特許 7196592 ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法及びヒートシンク付き絶縁回路基板

(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】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法及びヒートシンク付き絶縁回路基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20221220BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20221220BHJP

   C04B 37/02 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 C

H05K7/20 C

C04B37/02 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018240749

(22)【出願日】2018-12-25

(65)【公開番号】P2019121794

(43)【公開日】2019-07-22

【審査請求日】2021-09-30

(31)【優先権主張番号】P 2018000363

(32)【優先日】2018-01-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】石塚 博弥

【審査官】高橋 優斗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１８１５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５３９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ３７／００－３７／０４

Ｈ０１Ｌ２３／２９

Ｈ０１Ｌ２３／３４－２３／３６

Ｈ０１Ｌ２３／３７３－２３／４２７

Ｈ０１Ｌ２３／４４

Ｈ０１Ｌ２３／４６７－２３／４７３

Ｈ０５Ｋ７／２０

(57)【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回路層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金属層が接合されてなる絶縁回路基板における前記金属層と、中央部に前記絶縁回路基板の少なくとも一部が収容される収容凹部が形成されたヒートシンクにおける前記収容凹部の底面とを接合するヒートシンク接合工程と、
前記ヒートシンク接合工程により接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板の前記絶縁回路基板及び前記ヒートシンクの前記中央部を厚さ方向に挟持して押圧し、その状態を維持したまま前記ヒートシンクの周壁部を厚さ方向に挟持して押圧して前記ヒートシンク付き絶縁回路基板の反りを矯正する矯正工程と、を備えることを特徴とするヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項2】

前記矯正工程では、前記ヒートシンクの前記周壁部を押圧してから所定時間経過後に、前記ヒートシンクの前記周壁部の押圧を解除し、その後、前記絶縁回路基板及び前記ヒートシンクの前記中央部の押圧を解除することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項3】

前記矯正工程では、前記絶縁回路基板の上側を第１凸曲面で押圧し、かつ前記ヒートシンクの前記中央部の下側を前記第１凸曲面に対応する第１凹曲面で押圧し、
前記ヒートシンクの前記周壁部の上側を前記ヒートシンクの中央から周縁にかけて下り勾配となる第２凹曲面にて押圧し、かつ前記周壁部の下側を前記第２凹曲面に対応する第２凸曲面で押圧することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項4】

前記絶縁回路基板は、平面視で長方形状に形成され、
前記第１凸曲面及び前記第１凹曲面は、前記絶縁回路基板の長手方向に沿う断面の曲率半径が前記絶縁回路基板の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項5】

前記第１凸曲面及び前記第１凹曲面は、楕円曲面により構成され、
前記絶縁回路基板の長手方向と前記楕円曲面の長径方向とが平行であり、かつ、前記絶縁回路基板の短手方向と前記楕円曲面の短径方向とが平行であることを特徴とする請求項４に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項6】

前記ヒートシンクは、平面視で長方形状に形成され、
前記第２凸曲面及び前記第２凹曲面は、前記ヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径と、前記ヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径とが異なることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項7】

前記第２凸曲面及び前記第２凹曲面は、前記ヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径が前記ヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項６に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項8】

前記第２凸曲面及び前記第２凹曲面は、楕円曲面により構成され、
前記ヒートシンクの長手方向と前記楕円曲面の長径方向とが平行であり、かつ、前記ヒートシンクの短手方向と前記楕円曲面の短径方向が平行であることを特徴とする請求項７に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項9】

前記ヒートシンク及び該ヒートシンクの前記収容凹部は、平面視で長方形状に形成され、
前記矯正工程では、前記絶縁回路基板の上側を第１凸曲面で押圧し、かつ前記ヒートシンクの前記中央部の下側を前記第１凸曲面に対応する第１凹曲面で押圧するとともに、
前記ヒートシンクの長手方向に沿う前記周壁部において前記収容凹部に隣接する第１領域の上側を前記ヒートシンクの短手方向に沿う軸を中心とする第１筒状凹面により押圧し、かつ、前記第１領域の下側を前記第１筒状凹面に対応する第１筒状凸面により押圧し、
前記ヒートシンクの短手方向に沿う前記周壁部において前記収容凹部に隣接する第２領域の上側を前記ヒートシンクの長手方向に沿う軸を中心とする第２筒状凹面により押圧し、かつ、前記第２領域の下側を前記第２筒状凹面に対応する第２筒状凸面により押圧し、
前記第１筒状凸面及び前記第１筒状凹面の曲率半径と、前記第２筒状凸面及び前記第２筒状凹面の曲率半径とが異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項10】

前記第１筒状凸面及び前記第１筒状凹面の曲率半径は、前記第２筒状凸面及び前記第２筒状凹面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項11】

前記ヒートシンクの前記周壁部を挟持する面の少なくとも一方は、タイプＡデュロメータ硬さが４０以上Ａ８０以下のゴム材料により構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法。

【請求項12】

セラミックス基板の一方の面に回路層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金属層が接合されてなる絶縁回路基板における前記金属層と、中央部に前記絶縁回路基板の少なくとも一部が収容される収容凹部が形成されたヒートシンクにおける前記収容凹部の底面とが接合されてなるヒートシンク付き絶縁回路基板であって、
前記絶縁回路基板の前記回路層の上面の平面度が０．００３２ｍｍ／ｃｍ ^２ 以上０．００７６ｍｍ／ｃｍ ^２ 以下であり、
前記ヒートシンクの周壁部の平面度が０．００３１ｍｍ／ｃｍ ^２ 以上０．００５６ｍｍ／ｃｍ ^２ 以下であることを特徴とするヒートシンク付き絶縁回路基板。

【請求項13】

前記回路層は、前記セラミックス基板に接合された純アルミニウムからなる第１回路層と、前記第１回路層の上面に接合されたアルミニウム合金からなる第２回路層と、を備え、
前記金属層は、純アルミニウムで構成され、前記ヒートシンクは、アルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法及びヒートシンク付き絶縁回路基板に関する。

【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基板からなる絶縁層の一方の面に回路層が接合されるとともに、他方の面にアルミニウム板を介してアルミニウム系のヒートシンクが接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板が知られている。
例えば、特許文献１に開示されているヒートシンク付き絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層が接合されるとともに、セラミックス基板の他方の面に放熱層を介してヒートシンクが接合されてなり、ヒートシンクの天板部には、絶縁回路基板が収容される収容凹部が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１８１５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に開示されている絶縁回路基板では、セラミックス基板と金属層との異種材料を接合しているため、反りが生じやすい。この場合、ヒートシンクの天板部を厚くして全体の剛性を高めることで反りを抑制することができるが、ヒートシンクの厚肉化に伴い大型になるという問題が生じる。一方、ヒートシンクの天板部を薄肉にして絶縁回路基板のセラミックス基板の両側の構成材間の剛性をバランスさせることにより、反りを軽減できると考えられるが、これには緻密な制御が必要で、そのバランスが少しでも崩れると反りが生じてしまう。このため、上記特許文献１に開示されている絶縁回路基板では、絶縁回路基板の表面の平面度やヒートシンクの周壁部の平面度が大きくなる傾向にある。
このような平面度の大きいヒートシンク付き絶縁回路基板の回路層の上面にチップをはんだ付け実装する場合、反りの影響で、はんだが偏りボイドの原因となる。また、ヒートシンクにおける周壁部の上面平面度が大きい場合、ケースへの接着不良やパッケージ樹脂の漏れ原因となり、また、ヒートシンクにおける周壁部の下面の平面度が大きい場合、冷却ジャケットへの締結時に冷却水が漏れる原因となる。そのため、ヒートシンク付き絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及び周壁部の平面度を小さくすることが求められている。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ヒートシンク付き絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を小さくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に回路層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金属層が接合されてなる絶縁回路基板における前記金属層と、中央部に前記絶縁回路基板の少なくとも一部が収容される収容凹部が形成されたヒートシンクにおける前記収容凹部の底面とを接合するヒートシンク接合工程と、前記ヒートシンク接合工程により接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板の前記絶縁回路基板及び前記ヒートシンクの前記中央部を厚さ方向に挟持して押圧し、その状態を維持したまま前記ヒートシンクの周壁部を厚さ方向に挟持して押圧して前記ヒートシンク付き絶縁回路基板の反りを矯正する矯正工程と、を備える。

【0007】

絶縁回路基板とヒートシンクの周壁部との両方を平坦にする必要があるが、絶縁回路基板が接合されているヒートシンクの中央部分とヒートシンクの周壁部とを別々に押圧すると、先に押圧して矯正した部位に後から押圧する際の応力が影響して全体の反りを矯正できない。また、これらを同時に押圧しても十分な矯正はできない。

【0008】

これに対し、本発明の製造方法によれば、絶縁回路基板とヒートシンクとを接合した後、ヒートシンク付き絶縁回路基板の絶縁回路基板及びヒートシンクの中央部を厚さ方向に挟持して押圧し、その状態を維持したままヒートシンクの周壁部を厚さ方向に挟持して押圧する。この場合、絶縁回路基板及び中央部の反りを矯正した状態を維持したまま、ヒートシンクの周壁部の反りを矯正するので、ヒートシンクの周壁部の反りを矯正した際に生じる応力が絶縁回路基板に伝達され難く、したがって、セラミックス基板の割れ等を生じることなく、確実に絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を小さくすることができる。
ここで、上記ヒートシンクの周壁部の平面度とは、周壁部における上面及び下面の平面度をいう。
なお、押圧順を逆にした場合、セラミックス基板が割れやすくなるため、本発明では、絶縁回路基板を押圧した状態を維持したままヒートシンクの周壁部を押圧することとしている。

【0009】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記矯正工程では、前記ヒートシンクの前記周壁部を押圧してから所定時間経過後に、前記ヒートシンクの前記周壁部の押圧を解除し、その後、前記絶縁回路基板及び前記ヒートシンクの前記中央部の押圧を解除するとよい。
ここで、絶縁回路基板及びヒートシンクの中央部の押圧を先に解除すると、該絶縁回路基板を囲む周壁部のみが押圧された状態となり、その押圧力が絶縁回路基板に伝達されてセラミックス基板が割れるおそれがある。
これに対し、上記態様では、ヒートシンクの周壁部の押圧を解除した後に、絶縁回路基板及びヒートシンクの中央部の押圧を解除するので、セラミックス基板が割れることを確実に抑制できる。

【0010】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記矯正工程では、前記絶縁回路基板の上側を第１凸曲面で押圧し、かつ前記ヒートシンクの前記中央部の下側を前記第１凸曲面に対応する第１凹曲面で押圧し、前記ヒートシンクの前記周壁部の上側を前記ヒートシンクの中央から周縁にかけて下り勾配となる第２凹曲面にて押圧し、かつ前記周壁部の下側を前記第２凹曲面に対応する第２凸曲面で押圧するとよい。
絶縁回路基板が接合しているヒートシンクの中央部は、回路層を上側として凸状の反りが発生する傾向がある。一方、ヒートシンクの周壁部は、中央部に比べて厚さ寸法が大きいため、中央から周縁にかけて上側に凹状となる反りが発生する。

【0011】

これに対し、上記態様によれば、回路層を上側として凸状の反りが発生する絶縁回路基板及びヒートシンクの中央部を第１凸曲面及び第１凹曲面で挟持して押圧する一方、凹状の反りが発生するヒートシンクの周壁部を第２凹曲面及び第２凸曲面で挟持して押圧するので、より確実に絶縁回路基板の反り及びヒートシンクの周壁部の反りを矯正できる。したがって、絶縁回路基板の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度をより低減させることができる。

【0012】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記絶縁回路基板は、平面視で長方形状に形成され、前記第１凸曲面及び前記第１凹曲面は、前記絶縁回路基板の長手方向に沿う断面の曲率半径が前記絶縁回路基板の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きいとよい。

【0013】

ここで、絶縁回路基板が平面視で長方形状に形成されている場合、縦横の寸法が異なるため、その反りに異方性が生じることから、球状のような縦横均一形状では、矯正工程後の形状を適正に制御し難い場合がある。
上記態様では、第１凸曲面及び第１凹曲面の絶縁回路基板の長手方向に沿う断面の曲率半径を絶縁回路基板の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きくすることで、長方形状の絶縁回路基板の長手方向の反り及び短手方向の反りに第１凸曲面及び第１凹曲面を沿わせることができ、これにより、絶縁回路基板の平面度をより高めることができる。

【0014】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記第１凸曲面及び前記第１凹曲面は、楕円曲面により構成され、前記絶縁回路基板の長手方向と前記楕円曲面の長径方向とが平行であり、かつ、前記絶縁回路基板の短手方向と前記楕円曲面の短径方向とが平行であるとよい。
上記態様では、絶縁回路基板の長手方向と楕円曲面の長径方向とが平行であり、かつ、絶縁回路基板の短手方向と楕円曲面の短径方向とが平行であることから、第１凸曲面及び第１凹曲面を１つの楕円曲面とすることで、第１凸曲面及び第１凹曲面の絶縁回路基板の長手方向に沿う断面の曲率半径を絶縁回路基板の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きく設定でき、絶縁回路基板の平面度を確実に向上できる。

【0015】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記ヒートシンクは、平面視で長方形状に形成され、前記第２凸曲面及び前記第２凹曲面は、前記ヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径と、前記ヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径とが異なるとよい。

【0016】

ここで、ヒートシンクが平面視で長方形状に形成されている場合、縦横の寸法が異なるため、その反りに異方性が生じることから、球状のような縦横均一形状では、矯正工程後の形状を適正に制御し難い場合がある。
これに対し、上記態様では、第２凸曲面及び第２凹曲面のヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径と、ヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径とが異なるので、長方形状のヒートシンクの長手方向の反り及び短手方向の反りに第２凸曲面及び第２凹曲面を沿わせることができ、これにより、ヒートシンクの平面度をより高めることができる。

【0017】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記第２凸曲面及び前記第２凹曲面は、前記ヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径が前記ヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径より大きいとよい。
上記態様では、第２凸曲面及び第２凹曲面のヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径をヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きくすることで、長方形状のヒートシンクの長手方向の反り及び短手方向の反りに第２凸曲面及び第２凹曲面を沿わせることができ、これにより、ヒートシンクの平面度をより高めることができる。

【0018】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記第２凸曲面及び前記第２凹曲面は、楕円曲面により構成され、前記ヒートシンクの長手方向と前記楕円曲面の長径方向とが平行であり、かつ、前記ヒートシンクの短手方向と前記楕円曲面の短径方向が平行であるとよい。
上記態様では、ヒートシンクの長手方向と楕円曲面の長径方向とが平行であり、かつ、ヒートシンクの短手方向と楕円曲面の短径方向とが平行であることから、第２凸曲面及び第２凹曲面を１つの楕円曲面とすることで、第２凸曲面及び第２凹曲面のヒートシンクの長手方向に沿う断面の曲率半径をヒートシンクの短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きく設定でき、ヒートシンクの平面度を確実に向上できる。

【0019】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい別の態様としては、前記ヒートシンク及び該ヒートシンクの前記収容凹部は、平面視で長方形状に形成され、前記矯正工程では、前記絶縁回路基板の上側を第１凸曲面で押圧し、かつ前記ヒートシンクの前記中央部の下側を前記第１凸曲面に対応する第１凹曲面で押圧するとともに、前記ヒートシンクの長手方向に沿う前記周壁部において前記収容凹部に隣接する第１領域の上側を前記ヒートシンクの短手方向に沿う軸を中心とする第１筒状凹面により押圧し、かつ、前記第１領域の下側を前記第１筒状凹面に対応する第１筒状凸面により押圧し、前記ヒートシンクの短手方向に沿う前記周壁部において前記収容凹部に隣接する第２領域の上側を前記ヒートシンクの長手方向に沿う軸を中心とする第２筒状凹面により押圧し、かつ、前記第２領域の下側を前記第２筒状凹面に対応する第２筒状凸面により押圧し、前記第１筒状凸面及び前記第１筒状凹面の曲率半径と、前記第２筒状凸面及び前記第２筒状凹面の曲率とが異なるとよい。

【0020】

上記態様では、回路層を上側として凸状の反りが発生する絶縁回路基板及びヒートシンクの中央部を第１凸曲面及び第１凹曲面で挟持して押圧する一方、凹状の反りが発生するヒートシンクの周壁部の第１領域を第１筒状凸面及び第１筒状凹面で挟持して押圧し、第２領域を第２筒状凸面及び第２筒状凹面で挟持して押圧するので、より確実に絶縁回路基板の反り及びヒートシンクの周壁部の反りを矯正できる。また、第１筒状凸面及び第１筒状凹面の曲率半径と、第２筒状凸面及び第２筒状凹面の曲率半径とが異なるので、第１領域の反りに第１筒状凸面及び第１筒状凹面を、第２領域の反りに第２筒状凸面及び第２筒状凹面を沿わせることができ、これにより、ヒートシンクの周壁部の平面度をより高めることができる。

【0021】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい別の態様としては、前記第１筒状凸面及び前記第１筒状凹面の曲率半径は、前記第２筒状凸面及び前記第２筒状凹面の曲率半径よりも大きいとよい。
上記態様では、第１筒状凸面及び第１筒状凹面の曲率半径が第２筒状凸面及び第２筒状凹面の曲率半径よりも大きく設定されているので、第１領域の反りに第１筒状凸面及び第１筒状凹面を、第２領域の反りに第２筒状凸面及び第２筒状凹面を沿わせることができ、これにより、ヒートシンクの周壁部の平面度をより高めることができる。

【0022】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記ヒートシンクの前記周壁部を挟持する面の少なくとも一方は、タイプＡデュロメータ硬さが４０以上Ａ８０以下のゴム材料により構成されているとよい。
タイプＡデュロメータ硬さが４０未満であると、ヒートシンクの周壁部のそれぞれを適切に押圧できず、平面度を向上できない可能性があり、タイプＡデュロメータ硬さが８０を超えると、上記各面により押圧された際にヒートシンクや絶縁回路基板が割れたり、傷ついたりする可能性がある。

【0023】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層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金属層が接合されてなる絶縁回路基板における前記金属層と、中央部に前記絶縁回路基板の少なくとも一部が収容される収容凹部が形成されたヒートシンクにおける前記収容凹部の底面とが接合されてなるヒートシンク付き絶縁回路基板であって、前記絶縁回路基板の前記回路層の上面の平面度が０．００３２ｍｍ／ｃｍ ^２ 以上０．００７６ｍｍ／ｃｍ ^２ 以下であり、前記ヒートシンクの周壁部の平面度が０．００３１ｍｍ／ｃｍ ^２ 以上０．００５６ｍｍ／ｃｍ ^２ 以下である。
このヒートシンク付き絶縁回路基板は、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度が０．００３２ｍｍ／ｃｍ ^２ 以上０．００７６ｍｍ／ｃｍ ^２ 以下で、ヒートシンクの周壁部の平面度が０．００３１ｍｍ／ｃｍ ^２ 以上０．００５６ｍｍ／ｃｍ ^２ 以下であるので、ヒートシンク付き絶縁回路基板の回路層状にチップなどの電子部品を固定する際のはんだ付け時におけるボイドの発生を抑制し、かつ、周壁部にケース等を固定する場合における該ケース等への接着不良やパッケージ樹脂の漏れを抑制できる。

【0024】

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の好ましい態様としては、前記回路層は、前記セラミックス基板に接合された純アルミニウムからなる第１回路層と、前記第１回路層の上面に接合されたアルミニウム合金からなる第２回路層と、を備え、前記金属層は、純アルミニウムで構成され、前記ヒートシンクは、アルミニウム合金で構成されているとよい。
上記態様では、セラミックス基板の両面に接合される第１回路層及び金属層を純アルミニウムにより構成し、ヒートシンクと第２回路層とをアルミニウム合金により構成することで、セラミックス基板の両側の構成材間をバランスさせることができ、反りを軽減できる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、ヒートシンク付き絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板を用いたパワーモジュールを示す断面図である。

【図2】図１に示すヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法を説明する断面図であり、（ａ）が絶縁回路基板とヒートシンクとの接合前、（ｂ）が接合後の状態を示す。

【図3】上記第１実施形態におけるヒートシンク付き絶縁回路基板の平面図である。

【図4】上記第１実施形態の製造方法における矯正工程の手順を示すフローチャートである。

【図5】上記第１実施形態の製造方法における矯正工程において、ヒートシンク付き絶縁回路基板が冶具に載置された状態を示す断面図である。

【図6】上記第１実施形態におけるパワーモジュールのケースへの取り付け例を示す分解斜視図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板を矯正する冶具の反りを示す図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板を示す平面図である。

【図9】上記第３実施形態のヒートシンク付き絶縁回路基板を矯正する冶具におけるヒートシンクの周壁部を押圧する第１押圧部を示す平面図である。

【図10】図９に示す冶具及びヒートシンクのＡ１－Ａ１線に沿う矢視断面図である。

【図11】図９に示す冶具及びヒートシンクのＢ１－Ｂ１線に沿う矢視断面図である。

【図12】上記第２実施形態の変形例に係るヒートシンク付き絶縁回路基板を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0028】

［ヒートシンク付き絶縁回路基板の概略構成］
本発明に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法により製造されるヒートシンク付き絶縁回路基板１は、図１に示すように、絶縁回路基板１０に、複数のフィンが立設されたフィン一体型のヒートシンク２０が接合されたものである。

【0029】

［パワーモジュールの構成］
そして、このヒートシンク付き絶縁回路基板１の表面に半導体チップ等の電子部品３０が搭載されることにより、パワーモジュール１００が製造される。
なお、フィン一体型のヒートシンク２０を備えるパワーモジュール１００は、例えば図６に示すようなケース４０に取り付けられた状態で使用される。このケース４０は、複数のピン状フィン２５を内部に挿入状態として取り付けるための開口部４１が形成されるとともに、その開口部４１の周囲を囲むようにパッキン収容溝４２が形成されている。そして、パッキン収容溝４２の外側にねじ穴４３が形成されており、ヒートシンク２０をピン状フィン２５が下方を向くように配置することにより開口部４１内に挿入し、開口部４１の周囲にパッキン５０を介して密接させ、ねじ止めにより固定する構成とされる。
図６に示す例では、２個のヒートシンク付き絶縁回路基板１（パワーモジュール１００）が取り付けられるようになっており、白抜き矢印で示すように、ケース４０の内部に冷却媒体が流通して挿入状態のピン状フィン２５を冷却するようになっている。

【0030】

［絶縁回路基板の構成］
ヒートシンク付き絶縁回路基板を構成する絶縁回路基板１０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面に積層された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面に積層された金属層１３とを備える。
セラミックス基板１１は、回路層１２と金属層１３の間の電気的接続を防止する絶縁材であって、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等により形成され、その板厚は０．２ｍｍ～１．２ｍｍである。

【0031】

回路層１２は、セラミックス基板１１に接合される第１回路層１２１と、第１回路層１２１の上面に接合される第２回路層１２２とを備えている。
これらのうち第１回路層１２１は、純度９９質量％以上の純アルミニウムが用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台の純アルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
金属層１３は、純度９９質量％以上の純アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。

【0032】

本実施形態においては、第１回路層１２１及び金属層１３は、純度が９９．９９質量％以上の純アルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板からなるアルミニウム板とされ、その厚さは０．４ｍｍ～１．６ｍｍに設定されており、第１回路層１２１の厚さ寸法と金属層１３の厚さ寸法とが同一に設定されている。
一方、第２回路層１２２は、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金が用いられており、その厚さは０．５ｍｍ～１．５ｍｍに設定されており、後述するヒートシンク２０の中央部２１の厚さ寸法と同一の厚さ寸法に設定されている。
そして、これら回路層１２及び金属層１３は、第１回路層１２１、第２回路層１２２、セラミックス基板１１、及び金属層１３の順に、例えばＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系のろう材を介して積層し、これらを積層方向に加圧して加熱することにより接合される。

【0033】

［ヒートシンクの構成］
この絶縁回路基板１０に接合されるヒートシンク２０は、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金からなる板材により形成される。そして、金属層１３に接合されるヒートシンクの中央部２１に、絶縁回路基板１０の少なくとも一部が収容される収容凹部２２が形成され、収容凹部２２の外周側に厚肉部分が残されることにより周壁部２３が形成されている。この収容凹部２２の底面に絶縁回路基板１０の金属層１３が、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系のろう材を介して積層し、これらを積層方向に加圧して加熱することにより絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合される。

【0034】

また、ヒートシンク２０は、中央部２１の厚み寸法（収容凹部２２の底面部分の厚み寸法）が周壁部２３の厚み寸法よりも薄く形成されている。本実施形態においては、ヒートシンク２０がＡ６０６３系アルミニウム合金からなる総厚２．１ｍｍ～６．８ｍｍの板材により形成され、周壁部２３の厚み寸法が２．１ｍｍ～６．８ｍｍ、収容凹部２２の底面部分の厚み寸法が０．５ｍｍ～１．５ｍｍに設定されている。このヒートシンク２０の中央部２１の下面２１ｂには、複数のピン状フィン２５が立設され、このピン状フィン２５の先端位置は水平面上に揃えられ、下面２１ｂの表面からほぼ等しい立設高さとなるように形成されている。
このようなヒートシンク２０の外周縁には、例えば図６に示すように、ケース４０等の各種機器への取り付けの際にねじ止めを行うための締結穴２６が形成されている。
なお、ヒートシンク２０に立設されるフィンの形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のようなピン状フィン２５の他、ひし形フィンや帯板状のフィン等を形成することもできる。

【0035】

なお、パワーモジュール１００を構成する電子部品３０は、回路層１２の表面に形成されたＮｉめっき（不図示）上に、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系、Ｚｎ‐Ａｌ系、Ｓｎ‐Ａｇ系、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ｓｂ系もしくはＰｂ‐Ｓｎ系等のはんだ材を用いて接合される。図１中の符号３１が、そのはんだ接合層を示す。また、電子部品３０と回路層１２の端子部との間は、アルミニウムからなるボンディングワイヤ（不図示）により接続される。

【0036】

次に、本実施形態のヒートシンク付き絶縁回路基板１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１１に回路層１２のうちの第１回路層１２１及び金属層１３を接合して絶縁回路基板１０を形成する絶縁回路基板形成工程と、絶縁回路基板１０に第２回路層１２２及びヒートシンク２０を接合するヒートシンク接合工程と、ヒートシンク接合工程により接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板１を厚さ方向に押圧してヒートシンク付き絶縁回路基板１の反りを矯正する矯正工程と、からなる。以下、この工程順に説明する。

【0037】

（絶縁回路基板形成工程）
第１回路層１２１、セラミックス基板１１、金属層１３を、それぞれＡｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｇｅ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系、Ａｌ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔を介して積層し、その積層体を積層方向に加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに第１回路層１２１、他方の面１１ｂに金属層１３が接合される。ろう材箔は加熱により溶融し、回路層１２や金属層１３中に拡散して、これらをセラミックス基板１１と強固に接合する。
このときの接合条件は、必ずしも限定されるものではないが、真空雰囲気中で、積層方向の加圧力が０．３ＭＰａ～１．５ＭＰａで、６３０℃以上６５５℃以下の加熱温度に２０分以上１２０分以下保持するのが好適である。

【0038】

（ヒートシンク接合工程）
図２（ａ）に示すように、第１回路層１２１上にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１４を介して第２回路層１２２を配置し、かつ、絶縁回路基板１０の金属層１３の下面と、ヒートシンク２０の収容凹部２２の底面との間にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔介在させ、積層方向に加圧した状態で加熱することにより、第１回路層１２１と第２回路層１２２及び金属層１３とヒートシンク２０とを接合する。これにより、セラミックス基板１１の両面に回路層１２及び金属層が接合された絶縁回路基板１０が形成され、この絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合される。この積層方向の加圧力は、０．１ＭＰａ～０．５ＭＰａで、５９０℃以上６１５℃以下の加熱温度に３分以上２０分以下保持するのが好適である。

【0039】

（矯正工程）
絶縁回路基板１０及び該絶縁回路基板１０が接合されるヒートシンク２０の収容凹部２２（中央部２１）は、図２（ｂ）の二点鎖線Ｌ１に示すように、回路層１２を上側として凸状の反りが発生する傾向がある。また、ヒートシンク２０の周壁部２３は、中央部２１に比べて厚さ寸法が大きいため、図２（ｂ）の二点鎖線Ｌ２に示すように、中央から周縁にかけて上側に凹状となる反りが発生する。

【0040】

このような反りの矯正工程は、図４に示す手順にて実行され、図５に示す絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を厚さ方向に押圧する一対の加圧板６１，６２、並びに、ヒートシンク２０の周壁部２３を厚さ方向に押圧する一対の加圧板７１，７２を備える冶具を用いて、常温（２５℃）で実行される。
これらのうち、加圧板６１，６２は、角柱状のステンレス鋼材の表面にカーボン板が積層されたものであり、加圧板６１は、絶縁回路基板１０の回路層１２表面を押圧する曲面状の第１凸曲面６１１を有し、加圧板６２は、ヒートシンク２０の中央部２１の下側に位置するピン状フィン２５の先端を押圧する曲面状の第１凹曲面６２１を有している。第１凸曲面６１１は、ヒートシンク２０の絶縁回路基板１０との接合面を凹状とするような曲率半径Ｒが１０００ｍｍ以上９０００ｍｍ以下とされる凸状の曲面である。また、第１凹曲面６２１は、第１凸曲面６１１に対応し、ヒートシンク２０の中央部２１との接合面を凸状とするような曲率半径Ｒが１０００ｍｍ以上９０００ｍｍ以下とされる凹状の曲面である。なお、第１凸曲面６１１の曲率半径Ｒと第１凹曲面６２１の曲率半径Ｒとは、同一若しくは、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１の厚さの分、第１凹曲面６２１の曲率半径Ｒの方が大きい。

【0041】

加圧板７１は、枠状のステンレス鋼材の表面にカーボン板が積層されたものであり、ヒートシンク２０の周壁部２３の上面２４を押圧する曲面状の第２凹曲面７１１を有し、加圧板７２は、ヒートシンク２０の周壁部２３の下面２４Ａを押圧する曲面状の第２凸曲面７２１を有している。この第２凹曲面７１１は、ヒートシンク２０の周壁部２３の上側（上面２４）を中央から周縁にかけて上り勾配とするような曲率半径Ｒが１０００ｍｍ以上９０００ｍｍ以下とされる凹状の曲面である。また、第２凸曲面７２１は、第２凹曲面７１１に対応し、ヒートシンク２０の周壁部２３の下側（下面２４Ａ）を中央から周縁にかけて下り勾配とするような曲率半径Ｒが１０００ｍｍ以上９０００ｍｍ以下とされる凸状の曲面である。
具体的には、第２凹曲面７１１は、図３に示すヒートシンク２０の中心Ｃを上記厚さ方向に延びて通過する仮想線Ｃ１（図５参照）から周縁にかけて下り勾配となる凹状の曲面であり、第２凸曲面７２１は、上記仮想線Ｃ１から周縁にかけて下り勾配となる凸状の曲面である。なお、第２凹曲面７１１の曲率半径Ｒと第２凸曲面７２１の曲率半径Ｒとは、同一若しくは、ヒートシンク２０の周壁部２３の厚さの分、第２凸曲面７２１の曲率半径Ｒの方が大きい。

【0042】

また、加圧板７２の上面には、本発明のゴム材料に相当する枠状のゴム７３が第２凸曲面７２１に沿って貼付されており、例えば、ゴム７３の厚さは０．５ｍｍ～４．０ｍｍに設定され、本実施形態では、略２ｍｍに設定されている。このゴム７３は、タイプＡデュロメータ硬さが４０以上Ａ８０以下のゴム材料により構成されている。このタイプＡデュロメータ硬さが４０未満であると、ヒートシンク２０の周壁部２３のそれぞれを適切に押圧できず、平面度を向上できない可能性があり、タイプＡデュロメータ硬さが８０を超えると、一対の加圧板７１，７２のそれぞれにより押圧された際に、絶縁回路基板１０やヒートシンク２０が割れたり、傷ついたりする可能性がある。

【0043】

なお、本実施形態では、加圧板７２の上面にのみゴム７３を形成することとしたが、これに限らず、加圧板７１の表面にも上述したタイプＡデュロメータ硬さ及び厚さのゴム材料を用いたゴムを設けることとしてもよいし、加圧板７２に代えて加圧板７１にのみゴム７３が形成されていてもよい。すなわち、ヒートシンク２０の周壁部２３を挟持する面の少なくとも一方が上記ゴム材料により構成されていればよい。

【0044】

矯正工程では、まず、図４に示すように、ヒートシンク接合工程により接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板１の絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を厚さ方向（図５に示す白抜き矢印に沿う方向）に押圧する（ステップＳ１１）。具体的には、図５に示すように、ヒートシンク付き絶縁回路基板１を上記冶具に装着し、一対の加圧板６１，６２により挟持して押圧する。この際、加圧板６２は、図５に示す位置に固定され、加圧板６１が絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を厚さ方向に押圧する。なお、この加圧板６１の押圧力は、必ずしも限定されるものではないが、積層方向の加圧力が０．２ＭＰａ～２．０ＭＰａに設定される。これにより、凸状に沿った状態の絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１は、加圧板６１の第１凸曲面６１１により押圧されることで、加圧板６１の第１凸曲面６１１及び加圧板６２の第１凹曲面６２１により挟持され、凸状に沿った状態から凹状に反る状態に矯正される。

【0045】

そして、矯正工程では、その状態を維持したまま、ヒートシンク２０の周壁部２３を厚さ方向（図５に示す二点鎖線白抜き矢印に沿う方向）に押圧する（ステップＳ１２）。具体的には、図５に示すように、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を一対の加圧板６１，６２で押圧（挟持）した状態を維持したまま、加圧板７１，７２により挟持して押圧する。なお、この加圧板７１の押圧力は、必ずしも限定されるものではないが、積層方向の加圧力が０．２ＭＰａ～２．０ＭＰａに設定され、例えば、２ｍｍ厚のゴム７３のたわみ量が０．１ｍｍ～０．５ｍｍとなる圧力で押圧される。また、この周壁部２３を押圧する押圧力は、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を押圧する押圧力より大きく設定されている。
なお、押圧順を逆にした場合、セラミックス基板１１が割れやすくなるため、本実施形態では、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を押圧した状態を維持したままヒートシンク２０の周壁部２３を押圧することとしている。

【0046】

このように、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１を一対の加圧板６１，６２にて押圧して、その状態を維持したままヒートシンク２０の周壁部２３を加圧板７１，７２により押圧した後、所定時間（例えば、３０秒～５０秒）経過すると、まず、加圧板７１を上記押圧方向とは反対方向に移動させてヒートシンク２０の周壁部２３の押圧を解除し（ステップＳ１３）、その後、加圧板６１を上記押圧方向とは反対方向に移動させて絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部２１の押圧を解除し（ステップＳ１４）、矯正処理が終了する。
これは、ヒートシンク２０の周壁部２３を押圧してから所定時間経過後に、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の中央部の押圧を先に解除させると、該絶縁回路基板１０を囲む周壁部２３のみが押圧されることとなり、該押圧力が絶縁回路基板１０に伝達されてセラミックス基板１１が割れるおそれがあるからである。

【0047】

このような矯正工程を経たヒートシンク付き絶縁回路基板１は、絶縁回路基板１０の回路層１２の上面の平面度が０．０１ｍｍ／ｃｍ^２以下であり、かつ、ヒートシンク２０の周壁部２３の平面度が０．００６ｍｍ／ｃｍ^２以下となる。
このため、ヒートシンク付き絶縁回路基板１に電子部品３０のはんだ付け時におけるボイドの発生を抑制し、かつ、周壁部２３にケース４０を固定する場合における該ケース４０への接着不良やパッケージ樹脂の漏れを抑制できる。
また、セラミックス基板１１の両面に接合される第１回路層１２１及び金属層１３を純アルミニウムにより構成し、ヒートシンク２０と第２回路層１２２とをアルミニウム合金により構成することで、セラミックス基板１１の両側の構成材間をバランスさせることができ、反りを確実に軽減できる。

【0048】

この製造方法によれば、絶縁回路基板１０及び中央部２１の反りを矯正した状態を維持したまま、ヒートシンク２０の周壁部２３の反りを矯正するので、絶縁回路基板１０の反りを矯正した際に生じる応力がヒートシンク２０の周壁部２３を矯正した際の応力が絶縁回路基板１０に伝達され難いので、セラミックス基板１１の割れ等を生じることがない。また、ヒートシンク２０の周壁部２３の押圧を解除した後に、絶縁回路基板１０の押圧を解除するので、セラミックス基板１１が割れることを抑制できる。

【0049】

また、回路層１２を上側として凸状の反りが発生する絶縁回路基板１０及び中央部２１を第１凸曲面６１１及び第１凹曲面６２１で挟持して押圧し、凹状の反りが発生するヒートシンク２０の周壁部２３を第２凹曲面７１１及び第２凸曲面７２１で挟持して押圧するので、より確実に絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０の反りを矯正できる。したがって、絶縁回路基板１０の平面度及びヒートシンク２０の周壁部２３の平面度をより低減させることができる。したがって、確実にヒートシンク付き絶縁回路基板１の回路層１２の上面の平面度及びヒートシンク２０の周壁部２３の平面度を小さくすることができる。

【0050】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法について、図面を用いて説明する。図７は、本実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の反りを矯正する冶具の上側（絶縁回路基板及びヒートシンクの周壁部の上面に当接する）加圧板を押圧面側から見た平面図である。
ここで、絶縁回路基板１０及びヒートシンク２０が平面視で長方形状に形成されている場合、縦横の寸法が異なるため、その反りに異方性が生じることから、上記第１実施形態のように加圧板６１，６２及び加圧板７１，７２が球状のような縦横均一形状では、矯正工程後の形状を適正に制御し難い場合がある。

【0051】

これを解消するため、本実施形態では、上記第１実施形態の加圧板６１，６２の第１凸曲面６１１及び第１凹曲面６２１、並びに加圧板７１，７２の第２凹曲面７１１及び第２凸曲面７２１が楕円曲面により構成されている。なお、以下の説明では、図７には、加圧板６１Ａの第１凸曲面６１１Ａ、及び加圧板７１Ａの第２凹曲面７１１Ａのみを示しているが、加圧板６１Ａに対応する加圧板の第１凹曲面（以下、図示は省略するが説明の都合上、加圧板６２Ａの第１凹曲面６２１Ａという）及び加圧板７１Ａに対応する加圧板の第２凸曲面（以下、図示は省略するが説明の都合上、加圧板７２Ａの第２凹曲面７２１Ａという）も楕円曲面により構成されている。

【0052】

これら第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａは、上述したように、楕円曲面により構成され、絶縁回路基板１０の長手方向と楕円曲面の長径方向ｗ２とが平行であり、かつ、絶縁回路基板１０の短手方向と楕円曲面の短径方向ｗ１とが平行である。このため、第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａは、絶縁回路基板１０の長手方向に沿う断面の曲率半径が第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａの絶縁回路基板１０の短手方向に沿う断面の曲率半径より大きくなる。

【0053】

また、第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａは、上述したように楕円曲面により構成され、ヒートシンク２０の長手方向と楕円曲面の長径方向ｗ２とが平行であり、かつ、ヒートシンク２０の短手方向と楕円曲面の短径方向ｗ１とが平行である。このため、第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａは、ヒートシンク２０の長手方向に沿う断面の曲率半径がヒートシンク２０の短手方向に沿う断面の曲率半径より大きくなる。

【0054】

本実施形態では、第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａの絶縁回路基板１０の長手方向に沿う断面の曲率半径を絶縁回路基板１０の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きくすることで、長方形状の絶縁回路基板１０の長手方向の反り及び短手方向の反りに第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａを沿わせることができ、これにより、絶縁回路基板１０の平面度をより高めることができる。また、第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａを１つの楕円曲面とすることで、第１凸曲面６１１Ａ及び第１凹曲面６２１Ａの絶縁回路基板１０の長手方向に沿う断面の曲率半径を絶縁回路基板１０の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きく設定でき、絶縁回路基板１０の平面度を確実に向上できる。

【0055】

また、第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａのヒートシンク２０の長手方向に沿う断面の曲率半径をヒートシンク２０の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きくすることで、長方形状のヒートシンク２０の長手方向の反り及び短手方向の反りに第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａを沿わせることができ、これにより、ヒートシンク２０の平面度をより高めることができる。さらに、第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａを１つの楕円曲面とすることで、第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａのヒートシンク２０の長手方向に沿う断面の曲率半径をヒートシンク２０の短手方向に沿う断面の曲率半径よりも大きく設定でき、ヒートシンク２０の平面度を確実に向上できる。

【0056】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板１の製造方法について、図面を用いて説明する。図８は、本実施形態のヒートシンク付き絶縁回路基板の平面図であり、図９は、本実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の反りを矯正する冶具の上側（ヒートシンクの周壁部の上面に当接する）加圧板を押圧面側から見た平面図であり、図１０は、図９に示した加圧板及びヒートシンクのＡ１－Ａ１線に沿う断面であり、図１１は、図９に示した加圧板及びヒートシンクのＢ１－Ｂ１線に沿う断面である。

【0057】

本実施形態では、加圧板６１Ａ，６２Ａは、上記第２実施形態と同じであり、加圧板７１Ｂ，７２Ｂのそれぞれが曲率の異なる２つの筒状面（筒状凹面）を有する点で、上記第２実施形態と異なる。なお、以下の説明では、図９には、加圧板７１Ｂのみを示しているが、加圧板７１Ｂに対応する加圧板（以下、図示は省略するが説明の都合上、加圧板７２Ｂという）は、それぞれ曲率半径の異なる２つの筒状面（筒状凸面）を有している。

【0058】

本実施形態では、図１０に示すように、ヒートシンク２０の長手方向に沿う周壁部２３において、収容凹部２２に隣接する第１領域Ａｒ１（図８参照）の上側をヒートシンク２０の短手方向に沿う軸を中心とする第１筒状凹面７１２Ｂにより押圧し、かつ、第１領域Ａｒ１の下側を第１筒状凹面７１２Ｂに対応する第１筒状凸面により押圧する。また、図１１に示すように、ヒートシンク２０の短手方向に沿う周壁部２３において、収容凹部２２に隣接する第２領域Ａｒ２（図８参照）の上側をヒートシンク２０の長手方向に沿う軸を中心とする第２筒状凹面７１３Ｂにより押圧し、かつ、第２領域Ａｒ２の下側を第２筒状凹面７１３Ｂに対応する第２筒状凸面により押圧する。さらに、第１筒状凹面７１２Ｂ及び第１筒状凸面の曲率半径は、第２筒状凹面７１３Ｂ及び第２筒状凸面の曲率半径よりも大きく設定されている。

【0059】

なお、本実施形態では、加圧板７１Ｂ及び加圧板７２Ｂにおける角部（各筒状凹面及び各筒状凸面により構成されていない領域）については、特に限定しないが、平面であってもよいし、各筒状凹面及び各筒状凸面に段差が形成されないように連続した曲面等により構成されてもよい。

【0060】

本実施形態では、凹状の反りが発生するヒートシンク２０の周壁部２３の第１領域Ａｒ１を第１筒状凹面７１２Ｂ及び第１筒状凸面で挟持して押圧し、第２領域Ａｒ２を第２筒状凹面７１３Ｂ及び第２筒状凸面で挟持して押圧するので、より確実に絶縁回路基板１０の反り及びヒートシンク２０の周壁部２３の反りを矯正できる。また、第１筒状凹面７１２Ｂ及び第１筒状凸面の曲率半径が第２筒状凹面７１３Ｂ及び第２筒状凸面の曲率半径よりも大きく設定されているので、第１領域Ａｒ１の反りに第１筒状凹面７１２Ｂ及び第１筒状凸面を、第２領域Ａｒ２の反りに第２筒状凹面７１３Ｂ及び第２筒状凸面を沿わせることができ、これにより、ヒートシンク２０の周壁部２３の平面度をより高めることができる。

【0061】

なお、上記第１実施形態では、第１凸曲面６１１、第１凹曲面６２１、第２凹曲面７１１及び第２凸曲面７２１のように曲面で押圧したが、これに限定されず、曲面を有さない、即ち、平板状の加圧板で押圧してもよい。

【0062】

上記第２実施形態では、ヒートシンク２０の周壁部２３を押圧する第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａにおいて、ヒートシンク２０の長手方向に沿う断面の曲率半径をヒートシンク２０の短手方向に沿う断面の曲率半径より大きくすることとしたが、これに限らない。例えば、図１２に示す形状のヒートシンク付き絶縁回路基板１Ａでは、絶縁回路基板１０の長手方向と、ヒートシンク２０の短手方向とが一致している。この場合、絶縁回路基板１０の長手方向の反りが短手方向の反りよりも大きくなるため、ヒートシンク２０においては、短手方向の反りが長手方向の反りよりも大きくなる。このため、図１２に示すヒートシンク付き絶縁回路基板１Ａのヒートシンク２０を押圧する場合には、ヒートシンク２０の周壁部２３を押圧する第２凸曲面７２１Ａ及び第２凹曲面７１１Ａにおいて、ヒートシンク２０の長手方向に沿う断面の曲率半径をヒートシンク２０の短手方向に沿う断面の曲率半径より小さくすればよい。

【0063】

なお、上記第３実施形態に係る冶具により上記図１２に示したヒートシンク付き絶縁回路基板１Ａのヒートシンク２０の周壁部２３を押圧する場合、第１筒状凹面７１２Ｂ及び第１筒状凸面の曲率半径を第２筒状凹面７１３Ｂ及び第２筒状凸面の曲率半径よりも小さくすればよい。

【0064】

また、上記各実施形態では、図３に示すように回路層１２が２個に分かれている構成としたが、これに限らず、２個以上の複数、例えば６個や１２個等に分かれている構造としても良い。さらに、回路層１２が分かれていない回路層としても良い。

【0065】

その他、細部構成は実施形態の構成のものに限定されるものではなく、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。

【実施例】

【0066】

実施例１～１６、比較例１，２及び従来例については、絶縁回路基板として、窒化珪素Ｓｉ_３Ｎ_４により形成された平面視で７０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ０．３２ｍｍのセラミックス基板の一方の面に４Ｎアルミニウムからなる第１回路層、他方の面に４Ｎアルミからなる金属層を接合したものを用い、これに、第１回路層上にＡ６０６３系のアルミニウム合金からなる第２回路層と、中央部に平面視で７２ｍｍ×７２ｍｍ、深さ３．２ｍｍの収容凹部が形成され、周壁部の外径が１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ４ｍｍのＡ６０６３系のアルミニウム合金からなるヒートシンクを接合した。また、実施例７～１６については、絶縁回路基板及びヒートシンクの平面サイズが異なっており、絶縁回路基板のサイズは、平面視で７５ｍｍ×６５ｍｍ、ヒートシンクの中央部のサイズは平面視で７７ｍｍ×６７ｍｍ、周壁部の外径が１００ｍｍ×８０ｍｍとした。すなわち、実施例７～１６では、ヒートシンク外周部が平面視で長方形状のものを用いた。
なお、本実施例においては、第１回路層及び第２回路層をエッチングすることにより１２個の回路層を形成した。また、ヒートシンクの周壁部の４隅には、締結穴が形成されている。

【0067】

この絶縁回路基板とヒートシンクとが接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板を表２に示した矯正方法にて反りを矯正した。また、この冶具の押圧面の形状を表１に示す通りとし、周壁部を挟持して押圧する各押圧面の表面には、表１に示す厚さのゴム材料を配置した。このゴム材料のタイプＡデュロメータ硬さは、タイプＡデュロメータ（株式会社テクロック製：ＧＳ７１９Ｎ）を用いて測定し、表１に示した。

【0068】

この表２に示した手順にて矯正されたヒートシンク付き絶縁回路基板について、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を評価した。また、セラミックス基板の割れの有無についても評価した。
具体的には、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度は、第２回路層全面に対する４隅を基準面とし、１２個の電子部品（チップ）の搭載予定箇所のそれぞれの４隅を３次元測定器により測定し、合計４８か所のＺ軸座標を測定した。そして、Ｚ軸座標の最大値とＺ軸座標の最小値の差を測定面積で除した値を平面度として算出し、その値を表１に記載した。なお、測定面積は、第１回路層の全面４隅を範囲とした総面積とした。

【0069】

また、ヒートシンクの周壁部の平面度は、ヒートシンクの周壁部の下面において、収容凹部（ピン状フィン）を囲む領域を１２ｍｍピッチにて、合計２４箇所を割り当て、この２４箇所の４隅を基準面として、Ｚ軸座標を測定した。Ｚ軸座標の最大値とＺ軸座標の最小値の差を測定面積で除した値を平面度として算出し、その値を表２に示した。なお、測定面積はヒートシンク下面の面積とした。
また、セラミックス基板の割れについては、矯正されたヒートシンク付き絶縁回路基板を目視にて観察し、割れの有無を評価し、その値を表２に示した。

【0070】

【表1】

【0071】

【表2】

【0072】

表１から明らかなように、絶縁回路基板及び中央部を押圧した状態を維持したまま、ヒートシンクの周壁部を押圧する実施例１～１６では、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を小さくすることができた。
絶縁回路基板及び中央部の押圧と、ヒートシンクの周壁部の押圧を同一平面で同時に行った、従来例では、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を同時に小さくすることが困難であった。
ヒートシンクの周壁部の押圧状態を維持したまま、絶縁回路基板及び中央部を押圧した比較例１及び比較例２では、セラミックス基板に割れが生じた。
なお、表１において、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度をより小さくできたのは、絶縁回路基板を凸曲面、中央部を凹曲面で押圧し、かつ、ヒートシンクの周壁部の上側を凹曲面、下側を凸曲面で押圧した実施例２～６であった。

【0073】

また、絶縁回路基板及びヒートシンク（収容凹部）が平面視で長方形の実施例７～１６のうち、実施例１１～１６では、ヒートシンク付き絶縁回路基板の反りに異方性が生じるものの、絶縁回路基板を楕円曲面状の凸曲面、中央部を楕円曲面状の凹曲面で押圧し、かつ、ヒートシンクの周壁部の上側を楕円曲面状の凸曲面で押圧し、下側を楕円曲面状の凹曲面で押圧したので、絶縁回路基板の回路層の上面の平面度及びヒートシンクの周壁部の平面度を小さくすることができた。これは、ヒートシンクの周壁部の上側を第１筒状凹面及び第２筒状凹面で押圧し、下側を第１筒状凸面及び第２筒状凸面で押圧した実施例７～１０も同様であった。

【符号の説明】

【0074】

１ １Ａ ヒートシンク付き絶縁回路基板
１０ 絶縁回路基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１２１ 第１回路層
１２２ 第２回路層
１３ 金属層
２０ ヒートシンク
２１ 中央部
２２ 収容凹部
２３ 周壁部
２４ 上面
２４Ａ 下面
２５ ピン状フィン
２６ 締結穴
３０ 電子部品
４０ ケース
４１ 開口部
４２ パッキン収容溝
４３ ねじ穴
５０ パッキン
６１ 加圧板
６２ 加圧板
６１１ ６１１Ａ 第１凸曲面
６２１ ６２１Ａ 第１凹曲面
７１ ７１Ａ ７１Ｂ 加圧板
７２ ７２Ａ ７２Ｂ 加圧板
７１１ ７１１Ａ 第２凹曲面
７２１ ７２１Ａ 第２凸曲面
７１２Ｂ 第１筒状凹面
７１３Ｂ 第２筒状凹面
７３ ゴム（ゴム材料）
Ｃ 中心
Ｃ１ 仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】