(57)【要約】【課題】平面度が向上した絶縁積層材およびその製造方法を提供する。【解決手段】絶縁積層材１は、基板２と、金属粉末からなりかつ基板２の一面に形成された第１焼結体層３と、金属粉末を含む混合粉末からなり、かつ基板２の他面に形成された第２焼結体層４とを備えている。基板２は、両焼結体層3,4を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点または分解点を有するセラミックからなる。両焼結体層3,4を、粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜて成形したグリーンシートを使用し、グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末からなり、かつ基板の少なくとも一面に形成された焼結体層とを備えており、基板が、焼結体層を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点または分解点を有するセラミックからなり、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている積層材。
【請求項２】
基板が、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる請求項１記載の積層材。
【請求項３】
厚みが０．３ｍｍ以上である基板と、金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末からなり、かつ基板の少なくとも一面に形成された焼結体層とを備えており、基板が、焼結体層を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点を有する材料からなり、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている積層材。
【請求項４】
基板が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、ＣｕとＭｏとの複合材料、ＣｕとＷとの複合材料、ＡｌとＳｉＣとの複合材料、ＡｌとＡｌＮとの複合材料、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、Ａｌと短炭素繊維との複合材料、およびＡｌと炭素粒子との複合材料のうちの少なくとも１つの材料からなる請求項３記載の積層材。
【請求項５】
金属粉末が、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である請求項１〜４のうちのいずれかに記載の積層材。
【請求項６】
金属粉末が、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末およびＣｕ粉末とＷ粉末との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である請求項１〜４のうちのいずれかに記載の積層材。
【請求項７】
金属とセラミックとの混合粉末が、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末およびＳｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である請求項１〜４のうちのいずれかに記載の積層材。
【請求項８】
金属と炭素との混合粉末が、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である請求項１〜４のうちのいずれかに記載の積層材。
【請求項９】
上下両面の平面度が１００μｍ以下である請求項１〜８のうちのいずれかに記載の積層材。
【請求項１０】
ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる基板と、基板の一面に形成され、かつＡｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末からなる第１焼結体層と、基板の他面に形成され、かつＣｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末からなる第２焼結体層とを備えており、第１および第２焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤を混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている絶縁積層材。
【請求項１１】
第１焼結体層および第２焼結体層のうち少なくとも第２焼結体層が、円形である請求項１０記載の絶縁積層材。
【請求項１２】
第１焼結体層および第２焼結体層のうち少なくとも第２焼結体層が、だ円形である請求項１０記載の絶縁積層材。
【請求項１３】
第１焼結体層および第２焼結体層のうち少なくとも第２焼結体層が、角が丸くなった多角形状である請求項１０記載の絶縁積層材。
【請求項１４】
上下両面の平面度が１００μｍ以下である請求項１０〜１３のうちのいずれかに記載の絶縁積層材。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のうちのいずれかに記載された絶縁積層材における第２焼結体層が放熱材に接合されており、第２焼結体層と放熱材との接合が、第２焼結体層を形成する際のグリーンシート中の粉末の放電プラズマ焼結により行われているパワーモジュール用ベース。
【請求項１６】
金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形したグリーンシートを用意すること、
グリーンシートに含まれる金属の融点以上の融点または分解点を有するセラミックからなる基板を用意すること、
基板の少なくとも一面にグリーンシートを積層し、基板およびグリーンシートを積層方向の両側から加圧すること、
グリーンシートを加熱してグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂すること、
ならびにグリーンシートに含まれていた粉末を放電プラズマ焼結して基板の少なくとも一面に、粉末からなる焼結体層を形成することを特徴とする積層材の製造方法。
【請求項１７】
基板が、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる請求項１６記載の積層材の製造方法。
【請求項１８】
金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形したグリーンシートを用意すること、
グリーンシートに含まれる金属の融点以上の融点を有する材料からなり、かつ厚みが０．３ｍｍ以上である基板を用意すること、
基板の少なくとも一面にグリーンシートを積層し、基板およびグリーンシートをその積層方向の両側から加圧すること、
グリーンシートを加熱してグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂すること、
ならびにグリーンシートに含まれていた粉末を放電プラズマ焼結して基板の少なくとも一面に、粉末からなる焼結体層を形成することを特徴とする積層材の製造方法。
【請求項１９】
基板が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、ＣｕとＭｏとの複合材料、ＣｕとＷとの複合材料、ＡｌとＳｉＣとの複合材料、ＡｌとＡｌＮとの複合材料、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、Ａｌと短炭素繊維との複合材料、およびＡｌと炭素粒子との複合材料のうちの少なくとも１つの材料からなる請求項１８記載の積層材の製造方法。
【請求項２０】
グリーンシートに含まれる粉末の平均粒径が１５０μｍ以下である請求項１６〜１９のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【請求項２１】
グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂の際の基板およびグリーンシートの加圧を０．１〜１０ＭＰａで行う請求項１６〜２０のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【請求項２２】
グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂を、基板およびグリーンシートの積層方向にパルス電流を通電することにより行う請求項１６〜２１のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【請求項２３】
グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、基板およびグリーンシートを積層方向の両側から１０〜１００ＭＰで加圧しながら行う請求項１６〜２２のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【請求項２４】
グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、グリーンシートに含まれる金属の融点よりも１０〜１５０℃低い温度で行う請求項１６〜２３のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【請求項２５】
ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる基板を用意すること、
Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形した第１グリーンシートを用意すること、
Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形した第２グリーンシートを用意すること、
基板の一面に第１グリーンシートを積層するとともに、同他面に第２グリーンシートを積層し、基板および両グリーンシートをその積層方向の両側から加圧すること、
両グリーンシートを加熱してグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂すること、
ならびに両グリーンシートに含まれていた粉末を放電プラズマ焼結して基板の両面に、それぞれ粉末からなる焼結体層を形成することを特徴とする絶縁積層材の製造方法。
【請求項２６】
グリーンシートに含まれる粉末の平均粒径が１５０μｍ以下である請求項２５記載の絶縁積層材の製造方法。
【請求項２７】
グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂の際の基板および両グリーンシートの加圧を０．１〜１０ＭＰａで行う請求項２５または２６記載の絶縁積層材の製造方法。
【請求項２８】
グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂を、基板および両グリーンシートの積層方向にパルス電流を通電することにより行う請求項２５〜２７のうちのいずれかに記載の絶縁積層材の製造方法。
【請求項２９】
グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、基板および両グリーンシートの積層方向の両側から１０〜１００ＭＰで加圧しながら行う請求項２５〜２８のうちのいずれかに記載の絶縁積層材の製造方法。
【請求項３０】
グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、グリーンシートに含まれる金属の融点よりも１０〜１５０℃低い温度で行う請求項２５〜２９のうちのいずれかに記載の絶縁積層材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層材およびその製造方法、絶縁積層材およびその製造方法に関し、たとえばＬＥＤやパワーデバイスなどの半導体素子の冷却を行うのに用いられる積層材およびその製造方法、ＬＥＤやパワーデバイスなどの半導体素子が実装される絶縁積層材およびその製造方法に関する。
【０００２】
この明細書において、元素記号で表現された材料は純材料を意味するが、不可避の不純物を含有する工業的な純材料も含むものとする。
【背景技術】
【０００３】
たとえば、セラミック層と金属層とからなる積層材として、セラミック粉末からなる焼結体層と金属箔とが交互に配置されており、焼結体層が、セラミック粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている積層材が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の積層材の金属層は、金属箔からなるので、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、金属箔の変形や破断が発生するとともに、セラミック板およびＡｌ板の変形や破断に起因してグリーンシート中の粉末が厚み方向に位置ずれするので、積層材の両面の平面度が低下する。したがって、特許文献１記載の積層材の上下両面の平面度が十分ではなく、研磨などのサイジング工程による仕上げ処理が必要になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０２６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、平面度が向上した積層材およびその製造方法、絶縁積層材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００８】
1)基板と、金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末からなり、かつ基板の少なくとも一面に形成された焼結体層とを備えており、基板が、焼結体層を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点または分解点を有するセラミックからなり、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている積層材。
【０００９】
2)基板が、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる上記1)記載の積層材。
【００１０】
3)厚みが０．３ｍｍ以上である基板と、金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末からなり、かつ基板の少なくとも一面に形成された焼結体層とを備えており、基板が、焼結体層を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点を有する材料からなり、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている積層材。
【００１１】
4)基板が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、ＣｕとＭｏとの複合材料、ＣｕとＷとの複合材料、ＡｌとＳｉＣとの複合材料、ＡｌとＡｌＮとの複合材料、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、Ａｌと短炭素繊維との複合材料、およびＡｌと炭素粒子との複合材料のうちの少なくとも１つの材料からなる上記3)記載の積層材。
【００１２】
5)金属粉末が、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の積層材。
【００１３】
6)金属粉末が、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末およびＣｕ粉末とＷ粉末との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の積層材。
【００１４】
7)金属とセラミックとの混合粉末が、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末およびＳｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の積層材。
【００１５】
8)金属と炭素との混合粉末が、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末である上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の積層材。
【００１６】
9)上下両面の平面度が１００μｍ以下である上記1)〜8)のうちのいずれかに記載の積層材。
【００１７】
10)ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる基板と、基板の一面に形成され、かつＡｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末からなる第１焼結体層と、基板の他面に形成され、かつＣｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末からなる第２焼結体層とを備えており、第１および第２焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤を混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されている絶縁積層材。
【００１８】
11)第１焼結体層および第２焼結体層のうち少なくとも第２焼結体層が、円形である上記10)記載の絶縁積層材。
【００１９】
12)第１焼結体層および第２焼結体層のうち少なくとも第２焼結体層が、だ円形である上記10)記載の絶縁積層材。
【００２０】
13)第１焼結体層および第２焼結体層のうち少なくとも第２焼結体層が、角が丸くなった多角形状である上記10)記載の絶縁積層材。
【００２１】
14)上下両面の平面度が１００μｍ以下である上記10)〜13)のうちのいずれかに記載の絶縁積層材。
【００２２】
15)上記10)〜14)のうちのいずれかに記載された絶縁積層材における第２焼結体層が放熱材に接合されており、第２焼結体層と放熱材との接合が、第２焼結体層を形成する際のグリーンシート中の粉末の放電プラズマ焼結により行われているパワーモジュール用ベース。
【００２３】
16)金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形したグリーンシートを用意すること、
グリーンシートに含まれる金属の融点以上の融点または分解点を有するセラミックからなる基板を用意すること、
基板の少なくとも一面にグリーンシートを積層し、基板およびグリーンシートを積層方向の両側から加圧すること、
グリーンシートを加熱してグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂すること、
ならびにグリーンシートに含まれていた粉末を放電プラズマ焼結して基板の少なくとも一面に、粉末からなる焼結体層を形成することを特徴とする積層材の製造方法。
【００２４】
17)基板が、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる上記16)記載の積層材の製造方法。
【００２５】
18)金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形したグリーンシートを用意すること、
グリーンシートに含まれる金属の融点以上の融点を有する材料からなり、かつ厚みが０．３ｍｍ以上である基板を用意すること、
基板の少なくとも一面にグリーンシートを積層し、基板およびグリーンシートをその積層方向の両側から加圧すること、
グリーンシートを加熱してグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂すること、
ならびにグリーンシートに含まれていた粉末を放電プラズマ焼結して基板の少なくとも一面に、粉末からなる焼結体層を形成することを特徴とする積層材の製造方法。
【００２６】
19)基板が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、ＣｕとＭｏとの複合材料、ＣｕとＷとの複合材料、ＡｌとＳｉＣとの複合材料、ＡｌとＡｌＮとの複合材料、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、Ａｌと短炭素繊維との複合材料、およびＡｌと炭素粒子との複合材料のうちの少なくとも１つの材料からなる上記1)８記載の積層材の製造方法。
【００２７】
20)グリーンシートに含まれる粉末の平均粒径が１５０μｍ以下である上記16)〜19)のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【００２８】
21)グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂の際の基板およびグリーンシートの加圧を０．１〜１０ＭＰａで行う上記16)〜20)のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【００２９】
22)グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂を、基板およびグリーンシートの積層方向にパルス電流を通電することにより行う上記16)〜21)のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【００３０】
23)グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、基板およびグリーンシートを積層方向の両側から１０〜１００ＭＰで加圧しながら行う上記16)〜22)のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【００３１】
24)グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、グリーンシートに含まれる金属の融点よりも１０〜１５０℃低い温度で行う上記16)〜23)のうちのいずれかに記載の積層材の製造方法。
【００３２】
25)ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる基板を用意すること、
Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形した第１グリーンシートを用意すること、
Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形した第２グリーンシートを用意すること、
基板の一面に第１グリーンシートを積層するとともに、同他面に第２グリーンシートを積層し、基板および両グリーンシートをその積層方向の両側から加圧すること、
両グリーンシートを加熱してグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂すること、
ならびに両グリーンシートに含まれていた粉末を放電プラズマ焼結して基板の両面に、それぞれ粉末からなる焼結体層を形成することを特徴とする絶縁積層材の製造方法。
【００３３】
26)グリーンシートに含まれる粉末の平均粒径が１５０μｍ以下である上記25)記載の絶縁積層材の製造方法。
【００３４】
27)グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂の際の基板および両グリーンシートの加圧を０．１〜１０ＭＰａで行う上記25)または26)記載の絶縁積層材の製造方法。
【００３５】
28)グリーンシートの樹脂および可塑剤の加熱脱脂を、基板および両グリーンシートの積層方向にパルス電流を通電することにより行う上記25)〜27)のうちのいずれかに記載の絶縁積層材の製造方法。
【００３６】
29)グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、基板および両グリーンシートの積層方向の両側から１０〜１００ＭＰで加圧しながら行う上記25)〜28)のうちのいずれかに記載の絶縁積層材の製造方法。
【００３７】
30)グリーンシートに含まれていた粉末の放電プラズマ焼結を、グリーンシートに含まれる金属の融点よりも１０〜１５０℃低い温度で行う上記25)〜29)のうちのいずれかに記載の絶縁積層材の製造方法。
【発明の効果】
【００３８】
上記1)、2)および5)〜8)の積層材によれば、基板と、金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末からなり、かつ基板の少なくとも一面に形成された焼結体層とを備えており、基板が、焼結体層を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点または分解点を有するセラミックからなり、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されているから、積層材の上下両面の平面度を向上させ、たとえば１００μｍ以下とすることができる。すなわち、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、グリーンシート中の粉末を基板の少なくとも一面に均一の厚みに配置することが可能になるので、積層材の両面の平面度を向上させることができる。また、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、基板の変形や破断が防止されるとともに、基板の変形や破断に起因するグリーンシート中の粉末の厚み方向への位置ずれが防止されるので、積層材の両面の平面度を向上させることができる。したがって、積層材の上下両面の平面度が特許文献１記載の積層材に比べて向上し、研磨などのサイジング工程による仕上げ処理が不要になる。
【００３９】
しかも、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されているので、焼結体層を任意の形状に正確に形成することが可能になり、焼結体層の形状（平面形状）が円形、だ円形、角が丸くなった多角形の場合にも、形状精度が向上する。
【００４０】
上記3)〜8)の積層材によれば、厚みが０．３ｍｍ以上である基板と、金属粉末、金属とセラミックとの混合粉末および金属と炭素との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の粉末からなり、かつ基板の少なくとも一面に形成された焼結体層とを備えており、基板が、焼結体層を形成する粉末に含まれる金属の融点以上の融点を有する材料からなり、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されているから、積層材の上下両面の平面度を向上させ、たとえば１００μｍ以下とすることができる。すなわち、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、グリーンシート中の粉末を基板の少なくとも一面に均一の厚みに配置することが可能になるので、積層材の両面の平面度を向上させることができる。また、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、基板の変形や破断が防止されるとともに、基板の変形や破断に起因するグリーンシート中の粉末の厚み方向への位置ずれが防止されるので、積層材の両面の平面度を向上させることができる。したがって、積層材の上下両面の平面度が特許文献１記載の積層材に比べて向上し、研磨などのサイジング工程による仕上げ処理が不要になる。
【００４１】
しかも、焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されているので、焼結体層を任意の形状に正確に形成することが可能になり、焼結体層の形状（平面形状）が円形、だ円形、角が丸くなった多角形の場合にも、形状精度が向上する。
【００４２】
上記10)〜14)の絶縁積層材によれば、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなる基板と、基板の一面に形成され、かつＡｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末からなる第１焼結体層と、基板の他面に形成され、かつＣｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末からなる第２焼結体層とを備えており、第１および第２焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤を混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されているから、絶縁積層材の上下両面の平面度を向上させ、たとえば１００μｍ以下とすることができる。すなわち、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、グリーンシート中の粉末を基板の両面に均一の厚みに配置することが可能になるので、絶縁積層材の両面の平面度を向上させることができる。また、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、基板の変形や破断が防止されるとともに、基板の変形や破断に起因するグリーンシート中の粉末の厚み方向への位置ずれが防止されるので、絶縁積層材の両面の平面度を向上させることができる。したがって、積層材の上下両面の平面度が特許文献１記載の積層材に比べて向上し、研磨などのサイジング工程による仕上げ処理が不要になる。
【００４３】
しかも、第１および第２焼結体層が、上記粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜてシート状に成形したグリーンシートを使用するとともに、当該グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成されているので、第１および第２焼結体層を任意の形状に正確に形成することが可能になり、第１および第２焼結体層の形状（平面形状）が円形、だ円形、角が丸くなった多角形の場合にも、形状精度が向上する。
【００４４】
また、上記10)〜14)の絶縁積層材の場合、基板が電気絶縁層となるとともに、第１焼結体層が配線層となり、さらに第２焼結体層が応力緩和層になり、応力緩和層がアルミニウム、銅などの高熱伝導性材料からなるヒートシンクなどの放熱材に接合されることによってパワーモジュール用ベースが形成され、このパワーモジュール用ベースの配線層にパワーデバイスが実装されてパワーモジュールが構成される。そして、パワーデバイスと放熱材の間には、配線層、電気絶縁層および応力緩和層が存在するだけであるから、パワーデバイスから放熱材までの熱伝導の経路が短くなり、パワーデバイスから発せられる熱の放熱性能が向上する。また、配線層および応力緩和層が、粉末の焼結体層からなるので、配線層および応力緩和層と電気絶縁層との間には熱伝導率の低いろう材を介在させる必要はなく、電気絶縁層と配線層および応力緩和層との間の熱伝導性が優れたものになる。
【００４５】
しかも、絶縁積層材の電気絶縁層と放熱材との熱膨張係数の相違に起因して放熱材が電気絶縁層に引っ張られて反ろうとすることによりパワーモジュール用ベースに熱応力が発生した場合にも、応力緩和層の働きにより熱応力が緩和されるので、電気絶縁層にクラックが生じたり、放熱材の応力緩和層への接合面に反りが生じたりすることが防止される。したがって、放熱性能が長期間にわたって維持される。
【００４６】
上記11)〜13)の絶縁積層材の場合、上述したパワーモジュールにおいて、絶縁積層材の電気絶縁層と放熱材との熱膨張係数の相違に起因して放熱材が電気絶縁層に引っ張られて反ろうとすることによりパワーモジュール用ベースに熱応力が発生した場合にも、応力緩和層の外形に、熱応力の集中するエッジ部が存在しないので、応力緩和層と放熱材との剥離を一層確実に防止することができる。
【００４７】
上記15)のパワーモジュール用ベースによれば、配線層にパワーデバイスが実装されたパワーモジュールにおけるパワーデバイスと放熱材の間には、配線層、電気絶縁層および応力緩和層が存在するだけであるから、パワーデバイスから放熱材までの熱伝導の経路が短くなり、パワーデバイスから発せられる熱の放熱性能が向上する。また、配線層および応力緩和層が粉末の焼結体層からなるので、配線層および応力緩和層の熱伝導性が優れたものになる。
【００４８】
しかも、絶縁積層材の電気絶縁層と放熱材との熱膨張係数の相違に起因して放熱材が電気絶縁層に引っ張られて反ろうとすることによりパワーモジュール用ベースに熱応力が発生した場合にも、応力緩和層の働きにより熱応力が緩和されるので、電気絶縁層にクラックが生じたり、放熱材の応力緩和層への接合面に反りが生じたりすることが防止される。したがって、放熱性能が長期間にわたって維持される。
【００４９】
上記16)の積層材の製造方法によれば、上記1)の積層材を簡単に製造することができる。
【００５０】
上記18)の積層材の製造方法によれば、上記3)の積層材を簡単に製造することができる。
【００５１】
上記20)の積層材の製造方法によれば、内部欠陥のない焼結体層を簡単に製造することができる。
【００５２】
上記21)の積層材の製造方法によれば、グリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂する際のグリーンシートの反りを防止することができる。
【００５３】
上記22)の積層材の製造方法によれば、グリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂するための加熱装置を別個に用意する必要がなくなる。
【００５４】
上記23)の積層材の製造方法によれば、内部欠陥のない焼結体層を簡単に製造することができるとともに、当該焼結体層と隣接する基板との間での接合欠陥の発生を防止することができる。
【００５５】
上記24)の積層材の製造方法によれば、内部欠陥のない焼結体層を簡単に製造することができる。
【００５６】
上記25)の絶縁積層材の製造方法によれば、上記10)の絶縁積層材を簡単に製造することができる。
【００５７】
上記26)の絶縁積層材の製造方法によれば、内部欠陥のない焼結体層を簡単に製造することができる。
【００５８】
上記27)の絶縁積層材の製造方法によれば、グリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂する際のグリーンシートの反りを防止することができる。
【００５９】
上記28)の絶縁積層材の製造方法によれば、グリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂するための加熱装置を別個に用意する必要がなくなる。
【００６０】
上記29)の絶縁積層材の製造方法によれば、内部欠陥のない２つの焼結体層を簡単に製造することができるとともに、両焼結体層と基板との間での接合欠陥の発生を防止することができる。
【００６１】
上記30)の絶縁積層材の製造方法によれば、内部欠陥のない焼結体層を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明による絶縁積層材を示す垂直断面図である。
【図２】図１の絶縁積層材を用いたパワーモジュール用ベースを示す垂直断面図である。
【図３】図１の絶縁積層材の製造方法を示す垂直断面図である。
【図４】図１の絶縁積層材を製造する際の加熱条件を示すグラフである。
【図５】図１の絶縁積層材における第２焼結体層の第１の変形例を示す平面図である。
【図６】図１の絶縁積層材における第２焼結体層の第２の変形例を示す平面図である。
【図７】図１の絶縁積層材における第２焼結体層の第３の変形例を示す平面図である。
【図８】この発明による積層材を示す垂直断面図である。
【図９】図８の積層材の製造方法を示す垂直断面図である。
【図１０】比較例２の積層材の製造方法を示す垂直断面図である。
【図１１】比較例３の積層材の製造方法を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１〜図３および図８〜図１１の上下を上下というものとする。
【００６４】
実施形態１
この実施形態は図１〜図４に示すものである。図１はこの発明による絶縁積層材を示し、図２は図１の絶縁積層材を用いたパワーモジュール用ベースを示す。また、図３は図１の絶縁積層材の製造方法を示し、図４は図１の絶縁積層材を製造する際の加熱条件を示す。
【００６５】
図１において、絶縁積層材(1)は、セラミックからなる基板(2)と、基板(2)の一面（上面）に形成された第１焼結体層(3)と、基板(2)の他面（下面）に形成された第２焼結体層(4)とよりなる。
【００６６】
絶縁積層材(1)の上下両面、すなわち第１焼結体層(3)の上面および第２焼結体層(4)の下面の平面度は、それぞれ１００μｍ以下である。また、絶縁積層材(1)、すなわち基板(2)、第１焼結体層(3)および第２焼結体層(4)は、それぞれ平面から見て角が直角となった正方形または長方形である。
【００６７】
基板(2)は、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなり、電気絶縁層として用いられる。基板(2)の厚みは０．３ｍｍ以上であり、上下両面の平面度は１００μｍ以下となっていることが好ましい。基板(2)は、たとえばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックの粉末を、適当な焼結助剤を用いて放電プラズマ焼結法により焼結することにより形成される。また、基板(2)は、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックの粉末を用いて熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）することにより形成してもよい。
【００６８】
ここで、各セラミックの融点または分解点は、ＡｌＮ：２２００℃、Ａｌ２Ｏ３：２０５０℃、Ｓｉ３Ｎ４：１９００℃、ＳｉＣ：２０００℃、Ｙ２Ｏ３：２４００℃、ＣａＯ：２５７０℃、ＢＮ：３０００℃、ＢｅＯ：２５７０℃である。
【００６９】
第１焼結体層(3)は、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末の焼結体からなり、導電性を有しているとともに、配線層として用いられる。第１焼結体層(3)は、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成される。グリーンシートに用いられる粉末の平均粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。グリーンシートに用いられる樹脂としては、たとえばブチルアルコール系の樹脂が用いられる。グリーンシートにおける粉末と、樹脂および可塑剤との配合比は、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５であることが好ましい。
【００７０】
ここで、第１焼結体層(3)を構成する各金属粉末を形成する金属の融点は、Ａｌ：６６０℃、Ｃｕ：１０８３℃、Ａｇ：９６１℃、Ａｕ：１０６３℃であり、基板(2)の融点または分解点は、これらの金属の融点以上となっている。また、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金およびＡｕ合金の融点は、通常、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕの融点よりも低い。
【００７１】
なお、図示は省略したが、第１焼結体層(3)には回路が形成されている。回路は、第１焼結体層(3)を形成した後にエッチングにより形成されたり、あるいは第１焼結体層(3)を放電プラズマ焼結する際に形成されたりする。
【００７２】
第２焼結体層(4)は、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末の焼結体からなり、応力緩和層として用いられる。第２焼結体層(4)は、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成される。各種混合粉末の焼結体は、複合材料になる。したがって、第２焼結体層(4)は、Ｃｕ−Ｍｏ複合材料、Ｃｕ−Ｗ複合材料、Ａｌ−ＳｉＣ複合材料、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料、Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料、Ａｌ−短炭素繊維複合材料およびＡｌ−炭素粒子複合材料のうちの１種になる。グリーンシートに用いられる粉末の平均粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。なお、上記短炭素繊維の長さも１５０μｍ以下であることが好ましい。グリーンシートに用いられる樹脂としては、たとえばブチルアルコール系の樹脂が用いられる。グリーンシートにおける粉末と、樹脂および可塑剤との配合比は、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５であることが好ましい。
【００７３】
ここで、第２焼結体層(4)を形成する複合材料の素材となる混合材料の融点は、ＣｕとＭｏとの混合材料：１０８３℃、ＣｕとＷとの混合材料：１０８３℃、ＡｌとＳｉＣとの混合材料：６６０℃、ＡｌとＡｌＮとの混合材料：６６０℃、ＳｉとＳｉＣとの混合材料：１４１０℃、Ａｌと短炭素繊維との混合材料：６６０℃、Ａｌと炭素粒子との混合材料：６６０℃となっており、基板(2)の融点または分解点は、これらの材料の融点以上となっている。なお、混合材料の融点とは、混合材料を形成する２つの材料のうちの低融点材料の融点をいうものとする。
【００７４】
図２に示すように、絶縁積層材(1)の第２焼結体層(4)が放熱材(5)に接合されることによってパワーモジュール用ベース(6)が構成される。第２焼結体層(4)と放熱材(5)との接合は、第２焼結体層(4)を形成する際の上記グリーンシート中の粉末の放電プラズマ焼結により行われる。
【００７５】
なお、放熱材(5)は、たとえば内部に冷却流体通路を有する中空体の上壁からなることがある。冷却流体としては、液体および気体のいずれを用いてもよい。また、放熱材(5)は、第２焼結体層(4)が接合されたのと反対側の面に放熱フィンが設けられた放熱基板からなることがある。
【００７６】
図示は省略したが、パワーモジュール用ベース(6)の絶縁積層材(1)の第１焼結体層(3)に、パワーデバイスがはんだ付により実装されてパワーモジュールが構成されることがある。当該パワーモジュールにおいて、パワーデバイスから発せられた熱は、第１焼結体層(3)、基板(2)および第２焼結体層(4)を経て放熱材(5)に伝えられ、放熱材(5)から放熱される。このとき、絶縁積層材(1)の基板(2)と放熱材(5)との熱膨張率の相違に起因して放熱材(5)が基板(2)に引っ張られて反ろうとすることによりパワーモジュール用ベース(6)に熱応力が発生した場合にも、第２焼結体層(4)の働きにより熱応力が緩和されるので、基板(2)にクラックが生じたり、放熱材(5)の第２焼結体層(4)への接合面に反りが生じたりすることが防止される。
【００７７】
次に、絶縁積層材(1)の製造方法について、図３および図４を参照して説明する。
【００７８】
すなわち、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢＮおよびＢｅＯよりなる群から選ばれた１種のセラミックからなり、かつ一般的な製法で作製された基板(2)を用意する。基板(2)の両面の平面度は１００μｍ以下であり、厚みは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００７９】
また、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末と、樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形した第１グリーンシート(10)を用意する。上記金属粉末としては、一般的な製法で作製されたものを用いる。また、上記金属粉末を、遊星型ボールミル、アトライタミル、ポットミルなどを用いてメカニカルアロイングし、さらに微細な粉末にしてもよい。メカニカルアロイングに要する時間は１〜１５時間である。メカニカルアロイングを行っていない粉末、およびメカニカルアロイングにより微細にされた粉末の平均粒径は１５０μｍ以下とすることが好ましい。そして、上記金属粉末と、たとえばブチルアルコール系の樹脂および適当な可塑剤とを、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５となるように配合するとともに、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、第１グリーンシート(10)を作製する。
【００８０】
また、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形した第２グリーンシート(11)を用意する。上記混合粉末を構成するＣｕ粉末、Ｍｏ粉末、Ｗ粉末、Ａｌ粉末、Ｓｉ粉末、ＳｉＣ粉末、ＡｌＮ粉末、炭素粒子および短炭素繊維としては、一般的な製法で作製されたものを用いる。また、Ｃｕ粉末、Ｍｏ粉末、Ｗ粉末、Ａｌ粉末、Ｓｉ粉末、ＳｉＣ粉末、ＡｌＮ粉末、炭素粒子および短炭素繊維を、遊星型ボールミル、アトライタミル、ポットミルなどを用いてメカニカルアロイングし、さらに微細にしてもよい。メカニカルアロイングに要する時間は１〜１５時間である。メカニカルアロイングを行っていない粉末、およびメカニカルアロイングにより微細にされた粉末の平均粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。ここで、Ｃｕ−Ｍｏ複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＣｕ：Ｍｏ＝１５：８５〜４０：６０となるように混合して混合粉末を得る。Ｃｕ−Ｗ複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ｃｕ粉末とＷ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＣｕ：Ｗ＝１０：９０〜２０：８０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−ＳｉＣ複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：ＳｉＣ＝２０：８０〜８０：２０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−ＡｌＮ複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：ＡｌＮ＝２０：８０〜８０：２０となるように混合して混合粉末を得る。Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＳｉ：ＳｉＣ＝１５：８５〜２０：８０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−炭素粒子複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ａｌ粉末と炭素粒子とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：炭素粒子＝４０：６０〜９０：１０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−短炭素繊維複合材料からなる第２焼結体層(4)を形成する場合には、Ａｌ粉末と短炭素繊維とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：短炭素繊維＝４０：６０〜９０：１０となるように混合して混合粉末を得る。そして、上記混合粉末と、たとえばブチルアルコール系の樹脂および適当な可塑剤とを、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５となるように配合するとともに、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、第２グリーンシート(11)を作製する。
【００８１】
ついで、黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス(12)内に、第１グリーンシート(10)、基板(2)および第２グリーンシート(11)をこの順序で上側から配置する。また、ダイス(12)内における第１グリーンシート(10)、基板(2)および第２グリーンシート(11)の上下に黒鉛製パンチ(13)(14)を配置するとともに、上パンチ(13)の上面および下パンチ(14)の下面にそれぞれ電極（図示略）を接触させる。
【００８２】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチ(13)(14)により上下両方、すなわち基板(2)および両グリーンシート(10)(11)の積層方向の両側から加圧しつつ、両グリーンシート(10)(11)の樹脂および可塑剤を加熱脱脂しうる温度で、かつ両グリーンシート(10)(11)に含まれる粉末の焼結温度よりも低い温度まで加熱し（図４の第１の昇温）、当該温度に所定時間保持して両グリーンシート(10)(11)の樹脂および可塑剤を加熱脱脂する（図４の第１の保持）。両グリーンシート(10)(11)の樹脂および可塑剤の加熱脱脂温度までの加熱昇温は、両電極間、すなわち基板(2)および両グリーンシート(10)(11)の積層方向にパルス電流を通電することにより行うことが好ましいが、これに限定されるものではなく、別個に用意した加熱装置によりダイス(12)の周囲から行ってもよい。また、樹脂および可塑剤の加熱脱脂ための所定温度での保持は、樹脂および可塑剤を加熱脱脂しうる温度で、かつ両グリーンシート(10)(11)に含まれる粉末の焼結温度よりも低い温度であれば、一定であってもよいし、変動してもよい。
【００８３】
ついで、上下両パンチ(13)(14)による基板(2)および両グリーンシート(10)(11)への加圧力を増大させるとともに、両電極間にパルス電流を通電することにより、第１グリーンシート(10)に含まれる粉末および第２グリーンシート(11)に含まれる粉末の焼結温度まで加熱昇温するとともに（図４の第２の昇温）、当該焼結温度に所定時間保持し（図４の第２の保持）、両グリーンシート(10)(11)に含まれていた粉末を放電プラズマ焼結することによって、第１焼結体層(3)および第２焼結体層(4)を形成する。こうして、絶縁積層材(1)が製造される。
【００８４】
第１グリーシート(10)に含まれる粉末および第２グリーンシート(11)に含まれる粉末を放電プラズマ焼結する条件は、形成する第１焼結体層(3)および第２焼結体層(4)の大きさにより異なるが、たとえば通電するパルス電流４００〜２０００Ａ、加圧力１０〜１００ＭＰａ、焼結温度保持時間１〜４０ｍｉｎであり、上記粉末は抵抗加熱により４００〜１４００℃の範囲の焼結温度に加熱されることになる。
【００８５】
図５〜図７は絶縁積層材の第２焼結体層の変形例を示す。
【００８６】
図５に示す第２焼結体層(15)は、平面から見て円形である。
【００８７】
図６に示す第２焼結体層(16)は、平面から見てだ円形である。
【００８８】
図７に示す第２焼結体層(17)は、平面から見て角が丸くなった多角形状、ここでは長方形状である。
【００８９】
図５〜図７に示す第２焼結体層(15)(16)(17)の場合、基板(2)としては、第２焼結体層(15)(16)(17)と同形同大のものや、第２焼結体層(15)(16)(17)と同形で、かつ大きさの大きいものや、第２焼結体層(15)(16)(17)と異形で、かつ大きさの大きいものが用いられる。
【００９０】
また、絶縁積層材(1)の第１焼結体層(3)も、図５〜図７に示す第２焼結体層(15)(16)(17)と同様に、円形、だ円形、角が丸くなった多角形状であってもよい。この場合も、基板(2)としては、第１焼結体層(3)と同形同大のものや、第１焼結体層(3)と同形で、かつ大きさの大きいものや、第１焼結体層(3)と異形で、かつ大きさの大きいものが用いられる。
【００９１】
実施形態２
この実施形態は、図８および図９に示すものである。図８はこの発明による積層材を示し、図９は図８の積層材の製造方法を示す。
【００９２】
図８において、積層材(20)は、基板(21)と、基板(21)の一面（上面）に形成された焼結体層(22)とよりなる。積層材(20)の上下両面、すなわち焼結体層(22)の上面および基板(21)の下面の平面度は、それぞれ１００μｍ以下である。
【００９３】
基板(21)は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、ＣｕとＭｏとの複合材料、ＣｕとＷとの複合材料、ＡｌとＳｉＣとの複合材料、ＡｌとＡｌＮとの複合材料、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、Ａｌと短炭素繊維との複合材料、およびＡｌと炭素粒子との複合材料のうちの少なくとも１つの材料からなる。基板(21)の厚みは０．３ｍｍ以上であり、両面の平面度は１００μｍ以下となっている。基板(21)は、適当な公知の方法により形成される。基板(21)を構成する材料の融点は、上記実施形態１で述べたとおりであり、基板(21)を構成する複合材料の融点とは、複合材料を形成する２つの材料のうちの低融点材料の融点をいうものとする。
【００９４】
焼結体層(22)は、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末の焼結体からなることがある。この場合、焼結体層(22)は、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成される。グリーンシートに用いられる粉末の平均粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。グリーンシートに用いられる樹脂としては、たとえばブチルアルコール系の樹脂が用いられる。グリーンシートにおける粉末と、樹脂および可塑剤との配合比は、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５であることが好ましい。
【００９５】
ここで、焼結体層(22)を構成する各金属粉末を形成する金属の融点は、実施形態１で述べたとおりである。
【００９６】
また、焼結体層(22)は、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末の焼結体からなることがある。この場合、焼結体層(22)は、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜて成形したグリーンシートを使用するとともに、グリーンシート中の粉末を放電プラズマ焼結法により焼結することによって形成される。各種混合粉末の焼結体は、複合材料になる。したがって、焼結体層(22)は、Ｃｕ−Ｍｏ複合材料、Ｃｕ−Ｗ複合材料、Ａｌ−ＳｉＣ複合材料、Ａｌ−ＡｌＮ複合材料、Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料、Ａｌ−短炭素繊維複合材料およびＡｌ−炭素粒子複合材料のうちの１種になる。グリーンシートに用いられる粉末の平均粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。なお、上記短炭素繊維の長さも１５０μｍ以下であることが好ましい。グリーンシートに用いられる樹脂としては、たとえばブチルアルコール系の樹脂が用いられる。グリーンシートにおける粉末と、樹脂および可塑剤との配合比は、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５であることが好ましい。
【００９７】
ここで、焼結体層(22)を形成する各混合粉末の素材となる混合材料の融点は、実施形態１の第２焼結体層(22)の場合と同様であり、混合材料の融点とは、混合材料を形成する２つの材料のうちの低融点材料の融点をいうものとする。
【００９８】
そして、基板(21)を構成する材料と、焼結体層(22)を形成する材料とは、基板(21)を構成する材料の融点が、焼結体層(22)を形成する粉末に含まれる金属の融点以上となるように、上述した各種の材料から適宜選択される。
【００９９】
次に、積層材(20)の製造方法について、図９を参照して説明する。
【０１００】
すなわち、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、ＣｕとＭｏとの複合材料、ＣｕとＷとの複合材料、ＡｌとＳｉＣとの複合材料、ＡｌとＡｌＮとの複合材料、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、Ａｌと短炭素繊維との複合材料、およびＡｌと炭素粒子との複合材料のうちの少なくとも１つの材料からなり、かつ一般的な製法で作製された基板(21)を用意する。基板(21)の両面の平面度は１００μｍ以下であり、厚みは０．３ｍｍ以上である。
【０１０１】
また、Ａｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ａｌ合金粉末、Ｃｕ合金粉末、Ａｇ合金粉末およびＡｕ合金粉末よりなる群から選ばれた１種の金属粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形したグリーンシート(23)を用意する。上記金属粉末としては、一般的な製法で作製されたものを用いる。また、上記粉末を、遊星型ボールミル、アトライタミル、ポットミルなどを用いてメカニカルアロイングし、さらに微細な粉末にしてもよい。メカニカルアロイングに要する時間は１〜１５時間である。メカニカルアロイングを行っていない粉末、およびメカニカルアロイングにより微細にされた粉末の平均粒径は１５０μｍ以下とすることが好ましい。そして、上記金属粉末と、たとえばブチルアルコール系の樹脂および適当な可塑剤とを、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５となるように配合するとともに、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、グリーンシート(23)を作製する。
【０１０２】
また、金属粉末と、樹脂および可塑剤とからなるグリーンシート(23)の代わりに、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末との混合粉末、Ｃｕ粉末とＷ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末との混合粉末、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合粉末、Ａｌと短炭素繊維との混合粉末およびＡｌと炭素粒子との混合粉末よりなる群から選ばれた１種の混合粉末と、適当な樹脂および可塑剤とを混ぜ合わせてシート状に成形したグリーンシート(23)を用意する。上記混合粉末を構成するＣｕ粉末、Ｍｏ粉末、Ｗ粉末、Ａｌ粉末、Ｓｉ粉末、ＳｉＣ粉末、ＡｌＮ粉末、炭素粒子および短炭素繊維としては、一般的な製法で作製されたものを用いる。また、Ｃｕ粉末、Ｍｏ粉末、Ｗ粉末、Ａｌ粉末、Ｓｉ粉末、ＳｉＣ粉末、ＡｌＮ粉末、炭素粒子および短炭素繊維を、遊星型ボールミル、アトライタミル、ポットミルなどを用いてメカニカルアロイングし、さらに微細にしてもよい。メカニカルアロイングに要する時間は１〜１５時間である。メカニカルアロイングを行っていない粉末、およびメカニカルアロイングにより微細にされた粉末の平均粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。ここで、Ｃｕ−Ｍｏ複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ｃｕ粉末とＭｏ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＣｕ：Ｍｏ＝１５：８５〜４０：６０となるように混合して混合粉末を得る。Ｃｕ−Ｗ複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ｃｕ粉末とＷ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＣｕ：Ｗ＝１０：９０〜２０：８０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−ＳｉＣ複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ａｌ粉末とＳｉＣ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：ＳｉＣ＝２０：８０〜８０：２０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−ＡｌＮ複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ａｌ粉末とＡｌＮ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：ＡｌＮ＝２０：８０〜８０：２０となるように混合して混合粉末を得る。Ｓｉ−ＳｉＣ複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末とを、両者の混合比が体積割合でＳｉ：ＳｉＣ＝１５：８５〜２０：８０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−炭素粒子複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ａｌ粉末と炭素粒子とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：炭素粒子＝４０：６０〜９０：１０となるように混合して混合粉末を得る。Ａｌ−短炭素繊維複合材料からなる焼結体層(22)を形成する場合には、Ａｌ粉末と短炭素繊維とを、両者の混合比が体積割合でＡｌ：短炭素繊維＝４０：６０〜９０：１０となるように混合して混合粉末を得る。そして、上記混合粉末と、たとえばブチルアルコール系の樹脂および適当な可塑剤とを、重量比率で粉末：（樹脂＋可塑剤）＝８０：２０〜９５：５となるように配合するとともに、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、グリーンシート(23)を作製する。
【０１０３】
ついで、黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス(24)内に、グリーンシート(23)および基板(21)をこの順序で上側から配置する。また、ダイス(24)内におけるグリーンシート(23)および基板(21)の上下に黒鉛製パンチ(25)(26)を配置するとともに、上パンチ(25)の上面および下パンチ(26)の下面にそれぞれ電極（図示略）を接触させる。
【０１０４】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチ(25)(26)により上下両方、すなわち基板(21)およびグリーンシート(23)の積層方向の両側から加圧しつつ、グリーンシート(23)の樹脂および可塑剤を加熱脱脂しうる温度で、かつグリーンシート(23)に含まれる粉末の焼結温度よりも低い温度まで加熱し、当該温度に所定時間保持してグリーンシート(23)の樹脂および可塑剤を加熱脱脂する。グリーンシート(23)の樹脂および可塑剤の加熱脱脂温度までの加熱昇温は、両電極間、すなわち基板(1)およびグリーンシート(23)の積層方向にパルス電流を通電することにより行うことが好ましいが、これに限定されるものではなく、別個に用意した加熱装置によりダイス(24)の周囲から行ってもよい。また、樹脂および可塑剤の加熱脱脂ための所定温度での保持は、樹脂および可塑剤を加熱脱脂しうる温度で、かつグリーンシート(23)に含まれる粉末の焼結温度よりも低い温度であれば、一定であってもよいし、変動してもよい。
【０１０５】
ついで、上下両パンチ(25)(26)による基板(21)およびグリーンシート(23)への加圧力を増大させるとともに、両電極間にパルス電流を通電することにより、グリーンシート(23)に含まれる粉末の焼結温度まで加熱昇温するとともに、当該焼結温度に所定時間保持し、グリーンシート(23)に含まれていた粉末を放電プラズマ焼結することによって、焼結体層(22)を形成する。こうして、積層材(20)が製造される。
【０１０６】
グリーンシート(23)に含まれる粉末を放電プラズマ焼結する条件は、形成する焼結体層(22)の大きさにより異なるが、たとえば通電するパルス電流４００〜２０００Ａ、加圧力１０〜１００ＭＰａ、焼結温度保持時間１〜４０ｍｉｎであり、上記粉末は抵抗加熱により４００〜１４００℃の範囲の焼結温度に加熱されることになる。
【０１０７】
以下、この発明による積層材の具体的実施例について、比較例とともに説明する。
【０１０８】
実施例１
縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：０．６３５ｍｍのＡｌＮ製基板を用意した。基板の両面の平面度は２０μｍである。
【０１０９】
また、純度９９．９wt％のＡｌからなる平均粒径１００μｍのＡｌ粉末と、ブチルアルコール系の樹脂および適当な可塑剤とを混合し、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：１ｍｍのグリーンシートを２枚作製した。各グリーンシート中の樹脂および可塑剤の含有量［（樹脂＋可塑剤）／グリーンシート］は、１０．７wt％であった。
【０１１０】
ついで、基板を２枚のグリーンシートで挟み、図３に示す場合と同様にして、基板および両グリーンシートを黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス内に配置した。そして、ダイス内における基板および両グリーンシートの上下に黒鉛製パンチを配置するとともに、上パンチの上面および下パンチの下面にそれぞれ電極（図示略）を接触させた。
【０１１１】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチにより基板および両グリーンシートを上下両方から５ＭＰａの圧力で加圧しつつ、両電極間に最大６００Ａのパルス電流を通電することにより基板および両グリーンシートを３００℃に加熱するとともに、３００℃で５分間保持することによってグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂した。
【０１１２】
ついで、上下両パンチによる基板および両グリーンシートへの加圧力を２０ＭＰａまで増大し、両電極間に最大１５００Ａのパルス電流を通電することにより基板および両グリーンシートを５５０℃に加熱するとともに、５５０℃で５分間保持することによって放電プラズマ焼結を行い、基板の両面に、それぞれＡｌ粉末からなるとともに基板に接合された焼結体層を形成した。ついで、両電極間の通電を停止した後、冷却することにより３層構造の積層材を製造した。
【０１１３】
製造された積層材の両面の平面度を測定したところ、３０μｍであった。また、製造された積層材のかさ密度はバルク体密度の９９．９％であった。
【０１１４】
実施例２
純度９９．９９wt％のＡｌからなる縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：０．６ｍｍのＡｌ製基板を用意した。基板の両面の平面度は３２μｍである。
【０１１５】
また、純度９９．９９wt％のＡｌからなる平均粒径２０μｍのＡｌ粉末と、ブチルアルコール系樹脂および適当な可塑剤とを混合し、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：１ｍｍのグリーンシートを作製した。グリーンシート中の樹脂および可塑剤の含有量［（樹脂＋可塑剤）／グリーンシート］は、１１．５wt％であった。
【０１１６】
ついで、基板の上にグリーンシートを配置し、図９に示す場合と同様にして、基板およびグリーンシートを黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス内に配置した。そして、ダイス内における基板およびグリーンシートの上下に黒鉛製パンチを配置するとともに、上パンチの上面および下パンチの下面にそれぞれ電極（図示略）を接触させた。
【０１１７】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチにより基板およびグリーンシートを上下両方から５ＭＰａの圧力で加圧しつつ、両電極間に最大４００Ａのパルス電流を通電することにより基板およびグリーンシートを３００℃に加熱するとともに、３００℃で５分間保持することによってグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂した。
【０１１８】
ついで、上下両パンチによる基板およびグリーンシートへの加圧力を２０ＭＰａまで増大し、両電極間に最大９５０Ａのパルス電流を通電することにより基板およびグリーンシートを５５０℃に加熱するとともに、５５０℃で５分間保持することによって放電プラズマ焼結を行い、基板の一面に、Ａｌ粉末からなりかつ基板に接合された焼結体層を形成した。ついで、両電極間の通電を停止した後、冷却することにより２層構造の積層材を製造した。
【０１１９】
製造された積層材の両面の平面度を測定したところ、４４μｍであった。また、製造された積層材のかさ密度はバルク体密度の９９．３％であった。
【０１２０】
比較例１
純度９９．９９wt％のＡｌからなる縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：０．１５ｍｍのＡｌ基板を用意した。Ａｌ基板の両面の平面度は３２μｍである。
【０１２１】
また、純度９９．９９wt％のＡｌからなる平均粒径２０μｍのＡｌ粉末と、ブチルアルコール系樹脂および適当な可塑剤とを混合し、ドクターブレード法によりシート状に成形することにより、縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：１ｍｍのグリーンシートを作製した。グリーンシート中の樹脂および可塑剤の含有量［（樹脂＋可塑剤）／グリーンシート］は、１１．５wt％であった。
【０１２２】
ついで、基板の上にグリーンシートを配置し、図９に示す場合と同様にして、基板およびグリーンシートを黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス内に配置した。そして、ダイス内における基板およびグリーンシートの上下に黒鉛製パンチを配置するとともに、上パンチの上面および下パンチの下面にそれぞれ電極（図示略）を接触させた。
【０１２３】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチにより基板およびグリーンシートを上下両方から５ＭＰａの圧力で加圧しつつ、両電極間に最大３４０Ａのパルス電流を通電することにより基板およびグリーンシートを３００℃に加熱するとともに、３００℃で５分間保持することによってグリーンシートの樹脂および可塑剤を加熱脱脂した。
【０１２４】
ついで、上下両パンチによる基板およびグリーンシートへの加圧力を２０ＭＰａまで増大し、両電極間に最大９００Ａのパルス電流を通電することにより基板およびグリーンシートを５５０℃に加熱するとともに、５５０℃で５分間保持することによって放電プラズマ焼結を行い、基板の一面に、Ａｌ粉末からなりかつ基板に接合された焼結体層を形成した。ついで、両電極間の通電を停止した後、冷却することにより２層構造の積層材を製造した。
【０１２５】
製造された積層材の両面の平面度を測定したところ、１５３μｍであった。また、製造された積層材のかさ密度はバルク体密度の９８．９％であった。
【０１２６】
比較例２
縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：０．６３５ｍｍのＡｌＮ製基板を用意した。基板の両面の平面度は２６μｍである。
【０１２７】
また、純度９９．９wt％のＡｌからなる平均粒径１００μｍのＡｌ粉末を用意した。
【０１２８】
ついで、図１０に示すように、基板(30)を黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス(31)内に配置するとともに、ダイス内における基板(30)の上下両側部分にＡｌ粉末(32)を充填した。そして、ダイス(31)内における基板(30)およびＡｌ粉末(32)の上下に黒鉛製パンチ(33)(34)を配置するとともに、上パンチ(33)の上面および下パンチ(34)の下面にそれぞれ電極（図示略）を接触させた。
【０１２９】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチ(33)(34)により基板(30)およびＡｌ粉末(32)を上下両方から２０ＭＰａの圧力で加圧しつつ、両電極間に最大１５４０Ａのパルス電流を通電することにより基板(30)およびＡｌ粉末(32)を５５０℃に加熱するとともに、５５０℃で５分間保持することによって放電プラズマ焼結を行い、基板(30)の両面に、それぞれＡｌ粉末(32)からなりかつＡｌ基板(30)に接合された焼結体層を形成した。ついで、両電極間の通電を停止した後、冷却することにより３層構造の積層材を製造した。
【０１３０】
製造された積層材の両面の平面度を測定したところ、１２３μｍであった。また、製造された積層材のかさ密度はバルク体密度の９９．０％であった。
【０１３１】
比較例３
純度９９．９９wt％のＡｌからなる縦：３４ｍｍ、横：２８ｍｍ、厚み：０．６ｍｍの基板を用意した。基板の両面の平面度は３０μｍである。
【０１３２】
また、純度９９．９９wt％のＡｌからなる平均粒径２０μｍのＡｌ粉末を用意した。
【０１３３】
ついで、図１１に示すように、基板(40)を黒鉛製の放電プラズマ焼結用ダイス(41)内に配置するとともに、ダイス(41)内における基板(40)の上側部分にＡｌ粉末(42)を充填した。そして、ダイス(41)内の基板(40)およびＡｌ粉末(42)の上下に黒鉛製パンチ(43)(44)を配置するとともに、上パンチの上面および下パンチの下面にそれぞれ電極（図示略）を配置した。
【０１３４】
ついで、１〜１０Ｐａの真空雰囲気中において、上下両パンチ(43)(44)により基板(40)およびＡｌ粉末(42)を上下両方から２０ＭＰａの圧力で加圧しつつ、両電極間に最大１３３０Ａのパルス電流を通電することにより基板(40)およびＡｌ粉末(42)を５５０℃に加熱するとともに、５５０℃で５分間保持することによって放電プラズマ焼結を行い、基板(40)の上面に、Ａｌ粉末(42)からなりかつに接合されたＡｌ焼結体層を形成した。ついで、両電極間の通電を停止した後、冷却することにより２層構造の積層材を製造した。
【０１３５】
製造された積層材の両面の平面度を測定したところ、１０４μｍであった。また、製造された積層材のかさ密度はバルク体密度の９９．１％であった。
【０１３６】
上記実施例１〜２および比較例１の結果から明らかなように、セラミックからなる基板の場合、および基板の厚みが０．３ｍｍ以上の場合、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、基板の変形や破断が防止されるとともに、基板の変形や破断に起因するグリーンシート中の粉末の厚み方向への位置ずれが防止されるので、得られた積層材の両面の平面度を向上させることができる。これに対して、基板がＡｌからなり、かつ厚みが０．３ｍｍ未満の場合、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、基板の変形や破断が発生するとともに、基板の変形や破断に起因してグリーンシート中の粉末が厚み方向に位置ずれするので、得られた積層材の両面の平面度が低下する。
【０１３７】
また、上記実施例１〜２および比較例２〜３の結果から明らかなように、グリーンシートを用いた場合、放電プラズマ焼結法による粉末の焼結時に、グリーンシート中の粉末を、基板の少なくとも一面に均一の厚みに配置することが可能になるので、得られた積層材の両面の平面度を向上させることができる。これに対し、放電プラズマ焼結用ダイス内に粉末を直接充填する場合、均一の厚みに充填することができないので、得られた積層材の両面の平面度が低下する。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
この発明による積層材は、たとえば半導体素子の冷却を行うのに好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１３９】
(1)：絶縁積層材
(2)：基板
(3)：第１焼結体層
(4)(15)(16)(17)：第２焼結体層
(5)：放熱材
(6)：パワーモジュール用ベース
(10)：第１グリーンシート
(11)：第２グリーンシート
(20)：積層材
(21)：基板
(22)：焼結体層
(23)：グリーンシート
【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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