特開 2025-142831 絶縁回路基板

(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】P2025142831

(43)【公開日】2025-10-01

(54)【発明の名称】絶縁回路基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20250924BHJP

   H01L 23/13 20060101ALI20250924BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20250924BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 Q

H01L23/12 C

H05K1/03 610D

H05K1/03 630H

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024042413

(22)【出願日】2024-03-18

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】森田 友真

(72)【発明者】

【氏名】西元 修司

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338AA02

5E338AA18

5E338BB72

5E338CC08

5E338CD23

5E338CD24

5E338EE02

(57)【要約】

【課題】回路層側が凸となる反り量を抑えることで、回路層および放熱層の剥離やセラミックス基板の割れを抑制して電気伝導性および熱伝導性に優れており、はんだ付け時のハンドリングが容易となる絶縁回路基板を提供する。
【解決手段】セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面に形成された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面に形成された放熱層１３と、を備えた絶縁回路基板１０であって、回路層１２には回路パターンが形成されるとともに、回路層１２の面積が放熱層１３よりも小さくされており、回路層１２および放熱層１３は銅材料で構成されており、回路層１２の最大結晶粒径Ｎ１と放熱層１３の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス基板と、前記セラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された放熱層と、を備えた絶縁回路基板であって、
前記回路層には回路パターンが形成されるとともに、前記回路層の面積が前記放熱層よりも小さくされており、
前記回路層および前記放熱層は銅材料で構成されており、前記回路層の最大結晶粒径Ｎ１と前記放熱層の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされていることを特徴とする絶縁回路基板。

【請求項2】

前記回路層のビッカース硬さＨ１および前記放熱層のビッカース硬さＨ２が２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下の範囲内であり、
前記回路層のビッカース硬さＨ１と前記放熱層のビッカース硬さＨ２の比Ｈ１／Ｈ２が０．９以上１．１以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された放熱層と、を備えた絶縁回路基板に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在の自動車、鉄道車両、エレベータ、産業機器などには、トランジスタ、ＣＰＵ、ＩＧＢＴなどの半導体素子を絶縁回路基板に搭載した半導体装置が用いられている。ここで、電気自動車やハイブリッド自動車を制御するために用いられている大電力制御用のパワー半導体素子は、発熱量が多いことから、これらの素子を実装する絶縁回路基板には高い放熱性が求められる。
この絶縁回路基板としては、例えば窒化アルミニウムや窒化ケイ素などからなるセラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に導電性、放熱性が優れた金属板を接合して形成した回路層を備え、他方の面に放熱性が優れた放熱層を形成したものが広く用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１には、セラミックス基板の一方の面および他方の面に銅板を接合することにより回路層、および放熱層を形成した絶縁回路基板が提案されている。
この特許文献１においては、セラミックス基板の一方の面および他方の面に、Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材を介在させて銅板を配置し、加熱処理を行うことにより銅板が接合されている（いわゆる活性金属ろう付け法）。この活性金属ろう付け法では、活性金属であるＴｉが含有されたろう材を用いているため、溶融したろう材とセラミックス基板との濡れ性が向上し、セラミックス基板と銅板とが良好に接合されることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３２１１８５６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、最近では、半導体素子を絶縁回路基板に搭載した半導体装置の小型化・薄肉化が進められているとともに、搭載される半導体素子自体の発熱量も増加してきている。このため、絶縁回路基板には、従来よりも高い放熱性が求められている。
高い放熱性を有するためには、回路層、放熱層を厚くすることが有効であるが、セラミックス基板の一方の面に回路パターンが形成されるように複数の金属片を接合して回路層を形成し、他方の面にパターンがついてない金属板を接合した放熱層を形成した場合、回路層よりも放熱層の体積が多いことに加え、厚さが厚いほど放熱層の熱応力と回路層の熱応力差は大きくなることにより、回路層側を凸とする反り量が大きくなる。

【0006】

この反り量が大きくなることにより、金属板の剥離やセラミックス基板の割れによる電気絶縁性の低下や放熱性の低下に繋がるという問題がある。
また、回路層側を凸とした反り量が大きい絶縁回路基板に対しては、ＩＧＢＴやＳｉＣ等のはんだ付けを行う際のハンドリングが困難となるといった問題があった。

【0007】

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、回路層側が凸となる反り量を抑えることで、回路層および放熱層の剥離やセラミックス基板の割れを抑制して電気伝導性および熱伝導性に優れており、はんだ付け時のハンドリングが容易となる絶縁回路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】

【0008】

前述の課題を解決するために、本発明の態様１の絶縁回路基板は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された放熱層と、を備えた絶縁回路基板であって、前記回路層には回路パターンが形成されており、前記回路層の面積が前記放熱層よりも小さくされるとともに、前記回路層および前記放熱層は銅材料で構成されており、前記回路層の最大結晶粒径Ｎ１と前記放熱層の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされていることを特徴としている。

【0009】

本発明の態様１の絶縁回路基板においては、前記回路層には回路パターンが形成されており、前記回路層の面積が前記放熱層よりも小さくされていることから、回路層側に凸となる反りが形成されることになる。
そして、前記回路層および前記放熱層は銅材料で構成されており、前記回路層の最大結晶粒径Ｎ１と前記放熱層の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされているので、回路層の結晶粒が放熱層の結晶粒よりも微細となり、回路層側の降伏応力が放熱層の降伏応力よりも大きくなる。これにより、回路層が塑性変形するのに必要な応力が高くなるため、回路層側に凸となる反りの反り量を小さく抑えることが可能となる。
よって、回路層および放熱層の剥離やセラミックス基板の割れを抑制することで電気伝導性および熱伝導性に優れており、はんだ付け時のハンドリングも容易となる。

【0010】

本発明の態様２の絶縁回路基板は、態様１の絶縁回路基板において、前記回路層のビッカース硬さＨ１および前記放熱層のビッカース硬さＨ２が２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下の範囲内であり、前記回路層のビッカース硬さＨ１と前記放熱層のビッカース硬さＨ２の比Ｈ１／Ｈ２が０．９以上１．１以下の範囲内であることを特徴とする。
本発明の態様２の絶縁回路基板によれば、前記回路層のビッカース硬さＨ１および前記放熱層のビッカース硬さＨ２が２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下の範囲内とされているので、強度に優れているとともにセラミックス基板の割れの発生を抑制することができる。
また、前記回路層のビッカース硬さＨ１と前記放熱層のビッカース硬さＨ２の比Ｈ１／Ｈ２が０．９以上１．１以下の範囲内とされており、回路層と放熱層とでビッカース硬さの差がなく、さらに反りの発生を抑制することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、回路層側が凸となる反り量を抑えることで、回路層および放熱層の剥離やセラミックス基板の割れを抑制して電気伝導性および熱伝導性に優れており、はんだ付け時のハンドリングが容易となる絶縁回路基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板を用いたパワーモジュールの概略説明図である。

【図2】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の説明図である。（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法のフロー図である。

【図4】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明の実施形態である絶縁回路基板について添付した図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0014】

図１は、本実施形態である絶縁回路基板を備えた半導体装置（パワーモジュール）の断面図である。
図１に示すパワーモジュール１は、回路層１２および放熱層１３が配設された絶縁回路基板１０と、回路層１２の一方の面（図１において上面）に接合層２を介して接合された半導体素子３と、放熱層１３の他方側（図１において下側）に配置されたヒートシンク５と、を備えている。

【0015】

半導体素子３は、Ｓｉ等の半導体材料で構成されている。この半導体素子３と回路層１２は、接合層２を介して接合されている。
接合層２は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。

【0016】

ヒートシンク５は、前述の絶縁回路基板１０からの熱を放散するためのものである。このヒートシンク５は、銅又は銅合金で構成されており、本実施形態ではりん脱酸銅で構成されている。このヒートシンク５には、冷却用の流体が流れるための流路が設けられている。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク５と放熱層１３とが、はんだ材からなるはんだ層７によって接合されている。このはんだ層７は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。

【0017】

そして、本実施形態である絶縁回路基板１０は、図１および図２に示すように、セラミックス基板１１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１において下面）に配設された放熱層１３と、を備えている。
なお、本実施形態においては、回路層１２および放熱層１３は、電気伝導性、熱伝導性に優れた銅材料で構成されたものとされている。

【0018】

セラミックス基板１１は、絶縁性および放熱性に優れた窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスで構成されている。本実施形態では、セラミックス基板１１は、特に放熱性の優れた窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）で構成されている。また、セラミックス基板１１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．３２ｍｍに設定されている。

【0019】

回路層１２は、図４に示すように、セラミックス基板１１の一方の面（図４において上面）に、銅又は銅合金からなる金属板２２が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、回路層１２は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。

【0020】

放熱層１３は、図４に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図４において下面）に、銅又は銅合金からなる金属板２３が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、放熱層１３は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。

【0021】

ここで、本実施形態においては、回路層１２は、図２（ａ）に示すように、回路パターンが形成されており、２以上の金属板が配置された構造とされており、回路層１２の面積（回路層１２を構成する金属板の平面視における合計面積）Ｓ１が放熱層の面積Ｓ２よりも小さくされている。
本実施形態である絶縁回路基板１０においては、上述のように、回路層１２の面積（回路層１２を構成する金属板の平面視における合計面積）Ｓ１が放熱層の面積Ｓ２よりも小さくされていることから、金属板２２、２３のの接合時の熱履歴によって生じる熱応力の差によって、回路層１２側に凸となる反りが生じることになる。

【0022】

本実施形態においては、回路層１２の厚さｔ１および放熱層１３の厚さｔ２は、それぞれ０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内に設定されていることが好ましい。
また、回路層１２の厚さｔ１と放熱層１３の厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が０．３以上１．４以下の範囲内とされていることが好ましい。本実施形態では、回路層１２の厚さｔ１と放熱層１３の厚さｔ２は、ともに０．８ｍｍとされている。

【0023】

そして、本実施形態である絶縁回路基板１０においては、銅材料からなる回路層１２の最大結晶粒径Ｎ１と放熱層１３の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされている。すなわち、本実施形態においては、回路層１２の結晶粒が放熱層１３の結晶粒よりも微細となるように構成されている。
なお、上述の比Ｎ１／Ｎ２は０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがさらに好ましい。上述の比Ｎ１／Ｎ２の下限に特に制限はないが、０．１以上となる。

【0024】

また、本実施形態である絶縁回路基板１０においては、銅材料からなる回路層１２の平均結晶粒径Ｄ１と放熱層１３の平均結晶粒径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２が０．９以下とされていることが好ましい。上述の比Ｄ１／Ｄ２の下限に特に制限はないが、０．１以上となる。
さらに、本実施形態である絶縁回路基板１０においては、銅材料からなる回路層１２の結晶粒径の標準偏差Ｒ１と放熱層１３の結晶粒径の標準偏差Ｒ２の比Ｒ１／Ｒ２が０．５以下とされていることが好ましい。上述の比Ｒ１／Ｒ２の下限に特に制限はないが、０．１以上となる。

【0025】

また、本実施形態である絶縁回路基板１０においては、回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２が２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下の範囲内であることが好ましい。
回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２が２０ＨＶ以上の場合には、回路層１２および放熱層１３が十分に硬くて変形しにくいため、他の部材（半導体素子やヒートシンク等）との良好に接合することができる。一方、回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２が６０ＨＶ以下の場合には、回路層１２および放熱層１３が必要以上に硬くないので、熱応力によってセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。
なお、回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２は、２５ＨＶ以上であることがさらに好ましく、３０ＨＶ以上であることがより好ましい。一方、回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２は、５０ＨＶ以下であることがさらに好ましく、４０ＨＶ以下であることがより好ましい。

【0026】

また、実施形態である絶縁回路基板１０においては、回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２の比Ｈ１／Ｈ２が０．９以上１．１以下の範囲内とされていることが好ましい。すなわち、本実施形態においては、回路層１２と放熱層１３とでビッカース硬さの差がないことが好ましい。

【0027】

ここで、本実施形態である絶縁回路基板１０においては、回路層１２と放熱層１３とにおいて結晶粒径を上述のように構成するために、回路層１２を構成する銅材料と放熱層１３を構成する銅材料を異なるものとしている。
回路層１２は、セラミックス基板１１と金属板２２を接合する際に接合温度（例えば８００℃）での再結晶化が抑制される銅材料で構成し、放熱層１３は、セラミックス基板１１と金属板２３を接合する際に接合温度（例えば８００℃）での再結晶化がする銅材料で構成する。これにより、セラミックス基板１１に金属板２２、２３を接合する際に再結晶化に差が生じ、回路層１２の結晶粒が放熱層１３の結晶粒よりも微細化することになる。

【0028】

例えば、回路層１２においては、再結晶化を抑制する元素（例えば、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ等）を不純物として含み、これらの不純物元素の合計含有量は３０質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下の範囲内とされた無酸素銅とする。
一方、放熱層１３においては、再結晶化を抑制する上述の不純物元素の合計含有量が２０質量ｐｐｍ以下に制限された無酸素銅とする。

【0029】

以下に、本実施形態に係る絶縁回路基板１０の製造方法について、図３および図４を参照して説明する。

【0030】

（接合材配設工程Ｓ０１）
まず、セラミックス基板１１を準備し、図４に示すように、回路層１２となる金属板２２とセラミックス基板１１との間、および、放熱層１３となる金属板２３とセラミックス基板１１との間に、接合材２５を配設する。
本実施形態においては、接合材２５はペースト状とされており、金属板２２，２３の接合面にスクリーン印刷によって塗布して乾燥することが好ましい。また、接合材２５の厚さは、乾燥後において１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。

【0031】

ここで、本実施形態においては、接合材２５は、Ａｇと活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ）を含有するものとし、具体的には、Ａｇ－Ｔｉ系ろう材（Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材）とした。このＡｇ－Ｔｉ系ろう材（Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材）としては、Ｃｕを０％質量％以上４５質量％以下の範囲内、活性金属であるＴｉを０．５質量％以上２０質量％以下の範囲内で含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物とされた組成のものを用いることが好ましい。

【0032】

（積層工程Ｓ０２）
次に、金属板２２とセラミックス基板１１を、接合材２５を介して積層するとともに、セラミックス基板１１と金属板２３を、接合材２５を介して積層する。
なお、本実施形態においては、回路層１２となる金属板２２は、セラミックス基板１１の一方の面に、回路パターン状となるように複数配設されている。

【0033】

（接合工程Ｓ０３）
次に、積層された金属板２２、接合材２５、セラミックス基板１１、接合材２５、金属板２３を、積層方向に加圧するとともに、真空炉内に装入して加熱して金属板２２，２３とセラミックス基板１１との界面に液相を生じさせ、その後、冷却して液相を凝固させることで、金属板２２とセラミックス基板１１と金属板２３を接合する。

【0034】

ここで、接合工程Ｓ０３における接合温度は８００℃以上８５０℃以下の範囲内とすることが好ましい。
接合工程Ｓ０３における接合温度での保持時間は２０分以上８０分以下の範囲内とすることが好ましい。
接合工程Ｓ０３における加圧荷重は、０．０２９ＭＰａ以上２．９４ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。

【0035】

接合工程Ｓ０３における真空度は、１×１０^－６Ｐａ以上５×１０^－２Ｐａ以下の範囲内とすることが好ましい。
接合工程Ｓ０３における冷却温度（接合温度からＡｇ－Ｃｕ共晶温度である７８０℃までの冷却速度）は、２℃／分以上２０℃／分以下の範囲内とすることが好ましい。

【0036】

以上のように、接合材配設工程Ｓ０１と、積層工程Ｓ０２と、接合工程Ｓ０３とによって、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造されることになる。

【0037】

以上のような構成とされた本実施形態の絶縁回路基板１０によれば、回路層１２に回路パターンが形成されており、回路層１２の面積（回路層１２を構成する金属板の合計面積）Ｓ１が放熱層１３の面積よりも小さくされていることから、回路層１２側に凸となる反りが形成されることになる。
回路層１２および放熱層１３が銅材料で構成され、回路層１２の最大結晶粒径Ｎ１と放熱層１３の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされているので、回路層１２の結晶粒が放熱層１３の結晶粒よりも微細となり、回路層１２側の降伏応力が放熱層１３の降伏応力よりも大きくなる。これにより、回路層１２が塑性変形するのに必要な応力が高くなるため、回路層１２側に凸となる反りの反り量を小さく抑えることが可能となる。

【0038】

本実施形態において、回路層１２のビッカース硬さＨ１および放熱層１３のビッカース硬さＨ２が２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下の範囲内である場合には、回路層１２および放熱層１３が強度に優れていて変形しにくく、他の部材（半導体素子３およびヒートシンク３０）と良好に接合することができるとともに、熱応力によってセラミックス基板に割れが発生することを抑制できる。
また、本実施形態において、回路層１２のビッカース硬さＨ１と放熱層１３のビッカース硬さＨ２の比Ｈ１／Ｈ２が０．９以上１．１以下の範囲内である場合には、回路層１２と放熱層１３とでビッカース硬さの差がなく反りの発生を抑制することができ、回路層１２側に凸となる反りの反り量をさらに小さく抑えることが可能となる。

【0039】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。

【0040】

また、本実施形態の絶縁回路基板では、セラミックス基板として、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）で構成されたものを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の他のセラミックス基板を用いたものであってもよい。

【0041】

さらに、本実施形態においては、セラミックス基板の一方の面に銅材料からなる複数の金属板を回路パターン状に接合することで、回路層を形成する構成として説明したが、これに限定されることはなく、セラミックス基板の一方の面に一枚の金属板を接合し、その後、エッチング処理によって回路パターンを形成してもよい。

【0042】

また、本実施形態においては、回路層と放熱層とを構成する銅材料の組成が異なるものとして説明したが、これに限定されることはなく、回路層の最大結晶粒径Ｎ１と放熱層の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされていればよく、銅材料の熱処理条件等を調整することで、結晶粒径を制御してもよい。

【実施例0043】

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。

【0044】

まず、Ｓｉ_３Ｎ_４からなるセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ０．３２ｍｍ）を準備した。
また、回路層および放熱層となる銅板として、表１に示す金属板を準備した。回路層となる金属板は１８ｍｍ×２３ｍｍ×厚さ０．８ｍｍとし、放熱層となる金属板は１８ｍｍ×４６ｍｍ×厚さ０．８ｍｍとした。
接合材として、Ａｇ－Ｔｉペースト（Ａｇ－０．７質量％Ｔｉ）を、セラミックス基板と金属板との間に配設し、金属板／セラミックス基板／金属板の積層体を得た。

【0045】

上述の積層体に対して、真空度：１．０×１０^－３Ｐａ，積層方向への加圧荷重：０．２ＭＰａ、接合温度：８３０℃、保持時間：３０分、７８０℃までの冷却速度：３℃／分、の条件で、加圧及び加熱処理を行うことで、金属板とセラミックス基板を接合し、絶縁回路基板を製造した。

【0046】

得られた絶縁回路基板について、以下のように評価を行った。評価結果を表１，２に示す。

【0047】

（結晶粒径の評価）
回路層及び放熱層が接合されたセラミックス基板を、純度６０ｖｏｌ％の硝酸に１分～３分浸漬することで表面処理を施した。マイクロスコープ(キーエンスＶＨＸ)を用いて４０倍の倍率で表面を観察し、５ｍｍの線分をランダムに３本引き、交わる結晶粒の最大径を測定してその平均を結晶粒径とした。

【0048】

（結晶粒径最大径の算出方法）
マイクロスコープ(キーエンスＶＨＸ) を用いて２０倍の倍率で回路層の最大結晶粒径と放熱層の最大結晶粒径を探索し、測長を実施した。粒径の算出方法は結晶粒での最長長さを最大結晶粒径とした。

【0049】

（ビッカース硬さ）
回路層および放熱層のビッカース硬さは、ビッカース硬さ試験機(株式会社島田製作所ＨＳＶ－３０)を用いて評価を実施した。評価条件は、荷重：２９４．２１Ｎ 押しつけ時間：１５秒とした。算出方法は、ＪＩＳ Ｒ １６１０に準じたものとした。

【0050】

（反り量）
シャドウモアレ装置（Akrometrix社製TherMoire AXP2.0）を用いて室温における反り量を評価した。測定面は放熱層側とし、放熱層における最大高さ－最小高さの値を反り量とした。

【0051】

【表1】

【0052】

【表2】

【0053】

比較例１，２においては、回路層の最大結晶粒径Ｎ１と放熱層の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６を超えており、回路層側に凸となる反りの反り量が大きくなった。
これに対して、本発明例１－６においては、回路層の最大結晶粒径Ｎ１と放熱層の最大結晶粒径Ｎ２の比Ｎ１／Ｎ２が０．６以下とされており、回路層側に凸となる反りの反り量を小さく抑えることができた。

【0054】

以上の確認実験の結果から、本発明例によれば、回路層側が凸となる反り量を抑えることで、回路層および放熱層の剥離やセラミックス基板の割れを抑制して電気伝導性および熱伝導性に優れており、はんだ付け時のハンドリングが容易となる絶縁回路基板を提供可能であることが確認された。

【符号の説明】

【0055】

１０ 絶縁回路基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１３ 放熱層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】