(57)【要約】      （修正有）【課題】熱物性値を低下させることなくその表面の鋳造巣を低コストで容易に封孔処理することができるＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる回路基板のベース板の製造方法を提供する。【解決手段】ＳｉＣ粉体が充填された金型にＡｌあるいはＳｉを含有するＡｌ合金の溶湯を注入して鋳造することにより、Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１を形成する。次に、Ａｌ−Ｍｇ系合金からなるＡｌ箔部材３をホットプレスにより板部材１の表面に接合する。これによりＡｌ箔部材３の一部が板部材１表面の鋳造巣内に入り込んで鋳造巣が埋められると共に、板部材１の表面にＡｌ−Ｍｇ系合金層が形成される。このようにして、ほぼ平坦な表面を有するベース板が製造される。【選択図】図３
2006100770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材を鋳造し、
鋳造された前記板部材の表面にＡｌ箔部材を加熱して接合する
ことを特徴とする回路基板のベース板の製造方法。
【請求項２】
前記Ａｌ箔部材をホットプレスにより前記板部材の表面に接合する請求項１に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項３】
前記Ａｌ箔部材を圧延により前記板部材の表面に接合する請求項１に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項４】
前記Ａｌ箔部材は、Ａｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項５】
前記Ａｌ箔部材は、前記板部材を構成しているＡｌ／ＳｉＣ複合材の融点近傍の温度に加熱されて接合されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項６】
前記板部材の表面に前記Ａｌ箔部材を接合した後、前記Ａｌ箔部材の表面に粗面化処理を施す請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項７】
前記板部材は、ＳｉＣ粉体が充填された金型にＡｌあるいはＳｉを含有するＡｌ合金の溶湯を注入して鋳造することにより得られたＡｌ／ＳｉＣ複合材から形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項８】
前記板部材の表面にＡｌ箔部材を加熱して接合するときに同時に前記板部材の裏面にＡｌヒートシンク部材を加熱して接合する請求項１〜７のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項９】
前記Ａｌヒートシンク部材は、Ａｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成された請求項８に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項１０】
前記Ａｌヒートシンク部材は、純Ａｌから形成され、
前記板部材の裏面にＡｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成されたインサート部材を介して前記Ａｌヒートシンク部材が接合される請求項８に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項１１】
前記Ａｌヒートシンク部材は、予めヒートシンクの形状に加工されている請求項８〜１０のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項１２】
前記Ａｌヒートシンク部材は、前記板部材の裏面に接合された後にヒートシンクの形状に加工される請求項８〜１０のいずれか一項に記載の回路基板のベース板の製造方法。
【請求項１３】
鋳造により形成されたＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材と、
前記板部材の表面に形成されたＡｌ−Ｍｇ系、ＡＬ−Ｌｉ系及びＡＬ−Ｔｉ系のうちいずれかの合金層と
を備えることを特徴とする回路基板のベース板。
【請求項１４】
前記板部材を構成するＡｌ／ＳｉＣ複合材と前記合金層とは、互いに異なる融点を有する請求項１３に記載の回路基板のベース板。
【請求項１５】
前記板部材の裏面に形成されたＡｌヒートシンクをさらに備えた請求項１３または１４に記載の回路基板のベース板。
【請求項１６】
前記Ａｌヒートシンクは、Ａｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成された請求項１５に記載の回路基板のベース板。
【請求項１７】
前記板部材の裏面と前記Ａｌヒートシンクとの間に配置されると共にＡｌ−Ｍｇ系、ＡＬ−Ｌｉ系及びＡＬ−Ｔｉ系のうちいずれかの合金層をさらに備え、
前記Ａｌヒートシンクは、純Ａｌから形成された請求項１５に記載の回路基板のベース板。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のベース板と、
前記ベース板の前記合金層の表面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に形成された配線層と
を備えたことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回路基板のベース板の製造方法に係り、特にその表面上に絶縁層を形成されて半導体装置等の回路基板として用いられるベース板の製造方法に関する。
また、この発明は、回路基板のベース板及びベース板を用いた回路基板にも関している。
【背景技術】
【０００２】
ベース板の表面上に絶縁層を形成して回路基板を形成する方法として、例えば特許文献１に示されるように、ベース板の表面上に樹脂等からなる絶縁材料を塗布した後に硬化させる方法が知られている。このように形成される回路基板は、その絶縁層の表面に形成された配線層上にはんだを介して半導体素子を接合することにより半導体装置として用いられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１０８２５号公報
【０００４】
また、半導体装置では、一般に、半導体素子で生じる熱を効率よく外部に放散するため、高い熱伝導率を有するＡｌ等からなるベース板が使用されているが、半導体素子に使用されているＳｉ等の半導体材料とベース板を形成するＡｌとでは、互いの熱膨張係数が大きく異なり、このため温度変化に対してベース板と半導体素子との間に熱応力が発生して半導体素子に反りが発生したり、半導体素子を接合するはんだに亀裂を生じる虞がある。
そこで、近年、優れた熱伝導率を有しながらも熱膨張係数の小さなＡｌ／ＳｉＣ複合材からなるベース板を用いることにより、半導体装置内の熱応力を緩和することが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなＡｌ／ＳｉＣ複合材からなるベース板は鋳造により製造されるが、鋳造時にその表面や内部に鋳造巣を生じることが知られている。このため、上述したような塗布等の方法によりベース板の表面上に絶縁層を形成すると、絶縁層がベース板表面の鋳造巣の影響を受け、部分的に所定の厚さに満たない絶縁層が形成されて、所望の絶縁性を確保できない虞がある。
【０００６】
これに対し、表面研削や、樹脂含浸等によりベース板表面の鋳造巣を封孔処理した後に絶縁層を形成して所望の絶縁性を確保することもできるが、表面研削の場合には、研削費がコスト高になるだけでなく、設備上の理由からベース板を大判化できないという問題があった。また、樹脂含浸の場合には、金属よりも熱伝導率が低く、熱膨張率が大きな樹脂を用いて封孔するため、それに起因してベース板の熱伝導率が低く且つ熱膨張係数が大きくなり、ベース板全体の熱物性値が低下してしまうという問題があった。
また、発生した熱を効率よく放熱するためにベース板にヒートシンクを接合する方法がある。ベース板とヒートシンクを接合する際には、シリコングリースにて接合することが考えられるが、シリコングリースの熱伝導率は通常０．８Ｗ／ｍＫと低いため、グリースによる、熱抵抗の増大が問題となる。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、熱物性値を低下させることなくその表面の鋳造巣を低コストで容易に封孔処理することができるＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる回路基板のベース板の製造方法を提供することを目的とする。
また、この発明はさらにＡｌ／ＳｉＣ複合材とヒートシンクを熱抵抗の増大を抑制して接合した回路基板のベース板の製造方法を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、このような製造方法により得られる回路基板のベース板及びこのベース板を用いた回路基板を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回路基板のベース板の製造方法は、Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材を鋳造し、鋳造された板部材の表面にＡｌ箔部材を加熱して接合する方法である。
鋳造により形成されたＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材の表面にＡｌ箔部材を加熱して接合することにより、Ａｌ箔部材の一部が板部材表面の鋳造巣内に入り込んで鋳造巣が埋められ、ほぼ平坦で鋳造巣を持たない表面を有するベース板が製造される。
【０００９】
ホットプレスまたは圧延によりＡｌ箔部材を板部材の表面に接合することができる。
Ａｌ箔部材としては、Ａｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかを用いることが好ましい。
【００１０】
Ａｌ箔部材は板部材を構成しているＡｌ／ＳｉＣ複合材の融点近傍の温度に加熱されて接合されることが好ましい。
また、板部材の表面にＡｌ箔部材を接合した後に、Ａｌ箔部材の表面に粗面化処理を施すことが好ましい。
板部材は、ＳｉＣ粉体が充填された金型にＡｌあるいはＳｉを含有するＡｌ合金の溶湯を注入して鋳造することにより得られたＡｌ／ＳｉＣ複合材から形成することができる。
【００１１】
また、板部材の表面にＡｌ箔部材を加熱して接合するときに同時に板部材の裏面にＡｌヒートシンク部材を加熱して接合してもよい。
ここで、Ａｌヒートシンク部材を、Ａｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成することができる。Ａｌヒートシンク部材を純Ａｌから形成する場合には、板部材の裏面にＡｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成されたインサート部材を介してＡｌヒートシンク部材を接合すればよい。
Ａｌヒートシンク部材は、予めヒートシンクの形状に加工されていてもよく、あるいは板部材の裏面に接合された後にヒートシンクの形状に加工されてもよい。
【００１２】
また、この発明に係る回路基板のベース板は、鋳造により形成されたＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材と、板部材の表面に形成されたＡｌ−Ｍｇ系、ＡＬ−Ｌｉ系及びＡＬ−Ｔｉ系のうちいずれかの合金層とを備えるものである。なお、板部材を構成しているＡｌ／ＳｉＣ複合材と合金層とは互いに異なる融点を有している。
板部材の裏面に形成されたＡｌヒートシンクをさらに備えてもよい。Ａｌヒートシンクは、Ａｌ−Ｍｇ系合金、ＡＬ−Ｌｉ系合金及びＡＬ−Ｔｉ系合金のうちいずれかから形成することができる。Ａｌヒートシンクを純Ａｌから形成する場合には、板部材の裏面とＡｌヒートシンクとの間にＡｌ−Ｍｇ系、ＡＬ−Ｌｉ系及びＡＬ−Ｔｉ系のうちいずれかの合金層が配置される。
【００１３】
また、この発明に係る回路基板は、上記の方法により形成されたベース板と、このベース板の合金層の表面上に形成された絶縁層と、絶縁層の表面上に形成された配線層とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、熱物性値を低下させることなくＡｌ／ＳｉＣ複合材の表面の鋳造巣を低コストで容易に封孔処理することができる。
また、熱抵抗の増大を抑制してＡｌ／ＳｉＣ複合材とヒートシンクを接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る回路基板のベース板の断面図を示す。このベース板は、Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１と、この板部材１の表面に形成されたＡｌ−Ｍｇ系合金層２とを有している。板部材１を形成しているＡｌ／ＳｉＣ複合材とＡｌ−Ｍｇ系合金層２とは互いに異なる融点を有している。
【００１６】
次に、図２のフローチャートを参照して、この発明の実施の形態１に係る回路基板のベース板の製造方法について説明する。まず、ステップＳ１で、ＳｉＣ粉体が充填された金型にＡｌあるいはＳｉを含有するＡｌ合金の溶湯を注入して鋳造することにより、図３に示すようなＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１を形成する。
ここでは、ＳｉＣ粉体を金型内に充填し、金型内でＳｉ含有率１１ｗｔ％のＡｌ合金（ＡＣ３Ａ：融点５８０℃）の溶湯を減圧鋳造することによりＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１を形成した。このとき、板部材１はＲｍａｘ１６０μｍ程度の表面粗さを有している。
【００１７】
次に、ステップＳ２で、図３に示されるように、Ｍｇを含有するＡｌ合金、すなわちＡｌ−Ｍｇ系合金から形成された厚さ７００μｍのＡｌ箔部材３をホットプレスにより板部材１の表面に接合する。これにより、図４に示されるように、板部材１のＳｉＣ粉体１ａの間に形成された例えば１００〜２００μｍ程度の大きさの鋳造巣１ｂ内に板部材１の表面からＡｌ箔部材３の一部が入り込んで鋳造巣１ｂが埋められると共に、板部材１の表面にＡｌ−Ｍｇ系合金層２が形成される。このようにして、ほぼ平坦な表面を有するベース板が製造される。このとき、ベース板の表面粗さをＲｍａｘ２〜３３μｍ程度に抑えることができた。
【００１８】
なお、Ａｌ箔部材３としては、例えばＭｇを２〜３％含有する融点６００℃程度のＡｌ−Ｍｇ系合金（Ａ５０５２）が使用され、例えば接合温度５４０℃（炉の設定温度５８０℃、試料端部温度５４０℃）、圧力９．２ＭＰａで板部材１表面へ接合される。ここで、ＭｇはＡｌよりも酸素との親和力が強く、拡散接合中にＡｌの酸化皮膜に対して還元作用を及ぼすため、接合界面の非晶質酸化膜が結晶酸化物粒子に変化して接合強さが著しく増加する。すなわち、Ａｌ箔部材３に含まれるＭｇによりＡｌ箔部材３の板部材１表面への接合性が高められ、これによりＡｌ箔部材３と板部材１とを確実に接合することができる。
【００１９】
このように形成されたベース板は、板部材１の表面に形成されたＡｌ−Ｍｇ系合金層２によりほぼ平坦で鋳造巣のない表面を有するため、ベース板の表面上に、その表面粗さの影響を受けることなく所定の厚さを有する絶縁層を形成することができ、これにより所望の絶縁性を確保することができる。
また、この発明では、板部材１の表面にＡｌ箔部材３を加熱して接合することにより板部材１表面の鋳造巣１ｂを封孔処理するため、従来の表面研削による処理に比べて、ベース板を大判化した状態で容易に封孔処理することができ、大量生産が可能となってコストを低減することができる。
【００２０】
また、Ａｌ箔部材３は金属であるため、従来の樹脂含浸による処理に比べて、ベース板の熱物性値を低下させることなく封孔処理することができる。例えば、厚さ４００μｍのＡｌ箔部材３を熱伝導率２３３Ｗ／ｍＫ程度の板部材１の表面に接合してベース板を製造した場合に、ベース板の熱伝導率は２２０Ｗ／ｍＫ程度となり、優れた熱伝導率を保持したまま封孔処理することができる。
【００２１】
また、ベース板の表面にＳｉＣが存在すると、絶縁層との密着性向上のための粗面化処理が困難であるが、この実施の形態１のベース板は表面にＡｌ−Ｍｇ系合金層２を有しているので、従来のＡｌからなるベース板と同様に、アルマイト処理等の粗面化処理が可能となる。ここで、ベース板と絶縁層との密着性向上の観点からベース板は１０μｍ以上の表面粗さを有することが好ましく、したがって製造されたベース板の表面粗さが１０μｍよりも小さい場合には、ベース板表面にアルマイト処理を施してその表面粗さをＲｍａｘ１０μｍ以上にすることによりベース板と絶縁層との密着性を向上させることができる。
また、上述のアルマイト処理の代わりに、エッチングまたはショットブラスト等によりベース板表面に粗面化処理を施すこともできる。
【００２２】
ここで、板部材１を例えば熱膨張係数１．２×１０−５／℃のＡｌ／ＳｉＣ複合材から形成し、この板部材１に厚さの異なるＡｌ箔部材３を加熱接合してベース板を製造した場合のベース板表面の熱膨張係数の変化を図５に示す。この図５から、接合されるＡｌ箔部材３の厚さが小さいほど、ベース板表面の熱膨張係数も低くなることがわかる。なお、図５に実線で示される計算値は、熱膨張係数１．２×１０−５／℃のＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１の両面にそれぞれ熱膨張係数２．５×１０−５／℃のＡｌ箔部材３を加熱接合してベース板を製造し、接合されるＡｌ箔部材３の厚さを変化させたときのベース板表面の熱膨張係数を表している。
【００２３】
同様に図５から、板部材１表面に例えば４００μｍの同じ厚さを有するＡｌ箔部材３を接合する場合に、このＡｌ箔部材３の大きさの違いによってもベース板表面の熱膨張係数が変化することがわかる。
また図５から、板部材１表面に例えば７００μｍの同じ厚さを有するＡｌ箔部材３を接合する場合に、接合時の圧力を変化させると、その接合圧力に応じてベース板表面の熱膨張係数が変化することがわかる。
すなわち、接合されるＡｌ箔部材３の板厚や大きさ、接合時の圧力などを選択することにより、ベース板表面の熱膨張係数を所望の値に設定することできる。
【００２４】
実施の形態２．
図６を参照して、この発明の実施の形態２に係る回路基板のベース板の製造方法を説明する。この実施の形態２は、実施の形態１の製造方法において、ホットプレスによりＡｌ箔部材３を接合する代わりに、温間圧延によりＡｌ箔部材３を板部材１の表面に接合する方法である。
【００２５】
すなわち、ステップＳ１で、実施の形態１と同様に、鋳造によりＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１を形成し、次に、ステップＳ３で、図７に示されるようにＡｌ−Ｍｇ系合金からなるＡｌ箔部材３をロール４を用いて板部材１の表面に温間圧延することにより接合する。なお、ステップＳ１で形成される板部材１、及びステップＳ２で板部材１表面に接合されるＡｌ箔部材３は、上述の実施の形態１と同様のものとする。また、温間圧延時に、Ａｌ箔部材３は、例えば接合温度５８０℃で板部材１表面へ接合される。
【００２６】
このようにしても、図４に示されるように、板部材１のＳｉＣ粉体１ａの間に形成された鋳造巣１ｂ内にＡｌ箔部材３の一部が板部材１表面から入り込んで鋳造巣１ｂが埋められると共に板部材１の表面にＡｌ−Ｍｇ系合金層２が形成され、これによりほぼ平坦で鋳造巣のない表面を有するベース板が製造される。
したがって、実施の形態１と同様に、熱物性値を低下させることなく板部材１表面の鋳造巣を低コストで容易に封孔処理することができると共に、ベース板の表面上に、その表面粗さの影響を受けることなく所定の厚さを有する絶縁層を形成して所望の絶縁性を確保することができる。
【００２７】
また、実施の形態１と同様に、この実施の形態２のベース板も表面にＡｌ−Ｍｇ系合金層２を有しているので、アルマイト処理等の粗面化処理が可能である。
この実施の形態２では、板部材１及びＡｌ箔部材３を温間圧延により接合したが、冷間圧延によっても接合することができる。
【００２８】
なお、上述の実施の形態１及び２では、ホットプレスまたは温間圧延によりＡｌ箔部材３を板部材１の表面に接合する温度を５８０℃と設定していたが、これに限定されるものではなく、例えば５５０〜５８０℃程度など、板部材１を構成するＡｌ／ＳｉＣ複合材の融点、すなわち板部材１の鋳造時に金型内に注入されるＡｌあるいはＳｉを含有するＡｌ合金の融点近傍であると共にこの融点以下の温度に設定することが好ましい。上述の実施の形態１及び２では、Ｓｉ含有率１１ｗｔ％のＡｌ合金（ＡＣ３Ａ）の融点５８０℃程度に接合温度を設定することが好ましい。
また、実施の形態１及び２では、Ａｌ箔部材３の融点が６００℃、板部材１の融点が５８０℃で、Ａｌ箔部材３が板部材１より高い融点を有していたが、それとは反対に、Ａｌ箔部材３のＡｌ−Ｍｇ系合金の融点が板部材１のＡｌ／ＳｉＣ複合材の融点よりも低い場合には、Ａｌ箔部材３の板部材１への接合温度は、Ａｌ箔部材３を構成しているＡｌ−Ｍｇ系合金の融点近傍の温度に設定されることが好ましい。
【００２９】
また、Ａｌ箔部材３は、Ｍｇを２〜３％程度含有するＡｌ−Ｍｇ系合金から形成していたが、これに限定されるものではなく、含有されるＭｇの割合が２％以下でも、３％以上であってもよい。
また、Ｍｇだけでなく、Ｓｉ等の他の物質を含有するものでもよい。
【００３０】
さらに、Ａｌ箔部材３は、Ａｌ−Ｍｇ系合金ではなく、Ｌｉが添加されたＡｌ−Ｌｉ系合金から形成してもよい。ＬｉはＭｇと同様にＡｌよりも酸素との親和力が強いので、Ａｌ箔部材３に含まれるＬｉによりＡｌ箔部材３の板部材１表面への接合性を高めることができる。このようにＡｌ−Ｌｉ系合金からなるＡｌ箔部材３を用いた場合には、板部材１の表面にＡｌ−Ｌｉ系合金層が形成される。ここで、板部材１を形成しているＡｌ／ＳｉＣ複合材とＡｌ−Ｌｉ系合金層とは互いに異なる融点を有している。
また、Ａｌ箔部材３は、Ｔｉが添加されたＡｌ−Ｔｉ系合金から形成してもよい。この場合には、板部材１の表面にＡｌ−Ｔｉ系合金層が形成される。
なお、Ａｌ箔部材３の厚さ上限は１ｍｍ以下、すなわち１０００μｍ以下が好ましく、７００μｍ以下がさらに好ましい。一方、厚さ下限は２００μｍ以上が好ましい。
【００３１】
また、上述の実施の形態１及び２では、ＳｉＣ粉体を金型内に充填し、金型内でＳｉ含有率１１ｗｔ％のＡｌ合金（ＡＣ３Ａ）の溶湯を減圧鋳造することによりＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材を形成したが、これに限定されるものではなく、溶湯のＳｉ含有率すなわち溶湯の種類、溶湯温度、及びＳｉＣ粉体の粒径などを選択することにより小さい熱膨張係数と優れた熱伝導率とを有するＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材を形成することが好ましい。
また、上記の減圧鋳造の他、ダイカスト法、酸素雰囲気ダイカスト法（ＰＦ法）、高圧鋳造法等の各種の方法を用いて鋳造を行うことができる。
【００３２】
上述の実施の形態１及び２に示されるような方法により形成された回路基板のベース板は、図１に示されるように、板部材１の表面に形成されたＡｌ−Ｍｇ系合金層２またはＡｌ−Ｌｉ系の合金層またはＡｌ−Ｔｉ系の合金層によりほぼ平坦で鋳造巣のない表面を有する。
このようなベース板のＡｌ−Ｍｇ系合金層２またはＡｌ−Ｌｉ系の合金層の表面上に、図８に示されるように、例えば１００μｍの厚さを有する絶縁層５を形成すると共に絶縁層５の表面上にＣｕ等からなる配線層６を形成して回路基板を形成することができる。さらに、この配線層６上にはんだ７を介して半導体素子８を接合することにより、半導体装置として用いることができる。なお、絶縁層５は、半導体装置に要求される耐電圧値に応じた厚さに形成することが望ましい。
【００３３】
実施の形態３．
図９に実施の形態３に係る回路基板のベース板の断面図を示す。このベース板は、図１に示した実施の形態１のベース板において、板部材１の裏面にＡｌヒートシンク９が接合されたものである。Ａｌヒートシンク９は、Ａｌ箔部材３と同様に、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｌｉ系合金及びＡｌ−Ｔｉ系合金のいずれかから形成される。
【００３４】
このようなベース板は、Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１を鋳造した後、図１０に示されるように、板部材１の表面に例えばＡｌ−Ｍｇ系合金から形成されたＡｌ箔部材３を当接させると共に板部材１の裏面に同じくＡｌ−Ｍｇ系合金から形成されたＡｌヒートシンク９を当接させ、この状態でホットプレスによりＡｌ箔部材３を板部材１の表面に接合させると同時にＡｌヒートシンク９を板部材１の裏面に接合させることにより製造することができる。このとき、図４に示したように、板部材１の表面において、板部材１のＳｉＣ粉体１ａの間に形成された鋳造巣１ｂ内にＡｌ箔部材３の一部が入り込んで鋳造巣１ｂが埋められると共に板部材１の表面にＡｌ−Ｍｇ系合金層２が形成される。同時に、板部材１の裏面においても、板部材１の鋳造巣１ｂ内にＡｌヒートシンク９の一部が入り込んで鋳造巣１ｂが埋められると共に板部材１とＡｌヒートシンク９の界面にＡｌ−Ｍｇ系合金層が形成される。Ａｌヒートシンク９に含まれるＭｇによりＡｌヒートシンク９は板部材１の裏面に強固に接合されることとなる。
【００３５】
すなわち、ホットプレスの一工程により板部材１の表面と裏面の双方に同時にＡｌ箔部材３の接合とＡｌヒートシンク９の接合を行うことができる。Ａｌ箔部材３とＡｌヒートシンク９を同じ組成のＡｌ−Ｍｇ系合金から形成すれば、互いに同じ融点を有することになるので、共通の接合温度で接合が可能となる。
なお、Ａｌヒートシンク９は、予めフィン等を有するヒートシンクの形状に加工されているものとする。
【００３６】
実際に、それぞれ融点６００℃程度のＡｌ−Ｍｇ系合金（Ａ５０５２）からなるＡｌ箔部材３とＡｌヒートシンク９を板部材１の表面及び裏面にそれぞれ当接し、接合温度５４０℃（炉の設定温度５８０℃、試料端部温度５４０℃）、圧力９．２ＭＰａのホットプレス工法で接合を実施したところ、Ａｌ箔部材３もＡｌヒートシンク９もＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１に良好に接合されることが判明した。
【００３７】
なお、Ａｌ箔部材３とＡｌヒートシンク９は同じ組成でなくても構わないが、Ａｌヒートシンク９のフィン形状を損なわない程度の接合温度でＡｌ箔部材３及びＡｌヒートシンク９の双方が同時に接合されることが望ましい。
このようにして製造されたヒートシンク付きベース板のＡｌ−Ｍｇ系合金層２の表面上に、図１１に示されるように、絶縁層５を形成すると共に絶縁層５の表面上にＣｕ等からなる配線層６を形成して回路基板を形成することができ、さらに、配線層６上にはんだ７を介して半導体素子８を接合することにより、半導体装置を構成することができる。
【００３８】
また、図１２に示されるように、まずヒートシンクの形状に加工されていない板状のＡｌヒートシンク部材１０を板部材１の裏面に接合した後、Ａｌヒートシンク部材１０をヒートシンクの形状に加工してＡｌヒートシンク９を形成してもよい。すなわち、Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１の表面にＡｌ箔部材３を接合してＡｌ−Ｍｇ系合金層２を形成すると同時に、板部材１の裏面にＡｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｌｉ系合金及びＡｌ−Ｔｉ系合金のいずれかから形成されると共に未だヒートシンクの形状に加工されていないＡｌヒートシンク部材１０を接合し、その後、Ａｌヒートシンク部材１０にフィン等のヒートシンクの形状を加工することによりＡｌヒートシンク９を形成することもできる。
このようにしてベース板を製造すれば、接合時にフィン形状が存在しないので、接合温度を高く設定してもフィン形状が損なわれるおそれはない。
【００３９】
実施の形態４．
図１３に実施の形態４に係る回路基板のベース板の断面図を示す。このベース板は、図１に示した実施の形態１のベース板において、板部材１の裏面にＡｌ−Ｍｇ系合金層１１を介して純ＡｌからなるＡｌヒートシンク１２が接合されたものである。
【００４０】
このようなベース板は、Ａｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１を鋳造した後、図１４に示されるように、板部材１の表面に例えばＡｌ−Ｍｇ系合金から形成されたＡｌ箔部材３を当接させると共に板部材１の裏面に同じくＡｌ−Ｍｇ系合金から形成された箔状のインサート部材１３を介して純ＡｌからなるＡｌヒートシンク１２を当接させ、この状態でホットプレスによりＡｌ箔部材３を板部材１の表面に接合させると同時にインサート部材１３を介してＡｌヒートシンク１２を板部材１の裏面に接合させることにより製造することができる。
【００４１】
純ＡｌからなるＡｌヒートシンク１２をＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１に直接接合しようとすると、強固な接合状態を得ることが困難であるが、Ａｌ−Ｍｇ系合金からなるインサート部材１３を介在させているため、ホットプレスによりＡｌ−Ｍｇ系合金層１１が形成されて板部材１とＡｌヒートシンク１２がＡｌ−Ｍｇ系合金層１１を介して接合され、ヒートシンク付きのベース板を形成することが可能となる。
【００４２】
なお、Ａｌ−Ｍｇ系合金層１１の代わりに、Ａｌ−Ｌｉ系合金層あるいはＡｌ−Ｔｉ系合金層を介して、板部材１の裏面に純ＡｌからなるＡｌヒートシンク１２を接合することもできる。この場合、板部材１の裏面と純ＡｌからなるＡｌヒートシンク１２との間に、Ａｌ−Ｌｉ系合金あるいはＡｌ−Ｔｉ系合金から形成される箔状のインサート部材を介在させてホットプレスにより接合すればよい。
【００４３】
Ａｌ箔部材３とインサート部材１３は同じ組成でなくても構わないが、Ａｌヒートシンク１２のフィン形状を損なわない程度の接合温度でＡｌ箔部材３及びインサート部材１３の双方が同時にＡｌ／ＳｉＣ複合材からなる板部材１に接合されると共にインサート部材１３とＡｌヒートシンク１２とが互いに接合されることが望ましい。
このようにして製造されたヒートシンク付きベース板のＡｌ−Ｍｇ系合金層２の表面上に、図１５に示されるように、絶縁層５を形成すると共に絶縁層５の表面上にＣｕ等からなる配線層６を形成して回路基板を形成することができ、さらに、配線層６上にはんだ７を介して半導体素子８を接合することにより、半導体装置を構成することができる。
【００４４】
上記の実施の形態３におけるＡｌヒートシンク９及び実施の形態４におけるＡｌヒートシンク１２は、いずれもフィン形状が形成された空冷式のヒートシンクであるが、図１６及び１７に示されるように、通水管が形成された水冷式のヒートシンクを用いることもできる。図１６は、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｌｉ系合金及びＡｌ−Ｔｉ系合金のいずれかから形成された水冷式のＡｌヒートシンク１４を板部材１の裏面に直接接合したベース板を示し、図１７は、純Ａｌから形成された水冷式のＡｌヒートシンク１５を板部材１の裏面にＡｌ−Ｍｇ系合金層１１を介して接合したベース板を示している。
【００４５】
上述したように、上記の実施の形態１〜３において、Ａｌ箔部材３及びＡｌヒートシンク９は、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｌｉ系合金及びＡｌ−Ｔｉ系合金のいずれかから形成されるが、例えばＳｉを含有させることにより融点が低下するので、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｌｉ系合金あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系合金を使用すれば、低い接合温度で接合を行うことができる。従って、実施の形態４におけるインサート部材１３をこれらＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｌｉ系合金あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系合金から形成して低い接合温度で純ＡｌからなるＡｌヒートシンク１２を接合すれば、Ａｌヒートシンク１２のフィン形状を損なうおそれはなくなる。
【００４６】
また、実施の形態３において、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｌｉ系合金及びＡｌ−Ｔｉ系合金のいずれかから形成されたＡｌヒートシンク９を接合する際に、板部材１の裏面とＡｌヒートシンク９との間にＡｌヒートシンク９より融点の低いＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｌｉ系合金あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系合金から形成されたインサート部材を介在させて接合を行えば、低い接合温度で接合を行うことができ、Ａｌヒートシンク９のフィン形状を損なうおそれがなくなる。
【００４７】
なお、Ａｌヒートシンク９，１２，１４，１５あるいはＡｌヒートシンク部材１０は、ホットプレス工法の他、圧延、ロウ付け、熱間鍛造等によっても接合することができる。また、複数のベース板を同時に製造するために、それぞれ大判のＡｌ箔部材３、板部材１、Ａｌヒートシンク９，１２，１４，１５あるいはＡｌヒートシンク部材１０及び必要に応じてインサート部材を互いに積層し、この状態で各ベース板毎に打ち抜く際に積層された各部材を互いに接合することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回路基板のベース板を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る回路基板のベース板の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１におけるＡｌ箔部材の板部材への接合の様子を示す断面図である。
【図４】実施の形態１におけるＡｌ−Ｍｇ系合金層近傍の構造を示す顕微鏡写真である。
【図５】Ａｌ箔部材の厚さに対するベース板表面の熱膨張係数の関係を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態２に係る回路基板のベース板の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２におけるＡｌ箔部材の板部材への接合の様子を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１及び２に係る回路基板のベース板を用いた半導体装置を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る回路基板のベース板を示す断面図である。
【図１０】実施の形態３におけるＡｌ箔部材とＡｌヒートシンクの板部材への接合の様子を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る回路基板のベース板を用いた半導体装置を示す断面図である。
【図１２】実施の形態３の変形例におけるベース板の製造方法を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る回路基板のベース板を示す断面図である。
【図１４】実施の形態４におけるＡｌ箔部材とインサート部材とＡｌヒートシンクの板部材への接合の様子を示す断面図である。
【図１５】実施の形態４に係る回路基板のベース板を用いた半導体装置を示す断面図である。
【図１６】実施の形態３の変形例に係る回路基板のベース板を示す断面図である。
【図１７】実施の形態４の変形例に係る回路基板のベース板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  板部材、２，１１  Ａｌ−Ｍｇ系合金層、３  Ａｌ箔部材、４  ロール、５  絶縁層、６  配線層、７  はんだ、８  半導体素子、９，１２，１４，１５  Ａｌヒートシンク、１０  Ａｌヒートシンク部材、１３  インサート部材。
【図１】
2006100770.tif 000003
【図２】
2006100770.tif 000004
【図３】
2006100770.tif 000005
【図５】
2006100770.tif 000006
【図６】
2006100770.tif 000007
【図７】
2006100770.tif 000008
【図８】
2006100770.tif 000009
【図９】
2006100770.tif 000010
【図１０】
2006100770.tif 000011
【図１１】
2006100770.tif 000012
【図１２】
2006100770.tif 000013
【図１３】
2006100770.tif 000014
【図１４】
2006100770.tif 000015
【図１５】
2006100770.tif 000016
【図１６】
2006100770.tif 000017
【図１７】
2006100770.tif 000018
【図４】
2006100770.tif 000019