(57)【要約】【課題】配線回路銅板のワイヤボンド性や、半田濡れ性、及びベタ銅板の半田濡れ性を向上できるパワーモジュール用基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板１２と、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための１又は複数のベタ銅板１３を、セラミック基板１１の両主面のそれぞれに接合して有するパワーモジュール用基板１０において、配線回路銅板１２及びベタ銅板１３の外部に露出する部分に化学研磨面１４を有すると共に、オージェ電子分光法で測定して化学研磨面１４に銅元素、酸素元素、及び他の元素を有し、しかも、全ての元素の原子個数を１００個とするうちの銅元素が１００を下回り３０ａｔ％以上、酸素元素が０を超え２５ａｔ％以下からなる元素分布割合を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板と、前記半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための１又は複数のベタ銅板を、セラミック基板の両主面のそれぞれに接合して有するパワーモジュール用基板において、
前記配線回路銅板及び前記ベタ銅板の外部に露出する部分に化学研磨面を有すると共に、オージェ電子分光法で測定して前記化学研磨面に銅元素、酸素元素、及び他の元素を有し、しかも、全ての元素の原子個数を１００個とするうちの前記銅元素が１００を下回り３０ａｔ％以上、前記酸素元素が０を超え２５ａｔ％以下からなる元素分布割合を有することを特徴とするパワーモジュール用基板。
【請求項２】
半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板と、前記半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための１又は複数のベタ銅板を、セラミック基板の両主面のそれぞれに接合して設けるパワーモジュール用基板の製造方法において、
前記セラミック基板の両主面が酸化物系セラミックからなり、前記両主面のそれぞれに当接させ中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して表面に酸化膜を設けた銅の融点温度を利用する酸素の共有結合によって前記セラミック基板に直接接合する直接接合法で一方の主面に前記配線回路銅板と、他方の主面に前記ベタ銅板を設ける接合体を形成する工程と、
前記接合体を過酸化水素水液と硫酸液の混合液に浸漬して前記配線回路銅板及び前記ベタ銅板の外部に露出する表面に化学研磨面を形成する工程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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタを搭載させるためのパワーモジュール用基板及びその製造方法に係り、より詳細には、セラミック基板と銅板の接合体銅板表面がワイヤボンド性と、半田濡れ性に優れる表面を有するパワーモジュール用基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大電力化、高速化、高集積化の進むパワートランジスタ等の高熱を発する半導体素子を搭載し、半導体素子からの発熱を速やかに放熱させて半導体素子の信頼性を維持させることができるためのパワーモジュール用基板は、民生機器用や、自動車、電気自動車等の車載用等に採用されている。このようなパワーモジュール用基板には、通常、１個分の焼成済セラミック基板や、複数個分がマトリックス状に配列することができる大型の焼成済の酸化物系のセラミック基板が用いられている。このセラミック基板のそれぞれの主面には、セラミック基板の寸法と略同等、又は若干小さめの酸素を含んだ銅板を直接当接させ、中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して銅の融点を利用する酸素の共有結合によって接合する直接接合法で接合している。そして、略全面に銅板が貼り付けられたセラミック基板は、エッチングによって、それぞれの主面に半導体素子を搭載して電気的導通を形成するためのパターン形成された配線回路銅板と、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるためのベタ銅板を形成している。あるいは、このセラミック基板のそれぞれの主面には、予め、銅板を所望のパターンに打ち抜いたり、エッチングでパターンを形成したりした配線回路銅板と、ベタ銅板を直接当接させ、中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して銅の融点を利用する酸素の共有結合によって接合する直接接合法で接合している。更に、大型セラミック基板に配線回路銅板と、ベタ銅板を一対とするパワーモジュール用基板が複数個分マトリックス状に配列するパワーモジュール用基板集合体の場合には、個片体に分割するための分割溝を形成する場合がある。
【０００３】
個片体のパワーモジュール用基板には、配線回路銅板側の定められた位置の銅板上に半導体素子が半田で接合されるようになっている。そして、パワーモジュール用基板は、半導体素子と他の位置に配置された銅板との間を太いボンディングワイヤで接続して電気的な導通回路を形成し、半導体素子に高電圧且つ高電流が流せるようにしている。また、このパワーモジュール用基板は、高電圧且つ高電流が流れることで発生する半導体素子からの発熱を速やかに熱伝導率のよい銅を用いた配線回路銅板側から放熱させるために、熱伝導率の比較的高いセラミック基板を介して熱伝導率のよい銅を用いたベタ銅板側に伝熱させると共に、ベタ銅板に半田等で接合されるヒートシンク板から放熱させている。
【０００４】
しかしながら、従来のパワーモジュール用基板は、酸素を含んだ銅板と、酸化アルミニウム等の酸化物系セラミック基板とを酸素の共有結合によって直接接合させているので、接合後の銅板には酸素が残存することとなっている。従って 、この接合後の銅板の外部に露出する部分は、酸素の残存量によって、配線回路銅板においてボンディングワイヤの接続強度が得られないようなワイヤボンド性と、配線回路銅板において半導体素子の半田接合、ベタ銅板において実装時の半田接合の接合強度が得られないような半田濡れ性を低下させることとなっている。
【０００５】
従来のパワーモジュール用基板であるセラミックス銅回路基板には、銅回路板のセラミックス基板との非接合面である表面部分における含有酸素量が、１００ｐｐｍ以下（０は含まず）であるものが提案されている。そして、このセラミックス銅回路基板の製造方法は、セラミックス基板と銅回路板の接合時の加熱温度を１０６０℃以上とし、窒素流量を制御して銅回路板表面の酸素量を１００ｐｐｍ以下としたセラミックス銅回路基板を作製するのが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
これによれば、このセラミックス銅回路基板及びその製造方法は、半田濡れ性を改善して半導体素子の実装性及び半導体素子実装後の接合信頼性を向上させたセラミックス銅回路基板を得ることができると共に、コスト低減を図ったセラミックス銅回路基板の製造方法を得ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２７４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述したような従来のパワーモジュール用基板及びその製造方法は、次のような問題がある。
（１）従来のパワーモジュール用基板及びその製造方法では、接合前のセラミック基板及び配線回路銅板と、ベタ銅板に含まれる酸素量や、作製における加熱炉の雰囲気状態等の製造条件等によって、接合後の銅板の残存酸素量にバラツキが発生するのを抑えるのが難しく、接合後の配線回路銅板と、ベタ銅板の外部に露出する部分の表面のそれぞれの元素の元素分布割合を制御することができなくなっている。従って、従来のパワーモジュール用基板及びその製造方法では、配線回路銅板のワイヤボンド性や、半田濡れ性、及びベタ銅板の半田濡れ性に問題を有している。
（２）特開２００１−２７４５３４号公報で開示されるような、パワーモジュール用基板及びその製造方法は、従来のパワーモジュール用基板自体が配線回路銅板やベタ銅板の外部に露出する部分に酸素元素以外に他の元素が含まれることとなっているので、銅元素の元素分布割合によっては配線回路銅板へのボンディングワイヤの接続強度が得られなくなっており、ワイヤボンド性が劣るパワーモジュール用基板及びその製造方法となっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、配線回路銅板のワイヤボンド性や、半田濡れ性、及びベタ銅板の半田濡れ性を向上できるパワーモジュール用基板及びそ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】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係るパワーモジュール用基板は、半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板と、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための１又は複数のベタ銅板を、セラミック基板の両主面のそれぞれに接合して有するパワーモジュール用基板において、配線回路銅板及びベタ銅板の外部に露出する部分に化学研磨面を有すると共に、オージェ電子分光法で測定して化学研磨面に銅（Ｃｕ）元素、酸素（Ｏ）元素、及び他の元素を有し、しかも、全ての元素の原子個数を１００個とするうちの銅元素が１００を下回り３０ａｔ％以上、酸素元素が０を超え２５ａｔ％以下からなる元素分布割合を有する。
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法は、半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板と、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための１又は複数のベタ銅板を、セラミック基板の両主面のそれぞれに接合して設けるパワーモジュール用基板の製造方法において、セラミック基板の両主面が酸化物系セラミックからなり、両主面のそれぞれに当接させ中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して表面に酸化膜を設けた銅の融点温度を利用する酸素の共有結合によってセラミック基板に直接接合する直接接合法で一方の主面に配線回路銅板と、他方の主面にベタ銅板を設ける接合体を形成する工程と、接合体を過酸化水素水液と硫酸液の混合液に浸漬して配線回路銅板及びベタ銅板の外部に露出する表面に化学研磨面を形成する工程を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のパワーモジュール用基板は、配線回路銅板及びベタ銅板の外部に露出する部分に化学研磨面を有すると共に、オージェ電子分光法で測定して化学研磨面に銅元素、酸素元素、及び他の元素を有し、しかも、全ての元素の原子個数を１００個とするうちの銅元素が１００を下回り３０ａｔ％以上、酸素元素が０を超え２５ａｔ％以下からなる元素分布割合を有するので、製造条件等の影響を消し去った配線回路銅板及びベタ銅板の外部に露出する部分の化学研磨面には、必ず、銅元素及び酸素元素が存在し、銅元素が３０ａｔ％以上であることで配線回路銅板のワイヤボンド性を確保することができると共に、酸素元素が２５ａｔ％以下であることで配線回路銅板及びベタ銅板の半田濡れ性を確保することができる。
【００１１】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミック基板の両主面が酸化物系セラミックからなり、両主面のそれぞれに当接させ中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して表面に酸化膜を設けた銅の融点温度を利用する酸素の共有結合によってセラミック基板に直接接合する直接接合法で一方の主面に配線回路銅板と、他方の主面にベタ銅板を設ける接合体を形成する工程と、接合体を過酸化水素水液と硫酸液の混合液に浸漬して配線回路銅板及びベタ銅板の外部に露出する表面に化学研磨面を形成する工程を有するので、セラミック基板に直接接合法で接合した配線回路銅板と、ベタ銅板を設ける接合体を、過酸化水素水液と硫酸液の混合液に浸漬することで、セラミック基板の表面にはダメージを与えることなく、外部に露出する配線回路銅板と、ベタ銅板の表面に容易に銅元素及び酸素元素が安定して存在する化学研磨面とすることができ、配線回路銅板のワイヤボンド性や、半田濡れ性、及びベタ銅板の半田濡れ性を向上できるパワーモジュール用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】
【００１２】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同パワーモジュール用基板の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板を説明する。ここで、図１（Ａ）に示すパワーモジュール用基板１０は、焼成済のセラミック基板１１に１個分として作製された場合の説明図である。また、図１（Ｂ）に示すパワーモジュール用基板１０は、大型の焼成済のセラミック基板１１ａに個片体としての複数のパワーモジュール用基板１０が配列するパワーモジュール用基板集合体２０として作製された場合の説明図である。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、パワーモジュール用基板１０には、焼成された、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、表面を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜とした窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のような両主面を酸化物系セラミックとしたセラミック基板１１、１１ａの両主面のうちの一方の主面である上主面側にパワートランジスタ等の半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板１２が接合されて設けられている。この配線回路銅板１２は、熱伝導率の高い金属板である一枚からなる全面銅板をセラミック基板１１、１１ａに加熱接合した後に、エッチング溶液を用いるエッチング加工によって複数の配線回路状態のパターンになるように形成している。あるいは、配線回路銅板１２は、予め、銅板を所望のパターンに打ち抜いたり、エッチングでパターンを形成したりしたものを、セラミック基板１１、１１ａに加熱接合している。そして、複数パターンからなる配線回路銅板１２は、所定の場所のパターンの配線回路銅板１２の上面に半田等を介して半導体素子が接合して搭載され、そのパッド電極と他のパターンの配線回路銅板１２とをアルミニウム等からなる太いボンディングワイヤ等で接続して高電圧電流を流すことができる電気的な導通回路を形成することができるようになっている。
【００１５】
また、このパワーモジュール用基板１０には、焼成されたセラミック基板１１、１１ａの両主面のうちの他方の主面である下主面側に、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための配線回路銅板１２に対応させるようにして１又は複数のベタ銅板１３が接合されて設けられている。このベタ銅板１３は、配線回路銅板１２用の金属板である一枚銅板と同様の一枚銅板をセラミック基板１１、１１ａに加熱接合した後、エッチング加工によってベタ状態のパターンとなるように形成している。あるいは、ベタ銅板１３は、予め、銅板を所望のパターンに打ち抜いたり、エッチングでパターンを形成したりしたものを、セラミック基板１１、１１ａに加熱接合している。このベタ銅板１３は、半導体素子からの発熱を速やかに伝熱及び放熱させるために設けられている。なお、上記のエッチング加工は、配線回路銅板１２と、ベタ銅板１３の加工をそれぞれ別々に２回に分けて、あるいは、両主面の加工を一度に行っている。また、打ち抜いたり、エッチングでパターンを形成したりした配線回路銅板１２や、ベタ銅板１３は、セラミック基板への加熱接合を両主面のそれぞれ別々に２回に分けて、あるいは、両主面のそれぞれに一度に行っている。
【００１６】
上記のパワーモジュール用基板１０は、配線回路銅板１２及びベタ銅板１３の外部に露出する部分が化学溶液で研磨された化学研磨面１４となっている。そして、この化学研磨面１４は、オージェ電子分光法で測定して銅（Ｃｕ）元素、酸素（Ｏ）元素、及び他の元素、例えば、加熱接合時に拡散付着するの炭素（Ｃ）元素等を有している。オージェ電子分光法は、原子の内殻電子を電子ビームで放出させることで生成する励起状態イオンが内殻軌道に外殻電子を遷移させ、そのエネルギーで他の外殻電子が放出されることで多重イオン化する過程で脱励起するのを用いている。放出されるオージェ電子の運動エネルギーは、内殻電子と、２個の外殻電子の束縛エネルギーから算出される。これらの束縛エネルギーは、原子毎に固有なことから、３電子過程を行い得ない水素、ヘリウム以外の元素を検出分析することができる。測定は、真空中でＸ線、又は電子線を測定対象に照射し、放出される電子の速度（運動エネルギー）を分析、検出する電子分光器を用いている。測定対象は、気体分子、又は固体表面に限られるが、固体では中速電子線の励起深さ、脱出深さが数ｎｍ以下に限られるので、最表面の分析手法として最も利用価値が高く、最表面の清浄度、組成、吸着物種等の検出、測定に適している。
【００１７】
上記のパワーモジュール用基板１０は、オージェ電子分光法で測定した化学研磨面１４の銅元素の分布割合が、全ての元素の原子個数を１００個とするうちの１００ａｔ％を下回り、３０ａｔ％以上となる元素分布割合を有している。また、このパワーモジュール用基板１０は、オージェ電子分光法で測定した化学研磨面１４の酸素元素の分布割合が、全ての元素の原子個数を１００個とするうちの０ａｔ％を超え、２５ａｔ％以下となる元素分布割合を有している。パワーモジュール用基板１０は、上記の銅元素の分布割合が３０ａｔ％を下まわる場合には、配線回路銅板１２の外部に露出する表面におけるボンディングワイヤの接続強度が得られないという接続信頼性が確保できなくなっている。また、パワーモジュール用基板１０は、上記の酸素元素の分布割合が２５ａｔ％を超える場合には、配線回路銅板１２及びベタ銅板１３の外部に露出する表面における半導体素子やヒートシンク板を半田で接合させるときの半田の濡れ性が低下するという接合信頼性が確保できなくなっている。
【００１８】
パワーモジュール用基板１０は、セラミック基板１１に１個分として作製された場合には、配線回路銅板１２の所定のパターンに半導体素子を実装し、電気的導通を形成しているが、パワーモジュール用基板集合体２０の場合には、それぞれに半導体素子を実装した後に、セラミック基板１１ａに設ける分割溝１５で分割してパワーモジュール用基板１０を作製している。あるいは、パワーモジュール用基板集合体２０の場合には、分割溝１５で分割した後に、個片体のパワーモジュール用基板１０に半導体素子を実装している。なお、セラミック基板１１ａの両主面の少なくとも一方に設ける分割溝１５は、焼成されて形成されるセラミック基板１１ａに、予め焼成される前のセラミックグリーンシートに形成された押圧溝、あるいは、焼成された後にレーザー加工等で形成される連続する点状の溝として設けられている。
【００１９】
次いで、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法を説明する。このパワーモジュール用基板１０の製造方法には、個片体のセラミック基板１１に形成するパワーモジュール用基板１０として形成する場合と、大型のセラミック基板１１ａに複数個の個片体のパワーモジュール用基板１０が配列するパワーモジュール用基板集合体２０として形成する場合がある。これらの製造方法で作製されるパワーモジュール用基板１０は、焼成されたセラミック基板１１、１１ａの両主面のうちの一方の主面である上主面側にパワートランジスタ等の半導体素子を搭載すると共に、ボンディングワイヤを介して半導体素子と電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板１２を接合して設けている。また、これらの製造方法で作製されるパワーモジュール用基板１０は、焼成されたセラミック基板１１、１１ａの両主面のうちの他方の主面である下主面側に、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための配線回路銅板１２に対応させるようにして１又は複数のベタ銅板１３を接合して設けている。
【００２０】
このパワーモジュール用基板１０の製造方法に用いるセラミック基板１１、１１ａは、両主面が酸化物系セラミックからなっている。このようなセラミック基板１１、１１ａには、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や、ジルコニア入り酸化アルミニウム等のような全体が酸化物系セラミックからなるものが用いることができる。また、セラミック基板１１、１１ａには、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような酸化物系セラミックではないが焼成済の窒化アルミニウム基板を再度酸化焼成させることで表面に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を形成させて両主面を酸化物系セラミックとしたものを用いることができる。これらのセラミック基板１１、１１ａは、絶縁性、耐熱性、熱伝導性、基板強度等に優れるので、半導体素子にかかる高電圧、及び半導体素子からの高熱に対して十分な耐熱性と、高熱伝導性をもって問題なく使用することができる。
【００２１】
ここで、セラミック基板１１、１１ａの一例であるＡｌ２Ｏ３からなるセラミック基板１１、１１ａの作製方法を簡単に説明する。作製には、先ず、酸化アルミニウム粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及び、トルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤が加えられ、十分に混練した後、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製している。そして、このスラリーは、ドクターブレード法等によって、例えば、厚さ０．５０ｍｍ程度のロール状のシートに形成され、適当なサイズにカットしてセラミックグリーンシートを作製し、大気中約１５５０℃程度で焼成してセラミック基板１１、１１ａを作製している。
【００２２】
また、セラミック基板１１、１１ａの一例であるＡｌＮからなるセラミック基板１１、１１ａを作製するには、窒化アルミニウム粉末に焼結助剤を添加し、可塑剤、バインダー、及び溶剤を加えてシート状のセラミックグリーンシートとし、これを適当なサイズにカットし、窒素雰囲気中約１７００℃程度の高温で焼成して形成している。そして、窒素雰囲気中で焼成済のセラミック基板１１、１１ａは、更に、大気中約１５５０℃程度で焼成して表層にＡｌ２Ｏ３を形成している。
【００２３】
更に、セラミック基板１１、１１ａの一例であるジルコニア入り酸化アルミニウムからなるセラミック基板１１、１１ａを作製するには、主成分の酸化アルミニウムを７０〜９７ｗｔ％の範囲にして、これにジルコニア（ＺｒＯ２）を２〜２９．９ｗｔ％の範囲で添加し、イットリア、カルシア、マグネシア、セリアのいずれか１種以上の焼結助剤を０．１〜２ｗｔ％の範囲で添加し、可塑剤、バインダー、及び溶剤を加えて、例えば、厚さ０．２５ｍｍのシート状のセラミックグリーンシートとしている。そして、このセラミックグリーンシートは、適当なサイズにカットし、大気中約１５５０℃程度で焼成してセラミック基板１１、１１ａを作製している。なお、Ａｌ２Ｏ３を主成分として、これに上記割合のＺｒＯ２が添加された焼成体からなるセラミック基板１１、１１ａは、Ａｌ２Ｏ３単体の基板と熱伝導率を同等程度に保ちながら基板強度、特に曲げ強度を大幅に高めることができる（Ａｌ２Ｏ３単体では、３．１ＭＰａ・ｍ０．５、ジルコニア系酸化アルミニウムセラミックでは、４．４ＭＰａ・ｍ０．５）。また、イットリア、カルシア、マグネシア、セリアのいずれか１種以上を添加することで、基板の焼成温度をＡｌ２Ｏ３単体の基板と同等程度に抑えつつ、ＺｒＯ２結晶粒の靭性を改善することができる。これらによって、セラミック基板１１、１１ａは、ＡｌＮの基板より熱伝導率が低下するものの、厚みを薄くすることで、熱伝導率の低さを補うことができ、Ａｌ２Ｏ３単体の基板より優れ、ＡｌＮの基板に匹敵する優れた放熱性を有することができる。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、パワーモジュール用基板１０の製造方法に用いる配線回路銅板１２と、ベタ銅板１３は、予め、大型の銅板を打ち抜いたり、エッチングしたりして、パターン状に形成している。そして、パワーモジュール用基板１０の製造方法では、パターン状に形成された配線回路銅板１２と、ベタ銅板１３は、酸化物系のセラミック基板１１、１１ａに当接して中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して表面に酸化膜を設けた銅の融点温度を利用する酸素の共有結合によってセラミック基板１１、１１ａに直接接合する直接接合法で接合して一方の主面に配線回路銅板１２と、他方の主面にベタ銅板１３を設ける接合体１６に形成している。
【００２５】
あるいは、図示しないが、パワーモジュール用基板１０の製造方法では、先ず、酸化物系のセラミック基板１１、１１ａに大型の一枚銅板を当接して中性雰囲気中の１０６５〜１０８３℃で加熱して表面に酸化膜を設けた銅の融点温度を利用する酸素の共有結合によってセラミック基板１１、１１ａに直接接合する直接接合法で接合している。次に、セラミック基板１１、１１ａに接合された大型の一枚銅板の上面には、スクリーン印刷法や、フォトレジスト法で配線回路銅板１２や、ベタ銅板１３のパターンからなるエッチングレジスト膜を形成した後、エッチングレジスト膜の開口部から露出する銅板部を塩化第２鉄溶液等でエッチングして除去し、更に、パターン上のエッチングレジスト膜を除去することでセラミック基板１１、１１ａの一方の主面に配線回路銅板１２と、他方の主面にベタ銅板１３を設ける接合体１６に形成している。なお、このセラミック基板１１、１１ａに対する大型の一枚銅板の接合は、両主面を一度に、あるいは、両主面をそれぞれ別々に行うことができる。また、エッチングは、通常、両主面を一度に行うことが多いが、両主面をそれぞれ別々に行うこともできる。
【００２６】
次に、図２（Ｂ）に示すように、パワーモジュール用基板１０の製造方法では、上記の接合体１６を過酸化水素水液と硫酸液の混合液１７に浸漬している。この混合液１７は、過酸化水素水液と、硫酸液のそれぞれの容量比率や、温度を限定するものではないが、過酸化水素水液３〜５％程度、硫酸液８〜１２％程度、残り純水とし、温度を３５〜４５℃程度にして使用するのが好ましい。また、接合体１６の混合液１７への浸漬時間は、特に、限定するものではないが、３０〜６０秒程度であればよい。更に、接合体１６の混合液１７への浸漬中は、接合体１６を揺動させたり、及び／又は混合液１７を攪拌させたりして、配線回路銅板１２及びベタ銅板１３の外部に露出する表面が新鮮な混合液１７に常時晒されるようにして化学研磨することが好ましい。
【００２７】
次に、図２（Ｃ）に示すように、パワーモジュール用基板１０の製造方法では、接合体１６を過酸化水素水液と硫酸液の混合液１７から取り出した後、洗浄、乾燥して配線回路銅板１２及びベタ銅板１３の外部に露出する表面に化学研磨面１４を形成するパワーモジュール用基板１０を作製している。上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法で作製されるパワーモジュール用基板１０は、製造条件のバラツキで発生する配線回路銅板１２及びベタ銅板１３の外部に露出する表面の元素分布割合を過酸化水素水液と硫酸液の混合液１７で最表面を化学研磨することで、製造条件のバラツキに関係なく容易にワイヤボンド性と、半田濡れ性に適した元素分布割合にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のパワーモジュール用基板及びその製造方法は、高電圧が流れ、大量の熱を発生する半導体素子を実装し、例えば、インバーター用や、自動車部品用等として用いるためのパワーモジュール用基板や、これを作製するために利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０：パワーモジュール用基板、１１、１１ａ：セラミック基板、１２：配線回路銅板、１３：ベタ銅板、１４：化学研磨面、１５：分割溝、１６：接合体、１７：混合液、２０：パワーモジュール用基板集合体
【図１】
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【図２】
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