(57)【要約】【課題】銅回路板を活性金属ろう付法によりセラミックス板に接合する際のセラミックス板、接合材及び銅回路板の位置決めずれを防止し、複数のパワーモジュール用基板を効率的に製造する。【解決手段】複数のセラミックス基板を並べて形成し得る面積のセラミックス板２１に、複数の銅回路板３０を相互間隔をおいて接合した後、これら銅回路板３０の間でセラミックス板２１を分割して複数のパワーモジュール用基板を製造する方法であって、セラミックス板２１に銅回路板３０の外形と同形状の活性金属ろう材からなる接合材層７１を形成するとともに、銅回路板３０にポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材７２を塗布しておき、仮止め材７２によりセラミックス板２１の上に接合材層７１と銅回路板３０とを位置合わせして積層した状態に仮止めし、その積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、セラミックス板と銅回路板とを接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミックス基板を並べて形成し得る面積のセラミックス板に、複数の銅回路板を相互間隔をおいて接合した後、これら銅回路板の間で前記セラミックス板を分割して複数のパワーモジュール用基板を製造する方法であって、
前記セラミックス板又は前記銅回路板のいずれか一方に前記銅回路板の外形と同形状の活性金属ろう材からなる接合材層を形成するとともに、他方にポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を塗布しておき、該仮止め材により前記セラミックス板の上に前記接合材層と前記銅回路板とを位置合わせして積層した状態に仮止めする積層工程と、
その積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、前記セラミックス板と前記銅回路板とを接合する接合工程と
を有することを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項２】
前記接合材層が前記セラミックス板の表面にペーストを塗布して形成されたものであり、
前記積層工程は、前記仮止め材を前記銅回路板に塗布して前記セラミックス板上の各接合材層にそれぞれ積層する
ことを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項３】
前記銅回路板のうちの少なくとも一部は、複数の回路要素をブリッジ部により接続してなり、前記ブリッジ部の裏面は前記回路要素の裏面に対して凹部となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるパワーモジュール用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワーモジュール用基板として、セラミックス基板の一方の面に回路板が積層状態に接合されるとともに、他方の面に放熱板が積層状態に接合されたものが知られており、回路板の上に半導体チップ（パワー素子）等の電子部品がはんだ付けされ、放熱板にヒートシンクが接合されることにより、パワーモジュールとして供される。
【０００３】
このようなパワーモジュール用基板において、セラミックス基板に回路板や放熱板となる金属板を積層状態に接合する方法として、たとえば特許文献１や特許文献２記載の技術がある。
特許文献１には、複数の回路要素を厚さの薄いブリッジ部で相互に接続した状態の銅回路組立体を調整する一方、セラミックス基板にＴｉなどの活性金属を含有するＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等の接合材を銅回路組立体の形状パターンで印刷しておき、これらを積層して加熱することにより接合し、その後、エッチング処理によりブリッジ部を除去することが開示されている。
特許文献２には、セラミックス母板と金属板とをろう材箔を介して積層して接合した後、金属板をエッチングして回路パターンを形成し、セラミックス母板の回路パターン間に溝を形成してセラミックス母板を溝に沿って分割することにより、複数のパワーモジュール用基板を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１６４９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−５０１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いずれの方法も複数のパワーモジュール用基板を製造することが可能で、量産性に優れるが、これら複数のパワーモジュール用基板を並べて形成し得る大きさのセラミックス板と金属板との大板どうしを接合すると、接合材が回路要素以外の部分にも濡れ広がる。金属板が銅の場合には活性金属法による接合となり、その接合材にはＡｇが含まれるため、濡れ広がり部分をエッチング等により除去することは困難である。
この場合、金属板を予め個片化しておき、その個片の形状に合わせた形状パターンのろう材を使用することが考えられるが、これらを積層して、加圧、加熱処理する際の位置ずれ防止の技術が望まれる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、銅回路板を活性金属ろう付法によりセラミックス板に接合する際のセラミックス板、接合材及び銅回路板の位置決めずれを防止し、複数のパワーモジュール用基板を効率的に製造することができる方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法は、複数のセラミックス基板を並べて形成し得る面積のセラミックス板に、複数の銅回路板を相互間隔をおいて接合した後、これら銅回路板の間で前記セラミックス板を分割して複数のパワーモジュール用基板を製造する方法であって、前記セラミックス板又は前記銅回路板のいずれか一方に前記銅回路板の外形と同形状の活性金属ろう材からなる接合材層を形成するとともに、他方にポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を塗布しておき、該仮止め材により前記セラミックス板の上に前記接合材層と前記銅回路板とを位置合わせして積層した状態に仮止めする積層工程と、その積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、前記セラミックス板と前記銅回路板とを接合する接合工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
この製造方法においては、ポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材により銅回路板とセラミックス板とを接合材層を介して仮止めするので、その後の接合工程においても、銅回路板と接合材層とがセラミックス板の上でずれることがなく、これらが位置決めされた状態に保持され、したがって、銅回路板の外側への接合材のはみ出しを防止することができる。
なお、ポリエチレングリコールは、常温で固体であり、加熱により溶融するが、低融点の高分子化合物であるため、セラミックス板又は銅回路板への塗布作業が容易であるとともに、常温に冷却することにより固化してセラミックス板と銅回路板とを接合材層を介して接着状態とすることができ、また、接合工程においては接合温度に達する前に速やかに分解するので、接合面に影響を及ぼすこともない。
【０００９】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記接合材層が前記セラミックス板の表面にペーストを塗布して形成されたものであり、前記積層工程は、前記仮止め材を前記銅回路板に塗布して前記セラミックス板上の各接合材層にそれぞれ積層するものとしてもよい。
活性金属ろう材は、その中に含まれるＴｉ等の活性金属がセラミックスに含まれるＮ、Ｏ又はＣと反応するため、セラミックス板に塗布した方が、セラミックス板との濡れ性が良く、接合性が良好となる。
【００１０】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記銅回路板のうちの少なくとも一部は、複数の回路要素をブリッジ部により接続してなり、前記ブリッジ部の裏面は前記回路要素の裏面に対して凹部となるように形成されているものとしてもよい。
複数の回路要素を一括して接合できるとともに、ブリッジ部の裏面が回路要素の裏面（接合面）に対して凹部となっているので、接合面から接合材が濡れ広がることが抑制される。
また、複数の回路要素をブリッジ部により接続しているので、複数の回路要素を一度にセラミックス板に位置合わせして積層することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法によれば、ポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材により銅回路板とセラミックス板とを接合材層を介して仮止めするので、その後の取り扱いを容易にして生産性が向上するとともに、各部材を正確に位置決めした状態で接合することができ、銅回路板からの接合材のはみ出しを防止して、商品価値の高いパワーモジュール用基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のパワーモジュール用基板の製造方法の第１実施形態において、セラミックス板の片面に接合材層を形成し、銅回路板に仮止め材を付着して積層する途中の状態を模式的に示した断面図である。
【図２】図１に示す状態からセラミックス板に銅回路板を積層した後の状態を模式的に示した断面図である。
【図３】図２に示すように積層したセラミックス板と銅回路板とを複数組積み重ねて接合している工程を模式的に示した断面図である。
【図４】図３に示す接合工程後にセラミックス板の反対面に放熱板を積層する途中の状態を模式的に示した断面図である。
【図５】図４に示す状態から放熱板をセラミックス板に接合した後の状態を模式的に示す断面図である。
【図６】第１実施形態の方法により得られたパワーモジュール用基板の断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の方法において、銅回路板をブリッジ部で連結した複数の回路要素により構成した例を示す銅回路板の平面図である。
【図８】図７における銅回路板をセラミックス板上の接合材層に積層している途中の状態を模式的に示す一部を断面にした正面図である。
【図９】本発明の第３実施形態の方法において、銅回路板に形成した位置決め片をセラミックス板に係合して積層した状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】従来例の接合面の超音波測定画像である。
【図１１】本発明の実施例で仮止め材を銅回路板に点状に付着した場合の接合面の超音波測定画像である。
【図１２】本発明の実施例で仮止め材を銅回路板の全面に付着した場合の接合面の超音波測定画像である。
【図１３】各種の仮止め材を用いて接合した際の評価結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係るヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法について説明する。
まず、第１実施形態の製造方法により製造されるパワーモジュール用基板を説明すると、図６に示すように、このパワーモジュール用基板１０は、セラミックス基板２０と、このセラミックス基板２０の片面に接合された銅回路板３０と、セラミックス基板２０の反対側の表面に接合された放熱板４０とを備えている。この場合、セラミックス基板２０及び放熱板４０は矩形平板状に形成されるが、銅回路板３０は、所望の回路パターンに形成される。
【００１４】
そして、このパワーモジュール用基板１０は、図６の二点鎖線で示すように、放熱板４０のセラミックス基板２０とは反対側の表面にヒートシンク５０が接合されるとともに、銅回路板３０の上に半導体チップ等の電子部品６０がはんだ層６１により接合され、この電子部品６０と銅回路板４０との間がボンディングワイヤ（図示略）によって接続されるなどにより、パワーモジュールが構成される。また、必要に応じてモールド樹脂（図示略）により全体が封止される。はんだ層６１は、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系若しくはＰｂ−Ｓｎ系等のはんだにより形成される。
【００１５】
セラミックス基板２０は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、若しくはＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の酸化物系セラミックスを母材として矩形状に形成されている。セラミックス基板２０の厚さは０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとされる。
銅回路板３０は、無酸素銅やタフピッチ銅等の純銅又は銅合金（本発明では単に銅と称す）により形成され、板材をプレスで打ち抜くことにより、所望の回路パターンに形成されている。銅回路板３０の厚さは０．３ｍｍ〜４ｍｍとされる。この銅回路板３０は、後述するように、セラミックス基板にＴｉ等の活性金属を含有するＡｇ−ＴｉやＡｇ−Ｔｉ−Ｃｕなどの活性金属ろう材からなる接合材によって接合される。
放熱板４０は、純度９９．９０％以上の純アルミニウム又はアルミニウム合金（単にアルミニウムと称す）により形成され、厚さ０．５ｍｍ〜２ｍｍで、通常はセラミックス基板１０より小さい矩形の平板状に形成される。この放熱板４０は、セラミックス基板２０にＡｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｎ系等のろう材を接合材として接合される。
【００１６】
次に、このように構成されるパワーモジュール用基板１０の製造方法について説明する。
セラミックス基板２０を複数並べて形成し得る面積のセラミックス板２１を用意する。銅回路板３０及び放熱板４０は、個々のパワーモジュール用基板１０に用いられる製品寸法のものを用意する。セラミックス板２１の片面にまず銅回路板３０を複数並べて積層し、その積層体を加圧加熱して接合した後、セラミックス板２１の反対面に放熱板４０をそれぞれ接合し、その後、セラミックス板２１を分割してパワーモジュール用基板１０に個片化する。以下、工程順に詳述する。
【００１７】
（銅回路板積層工程）
この銅回路板積層工程においては、図１に示すように、銅回路板３０とセラミックス板２１とを積層する際の位置決めを補助するための位置決め治具１００が用いられる。この位置決め治具１００は、各銅回路板３０を配置するための複数の凹部１０１を有する基台１０２と、これら凹部１０１に配置された銅回路板３０に対してセラミックス板２１を位置決めしながら案内するガイド壁１０３とが設けられている。
凹部１０１は、銅回路板３０の厚さよりも小さい深さを有しており、基台１０２の上面に相互間隔をおいて配置されている。この凹部１０１に銅回路板３０を収容することにより、各銅回路板３０の上面が水平面に沿って面一に配置される。
ガイド壁１０３は、基台１０２の上面の例えば３箇所に、複数の凹部１０１の配置箇所を３方から囲むように立設されている。そして、これらガイド壁１０３の内側面が垂直方向に沿って形成されており、これら内側面にセラミックス板２１の３辺を接触させた状態で上下方向に案内する構成である。
なお、ガイド壁１０３は、少なくともセラミックス板２１の一つの隅部で直交する２辺を案内するように設けられていればよい。
【００１８】
積層工程に際して、予め、セラミックス板２１の片面には、活性金属ろう材のペーストを塗布して接合材層７１を形成する。
活性金属ろう材は、Ａｇ及び活性金属（例えばＴｉ）を含む金属粉末と、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂、アルキッド樹脂等の有機バインダと、トルエン、 シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、テルピネオール、テキサノ−ル、トリエチルシトレート等の溶剤と、分散剤、可塑剤、還元剤等を混合してペースト状に形成したものであり、金属粉末として、Ａｇ−８．８質量％Ｔｉ、Ａｇ−２７．４質量％Ｃｕ−２．０質量％Ｔｉが好適に用いられる。
この活性金属ろう材をスクリーン印刷法等によりセラミックス板２１の表面における各銅回路板３０の接合予定位置にそれぞれ塗布することにより、銅回路板３０の外形と同じ形状パターンの接合材層７１をセラミックス板２１の表面に形成する。
【００１９】
一方、銅回路板３０の片面にはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分として含有する仮止め材７２を塗布する。このポリエチレングリコールは、常温（２５℃）で固体であり、比較的低融点で液体へと相変態する。平均重量分子量が８００〜２００００のものが好ましい。平均重量分子量が８００未満では常温で液体となるため取り扱い性が悪く、２００００を超えると、融点が高くなるため、銅回路板３０への塗布作業性が悪い。平均重量分子量８００〜１０００のものは融点が約４０℃、平均重量分子量６０００でも融点６０℃程度である。
この仮止め材７２を加温して溶融状態とし、例えば銅回路板３０の表面における隅部等の複数箇所に滴下することにより、銅回路板３０表面に塗布する。
【００２０】
そして、この仮止め材７２を付着した銅回路板３０を位置決め治具１００の各凹部１０１に仮止め材７２を上方に向けた状態に配置する。位置決め治具１００に配置した状態の銅回路板３０に仮止め材７２を滴下するようにしてもよい。
そして、位置決め治具１００の基台１０２を加熱するなどにより、仮止め材７２を溶融状態としておき、その上から接合材層７１を形成したセラミックス板２１をガイド壁１０３に沿って案内しながら積層することにより、これら銅回路板３０とセラミックス板２１とを位置決め状態に積層する。
【００２１】
図２はセラミックス板２１と銅回路板３０とが積層された状態を示しており（図１とは上下を逆にして示している）、銅回路板３０に付着した仮止め材７２は積層により銅回路板３０と接合材層７１との間で薄く延ばされ層状になって両者を固着する。このとき、接合材層７１と銅回路板３０とは同じ外形に形成されているので、これらがずれることなく正確な位置決め状態に積層される。仮止め材７２は、常温に冷却されれば固化し、銅回路板３０とセラミックス板２１との積層体１１を位置決め状態に保持する。
なお、大量生産等の際には、銅回路板３０に滴下した仮止め材７２を一旦常温まで冷却して固化させておくことにより、仮止め材７２を塗布した銅回路板３０を多数用意しておき、これら銅回路板３０をセラミックス板２１に積層する際に、銅回路板３０を順次加温して仮止め材７２を再溶融した後にセラミックス板２１に積層するようにしてもよい。
【００２２】
（銅回路板接合工程）
このようにして積層状態としたセラミックス板２１と銅回路板３０との積層体１１を図３に示すように当て板８０を介在させて複数組積み重ねた状態で積層方向に加圧し、その加圧状態のまま真空中で加熱することにより、セラミックス板２１と銅回路板３０とをその間に介在させた接合材層７１により接合する。この接合材７１には、活性金属が含まれているので、真空中で加熱すると、セラミックス板２１の表面に活性金属であるＴｉがセラミックス板２１に含まれるＮ又はＯと反応して窒化物や酸化物等を形成するとともに、Ａｇが銅回路板３０のＣｕとの反応により溶融金属層を形成し、これが冷却凝固することによりＡｇ‐Ｃｕ共晶層を介して銅回路板３０とセラミックス板２１とが接合される。
【００２３】
具体的には、１０−３Ｐａの真空中でセラミックス板２１と銅回路板３０との積層体１１を積層方向に１０Ｎ／ｃｍ２（１ｋｇｆ／ｃｍ２）〜３３４Ｎ／ｃｍ２（３５ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で加圧する。当て板８０は、この接合工程時に銅回路板３０やセラミックス板２１に固着しないようにカーボンにより構成される。そして、この加圧状態で全体を真空加熱炉に装入し、７９０℃〜８５０℃で１０分以上加熱して冷却する。仮止め材７２は、この加熱の初期の段階で分解して消失する。
この銅回路板接合工程により、セラミックス板２１の上に複数の銅回路板３０が接合された接合体１２が作製される。
【００２４】
（放熱板接合工程）
放熱板４０は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｎ系等のろう材を接合材７３としてセラミックス板２１に接合される。融点降下元素であるＳｉを含有したＡｌ−Ｓｉ系ろう材が好適であり、厚さ５μｍ〜５０μｍの箔の形態で用いられる。
接合方法としては、放熱板４０とセラミックス板２１との間に接合材（ろう材箔）７３を介在させて積層する、あるいは放熱板４０を形成するためのアルミニウム板に接合材７３を溶接等により仮止めしておき、プレスで打ち抜くことにより、接合材７３が仮止めされた放熱板４０を形成し、その放熱板４０の接合材７３側をセラミックス板２１に重ねて積層する、などの方法とすることができる。この放熱板４０の積層作業においても、図１に示したような位置決め治具を用いてもよい。
【００２５】
この放熱板４０は、図４に示すようにセラミックス板２１の銅回路板３０の接合側とは反対面に、各銅回路板３０の接合位置に対応するように１個ずつ積層する。そして、前述の銅回路板接合工程と同様に、放熱板４０を積層した積層体を複数組積み重ね、積層方向に加圧した状態で真空加熱炉内で加熱することにより、接合材（ろう材）７３と放熱板４０の一部のアルミニウムを溶融させ、冷却凝固することによりセラミックス板２１に放熱板４０を接合する。加圧力は１０Ｎ／ｃｍ２（１ｋｇｆ／ｃｍ２）〜３３４Ｎ／ｃｍ２（３５ｋｇｆ／ｃｍ２）、加熱温度は５５０℃〜６５０℃とされる。加圧の際に、カーボンからなる当て板８０が用いられるのも、銅回路板接合工程と同様である。
この放熱板接合工程により、図５に示すように、セラミックス板２１の片面に銅回路板３０、反対面に放熱板４０がそれぞれ接合された接合体１３が得られる。
【００２６】
（分割工程）
セラミックス板２１の銅回路板３０間に図５の鎖線で示すようにレーザー加工等によって溝９０を形成し、その溝９０に沿ってセラミックス板２１を分割することにより、図６に示すように、セラミックス基板２０の片面に銅回路板３０、反対面に放熱板４０が接合された個々のパワーモジュール用基板１０が形成される。
セラミックス板２１の溝９０は、銅回路板３０を接合する前に形成しておいてもよい。
【００２７】
このようにして製造されるパワーモジュール用基板１０は、銅回路板接合工程の前に、銅合金板積層工程において銅回路板３０を仮止め材７２によりセラミックス板２１上の接合材層７１に仮止めしておくので、その後の銅回路板接合工程での接合作業中等において銅回路板３０とセラミックス板２１の接合材層７１との位置ずれが防止され、銅回路板３０をセラミックス板２１の所定位置に正確に位置決めした状態で接合することができる。
【００２８】
図７及び図８は本発明の第２実施形態を示している。前述の第１実施形態と共通要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
図７は、セラミックス板２１に接合される前の銅回路板３３を示しており、この銅回路板３３は複数の回路要素３３ａがブリッジ部３５ｂにより接続された状態に形成されている。このブリッジ部３３ｂは、回路要素３３ａよりも薄肉に形成されるとともに、図８に示すように回路要素３３ａの裏面（接合面）に対して凹部となるように回路要素３３ａの上面側に配置されている。
そして、セラミックス板２１に前述の第１実施形態における銅回路板積層工程と同様に、銅回路板３３の裏面にポリエチレングリコールを主成分として含む仮止め材７２を付着しておき、セラミックス板２１表面の接合材層７１上に仮止めされる。セラミックス板２１の接合材層７１も、銅回路板３３の各回路要素３３ａの形状、配置に対応して形成される。
そして、第１実施形態と同様に、銅回路板接合工程、放熱層接合工程、分割工程を実施するが、銅回路板接合工程の後、銅回路板３３のブリッジ部３３ｂを除去するためのエッチング処理が施される。ブリッジ部３３ｂはセラミックス板２１の表面から離間して、接合されていない状態であるので、エッチング処理により容易に除去することができる。
【００２９】
この実施形態のように、銅回路板３３が複数の回路要素３３ａからなる場合でも、ポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材７２によりセラミックス板２１と各銅回路板板３３とを正確に位置決めした状態に積層することができ、その取り扱いを容易にすることができるとともに、接合材７１とのずれが防止されるので、不要部分が確実に除去された銅回路板を得ることができる。
【００３０】
図９は第３実施形態を示している。
この実施形態においては、複数の銅回路板３０をブリッジ部３５により連結状態とした銅回路板構成体３６が形成され、この銅回路板構成体３６の端部に直角に屈曲した位置決め片３７が設けられており、銅回路板積層工程において銅回路板３０をセラミックス板２１に積層する際に、位置決め片３７がセラミックス板２１の側面に当接することにより、銅回路板構成体３６の各銅回路板３０とセラミックス板２１とが一括して位置決めされるようになっている。この場合、位置決め片３７は、セラミックス板２１の隅部で直角に交差する２辺に当接するように２箇所に設けられる。
銅回路板構成体３２をセラミックス板２１に積層した後は、銅回路板接合工程、放熱板接合工程、分割工程を経てパワーモジュール用基板が製造されるが、その途中で、銅回路板構成体３６の各ブリッジ部３５及び位置決め片３７がエッチング処理等によって除去される。
【実施例】
【００３１】
３１ｍｍ四方×厚さ２ｍｍの銅回路板に平均重量分子量１０００のポリエチレングリコールからなる仮止め材を滴下し、３３ｍｍ四方×厚さ０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム製セラミックス基板にはＡｇ−８．８質量％Ｔｉからなる接合材層を形成し、これらを積層して１０−３Ｐａの真空中で１０Ｎ／ｃｍ２（１ｋｇｆ／ｃｍ２）〜３３４Ｎ／ｃｍ２（３５ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で加圧し、８５０℃で３０分間加熱した。
仮止め材をスポット的に付着したものと、銅回路板の全面に塗布したものとで、接合状態を評価した。評価は超音波画像測定機により、接合面における未接合部の有無を観察した。仮止め材を使用しない従来例のものも作製した。
図１０が仮止め材を使用しなかった従来例、図１１が仮止め材を銅回路板の四隅に直径３ｍｍ〜４ｍｍの点状に塗布した実施例、図１２は銅回路板の全面に仮止め材を塗布した実施例を示す。仮止め材の塗布量は、図１１が合計６．９ｍｇ〜９．２ｍｇ、図１２が３７．３ｍｇ〜４１．５ｍｇであった。
これらの図において、黒い矩形部分が接合面であり、未接合部は白くなるが、仮止め材を用いたものは周縁まで明確であり、したがって仮止め材を用いたとしても接合性には影響がないことがわかる。
【００３２】
次に、仮止め材として、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、セメダイン社製シアノアクリレート系瞬間接着剤（３０００ＲＸ）、三菱レイヨン社製樹脂シート（ＢＲ１０１）、グリセリン、流動パラフィンを用いた評価を行った。
これらの仮止め材を用い、銅回路板をセラミックス板の接合材層上に積層し、真空中で加圧加熱して得られた接合体に対し、横ズレ、ペースト剥離、Ｃｕ／ＡｌＮ接合性を評価した。
横ズレは、銅回路板に仮止め材をそれぞれ付着してセラミックス板の接合層に積層し、冷却後にセラミックス板を横に約３０ｍｍ／ｓの速度で振って銅回路板にずれが生じるか否かを目視により確認することにより評価した。横ズレが認められなかったものを○、横ズレが生じていたものを×とした。
ペースト剥離は、銅回路板を接合材層に積層した後、接合材層のＡｇ−Ｔｉペーストが仮止め材との反応により溶解することによって、剥離が生じないか否かを目視により評価した。ペースト剥離が認められなかったものを○、剥離が認められたものを×とした。
Ｃｕ／ＡｌＮ接合性は、接合後の初期状態、及び−４０℃と１００℃との間の冷熱サイクルを３０００回負荷した後の状態で、それぞれ前述した超音波画像測定機により、接合面の未接合部の有無を観察することにより評価した。接合面に２％以上の未接合部が認められなかったものを○、５％以上の未接合部または直径２ｍｍ以上のボイドが認められたものを×とし、いずれにも該当しない軽微な未接合部が認められるものを△とした。
これらの結果を図１３に示す。
【００３３】
図１３に示されるように、本実施例の方法においては、セラミックス板と銅回路板とを仮止め材により積層状態とすることにより、これらセラミックス板と銅回路板との横ズレがなく、その後の取り扱い作業性が良好であることがわかる。また、接合材層を剥離するなどの悪影響を及ぼさず、信頼性の高い接合面を得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は前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。
実施形態では銅回路板にポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を付着し、セラミックス板に活性金属ろう材からなる接合材層を形成したが、逆に、セラミックス板に仮止め材を付着し、銅回路板に接合材層を形成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  パワーモジュール用基板
２０  セラミックス基板
２１  セラミックス板
３０  銅回路板
３５  銅回路板
３５ａ  回路要素
３５ｂ  ブリッジ部
４０  放熱板
５０  ヒートシンク
６０  電子部品
６１  はんだ層
７１  接合材層
７２  仮止め材
８０  当て板
９０  溝
１００  位置決め治具
１０１  凹部
１０２  ガイド壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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