特許 7062464 アルミニウム－セラミックス接合基板およびその製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】アルミニウム－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】

   B22D 19/00 20060101AFI20220425BHJP

   C22C 21/00 20060101ALI20220425BHJP

   C22C 1/02 20060101ALI20220425BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20220425BHJP

   C04B 37/02 20060101ALI20220425BHJP

   H05K 3/14 20060101ALI20220425BHJP

   B22D 27/20 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

B22D19/00 E

C22C21/00 A

C22C21/00 E

C22C1/02 503J

H01L23/12 D

C04B37/02 C

H05K3/14 Z

B22D27/20 B

C22C21/00 N

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018028407

(22)【出願日】2018-02-21

(65)【公開番号】P2019141879

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2020-12-21

(73)【特許権者】

【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】100107548

【弁理士】

【氏名又は名称】大川 浩一

(72)【発明者】

【氏名】丸山 昂洋

(72)【発明者】

【氏名】結城 整哉

【審査官】萩原 周治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１０３５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９２１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５３９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４６５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２１７２２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０４３９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７４１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－０８４０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１７０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５２１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８８７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８０３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６３８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５２３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９９／０６１６７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２０６６５９３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １９／００－１９／１６

Ｃ２２Ｃ ２１／００－２１／１８

Ｃ２２Ｃ １／００－１／０３

Ｈ０１Ｌ ２３／１２－２３／１４

Ｃ０４Ｂ ３７／００－３７／０４

Ｈ０５Ｋ ３／１０－３／２６

Ｈ０５Ｋ ３／３８

Ｂ２２Ｄ ２７／００－２７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶湯保持炉内に投入した固体のアルミニウムと固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金を７００～７４０℃に加熱して溶融させて、０．０１～０．２質量％のＴｉと０．００１～０．１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる溶湯を得た後、この溶湯を、加熱を開始して溶湯保持炉の温度が６６０℃に達してから３０分以内に、鋳型内に配置されたセラミックス基板の一方の面に接触するように注湯した後に冷却して固化させることにより、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板を形成して直接接合させることを特徴とする、アルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法。

【請求項2】

前記固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金が、３～８質量％のＴｉと０．１～３質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる合金であることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法。

【請求項3】

セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板が直接接合したアルミニウム－セラミックス接合基板において、アルミニウム板が、０．０１～０．２質量％のＴｉと０．００１～０．１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなり、アルミニウム板の表面の平均結晶粒径が２ｍｍ以下、アルミニウム板のビッカース硬さが２３ＨＶ以下であり、アルミニウム板の導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、アルミニウム－セラミックス接合基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム－セラミックス接合基板およびその製造方法に関し、特に、セラミックス基板を設置した鋳型内にアルミニウム溶湯を注湯した後に冷却して溶湯を固化させることによりアルミニウム板がセラミックス基板に接合したアルミニウム－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】

電気自動車、電車、工作機械などの大電流を制御するために使用されている従来のパワーモジュールでは、ベース板と呼ばれている金属板または複合材の一方の面に金属－セラミックス絶縁基板が半田付けにより固定され、この金属－セラミックス絶縁基板上に半導体チップが半田付けにより固定されている。また、ベース板の他方の面（裏面）には、ねじ止めなどにより熱伝導グリースを介して金属製の放熱フィンや冷却ジャケットが取り付けられている。

【0003】

この金属－セラミックス絶縁基板へのベース板や半導体チップの半田付けは加熱により行われるため、半田付けの際に接合部材間の熱膨張係数の差によりベース板の反りが生じ易い。また、半導体チップから発生した熱は、金属－セラミックス絶縁基板と半田とベース板を介して放熱フィンや冷却ジャケットにより空気や冷却水に逃がされるため、半田付けの際にベース板の反りが生じると、放熱フィンや冷却ジャケットをベース板に取り付けたときのクリアランスが大きくなり、放熱性が極端に低下する。さらに、半田自体の熱伝導率が低いため、大電流を流すパワーモジュールでは、より高い放熱性が求められている。

【0004】

これらの問題を解決するため、ベース板と金属－セラミックス絶縁基板との間を半田付けすることなく、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるベース板をセラミックス基板に直接接合した金属－セラミックス回路基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、このような金属－セラミックス接合基板を製造するための鋳型として、内部にセラミックス部材を配置させ、金属溶湯を内部に注湯してセラミックス部材の両面に接触させた後に冷却して固化させることにより、セラミックス部材の両面に金属部材を接合する鋳型において、セラミックス部材を鋳型内の所定の位置に配置させたときに、セラミックス部材の上側および下側に金属部材を形成するための空間が形成されるとともにセラミックス部材の上側および下側の空間を連通させる溶湯流路が形成され、セラミックス部材の上側の空間に金属溶湯を注湯するための注湯口が形成された鋳型が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

このような鋳型内にセラミックス基板を配置し、アルミニウム溶湯を鋳型内に注湯してセラミックス基板の表面に接触させた後に冷却して固化させることにより、アルミニウム板がセラミックス基板に接合したアルミニウム－セラミックス接合基板を製造する場合、アルミニウムが鋳型に接合（または付着）するのを防止するために、鋳型の内面に予め（炭素粉末、窒化珪素粉末、窒化ホウ素粉末などの）離型剤が塗布されている。

【0006】

このようなアルミニウム－セラミックス接合基板にヒートサイクルが加えられると、このヒートサイクルによってアルミニウム－セラミックス接合基板のセラミックスとアルミニウムの熱膨張差に起因して熱応力が発生するが、アルミニウムは柔らかい金属であるため、セラミックス基板に接合したアルミニウム板が塑性変形して応力を緩和する。このときの歪は、変形しやすいアルミニウムの結晶粒界に集まり、アルミニウムの結晶粒界に段差が生じる。この段差は、アルミニウムの結晶粒径が小さい場合には分散されて小さくなるが、結晶粒径が大きいと、結晶粒界が短いために大きな段差になる。

【0007】

また、鋳型を使用してアルミニウム－セラミックス接合基板を製造すると、セラミックス基板に接合したアルミニウムの結晶粒径が大きくなり、アルミニウムの結晶粒界に大きな段差が生じるため、このような大きい段差の上に薄い半導体チップを実装すると、この実装の際のヒートサイクルにより半導体チップに応力が集中してクラックが生じ易くなる。

【0008】

このような問題を解決するため、アルミニウム－珪素－ホウ素系合金などのアルミニウム合金の溶湯を使用して結晶粒を微細化する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００２－７６５５１号公報（段落番号００１５）

【文献】特開２００５－７４４３４号公報（段落番号０００８）

【文献】特開２００８－２５３９９６号公報（段落番号００２１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、特許文献３のように、アルミニウム－珪素－ホウ素系合金などのアルミニウム合金の溶湯を使用して結晶粒を微細化すると、セラミックス基板に接合したアルミニウム板の導電率が低下して電気的特性が悪化したり、アルミニウム板のビッカース硬さが高くなって耐熱衝撃性などの信頼性が悪化するおそれがある。

【0011】

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するアルミニウム板の導電率とビッカース硬さを維持しながらアルミニウムの結晶粒を微細化することができる、アルミニウム－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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、溶湯保持炉内に投入した固体のアルミニウムと固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金を加熱して溶融させて、０．０１～０．２質量％のＴｉと０．００１～０．１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる溶湯を得た後、この溶湯を、鋳型内に配置されたセラミックス基板の一方の面に接触するように注湯した後に冷却して固化させることにより、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板を形成して直接接合させれば、セラミックス基板に接合するアルミニウム板の導電率とビッカース硬さを維持しながらアルミニウムの結晶粒を微細化することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0013】

すなわち、本発明によるアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法は、溶湯保持炉内に投入した固体のアルミニウムと固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金を加熱して溶融させて、０．０１～０．２質量％のＴｉと０．００１～０．１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる溶湯を得た後、この溶湯を、鋳型内に配置されたセラミックス基板の一方の面に接触するように注湯した後に冷却して固化させることにより、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板を形成して直接接合させることを特徴とする。

【0014】

このアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法において、加熱の温度が７００～７４０℃であるのが好ましく、加熱を開始して溶湯保持炉の温度が６６０℃に達してから注湯までの時間が３０分以下であるのが好ましい。また、固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金が、３～８質量％のＴｉと０．１～３質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる合金であるのが好ましい。

【0015】

また、本発明によるアルミニウム－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アルミニウム板が直接接合したアルミニウム－セラミックス接合基板において、アルミニウム板が、０．０１～０．２質量％のＴｉと０．００１～０．１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなり、アルミニウム板の表面の平均結晶粒径が３ｍｍ以下であることを特徴とする。

【0016】

このアルミニウム－セラミックス接合基板において、アルミニウム板のビッカース硬さが２３ＨＶ以下であるのが好ましく、アルミニウム板の導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であるのが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、セラミックス基板に接合するアルミニウム板の導電率とビッカース硬さを維持しながらアルミニウムの結晶粒を微細化することができる、アルミニウム－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】

【0018】

【図1】本発明によるアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法の実施の形態において使用する鋳型の断面図である。

【図2A】図１に示す鋳型を使用して製造されるアルミニウム－セラミックス接合基板の平面図である。

【図2B】図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明によるアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法の実施の形態では、溶湯保持炉内に投入した固体のアルミニウム（好ましくはＡｌが９９．９質量％以上または９９．９９質量％以上の純Ａｌ）と固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金を加熱して溶融させて、０．０１～０．２質量％のＴｉと０．００１～０．１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる溶湯を得た後、この溶湯を、鋳型内に配置されたセラミックス基板の一方の面に接触するように注湯した後に冷却して固化させることにより、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板を形成して直接接合させる。

【0020】

固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金は、アルミニウムの凝固核成分として結晶粒を微細化するために添加しており、固体のアルミニウムとともに加熱して溶融させている。また、固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金は、ＴｉＡｌ_３、ＡｌＢ_２、ＴｉＢ_２などの化合物を含んでおり、加熱温度が高過ぎたり、加熱して溶融させて長時間保持すると、その化合物がアルミニウム中に溶解して凝固核の生成が抑制されるため、比較的低温（７００～７４０℃）で加熱して溶融させ、速やかに（加熱を開始して溶湯保持炉の温度（溶湯の温度）がアルミニウムの融点６６０℃に達してから３０分以内、好ましくは２０分以内、さらに好ましくは１５分以内で）鋳型内に注湯するのが好ましい。このように注湯することにより、ＴｉやＢがＡｌ中に固溶するのを抑制して、セラミックス基板に接合するアルミニウム板の導電率とビッカース硬さを維持しながらアルミニウムの結晶粒をさらに微細化することができる。

【0021】

また、ＴｉやＢの濃度が高いと、結晶粒径が小さくなるが、その濃度が高過ぎると、セラミックス基板に接合するアルミニウム板の導電率や熱伝導率が低下するため、固体のアルミニウムと固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金を加熱して溶融させて得られる溶湯として、０．０１～０．２質量％（好ましくは０．０２～０．１５質量％）のＴｉと０．００１～０．１質量％（好ましくは０．００３～０．０５質量％）のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる溶湯を使用している。そのため、固体のアルミニウムとともに加熱して溶融させる固体のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金は、３～８質量％のＴｉと０．１～３質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなる合金であるのが好ましい。

【0022】

また、鋳型の内部に、アルミニウムベース板を形成する空間であるアルミニウムベース板形成部を形成し、アルミニウム溶湯を鋳型内に注湯してセラミックス基板の一方の面に接触させる際にセラミックス基板の他方の面に接触させて、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板を形成して直接接合させる際にセラミックス基板の他方の面にアルミニウムベース板を形成して直接接合させてもよい。このアルミニウムベース板は、セラミックス基板と反対側の面（裏面）に多数のピンやフィンが一体に形成されたアルミニウムベース板でもよい。また、アルミニウムベース板の内部にセラミックス基板などからなる強化材を配置してもよい。

【0023】

なお、（鋳型を冷却することにより）アルミニウム溶湯を冷却して固化させる際の冷却速度は、セラミックス基板への熱衝撃を抑えてセラミックス基板の割れを防止し且つ結晶粒径を粗大化させ難い冷却速度、例えば、１０℃／分～１００℃／分の範囲の冷却速度が好ましく、２５℃／分～７５℃／分の範囲の冷却速度がさらに好ましい。この鋳型の冷却は、鋳型（の注湯口とは反対側の面）に冷却板を接触させて鋳型を冷却してアルミニウム溶湯を凝固させるのが好ましい。この鋳型の冷却では、注湯口に窒素ガスを吹き込むことによって鋳型内のアルミニウム溶湯を加圧しながら冷却して、冷却板が接触する鋳型の面に対向する鋳型内の部分のアルミニウム溶湯から凝固を開始させ、注湯口側のアルミニウム溶湯に向かって順次凝固させ、注湯口側のアルミニウム溶湯を最後に凝固させるのが好ましい。

【0024】

また、セラミックス基板は、アルミナなどの酸化物系セラミックス基板でもよいし、窒化アルミニウム、窒化珪素などの非酸化物系セラミックス基板でもよい。さらに、鋳型としては、金属の金型と比べてアルミニウム溶湯と反応し難いカーボン製の鋳型を使用するのが好ましく、特に、溶湯を加圧したときに鋳型と溶湯との間にガスが残留している場合でも、残留するガスが鋳型を通過するのを許容し且つ溶湯が鋳型を通過するのを防止して溶湯が鋳型内の端部まで回り易くなるように、多孔質のカーボン製の鋳型を使用するのが好ましい。

【0025】

図１は、本発明によるアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法の実施の形態において使用する鋳型を概略的に示している。図１に示すように、本実施の形態のアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法において使用する鋳型１０は、平面形状が略矩形の下側鋳型部材１２と、この下側鋳型部材１２の蓋体としての平面形状が略矩形の上側鋳型部材１４とから構成されている。下側鋳型部材１２の上面には、アルミニウムベース板と略同一の形状および大きさの凹部（アルミニウムベース板を形成するためのアルミニウムベース板形成部）１２ａが形成されている。このアルミニウムベース板形成部１２ａの底面には、セラミックス基板と略同一の形状および大きさの１つまたは複数（図１では１つを示す）の凹部（セラミックス基板を収容するためのセラミックス基板収容部）１２ｂが形成されている。このセラミックス基板収容部１２ｂの各々の底面には、アルミニウム回路板と略同一の形状および大きさの１つまたは複数（図１では１つを示す）の凹部（アルミニウム回路板を形成するためのアルミニウム回路板形成部）１２ｃが形成されている。上側鋳型部材１４の底面（下側鋳型部材１２と対向する側の面）には、（図示しない）注湯ノズルから鋳型１０内に溶湯を注湯するための注湯口１４ａが形成されている。なお、下側鋳型部材１２には、アルミニウムベース板形成部１２ａとアルミニウム回路板形成部１２ｃとの間に延びる（図示しない）溶湯流路が形成され、セラミックス基板収容部１２ｂ内にセラミックス基板を収容したときにもアルミニウムベース板形成部１２ａとアルミニウム回路板形成部１２ｃとの間が連通するようになっている。また、（図示しない）注湯ノズルは、（図示しない）外部の溶湯保持炉に連通する狭い流路を有しており、溶湯保持炉から供給されたアルミニウム溶湯を、その狭い流路を通してアルミニウム酸化膜を除去しながら、注湯口１４ａから鋳型１０内に注湯することができるようになっている。

【0026】

次に、この鋳型１０を使用してアルミニウム－セラミックス接合基板を製造する方法について説明する。まず、鋳型１０の下側鋳型部材１２のセラミックス基板収容部１２ｂ内にセラミックス基板を設置した後、下側鋳型部材１２に上側鋳型部材１４を被せて、鋳型１０のアルミニウムベース板形成部１２ａ内にアルミニウム溶湯を注湯して充填するとともに、（図示しない）溶湯流路を介してアルミニウム回路板形成部１２ｃまで溶湯を充填し、その後、冷却して溶湯を凝固させる。このようにして、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、アルミニウム回路板２２にセラミックス基板２０の一方の面が直接接合するとともに、セラミックス基板２０の他方の面にアルミニウムベース板２４が直接接合したアルミニウム－セラミックス接合基板を製造することができる。

【0027】

このようにして製造したアルミニウム－セラミックス接合基板のアルミニウム回路板２２上に回路パターン形状の回路パターン形成用レジストを印刷し、アルミニウム回路板２２の不要部分をエッチング除去した後に、回路パターン形成用レジストを剥離して回路パターンを形成してもよい。また、アルミニウム回路板２２上の半導体チップなどの半田付けが必要な部分などにＮｉめっきなどによりめっきを施してもよい。

【0028】

上述したアルミニウム－セラミックス接合基板の製造方法の実施の形態により、本発明によるアルミニウム－セラミックス接合基板の実施の形態として、０．０１～０．２質量％（好ましくは０．０２～０．１５質量％）のＴｉと０．００１～０．１質量％（好ましくは０．００３～０．０５質量％）のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなり、アルミニウム板の表面の平均結晶粒径が３ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下）であるアルミニウム板がセラミックス基板の一方の面に直接接合したアルミニウム－セラミックス接合基板を製造することができる。このアルミニウム－セラミックス接合基板のアルミニウム板のビッカース硬さは、２３ＨＶ以下であるのが好ましく、２２ＨＶ以下であるのがさらに好ましく、２１ＨＶ以下であるのが最も好ましい。また、このアルミニウム板の導電率は、６０％ＩＡＣＳ以上であるのが好ましく、６１％ＩＡＣＳ以上であるのがさらに好ましく、６１．５％ＩＡＣＳ以上であるのが最も好ましい。

【実施例】

【0029】

以下、本発明によるアルミニウム－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。

【0030】

［実施例１］
図１に示す鋳型１０と同様の鋳型を用意し、この鋳型内に７０ｍｍ×７０ｍｍ×０．６ｍｍの大きさの窒化アルミニウムからなるセラミックス基板を収容した後、この鋳型を炉内に入れ、炉内を７２５℃に加熱した。

【0031】

また、溶湯保持炉内に、５質量％のＴｉと１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金の１ｇのチップ（Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ合金ショット１ｇ）を投入した後、純度９９．９質量％（３Ｎ）のアルミニウムからなるアルミニウムショット２００ｇを投入し、７２５℃に加熱して溶融させて得られた溶湯（０．０２５質量％のＴｉと０．００５質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金の溶湯）を、７２５℃まで加熱してから９０秒後（加熱を開始して溶湯保持炉の温度がアルミニウムの融点６６０℃に達してから１２分後）に、上記の鋳型内に１６ｋＰａの圧力で流し込んだ。

【0032】

その後、鋳型（の注湯口とは反対側の面）に冷却板を接触させて鋳型を冷却して溶湯を凝固させた。なお、この鋳型の冷却では、注湯口に窒素ガスを吹き込むことによって鋳型内の溶湯を加圧しながら平均冷却速度５０℃／分で冷却して、冷却板が接触する鋳型の面に対向する鋳型内の部分の溶湯から凝固を開始させ、注湯口側の溶湯に向かって順次凝固させ、注湯口側の溶湯が最後に凝固するようにした。

【0033】

このようにして、セラミックス基板の一方の面（アルミニウム回路板形成部側の面）に６５ｍｍ×６５ｍｍ×０．６ｍｍのアルミニウム板（アルミニウム回路板）が直接接触して接合するとともに他方の面（アルミニウムベース板形成部側の面）に８０ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのアルミニウム板（アルミニウムベース板）が直接接触して接合した接合体を製造し、この接合体を鋳型から取り出して、図２Ａおよび図２Ｂに示すようなアルミニウム－セラミックス接合基板を得た。

【0034】

このようにして得られたアルミニウム－セラミックス接合基板のアルミニウム回路板の表面を研磨し、塩化第二鉄溶液によってエッチング処理を行った後、その表面を目視して、その表面の平均結晶粒径をＪＩＳ Ｈ０５０１の切断法に準じた方法により求めた。具体的には、アルミニウム回路板の表面に長さ６５ｍｍの３本の直線を互いに平行に１０ｍｍ間隔で引いて、それらの直線を横切る結晶粒を数えて、平均結晶粒径＝（６５ｍｍ×３）／（結晶粒の個数）から平均結晶粒径を算出した。その結果、平均結晶粒径は、１．８６ｍｍであった。

【0035】

また、アルミニウム回路板の導電率を渦電流式導電率計（日本フェルスター株式会社製のシグマテスト２．０６９）により測定周波数４８０ｋＨｚで測定したところ、６２．９％ＩＡＣＳであった。

【0036】

また、アルミニウム回路板の表面のビッカース硬さをマイクロビッカース硬度計（株式会社ミツトヨ製のＨＭ－２１０）により試験荷重１ｋｇｆを５秒間加えて測定したところ、２０．４ＨＶであった。

【0037】

［実施例２］
溶湯保持炉内に実施例１と同様のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金ショット２ｇを投入した以外は、実施例１と同様の方法により、得られた溶湯（０．０５質量％のＴｉと０．０１質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金の溶湯）を使用して、アルミニウム－セラミックス接合基板を得た。

【0038】

このアルミニウム－セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、アルミニウム回路板の表面の平均結晶粒径と、アルミニウム回路板の導電率と、アルミニウム回路板の表面のビッカース硬さを求めたところ、平均結晶粒径１．３０ｍｍ、導電率は６２．８％ＩＡＣＳ、ビッカース硬さは２０．３ＨＶであった。

【0039】

［実施例３］
溶湯保持炉内に実施例１と同様のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金ショット４ｇを投入した以外は、実施例１と同様の方法により、得られた溶湯（０．１質量％のＴｉと０．０２質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金の溶湯）を使用して、アルミニウム－セラミックス接合基板を得た。

【0040】

このアルミニウム－セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、アルミニウム回路板の表面の平均結晶粒径と、アルミニウム回路板の導電率と、アルミニウム回路板の表面のビッカース硬さを求めたところ、平均結晶粒径０．６８ｍｍ、導電率は６１．８％ＩＡＣＳ、ビッカース硬さは２０．０ＨＶであった。

【0041】

［比較例１］
Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ合金ショットを投入しなかった以外は、実施例１と同様の方法により、得られた溶湯（３Ｎのアルミニウムからなる溶湯）を使用して、アルミニウム－セラミックス接合基板を得た。

【0042】

このアルミニウム－セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、アルミニウム回路板の表面の平均結晶粒径と、アルミニウム回路板の導電率と、アルミニウム回路板の表面のビッカース硬さを求めたところ、平均結晶粒径１０．９０ｍｍ、導電率は６２．１％ＩＡＣＳ、ビッカース硬さは２０．３ＨＶであった。

【0043】

［比較例２］
溶湯保持炉内に、純度９９．９質量％（３Ｎ）のアルミニウムからなるアルミニウムショット２００ｇを投入して７５０℃に加熱して溶融させた後に、実施例１と同様のＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金ショット４ｇを添加して得られた溶湯（０．１質量％のＴｉと０．０２質量％のＢを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ－Ｔｉ－Ｂ合金の溶湯）を、７５０℃に加熱してから４５分後（加熱を開始して溶湯保持炉の温度がアルミニウムの融点６６０℃に達してから６０分後）に鋳型内に注湯した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス接合基板を得た。

【0044】

このアルミニウム－セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、アルミニウム回路板の表面の平均結晶粒径と、アルミニウム回路板の導電率を求めたところ、平均結晶粒径４．００ｍｍであり、導電率は５５．８％ＩＡＣＳであった。

【0045】

［比較例３］
０．０４質量％のＢと０．４質量％のＳｉと０．０１質量％のＦｅ含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ－Ｂ－Ｓｉ－Ｆｅ合金の溶湯を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、アルミニウム－セラミックス接合基板を得た。

【0046】

このアルミニウム－セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、アルミニウム回路板の表面の平均結晶粒径と、アルミニウム回路板の導電率と、アルミニウム回路板の表面のビッカース硬さを求めたところ、平均結晶粒径１．３０ｍｍ、導電率は５９．４％ＩＡＣＳ、ビッカース硬さは２５．２ＨＶであった。

【0047】

これらの実施例および比較例の結果を表１～表２に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【符号の説明】

【0050】

１０ 鋳型
１２ 下側鋳型部材
１２ａ アルミニウムベース板形成部
１２ｂ セラミックス基板収容部
１２ｃ アルミニウム回路板形成部
１４ 上側鋳型部材
１４ａ 注湯口
２０ セラミックス基板
２２ アルミニウム回路板
２４ アルミニウムベース板

【図1】

【図2A】

【図2B】