(57)【要約】【課題】窒化ケイ素からなるセラミックス基板とモールド樹脂、及び、銅又は銅合金で構成されたＣｕ層とモールド樹脂との密着性に優れた樹脂封止パワーモジュールを製造可能な樹脂封止パワーモジュールの製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス基板のうち少なくとも回路層との接合界面の延長面上であってモールド樹脂との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に調整するセラミックス基板表面粗さ調整工程Ｓ０２と、前記回路層の上に半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程Ｓ０３と、パワーモジュールの表面にプライマー処理液を塗布するプライマー処理液塗布工程Ｓ０４と、塗布した前記プライマー処理液を、非酸化雰囲気で乾燥し、Ｃｕ層に形成された酸化膜の厚さを２５ｎｍ以下とするプライマー処理液乾燥工程Ｓ０５と、モールド樹脂を用いて前記パワーモジュールを樹脂封止する樹脂封止工程Ｓ０６と、を備える。【選択図】図２
2018046192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ケイ素からなるセラミックス基板の一方の面に回路層が形成されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された半導体素子と、からなるパワーモジュールを、モールド樹脂で封止した樹脂封止パワーモジュールの製造方法であって、
前記パワーモジュール用基板は、銅又は銅合金で構成されたＣｕ層を有し、このＣｕ層は、前記モールド樹脂と接触する樹脂接触面を有し、
前記セラミックス基板のうち少なくとも前記回路層との接合界面の延長面上であって前記モールド樹脂との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に調整するセラミックス基板表面粗さ調整工程と、
前記回路層の上に前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程と、
前記パワーモジュールの表面にプライマー処理液を塗布するプライマー処理液塗布工程と、
塗布した前記プライマー処理液を、非酸化雰囲気で乾燥するプライマー処理液乾燥工程と、
前記モールド樹脂を用いて前記パワーモジュールを樹脂封止する樹脂封止工程と、
を備え、
前記プライマー処理液乾燥工程後において、前記Ｃｕ層の前記樹脂接触面に形成された酸化膜の厚さを２５ｎｍ以下とすることを特徴とする樹脂封止パワーモジュールの製造方法。
【請求項２】
前記プライマー処理液乾燥工程を、酸素分圧が３２Ｐａ以下の低酸素雰囲気で実施することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止パワーモジュールの製造方法。
【請求項３】
前記プライマー処理液乾燥工程を、真空度１５０Ｐａ以下の真空雰囲気で実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止パワーモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられる樹脂封止パワーモジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電、電気自動車、ハイブリッド自動車等を制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子においては、発熱量が多いことから、このようなパワー半導体素子を搭載する基板としては、絶縁性に優れたセラミックス基板の一方の面に銅やアルミニウム等からなる回路層が形成されたパワーモジュール用基板が用いられている。
最近では、大電流化、高電圧化に伴い、半導体素子からの発熱量が大きくなっており、この半導体素子とパワーモジュール用基板との接合信頼性をさらに向上させることが求められている。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、半導体素子とこの半導体素子が搭載されるパワーモジュール用基板とをモールド樹脂で封止することにより、接合界面に生じる応力を分散させて、半導体素子とパワーモジュール用基板との接合信頼性を向上させる技術が開示されている。
また、半導体素子が搭載されたパワーモジュール用基板をモールド樹脂で樹脂封止する際には、例えば特許文献２に開示されているように、パワーモジュール用基板及び半導体素子の表面にポリイミド樹脂等からなる下地層を形成するためにプライマー処理液が塗布される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４２９９２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−０６９５０９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、窒化ケイ素からなるセラミックス基板を備えたパワーモジュールにおいては、セラミックス基板の表面にプライマー処理液を塗布して乾燥しても、ポリイミド樹脂等からなる下地層が十分に形成されず、セラミックス基板とモールド樹脂との密着性が低下するといった問題があった。このため、セラミックス基板とモールド樹脂との界面部分からモールド樹脂に割れが生じるおそれがあった。また、冷熱サイクルが負荷された場合には、モールド樹脂による応力分散効果が作用せず、セラミックス基板と回路層との接合界面に亀裂が生じ、回路層とセラミックスとの接合信頼性が不十分となるおそれがあった。
さらに、パワーモジュール用基板が銅又は銅合金で構成されたＣｕ層を有し、このＣｕ層がモールド樹脂と接触する樹脂接触面を有している場合には、モールド樹脂とＣｕ層との密着性が低下し、Ｃｕ層とモールド樹脂とが剥離してしまうおそれがあった。
【０００６】
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、窒化ケイ素からなるセラミックス基板とモールド樹脂、及び、銅又は銅合金で構成されたＣｕ層とモールド樹脂との密着性に優れた樹脂封止パワーモジュールを製造することが可能な樹脂封止パワーモジュール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】
【０００７】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明者ら鋭意検討した結果、窒化ケイ素からなるセラミックス基板は、その表面に複数の針状粒が存在していることから、プライマー処理液を塗布した際に、この針状粒の間にプライマー処理液が十分に浸透せずにボイドが形成されてしまい、これにより、下地層が良好に形成されず、モールド樹脂との密着性が低下することが判明した。また、パワーモジュール用基板が銅又は銅合金で構成されたＣｕ層を有し、このＣｕ層がモールド樹脂と接触する樹脂接触面を有している場合には、塗布したプライマー処理液を乾燥する過程で、Ｃｕ層の脂接触面に酸化膜が厚く形成されることにより、Ｃｕ層とモールド樹脂との密着性が低下するとの知見を得た。
【０００８】
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の樹脂封止パワーモジュールの製造方法は、窒化ケイ素からなるセラミックス基板の一方の面に回路層が形成されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された半導体素子と、からなるパワーモジュールを、モールド樹脂で封止した樹脂封止パワーモジュールの製造方法であって、前記パワーモジュール用基板は、銅又は銅合金で構成されたＣｕ層を有し、このＣｕ層は、前記モールド樹脂と接触する樹脂接触面を有し、前記セラミックス基板のうち少なくとも前記回路層との接合界面の延長面上であって前記モールド樹脂との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に調整するセラミックス基板表面粗さ調整工程と、前記回路層の上に前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程と、前記パワーモジュールの表面にプライマー処理液を塗布するプライマー処理液塗布工程と、塗布した前記プライマー処理液を、非酸化雰囲気で乾燥するプライマー処理液乾燥工程と、前記モールド樹脂を用いて前記パワーモジュールを樹脂封止する樹脂封止工程と、を備え、前記プライマー処理液乾燥工程後において、前記Ｃｕ層の前記樹脂接触面に形成された酸化膜の厚さを２５ｎｍ以下とすることを特徴としている。
【０００９】
この構成の樹脂封止パワーモジュールの製造方法においては、セラミックス基板のうち少なくとも前記回路層との接合界面の延長面上であって前記モールド樹脂との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に調整するセラミックス基板表面粗さ調整工程を備えているので、セラミックス基板の表面に存在する針状粒の少なくとも一部を除去して平坦化させることができ、その後のプライマー処理液塗布工程において、プライマー処理液をセラミックス基板の内部にまで浸透させることが可能となる。よって、その後のプライマー処理液乾燥工程によって下地層を良好に形成することができ、モールド樹脂とセラミックス基板との密着性を向上させることが可能となる。
また、前記プライマー処理液乾燥工程後において、前記Ｃｕ層の前記樹脂接触面に形成された酸化膜の厚さを２５ｎｍ以下としていることにより、Ｃｕ層とモールド樹脂との密着性を確実に向上させることが可能となる。
なお、Ｃｕ層の表面に形成される自然酸化膜の厚さを３ｎｍ未満に制御することは、工業上非常に困難であることから、前記Ｃｕ層の前記樹脂接触面に形成された酸化膜の厚さは３ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲内となる。
【００１０】
また、塗布した前記プライマー処理液を、非酸化雰囲気で乾燥するプライマー処理液乾燥工程を備えているので、銅又は銅合金で構成されたＣｕ層の樹脂接触面において酸化膜が厚く形成されることを抑制でき、Ｃｕ層とモールド樹脂との密着性を向上させることができる。
以上のように、セラミックス基板とモールド樹脂、及び、Ｃｕ層とモールド樹脂との密着性が向上されることから、冷熱サイクル後の接合信頼性に優れた樹脂封止パワーモジュールを提供することが可能となる。
【００１１】
ここで、本発明の樹脂封止パワーモジュールの製造方法においては、前記プライマー処理液乾燥工程を、酸素分圧が３２Ｐａ以下の低酸素雰囲気で実施することが好ましい。
この場合、前記プライマー処理液乾燥工程において前記Ｃｕ層の前記樹脂接触面に酸化膜が厚く形成されることを抑制でき、Ｃｕ層とモールド樹脂との密着性を確実に向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の樹脂封止パワーモジュールの製造方法においては、前記プライマー処理液乾燥工程を、真空度１５０Ｐａ以下の真空雰囲気で実施することが好ましい。
この場合、前記プライマー処理液乾燥工程において前記Ｃｕ層の前記樹脂接触面に酸化膜が厚く形成されることを抑制でき、Ｃｕ層とモールド樹脂との密着性を確実に向上させることが可能となる。また、プライマー処理液塗布工程後に真空雰囲気下で乾燥されるため、セラミックス基板にプライマー処理液を塗布した際に少量のボイドが発生した場合であっても、真空雰囲気下に保持することでボイドを除去することが可能となる。よって、セラミックス基板中にプライマー処理液をより確実に浸透させることができ、下地層を良好に形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、窒化ケイ素からなるセラミックス基板とモールド樹脂、及び、銅又は銅合金で構成されたＣｕ層とモールド樹脂との密着性に優れた樹脂封止パワーモジュールを製造することが可能な樹脂封止パワーモジュールの製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態である樹脂封止パワーモジュールの概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態である樹脂封止パワーモジュールの製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の実施形態で用いられるパワーモジュールの製造方法の説明図である。
【図４】本発明の実施形態である樹脂封止パワーモジュールの製造方法の説明図である。
【図５】本発明の他の施形態である樹脂封止パワーモジュールの概略説明図である。
【図６】本発明の他の施形態である樹脂封止パワーモジュールの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。図１に、本発明の一実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０を示す。
この樹脂封止パワーモジュール５０は、パワーモジュール用基板１０と半導体素子３とを備えたパワーモジュール１と、このパワーモジュール１を樹脂封止するモールド樹脂５とを備えている。
【００１６】
パワーモジュール１は、パワーモジュール用基板１０と、パワーモジュール用基板１０の一方の面（図１において上面）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。
ここで、はんだ層２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材とされている。
【００１７】
パワーモジュール用基板１０は、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）に配設された金属層１３とを備えている。
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、本実施形態では、絶縁性の高い窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）で構成されている。ここで、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、０．３２ｍｍに設定されている。
【００１８】
回路層１２は、図３に示すように、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銅板２２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、回路層１２を構成する銅板２２として、無酸素銅の圧延板が用いられている。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１．０ｍｍ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。
なお、この回路層１２は、ワイヤーボンディングによって外部接続端子７と接続されている。
【００１９】
金属層１３は、図３に示すように、セラミックス基板１１の他方の面にアルミニウム板２３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、金属層１３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板２３がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、このアルミニウム板２３は、０．２％耐力が３０Ｎ／ｍｍ２以下とされている。ここで、金属層１３（アルミニウム板２３）の厚さは０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、２．０ｍｍに設定されている。
【００２０】
そして、本実施形態では、図１に示すように、パワーモジュール用基板１０、半導体素子３がモールド樹脂５で封止されている。このモールド樹脂５として、例えば、エポキシ系樹脂を適用することができる。また、パワーモジュール用基板１０、半導体素子３のうちモールド樹脂５との接触面には、下地層（図示なし）が形成されている。
【００２１】
以下に、本発明の実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０の製造方法について、図２から図４を参照して説明する。
本実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０の製造方法は、図２に示すように、パワーモジュール用基板１０を形成するパワーモジュール用基板形成工程Ｓ０１と、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さを調整するセラミックス基板表面粗さ調整工程Ｓ０２と、パワーモジュール用基板１０の回路層１２上に半導体素子３を搭載する半導体素子搭載工程Ｓ０３と、パワーモジュール１の表面にプライマー処理液を塗布するプライマー処理液塗布工程Ｓ０４と、塗布したプライマー処理液を乾燥させて下地層を形成するプライマー処理液乾燥工程Ｓ０５と、モールド樹脂５を用いてパワーモジュール１を樹脂封止する樹脂封止工程Ｓ０６と、を備えている。
【００２２】
（パワーモジュール用基板形成工程Ｓ０１）
まず、図３に示すように、回路層１２となる銅板２２とセラミックス基板１１とを接合する（銅板接合工程Ｓ１１）。本実施形態では、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材２４を用いて、回路層１２となる銅板２２とセラミックス基板１１とを接合している。
次に、図３に示すように、金属層１３となるアルミニウム板２３とセラミックス基板１１とを接合する（アルミニウム板接合工程Ｓ１２）。本実施形態では、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材２５を用いて、金属層１３となるアルミニウム板２３とセラミックス基板１１とを接合している。
以上の工程によって、本実施形態におけるパワーモジュール用基板１０が形成される。
【００２３】
（セラミックス基板表面粗さ調整工程Ｓ０２）
次に、セラミックス基板１１のうち少なくとも回路層１２との接合界面の延長面上であってモールド樹脂５との接触面の表面粗さを調整する。本実施形態では、図３に示すように、回路層１２との接合界面の延長面上及び金属層１３との接合界面の延長面上の表面粗さを調整する構成されている。
【００２４】
本実施形態では、セラミックス基板１１の表面にブラスト処理を行うことによって、セラミックス基板１１の表面粗さを調整している。ブラスト粒子としては、ＳｉＣ粒子やＡｌ２Ｏ３粒子等を用いることができる。また、ブラスト粒子の粒子径は、１３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。さらに、ブラスト処理時の圧力は、０．２ＭＰａ以上  ０．２５ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００２５】
上述のような条件でブラスト処理を行うことにより、窒化ケイ素からなるセラミックス基板１１の表面に存在する針状粒が平坦化され、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さが、最大高さＲｙ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）で１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に調整される。
なお、ブラスト処理後には、セラミックス基板１１の表面を、アルカリ洗浄、酸洗浄、水洗、乾燥を行うことが好ましい。
【００２６】
（半導体素子搭載工程Ｓ０３）
次に、パワーモジュール用基板１０の回路層１２上に半導体素子３を搭載する。本実施形態では、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材を用いて、回路層１２と半導体素子３とをはんだ接合する。これにより、パワーモジュール１が形成される。
【００２７】
（プライマー処理液塗布工程Ｓ０４）
次に、パワーモジュール１の表面にプライマー処理液（図なし）を塗布する。このプライマー処理液は、乾燥後においてポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等を基本構造とする樹脂からなる下地層を形成することが可能なものとされている。プライマー処理液としては、例えば、日立化成（株）社製ＨＬ−１２００やＨ−１２１０Ｎ等を用いることができる。ＨＬ−１２００やＨ−１２１０Ｎを用いる場合、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとブチルセロソルブアセテートの混合液で、１倍〜１０倍に希釈して用いるとよい。塗布方法としては、パワーモジュール１をプライマー処理液に浸漬して塗布する方法やスピンコート等を用いることができる。
【００２８】
（プライマー処理液乾燥工程Ｓ０５）
次に、塗布したプライマー処理液を非酸化雰囲気で乾燥して、パワーモジュール１の表面に、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等を基本構造とする樹脂からなる下地層を形成する。
ここで、本実施形態においては、乾燥炉６１内の酸素分圧を３２Ｐａ以下の低酸素雰囲気として乾燥を行っている。具体的には、真空度１５０Ｐａ以下の真空雰囲気で乾燥を行う。このように真空雰囲気下でプライマー処理液乾燥工程Ｓ０５を行うことで、プライマー処理液乾燥工程Ｓ０５後において、回路層１２の表面に形成された酸化膜の厚さを２５ｎｍ以下に抑えることが可能となる。また、真空雰囲気下以外にも、窒素雰囲気下やアルゴン雰囲気下等の非酸化雰囲気下でもプライマー処理液乾燥工程Ｓ０５を行うこともできる。この場合であっても、酸素分圧が３２Ｐａ以下であることが好ましい。
【００２９】
（樹脂封止工程Ｓ０６）
次に、下地層を形成したパワーモジュール１を、モールド樹脂５によって樹脂封止する。この樹脂封止工程Ｓ０６においては、例えば、金型温度１６０℃〜１８０℃、成形圧（注入圧）７ＭＰａ〜１５ＭＰａ、成形温度１６０℃〜１８０℃、成形時間２２０秒〜２６０秒としたトランスファーモールドによって樹脂封止することができる。
以上のようにして、本実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０が製出される。
【００３０】
前述の構成とされた本実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０の製造方法によれば、セラミックス基板１１のうち回路層１２及び金属層１３との接合界面の延長面上であってモールド樹脂５との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に調整するセラミックス基板表面粗さ調整工程Ｓ０２を備えているので、セラミックス基板１１の表面に存在する針状粒の少なくとも一部を除去して平坦化させることができる。よって、その後のプライマー処理液塗布工程Ｓ０４において、プライマー処理液をセラミックス基板１１の内部にまで十分に浸透させることができ、下地層を良好に形成することができる。これにより、モールド樹脂５とセラミックス基板１１との密着性を向上させることが可能となる。
【００３１】
ここで、セラミックス基板表面粗さ調整工程Ｓ０２において、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ未満とした場合には、アンカー効果を得ることができず、モールド樹脂５とセラミックス基板１１との密着性が低下するおそれがある。一方、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで２．７μｍを超える場合には、プライマー処理液の浸透が不十分となって下地層を良好に形成することができず、モールド樹脂５とセラミックス基板１１との密着性が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態においては、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さを、最大高さＲｙで１．７μｍ以上２．７μｍ以下の範囲内に設定している。
【００３２】
なお、モールド樹脂５とセラミックス基板１１との密着性をさらに確実に向上させるためには、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さの下限を、最大高さＲｙで２．４μｍ以上とすることが好ましい。さらに、セラミックス基板１１のモールド樹脂５との接触面の表面粗さの上限を、最大高さＲｙで２．６μｍ以下とすることが好ましい。
【００３３】
また、本実施形態においては、プライマー処理液乾燥工程Ｓ０５を真空度１５０Ｐａ以下の真空雰囲気で実施しているので、セラミックス基板１１にプライマー処理液を塗布した際に少量のボイドが発生した場合であっても、真空雰囲気下に保持することでボイドを除去することができ、セラミックス基板１１中にプライマー処理液をより確実に浸透させて、下地層を良好に形成することができる。
【００３４】
また、プライマー処理液乾燥工程Ｓ０５において、塗布したプライマー処理液を非酸化雰囲気下で乾燥した場合、銅又は銅合金で構成された回路層１２の樹脂接触面において酸化膜が厚く形成されることを抑制でき、回路層１２とモールド樹脂５との密着性を向上させることができる。
特に、本実施形態においては、プライマー処理液乾燥工程Ｓ０５を、酸素分圧が３２Ｐａ以下の低酸素雰囲気で実施する構成とされ、具体的には、真空度１５０Ｐａ以下の真空雰囲気で実施しているので、回路層１２の樹脂接触面に形成された酸化膜の厚さを２５ｎｍ以下に制限することができ、回路層１２とモールド樹脂５との密着性を確実に向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、セラミックス基板表面粗さ調整工程Ｓ０２において、ブラスト処理を行うことでセラミックス基板１１の表面粗さを調整しているので、セラミックス基板１１の表面に存在する針状粒の少なくとも一部が確実に除去して平坦化することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０によれば、上述の本実施形態である樹脂封止パワーモジュール５０の製造方法によって製造されており、セラミックス基板１１とモールド樹脂５、及び、回路層１２とモールド樹脂５との密着性が向上されることから、冷熱サイクル後の接合信頼性に優れている。
【００３７】
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。
例えば、本実施形態では、回路層を銅又は銅合金で構成し、金属層をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成したものとして説明したが、回路層をアルミニウム又はアルミニウム合金等で構成してもよいし、金属層を銅又は銅合金等で構成してもよい。パワーモジュール用基板に、銅又は銅合金からなり、モールド樹脂と接触するＣｕ層が形成されていればよい。
【００３８】
さらに、図５に示す樹脂封止パワーモジュール１５０のように、回路層１１２及び金属層１１３をＡｌ層１１２Ａ，１１３ＡとＣｕ層１１２Ｂ、１１３Ｂとの積層構造としたものであってもよい。この場合、Ｃｕ層１１２Ｂ、１１３Ｂのうちモールド樹脂５と接触する接触面において酸化膜が厚く形成されることを抑制すればよい。なお、この場合、Ｃｕ層１１２Ｂ、１１３Ｂの厚さを０．１ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内とするとよい。
【００３９】
また、図６に示す樹脂封止パワーモジュール２５０のように、回路層２１２が銅又は銅合金からなるリードフレーム２３０のダイパッド部２３１とされ、リード部２３２がモールド樹脂５の外部に突出した構造とされていてもよい。この場合、リードフレーム２３０のうちモールド樹脂５と接触する接触面において酸化膜が厚く形成されることを抑制すればよい。
【００４０】
また、本実施形態では、セラミックス基板と銅板とをＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系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、Ａｇ−Ｔｉ系ろう材を用いて接合してもよいし、あるいは、ＤＢＣ法によって銅板とセラミックスとを接合したものであってもよい。
【００４１】
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Ａｌ−Ｓｉ系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、過渡液相接合法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）、鋳造法、金属ペースト法等を用いて接合してもよい。
【実施例】
【００４２】
本発明の有効性を確認するために行った比較実験について説明する。
【００４３】
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなるセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ０．３２ｍｍ）を準備し、表１に示す条件でブラスト処理を行い、セラミックス基板の表面粗さを表１に示すように調整した。
なお、ブラスト処理後のセラミックス基板の表面粗さは、表面粗さ測定機ＳＶ−４００（株式会社ミツトヨ製）を用い、基準長さＬｒ＝０．８ｍｍ、評価長さＬｎ＝４ｍｍとし測定した。
ブラスト処理後には、５％ＮａＯＨ水溶液を用いて５０℃で８２秒間のアルカリ洗浄、５％ＨＣｌ水溶液を用いて室温で３０秒間の酸洗浄、水洗、乾燥を行った。
そして、ブラスト処理を行ったセラミックス基板の一方の面及び他方の面に、無酸素銅（Ｃ１０２０）からなる銅板（３７ｍｍ×３７ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）を接合して回路層及び金属層を形成した。その後、回路層上に、半導体素子としてＩＧＢＴ素子（１３ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ）をはんだ接合してパワーモジュールを得た。なお、はんだ材としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系を用いた。
【００４４】
その後、パワーモジュールに表１記載のプライマー処理液を塗布し、表１記載の条件でプライマー処理液を乾燥して、下地層を形成した。なお、プライマー処理液は、日立化成（株）社製ＨＬ−１２００を、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとブチルセロソルブアセテートの混合液（３５：６５（体積比））で、２倍に希釈し、パワーモジュールをプライマー処理液に浸漬して塗布した。
【００４５】
次に、下地層が形成されたパワーモジュールに、トランスファーモールドによってモールド樹脂を成型した。トランスファーモールドは、金型温度１７０℃、成形圧（注入圧）１０ＭＰａ、成形温度１７０℃、成形時間２４０秒で行った。なお、モールド樹脂の材質を表１に示す。
そして、大気中で１８０℃、４時間保持の条件でアフターキュアを行い、モールド樹脂を硬化させた。
【００４６】
なお、回路層表面の酸化膜の厚さについては、下地層が形成後、トランスファーモールド前の回路層の断面をＸＰＳ（ＵＬＶＡＣ  ＰＨＩ社製  ｍｏｄｅｌ−５６００ＬＳ）を用い、酸化膜の厚さを測定した。評価結果を表１に示す。
【００４７】
また、得られた樹脂封止パワーモジュールについて、−４０℃×５分←→１２５℃×３分、３０００サイクルの冷熱サイクルを負荷し、セラミックス基板とモールド樹脂、回路層（Ｃｕ層）とモールド樹脂との剥離率を評価した。
剥離率の評価は、超音波探傷装置（インサイト社製ＩＮＳＩＧＨＴ−３００）を用い、セラミックス基板とモールド樹脂との界面、及び、回路層（Ｃｕ層）とモールド樹脂との界面を測定した。超音波探傷装置により得られる二値化画像では、剥離した部分は白色で表示されることから、基準面積に対する白色部面積の割合を剥離率とした。なお、基準面積は、セラミックス基板とモールド樹脂との界面を測定する場合、セラミックス基板において回路層（Ｃｕ層）が形成されていない部分の面積とした。回路層（Ｃｕ層）とモールド樹脂との界面測定する場合、回路層（Ｃｕ層）の面積（３７ｍｍ×３７ｍｍ）とした。
評価結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2018046192.tif 000003
【００４９】
セラミックス基板の表面粗さＲｙが２．７μｍを超えた比較例１や１．７μｍ未満とされた比較例２では、冷熱サイクル後のモールド樹脂と窒化ケイ素との界面での剥離が大きくなった。また、回路層表面の酸化膜の厚さが２５ｎｍを超えた比較例３では樹脂と回路層との界面での剥離が大きくなった。
これに対し、本発明例１〜８では、冷熱サイクル後の界面剥離が少なく、密着性に優れた樹脂封止パワーモジュールが得られることが確認された。
【符号の説明】
【００５０】
１  パワーモジュール
３  半導体素子
５  モールド樹脂
１０  パワーモジュール用基板
１１  セラミックス基板
１２  回路層（Ｃｕ層）
５０  樹脂封止パワーモジュール
【図１】
2018046192.tif 000004
【図２】
2018046192.tif 000005
【図３】
2018046192.tif 000006
【図４】
2018046192.tif 000007
【図５】
2018046192.tif 000008
【図６】
2018046192.tif 000009