(57)【要約】【課題】接合時における炭素残渣の発生を抑制するとともに、金属片及びヒートシンクを強固に仮止めすることができ、絶縁性に優れたヒートシンク付き絶縁回路基板を比較的容易に製造することが可能なヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム層と金属片の接合界面及び金属層とヒートシンクの接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介してアルミニウム層と金属片及び金属層とヒートシンクを積層する積層工程Ｓ２１と、積層されたアルミニウム層と金属片及び金属層とヒートシンクの間の仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、アルミニウム層と金属片及び金属層とヒートシンクを仮止めする重合工程Ｓ２２と、を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、前記金属層の他方の面側に配設されたヒートシンクと、を備えたヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法であって、
前記回路層及び前記金属層の少なくとも一方は、前記絶縁層側に配置されたアルミニウム層と、このアルミニウム層に積層された銅層と、を有し、
前記アルミニウム層の表面に銅又は銅合金からなる金属片を接合することによって前記銅層を形成する金属片接合工程と、
前記金属層の他方の面側に前記ヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程と、を有しており、
前記金属片接合工程及び前記ヒートシンク接合工程においては、
前記アルミニウム層と前記金属片の接合界面及び前記金属層と前記ヒートシンクの接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介して前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを積層する積層工程と、
積層された前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクの間の前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを仮止めする重合工程と、
仮止めされた前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを積層方向に加圧して加熱することにより、前記樹脂ポリマーを分解して除去するとともに、前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを接合する接合工程と、
を有してい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】
前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合して生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下であ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】
絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、
前記回路層及び前記金属層の少なくとも一方は、前記絶縁層側に配置されたアルミニウム層と、このアルミニウム層に積層された銅層と、を有し、
前記アルミニウム層の表面に銅又は銅合金からなる金属片を接合することによって前記銅層を形成する金属片接合工程を備えており、
前記金属片接合工程においては、
前記アルミニウム層及び前記金属片の接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介して前記アルミニウム層と前記金属片と積層する積層工程と、
積層された前記アルミニウム層及び前記金属片の間の前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記アルミニウム層と前記金属片とを仮止めする重合工程と、
仮止めされた前記アルミニウム層及び前記金属片を積層方向に加圧して加熱することにより、前記樹脂ポリマーを分解して除去するとともに、前記アルミニウム層と前記金属片を接合する接合工程と、
を有していることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合して生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下であることを特徴とする請求項３に記載の絶縁回路基板の製造方法。
【請求項５】
絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、
前記絶縁層の表面に金属片を接合することによって前記回路層を形成する金属片接合工程を備えており、
前記金属片接合工程においては、
前記絶縁層及び前記金属片の接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介して前記絶縁層と前記金属片と積層する積層工程と、
積層された前記絶縁層及び前記金属片の間の前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記絶縁層と前記金属片とを仮止めする重合工程と、
仮止めされた前記絶縁層及び前記金属片を積層方向に加圧して加熱することにより、前記樹脂ポリマーを分解して除去するとともに、前記絶縁層と前記金属片を接合する接合工程と、
を有していることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合して生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下であることを特徴とする請求項５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】
この発明は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、前記金属層の他方の面側に配設されたヒートシンクと、を備えたヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュール、ＬＥＤモジュール及び熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子及び熱電素子が接合された構造とされている。
また、上述の絶縁回路基板においては、絶縁層の一方の面に導電性の優れた金属片を接合して回路層とし、また、他方の面に放熱性に優れた金属片を接合して金属層を形成した構造のものが提供されている。
さらに、回路層に搭載した素子等において発生した熱を効率的に放散させるために、絶縁層の他方の面側にヒートシンクを接合したヒートシンク付き絶縁回路基板も提供されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム片を接合することで回路層が形成されるとともに、他方の面にアルミニウム片を接合することにより金属層が形成された絶縁回路基板と、この回路層上にはんだ材を介して接合された半導体素子と、を備えたパワーモジュールが開示されている。
また、特許文献２には、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム片を接合し、このアルミニウム片に銅片を固相拡散接合することにより、アルミニウム層と銅層とが積層された回路層を形成した絶縁回路基板が提案されている。
さらに、特許文献３には、セラミックスからなる基材の一方の面に導電性の回路層が形成され、絶縁基板の他方の面に放熱体が接合され、回路層上に発光素子が搭載された構造のＬＥＤモジュールが開示されている。
【０００４】
ここで、セラミックス基板と金属片、アルミニウム片と銅片、絶縁回路基板とヒートシンク等を接合する場合には、例えば特許文献４−６に記載されているように、接合する部材の間にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機物を含む仮止め材を用いて、部材同士の位置合せをして仮止めした状態で積層方向に加圧して加熱することにより、部材同士を接合している。
【０００５】
ところで、上述のようにポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機物を含む仮止め材を用いて金属片を仮止めし、これを加圧して加熱することによって金属片を接合することにより回路層を形成した際には、仮止め材の一部が加熱時に炭化し、回路パターン間に付着して炭素残渣となり、回路層のパターン間、あるいは、絶縁層を挟んで位置する回路層と金属層との絶縁性が不十分となるおそれがあった。
【０００６】
そこで、特許文献７には、接合時における仮止め材の炭素残渣の発生を抑制し、絶縁性に優れた絶縁回路基板を製造する方法が提案されている。
特許文献７においては、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材を塗布し、この仮止め材の粘着力によって、金属片を仮止めする構成とされている。そして、この仮止め材は、熱分解性に優れたアクリル系樹脂で構成されているので、その後の接合工程において分解され、炭素残渣の付着を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１７１２３４号公報
【特許文献２】特許第５４０３１２９号公報
【特許文献３】特開２０１５−０７０１９９号公報
【特許文献４】特開２０１４−１７５４２５号公報
【特許文献５】特開２０１４−２０９５９１号公報
【特許文献６】特開２０１６−１０５４５２号公報
【特許文献７】特開２０１８−１３７３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、絶縁回路基板においては、絶縁層の一方の面に回路層が形成され、絶縁層の他方の面に金属層が形成されるため、回路層と金属層との構造が異なると、絶縁回路基板の製造時に反りが生じることがあった。また、金属層の他方の面側にヒートシンクを接合したヒートシンク付き絶縁回路基板においても同様である
また、最近の絶縁回路基板においては、大電流を流すために、回路層や金属層などの金属部材の厚さを大きくすることが求められており、そのような場合、上述の反りが大きくなる傾向にあり、さらに、厚さを大きくなることで仮止めする金属片の重量が増加する傾向にある。
ここで、特許文献７に記載された発明では、アクリル系樹脂を含む仮止め材の粘着力によって金属片を仮止めしていることから、絶縁回路基板の構造によって製造時の反りが大きくなる場合や仮止めする金属片の重量が増加した場合には、金属片を十分に固定することができなくなるおそれがあった。
【０００９】
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、接合時における炭素残渣の発生を抑制するとともに、金属片及びヒートシンクを強固に仮止めすることができ、絶縁性に優れた絶縁回路基板を比較的容易に製造することが可能なヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法、及び、絶縁回路基板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】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、前記金属層の他方の面側に配設されたヒートシンクと、を備えたヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法であって、前記回路層及び前記金属層の少なくとも一方は、前記絶縁層側に配置されたアルミニウム層と、このアルミニウム層に積層された銅層と、を有し、前記アルミニウム層の表面に銅又は銅合金からなる金属片を接合することによって前記銅層を形成する金属片接合工程と、前記金属層の他方の面側に前記ヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程と、を有しており、前記金属片接合工程及び前記ヒートシンク接合工程においては、前記アルミニウム層と前記金属片の接合界面及び前記金属層と前記ヒートシンクの接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介して前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを積層する積層工程と、積層された前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクの間の前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを仮止めする重合工程と、仮止めされた前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを積層方向に加圧して加熱することにより、前記樹脂ポリマーを分解して除去するとともに、前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクを接合する接合工程と、を有していることを特徴としている。
【００１１】
この構成のヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法によれば、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクとを仮止めする重合工程を備えているので、前記アルミニウム層と前記金属片及び前記金属層と前記ヒートシンクとを強固に仮止めすることができる。なお、重合することによって強固に仮止めができる理由は定かではないが、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の官能基が金属表面に化学的に結合することにより強固に仮止めができると推定される。
【００１２】
これにより、その後の工程における金属片及びヒートシンクの脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造が容易となる。
また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種が重合して生成した樹脂ポリマーは、熱分解性に優れているので、接合工程において樹脂ポリマーを速やかに熱分解させることができ、炭素残渣が少なくなり、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。これにより、絶縁性に優れた絶縁回路基板を製造することができる。
【００１３】
ここで、本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板においては、前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合して生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下であることが好ましい。
この場合、前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合した際に生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下に規定されているので、接合工程において確実に樹脂ポリマーを熱分解することができ、炭素残渣をさらに少なくすることができ、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。
【００１４】
本発明の絶縁回路基板の製造方法は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、前記回路層及び前記金属層の少なくとも一方は、前記絶縁層側に配置されたアルミニウム層と、このアルミニウム層に積層された銅層と、を有し、前記アルミニウム層の表面に銅又は銅合金からなる金属片を接合することによって前記銅層を形成する金属片接合工程を備えており、前記金属片接合工程においては、前記アルミニウム層及び前記金属片の接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介して前記アルミニウム層と前記金属片と積層する積層工程と、積層された前記アルミニウム層及び前記金属片の間の前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記アルミニウム層と前記金属片とを仮止めする重合工程と、仮止めされた前記アルミニウム層及び前記金属片を積層方向に加圧して加熱することにより、前記樹脂ポリマーを分解して除去するとともに、前記アルミニウム層と前記金属片を接合する接合工程と、を有していることを特徴としている。
【００１５】
この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記アルミニウム層と前記金属片とを仮止めする重合工程を備えているので、樹脂ポリマーによってアルミニウム層と金属片とを強固に仮止めすることができる。これにより、その後の工程における金属片の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板の製造が容易となる。
また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種が重合して生成した樹脂ポリマーは、熱分解性に優れているので、接合工程において樹脂ポリマーを速やかに熱分解させることができ、炭素残渣が少なくなり、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。これにより、絶縁性に優れた絶縁回路基板を製造することができる。
【００１６】
ここで、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合して生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下であることが好ましい。
この場合、前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合した際に生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下に規定されているので、接合工程において確実に樹脂ポリマーを熱分解することができ、炭素残渣をさらに少なくすることができ、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。
【００１７】
本発明の絶縁回路基板の製造方法は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、前記絶縁層の表面に金属片を接合することによって前記回路層を形成する金属片接合工程を備えており、前記金属片接合工程においては、前記絶縁層及び前記金属片の接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材を配設し、前記仮止め材を介して前記絶縁層と前記金属片と積層する積層工程と、積層された前記絶縁層及び前記金属片の間の前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記絶縁層と前記金属片とを仮止めする重合工程と、仮止めされた前記絶縁層及び前記金属片を積層方向に加圧して加熱することにより、前記樹脂ポリマーを分解して除去するとともに、前記絶縁層と前記金属片を接合する接合工程と、を有していることを特徴としている。
【００１８】
この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成し、前記絶縁層と前記金属片とを仮止めする重合工程を備えているので、樹脂ポリマーによって絶縁層と金属片とを強固に仮止めすることができる。これにより、その後の工程における金属片の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板の製造が容易となる。
また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種が重合して生成した樹脂ポリマーは、熱分解性に優れているので、接合工程において樹脂ポリマーを速やかに熱分解させることができ、炭素残渣が少なくなり、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。これにより、絶縁性に優れた絶縁回路基板を製造することができる。
【００１９】
ここで、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合して生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下であることが好ましい。
この場合、前記仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合した際に生成される前記樹脂ポリマーの熱分解温度が４００℃以下に規定されているので、接合工程において確実に樹脂ポリマーを熱分解することができ、炭素残渣をさらに少なくすることができ、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、接合時における炭素残渣の発生を抑制するとともに、金属片及びヒートシンクを強固に仮止めすることができ、絶縁性に優れた絶縁回路基板を比較的容易に製造することが可能なヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態であるヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法によって製造された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の断面説明図である。
【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示すフロー図である。
【図３】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示す説明図である。
【図４】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示す説明図である。
【図５】本発明の第二の実施形態である絶縁回路基板の製造方法によって製造された絶縁回路基板の概略説明図である。
【図６】図５に示す絶縁回路基板の製造方法を示すフロー図である。
【図７】図５に示す絶縁回路基板の製造方法を示す説明図である。
【図８】図５に示す絶縁回路基板の製造方法を示す説明図である。
【図９】本実施形態において、仮止め材の配置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
【００２３】
＜第一の実施形態＞
図１に、本発明の第一の実施形態であるヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法によって製造されたヒートシンク付き絶縁回路基板３０、及び、このヒートシンク付き絶縁回路基板３０を用いたパワーモジュール１を示す。
【００２４】
このパワーモジュール１は、ヒートシンク付き絶縁回路基板３０と、このヒートシンク付き絶縁回路基板３０の一方側（図１において上側）にはんだ層２を介して接合された半導体素子３と、を備えている。
ヒートシンク付き絶縁回路基板３０は、絶縁回路基板１０と、この絶縁回路基板１０の他方側（図１において下側）に配設されたヒートシンク３１と、を備えている。
【００２５】
はんだ層２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
半導体素子３は、半導体を備えた電子部品であり、必要とされる機能に応じて種々の半導体素子が選択される。
【００２６】
絶縁回路基板１０は、図１に示すように、絶縁層となるセラミックス基板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）に形成された金属層１３と、を備えている。
【００２７】
セラミックス基板１１は、回路層１２と金属層１３との間の電気的接続を防止するものであって、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミニウム）で構成されている。また、セラミックス基板１１の厚さは、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、０．６３５ｍｍに設定されている。
【００２８】
回路層１２は、図１に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に配設されたアルミニウム層１２Ａと、このアルミニウム層１２Ａの一方側（図１において上側）に積層された銅層１２Ｂと、を有している。
この回路層１２には、回路パターンが形成されており、その一方の面（図１において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。ここで、回路層１２の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．６ｍｍに設定されている。
【００２９】
アルミニウム層１２Ａは、図３に示すように、複数のアルミニウム片２２Ａがセラミックス基板１１の一方の面に回路パターン状に配設されて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、アルミニウム層１２Ａは、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板を打ち抜いて形成された複数のアルミニウム片２２Ａがセラミックス基板１１に接合されることにより形成されている。
銅層１２Ｂは、アルミニウム層１２Ａの一方側（図４において上側）に銅又は銅合金からなる銅片２２Ｂ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、銅層１２Ｂは、無酸素銅の圧延板からなる複数の銅片２２Ｂがアルミニウム層１２Ａに固相拡散接合されることにより形成されている。
【００３０】
金属層１３は、図１に示すように、セラミックス基板１１の他方の面に配設されたアルミニウム層１３Ａと、このアルミニウム層１３Ａの他方側（図１において下側）に積層された銅層１３Ｂと、を有している。
ここで、金属層１３の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．６ｍｍに設定されている。
【００３１】
アルミニウム層１３Ａは、図３に示すように、アルミニウム片２３Ａがセラミックス基板１１の他方の面に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、アルミニウム層１３Ａは、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のアルミニウム（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片２３Ａがセラミックス基板１１に接合されることにより形成されている。
銅層１３Ｂは、アルミニウム層１３Ａの他方側（図４において下側）に銅又は銅合金からなる銅片２３Ｂ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、銅層１３Ｂは、無酸素銅の圧延板からなる銅片２３Ｂがアルミニウム層１３Ａに固相拡散接合されることにより形成されている。
【００３２】
ヒートシンク３１は、絶縁回路基板１０側の熱を放散するためのものである。ヒートシンク３１は、熱伝導性が良好な銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。その他、カーボン（Ｃ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）の多孔質体にアルミニウムを含侵させたアルミ−カーボン複合材料やＡｌＳｉＣ等のＡｌ複合材料を用いることもできる。なお、この場合、銅層１３Ｂとの接合面側には、スキン層と呼ばれる、カーボン（Ｃ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）を含まないアルミニウム又はアルミニウム合金からなる層が形成されており、このスキン層と銅層１３Ｂとが固相拡散接合されていることが好ましい。
本実施形態においては、ヒートシンク３１は、アルミニウム合金であるＡ６０６３合金で構成されている。このヒートシンク３１の厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
なお、ヒートシンク３１と絶縁回路基板１０の金属層１３とは、固相拡散接合されている。
【００３３】
次に、本実施形態であ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２から図４を用いて説明する。
【００３４】
（アルミニウム片接合工程Ｓ０１）
まず、図３に示すように、セラミックス基板１１の一方の面にアルミニウム片２２Ａを接合してアルミニウム層１２Ａを形成するとともに、セラミックス基板１１の他方の面にアルミニウム片２３Ａを接合してアルミニウム層１３Ａを形成する。
このとき、複数のアルミニウム片２２Ａをパターン状に配置することにより、回路パターンが形成される。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に、アルミニウム片２２Ａを、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔２６を介して積層し、セラミックス基板１１の他方の面に、アルミニウム片２３Ａを、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔２７を介して積層する。なお、本実施形態では、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔２６、２７として、厚さ１０μｍのＡｌ−８ｍａｓｓ％Ｓｉ合金箔を用いた。
【００３６】
そして、積層方向に加圧した状態で真空加熱炉内に配置し加熱して、アルミニウム片２２Ａとセラミックス基板１１を接合する。また、セラミックス基板１１とアルミニウム片２３Ａを接合する。
ここで、真空加熱炉内の圧力は１０−６Ｐａ以上１０−３Ｐａ以下の範囲内に、加圧圧力は０．１ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内、加熱温度は６００℃以上６５５℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間は１５分以上１２０分以下の範囲内に設定されることが好ましい。
【００３７】
（銅片及びヒートシンク接合工程Ｓ０２）
次に、図３及び図４に示すように、アルミニウム層１２Ａの一方の面に、銅又は銅合金からなる銅片２２Ｂを接合して銅層１２Ｂを形成するとともに、アルミニウム層１３Ａの他方の面に、銅又は銅合金からなる銅片２３Ｂを接合して銅層１３Ｂを形成する。これにより、回路層１２及び金属層１３を有する絶縁回路基板１０が製造される。
さらに、銅片２３Ｂの他方の面側にヒートシンク３１を接合することにより、ヒートシンク付き絶縁回路基板３０が製造される。
【００３８】
ここで、本実施形態においては、銅片及びヒートシンク接合工程Ｓ０２は、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂの接合界面及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１の接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材４０を配設し、仮止め材４０を介してアルミニウム層１２Ａ，１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１を積層する積層工程Ｓ２１と、積層されたアルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１の間の仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１を仮止めする重合工程Ｓ２２と、仮止めされたアルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１を積層方向に加圧して加熱することにより、樹脂ポリマー４８を分解して除去するとともに、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１を接合する接合工程Ｓ２３と、を備えている。
【００３９】
積層工程Ｓ２１においては、まず、図３に示すように、アルミニウム層１２Ａの一方の面に銅層１２Ｂとなる銅片２２Ｂを積層する。このとき、パターン状に配置されたアルミニウム層１２Ａの上にそれぞれ銅片２２Ｂを積層する。
また、アルミニウム層１３Ａの他方の面に銅層１３Ｂとなる銅片２３Ｂを積層する。
さらに、銅片２３Ｂの他方の面にヒートシンク３１を積層する。
【００４０】
この積層工程Ｓ２１においては、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとの接合界面及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１との接合界面に仮止め材４０が配設されている。
具体的には、アルミニウム層１２Ａの接合面及び銅片２２Ｂの接合面の一方又は両方、アルミニウム層１３Ａの接合面及び銅片２３Ｂの接合面の一方又は両方、銅片２３Ｂの接合面及びヒートシンク３１の接合面の一方又は両方に、それぞれ仮止め材４０が塗布されている。
本実施形態では、図３に示すように、アルミニウム層１２Ａ，１３Ａの接合面、及び、銅片２３Ｂのうちヒートシンク３１との接合面に、それぞれ仮止め材４０が塗布されている。
【００４１】
そして、本実施形態において使用される仮止め材４０は、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と、重合開始剤と、を含有するものとされている。
ここで、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物としては、例えば分子量が１５０以上１５００以下の範囲内であることが好ましい。また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物として、アクリロイル基（アクリル基）やメタクリル基（メタクリレート基）を有する化合物を適宜選択して使用することができる。
なお、上述のアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物としては、例えば、日立化成株式会社製の官能アクリレート及び官能メタクリレート等を用いることができる。
【００４２】
重合開始剤は、含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物に応じて、適宜選択することが好ましい。具体的には、２００℃以下の温度で、上述のアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の重合反応が進行して、樹脂ポリマー４８が生成するように、重合開始剤の材質、含有量を調整することになる。
なお、重合開始剤として、１８０℃以下の温度でアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の重合反応が進行して樹脂ポリマー４８が生成するものを選択することがさらに好ましい。
また、重合開始剤の量はアクリル酸化合物及び／又はメタクリル酸化合物に対して０．１モル％以上１０モル％以下の範囲内とするとよい。アクリル酸化合物及び／又はメタクリル酸化合物や、重合開始剤が固体であった場合、必要に応じてα−テルピネオール、テキサノール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール等の溶剤を用いても構わない。
なお、上述の重合開始剤としては、例えば、日本油脂株式会社製のナイパーＢＷ（登録商標），バーブチルＮＤ（登録商標），パーロイル３５５（登録商標）等を用いることができる。
【００４３】
また、この仮止め材４０の塗布方法としては、ディスペンサー、スクリーン印刷、スプレー等の各種方法を適用することができる。塗布がしやすくなるように、仮止め材４０に、α−テルピネオール、テキサノール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール等の溶剤を適宜加えてもよい。
ここで、塗布時における仮止め材４０の粘度範囲は、それぞれの塗布方法に適した粘度範囲とすることができる。例えば、ディスペンサーを用いる場合には０．０１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内とすることが好ましい。また、スクリーン印刷を用いる場合には１０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の範囲内とすることが好ましい。さらに、スプレーを用いる場合には０．００１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００４４】
重合工程Ｓ２２においては、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、この樹脂ポリマー４８によって、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１を仮止めする。
本実施形態では、２００℃以下にまで加熱することによって、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させ、樹脂ポリマー４８を生成している。
【００４５】
ここで、生成した樹脂ポリマー４８においては、熱分解温度が４００℃以下であることが好ましく、３５０℃以下であることがさらに好ましい。
また、樹脂ポリマー４８の分子量は、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の分子量の２倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましい。
【００４６】
接合工程Ｓ２３においては、図４に示すように、仮止めしたアルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ、２３Ｂ及び銅片２３Ｂとヒートシンク３１を、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入する。これにより、アルミニウム層１２Ａと銅片２２Ｂを固相拡散接合して回路層１２を形成するとともに、アルミニウム層１３Ａと銅片２３Ｂを固相拡散接合して金属層１３を形成する。さらに、銅片２３Ｂ（金属層１３）とヒートシンク３１とを固相拡散接合する。
このとき、樹脂ポリマー４８の熱分解温度以上に加熱することによって、樹脂ポリマー４８を分解して除去する。
この接合工程Ｓ２３における接合条件は、真空条件は１０−６Ｐａ以上１０−３Ｐａ以下の範囲内、加熱温度は４００℃以上５４８℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が５分以上２４０分以下の範囲内、加圧圧力が０．１ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内に設定されている。
【００４７】
なお、接合工程Ｓ２３における加熱温度の下限は６００℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度の上限は６５５℃以下とすることが好ましい。
また、接合工程Ｓ２３における加熱温度での保持時間の下限は１５分以上とすることが好ましい。一方、加熱温度での保持時間の上限は１２０分以下とすることが好ましい。
さらに、接合工程Ｓ２３における加圧圧力の下限は０．３ＭＰａ以上とすることが好ましい。一方、加圧圧力の上限は３．５ＭＰａ以下とすることが好ましい。
【００４８】
以上のような工程によって、本実施形態であるヒートシンク付き絶縁回路基板３０が製造される。
【００４９】
（半導体素子接合工程Ｓ０３）
次いで、回路層１２の一方の面に、はんだ材を介して半導体素子３を積層し、加熱炉内においてはんだ接合する。
上記のようにして、図１に示すパワーモジュール１が製造される。
【００５０】
以上のような構成とされた本実施形態であるヒートシンク付き絶縁回路基板３０の製造方法によれば、重合工程Ｓ２２において、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、アルミニウム層１２Ａ，１３Ａと銅片２２Ｂ，２３Ｂ及び銅片２３Ｂ（金属層１３）とヒートシンク３１を仮止めしているので、アルミニウム層１２Ａ，１３Ａと銅片２２Ｂ，２３Ｂ及び銅片２３Ｂ（金属層１３）とヒートシンク３１を、樹脂ポリマー４８によって強固に仮止めすることができる。重合によって強固に仮止めができる理由は、定かではないが、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の官能基が金属表面に化学的に結合することにより強固に仮止めができると推定される。よって、その後の工程における銅片２２Ｂ，２３Ｂ及びヒートシンク３１の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、ヒートシンク付き絶縁回路基板３０を比較的容易に製造することが可能となる。
【００５１】
また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物が重合して生成した樹脂ポリマー４８は、熱分解性に優れているので、接合工程Ｓ２３において、接合界面に存在する樹脂ポリマー４８を速やかに熱分解させることができる。よって、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができ、絶縁性に優れたヒートシンク付き絶縁回路基板３０を製造することができる。
【００５２】
さらに、本実施形態においては、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合した際に生成される樹脂ポリマー４８の熱分解温度が４００℃以下である場合には、接合工程Ｓ２３において確実に樹脂ポリマー４８を熱分解することができ、炭素残渣をさらに少なくすることが可能となる。よって、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着をさらに抑制でき、絶縁性に優れたヒートシンク付き絶縁回路基板３０を安定して製造することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａに銅片２２Ｂ，２３Ｂを積層するとともに、銅片２３Ｂにヒートシンク３１を積層しており、多くの部材が積層されているとともに、固相拡散接合において高い加圧圧力が負荷されるため、位置ずれが生じやすい傾向にある。このため、上述のように、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物が重合して生成した樹脂ポリマー４８によって、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ，２３Ｂ及び銅片２３Ｂにヒートシンク３１を強固に仮止めすることで、ヒートシンク付き絶縁回路基板３０を精度良く、安定して製造することが可能となる。
【００５４】
また、接合工程Ｓ２３においては、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａに銅片２２Ｂ，２３Ｂを積層するとともに、銅片２３Ｂにヒートシンク３１を積層した積層体を１つのセットとし、このセットを複数個積層させて接合を行う場合があり、このような場合においても、アルミニウム層１２Ａ、１３Ａと銅片２２Ｂ，２３Ｂ及び銅片２３Ｂにヒートシンク３１を強固に仮止めすることでヒートシンク付き絶縁回路基板３０を精度良く、安定して製造することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態ではヒートシンク３１をＡ６０６３合金としたが、これに限らず、無酸素銅等の純銅や、黄銅等の銅合金を用いることもできる。この場合、銅層１３Ｂを形成せず、アルミニウム層１３Ａとヒートシンク３１を仮止めし、固相拡散接合させることが好ましい。
【００５６】
＜第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態である絶縁回路基板の製造方法について、図５から図８を参照して説明する。なお、第一の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
この絶縁回路基板１１０は、図５に示すように、セラミックス基板１１（絶縁層）と、このセラミックス基板１１の一方の面（図５において上面）に形成された回路層１１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図５において下面）に形成された金属層１１３と、を備えている。
【００５７】
金属層１１３は、図７に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図７において下面）にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム片１２３が接合されることによって形成されている。
【００５８】
回路層１１２は、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に配設されたアルミニウム層１１２Ａと、このアルミニウム層１１２Ａの一方側（図５において上側）に積層された銅層１１２Ｂと、を有している。
【００５９】
アルミニウム層１１２Ａは、図７に示すように、複数のアルミニウム片１２２Ａがセラミックス基板１１の一方の面に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、アルミニウム層１１２Ａは、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のアルミニウム（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片１２２Ａがセラミックス基板１１に接合されることにより形成されている。
銅層１１２Ｂは、図８に示すように、アルミニウム層１１２Ａの一方側（図８において上側）に銅又は銅合金からなる銅片１２２Ｂ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、銅層１１２Ｂは、図８に示すように、無酸素銅の圧延板からなる複数の銅片１２２Ｂがアルミニウム層１１２Ａに固相拡散接合されることにより形成されている。
【００６０】
次に、本実施形態である絶縁回路基板の製造方法について、図６から図８を参照して説明する。
【００６１】
（アルミニウム片接合工程Ｓ１０１）
まず、図７に示すように、セラミックス基板１１の一方の面にアルミニウム片１２２Ａを接合してアルミニウム層１１２Ａを形成するとともに、セラミックス基板１１の他方の面にアルミニウム片１２３を接合して金属層１１３を形成する。
このとき、複数のアルミニウム片１２２Ａをパターン状に配置することにより、回路パターンが形成される。
【００６２】
ここで、本実施形態においては、アルミニウム片接合工程Ｓ１０１は、セラミックス基板１１及びアルミニウム片１２２Ａ、１２３の接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材４０を配設し、仮止め材４０を介してセラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３と積層するアルミニウム片積層工程Ｓ１１１と、積層されたセラミックス基板１１及びアルミニウム片１２２Ａ、１２３の間の仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３を仮止めする重合工程Ｓ１１２と、仮止めされたセラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３を積層方向に加圧して加熱することにより、樹脂ポリマー４８を分解して除去するとともに、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３を接合する接合工程Ｓ１１３と、を備えている。
【００６３】
アルミニウム片積層工程Ｓ１１１においては、まず、図７に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材１２６を介在させて、アルミニウム層１１２Ａとなるアルミニウム片１２２Ａを積層し、セラミックス基板１１の他方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材１２７を介在させて、金属層１１３となるアルミニウム片１２３を積層する。
ここで、本実施形態では、予めアルミニウム片１２２Ａとろう材１２６、及び、アルミニウム片１２３とろう材１２７とが超音波接合によって一体化されている。
【００６４】
このとき、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａとの接合界面、及び、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２３との接合界面に、それぞれ仮止め材４０が配設される。
なお、本実施形態で用いられる仮止め材４０は、第一の実施形態で説明した仮止め材と同様の構成のものを適用することができる。また、仮止め材４０の塗布方法についても、第一の実施形態で説明した方法を適用することができる。
【００６５】
重合工程Ｓ１１２においては、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、この樹脂ポリマー４８によって、アルミニウム片１２２Ａ、セラミックス基板１１、アルミニウム片１２３を仮止めする。
本実施形態では、第一の実施形態と同様に、２００℃以下にまで加熱することによって、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させており、第一の実施形態と同様の樹脂ポリマー４８が生成することになる。
【００６６】
接合工程Ｓ１１３においては、アルミニウム片１２２Ａ、ろう材１２６、セラミックス基板１１、ろう材１２７、アルミニウム片１２３の積層体を、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入し、アルミニウム片１２２Ａとセラミックス基板１１とを接合してアルミニウム層１１２Ａを形成し、アルミニウム片１２３とセラミックス基板１１とを接合して金属層１１３を形成する。
このとき、樹脂ポリマー４８の熱分解温度以上に加熱することによって、樹脂ポリマー４８を分解して除去する。
この接合工程Ｓ１１３における接合条件は、真空条件は１０−６Ｐａ以上１０−３Ｐａ以下の範囲内、加熱温度は６００℃以上６５０℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は１５分以上１２０分以下の範囲内、積層方向の加圧圧力が０．１ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内に設定されている。
【００６７】
なお、接合工程Ｓ１１３における加熱温度の下限は６００℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度の上限は６５０℃以下とすることが好ましい。
また、接合工程Ｓ１１３における加熱温度での保持時間の下限は１５分以上とすることが好ましい。一方、加熱温度での保持時間の上限は１２０分以下とすることが好ましい。
さらに、接合工程Ｓ１１３における加圧圧力の下限は０．１ＭＰａ以上とすることが好ましい。一方、加圧圧力の上限は３．５ＭＰａ以下とすることが好ましい。
【００６８】
（銅片接合工程Ｓ１０２）
次に、図８に示すように、アルミニウム層１１２Ａの表面に、銅又は銅合金からなる銅片１２２Ｂを接合して銅層１１２Ｂを形成する。
ここで、本実施形態においては、銅片接合工程Ｓ１０２は、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂの接合界面に、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種と重合開始剤とを含有する仮止め材４０を配設し、仮止め材４０を介してアルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂと積層する銅片積層工程Ｓ１２１と、積層されたアルミニウム層１１２Ａ及び銅片１２２Ｂの間の仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂとを仮止めする重合工程Ｓ１２２と、仮止めされたアルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂを積層方向に加圧して加熱することにより、樹脂ポリマー４８を分解して除去するとともに、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂを接合する接合工程Ｓ１２３と、を備えている。
【００６９】
銅片積層工程Ｓ１２１においては、まず、図８に示すように、アルミニウム層１１２Ａの表面に、銅層１１２Ｂとなる銅片１２２Ｂを積層する。
このとき、パターン状に配置されたアルミニウム層１１２Ａの上にそれぞれ銅片１２２Ｂを積層する。
【００７０】
この積層工程Ｓ１２１においては、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂとの接合界面に仮止め材４０が配設されている。
なお、本実施形態で用いられる仮止め材４０は、第一の実施形態で説明した仮止め材と同様の構成のものを適用することができる。また、仮止め材４０の塗布方法についても、第一の実施形態で説明した方法を適用することができる。
【００７１】
重合工程Ｓ１２２においては、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、この樹脂ポリマー４８によって、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂを仮止めする。
本実施形態では、第一の実施形態と同様に、２００℃以下にまで加熱することによって、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させており、第一の実施形態と同様の樹脂ポリマー４８が生成することになる。
【００７２】
接合工程Ｓ１２３においては、積層した銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａを、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入し、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとを固相拡散接合して回路層１１２を形成する。
このとき、樹脂ポリマー４８の熱分解温度以上に加熱することによって、樹脂ポリマー４８を分解して除去する。
この接合工程Ｓ１２３における接合条件は、真空条件は１０−６Ｐａ以上１０−３Ｐａ以下の範囲内、積層方向の加圧圧力が０．３ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内、加熱温度は４００℃以上５４８℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が５分以上２４０分以下の範囲内に設定されている。
【００７３】
以上の工程によって、本実施形態である絶縁回路基板１１０が製造される。
【００７４】
以上のような構成とされた本実施形態である絶縁回路基板１１０の製造方法によれば、重合工程Ｓ１１２において、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３とを仮止めしているので、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３とを樹脂ポリマー４８によって強固に仮止めすることができる。重合により強固に仮止めができる理由は、定かではないが、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の官能基が金属表面に化学的に結合することにより強固に仮止めができると推定される。よって、その後の工程におけるアルミニウム片１２２Ａ、１２３の脱落や位置ズレの発生を抑制することができる。
【００７５】
また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物が重合して生成した樹脂ポリマー４８は、熱分解性に優れているので、接合工程Ｓ１１３において、接合界面に存在する樹脂ポリマー４８を速やかに熱分解させることができる。よって、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。
【００７６】
そして、本実施形態においては、重合工程Ｓ１２２において、仮止め材４０に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合させて樹脂ポリマー４８を生成し、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂとを仮止めしているので、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂとを樹脂ポリマー４８によって強固に仮止めすることができる。よって、その後の工程における銅片１２２Ｂの脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板１１０を比較的容易に製造することが可能となる。
【００７７】
また、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物が重合して生成した樹脂ポリマー４８は、熱分解性に優れているので、接合工程Ｓ１２３において、接合界面に存在する樹脂ポリマー４８を速やかに熱分解させることができる。よって、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができ、絶縁性に優れた絶縁回路基板１１０を製造することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態においては、アクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物を重合した際に生成される樹脂ポリマー４８の熱分解温度が４００℃以下である場合には、接合工程Ｓ１１３及び接合工程Ｓ１２３において確実に樹脂ポリマー４８を熱分解することができ、炭素残渣をさらに少なくすることが可能となる。よって、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着をさらに抑制でき、絶縁性に優れた絶縁回路基板１１０を安定して製造することができる。
【００７９】
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。
【００８０】
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板の回路層にパワー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。
また、本実施形態では、絶縁層をセラミックス基板で構成したもので説明したが、これに限定されることはなく、絶縁層を樹脂等で構成したものであってもよい。
【００８１】
さらに、本実施形態では、セラミックス基板とアルミニウム板とをろう材を用いて接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、固相拡散接合によって接合してもよい。さらに、接合面にＣｕ、Ｓｉ等の添加元素を固着させ、これらの添加元素を拡散させることで溶融・凝固させる過渡液相接合法（ＴＬＰ）によって接合してもよい。また、接合界面を半溶融状態として接合してもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、絶縁回路基板（金属層）とヒートシンクとを固相拡散接合によって接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、ろう付け、ＴＬＰ等の他の接合方法を適用してもよい。
さらに、本実施形態では、ヒートシンクをアルミニウムから成るものとして説明したが、これに限定されることはなく、銅等で構成されていてもよいし、内部に冷却媒体が流通される流路を備えたものであってもよい。
【００８３】
また、第二の実施形態では、回路層として、アルミニウム層と銅層とを積層した２層構造として説明したが、これに限定されることはなく、絶縁層に金属片としてアルミニウム片又は銅片等を本発明の仮止め材を用いて金属片を仮止めして接合することで、１層構造の回路層としてもよい。
【００８４】
また、仮止め材４０の配置に特に規定はなく、例えば、接合材としてろう材箔２２６を用いる場合には、図９（ａ）に示すように、ろう材箔２２６の両面に仮止め材４０をそれぞれ塗布し、第１部材２１１と第２部材２１２を仮止めして接合してもよい。あるいは、接合材としてろう材ペースト２２７を用いる場合には、図９（ｂ）に示すように、第１部材２１１の表面にろう材ペースト２２７を塗布し、このろう材ペースト２２７の上に仮止め材４０を塗布し、第一部材２１１と第２部材２１２を仮止めして接合してもよい。
【実施例】
【００８５】
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。
【００８６】
（実施例１）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）を準備し、このセラミックス基板の一方の面に純度９９ｍａｓｓ％の純アルミニウムからなるアルミニウム片（４７ｍｍ×２３ｍｍ×０．８ｍｍｔ）をろう材を介して積層し、セラミックス基板の他方の面に純度９９．９９ｍａｓｓ％の純アルミニウムからなるアルミニウム片（４７ｍｍ×４７ｍｍ×０．８ｍｍｔ）をろう材を介して積層した。なお、ろう材として、Ａｌ−７．５ｍａｓｓ％Ｓｉ合金からなるろう材箔（厚さ０．０２ｍｍ）を用いた。なお、セラミックス基板の一方の面には、回路パターンを形成するために複数枚のアルミニウム片を用いた。回路パターン間の距離（アルミニウム片同士の距離）は１．０ｍｍとした。
この積層体を積層方向に加圧した状態で加熱し、セラミックス基板の一方の面及び他方の面に、それぞれアルミニウム層を形成した。なお、このときの接合条件は、加圧圧力０．１０ＭＰａ、加熱温度６５０℃、保持時間３０分とした。また、真空度は１０−６Ｐａから１０−３Ｐａの間に収まるように制御した。
【００８７】
次に、アルミニウム層の表面に、無酸素銅からなる銅片を積層した。また、セラミックス基板の他方の面側には、銅片とともに、無酸素銅製のヒートシンク（６０ｍｍ×７０ｍｍ×５ｍｍｔ）を積層した。
このとき、本発明例では、アルミニウム層と銅片の接合界面及び銅片とヒートシンクの接合界面に、表１，２に示す仮止め材を配置して、アルミニウム層と銅片及び銅片とヒートシンクとを積層し、１５０℃で３０分保持して、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の重合反応を促進し、樹脂ポリマーを生成した。これにより、アルミニウム層と銅片及び銅片とヒートシンクを仮止めした。なお、本発明例４については、樹脂化合物としてエチレングリコールジメタクリレートとポリエチレングリコール#200ジメタクリレートの６２：３８（モル比）の混合物を用いた。また、本発明例において、重合開始剤は、樹脂化合物に対して０．５モル％となるように添加した。
【００８８】
比較例１では、ポリエチレングリコールからなる仮止め材を用いて、アルミニウム層と銅片及び銅片とヒートシンクを仮止めした。
比較例２では、ポリメタクリル酸メチル樹脂とテルピネオールからなる溶剤とからなる仮止め材を用いて、アルミニウム層と銅片及び銅片とヒートシンクを仮止めした。
ここで、後述する方法によって、生成した樹脂ポリマーの熱分解温度、仮止めしたアルミニウム層と銅片及び銅片とヒートシンクのシェア強度を測定した。
【００８９】
そして、積層したアルミニウム層と銅片を積層方向に加圧して、真空炉内に装入して、積層方向に０．１５ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２）で加圧し、５４０℃の加熱温度で３０分保持し、真空度は１０−６Ｐａから１０−３Ｐａの間に収まるように制御してアルミニウム層と銅片及び銅片とヒートシンクを接合し、ヒートシンク付き絶縁回路基板を製造した。
上述のようにして得られたヒートシンク付き絶縁回路基板について、後述する方法によって、回路パターン間の耐圧性を評価した。
【００９０】
（樹脂ポリマーの熱分解温度）
生成した樹脂ポリマーの熱分解温度は、熱重量示差分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用いて測定した。
【００９１】
（シェア強度）
仮止めしたアルミニウム層と銅片とのシェア強度、及び、仮止めした銅片とヒートシンクとのシェア強度を、ボンドテスター（西進商事株式会社製ＳＳ−１５ＫＰ）を用いて測定した。
【００９２】
（耐圧性）
耐電圧試験機（菊水電子工業株式会社製ＴＯＳ５０５０）を用いて、カットオフ値を０．５ｍＡに設定した。接合後の絶縁回路基板のそれぞれの回路パターンにそれぞれ電極を当てて２ｋＶの電圧を印加し、カットオフ値以上の電流が流れたものを「×」と評価し、カットオフ値未満の電流が流れたものを「○」と評価した。
【００９３】
【表１】
2020167408.tif 000003
【００９４】
【表２】
2020167408.tif 000004
【００９５】
ポリエチレングリコールを用いて仮止めした比較例１においては、シェア強度は十分に高くなったが、耐圧試験が「×」となり、耐圧性が不十分であった。ポリエチレングリコールの一部が加熱時に炭化して炭素残渣となったためと推測される。
アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルと溶剤であるテルピネオールとを含有する仮止め材を塗布し、この仮止め材の粘着力によって仮止めした比較例２においては、シェア強度が不十分であった。
【００９６】
これに対して、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成することによって仮止めした本発明例１−８及び１１−２０においては、シェア強度が十分に高く、かつ、耐圧試験も「〇」となった。
【００９７】
（実施例２）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）を準備し、このセラミックス基板の一方の面に、表３に示す金属からなる金属片（４７ｍｍ×４７ｍｍ×０．８ｍｍｔ）を、ろう材箔を介して積層した。なお、セラミックス基板の一方の面には、回路パターンを形成するために複数枚の金属片を用いた。回路パターン間の距離（金属片同士の距離）は１．０ｍｍとした。
このとき、セラミックス基板とろう材箔、及びろう材箔と金属片の接合界面に、表３に示す仮止め材を配置して、セラミックス基板とろう材箔と金属片を積層し、１５０℃で３０分保持して、仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物の重合反応を促進し、樹脂ポリマーを生成した。これにより、セラミックス基板とろう材箔と金属片を仮止めした。ここで、重合開始剤は、樹脂化合物に対して０．５モル％となるように添加した。
なお、表３において、「Ａｌ」は、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上（４Ｎ−Ａｌ）の純アルミニウムからなるアルミニウム片、「Ｃｕ」は、無酸素銅からなる銅片とした。また、ろう材箔は、アルミニウ片の場合には、厚さ２０μｍのＡｌ−５ｍａｓｓ％Ｓｉろう材箔を、銅片の場合には、厚さ２０μｍのＡｇ−２８ｍａｓｓ％Ｃｕ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ活性金属ろう材箔を用いた。
この積層体を積層方向に加圧した状態で加熱し、セラミックス基板の一方の面に回路層を形成した。なお、このときの接合条件は、アルミニウム片の場合は、加圧圧力０．１０ＭＰａ、加熱温度６５０℃、保持時間３０分とし、銅片の場合は、加圧圧力０．１０ＭＰａ、加熱温度８６０℃、保持時間１０分とした。また、いずれの場合も、真空度は１０−６Ｐａから１０−３Ｐａの間に収まるように制御した。
【００９８】
得られた絶縁回路基板について、実施例１に記載の手順にて、シェア強度及び耐圧試験を実施した。測定結果を表３に示す。
【００９９】
【表３】
2020167408.tif 000005
【０１００】
仮止め材に含まれるアクリル酸化合物及びメタクリル酸化合物のうちの１種又は２種を重合させて樹脂ポリマーを生成することによって仮止めした本発明例２１−２４においては、シェア強度が十分に高く、かつ、耐圧試験も「〇」となった。
【０１０１】
本実施例の結果から、本発明例によれば、接合時における炭素残渣の発生を抑制して絶縁性を確保でき、さらにシェア強度が高く、強固に仮止めすることができることが確認された。
【符号の説明】
【０１０２】
１  パワーモジュール
３  半導体素子
１０，１１０  絶縁回路基板
１１  セラミックス基板（絶縁層）
１２，１１２  回路層
１２Ａ，１１２Ａ  アルミニウム層
１２Ｂ，１１２Ｂ  銅層
１３，１１３  金属層
１３Ａ  アルミニウム層
１３Ｂ  銅層
２２Ａ，１２２Ａ  アルミニウム片
２２Ｂ，１２２Ｂ  銅片
２３Ａ  アルミニウム片
２３Ｂ  銅片
３０  ヒートシンク付き絶縁回路基板
３１  ヒートシンク
【図１】
2020167408.tif 000006
【図２】
2020167408.tif 000007
【図３】
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【図４】
2020167408.tif 000009
【図５】
2020167408.tif 000010
【図６】
2020167408.tif 000011
【図７】
2020167408.tif 000012
【図８】
2020167408.tif 000013
【図９】
2020167408.tif 000014