する具体的な手段は第１の実施の形態と同様であり、本発明の第２の実施の形態の金属－セラミックス接合基板２を得ることができる。
【0046】
＜第３の実施の形態＞
（金属－セラミックス接合基板）
図５Ａ～図５Ｃに示すように、本発明による第３の実施の形態の金属－セラミックス接合基板３は、平面形状が略矩形のセラミックス基板１０と、このセラミックス基板１０の一方の面に直接接合した（図示した実施の形態では平面形状が略矩形の２枚の）金属回路板１２と、セラミックス基板１０の他方の面に一方の面が直接接合した放熱側金属板１３とを備えた金属－セラミックス回路基板と、平面形状が略矩形で略均一な厚さを有する一枚の平板状のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属部材１４ｄの主面（板面、他方の面）に、複数の放熱フィン３０が形成されてなる金属ベース板１４を備えている。この金属ベース板１４（金属部材１４ｄ）の一方の面（放熱フィン３０が形成されている面の反対側の面）が、ろう材８を介して金属－セラミックス回路基板の放熱側金属側１３の他方の面と接合され、金属－セラミックス接合基板３を形成している。
（金属－セラミックス接合基板）
図５Ａ～図５Ｃに示すように、本発明による第３の実施の形態の金属－セラミックス接合基板３は、平面形状が略矩形のセラミックス基板１０と、このセラミックス基板１０の一方の面に直接接合した（図示した実施の形態では平面形状が略矩形の２枚の）金属回路板１２と、セラミックス基板１０の他方の面に一方の面が直接接合した放熱側金属板１３とを備えた金属－セラミックス回路基板と、平面形状が略矩形で略均一な厚さを有する一枚の平板状のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属部材１４ｄの主面（板面、他方の面）に、複数の放熱フィン３０が形成されてなる金属ベース板１４を備えている。この金属ベース板１４（金属部材１４ｄ）の一方の面（放熱フィン３０が形成されている面の反対側の面）が、ろう材８を介して金属－セラミックス回路基板の放熱側金属側１３の他方の面と接合され、金属－セラミックス接合基板３を形成している。
【0047】
それ以外は第１の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１と同様に、略矩形の平板状の金属ベース板１４の四隅付近には、ねじ止め部１４ａが形成され、各々のねじ止め部１４ａの略中央部には、金属ベース板１４のセラミックス基板１０との接合面（一方の面）に対して略垂直方向に延びる（ねじ止め用の）貫通孔１４ｂが、金属ベース板１４の一方の面から他方の面まで貫通して形成されている。
これらの貫通孔１４ｂにアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる略円筒形の環状部材１６が嵌合しており、環状部材１６の外周部が金属ベース板１４の貫通孔１４ｂに溶接されているものが、第３の実施の形態の金属－セラミックス接合基板３である。
これらの貫通孔１４ｂにアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる略円筒形の環状部材１６が嵌合しており、環状部材１６の外周部が金属ベース板１４の貫通孔１４ｂに溶接されているものが、第３の実施の形態の金属－セラミックス接合基板３である。
【0048】
第３の実施の形態の金属－セラミックス接合基板３は、セラミックス基板１０の一方の面にはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属回路板１２が直接接合され、他方の面（金属ベース板１４に対向する面）にはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる放熱側金属板１３が直接接合された、金属－セラミックス回路基板（図示の例では、金属回路板１２、セラミックス基板１０、放熱側金属板１３から構成される。）を備えている。
金属－セラミックス回路基板の放熱側金属板１３の他方の面と、金属ベース板１４の一方の面（放熱フィン３０が形成されている面と反対側の面）は、例えば公知のＡｌ－Ｓｉ系等のアルミニウム系のろう材８を介してろう接されているのが好ましい。
金属－セラミックス回路基板の放熱側金属板１３の他方の面と、金属ベース板１４の一方の面（放熱フィン３０が形成されている面と反対側の面）は、例えば公知のＡｌ－Ｓｉ系等のアルミニウム系のろう材８を介してろう接されているのが好ましい。
【0049】
（金属－セラミックス接合基板の製造方法）
図５Ａ～図５Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板３を製造するためには、図６Ｂに示す鋳型４０内にセラミックス基板１０を配置させ、鋳型４０内のセラミックス基板１０の両面に接触するように金属の溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、放熱側金属板１３を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させた後、例えば回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成すればよい。
図５Ａ～図５Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板３を製造するためには、図６Ｂに示す鋳型４０内にセラミックス基板１０を配置させ、鋳型４０内のセラミックス基板１０の両面に接触するように金属の溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、放熱側金属板１３を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させた後、例えば回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成すればよい。
【0050】
図６Ｂに示すように、鋳型４０は、カーボンなどからなり、それぞれ平面形状が略矩形の下側鋳型部材４２と上側鋳型部材４４とから構成されている。
【0051】
下側鋳型部材４２の上面には、セラミックス基板１０と略同一の形状および大きさでセラミックス基板１０を収容するための凹部（セラミックス基板収容部）４２ｂが形成され、この凹部４２ｂの底面には、金属回路板１２を形成するための回路用金属板を形成するための凹部（回路用金属板形成部）４２ｃが形成されている。
【0052】
上側鋳型部材４４は、平板状の部材の下面（底面）に対して上方に形成された凹部である放熱側金属板形成部４４ａを備え、（図示しない）注湯ノズルから回路用金属板形成部４２ｃと放熱側金属板形成部４４ａに溶湯を注湯するための（図示しない）注湯口が形成されているとともに、下側鋳型部材４２には、放熱側金属板形成部４４ａと回路用金属板形成部４２ｃとの間に延びる（図示しない）溶湯流路が形成されて、セラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を収容したときにも放熱側金属板形成部４４ａと回路用金属板形成部４２ｃとの間が連通するようになっている。
【0053】
このような鋳型４０を使用して図５Ａ～図５Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス回路基板を製造するためには、まず、下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せる。この状態で鋳型４０内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属の溶湯を流し込んで冷却すると、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、放熱側金属板１３の一方の面がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属－セラミックス回路基板を製造することができる。次いで、例えば回路用金属板１２ａの表面にレジストを形成した後、エッチングして金属回路板１２を形成することができる。
【0054】
次に第３の実施の形態の金属ベース板１４の製造方法について説明する。
図５Ａ～図５Ｃに示す実施の形態の金属ベース板１４を製造するためには、図６Ａに示す鋳型３１内に金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、平板上の金属部材１４ｄの他方の面に複数の放熱フィン３０が一体に形成され、平板上の金属部材１４ｄの一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを有する金属ベース板１４を作製する。
図５Ａ～図５Ｃに示す実施の形態の金属ベース板１４を製造するためには、図６Ａに示す鋳型３１内に金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、平板上の金属部材１４ｄの他方の面に複数の放熱フィン３０が一体に形成され、平板上の金属部材１４ｄの一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを有する金属ベース板１４を作製する。
【0055】
図６Ａに示すように、鋳型３１は、カーボンなどからなり、それぞれ平面形状が略矩形の下側鋳型部材３２と上側鋳型部材３４とから構成されている。
【0056】
下側鋳型部材３２の上面には、金属ベース板１４を形成するための凹部（金属ベース板形成部）３２ａが形成され、この凹部３２ａの底面には、金属ベース板１４の各々のねじ止め部１４ａの略中央部に対応する部分に、略円柱形の貫通孔形成用凸部３２ｄが形成されている。これらの貫通孔形成用凸部３２ｄは、金属ベース板形成部３２ａの底面から略垂直方向に延びており、上側鋳型部材３４の金属ベース板形成部３４ａの上面に接触する高さと、前記環状部材１６の外形と略同一の外径を有する。
【0057】
上側鋳型部材３４は、平板状の部材の下面（底面）に対して上方に形成された凹部である金属ベース板形成部３４ａと、金属ベース板形成部３４ａの上面に設けられた凹部である複数の放熱フィン形成部３４ｂを備え、（図示しない）注湯ノズルから金属ベース板形成部３２ａ、３４ａおよび放熱フィン形成部３４ｂに溶湯を注湯するための（図示しない）注湯口が形成されている。
【0058】
このような鋳型３１を使用して図５Ａ～図５Ｃに示す実施の形態の金属ベース板１４を製造するためには、まず、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せる。この状態で鋳型３１内にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属の溶湯を流し込んで冷却すると、複数の放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４が形成され、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが金属ベース板１４の四隅に形成される。
【0059】
次いで得られた金属ベース板１４の一方の面と、金属－セラミックス回路基板の間に前記アルミニウム系のろう材８を配置し、加熱、冷却することにより、金属ベース板１４と金属－セラミックス回路基板を接合して図５Ａ～図５Ｃに記載の金属－セラミックス接合体を作製する。
ろう材８は公知のＡｌ－Ｓｉ系等のアルミニウム系のろう材を適用することが好ましく、形態としてはペーストや箔であることが好ましい。
ろう材８は公知のＡｌ－Ｓｉ系等のアルミニウム系のろう材を適用することが好ましく、形態としてはペーストや箔であることが好ましい。
【0060】
得られた金属－セラミックス接合体に環状部材１６を溶接する具体的な手段は第１の実施の形態と同様であり、これにより本発明の第３の実施の形態の金属－セラミックス接合基板３を得ることができる。
【0061】
＜第４の実施の形態＞
（金属－セラミックス接合基板）
図７Ａ～図７Ｃに示すように、本発明による金属－セラミックス接合基板４の第４の実施の形態は、金属ベース板１４の内部に例えばセラミックスの板材からなる強化部材１８が形成されている以外は、第３の実施の形態と同様の金属－セラミックス接合基板である。
強化部材１８が金属ベース板１４の内部に形成（接合）されていることにより、金属－セラミックス接合基板４の反りを抑制することができる。また、金属－セラミックス接合基板４にヒートサイクルが負荷された際も、熱応力に起因する反りを抑制することができる。
強化部材１８の材質としては、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｉＮ（窒化ケイ素）等のセラミックスからなる板材が好ましく、板状の強化部材１８の主面（板面）は、セラミックス基板１０および金属ベース板１４の一方の面と略平行となっていることが好ましく、強化部材１８は金属ベース板１４と略全面において接合していることが好ましい。
その他、第３実施の形態と重複する同様の構成については説明を省略する。
（金属－セラミックス接合基板）
図７Ａ～図７Ｃに示すように、本発明による金属－セラミックス接合基板４の第４の実施の形態は、金属ベース板１４の内部に例えばセラミックスの板材からなる強化部材１８が形成されている以外は、第３の実施の形態と同様の金属－セラミックス接合基板である。
強化部材１８が金属ベース板１４の内部に形成（接合）されていることにより、金属－セラミックス接合基板４の反りを抑制することができる。また、金属－セラミックス接合基板４にヒートサイクルが負荷された際も、熱応力に起因する反りを抑制することができる。
強化部材１８の材質としては、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｉＮ（窒化ケイ素）等のセラミックスからなる板材が好ましく、板状の強化部材１８の主面（板面）は、セラミックス基板１０および金属ベース板１４の一方の面と略平行となっていることが好ましく、強化部材１８は金属ベース板１４と略全面において接合していることが好ましい。
その他、第３実施の形態と重複する同様の構成については説明を省略する。
【0062】
（金属－セラミックス接合基板の製造方法）
図７Ａ～図７Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板４を製造するためには、図８に示す鋳型３１内に板状の強化部材１８を配置させ、鋳型３１内の強化部材１８の両面に接触するようにアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、複数の放熱フィン３０が一体となった内部に強化部材１８が形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを金属ベース板１４の端部の４か所に形成させ、放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４を形成する。
図７Ａ～図７Ｃに示す実施の形態の金属－セラミックス接合基板４を製造するためには、図８に示す鋳型３１内に板状の強化部材１８を配置させ、鋳型３１内の強化部材１８の両面に接触するようにアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、複数の放熱フィン３０が一体となった内部に強化部材１８が形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂを金属ベース板１４の端部の４か所に形成させ、放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４を形成する。
【0063】
図８に示すように、鋳型３１は、カーボンなどからなり、それぞれ平面形状が略矩形の下側鋳型部材３２と上側鋳型部材３４とから構成されている。
【0064】
鋳型３１は、上側鋳型部材３４と下側鋳型部材３２に挟持されて強化部材１８が配置されるようになっている強化部材収容部３４ｅ、３２ｅが形成されている以外は、図６Ａと同様の鋳型３１の構成となっている。
【0065】
このような鋳型３１を使用して図７Ａ～図７Ｃに示す第４の実施の形態の金属ベース板１４を製造するためには、まず、下側鋳型部材３２の強化部材収容部３２ｅに強化部材１８を載置し、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せる。これにより強化部材１８は上側鋳型部材３４と下側鋳型部材３２に挟持され、強化部材収容部３２ｅ、３４ｅに配置される。
この状態で鋳型３１内にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属の溶湯を流し込んで冷却すると、強化部材１８が内部に接合され、複数の放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４が形成され、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成される。
この状態で鋳型３１内にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属の溶湯を流し込んで冷却すると、強化部材１８が内部に接合され、複数の放熱フィン３０が一体となった金属ベース板１４が形成され、金属ベース板１４の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成される。
【0066】
また、第４の実施の形態の金属－セラミックス回路基板の作製は、第３の実施の形態と同様に、図６Ｂに示す鋳型４０内に板状のセラミックス基板１０を配置して、鋳型４０内のセラミックス基板１０の両面に接触するように金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、金属回路板１２を形成するための回路用金属板１２ａを形成してセラミックス基板１０の一方の面に直接接合させるとともに、放熱側金属板１３を形成してセラミックス基板１０の他方の面に直接接合させ、例えば回路用金属板１２ａ上に所定の形状のレジストを形成してエッチングすることにより金属回路板１２を形成して、金属－セラミックス回路基板を作製する。
【0067】
次いで得られた金属ベース板１４の一方の面と、金属－セラミックス回路基板の間に前記アルミニウム系のろう材８を配置し、加熱、冷却することにより、金属ベース板１４と金属－セラミックス回路基板を接合して図７Ａ～図７Ｃに記載の金属－セラミックス接合体を作製する。
【0068】
得られた金属－セラミックス接合体に環状部材１６を溶接する具体的な手段は第１の実施形態と同様に実施し、本発明の第４の実施形態の金属－セラミックス接合基板４を得ることができる。
【0069】
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。上記実施形態に限らず、本発明の主旨を満たすものも実施の形態となる。
例えば、金属ベース板１４が、放熱フィン３０が一体に形成されない貫通孔１４ｂが形成された平板状の板材であってもよい。
例えば、金属ベース板１４が、放熱フィン３０が一体に形成されない貫通孔１４ｂが形成された平板状の板材であってもよい。
【0070】
また、上述した実施の形態の金属－セラミックス接合基板１～４では、金属回路板１２上に半導体素子やチップが半田付けにより固定され、セラミックス基板１０および金属回路板１２を取り囲むように配置された絶縁樹脂からなる外装ケースが金属ベース板１４の上面に接着されて固定され、外装ケースに設けられた接続端子と金属回路板１２がワイヤボンディングにより接続され、外装ケース内にシリコンゲルやエポキシ樹脂などの固形の樹脂が充填され、この固形の樹脂上に外装ケースと同種または異種の材質の端子ホルダが固定されて、外装ケースの蓋として封止するような構造に使用されてもよい。
【実施例0071】
以下、本発明による金属－セラミックス接合基板およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
【0072】
［実施例１］
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用意するとともに、図２に示す鋳型３１と同様の鋳型の下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せた。この状態で鋳型３１内に純アルミニウム（純度９９．９質量％以上のアルミニウム）の溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのアルミニウムからなる）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、高さ６ｍｍの複数の放熱フィン３０が形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのアルミニウムからなる）ビッカース硬さが１８ＨＶである金属ベース板１４がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体を作製した。なお、セラミックス基板１０は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央に形成され、回路用金属板１２ａはセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。また、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用意するとともに、図２に示す鋳型３１と同様の鋳型の下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せた。この状態で鋳型３１内に純アルミニウム（純度９９．９質量％以上のアルミニウム）の溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのアルミニウムからなる）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、高さ６ｍｍの複数の放熱フィン３０が形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのアルミニウムからなる）ビッカース硬さが１８ＨＶである金属ベース板１４がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体を作製した。なお、セラミックス基板１０は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央に形成され、回路用金属板１２ａはセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。また、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
【0073】
また、環状部材１６として、外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ１．６ｍｍの円筒状であって、ＪＩＳ規格合金番号が１Ｎ９０（９９．９質量％以上のアルミニウムを含有する）、質別がＨ１８であって、ビッカース硬さが３１ＨＶのアルミニウムのパイプを用意し、このパイプの外周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行って環状部材１６とした。
次いで、環状部材１６を貫通孔１４ｂに嵌め込んだ金属－セラミックス接合体をＸ－Ｙテーブルに載置し、ファイバーレーザー溶接機（株式会社アマダミヤチ製）を用い、スポット径を５０μｍとして５００Ｗの出力で金属ベース板１４のセラミックス基板１０が接合している側から、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂと環状部材１６のそれぞれ面取りされた接触部の表面の全周をＸ－Ｙテーブルを動かして一周溶接することで、金属ベース板１４と環状部材１６を溶接し、金属－セラミックス接合基板１を作製した。
なお、上記ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ２２４４「ビッカース硬さ試験－試験方法」に準じ、マイクロビッカース硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製 ＨＭ－２１０）を用い、環状部材１６および金属ベース板１４の表面に、マイクロビッカース硬さ試験機の圧子を試験力１ｋｇｆ、負荷時間４秒、保持時間５秒、除荷時間４秒の条件で測定した値である。
次いで、環状部材１６を貫通孔１４ｂに嵌め込んだ金属－セラミックス接合体をＸ－Ｙテーブルに載置し、ファイバーレーザー溶接機（株式会社アマダミヤチ製）を用い、スポット径を５０μｍとして５００Ｗの出力で金属ベース板１４のセラミックス基板１０が接合している側から、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂと環状部材１６のそれぞれ面取りされた接触部の表面の全周をＸ－Ｙテーブルを動かして一周溶接することで、金属ベース板１４と環状部材１６を溶接し、金属－セラミックス接合基板１を作製した。
なお、上記ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ２２４４「ビッカース硬さ試験－試験方法」に準じ、マイクロビッカース硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製 ＨＭ－２１０）を用い、環状部材１６および金属ベース板１４の表面に、マイクロビッカース硬さ試験機の圧子を試験力１ｋｇｆ、負荷時間４秒、保持時間５秒、除荷時間４秒の条件で測定した値である。
【0074】
＜評価＞
（接合強度：ボルト締結試験）
得られた金属－セラミックス接合基板１の環状部材１６の内部に雌ねじを切ってボルト２４を嵌め、ボルト２４にトルクレンチを用いてねじが締まる方向に１０Ｎ・ｍの回転トルクを付与した。このとき環状部材１６と金属ベース板１４の貫通孔１４ｂの溶接部が外れて環状部材１６が回転することはなく、十分な接合強度を有していることが確認できた。
（接合強度：ボルト締結試験）
得られた金属－セラミックス接合基板１の環状部材１６の内部に雌ねじを切ってボルト２４を嵌め、ボルト２４にトルクレンチを用いてねじが締まる方向に１０Ｎ・ｍの回転トルクを付与した。このとき環状部材１６と金属ベース板１４の貫通孔１４ｂの溶接部が外れて環状部材１６が回転することはなく、十分な接合強度を有していることが確認できた。
【0075】
（溶接部観察）
金属－セラミックス接合基板１の金属ベース板１４の表面に対して溶接部が飛び出して（盛り上がって）いるか否かを、レーザー顕微鏡で確認したところ（面取りをした後にレーザー溶接を行ったこともあり）金属ベース板１４の表面に対して盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、溶接部を実体顕微鏡で確認した結果、クラックの発生は確認されなかった。
また、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂの断面を切断して溶接部を観察したところ、金属ベース板１４の厚さ（深さ）方向に２００μｍ程度、溶接（溶着）部が確認された。
金属－セラミックス接合基板１の金属ベース板１４の表面に対して溶接部が飛び出して（盛り上がって）いるか否かを、レーザー顕微鏡で確認したところ（面取りをした後にレーザー溶接を行ったこともあり）金属ベース板１４の表面に対して盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、溶接部を実体顕微鏡で確認した結果、クラックの発生は確認されなかった。
また、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂの断面を切断して溶接部を観察したところ、金属ベース板１４の厚さ（深さ）方向に２００μｍ程度、溶接（溶着）部が確認された。
【0076】
［実施例２～１２］
金属ベース板１４および金属回路板１２を作製するための原料（組成、ＪＩＳの合金記号、質別等）および金属ベース板１４および金属回路板１２のビッカース硬さと、環状部材１６の材質（組成、ＪＩＳの合金記号、質別等）およびビッカース硬さについて、表１に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金とした以外は、実施例１と同様の方法で金属－セラミックス接合基板１を作製した。
金属ベース板１４および金属回路板１２を作製するための原料（組成、ＪＩＳの合金記号、質別等）および金属ベース板１４および金属回路板１２のビッカース硬さと、環状部材１６の材質（組成、ＪＩＳの合金記号、質別等）およびビッカース硬さについて、表１に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金とした以外は、実施例１と同様の方法で金属－セラミックス接合基板１を作製した。
【0077】
得られた金属－セラミックス接合基板１のサンプルについて、実施例１と同様のボルト締結試験を行った結果、いずれのサンプルにおいても十分な接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例３、６、８には観察されなかったが、実施例２、４、５、７、９～１２にクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例３、６、８には観察されなかったが、実施例２、４、５、７、９～１２にクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
【0078】
実施例１～１２の金属ベース板１４、金属回路板１２の原料（材質）およびビッカース硬さ、環状部材１６（パイプ）の材質及びビッカース硬さ、ボルト締結性、溶接部の評価結果を表１に示す。
【0079】
【表1】
【0080】
[実施例１３～２４]
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．３２ｍｍの略矩形のＳｉＮ（窒化ケイ素）基板を用意するとともに、図２に示す鋳型３１と同様の鋳型の下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せた。この状態で鋳型３１内に表２に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ１．９ｍｍの表２に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、高さ６ｍｍの複数のフィンが形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ１．９ｍｍの表２に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表２に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体を作製した。なお、セラミックス基板１０は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央に形成され、回路用金属板１２ａはセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。また、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などによりパターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．３２ｍｍの略矩形のＳｉＮ（窒化ケイ素）基板を用意するとともに、図２に示す鋳型３１と同様の鋳型の下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せた。この状態で鋳型３１内に表２に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ１．９ｍｍの表２に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、高さ６ｍｍの複数のフィンが形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ１．９ｍｍの表２に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表２に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体を作製した。なお、セラミックス基板１０は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央に形成され、回路用金属板１２ａはセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。また、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などによりパターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
【0081】
環状部材１６として、外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ１．９ｍｍの円筒状の表２に示す材質、質別およびビッカース硬さを有するアルミニウムまたはアルミニウム合金のパイプを用意した。このパイプの外周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。次いで、実施例１と同様の方法で、金属ベース板１４と環状部材１６を溶接した。
【0082】
得られた金属－セラミックス接合基板１のサンプルについて、実施例１と同様のボルト締結試験を行った結果、いずれのサンプルにおいても十分な接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例１３、１５、１８、２０には観察されなかったが、実施例１４、１６、１７、１９、２１～２４にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例１３、１５、１８、２０には観察されなかったが、実施例１４、１６、１７、１９、２１～２４にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
【0083】
実施例１３～２４の金属ベース板１４、金属回路板１２の原料（材質）およびビッカース硬さ、環状部材１６（パイプ）の材質及びビッカース硬さ、ボルト締結性、溶接部の評価結果を表２に示す。
【0084】
【表2】
【0085】
[実施例２５～３６]
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板および強化部材１８として長さ１０３ｍｍ×幅９３ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用意するとともに、図４に示す鋳型３１と同様の鋳型の下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内および強化部材収容部３２ｅにそれぞれセラミックス基板１０および強化部材１８を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せた。強化部材１８の幅方向の両端部は上側鋳型部材３４（の強化部材収容部３４ｅ）と下側鋳型部材３２（の強化部材収容部３２ｅ）との間に挟持される。この状態で鋳型３１内に表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、強化部材１８が内部に形成（接合）され、高さ６ｍｍの複数のフィン３０が形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ４ｍｍの表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表３に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体を作製した。なお、セラミックス基板１０は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央に形成され、強化部材１８は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央部にセラミックス基板１０と略平行であり且つ金属ベース板１４の裏面（他方の面）から０．６ｍｍほど離間した内部に形成（接合）されており、回路用金属板１２ａはセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。また、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板および強化部材１８として長さ１０３ｍｍ×幅９３ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用意するとともに、図４に示す鋳型３１と同様の鋳型の下側鋳型部材３２のセラミックス基板収容部３２ｂ内および強化部材収容部３２ｅにそれぞれセラミックス基板１０および強化部材１８を配置した後、上側鋳型部材３４を下側鋳型部材３２に被せた。強化部材１８の幅方向の両端部は上側鋳型部材３４（の強化部材収容部３４ｅ）と下側鋳型部材３２（の強化部材収容部３２ｅ）との間に挟持される。この状態で鋳型３１内に表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、強化部材１８が内部に形成（接合）され、高さ６ｍｍの複数のフィン３０が形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ４ｍｍの表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表３に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４がセラミックス基板１０の他方の面と直接接合し、金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属－セラミックス接合体を作製した。なお、セラミックス基板１０は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央に形成され、強化部材１８は金属ベース板１４の長さおよび幅方向の略中央部にセラミックス基板１０と略平行であり且つ金属ベース板１４の裏面（他方の面）から０．６ｍｍほど離間した内部に形成（接合）されており、回路用金属板１２ａはセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。また、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
【0086】
環状部材１６として、外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ４ｍｍの円筒状の表３に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金のパイプを用意した。このパイプの外周端部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
次いで、実施例１と同様の方法で、金属ベース板１４と環状部材１６を溶接した。
次いで、実施例１と同様の方法で、金属ベース板１４と環状部材１６を溶接した。
【0087】
得られた金属－セラミックス接合基板２のサンプルについて、実施例１と同様のボルト締結試験を行った結果、いずれのサンプルにおいても十分な接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例２５、２７、３０、３２には観察されなかったが、実施例２６、２８、２９、３１、３３～３６にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例２５、２７、３０、３２には観察されなかったが、実施例２６、２８、２９、３１、３３～３６にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
【0088】
実施例２５～３６の金属ベース板１４、金属回路板１２の原料（材質）およびビッカース硬さ、環状部材１６（パイプ）の材質及びビッカース硬さ、ボルト締結性、溶接部の評価結果を表３に示す。
【0089】
【表3】
【0090】
［実施例３７～４８］
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの略矩形のＡｌＮ基板を用意するとともに、図６Ｂに示す鋳型４０と同様の鋳型の下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せた。この状態で鋳型４０内に表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属回路板の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、他方の面に表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの）放熱側金属板１３を形成し、金属－セラミックス回路基板を作製した。なお、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。また、金属回路板１２および放熱側金属板１３はセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの略矩形のＡｌＮ基板を用意するとともに、図６Ｂに示す鋳型４０と同様の鋳型の下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せた。この状態で鋳型４０内に表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属回路板の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の）回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、他方の面に表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの）放熱側金属板１３を形成し、金属－セラミックス回路基板を作製した。なお、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。また、金属回路板１２および放熱側金属板１３はセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。
【0091】
また、図６Ａに示す鋳型３１内に表４に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属ベース板の原料（材質）からなる金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、高さ６ｍｍの複数のフィンが形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍの表４に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表４に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属ベース板１４を作製した。
【0092】
次いで、金属ベース板１４の一方の面にＡｌ－Ｓｉ系のろう材ペーストを塗布し、ろう材上に金属－セラミックス回路基板を配置した後、接合温度まで加熱し、冷却して金属－セラミックス接合体を得た。
【0093】
次いで、金属ベース板の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
【0094】
環状部材１６として、外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ１．６ｍｍの円筒状の表４に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金のパイプを用意した。このパイプの外周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。次いで、実施例１と同様の方法で、金属ベース板とパイプを溶接した。
【0095】
得られた金属－セラミックス接合基板のサンプルについて、実施例１と同様のボルト締結試験を行った結果、いずれのサンプルにおいても十分な接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例３７、３９、４２、４４には観察されなかったが、実施例３８、４０、４１、４３、４５～４８にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例３７、３９、４２、４４には観察されなかったが、実施例３８、４０、４１、４３、４５～４８にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
【0096】
実施例３７～４８の金属ベース板１４、金属回路板１２の原料（材質）およびビッカース硬さ、環状部材１６（パイプ）の材質及びビッカース硬さ、ボルト締結性、溶接部の評価結果を表４に示す。
【0097】
【表4】
【0098】
［実施例４９～６０］
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．３２ｍｍの略矩形のＳｉＮ（窒化ケイ素）基板を用意するとともに、図６Ｂに示す鋳型４０と同様の鋳型の下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せた。この状態で鋳型４０内に表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属回路板の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の）表５に示すビッカース硬さを有する回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、他方の面に表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの）表５に示すビッカース硬さを有する放熱側金属板１３を形成し、金属－セラミックス回路基板を作製した。なお、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。また、金属回路板１２および放熱側金属板１３はセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．３２ｍｍの略矩形のＳｉＮ（窒化ケイ素）基板を用意するとともに、図６Ｂに示す鋳型４０と同様の鋳型の下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せた。この状態で鋳型４０内に表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属回路板の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の）表５に示すビッカース硬さを有する回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、他方の面に表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの）表５に示すビッカース硬さを有する放熱側金属板１３を形成し、金属－セラミックス回路基板を作製した。なお、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。また、金属回路板１２および放熱側金属板１３はセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。
【0099】
また、図６Ａに示す鋳型３１内に表５に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属ベース板の原料（材質）からなる金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、高さ６ｍｍの複数のフィンが形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ１．９ｍｍの表５に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表５に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属ベース板１４を作製した。
【0100】
次いで、金属ベース板１４の一方の面にＡｌ－Ｓｉ系のろう材ペーストを塗布し、ろう材上に金属－セラミックス回路基板を配置した後、接合温度まで加熱し、冷却して金属－セラミックス接合体を得た。
【0101】
次いで、金属ベース板の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
【0102】
環状部材１６として、外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ１．９ｍｍの円筒状の表４に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金のパイプを用意した。このパイプの外周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。次いで、実施例１と同様の方法で、金属ベース板とパイプを溶接した。
【0103】
得られた金属－セラミックス接合基板のサンプルについて、実施例１と同様のボルト締結試験を行った結果、いずれのサンプルにおいても十分な接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例４９、５１、５４、５６には観察されなかったが、実施例５０、５２、５３、５５、５７～６０にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例４９、５１、５４、５６には観察されなかったが、実施例５０、５２、５３、５５、５７～６０にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
【0104】
実施例４９～６０の金属ベース板１４、金属回路板１２の原料（材質）およびビッカース硬さ、環状部材１６（パイプ）の材質及びビッカース硬さ、ボルト締結性、溶接部の評価結果を表５に示す。
【0105】
【表5】
【0106】
［実施例６１～７２］
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用意するとともに、図６Ｂに示す鋳型４０と同様の鋳型の下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せた。この状態で鋳型４０内に表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属回路板の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の）表６に示すビッカース硬さを有する回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、他方の面に表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの）表６に示すビッカース硬さを有する放熱側金属板１３を形成し、金属－セラミックス回路基板を作製した。なお、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。また、金属回路板１２および放熱側金属板１３はセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。
セラミックス基板１０として、長さ１００ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの略矩形のＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用意するとともに、図６Ｂに示す鋳型４０と同様の鋳型の下側鋳型部材４２のセラミックス基板収容部４２ｂ内にセラミックス基板１０を配置した後、上側鋳型部材４４を下側鋳型部材４２に被せた。この状態で鋳型４０内に表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属回路板の原料（材質）からなる金属溶湯を流し込んで冷却して、金属回路板１２を形成するための（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の）表６に示すビッカース硬さを有する回路用金属板１２ａがセラミックス基板１０の一方の面と直接接合するとともに、他方の面に表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（長さ９５ｍｍ×幅７５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの）表６に示すビッカース硬さを有する放熱側金属板１３を形成し、金属－セラミックス回路基板を作製した。なお、実施例においては回路用金属板１２ａを（前述のようにエッチング加工などにより回路パターンを改めて形成せずに、）そのまま金属回路板１２とした。また、金属回路板１２および放熱側金属板１３はセラミックス基板１０の長さおよび幅方向の略中央部に形成されている。
【0107】
また、図８に示す鋳型３１内の下側鋳型部材３２の強化部材収容部３２ｅに長さ１０３ｍｍ×幅９３ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍのＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板からなる強化部材１８を配置した後、上側鋳型部材３４を被せて強化部材１８の幅方向の両端部を挟持した。この状態で鋳型３１内に表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属ベース板の原料（材質）からなる金属溶湯を注湯した後に冷却して固化させることにより、高さ６ｍｍの複数のフィンが形成された（長さ１４０ｍｍ×幅９０ｍｍ×厚さ４ｍｍの表６に記載のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる）表６に示すビッカース硬さを有する金属ベース板１４の長手方向側面および幅方向側面から中心軸線がそれぞれ１０ｍｍ離間して直径が８．１ｍｍである一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１４ｂが形成された金属ベース板１４を作製した。
【0108】
次いで、金属ベース板１４の一方の面にＡｌ－Ｓｉ系のろう材ペーストを塗布し、ろう材上に金属－セラミックス回路基板を配置した後、接合温度まで加熱し、冷却して金属－セラミックス接合体を得た。
【0109】
次いで、金属ベース板１４の貫通孔１４ｂのセラミックス基板１０が接合している側の表面の内周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。
【0110】
環状部材１６として、外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ４ｍｍの円筒状の表６に示すアルミニウムまたはアルミニウム合金のパイプを用意した。このパイプの外周部を切削して０．１ｍｍの面取りを行った。次いで、実施例１と同様の方法で、金属ベース板とパイプを溶接した。
【0111】
得られた金属－セラミックス接合基板のサンプルについて、実施例１と同様のボルト締結試験を行った結果、いずれのサンプルにおいても十分な接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例６１、６３、６６、６８には観察されなかったが、実施例６２、６４、６５、６７、６９～７２にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
また、実施例１と同様に溶接部を観察したところ、いずれのサンプルにおいても溶接部の盛り上がり（飛び出し、突起）は無く、蓋材をねじ止めする際に、良好に締め付けることができる形状（表面状態）であることが確認された。
また、実施例１と同様に溶接部のクラックの発生について確認したところ、実施例６１、６３、６６、６８には観察されなかったが、実施例６２、６４、６５、６７、６９～７２にはクラックが観察された。クラックが観察されたサンプルにおいても上記の通り接合強度は十分であり実用上の問題はないが、クラックの観察されないものがより好ましい。
【0112】
実施例６１～７２の金属ベース板１４、金属回路板１２の原料（材質）およびビッカース硬さ、環状部材１６（パイプ）の材質及びビッカース硬さ、ボルト締結性、溶接部の評価結果を表６に示す。
また、表１～表６に記載の合金記号に係る組成を表７に示す。
また、表１～表６に記載の合金記号に係る組成を表７に示す。
【0113】
【表6】
【表7】
【0114】
[比較例]
内径５ｍｍｍの貫通孔を形成したベース板を作成して、環状部材を溶接しなかった以外は、実施例１と同様に金属－セラミックス接合基板を作製した。
得られた金属－セラミックス接合基板のサンプルについて、ボルトで蓋材にとりつけたところ、ベース板の表面が変形する不良が発生した。
内径５ｍｍｍの貫通孔を形成したベース板を作成して、環状部材を溶接しなかった以外は、実施例１と同様に金属－セラミックス接合基板を作製した。
得られた金属－セラミックス接合基板のサンプルについて、ボルトで蓋材にとりつけたところ、ベース板の表面が変形する不良が発生した。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明は、パワーモジュール用絶縁基板として使用されている金属－セラミックス接合基板に適用することができる。
【符号の説明】
【0116】
１～４ 金属－セラミックス接合基板
１０ セラミックス基板
１２ 金属回路板
１２ａ 回路用金属板
１４ 金属ベース板
１４ａ ねじ止め部
１４ｂ 貫通孔
１４ｄ 金属部材
１６ 環状部材
１８ 強化部材
２０ 蓋材
２０ａ ねじ止め部
２０ｂ ねじ穴
２２ 液冷用空間
２４ ねじ（またはボルト）
３０ 放熱フィン
３１、４０ 鋳型
３２、４２ 下側鋳型部材
３２ａ、３４ａ 凹部（金属ベース板形成部）
３２ｂ、３２ｅ、３４ｅ、４４ｂ 凹部（セラミックス基板収容部）
３２ｃ、４２ｃ 凹部（回路用金属板形成部）
３２ｄ 貫通孔形成用凸部
３４、４４ 上側鋳型部材
３４ｂ 放熱フィン形成部
４４ａ 放熱側金属板形成部
１０ セラミックス基板
１２ 金属回路板
１２ａ 回路用金属板
１４ 金属ベース板
１４ａ ねじ止め部
１４ｂ 貫通孔
１４ｄ 金属部材
１６ 環状部材
１８ 強化部材
２０ 蓋材
２０ａ ねじ止め部
２０ｂ ねじ穴
２２ 液冷用空間
２４ ねじ（またはボルト）
３０ 放熱フィン
３１、４０ 鋳型
３２、４２ 下側鋳型部材
３２ａ、３４ａ 凹部（金属ベース板形成部）
３２ｂ、３２ｅ、３４ｅ、４４ｂ 凹部（セラミックス基板収容部）
３２ｃ、４２ｃ 凹部（回路用金属板形成部）
３２ｄ 貫通孔形成用凸部
３４、４４ 上側鋳型部材
３４ｂ 放熱フィン形成部
４４ａ 放熱側金属板形成部
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】