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(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】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】絶縁回路基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/12 20060101AFI20241022BHJP
H05K 3/00 20060101ALI20241022BHJP
H05K 1/02 20060101ALI20241022BHJP
C04B 37/02 20060101ALI20241022BHJP
B23K 1/19 20060101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
H01L23/12 D
H05K3/00 X
H05K1/02 G
C04B37/02 B
B23K1/19 B
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021031572
(22)【出願日】2021-03-01
(65)【公開番号】P2022132865
(43)【公開日】2022-09-13
【審査請求日】2024-01-29
(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】青木 慎介
(72)【発明者】
【氏名】松尾 拓也
【審査官】秋山 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１２７４０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１１４１６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１４７０６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３９１６３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２３／１２
Ｈ０５Ｋ ３／００
Ｈ０５Ｋ １／０２
Ｃ０４Ｂ ３７／０２
Ｂ２３Ｋ １／１９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
分割用スクライブラインが形成された矩形状のセラミックス板と金属板とをろう材を介して積層する積層工程と、積層体を加熱してろう材を溶融させた後、冷却することにより前記セラミックス板と前記金属板とを接合する接合工程と、接合工程後に前記金属板をエッチングして不要部分を除去するエッチング工程と、エッチング工程後に前記セラミックス板を前記スクライブラインに沿って分割することにより複数の絶縁回路基板を形成する分割工程と、を有する絶縁回路基板の製造方法であって、前記積層工程では、前記セラミックス板と前記金属板との一つの角部を揃えた状態に位置決めすることにより、該一つの角部に対向する角部を構成する二辺に、セラミックス板のダミー部を形成しており、
前記接合工程では、前記ダミー部において、溶融した前記ろう材の広がり領域の外縁が、前記金属板の熱膨張により広がる外縁より内側に配置されることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
【請求項2】
前記金属板を板素材から切断して形成する金属板形成工程を有し、前記積層工程では、前記金属板の切断端部において、バリが出ている側の面を前記セラミックス板の前記ダミー部の表面に重ねることを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板の製造方法。
【請求項3】
前記板素材は前記金属板の幅に設定された長尺材であり、前記金属板形成工程では、前記板素材を長さ方向に間欠的に搬送しながらシャーにより前記金属板の長さに切断して前記金属板を形成し、前記積層工程では、前記金属板の前記金属板形成工程における搬送方向の後方側の切断端部を前記ダミー部に配置し、かつ該切断端部のバリが出ている側の面を前記ダミー部の表面に重ねることを特徴とする請求項２に記載の絶縁回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大電流、高電圧を制御するパワーモジュール等に用いられる絶縁回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のパワーモジュール等に用いられる絶縁回路基板として、例えば、特許文献１に記載の金属接合セラミックス基板（絶縁回路基板）では、ＡｌＮ（窒化アルミ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｓｉ３Ｎ４（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第一の金属板が接合されて構成された回路層と、セラミックス基板の他方の面に第二の金属板が接合されて構成された金属層とを備えている。また、その製造工程として、切断ライン（スクライブライン）を形成して複数のセラミックス基板に分割可能なセラミックス板に、金属板を接触配置した後、活性金属法等によってこれらを接合し、金属板の不要な部分をエッチングによって除去することで回路パターンを形成し、セラミックス板をスクライブラインから分割して個々の絶縁回路基板を得ることが記載されている。
なお、セラミックス板と金属板とをろう付けする場合は、金属板が銅又は銅合金板である場合、ろう材には活性金属を含むＡｇ－Ｔｉ系やＡｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系のろう材ものが用いられる。
なお、セラミックス板と金属板とをろう付けする場合は、金属板が銅又は銅合金板である場合、ろう材には活性金属を含むＡｇ－Ｔｉ系やＡｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系のろう材ものが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５６４２８０８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、エッチング法で接合体を製造する際、回路形成用に必要なレジスト印刷の位置決めをするためにセラミックス板の少なくとも対角２角以上が露出している必要があり、そのために少なくとも連続する金属板の２辺が接合後にセラミックス基板外周より内側に存在する必要がある。
一般的にセラミックス板の外周部には製造過程で製品部分となるセラミックス板を保護するために「ダミー部」が存在する。通常、このセラミックス板の露出している二つの角部をその後のレジスト印刷時の基準としている。
一般的にセラミックス板の外周部には製造過程で製品部分となるセラミックス板を保護するために「ダミー部」が存在する。通常、このセラミックス板の露出している二つの角部をその後のレジスト印刷時の基準としている。
【0005】
一方、接合性確保のため、接合必要箇所には最低限ろう材が存在する必要がある。必要なろう材面積を確保しながら、金属板とろう材の位置関係が不適切な場合、接合時にセラミックス板が露出する部分（「ダミー部」）に、セラミックス板と金属板との間から余剰なろう材が流れ出し、金属板の側面を経て金属板表面に這い上がり外観不良および回路形成時のエッチング不良の原因となる問題があった。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、「ダミー部」へのろう材の流れだしを抑制し、金属板表面へのろう材の這い上がりによる外観不良及びエッチング不良を防止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の製造方法は、分割用スクライブラインが形成された矩形状のセラミックス板と金属板とをろう材を介して積層する積層工程と、積層体を加熱してろう材を溶融させた後、冷却することにより前記セラミックス板と前記金属板とを接合する接合工程と、接合工程後に前記金属板をエッチングして不要部分を除去するエッチング工程と、エッチング工程後に前記セラミックス板を前記スクライブラインに沿って分割することにより複数の絶縁回路基板を形成する分割工程と、を有する絶縁回路基板の製造方法であって、
前記積層工程では、前記セラミックス板と前記金属板との一つの角部を揃えた状態に位置決めすることにより、該一つの角部に対向する角部を構成する二辺に、セラミックス板のダミー部を形成しており、
前記接合工程では、前記ダミー部において、溶融した前記ろう材の広がり領域の外縁が、前記金属板の熱膨張により広がる外縁より内側に配置される。
前記積層工程では、前記セラミックス板と前記金属板との一つの角部を揃えた状態に位置決めすることにより、該一つの角部に対向する角部を構成する二辺に、セラミックス板のダミー部を形成しており、
前記接合工程では、前記ダミー部において、溶融した前記ろう材の広がり領域の外縁が、前記金属板の熱膨張により広がる外縁より内側に配置される。
【0008】
セラミックス板と金属板とは接合時に一つの角部を基準として二辺が位置決めされ、残りの二辺のダミー部において露出しているセラミックス板の対向する二つの角部が、エッチングの際のレジスト印刷の基準ともなる。
接合工程で、このダミー部において、溶融したろう材の広がり領域の外縁が、金属板の熱膨張による広がる外縁より内側に配置されるようにすることにより、ダミー部のセラミックス板上に溶融ろう材が流れ出すことが抑制され、金属板表面へのろう材の這い上がりを抑制する。
接合工程で、このダミー部において、溶融したろう材の広がり領域の外縁が、金属板の熱膨張による広がる外縁より内側に配置されるようにすることにより、ダミー部のセラミックス板上に溶融ろう材が流れ出すことが抑制され、金属板表面へのろう材の這い上がりを抑制する。
【0009】
この製造方法において、前記金属板を板素材から切断して形成する金属板形成工程を有し、前記積層工程では、前記金属板の切断端部において、バリが出ている側の面を前記セラミックス板の前記ダミー部の表面に重ねるとよい。
【0010】
金属板のバリをダミー部の表面に重ねることにより、接合工程時に溶融したろう材をバリによりせき止めることができ、金属板の外に流れ出ることが防止される。
【0011】
この製造方法において、前記板素材は前記金属板の幅に設定された長尺材であり、前記金属板形成工程では、前記板素材を長さ方向に間欠的に搬送しながらシャーにより前記金属板の長さに切断して前記金属板を形成し、前記積層工程では、前記金属板の前記金属板形成工程における搬送方向の後方側の切断端部を前記ダミー部に配置し、かつ該切断端部のバリが出ている側の面を前記ダミー部の表面に重ねるとよい。
【0012】
板素材を間欠的に搬送しながらシャーにより切断すると、切断刃より搬送方向前方側で金属板が切り落とされる。このとき、切り落とされた金属板の搬送方向後方側の切断端面は切断による破断面が生じて粗い表面になる。また、切断により金属板の表面側に突出するバリが生じ、裏面側はだれ面になる。一方、この金属板が切り落とされた後の板素材の切断端部は、金属板を切断した後に引き上げられる切断刃の表面でこすられるために比較的平滑な切断端面になる。また、切断により板素材の表面側がだれ面で、裏面側に突出するバリになる。ただし、切断後に切断刃によってこすり上げられるので、金属板よりバリの高さは小さい。
そこで、切り落とされた金属板の搬送方向後方側の切断端部をセラミックス板のダミー部に配置して、そのバリをダミー部の表面に重ねることにより、接合工程時に溶融したろう材をバリによりせき止める効果が大きく、金属板の外に流れ出ることを有効に防止できる。
そこで、切り落とされた金属板の搬送方向後方側の切断端部をセラミックス板のダミー部に配置して、そのバリをダミー部の表面に重ねることにより、接合工程時に溶融したろう材をバリによりせき止める効果が大きく、金属板の外に流れ出ることを有効に防止できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、「ダミー部」へのろう材の流れだしを抑制し、金属板表面へのろう材の這い上がりによる外観不良及びエッチング不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態の絶縁回路基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図2】一実施形態の製造方法で製造される絶縁回路基板の例を示す縦断面図である。
【図7】板素材をシャーで切断している状態を示す模式図である。
【図8】シャーで切断された金属板の両切断端部を示す断面図である。
【図9】接合した後の金属板の切断端部付近を示す断面図である。
【図10】接合時の荷重とろう材の広がり率との関係を測定して得たグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の絶縁回路基板の製造方法の実施形態について説明する。
本実施形態の製造方法で製造される絶縁回路基板１は、例えば電源回路に用いられるパワーモジュール用基板である。この絶縁回路基板１は、図２に示すように、矩形状のセラミックス基板２と、そのセラミックス基板２の一方の面に形成された回路層３と、セラミックス基板２の他方の面に形成された放熱層４と、を有している。これら回路層３及び放熱層４は、セラミックス基板２より平面形状が小さく、周囲にセラミックス基板２が露出している。図２等には、便宜上、回路層３、放熱層４とも矩形状のものとして示しているが、その平面形状は特に限定されるものではない。
本実施形態の製造方法で製造される絶縁回路基板１は、例えば電源回路に用いられるパワーモジュール用基板である。この絶縁回路基板１は、図２に示すように、矩形状のセラミックス基板２と、そのセラミックス基板２の一方の面に形成された回路層３と、セラミックス基板２の他方の面に形成された放熱層４と、を有している。これら回路層３及び放熱層４は、セラミックス基板２より平面形状が小さく、周囲にセラミックス基板２が露出している。図２等には、便宜上、回路層３、放熱層４とも矩形状のものとして示しているが、その平面形状は特に限定されるものではない。
【0016】
セラミックス基板２は、回路層３と放熱層４との間の電気的接続を防止するものであって、窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４），酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等を用いることができるが、そのうち、窒化ケイ素が高強度であるため、好適である。このセラミックス基板２の厚さは０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定される。
【0017】
回路層３は、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金が適用できるが、電気特性に優れる銅又は銅合金が好適である。また、放熱層４も回路層３と同じ材質の金属が用いられ、例えば銅又は銅合金から構成される。これら回路層３及び放熱層４としては、例えば、純度９９．９６質量％以上の無酸素銅の銅板がセラミックス基板２に例えば活性金属ろう材（例えばＡｇ－Ｔｉ又はＡｇ－Ｃｕ－Ｔｉからなるろう材）にてろう付け接合されることにより形成される。この回路層３及び放熱層４の厚さは０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内に設定される。
【0018】
このように構成される絶縁回路基板１の製造方法について説明する。
この絶縁回路基板１は、図１に示すように、セラミックス板形成工程Ｓ１、金属板形成工程Ｓ２、積層工程Ｓ３、接合工程Ｓ４、エッチング工程Ｓ５、分割工程Ｓ６を経て製造される。セラミックス板形成工程Ｓ１と金属板形成工程Ｓ２とは、その順序は問われず、いずれを先に実施してもよく、同時進行してもよい。
以下、工程順に説明する。回路層３と放熱層４とは、エッチング工程でのエッチングの形状が異なる以外、金属板形成工程Ｓ２、積層工程Ｓ３、接合工程Ｓ４、エッチング工程Ｓ５を経て形成され、最後の分割工程Ｓ６により、回路層３及び放熱層４を有する絶縁回路基板１が形成される。以下では、回路層３と放熱層４とに対して同じ処理内容である場合には、特に回路層３と放熱層４とを区別することなく説明する。
この絶縁回路基板１は、図１に示すように、セラミックス板形成工程Ｓ１、金属板形成工程Ｓ２、積層工程Ｓ３、接合工程Ｓ４、エッチング工程Ｓ５、分割工程Ｓ６を経て製造される。セラミックス板形成工程Ｓ１と金属板形成工程Ｓ２とは、その順序は問われず、いずれを先に実施してもよく、同時進行してもよい。
以下、工程順に説明する。回路層３と放熱層４とは、エッチング工程でのエッチングの形状が異なる以外、金属板形成工程Ｓ２、積層工程Ｓ３、接合工程Ｓ４、エッチング工程Ｓ５を経て形成され、最後の分割工程Ｓ６により、回路層３及び放熱層４を有する絶縁回路基板１が形成される。以下では、回路層３と放熱層４とに対して同じ処理内容である場合には、特に回路層３と放熱層４とを区別することなく説明する。
【0019】
（セラミックス板形成工程：Ｓ１）
図３等に示すように、複数個のセラミックス基板２を形成し得る十分な大きさの１枚のセラミックス板１１を用意し、その片面又は両面に、レーザ加工で溝状の分割用スクライブライン（以下、単にスクライブラインと称す）１２を形成する（図５等には片面にスクライブライン１２を形成した例を示す）。このスクライブライン１２で分割することにより、複数個のセラミックス基板２を得ることができる。スクライブライン１２は、セラミックス板１１に縦横に複数本ずつ形成されることにより、複数個（図示例では３×４＝１２個）のセラミックス基板２を区画するとともに、セラミックス板１１の周縁部に、製品としないダミー部１３を形成している。ダミー部１３は、０．３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の幅で形成することが好ましい。０．３ｍｍ未満では、後の分割工程でセラミックス板１１を分割するのが難しくなるおそれがある。２０ｍｍを超えると材料に無駄が生じ、コスト高を招く。
図３等において、セラミックス板１１の右上の切り欠き１６は、セラミックス板１１の方向識別のために設けられる。
図３等に示すように、複数個のセラミックス基板２を形成し得る十分な大きさの１枚のセラミックス板１１を用意し、その片面又は両面に、レーザ加工で溝状の分割用スクライブライン（以下、単にスクライブラインと称す）１２を形成する（図５等には片面にスクライブライン１２を形成した例を示す）。このスクライブライン１２で分割することにより、複数個のセラミックス基板２を得ることができる。スクライブライン１２は、セラミックス板１１に縦横に複数本ずつ形成されることにより、複数個（図示例では３×４＝１２個）のセラミックス基板２を区画するとともに、セラミックス板１１の周縁部に、製品としないダミー部１３を形成している。ダミー部１３は、０．３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の幅で形成することが好ましい。０．３ｍｍ未満では、後の分割工程でセラミックス板１１を分割するのが難しくなるおそれがある。２０ｍｍを超えると材料に無駄が生じ、コスト高を招く。
図３等において、セラミックス板１１の右上の切り欠き１６は、セラミックス板１１の方向識別のために設けられる。
【0020】
（金属板形成工程Ｓ１）
回路層１２及び放熱層４を形成するための金属板２１は、スクライブライン１２で区画されたセラミックス板１１のすべてのセラミックス基板２を一体に覆うことができる大きさであり、図６に示すように、セラミックス板１１の一つの角部１４を構成する二辺１５ａ，１５ｂに自身の二辺２２ａ，２２ｂを揃えた状態で、他の二辺２２ａ，２２ｂがダミー部１３上にはみだす大きさに形成される。
また、この金属板１２は、長尺な板素材（長尺材）３１を長さ方向に間欠的に搬送しながらシャー３２により切断して形成される。この板素材３１の幅は予め金属板２１の幅に形成されており、金属板２１の長さに合わせて切断することにより、金属板２１として使用することができる。
回路層１２及び放熱層４を形成するための金属板２１は、スクライブライン１２で区画されたセラミックス板１１のすべてのセラミックス基板２を一体に覆うことができる大きさであり、図６に示すように、セラミックス板１１の一つの角部１４を構成する二辺１５ａ，１５ｂに自身の二辺２２ａ，２２ｂを揃えた状態で、他の二辺２２ａ，２２ｂがダミー部１３上にはみだす大きさに形成される。
また、この金属板１２は、長尺な板素材（長尺材）３１を長さ方向に間欠的に搬送しながらシャー３２により切断して形成される。この板素材３１の幅は予め金属板２１の幅に形成されており、金属板２１の長さに合わせて切断することにより、金属板２１として使用することができる。
【0021】
この板素材３１を切断するシャー３２は、図７に示すように、板素材３１を矢印Ｍで示す長さ方向に搬送する搬送台３３と、搬送台３３上の板素材３１を押さえる板押さえ３４と、上刃３５と、下刃３６と、を有している。下刃３６は搬送台３３の先端に固定状態に設けられており、上刃３５が上下移動する。一般に上刃３５は、水平方向（図７の紙面に直交する方向）に対して若干の傾斜角（シャー角）を有して形成されている。
【0022】
そして、板素材３１を上刃３５と下刃３６との切断位置から金属板２１の長さ分、前方に突出させ、板素材３１を板押さえ３４で押さえた状態で上刃３５を下降させることにより、上刃３５と下刃３６との間で板素材３１を切断して金属板２１を形成する。板素材３１は、１個の金属板２１が切断された後、金属板２１の長さに相当する長さ分、搬送され、次の金属板２１が切断される。以降、順次間欠的に搬送されながら１枚ずつ金属板２１が切断される。
【0023】
このシャー３２での切断において、切断された金属板２１には、搬送方向両端の切断端部２３，２４にそれぞれバリ２５が生じる。この場合、図８に示すように、板素材３１（金属板２１）の搬送方向後方側の切断端部２３では、上刃３５によって切り落とされる際に金属板２１の表面２１ａ方向（上刃３５が配置されている方向）にバリ２５が突出する。また、その切断端面は、裏面２１ｂ側にだれ面２６が形成され、バリ２５が出ている側（表面２１ａ側）に破断面２７が形成され、だれ面２６と破断面２７との間が比較的平滑なせん断面２８となる。
【0024】
金属板２１を切り落とした後の板素材３１の切断端部（板素材３１（金属板２１）の搬送方向前方側の切断端部）２４にも、バリ２５が生じ、だれ面２６、せん断面２８、破断面２７が形成されるが、金属板２１の搬送方向後方の切断端部２３との間で切断されたものであるので、バリ２５は、切断端部２３とは反対側の金属板２１の裏面２１ｂに形成され、だれ面２６が表面２１ａに形成される。また、シャー３２の上刃３５が金属板２１を切断した後に初期位置に戻る際に板素材３１の切断端面に接触してこれをこすり上げながら移動するので、バリ２５や破断面２７が金属板２１の搬送方向後方側の切断端部２３よりも小さくなる。言い換えると、金属板２１において、搬送方向後方側の切断端部２３はバリ２５や破断面２７が大きく形成され、搬送方向前方側の切断端部２４は、後方側の切断端部２３に比べてバリ２５や破断面２７が小さく形成される。
【0025】
（積層工程）
まず、図４及び図５に示すように、セラミックス板１１にろう材４１を配置する。ろう材４１はペースト状のもの、矩形状に形成した箔状のもののいずれを用いてもよい。いずれの場合も、ろう材４１は、金属板２１が揃えられる二辺１５ａ，１５ｂを構成するダミー部１３、及び、スクライブライン１２で区画された製品（セラミックス基板２）となる部分の全領域を覆い、かつ、金属板２１が揃えられる二辺１５ａ，１５ｂを構成するダミー部１３とは反対側のダミー部１３に一部がはみ出した状態に設けられる。
まず、図４及び図５に示すように、セラミックス板１１にろう材４１を配置する。ろう材４１はペースト状のもの、矩形状に形成した箔状のもののいずれを用いてもよい。いずれの場合も、ろう材４１は、金属板２１が揃えられる二辺１５ａ，１５ｂを構成するダミー部１３、及び、スクライブライン１２で区画された製品（セラミックス基板２）となる部分の全領域を覆い、かつ、金属板２１が揃えられる二辺１５ａ，１５ｂを構成するダミー部１３とは反対側のダミー部１３に一部がはみ出した状態に設けられる。
【0026】
そして、図５及び図６に示すように、ろう材４１の上に金属板２１を重ねる。金属板２１は、セラミックス板１１の一つの角部１４を構成する二辺１５ａ，１５ｂに金属板２１の二辺２２ａ，２２ｂを位置決めして揃えた状態とされ、この状態で、金属板２１の他の二辺２２ｃ、２２ｄは、セラミックス板１１のダミー部１３上に配置される。このダミー部１３において、ろう材４１は、金属板２１の辺２２ｃ、２２ｄより内側に配置される。
【0027】
このダミー部１３において、ろう材４１、金属板２１のはみ出し長さ（ダミー部１３を区画するスクライブライン１２からの距離）Ｌ１，Ｌ２は、後述の接合工程において溶融したろう材４１の広がり領域の外縁が、金属板２１の熱膨張により広がる外縁より内側に配置されるように設定される。つまり、接合工程時にかかる温度と荷重の作用により、溶融したろう材４１が押し広げられたとしても、熱膨張した金属板２１の外縁からはみ出さないように設定される。
なお、図６の積層状態において、セラミックス板１１に形成しておいた切り欠き１６は露出した状態である。
なお、図６の積層状態において、セラミックス板１１に形成しておいた切り欠き１６は露出した状態である。
【0028】
また、先の金属板形成工程において、金属板２１にバリ２５が生じていることを説明したが、この積層工程においては、金属板形成工程において搬送方向前方側に配置されていた切断端部２４はセラミックス板１１の二辺１５ａ，１５ｂに位置決めされる二辺２２ａ，２２ｂのうちの一方に配置され、搬送方向後方側に配置されていた切断端部２３は、そのバリ２５をダミー部１３の表面に重ねるように配置される。これにより、この切断端部２３におけるバリ２５がセラミックス板１１の表面に向けて配置される（図９参照）。
一方、金属板形成工程において搬送方向前方側に配置されていた切断端部２４は、搬送方向後方側の切断端部２３のバリ２５の突出方向とは逆方向にバリ２５が生じ、その反対側はだれ面２６に形成されているので、セラミックス板１１にはだれ面２６側が重ね合わせられることになる（図９参照）。
一方、金属板形成工程において搬送方向前方側に配置されていた切断端部２４は、搬送方向後方側の切断端部２３のバリ２５の突出方向とは逆方向にバリ２５が生じ、その反対側はだれ面２６に形成されているので、セラミックス板１１にはだれ面２６側が重ね合わせられることになる（図９参照）。
【0029】
（接合工程）
このようにしてろう材４１を介して積層したセラミックス板１１と金属板２１との積層体を加圧状態で加熱炉内に設置し、真空雰囲気下で接合温度に加熱した後冷却することにより、セラミックス板１１に金属板２１を接合する。この場合の接合条件としては、例えば０．０３ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下の荷重で積層体を加圧し、１０－６Ｐａ以上１０－３Ｐａ以下の真空雰囲気下で、例えば７９０℃以上８５０℃以下の接合温度で、１分～６０分の加熱とする。
このようにしてろう材４１を介して積層したセラミックス板１１と金属板２１との積層体を加圧状態で加熱炉内に設置し、真空雰囲気下で接合温度に加熱した後冷却することにより、セラミックス板１１に金属板２１を接合する。この場合の接合条件としては、例えば０．０３ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下の荷重で積層体を加圧し、１０－６Ｐａ以上１０－３Ｐａ以下の真空雰囲気下で、例えば７９０℃以上８５０℃以下の接合温度で、１分～６０分の加熱とする。
【0030】
この接合工程において、セラミックス板１１と金属板２１との間のろう材４１は溶融する。また、積層方向に加圧されているため、セラミックス板１１と金属板２１との間で押し広げられる。前述したように、溶融したろう材４１が押し広げられたとしても、熱膨張した金属板２１の外縁からはみ出さないように、ダミー部１３におけるろう材４１、金属板２１のはみ出し長さ（ダミー部１３を区画するスクライブライン１２からの距離）Ｌ１，Ｌ２が設定されていたので、図９に示すように、溶融したろう材４１の広がり領域の外縁が、金属板２１の熱膨張により広がる外縁にまで到達せず、金属板２１の外縁より内側に配置される。したがって、金属板２１の外縁から溶融ろう材４１が外方に流れ出ることが抑制される。
【0031】
また、万一、溶融ろう材４１の広がり領域が大きい場合でも、ダミー部１３の表面にバリ２５を向けて配置されている金属板２１の切断端部２３においては、溶融ろう材４１の流出をバリ２５がせき止めることができ、ダミー部１３の露出部分にろう材４１が付着することが抑制される。このダミー部１３の露出部分へのろう材４１の流出が抑制できれば、金属板２１表面へのろう材４１の這い上がりも抑制でき、ろう染み等の発生を防止できる。
【0032】
一方、他方の切断端部２４においては、積層工程において、セラミックス板１１と金属板２１との辺１５ａ，１５ｂ，２２ａ，２２ｂが揃えられていたが、図９に示すように、接合時には、セラミックス板１１と金属板２１との熱膨張差により、セラミックス板１１よりも金属板２１がわずかにはみ出した状態となる。また、切断端部２４においてはセラミックス板１１の表面には金属板２１のだれ面２６が対峙している。
このため、金属板２１とセラミックス板１１との間、及びセラミックス板１１からはみ出している金属板２１どうしの間に、余剰の溶融ろう材４１が貯留される。なお、このセラミックス板１１と金属板２１とが揃えられた部分では、これらの側面に溶融ろう材４１が流れ出たとしてもこぶ状に固化するため、金属板２１の表面への這い上がりは防止される。
このため、金属板２１とセラミックス板１１との間、及びセラミックス板１１からはみ出している金属板２１どうしの間に、余剰の溶融ろう材４１が貯留される。なお、このセラミックス板１１と金属板２１とが揃えられた部分では、これらの側面に溶融ろう材４１が流れ出たとしてもこぶ状に固化するため、金属板２１の表面への這い上がりは防止される。
【0033】
（エッチング工程Ｓ４）
セラミックス板１１において露出している二つの対向角部Ｐ．Ｑ（図６参照）を基準として金属板２１の上にレジスト膜を印刷して、エッチングすることにより、金属板２１の不要部分を除去する。具体的には、セラミックス板１１のスクライブライン１２上の部分を所定幅でスクライブライン１２に沿って除去するとともに、回路層３となる金属板２１においては、回路層３として要求されるパターン形状に形成する。
前述したように、金属板２１表面へのろう材１４のはい這い上がりが抑制されているので、金属板２１の切断端部２３の付近においてもレジスト膜を確実に形成することができ、エッチング不良の発生が防止される。
セラミックス板１１において露出している二つの対向角部Ｐ．Ｑ（図６参照）を基準として金属板２１の上にレジスト膜を印刷して、エッチングすることにより、金属板２１の不要部分を除去する。具体的には、セラミックス板１１のスクライブライン１２上の部分を所定幅でスクライブライン１２に沿って除去するとともに、回路層３となる金属板２１においては、回路層３として要求されるパターン形状に形成する。
前述したように、金属板２１表面へのろう材１４のはい這い上がりが抑制されているので、金属板２１の切断端部２３の付近においてもレジスト膜を確実に形成することができ、エッチング不良の発生が防止される。
【0034】
（分割工程）
エッチング工程で露出したセラミックス板１１のスクライブライン１２でセラミックス板１１を分割することにより、セラミックス基板２の表面に回路層３、反対側の表面に放熱層４を形成した絶縁回路基板１が複数形成される。ダミー部１３の部分は廃棄される。
エッチング工程で露出したセラミックス板１１のスクライブライン１２でセラミックス板１１を分割することにより、セラミックス基板２の表面に回路層３、反対側の表面に放熱層４を形成した絶縁回路基板１が複数形成される。ダミー部１３の部分は廃棄される。
【0035】
このような製造方法で製造された絶縁回路基板１は、接合工程時に金属板２１の表面にろう材４１が這い上がる現象が抑制されたので、その後のエッチング工程で金属板２１の除去すべき部分を正確にエッチングすることができ、エッチング不良が防止される。また、金属板２１表面へのろう材４１の這い上がりが抑制されることから、いわゆるろう染みが防止され、良好な外観の絶縁回路基板１とすることができる。
【0036】
なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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。
セラミックス板として複数個のセラミックス基板を形成できる大きさとしたが、その数は限定されない。１個のセラミックス基板を形成できるセラミックス板であっても、本発明を適用することができる。
また、所定幅の板素材をシャーによって切断することにより金属板を形成したが、プレスによる打ち抜きによって形成してもよい。
さらに、実施形態ではパワーモジュール用基板として説明したが、パワーモジュール用基板以外の絶縁回路基板に適用可能である。
セラミックス板として複数個のセラミックス基板を形成できる大きさとしたが、その数は限定されない。１個のセラミックス基板を形成できるセラミックス板であっても、本発明を適用することができる。
また、所定幅の板素材をシャーによって切断することにより金属板を形成したが、プレスによる打ち抜きによって形成してもよい。
さらに、実施形態ではパワーモジュール用基板として説明したが、パワーモジュール用基板以外の絶縁回路基板に適用可能である。
【実施例】
【0037】
純度９９．９９質量％以上の無酸素銅（Ｃ１０２０）からなる厚さ０．８ｍｍｔ、幅１２４ｍｍの長尺な板素材を１７２ｍｍの長さにシャーにより切断して金属板を得た。そして、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）からなるセラミックス板（１２６ｍｍ×１７４ｍｍ×０．３２ｍｍｔ）の一方の面に、Ａｇ－Ｔｉろう材を１２０．２ｍｍ×１６８．２ｍｍ×０．０１０ｍｍｔのサイズに塗布し、その上から、金属板を積層した。
【0038】
この積層体において、接合時の荷重と温度とを変えてろう材の広がり率と、接合信頼性及びろう材の這い上がりを調査した。
ろう材の広がり率（％）は、（接合前のろう材ペースト乾燥後の面積／接合後のろう材面積）×１００で求めた。接合前のろう材ペースト乾燥後の面積は、画像寸法測定機で測定して求め、接合後のろう材面積は、超音波探傷検査装置でろう材存在箇所の面積を求めた。
接合信頼性は、超音波探傷装置を用いて、接合後のセラミックス板と金属板の界面を観察し、その二値化画像から白色で示される非接合部を除く接合面積を測定し、その接合率が金属板の面積に対し、９５％以上を「〇」、９０％以上９５％未満を「△」、９０％未満を「×」として接合信頼性を評価した。
ろう材の広がり率（％）は、（接合前のろう材ペースト乾燥後の面積／接合後のろう材面積）×１００で求めた。接合前のろう材ペースト乾燥後の面積は、画像寸法測定機で測定して求め、接合後のろう材面積は、超音波探傷検査装置でろう材存在箇所の面積を求めた。
接合信頼性は、超音波探傷装置を用いて、接合後のセラミックス板と金属板の界面を観察し、その二値化画像から白色で示される非接合部を除く接合面積を測定し、その接合率が金属板の面積に対し、９５％以上を「〇」、９０％以上９５％未満を「△」、９０％未満を「×」として接合信頼性を評価した。
【0039】
ろう材這い上がりは、金属板の切断端部の表面にろう染みが認められない場合を「〇」、切断端面から１００μｍ以内の限られた範囲でのみろう染みが認められる場合を「△」、切断端面から１００μｍを超えてろう染みが認められる場合を「×」として評価した。
そして、接合信頼性及びろう材這い上がりのいずれかもが「〇」の評価の場合を総合評価で「〇」、いずれかが「△」であったものを総合評価で「△」、いずれかが「×」であったものを総合評価で「×」とした。
その結果を図１０に示す。図１０において、各荷重におけるろう材広がり率の最上段のものが接合温度のピークが８４０℃、中断のものが８２５℃、下段のものが８００℃に相当する。それぞれの評価も上段、中断、下段の値に対するものを上段、中断、下段にそれぞれ記載した。
そして、接合信頼性及びろう材這い上がりのいずれかもが「〇」の評価の場合を総合評価で「〇」、いずれかが「△」であったものを総合評価で「△」、いずれかが「×」であったものを総合評価で「×」とした。
その結果を図１０に示す。図１０において、各荷重におけるろう材広がり率の最上段のものが接合温度のピークが８４０℃、中断のものが８２５℃、下段のものが８００℃に相当する。それぞれの評価も上段、中断、下段の値に対するものを上段、中断、下段にそれぞれ記載した。
【0040】
図１０からわかるように、接合時の荷重と温度の条件によって適切なろう材広がり率が存在している。例えば、接合時の荷重が０．０３ＭＰａの場合、８２５℃でろう材の広がり率が１３．８％、接合時の荷重が０．１４ＭＰａの場合、８２５℃でろう材の広がり率が１６．６％で、それぞれ接合信頼性、ろう材の這い上がりに対して良好な結果が認められている。これらの広がり率より小さい場合は、ろう材の這い上がりに対しては良好であるが、接合信頼性が悪くなる。逆に、これらの広がり率より大きい場合は、ろう材の這い上がりが認められ、接合信頼性も悪くなっている。
したがって、接合後の金属板の面積が、このろう材広がり率で広がるろう材の広がり面積より大きくなるように設計すれば、ろう材這い上がりもなく、かつ接合信頼性の良好な絶縁回路基板を得ることができる。
したがって、接合後の金属板の面積が、このろう材広がり率で広がるろう材の広がり面積より大きくなるように設計すれば、ろう材這い上がりもなく、かつ接合信頼性の良好な絶縁回路基板を得ることができる。
【0041】
そこで、セラミックス板が１２６ｍｍ×１７４ｍｍ、金属板が１２４ｍｍ×１７２ｍｍ、セラミックス板のダミー部の幅が各３ｍｍのものを用い、一つの角部を構成する二辺を基準にセラミックス板と金属板とを位置決めした状態で、ダミー部を形成するスクライブラインから金属板の切断端面までの距離Ｌ２を１．０ｍｍ、スクライブラインからろう材の外縁までの距離Ｌ１を０．１ｍｍの長さで金属板とろう材とがダミー部上に配置して接合した。ろう材にはＡｇ－Ｔｉろう材を用い、接合時の荷重が０．１４ＭＰａ、温度が８２５℃とした。
その結果、ろう材の這い上がりもなく、接合信頼性の良好な絶縁回路基板を得ることができた。
その結果、ろう材の這い上がりもなく、接合信頼性の良好な絶縁回路基板を得ることができた。
【符号の説明】
【0042】
１ 絶縁回路基板
２ セラミックス基板
３ 回路層
４ 放熱層
１１ セラミックス板
１２ スクライブライン
１３ ダミー部
１４ 角部
１５ａ，１５ｂ 辺
１６ 切り欠き
２１ 金属板
２１ａ 表面
２１ｂ 裏面
２２ａ～２２ｄ 辺
２３，２４ 切断端部
２５ バリ
２６ だれ面
２７ 破断面
２８ せん断面
３１ 板素材
３２ シャー
３３ 搬送台
３５ 上刃
３６ 下刃
２ セラミックス基板
３ 回路層
４ 放熱層
１１ セラミックス板
１２ スクライブライン
１３ ダミー部
１４ 角部
１５ａ，１５ｂ 辺
１６ 切り欠き
２１ 金属板
２１ａ 表面
２１ｂ 裏面
２２ａ～２２ｄ 辺
２３，２４ 切断端部
２５ バリ
２６ だれ面
２７ 破断面
２８ せん断面
３１ 板素材
３２ シャー
３３ 搬送台
３５ 上刃
３６ 下刃
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
