ホーム > 特許ランキング > 三菱マテリアル株式会社
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】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】絶縁回路基板
(51)【国際特許分類】
H01L 23/13 20060101AFI20240123BHJP
H01L 23/12 20060101ALI20240123BHJP
H01L 23/36 20060101ALI20240123BHJP
H05K 1/02 20060101ALI20240123BHJP
【ＦＩ】
H01L23/12 C
H01L23/12 J
H01L23/36 C
H05K1/02 F
H01L23/12 Q
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019225460
(22)【出願日】2019-12-13
(65)【公開番号】P2021097071
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2022-11-28
(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】秋葉 奎洲
(72)【発明者】
【氏名】北原 丈嗣
(72)【発明者】
【氏名】村中 亮
(72)【発明者】
【氏名】湯本 遼平
【審査官】豊島 洋介
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１２／１５７５８４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／１４９２２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－０６９２７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１１６８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３４３９１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ２３／１２ －２３／１５
Ｈ０１Ｌ２３／２９
Ｈ０１Ｌ２３／３４ －２３／３６
Ｈ０１Ｌ２３／３７３－２３／４２７
Ｈ０１Ｌ２３／４４
Ｈ０１Ｌ２３／４６７－２３／４７３
Ｈ０５Ｋ １／００ － １／０２
(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形成されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面に放熱層が形成されてなる絶縁回路基板であって、前記回路層は、パターン分割溝により複数の回路パターンに分断されており、
前記放熱層は、該放熱層を前記複数の回路パターンに対応する複数の領域に分断するように前記パターン分割溝に沿って形成された放熱層貫通溝と、前記放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合する結合部と、が形成され、
前記放熱層貫通溝の外側端部は、前記放熱層の外周端に開放されていることを特徴とする絶縁回路基板。
【請求項2】
前記放熱層貫通溝の幅は、前記パターン分割溝の幅の１．０倍以上２．０倍以下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。
【請求項3】
前記結合部の前記パターン分割溝に沿う方向の距離は、前記放熱層貫通溝の幅を超え、かつ、前記放熱層貫通溝の幅の４．０倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、絶縁回路基板に関する。
【背景技術】
【0002】
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形成されるとともに、他方の面に放熱層が形成された絶縁回路基板として、特許文献１及び２に記載の絶縁回路基板が知られている。
この特許文献１に記載の絶縁回路基板は、回路層が複数のパターンに分断されている。この絶縁回路基板は、セラミックス基板上にパターン化された回路層が形成された形態の回路基板を１枚のセラミックス基板から複数個製造することにより製造される。具体的には、回路層のパターンが複数個配列された回路パターン部を有するとともに、回路パターン部における単一の回路基板に対応した箇所において２つ以上の電気的に独立した箇所が設けられ、独立した箇所間が結合部によって接続されて一体化されている金属パターン板を製造し、１枚のセラミックス基板上に金属パターン板を接合し、金属パターン板が接合されたセラミックス基板を分割し、セラミックス基板上に接合した金属パターン板の結合部を切断除去することにより製造される。この特許文献１に記載の製造方法により製造された絶縁回路基板は、回路層がパターン分割溝により複数のパターンに分割され、それぞれが電気的に独立しているため、半導体素子等をパターンごとに搭載することが可能となる。
この特許文献１に記載の絶縁回路基板は、回路層が複数のパターンに分断されている。この絶縁回路基板は、セラミックス基板上にパターン化された回路層が形成された形態の回路基板を１枚のセラミックス基板から複数個製造することにより製造される。具体的には、回路層のパターンが複数個配列された回路パターン部を有するとともに、回路パターン部における単一の回路基板に対応した箇所において２つ以上の電気的に独立した箇所が設けられ、独立した箇所間が結合部によって接続されて一体化されている金属パターン板を製造し、１枚のセラミックス基板上に金属パターン板を接合し、金属パターン板が接合されたセラミックス基板を分割し、セラミックス基板上に接合した金属パターン板の結合部を切断除去することにより製造される。この特許文献１に記載の製造方法により製造された絶縁回路基板は、回路層がパターン分割溝により複数のパターンに分割され、それぞれが電気的に独立しているため、半導体素子等をパターンごとに搭載することが可能となる。
【0003】
また、特許文献２に記載の絶縁回路基板は、セラミックス基板に回路層となる銅回路板及び放熱層となる銅回路板を活性な金属の接合層を介して一体的に接合することにより形成される。各銅回路板の接合層側の表面には、当該表面を外部に連通する凹状の溝が形成されており、各銅回路板とセラミックス基板とを活性金属法による加熱接合において脱脂する際に、銅回路板の接合層側の表面の凹状の溝を介してバインダのガスが抜けやすくなり、セラミックス基板と回路層及び放熱層との接合信頼性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５３０３９８０号公報
【文献】特開平５－１３６２９０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、特許文献１に記載の絶縁回路基板では、回路層が複数のパターンに分断されており、放熱層は矩形板状でセラミックス基板側の面がいわゆるベタ面により構成されているため、回路層と放熱層との形状の違いに起因する熱伸縮差により、セラミックス基板の両面に作用する応力が異なるため、回路層側を上側とする凸状に反り易い。この反りを抑制するため、放熱層も回路層と同様に複数のパターンに分割することも考えられるが、この場合、放熱層を構成するピース数が増加するため位置ずれし易い。
この放熱層の位置ずれを抑制するため、特許文献２に記載の絶縁回路基板のように、放熱層における回路層のパターン分割溝に対応する位置に凹状の溝を形成することも考えられる。しかしながら、放熱層に凹状の溝を形成しても放熱層が１枚板であるため、絶縁回路基板全体の収縮による圧縮応力の影響を受けることから、回路層と放熱層との熱伸縮差によるセラミックス基板の反りの問題を解消できない。
この放熱層の位置ずれを抑制するため、特許文献２に記載の絶縁回路基板のように、放熱層における回路層のパターン分割溝に対応する位置に凹状の溝を形成することも考えられる。しかしながら、放熱層に凹状の溝を形成しても放熱層が１枚板であるため、絶縁回路基板全体の収縮による圧縮応力の影響を受けることから、回路層と放熱層との熱伸縮差によるセラミックス基板の反りの問題を解消できない。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回路層が複数のパターンに分割されている絶縁回路基板において、反り及び製造時の放熱層の位置ずれを抑制でき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】
【0007】
本発明の絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面に放熱層が形成されてなる絶縁回路基板であって、前記回路層は、パターン分割溝により複数の回路パターンに分断されており、前記放熱層は、前記パターン分割溝に対応する位置に、前記パターン分割溝に沿う放熱層貫通溝と、前記放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合する結合部と、が形成され、前記放熱層貫通溝の外側端部は、前記放熱層の外周端に開放されている。
【0008】
本発明では、放熱層における回路層のパターン分割溝に対応する位置に放熱層貫通溝が形成されているので、セラミックス基板と、回路層及び放熱層との接合時におけるセラミックス基板の両面に作用する応力を略同じとすることができるため、絶縁回路基板の反りを抑制できる。また、結合部が放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合しているので、放熱層を１枚板の状態で維持できる。このため、放熱層が複数のピースに分断されている場合に比べて、製造時における放熱層の取り扱いを容易にでき、放熱層の位置ずれを抑制できる。また、セラミックス基板と、回路層及び放熱層との接合には、予めこれらを仮止めする仮止め材及びこれらを加圧する加圧板を使用する場合がある。この仮止め材としては、接合時の加熱によって分解して消失するものが使用される。この場合、セラミックス基板と回路層及び放熱層との接合時に回路層及び放熱層を加圧板で押圧しても、放熱層貫通溝の外側端部が放熱層の外周端に開放されていることから、加熱により分解された仮止め材が放熱層貫通溝から放熱層の外側に排出される。このため、仮止め材の残渣が放熱層貫通溝内に残ることを抑制できる。
【0009】
本発明の絶縁回路基板の好ましい態様としては、前記放熱層貫通溝の幅は、前記パターン分割溝の幅の１．０倍以上２．０倍以下であるとよい。
放熱層貫通溝の幅がパターン分割溝の幅の１．０倍未満であると、セラミックス基板に対する放熱層の接合面積が回路層の接合面積より大きくなることから、絶縁回路基板の回路層側を上側とする凸状の反りを抑制しにくく、２．０倍を超えると、上記放熱層の接合面積が回路層の接合面積より小さくなることから、絶縁回路基板が回路層側を上側とする凹状に反る可能性がある。
放熱層貫通溝の幅がパターン分割溝の幅の１．０倍未満であると、セラミックス基板に対する放熱層の接合面積が回路層の接合面積より大きくなることから、絶縁回路基板の回路層側を上側とする凸状の反りを抑制しにくく、２．０倍を超えると、上記放熱層の接合面積が回路層の接合面積より小さくなることから、絶縁回路基板が回路層側を上側とする凹状に反る可能性がある。
【0010】
本発明の絶縁回路基板の好ましい態様としては、前記結合部の前記パターン分割溝に沿う方向の距離は、前記放熱層貫通溝の幅を超え、かつ、前記放熱層貫通溝の幅の４．０倍以下であるとよい。
結合部は、パターン分割溝に沿って形成される。この結合部のパターン分割溝に沿う方向の距離が放熱層貫通溝の幅以下であると、加工時に放熱層が変形する可能性があり、放熱層貫通溝の幅の４．０倍を超えると、放熱層の接合面積が回路層の接合面積より大きくなることから、絶縁回路基板の回路層側を上側とする凸状の反りを抑制しにくくなる。
結合部は、パターン分割溝に沿って形成される。この結合部のパターン分割溝に沿う方向の距離が放熱層貫通溝の幅以下であると、加工時に放熱層が変形する可能性があり、放熱層貫通溝の幅の４．０倍を超えると、放熱層の接合面積が回路層の接合面積より大きくなることから、絶縁回路基板の回路層側を上側とする凸状の反りを抑制しにくくなる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、回路層が複数のパターンに分割されている絶縁回路基板の反り及び製造時の放熱層の位置ずれを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１実施形態に係るヒートシンク付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7】本発明の第２実施形態に係るヒートシンク付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8】本発明の第３実施形態に係る絶縁回路基板の回路層をセラミックス基板との接合面とは反対側から見た平面図である。
【図9】上記第３実施形態の絶縁回路基板の放熱層をセラミックス基板との接合面側から見た平面図である。
【図10】本発明の第４実施形態に係る絶縁回路基板の回路層をセラミックス基板との接合面とは反対側から見た平面図である。
【図11】上記第４実施形態の絶縁回路基板の放熱層をセラミックス基板との接合面側から見た平面図である。
【図12】本発明の第５実施形態に係る絶縁回路基板の回路層をセラミックス基板との接合面とは反対側から見た平面図である。
【図13】上記第５実施形態の絶縁回路基板の放熱層をセラミックス基板との接合面側から見た平面図である。
【図14】本発明の第６実施形態に係る絶縁回路基板の放熱層をセラミックス基板との接合面側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［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。なお、第１実施形態では、絶縁回路基板にヒートシンクが設けられ、このヒートシンク付絶縁回路基板がパワーモジュール用基板として用いられる実施形態について説明する。
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。なお、第１実施形態では、絶縁回路基板にヒートシンクが設けられ、このヒートシンク付絶縁回路基板がパワーモジュール用基板として用いられる実施形態について説明する。
【0014】
［ヒートシンク付絶縁回路の概略構成］
第１実施形態に係るヒートシンク付絶縁回路基板１は、図１に示すように、絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合されたものである。
第１実施形態に係るヒートシンク付絶縁回路基板１は、図１に示すように、絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合されたものである。
【0015】
［パワーモジュールの構成］
そして、このヒートシンク付絶縁回路基板１の表面に半導体素子３０等が搭載されることにより、パワーモジュール１００（電子部品）が製造される。
なお、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１に二点鎖線で示すような冷却器５０に取り付けられた状態で使用される。この冷却器５０には、ねじ止めによりパワーモジュール１００が固定される。
そして、このヒートシンク付絶縁回路基板１の表面に半導体素子３０等が搭載されることにより、パワーモジュール１００（電子部品）が製造される。
なお、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１に二点鎖線で示すような冷却器５０に取り付けられた状態で使用される。この冷却器５０には、ねじ止めによりパワーモジュール１００が固定される。
【0016】
［絶縁回路基板の構成］
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放熱層１３とを備える。
セラミックス基板１１は、回路層１２と放熱層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（Ｓｉ３Ｎ４）等により形成され、その板厚は０．２ｍｍ～１．２ｍｍである。また、セラミックス基板１１の平面サイズは、例えば、３０ｍｍ～８０ｍｍ×３０ｍｍ～８０ｍｍに設定されている。
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放熱層１３とを備える。
セラミックス基板１１は、回路層１２と放熱層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（Ｓｉ３Ｎ４）等により形成され、その板厚は０．２ｍｍ～１．２ｍｍである。また、セラミックス基板１１の平面サイズは、例えば、３０ｍｍ～８０ｍｍ×３０ｍｍ～８０ｍｍに設定されている。
【0017】
［回路層の構成］
回路層１２は、図１に示すように、セラミックス基板１１に接合される第１回路層１４と、第１回路層１４の上面（セラミックス基板１１とは反対側の面）に接合される第２回路層１５と、を備えている。これらのうち、第１回路層１４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。一方、第２回路層１５は、無酸素銅等の銅又はジルコニウム添加銅合金等の銅合金により構成されている。例えば、第１回路層１４の厚さは、０．４ｍｍ～１．０ｍｍに設定され、第２回路層１５の厚さは、０．５ｍｍ～３．０ｍｍに設定されている。
回路層１２は、図１に示すように、セラミックス基板１１に接合される第１回路層１４と、第１回路層１４の上面（セラミックス基板１１とは反対側の面）に接合される第２回路層１５と、を備えている。これらのうち、第１回路層１４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。一方、第２回路層１５は、無酸素銅等の銅又はジルコニウム添加銅合金等の銅合金により構成されている。例えば、第１回路層１４の厚さは、０．４ｍｍ～１．０ｍｍに設定され、第２回路層１５の厚さは、０．５ｍｍ～３．０ｍｍに設定されている。
【0018】
これら第１回路層１４及び第２回路層１５からなる回路層１２は、図２に示すように、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂにより、複数（３つ）の回路パターン１２２，１２３，１２４に分割されている。このパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂは、図２の縦方向に沿って延びる直線状であり、矩形板状の回路層１２を３つの矩形状の回路パターン１２２，１２３，１２４に分割している。このパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの形状は、いずれも同じである。また、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの両端は、いずれも回路層１２の外周端に開放されている。つまり、回路層１２は、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂにより、電気的に３つの領域に分断されている。
なお、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの幅は、０．８ｍｍ～１．５ｍｍに設定されている。
なお、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの幅は、０．８ｍｍ～１．５ｍｍに設定されている。
【0019】
［放熱層の構成］
放熱層１３は、図１に示すように、セラミックス基板１１に接合される第１放熱層１６と、第１放熱層１６の下面（セラミックス基板１１とは反対側の面）に接合される第２放熱層１７と、を備えている。これらのうち、第１放熱層１６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。一方、第２放熱層１７は、無酸素銅等の純銅又はジルコニウム添加銅合金等の銅合金により構成されている。例えば、第１放熱層１６の厚さは、０．４ｍｍ～１．０ｍｍに設定され、第２放熱層１７の厚さは、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定されている。
放熱層１３は、図１に示すように、セラミックス基板１１に接合される第１放熱層１６と、第１放熱層１６の下面（セラミックス基板１１とは反対側の面）に接合される第２放熱層１７と、を備えている。これらのうち、第１放熱層１６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。一方、第２放熱層１７は、無酸素銅等の純銅又はジルコニウム添加銅合金等の銅合金により構成されている。例えば、第１放熱層１６の厚さは、０．４ｍｍ～１．０ｍｍに設定され、第２放熱層１７の厚さは、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定されている。
【0020】
これら第１放熱層１６及び第２放熱層１７からなる放熱層１３は、図１及び図２に示すように、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂに対応する位置に、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂに沿う放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄと、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄのそれぞれの両側に位置する各領域を結合する結合部１３２ａ，１３２ｂとが形成されている。
【0021】
これら放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄは、図２及び図３の縦方向に沿って延びる直線状であり、矩形板状の放熱層１３を３つの領域Ａｒ１，Ａｒ２，Ａｒ３に分断するように設けられている。具体的には、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｃは、パターン分割溝１２１ａに対応する位置に形成され、放熱層貫通溝１３１ａと放熱層貫通溝１３１ｃとの間に結合部１３２ａが設けられている。また、放熱層貫通溝１３１ｂ，１３１ｄは、パターン分割溝１２１ｂに対応する位置に形成され、放熱層貫通溝１３１ｂと放熱層貫通溝１３１ｄとの間に結合部１３２ｂが設けられている。
【0022】
これら放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの形状は、いずれも同じであり、その幅ｗ１は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。なお、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１は、回路層１２のパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの幅の１．０倍～２．０倍であることが好ましい。この放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１がパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの幅の１．０倍未満であると、放熱層１３のセラミックス基板１１への接合面積が回路層１２のセラミックス基板１１への接合面積に比べて大きくなることから、絶縁回路基板１０の回路層１２側を上側とする凸状の反りを抑制しにくく、２．０倍を超えると、上記回路層１２の接合面積が上記放熱層１３の接合面積より大きくなることから、絶縁回路基板１０が回路層１２側を上側とする凹状に反る可能性がある。
また、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの結合部１３２ａ，１３２ｂとは反対側の端部は、いずれも放熱層１３の外周端に開放されている。
また、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの結合部１３２ａ，１３２ｂとは反対側の端部は、いずれも放熱層１３の外周端に開放されている。
【0023】
結合部１３２ａ，１３２ｂは、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂのそれぞれの両側に位置する各領域を結合している。具体的には、結合部１３２ａは、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｃの図３における左側に位置する領域Ａｒ１と、図３における右側に位置する領域Ａｒ２とを結合している。また、結合部１３２ｂは、放熱層貫通溝１３１ｂ，１３１ｄの図３における左側に位置する領域Ａｒ２と図３における右側に位置する領域Ａｒ３とを結合している。つまり、結合部１３２ａ，１３２ｂが設けられることにより、放熱層１３は、１枚板状（１ピース）とされている。
【0024】
この結合部１３２ａは、放熱層１３の回路層１２のパターン分割溝１２１ａに対応する位置に設けられるとともに、放熱層貫通溝１３１ａと放熱層貫通溝１３１ｃとの間に設けられている。また、結合部１３２ｂは、放熱層１３の回路層１２のパターン分割溝１２１ｂに対応する位置に設けられるとともに、放熱層貫通溝１３１ｂと放熱層貫通溝１３１ｄとの間に設けられている。これら結合部１３２ａ，１３２ｂのパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂに沿う方向の距離Ｌ１は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
【0025】
この結合部１３２ａ，１３２ｂの上記距離Ｌ１は、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１を超えて幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。この結合部１３２ａ，１３２ｂの距離Ｌ１が放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１以下であると、加工時に放熱層１３が変形する可能性があり、幅ｗ１の４．０倍を超えると、放熱層１３のセラミックス基板１１への接合面積が回路層１２のセラミックス基板１１への接合面積より大きくなることから、絶縁回路基板１０の回路層１２側を上側とする凸状の反りを抑制しにくくなる。
【0026】
また、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂを含む回路層１２の平面サイズ及び放熱層分割溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを含む放熱層１３の平面サイズのそれぞれは、３０ｍｍ～８０ｍｍ×３０ｍｍ～８０ｍｍに設定されている。つまり、これら回路層１２の厚さ及び平面サイズと放熱層１３の厚さ及び平面サイズとは、同一に設定されているとともに、回路層１２及び放熱層１３は、セラミックス基板１１よりも若干小さく形成されている。
【0027】
［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、特に限定されないが、強度及び耐食性に優れたＪＩＳ６０００番台のアルミニウム合金、例えば、Ａ６０６３からなる板材により形成することができる。このヒートシンク２０の厚さは、２．１ｍｍ以上６．８ｍｍ以下に設定され、その平面サイズは、例えば、４０ｍｍ～２２０ｍｍ×３０ｍｍ～１７０ｍｍとされている。このようなヒートシンク２０は、固相拡散接合により第２放熱層１７に接合され、絶縁回路基板１０と一体とされる。
また、ヒートシンク２０の外周縁には、図２に示すように、冷却器５０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２１が形成されている。
この絶縁回路基板１０に接合されるヒートシンク２０は、特に限定されないが、強度及び耐食性に優れたＪＩＳ６０００番台のアルミニウム合金、例えば、Ａ６０６３からなる板材により形成することができる。このヒートシンク２０の厚さは、２．１ｍｍ以上６．８ｍｍ以下に設定され、その平面サイズは、例えば、４０ｍｍ～２２０ｍｍ×３０ｍｍ～１７０ｍｍとされている。このようなヒートシンク２０は、固相拡散接合により第２放熱層１７に接合され、絶縁回路基板１０と一体とされる。
また、ヒートシンク２０の外周縁には、図２に示すように、冷却器５０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２１が形成されている。
【0028】
パワーモジュール１００を構成する半導体素子３０は、回路層１２の各回路パターン１２１～１２３の表面に、例えばＳｎ－Ｓｂ系、Ｓｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、もしくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）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。この図２の例では、３つの半導体素子３０は、パターン分割溝１２１ａ，１２２ａにより分断された３つの領域のそれぞれの中央に配置されている。
また、半導体素子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。
また、半導体素子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。
【0029】
［ヒートシンク付絶縁回路基板の製造方法］
次に、本実施形態のヒートシンク付絶縁回路基板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に第１回路層用金属板１４０及び第１放熱層用金属板１６０を接合して、セラミックス基板１１に第１回路層１４及び第１放熱層１６を形成する第１接合工程と、第１回路層１４上に第２回路層用金属板１５０を配置するとともに、第１放熱層１６上に第２放熱層用金属板１７０を配置し、この第２放熱層用金属板１７０上にヒートシンク２０を配置して、これらを固相拡散接合する第２接合工程とを備える。以下、この工程順に説明する。
次に、本実施形態のヒートシンク付絶縁回路基板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に第１回路層用金属板１４０及び第１放熱層用金属板１６０を接合して、セラミックス基板１１に第１回路層１４及び第１放熱層１６を形成する第１接合工程と、第１回路層１４上に第２回路層用金属板１５０を配置するとともに、第１放熱層１６上に第２放熱層用金属板１７０を配置し、この第２放熱層用金属板１７０上にヒートシンク２０を配置して、これらを固相拡散接合する第２接合工程とを備える。以下、この工程順に説明する。
【0030】
（第１接合工程）
図４に示すように、３枚のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１回路層用金属板１４０、セラミックス基板１１、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる１枚の第１放熱層用金属板１６０を、それぞれＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８を介して積層する。この際、セラミックス基板１１の両面にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８を仮止めする仮止め材が塗布され、これによりセラミックス基板１１の表面にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８が固定される。また、各Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８のセラミックス基板１１とは反対側の面にも上記仮止め材が塗布され、これに第１回路層用金属板１４０及び第１放熱層用金属板１６０が固定され、積層体となる。そして、この積層体を加圧板３１，３２（図６参照）により挟持して、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の一方の面に第１回路層用金属板１４０が接合され、他方の面に放熱層用金属板１６０が接合される。これにより、セラミックス基板１１の一方の面に第１回路層１４が形成され、他方の面に第１放熱層１６が形成される。
図４に示すように、３枚のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１回路層用金属板１４０、セラミックス基板１１、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる１枚の第１放熱層用金属板１６０を、それぞれＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８を介して積層する。この際、セラミックス基板１１の両面にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８を仮止めする仮止め材が塗布され、これによりセラミックス基板１１の表面にＡｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８が固定される。また、各Ａｌ－Ｓｉ系ろう材箔１８のセラミックス基板１１とは反対側の面にも上記仮止め材が塗布され、これに第１回路層用金属板１４０及び第１放熱層用金属板１６０が固定され、積層体となる。そして、この積層体を加圧板３１，３２（図６参照）により挟持して、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の一方の面に第１回路層用金属板１４０が接合され、他方の面に放熱層用金属板１６０が接合される。これにより、セラミックス基板１１の一方の面に第１回路層１４が形成され、他方の面に第１放熱層１６が形成される。
【0031】
このときの接合条件は、真空雰囲気下で、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。
また、仮止め材としては、接合時の加熱によって分解して消失するものが用いられ、例えば、オクタンジオール、ＰＥＧ、ステアリン酸などの飽和脂肪酸やアクリル系樹脂などを溶剤に溶解させた樹脂溶液等を用いることができる。
なお、本実施形態では、ろう材箔１８を用いることとしたが、これに限らず、ろう材ペーストを用いてもよい。この場合、ろう材ペーストは、セラミックス基板１１に塗布してもよいし、第１回路層用金属板１４０及び第１放熱層用金属板１６０に塗布してもよい。
また、仮止め材としては、接合時の加熱によって分解して消失するものが用いられ、例えば、オクタンジオール、ＰＥＧ、ステアリン酸などの飽和脂肪酸やアクリル系樹脂などを溶剤に溶解させた樹脂溶液等を用いることができる。
なお、本実施形態では、ろう材箔１８を用いることとしたが、これに限らず、ろう材ペーストを用いてもよい。この場合、ろう材ペーストは、セラミックス基板１１に塗布してもよいし、第１回路層用金属板１４０及び第１放熱層用金属板１６０に塗布してもよい。
【0032】
（第２接合工程）
次いで、図５に示すように、セラミックス基板１１に形成された第１回路層１４上に３枚の銅又は銅合金からなる第２回路層用金属板１５０をそれぞれ積層するとともに、第１放熱層１６とヒートシンク２０との間に、銅又は銅合金からなる１枚の第２放熱層用金属板１７０を配置して積層体を形成する。この場合、第１回路層１４と第２回路層用金属板１５０との間、第１放熱層１６と第２放熱層用金属板１７０との間、第２放熱層用金属板１７０とヒートシンク２０との間には、上記仮止め材が設けられ、積層体を構成する各構成が仮止めされる。そして、図６に示すように、真空雰囲気下でこの積層体を積層方向に加圧板３１，３２により挟持して加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、第１回路層１４上に第２回路層１５が形成されるとともに、第１放熱層１６に第２放熱層１７が形成され、この第２放熱層１７とヒートシンク２０とが接合される。
次いで、図５に示すように、セラミックス基板１１に形成された第１回路層１４上に３枚の銅又は銅合金からなる第２回路層用金属板１５０をそれぞれ積層するとともに、第１放熱層１６とヒートシンク２０との間に、銅又は銅合金からなる１枚の第２放熱層用金属板１７０を配置して積層体を形成する。この場合、第１回路層１４と第２回路層用金属板１５０との間、第１放熱層１６と第２放熱層用金属板１７０との間、第２放熱層用金属板１７０とヒートシンク２０との間には、上記仮止め材が設けられ、積層体を構成する各構成が仮止めされる。そして、図６に示すように、真空雰囲気下でこの積層体を積層方向に加圧板３１，３２により挟持して加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、第１回路層１４上に第２回路層１５が形成されるとともに、第１放熱層１６に第２放熱層１７が形成され、この第２放熱層１７とヒートシンク２０とが接合される。
【0033】
すなわち、第１回路層１４、第１放熱層１６及びヒートシンク２０がアルミニウム合金からなり、第２回路層用金属板１５０及び第２放熱層用金属板１７０が銅又は銅合金からなるため、これらは固相拡散接合する。このときの接合条件は、真空雰囲気下で、積層方向の加圧力が０．５ＭＰａ～２．０ＭＰａで、５００℃～５４０℃の加熱温度に３０分～１２０分保持するのが好適である。
【0034】
本実施形態では、放熱層１３の形状と回路層１２の形状とが略同じとなることから、接合時及び冷却時の回路層１２及び放熱層１３からセラミックス基板１１の両面に作用する応力を略同じとすることができるため、ヒートシンク付絶縁回路基板１の反りを抑制できる。
また、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１がパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの幅の１．０倍以上２．０倍未満に設定されているため、セラミックス基板１１に対する回路層１２の接合面積と、セラミックス基板１１に対する放熱層１３の接合面積とを略同じとすることができる。さらに、結合部１３２ａ，１３２ｂの放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄに沿う方向の距離Ｌ１が放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であるため、加工時に放熱層１３が変形することを抑制できるとともに、セラミックス基板１１に対する回路層１２の接合面積と、セラミックス基板１１に対する放熱層１３の接合面積とを略同じとすることができる。
また、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１がパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂの幅の１．０倍以上２．０倍未満に設定されているため、セラミックス基板１１に対する回路層１２の接合面積と、セラミックス基板１１に対する放熱層１３の接合面積とを略同じとすることができる。さらに、結合部１３２ａ，１３２ｂの放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄに沿う方向の距離Ｌ１が放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であるため、加工時に放熱層１３が変形することを抑制できるとともに、セラミックス基板１１に対する回路層１２の接合面積と、セラミックス基板１１に対する放熱層１３の接合面積とを略同じとすることができる。
【0035】
このような製造方法により製造されたヒートシンク付絶縁回路基板１は、絶縁回路基板１０の回路層１２の上面の平面度を改善できる。このため、ヒートシンク付絶縁回路基板１に半導体素子３０をはんだ付けする際におけるボイドの発生を抑制でき、これによりパワーモジュール１００の信頼性を向上できる。
【0036】
また、第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０は、１枚板の状態であるため、第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０が複数のピースに分割されている場合に比べて、その取扱いが容易となる。このため、接合時における第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０の位置ずれを抑制できる。
【0037】
ここで、第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０のそれぞれには、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄとなる溝が形成されている。このような放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄの結合部１３２ａ，１３２ｂとは反対側の端部が第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０外周縁に開放されていない場合、加圧板３１，３２により加圧された状態でこれらが加熱されると、仮止め材は、この加熱により分解されるが、加圧板３１，３２により密閉された空間に閉じ込められるため、分解された仮止め材が排出されずに空間内に留まる可能性がある。この点、本実施形態では、第１接合工程及び第２接合工程が真空雰囲気下で実行されるとともに、第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０の放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄとなる溝の結合部１３２ａ，１３２ｂとなる部位とは反対側の端部がこれらの外周端に開放されていることから、加圧板３１，３２により押圧された状態で加熱された際に加熱の初期の段階で分解された仮止め材が上記溝から真空引きされて、第１放熱層用金属板１６０及び第２放熱層用金属板１７０の外側へと排出される。このため、仮止め材の残渣が放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ内に残ることを抑制できる。
【0038】
また、第１回路層用金属板１４０及び第２放熱層用金属板１５０のそれぞれは、３つのピースに分断されている、つまり、パターン分割溝１２１ａ，１２１ｂとなる溝が形成されているので、回路層１２においても上述したように、加圧板３１，３２により押圧された状態で加熱された際に加熱の初期段階で分解された仮止め材が第１回路層用金属板１４０及び第２回路層用金属板１５０のパターン分割溝１２１ａ，１２１ｂとなる溝から真空引きされて、第１回路層用金属板１４０及び第２回路層用金属板１５０の外側へと排出される。
【0039】
［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絶縁回路基板を用いたパワーモジュールについて、図７を用いて説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同一又は略同一の構成については、同じ符号を付し、説明を省略又は簡略化させて説明する。
図７は、本実施形態のヒートシンク付絶縁回路基板１Ａを用いたパワーモジュール１００Ａを示す断面図である。本実施形態では、絶縁回路基板１０Ａを構成する回路層１２Ａ及び放熱層１３Ａが一層により構成されている点で、上記第１実施形態と相違する。
次に、本発明の第２実施形態に係るヒートシンク付絶縁回路基板を用いたパワーモジュールについて、図７を用いて説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同一又は略同一の構成については、同じ符号を付し、説明を省略又は簡略化させて説明する。
図７は、本実施形態のヒートシンク付絶縁回路基板１Ａを用いたパワーモジュール１００Ａを示す断面図である。本実施形態では、絶縁回路基板１０Ａを構成する回路層１２Ａ及び放熱層１３Ａが一層により構成されている点で、上記第１実施形態と相違する。
【0040】
回路層１２Ａは、第１実施形態の第１回路層１４と同一の構成であり、放熱層１３Ａは、第１実施形態の第１放熱層１６と同一の構成である。つまり、本実施形態では、第２回路層１５及び第２放熱層１７を有していない。この場合、放熱層１３Ａがアルミニウム又はアルミニウム合金からなるため、放熱層１３Ａとアルミニウム合金からなるヒートシンク２０との接合は、上記仮止め材及びＡｌ－Ｓｉ系ろう材を用いればよい。
放熱層１３Ａは、第１実施形態の放熱層１３と同様に、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ及び結合部１３２ａ，１３２ｂを有している。このため、本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
放熱層１３Ａは、第１実施形態の放熱層１３と同様に、放熱層貫通溝１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ及び結合部１３２ａ，１３２ｂを有している。このため、本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0041】
なお、本実施形態では、回路層１２Ａは、第１実施形態の第１回路層１４と同一の構成であり、放熱層１３Ａは、第１実施形態の第１放熱層１６と同一の構成であることとしたが、これに限らず、例えば、回路層１２Ａ及び放熱層１３Ａを銅又は銅合金により形成してもよい。この場合、セラミックス基板１１の一方の面に銅又は銅合金からなる回路層１２Ａが形成され、他方の面に銅又は銅合金からなる放熱層１３Ａが形成されることとなる。この場合、セラミックス基板１１と回路層１２Ａ及び放熱層１３Ａとの接合は、例えば、上記仮止め材及びろう材を用いればよい。ここでのろう材は、Ａｇ－Ｔｉ系又はＡｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系のろう材を用いることができる。
【0042】
［第３～第６実施形態］
図８～図１４は、第３～第６実施形態における回路層及び放熱層を示している。以下の各実施形態では、図８～図１４を用いて絶縁回路基板を構成する回路層及び放熱層についてのみ説明する。この実施形態の回路層及び放熱層は、第１実施形態のように回路層及び放熱層が２層のものにも適用可能であるとともに、第２実施形態のように回路層及び放熱層が１層のものにも適用可能である。
図８～図１４は、第３～第６実施形態における回路層及び放熱層を示している。以下の各実施形態では、図８～図１４を用いて絶縁回路基板を構成する回路層及び放熱層についてのみ説明する。この実施形態の回路層及び放熱層は、第１実施形態のように回路層及び放熱層が２層のものにも適用可能であるとともに、第２実施形態のように回路層及び放熱層が１層のものにも適用可能である。
【0043】
第３実施形態の回路層１２Ｂは、図８に示すように、パターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄにより、４つの回路パターンに分割されている。このパターン分割溝１２１ｃは、回路層１２Ｂの中心を通る図８の縦方向に沿って延びる直線状であり，パターン分割溝１２１ｄは、回路層１２Ｂの中心を通る図８の横方向に沿って延びる直線状である。つまり、パターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄは回路層１２Ｂの中心で重なる十字状であり、矩形板状の回路層１２Ｂを４つの矩形状の回路パターンに分割している。このパターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄの形状は、その延びる方向が異なる以外は、いずれも同じであり、その幅は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。また、パターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄの両端は、いずれも回路層１２の外周端に開放されている。つまり、回路層１２Ｂは、パターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄにより、電気的に４つの領域に分断されている。
【0044】
第３実施形態の放熱層１３Ｂのパターン分割溝１２１ｃに対応する位置には、図９に示すように、パターン分割溝１２１ｃに沿う放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆが形成され、パターン分割溝１２１ｄに対応する位置には、パターン分割溝１２１ｄに沿う放熱層貫通溝１３１ｇ，１３１ｆが形成されている。また、これら放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆのそれぞれの両側、及び放熱層貫通溝１３１ｇ，１３１ｈのそれぞれの両側に位置する各領域を結合する１つの結合部１３２ｃが形成されている。
【0045】
これら放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆは、図９の縦方向に延びており、矩形板状の放熱層１３Ｂを２つの領域に分断するように設けられ、その中央に結合部１３２ｃが設けられている。また、放熱層貫通溝１３１ｇ，１３１ｈは、図９の横方向に延びており、放熱層１３Ｂを２つの領域に分断するように設けられ、その中央に結合部１３２ｃが設けられている。これら放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈの形状は、その延びる方向が異なる以外は、いずれも同じであり、例えば、その幅ｗ１が０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄと同じに設定されている。また、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈの結合部１３２ｃとは反対側の端部は、いずれも放熱層１３Ｂの外周端に開放されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄと同じに設定されている。また、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈの結合部１３２ｃとは反対側の端部は、いずれも放熱層１３Ｂの外周端に開放されている。
【0046】
結合部１３２ｃは、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆのそれぞれの両側に位置する各領域、及び放熱層貫通溝１３１ｇ，１３１ｈのそれぞれの両側に位置する各領域を結合している。具体的には、結合部１３２ｃは、放熱層１３の中央に位置し、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆの図９における左側に位置する領域と、図９における右側に位置する領域とを結合するとともに、放熱層貫通溝１３１ｇ，１３１ｈの図９における上側に位置する領域と下側に位置する領域とを結合している。つまり、結合部１３２ｃが設けられることにより、放熱層１３Ｂは、１枚板状（１ピース）とされている。
【0047】
この結合部１３２ｃのパターン分割溝１２１ｃに沿う方向の距離Ｌ２と、パターン分割溝１２１ｄに沿う方向の距離Ｌ３とは、同じであり、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｃの距離Ｌ２，Ｌ３は、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
なお、結合部１３２ｃの距離Ｌ２，Ｌ３は、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
【0048】
本実施形態においても、放熱層１３Ｂの回路層１２Ｂのパターン分割溝１２１ｃ，１２１ｄに対応する位置に放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｇ，１３１ｇ，１３１ｈが形成されているので、絶縁回路基板１０の反りを抑制できる。また、結合部１３２ｃが放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｇ，１３１ｇ，１３１ｈの両側に位置する各領域を結合しているので、放熱層を１枚板の状態で維持でき、その取扱いを容易にできる。さらに、放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｇ，１３１ｇ，１３１ｈの結合部１３２ｃとは反対側の端部が放熱層１３Ｂの外周端に開放されているので、仮止め材の残渣が放熱層貫通溝１３１ｅ，１３１ｇ，１３１ｇ，１３１ｈ内に残ることを抑制できる。
【0049】
第４実施形態の回路層１２Ｃは、図１０に示すように、１本のパターン分割溝１２１ｅにより、複数（２つ）の回路パターンに分割されている。このパターン分割溝１２１ｅは、回路層１２Ｃの図１０における右側の中央部分を抉るように延びる形状、いわゆるＣ字状に形成されている。つまり、パターン分割溝１２１ｅは、回路層１２Ｃの図１０における右側端から左方向に延び、その先端部から図１０の下方に向けて延び、その先端部から図１０の右方向に延びる形状であり、その両端部は、回路層１２Ｃの外周端に開放されている。つまり、回路層１２Ｃは、パターン分割溝１２１ｅにより、電気的に２つの領域に分断されている。なお、パターン分割溝１２１ｅの幅は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。
【0050】
第４実施形態の放熱層１３Ｃのパターン分割溝１２１ｅに対応する位置には、図１１に示すように、パターン分割溝１２１ｅに沿う放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊと、放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊのそれぞれの両側に位置する各領域を結合する結合部１３２ｅとが形成されている。
【0051】
この放熱層貫通溝１３１ｉは、図１１に示すように、放熱層１３Ｃの図１１における右側端上方から左方向に延び、その先端部が図１１の下方に屈曲する形状である。また、放熱層貫通溝１３１ｊは、放熱層１３Ｃの図１１における右側端下方から左方向に延び、その先端部が図１１の上方に屈曲する形状である。これら放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊは、矩形板状の放熱層１３Ｃの図１１における右側の中央部分を分断するように設けられ、それぞれの屈曲した先端が結合部１３２ｅに接続されている。また、放熱層貫通溝１３１ｃ，１３１ｄの結合部１３２ｅとは反対側の端部は、いずれも放熱層１３Ｃの外周端に開放されている。この放熱層貫通溝１３１ｉは、放熱層貫通溝１３１ｊを反転させた形状であり、これら放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊの幅ｗ１は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｅと同じに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｅと同じに設定されている。
【0052】
結合部１３２ｅは、放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊのそれぞれの両側に位置する各領域を結合している。具体的には、結合部１３２ｅは、放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊにより囲まれる領域とその外側に位置する領域とを結合している。つまり、結合部１３２ｅが設けられることにより、放熱層１３Ｃは、１枚板状（１ピース）とされている。
この結合部１３２ｅのパターン分割溝１２１ｅ沿う方向の距離Ｌ４は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｅの距離Ｌ４は、放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
この結合部１３２ｅのパターン分割溝１２１ｅ沿う方向の距離Ｌ４は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｅの距離Ｌ４は、放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
【0053】
本実施形態においても、放熱層１３Ｃの回路層１２Ｃのパターン分割溝１２１ｅに対応する位置に放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊが形成されているので、絶縁回路基板１０の反りを抑制できる。また、結合部１３２ｅが放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊの両側に位置する各領域を結合しているので、放熱層を１枚板の状態で維持でき、その取扱いを容易にできる。さらに、放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊの結合部１３２ｅとは反対側の端部が放熱層１３Ｃの外周端に開放されているので、仮止め材の残渣が放熱層貫通溝１３１ｉ，１３１ｊ内に残ることを抑制できる。
【0054】
第５実施形態の回路層１２Ｄは、図１２に示すように、１本のパターン分割溝１２１ｆにより、複数（２つ）の回路パターンに分割されている。このパターン分割溝１２１ｆは、回路層１２Ｃの図１２における左側端から右方向に延び、その先端部から図１２の上方に向けて延び、その先端部から図１２の右方向に延びる形状であり、その両端部は、回路層１２Ｄの外周端に開放されている。つまり、回路層１２Ｄは、パターン分割溝１２１ｆにより、電気的に２つの領域に分断されている。なお、パターン分割溝１２１ｆの幅は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。
【0055】
第５実施形態の放熱層１３Ｄのパターン分割溝１２１ｆに対応する位置には、図１３に示すように、パターン分割溝１２１ｆに沿う放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍと、放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍのそれぞれの両側に位置する各領域を結合する結合部１３２ｆとが形成されている。
【0056】
この放熱層貫通溝１３１ｋは、図１３に示すように、放熱層１３Ｄの図１３における右側端上方から左方向に延び、その先端部が図１３の下方に屈曲する形状である。また、放熱層貫通溝１３１ｍは、放熱層１３Ｄの図１３における左側端下方から右方向に延び、その先端部が図１３の上方に屈曲する形状である。これら放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍは、矩形板状の放熱層１３Ｄを上側領域及び下側領域に分断するように設けられ、それぞれの屈曲した先端が結合部１３２ｆに接続されている。また、放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍの結合部１３２ｆとは反対側の端部は、いずれも放熱層１３Ｄの外周端に開放されている。これら放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍは、同形状であり、これら放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍの幅ｗ１は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｆと同じに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｆと同じに設定されている。
【0057】
結合部１３２ｆは、放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍのそれぞれの両側に位置する各領域を結合している。具体的には、結合部１３２ｆは、放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍの上側に位置する領域と下側に位置する領域とを結合している。つまり、結合部１３２ｆが設けられることにより、放熱層１３Ｄは、１枚板状（１ピース）とされている。
この結合部１３２ｆのパターン分割溝１２１ｆに沿う方向の距離Ｌ５は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｆの距離Ｌ５は、放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
この結合部１３２ｆのパターン分割溝１２１ｆに沿う方向の距離Ｌ５は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｆの距離Ｌ５は、放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
【0058】
本実施形態においても、放熱層１３Ｄの回路層１２Ｄのパターン分割溝１２１ｆに対応する位置に放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍが形成されるとともに、これらの端部が放熱層１３Ｄの外周端に開放されているので、絶縁回路基板１０の反りを抑制できるとともに、仮止め材の残渣が放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍ内に残ることを抑制できる。さらに、結合部１３２ｆが放熱層貫通溝１３１ｋ，１３１ｍの両側に位置する各領域を結合しているので、放熱層を１枚板の状態で維持でき、その取扱いを容易にできる。
【0059】
第６実施形態の回路層は、第５実施形態の回路層１２Ｄと同一である。また、第６実施形態の放熱層１３Ｅのパターン分割溝１２１ｆに対応する位置には、図１４に示すように、パターン分割溝１２１ｆに沿う１つの放熱層貫通溝１３１ｎと、放熱層貫通溝１３１ｎの両側に位置する各領域を結合する結合部１３２ｇとが形成されている。
【0060】
この放熱層貫通溝１３１ｎは、図１４に示すように、放熱層１３Ｅの図１４における左側端上方から右方向に延び、その先端部が図１４の下方に屈曲して下方に延び、その先端部が図１４の左方向に延びる形状である。つまり、放熱層貫通溝１３１ｎは、パターン分割溝１２１ｄの左側端部が閉塞された形状である。この放熱層貫通溝１３１ｎは、矩形板状の放熱層１３Ｅを上側領域及び下側領域に分断するように設けられ、先端が結合部１３２ｇに接続されている。また、放熱層貫通溝１３１ｎの結合部１３２ｇとは反対側の端部は、放熱層１３Ｅの外周端に開放されている。この放熱層貫通溝１３１ｎの幅ｗ１は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｆと同じに設定されている。
なお、本実施形態では、幅ｗ１は、パターン分割溝１２１ｆと同じに設定されている。
【0061】
結合部１３２ｇは、放熱層貫通溝１３１ｎの両側に位置する各領域を結合している。具体的には、結合部１３２ｇは、放熱層貫通溝１３１ｎの上側に位置する領域と下側に位置する領域とを結合している。つまり、結合部１３２ｇが設けられることにより、放熱層１３Ｅは、１枚板状（１ピース）とされている。
この結合部１３２ｇの放熱層貫通溝１３１ｎに沿う方向の距離Ｌ６は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｇの距離Ｌ６は、放熱層貫通溝１３１ｎの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
この結合部１３２ｇの放熱層貫通溝１３１ｎに沿う方向の距離Ｌ６は、例えば、０．８ｍｍ～８．０ｍｍに設定されている。
なお、結合部１３２ｇの距離Ｌ６は、放熱層貫通溝１３１ｎの幅ｗ１を超え、かつ、幅ｗ１の４．０倍以下であることが好ましい。
【0062】
本実施形態においても、放熱層１３Ｅの回路層１２Ｄのパターン分割溝１２１ｆに対応する位置に放熱層貫通溝１３１ｎが形成されているので、絶縁回路基板１０の反りを抑制できる。また、結合部１３２ｇが放熱層貫通溝１３１ｎの両側に位置する各領域を結合しているので、放熱層を１枚板の状態で維持でき、その取扱いを容易にできる。さらに、放熱層貫通溝１３１ｎの結合部１３２ｇとは反対側の端部が放熱層１３Ｅの外周端に開放されているので、仮止め材の残渣が放熱層貫通溝１３１ｎ内に残ることを抑制できる。なお、本実施形態では、放熱層貫通溝１３１ｇの長さが大きくなるものの、真空雰囲気下においてセラミックス基板１１と回路層１２Ｄ及び放熱層１３Ｅとが接合されるので、仮止め材の残渣が残ることはない。
【0063】
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。
例えば、上記実施形態では、ヒートシンク２０は、アルミニウム合金からなることとしたが、これに限らず、例えば、ＡｌＳｉＣからなる板材により形成されてもよい。このＡｌＳｉＣは、強化材である炭化ケイ素（ＳｉＣ）に、アルミニウム（Ａｌ）を高圧含浸させたものである。このＡｌＳｉＣは、アルミニウムと炭化珪素との両方の特性を兼ね備えており、ヒートシンクとして良好な熱伝導性を有するとともに、熱膨張係数が低く、絶縁回路基板１０に接合されることにより、熱伸縮が絶縁回路基板１０のセラミックス基板１１と均衡して反り等の発生を抑制することができる。また、ヒートシンク２０は備えていなくてもよい。
例えば、上記実施形態では、ヒートシンク２０は、アルミニウム合金からなることとしたが、これに限らず、例えば、ＡｌＳｉＣからなる板材により形成されてもよい。このＡｌＳｉＣは、強化材である炭化ケイ素（ＳｉＣ）に、アルミニウム（Ａｌ）を高圧含浸させたものである。このＡｌＳｉＣは、アルミニウムと炭化珪素との両方の特性を兼ね備えており、ヒートシンクとして良好な熱伝導性を有するとともに、熱膨張係数が低く、絶縁回路基板１０に接合されることにより、熱伸縮が絶縁回路基板１０のセラミックス基板１１と均衡して反り等の発生を抑制することができる。また、ヒートシンク２０は備えていなくてもよい。
【実施例】
【0064】
［第１実施例］
本実施例では、上述した実施形態の通り、板厚０．３２ｍｍ、平面サイズが４０ｍｍ×６０ｍｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）からなるセラミックス基板の一方の面に、板厚０．４ｍｍ、パターン分割溝の面積を含む平面サイズが３９．５ｍｍ×５５．５ｍｍ、表１に示す形状の４Ｎアルミニウム板を接合するとともに、他方の面に板厚０．４ｍｍ、放熱層分割溝の面積を含む平面サイズが３９．５ｍｍ×５５．５ｍｍ、表１に示す４つの形状のそれぞれの４Ｎアルミニウム板を接合した。そして、これらそれぞれの４Ｎアルミニウム板のセラミックス基板とは反対側の面に仮止め材（ポリメタクリル酸メチルをテルピネオールに濃度２０ｗｔ％となるよう溶解させた液体）を介して銅板（厚さ２．０ｍｍ、形状はそれぞれのアルミニウムと同じ）を積層し、積層体を形成した。そして、この積層体を加圧板により挟持して、積層方向に加圧した状態で加熱し、４Ｎアルミニウム板と銅板とを固相拡散接合した。なお、このときの接合条件は、真空雰囲気下で、積層方向の加圧力が１．２ＭＰａで、５４０℃の加熱温度に６０分保持することとした。これにより、Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の絶縁回路基板を製造した。
本実施例では、上述した実施形態の通り、板厚０．３２ｍｍ、平面サイズが４０ｍｍ×６０ｍｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）からなるセラミックス基板の一方の面に、板厚０．４ｍｍ、パターン分割溝の面積を含む平面サイズが３９．５ｍｍ×５５．５ｍｍ、表１に示す形状の４Ｎアルミニウム板を接合するとともに、他方の面に板厚０．４ｍｍ、放熱層分割溝の面積を含む平面サイズが３９．５ｍｍ×５５．５ｍｍ、表１に示す４つの形状のそれぞれの４Ｎアルミニウム板を接合した。そして、これらそれぞれの４Ｎアルミニウム板のセラミックス基板とは反対側の面に仮止め材（ポリメタクリル酸メチルをテルピネオールに濃度２０ｗｔ％となるよう溶解させた液体）を介して銅板（厚さ２．０ｍｍ、形状はそれぞれのアルミニウムと同じ）を積層し、積層体を形成した。そして、この積層体を加圧板により挟持して、積層方向に加圧した状態で加熱し、４Ｎアルミニウム板と銅板とを固相拡散接合した。なお、このときの接合条件は、真空雰囲気下で、積層方向の加圧力が１．２ＭＰａで、５４０℃の加熱温度に６０分保持することとした。これにより、Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の絶縁回路基板を製造した。
【0065】
また、各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４における回路層の形状は、表１に示すように、表１の縦方向に延びる２本のパターン分割溝が形成されている形状（上記第２実施形態の回路層１２Ａと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．５ｍｍとした。
試料Ｎｏ．１１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．１２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．１３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に２本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．１３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．１４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝のそれぞれに対応する位置に２本（計４本）の放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．１４における放熱層の形状は、上記第２実施形態の放熱層１３Ａと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４について、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表１に示すとおりである。
試料Ｎｏ．１１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．１２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．１３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に２本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．１３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．１４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝のそれぞれに対応する位置に２本（計４本）の放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．１４における放熱層の形状は、上記第２実施形態の放熱層１３Ａと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４について、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表１に示すとおりである。
【0066】
（反りの評価）
各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の反りについては、絶縁回路基板の裏面側（放熱層側）の平面度を算出することにより評価した。具体的には、ａｋｒｏｍｅｔｒｉｘ社製ＰＳ２００により、各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の絶縁回路基板の裏面側（放熱層側）から裏面全体の平面度（平行した２枚の板で測定平面を挟んだ時に、その板間の距離が最小となるときの板間距離）を測定した。この測定により、Ｎｏ．１１の平面度を基準として、３０％以上平面度が小さくなっていた場合を良好「Ａ」、０％を超えて３０％未満平面度が小さくなっていた場合を可「Ｂ」と評価した。
各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の反りについては、絶縁回路基板の裏面側（放熱層側）の平面度を算出することにより評価した。具体的には、ａｋｒｏｍｅｔｒｉｘ社製ＰＳ２００により、各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の絶縁回路基板の裏面側（放熱層側）から裏面全体の平面度（平行した２枚の板で測定平面を挟んだ時に、その板間の距離が最小となるときの板間距離）を測定した。この測定により、Ｎｏ．１１の平面度を基準として、３０％以上平面度が小さくなっていた場合を良好「Ａ」、０％を超えて３０％未満平面度が小さくなっていた場合を可「Ｂ」と評価した。
【0067】
（有機残渣の評価）
各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の有機残渣の評価については、目視にて判断した。具体的には、放熱層全体を観察し、有機残渣が残っていない場合は良好「Ａ」と評価し、それ以外を、不可「Ｂ」と評価した。なお、有機残渣は、茶色もしくは黒色の染みとして観察される。
各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４の有機残渣の評価については、目視にて判断した。具体的には、放熱層全体を観察し、有機残渣が残っていない場合は良好「Ａ」と評価し、それ以外を、不可「Ｂ」と評価した。なお、有機残渣は、茶色もしくは黒色の染みとして観察される。
【0068】
（ピース数（取扱い性）の評価）
各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４のピース数は、放熱層を構成するピースの数を示している。このピースの数が「１」である場合、放熱層（放熱層用金属板）が１枚板の状態であることを示しており、ピースの数が「２」以上である場合、放熱層が複数のピースに分断されていることを示している。例えば、ピース数が「３」である場合、放熱層（放熱層用金属板）が３つのピースに分断されていることを示している。
各試料Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１４のピース数は、放熱層を構成するピースの数を示している。このピースの数が「１」である場合、放熱層（放熱層用金属板）が１枚板の状態であることを示しており、ピースの数が「２」以上である場合、放熱層が複数のピースに分断されていることを示している。例えば、ピース数が「３」である場合、放熱層（放熱層用金属板）が３つのピースに分断されていることを示している。
【0069】
【表1】
【0070】
表１に示すように、試料Ｎｏ．１４は、放熱層のパターン分割溝に対応する位置にパターン分割溝に沿う放熱層貫通溝と、放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合する結合部と、が形成され、放熱層貫通溝の外側端部が放熱層の外周端に開放されていたので、反りの評価が可「Ｂ」、有機残渣の評価が良好「Ａ」であり、放熱層のピース数も１であることからその取扱い性も良好であった。
一方、試料Ｎｏ．１１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．１２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が３と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．１３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
一方、試料Ｎｏ．１１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．１２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が３と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．１３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
【0071】
［第２実施例］
本実施例では、回路層と放熱層を表２の通りとした以外は、第１実施例と同様とした。
なお、各試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．２４における回路層の形状は、表２に示すように、表２の縦方向に延びる１本のパターン分割溝と表２の横方向に延びる１本のパターン分割溝とが形成されている形状（上記第３実施形態の回路層１２Ｂと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．４ｍｍとした。
試料Ｎｏ．２１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．２２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．２３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に中心で交差する２本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．２３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．２４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝に対応する位置に４本放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．２４における放熱層の形状は、上記第３実施形態の放熱層１３Ｂと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．２４について、上記第１実施例で示した方法と同様の方法で、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表２に示すとおりである。
本実施例では、回路層と放熱層を表２の通りとした以外は、第１実施例と同様とした。
なお、各試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．２４における回路層の形状は、表２に示すように、表２の縦方向に延びる１本のパターン分割溝と表２の横方向に延びる１本のパターン分割溝とが形成されている形状（上記第３実施形態の回路層１２Ｂと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．４ｍｍとした。
試料Ｎｏ．２１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．２２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．２３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に中心で交差する２本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．２３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．２４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝に対応する位置に４本放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．２４における放熱層の形状は、上記第３実施形態の放熱層１３Ｂと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．２４について、上記第１実施例で示した方法と同様の方法で、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表２に示すとおりである。
【0072】
【表2】
【0073】
表２に示すように、試料Ｎｏ．２４は、放熱層のパターン分割溝に対応する位置にパターン分割溝に沿う放熱層貫通溝と、放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合する結合部と、が形成され、放熱層貫通溝の外側端部が放熱層の外周端に開放されているので、反りの評価が可「Ｂ」、有機残渣の評価が良好「Ａ」であり、放熱層のピース数も１であることからその取扱い性も良好であった。
一方、試料Ｎｏ．２１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．２２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が４と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．２３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
一方、試料Ｎｏ．２１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．２２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が４と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．２３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
【0074】
［第３実施例］
本実施例では、回路層と放熱層を表３の通りとした以外は、第１実施例と同様とした。
なお、各試料Ｎｏ．３１～Ｎｏ．３４における回路層の形状は、表３に示すように、略Ｃ字状の１本のパターン分割溝が形成されている形状（上記第４実施形態の回路層１２Ｃと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．５ｍｍとした。
試料Ｎｏ．３１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．３２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．３３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に略Ｃ字状の１本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．３３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．３４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝に対応する位置に２本の放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．３４における放熱層の形状は、上記第４実施形態の放熱層１３Ｃと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．３１～Ｎｏ．３４について、上記第１実施例で示した方法と同様の方法で、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表３に示すとおりである。
本実施例では、回路層と放熱層を表３の通りとした以外は、第１実施例と同様とした。
なお、各試料Ｎｏ．３１～Ｎｏ．３４における回路層の形状は、表３に示すように、略Ｃ字状の１本のパターン分割溝が形成されている形状（上記第４実施形態の回路層１２Ｃと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．５ｍｍとした。
試料Ｎｏ．３１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．３２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．３３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に略Ｃ字状の１本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．３３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．３４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝に対応する位置に２本の放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．３４における放熱層の形状は、上記第４実施形態の放熱層１３Ｃと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．３１～Ｎｏ．３４について、上記第１実施例で示した方法と同様の方法で、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表３に示すとおりである。
【0075】
【表3】
【0076】
表３に示すように、試料Ｎｏ．３４は、放熱層のパターン分割溝に対応する位置にパターン分割溝に沿う放熱層貫通溝と、放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合する結合部と、が形成され、放熱層貫通溝の外側端部が放熱層の外周端に開放されているので、反りの評価が可「Ｂ」、有機残渣の評価が可「Ａ」であり、放熱層のピース数も１であることからその取扱い性も良好であった。
一方、試料Ｎｏ．３１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．３２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が２と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．３３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
一方、試料Ｎｏ．３１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．３２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が２と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．３３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
【0077】
［第４実施例］
本実施例では、回路層と放熱層を表４の通りとした以外は、第１実施例と同様とした。
なお、各試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４４における回路層の形状は、表４に示すように、１本のパターン分割溝が形成されている形状（上記第５実施形態の回路層１２Ｄと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．５ｍｍとした。
試料Ｎｏ．４１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．４２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．４３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に１本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．４３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．４４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝に対応する位置に２本の放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．４４における放熱層の形状は、上記第５実施形態の放熱層１３Ｄと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４４について、上記第１実施例で示した方法と同様の方法で、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表４に示すとおりである。
本実施例では、回路層と放熱層を表４の通りとした以外は、第１実施例と同様とした。
なお、各試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４４における回路層の形状は、表４に示すように、１本のパターン分割溝が形成されている形状（上記第５実施形態の回路層１２Ｄと同形状）のものを用いた。この回路層におけるパターン分割溝の幅は、１．５ｍｍとした。
試料Ｎｏ．４１では、放熱層（放熱層用金属板）の形状は、矩形板状とした。また、試料Ｎｏ．４２では、回路層と同形状の放熱層を用いた。さらに、試料Ｎｏ．４３では、回路層のパターン分割溝に対応する位置に１本の放熱層貫通溝が形成され、その両端に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、放熱層用貫通溝のそれぞれの両端部に設けられた結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。つまり、試料Ｎｏ．４３の放熱層として、放熱層貫通溝の両端部が放熱層の外周縁に開放されていないものを用いた。また、試料Ｎｏ．４４における放熱層用金属板の形状は、回路層のパターン分割溝に対応する位置に２本の放熱層貫通溝が形成され、２本の放熱層貫通溝の間に結合部が形成された放熱層を用いた。この放熱層における放熱層貫通溝の結合部とは反対側の端部は、放熱層の外周縁に開放された形状とし、その幅は、２．０ｍｍ（パターン分割溝の幅の１．３倍）とした。また、結合部のパターン分割溝に沿う方向の長さは、それぞれ２．０ｍｍとした。すなわち、試料Ｎｏ．４４における放熱層の形状は、上記第５実施形態の放熱層１３Ｄと同形状とした。
このような各試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４４について、上記第１実施例で示した方法と同様の方法で、反り、有機残渣の有無及び放熱層（放熱層用金属板）のピース数について評価した。結果は、表４に示すとおりである。
【0078】
【表4】
【0079】
表４に示すように、試料Ｎｏ．４４は、放熱層のパターン分割溝に対応する位置にパターン分割溝に沿う放熱層貫通溝と、放熱層貫通溝の両側に位置する各領域を結合する結合部と、が形成され、放熱層貫通溝の外側端部が放熱層の外周端に開放されているので、反りの評価が可「Ｂ」、有機残渣の評価が良好「Ａ」であり、放熱層のピース数も１であることからその取扱い性も良好であった。
一方、試料Ｎｏ．４１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．４２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が２と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．４３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
一方、試料Ｎｏ．４１の放熱層は、ピース数が１であることから取り扱い性は高いものの、放熱層貫通溝が設けられていないので、反りを解消できなかった。また、試料Ｎｏ．４２の放熱層は、放熱層貫通溝がパターン分割溝と同形状であったため、反りの評価及び有機残差の評価が良好「Ａ」であったものの、放熱層のピース数が２と多いことから、その取扱い性が低かった。さらに、試料Ｎｏ．４３の放熱層は、反りの評価が可「Ｂ」であり、ピース数が１であることから取り扱い性に優れたものの、放熱層貫通溝の端部が放熱層の外周縁に開放されていないことから、接合時に仮止め材を適切に放熱層の外側に排出できず、有機残渣の評価が不可「Ｂ」であった。
【符号の説明】
【0080】
１，１Ａ…ヒートシンク付絶縁回路基板
１０，１０Ａ…絶縁回路基板
１００，１００Ａ…パワーモジュール
１１…セラミックス基板
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…回路層
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆ…パターン分割溝
１２２，１２３，１２４…回路パターン
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ…放熱層
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈ，１３１ｉ，１３１ｊ，１３１ｋ，１３１ｍ，１３１ｎ…放熱層貫通溝
１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｅ，１３２ｆ，１３２ｇ…結合部
１４…第１回路層
１４０…第１回路層用金属板
１５…第２回路層
１５０…第２回路層用金属板
１６…第１放熱層
１６０…第１放熱層用金属板
１７…第２放熱層
１７０…第２放熱層用金属板
１８…ろう材箔
２０…ヒートシンク
２１…締結穴
３０…半導体素子
３１，３２…加圧板
５０…冷却器
１０，１０Ａ…絶縁回路基板
１００，１００Ａ…パワーモジュール
１１…セラミックス基板
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…回路層
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆ…パターン分割溝
１２２，１２３，１２４…回路パターン
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ…放熱層
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈ，１３１ｉ，１３１ｊ，１３１ｋ，１３１ｍ，１３１ｎ…放熱層貫通溝
１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｅ，１３２ｆ，１３２ｇ…結合部
１４…第１回路層
１４０…第１回路層用金属板
１５…第２回路層
１５０…第２回路層用金属板
１６…第１放熱層
１６０…第１放熱層用金属板
１７…第２放熱層
１７０…第２放熱層用金属板
１８…ろう材箔
２０…ヒートシンク
２１…締結穴
３０…半導体素子
３１，３２…加圧板
５０…冷却器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】