(57)【要約】【課題】フラックスを用いてパワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合する際に、接触防止材を用いずにセラミックス基板と金属層との剥離を防止することが可能なヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を提供する。【解決手段】ヒートシンク付パワーモジュール用基板１０は、セラミックス基板２１と接合される金属層２３を構成するアルミニウム板は、Ｃｅ濃度とＬａ濃度の合計が２．６質量ｐｐｍ以下とされている。これにより、金属層２３を構成するアルミニウム板とセラミックス基板２１との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集することが抑制され、フラックス侵入時の剥離を抑制できる。よって、金属層２３とヒートシンク１２とをフラックスを用いて接合しても、セラミックス基板２１と金属層２３とが強固に接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を製造できる。【選択図】図１
2015185706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス基板の一方の面に回路層を形成する回路層形成工程と、
前記セラミックス基板の他方の面に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を接合して金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程と、を有し、
前記金属層形成工程では、Ｃｅ濃度とＬａ濃度の合計が２．６質量ｐｐｍ以下のアルミニウム板を接合することで前記金属層を形成し、
前記ヒートシンク接合工程では、フラックスを用いて前記金属層と前記ヒートシンクとを接合することを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属層を形成するアルミニウム板として、さらにＰ濃度が４質量ｐｐｍ以下のものを用いることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属層を形成するアルミニウム板として、Ａｌの純度が９９．９９質量％以上のものを用いることを特徴とする請求項１または２記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項４】
前記回路層形成工程では、Ｃｅ濃度とＬａ濃度の合計が２．６質量ｐｐｍ以下の回路用アルミニウム板を接合することで前記回路層を形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートシンク付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】
この発明は、セラミックス基板と該セラミックス基板の一方の面に形成された回路層と前記セラミックス基板の他方の面に形成された金属層とを有するパワーモジュール用基板と、前記金属層とフラックスを用いて接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなるヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の半導体素子のうち、例えば、電気自動車や電気車両などを制御するために用いられる大電力制御用のパワー素子は、電流値が高いために発熱量が多い。こうした大電力制御用のパワー素子を搭載するパワーモジュール用基板は、発熱による誤動作などを防止するために、適切に冷却を行う必要がある。このため、パワーモジュール用基板に放熱、冷却用のヒートシンクを備えたヒートシンク付パワーモジュール基板が用いられている。
【０００３】
ヒートシンク付パワーモジュール用基板としては、例えば特許文献１に記載されているように、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなるセラミックス基板の一方の面、および他方の面にアルミニウム板（回路層及び金属層）が接合されたパワーモジュール用基板とＡｌからなるヒートシンクとが、ろう付けによって接合されたものが提案されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２に示す半導体モジュールの冷却装置においては、セラミックス材からなる絶縁基板の両面にＡｌからなる金属板（上部電極及び下部電極）が接合されており、上部電極に半導体素子が接合された半導体モジュールと、アルミニウムからなる冷却器の天板とが、フラックスを用いたろう付けによって接合されたものが提案されている。
【０００５】
ここで、フラックスを用いたろう付けとしては、ＫＡｌＦ４を主成分とするフラックスを用いたノコロックろう付けがある。このノコロックろう付けは、主に、アルミニウム板同士を接合する技術であり、例えばＡｌ−Ｓｉ系ろう材箔とＫＡｌＦ４を主成分とするフラックスとを、アルミニウム板同士の間に配置し、このフラックスによってアルミニウム板の表面に形成された酸化膜を除去するとともに、ろう材の溶融を促進して、接合するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９４２５６号公報
【特許文献２】特開２００９−１０５１６６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、パワーモジュール用基板とヒートシンクをノコロックろう付けで接合する際に、フラックスがパワーモジュール用基板のセラミックス基板とアルミニウム板との接合面に侵入し、セラミックス基板とアルミニウム板との間の接合信頼性を低下させる懸念があった。
【０００８】
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、フラックスを用いてパワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合する際に、セラミックス基板と金属層との剥離を防止することが可能なヒートシンク付パワーモジュール用基板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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。パワーモジュール用基板において、ヒートシンクが接合される金属層にＣｅ及びＬａが含有されている場合、セラミックス基板と金属板を接合する時にこれらＣｅ及びＬａがセラミックス基板と金属板（金属層）との接合界面に凝集する。そして、セラミックス基板と金属板（金属層）との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集した状態で、ヒートシンクをフラックスを用いたろう付けで接合すると、セラミックス基板と金属板（金属層）との接合界面にフラックスが侵入し、剥離が生じやすくなる。
【００１０】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであって、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に回路層を形成する回路層形成工程と、前記セラミックス基板の他方の面に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を接合して金属層を形成する金属層形成工程と、前記金属層にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるヒートシンクを接合するヒートシンク接合工程と、を有し、前記金属層形成工程では、Ｃｅ濃度とＬａ濃度の合計が２．６質量ｐｐｍ以下のアルミニウム板を接合することで前記金属層を形成し、前記ヒートシンク接合工程では、フラックスを用いて前記金属層と前記ヒートシンクとを接合することを特徴とする。
【００１１】
本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によれば、金属層とヒートシンクとをフラックスを用いて接合しても、金属層を構成するアルミニウム板とセラミックス基板との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集することが抑制され、フラックス侵入時の金属層とセラミックス基板との剥離を抑制したヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造することができる。
【００１２】
本発明によれば、前記金属層を形成するアルミニウム板として、さらにＰ濃度が４質量ｐｐｍ以下のものを用いることが好ましい。
アルミニウム板に含まれる微量元素であるＰも、濃度が４質量ｐｐｍを超えると、セラミックス基板とアルミニウム板との接合時にＰがアルミニウム板の表面に凝集し、セラミックス基板と金属層との間にフラックスが侵入すると、セラミックス基板と金属層とを剥離させる原因となりうる。よって、ＣｅやＬａと同様にフラックス成分によってセラミックス基板と金属層との接合を剥離させる懸念があるＰの濃度を４質量ｐｐｍ以下と極めて低くすることで、セラミックス基板と金属層とがより一層強固に接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造することができる。
【００１３】
本発明によれば、前記金属層を形成するアルミニウム板として、Ａｌの純度が９９．９９質量％以上のものを用いることが好ましい。
金属層を形成するアルミニウム板として、純度が９９．９９質量％以上のＡｌを用いることによって、ヒートシンクとセラミックス基板との熱膨張係数の差による熱ひずみを金属層で十分に吸収することができ、セラミックス基板の破損を抑制したヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造することができる。
【００１４】
本発明によれば、前記回路層形成工程では、Ｃｅ濃度とＬａ濃度の合計が２．６質量ｐｐｍ以下の回路用アルミニウム板を接合することで前記回路層を形成することが好ましい。
これによって、回路層を構成する回路用アルミニウム板とセラミックス基板との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集することが抑制され、フラックス侵入時の剥離を抑制できる。よって、回路層とセラミックス基板とが強固に接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フラックスを用いてパワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合する際に、セラミックス基板と金属層との剥離を防止することが可能なヒートシンク付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】
【００１６】
【図１】ヒートシンク付パワーモジュール用基板を示す断面図である。
【図２】本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を段階的に示した断面図である。
【図３】本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を段階的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の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。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
（ヒートシンク付パワーモジュール用基板）
初めに、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法によって得られるヒートシンク付パワーモジュール用基板の構成について、添付した図１を参照して説明する。
図１は、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の一例を示す断面図である。
ヒートシンク付パワーモジュール用基板１０は、パワーモジュール用基板１１と、このパワーモジュール用基板１１に接合されたヒートシンク１２とから構成されている。
【００１９】
パワーモジュール用基板１１は、セラミックス基板２１と、このセラミックス基板２１の一面２１ａ側に接合された回路層２２および他面２１ｂ側に接合された金属層２３と、から構成されている。
【００２０】
セラミックス基板２１と回路層２２および金属層２３とは、ろう材によって接合されている。このろう材としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合されている。Ａｌ−Ｓｉ系のろう材は、融点が６００〜７００℃程度である。
【００２１】
セラミックス基板２１は、絶縁性および放熱性の高いセラミックスからなる基板が好適に用いられる。セラミックス基板２１を構成するセラミックスとしては、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）や、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｚｒ−Ａｌ２Ｏ３（ジルコニウム−酸化アルミニウム）などが挙げられる。本実施形態では、ＡｌＮを用いている。こうしたセラミックス板の厚さは、例えば、０．１〜１．０ｍｍ程度であればよい。一例として、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。
【００２２】
回路層２２は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる回路用アルミニウム板が接合されることで形成されている。回路層２２は純度９９．９９質量％以上の純アルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）から形成されており、厚さは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態では０．５ｍｍとされている。
また、金属層２３は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板が接合することで形成されている。本実施形態においては、純度が９９．９９質量％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板から形成されており、厚さは０．６ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態では１．５ｍｍとされている。
【００２３】
そして、回路層２２の一方の面（図１において上面）にははんだ層を介して半導体素子が接合される。そして、金属層２３の一方の面（図１において下面）にはシートシンク１２がフラックスを用いたろう付けによって接合される。
【００２４】
これら回路層２２および金属層２３のうち、少なくともヒートシンク１２と接合される金属層２３を形成するアルミニウム板には、Ｃｅ（セリウム）及びＬａ（ランタン）の濃度が極めて少ないものが用いられる。
【００２５】
具体的には、金属層２３に用いられるアルミニウム板は、Ｃｅの濃度とＬａの濃度の合計が２．６質量ｐｐｍ以下のものが用いられる。一例として、Ｃｅの濃度が２質量ｐｐｍ以下、Ｌａの濃度が１質量ｐｐｍ以下である。
【００２６】
こうしたＣｅやＬａの合計濃度が２．６質量ｐｐｍを超えると、セラミックス基板とアルミニウム板との接合時にこれらＣｅ及びＬａがアルミニウム板の表面に凝集する。そして、セラミックス基板２１との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集した状態で、ヒートシンク１２と金属層２３とをフラックスを用いたろう付けによって接合すると、、揮発したフラックスや、金属層２３の側面を這い上がってきたフラックスがセラミックス基板２１と金属層２３との接合界面に引き込まれ、剥離が生じやすくなる。
【００２７】
よって、金属層２３を形成するアルミニウム板のＣｅの濃度とＬａの濃度との合計を２．６質量ｐｐｍ以下に制限することで、フラックスを用いたろう付けを行ってもセラミックス基板２１と金属層２３との剥離を防止することができる。
【００２８】
なお、回路層２２についても、Ｃｅ及びＬａの合計濃度が２．６質量ｐｐｍ以下の回路用アルミニウム板を用いることが好ましい。これによって、セラミックス基板２１と回路層２２との剥離も防止する。
【００２９】
金属層２３に用いられるアルミニウム板は、更に、Ｐ（リン）濃度が４質量ｐｐｍ以下のものを用いることが好ましい。このアルミニウム板に含まれる微量元素であるＰも、濃度が４質量ｐｐｍを超えると、セラミックス基板２１とアルミニウム板との接合時にＰがアルミニウム板の表面に凝集し、フラックスの成分であるＫＡｌＦ４などが侵入すると、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合されたセラミックス基板２１と金属層２３とを剥離させる原因となりうる。
【００３０】
よって、金属層２３を構成するアルミニウム板のＰ濃度を４質量ｐｐｍ以下に制限することで、セラミックス基板２１と金属層２３との剥離をより確実に防止することができる。
【００３１】
ヒートシンク１２は、例えば、天板部３１と、この天板部３１に形成された複数のフィン３２，３２…から構成されている。フィン３２，３２…は、互いに所定の間隔をあけて配置された板状部材である。このようなヒートシンク１２は、フィン３２，３２…の間を冷媒である空気が流通することによって、このヒートシンク１２に接合されたパワーモジュール用基板１１から伝搬する熱を放熱する、いわゆる空冷式のヒートシンク１２である。
なお、ヒートシンク１２は、例えば、天板部３１に例えば冷却水を流通させる複数の流路を一体に形成した、いわゆる水冷式のヒートシンク１２であってもよい。また、ヒートシンク１２は放熱板等の板状のものでもよい。
【００３２】
ヒートシンク１２を構成する天板部３１やフィン３２，３２…は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などから形成されている。具体的には、Ａ３００３、Ａ１０５０、４Ｎ−Ａｌ、Ａ６０６３などが挙げられる。
【００３３】
なお、天板部３１とフィン３２，３２…とは一体の部材として形成された構成であっても、天板部３１の下面に複数のフィン３２，３２…をろう材等で接合した構成であってもよい。天板部３１と複数のフィン３２，３２…とを別部材で構成する場合、天板部３１と複数のフィン３２，３２…とは互いに異なる素材を用いて形成してもよい。
【００３４】
このようなヒートシンク１２は、パワーモジュール用基板１１の金属層２３に対して、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材と、ＫＡｌＦ４を主成分とするフラックスを用いて接合されている。
【００３５】
以上のような構成の本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板１０によれば、少なくともヒートシンク１２と接合される金属層２３は、Ｃｅ及びＬａの合計濃度が２．６質量ｐｐｍ以下のものを用いている。
【００３６】
これによって、金属層２３にヒートシンク１２を、フラックスを用いたろう付けで接合する際に、フラックスの成分であるＫＡｌＦ４等がセラミックス基板２１の他面２１ｂと金属層２３との接合界面に侵入しても、セラミックス基板２１と金属層２３との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集しないため、セラミックス基板２１と金属層２３とが剥離することを防止する。従って、セラミックス基板２１と金属層２３とが強固に接合され、例えば冷熱サイクルの負荷によっても剥離することのないヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を実現できる。
【００３７】
（ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法）
本発明の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、添付した図２、図３を参照して説明する。
図２、図３は、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を段階的に示した断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、セラミックス基板２１の一面２１ａ側に、回路層用アルミニウム板５２が、ろう材箔４１を介して積層される。また、セラミックス基板２１の他面２１ｂ側に、金属層用アルミニウム板５３が、ろう材箔４１を介して積層される。
【００３８】
回路層用アルミニウム板５２は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板が用いられる。厚さは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内に設定されている。本実施形態では、純度９９．９９質量％以上の純アルミニウムを用い、厚さは０．５ｍｍとされている。
また、金属層用アルミニウム板５３は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板が用いられる。厚さは０．４ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内に設定されている。本実施形態では、純度９９．９９質量％以上の純アルミニウムを用い、厚さは１．５ｍｍとされている。
そして、金属層用アルミニウム板５３は、Ｃｅ及びＬａの合計濃度が２．６質量ｐｐｍ以下とされている。更に、これらアルミニウム板は、Ｐ濃度が４質量ｐｐｍ以下のものを用いることがより一層好ましい。
また、ろう材箔４１としては、Ａｌ−５ｍａｓｓ％〜１０ｍａｓｓ％Ｓｉ系ろう材が用いられる。厚さは０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍの範囲内の箔を用いることができる。本実施形態では、Ａｌ−７ｍａｓｓ％Ｓｉろう材箔を用い、厚さは０．０１５ｍｍの箔を用いた。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、回路層用アルミニウム板５２、セラミックス基板２１、金属層用アルミニウム板５３を積層方向に加圧（圧力１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２）した状態で真空加熱炉４０内に導入し、ろう材箔４１の溶融温度まで加熱する。そして、冷却することでセラミックス基板２１の一面２１ａ側に回路層用アルミニウム板５２が接合され、回路層２２（図２（ｃ）参照）が形成される。また、セラミックス基板２１の他面２１ｂ側に金属層用アルミニウム板５３が接合され金属層２３（図２（ｃ）参照）が形成される。なお、真空加熱時の加熱温度は、例えば５５０℃以上６５０℃以下、加熱時間は３０分以上１８０分以下とされている。本実施形態では６３０℃、６０分とした。
【００４０】
以上の工程によって、図２（ｃ）に示すように、セラミックス基板２１の一面２１ａ側に回路層２２が、また、セラミックス基板２１の他面２１ｂ側に金属層２３が形成されたパワーモジュール用基板１１が得られる。
【００４１】
次に、図３（ａ）に示すように、パワーモジュール用基板１１の金属層２３に、ヒートシンク１２を接合する。
具体的には、パワーモジュール用基板１１の金属層２３と、ヒートシンク１２の天板部３１との間に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔４２と、ＫＡｌＦ４を主成分とするフラックス４３とを介在させる。Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔４２としては、Ａｌ−７ｍａｓｓ％〜１２ｍａｓｓ％Ｓｉろう材箔を用いることができる。本実施形態では、Ａｌ−１０ｍａｓｓ％Ｓｉろう材箔（厚さ０．１ｍｍ）を用いた。
【００４２】
次に、積層されたパワーモジュール用基板１１、ヒートシンク１２を加熱炉４４内に導入して加熱する。本実施形態では、加熱炉４４内は、窒素ガス雰囲気とされており、加熱温度は、例えば、５５０℃以上６３０℃以下の範囲内に設定されている。本実施形態では６１０℃とした。
【００４３】
加熱炉４４での加熱時に、フラックス４３によって、金属層２３の表面や、ヒートシンク１２の天板部３１の表面に形成されているＡｌの自然酸化膜が除去される。そして、ろう材箔４２と金属層２３の一部とが溶融し、パワーモジュール用基板１１の金属層２３と、ヒートシンク１２とが、自然酸化膜を除去された状態で強固に接合される。
【００４４】
このような、パワーモジュール用基板１１とヒートシンク１２との接合時に、フラックス成分が液化、気化して、セラミックス基板２１側へと移動することがある。しかしながら、金属層用アルミニウム板５３に含まれるＣｅとＬａとの合計濃度が２．６質量ｐｐｍ以下と極めて低濃度であるため、セラミックス基板２１と金属層２３の接合界面にＣｅ及びＬａが凝集することがない。
【００４５】
よって、フラックス成分がセラミックス基板２１と金属層２３との接合界面に侵入しても、前工程でＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合されているセラミックス基板２１と金属層２３とが剥離することを抑制できる。
【００４６】
以上の工程を経て、図３（ｂ）に示すように、セラミックス基板２１と金属層２３が強固に接合されたパワーモジュール用基板１１を有するヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を製造することができる。
【００４７】
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。
上記実施形態において、回路層用アルミニウム板５２に含まれるＣｅ及びＬａの合計濃度を２．６質量ｐｐｍ以下とすることも可能である。Ｃｅ及びＬａの合計濃度が２．６質量ｐｐｍ以下である回路層用アルミニウム板５２をセラミックス基板２１に接合し回路層２２を形成した場合、セラミックス基板２１と回路層２２との接合界面にＣｅ及びＬａが凝集しないため、セラミックス基板２１と回路層２２との接合界面にフラックスが侵入したとしても、セラミックス基板２１と回路層２２とが剥離することを抑制することができる。
【００４８】
また、回路層２２や金属層２３を構成するアルミニウム板中のＣｅとＬａは、合計濃度が２．６質量ｐｐｍ以下であれば、互いの濃度比率が限定されるものではない。また、フラックスの成分は、ＫＡｌＦ４に限定されるものでは無く、アルミニウム板の自然酸化膜を除去するために有効なフラックスであれば好ましく利用できる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の効果を検証した結果を記載する。
本実施例および従来の比較例における接合状態を検証した。
まず、本発明例１−３と比較例のサンプルを作成した。サンプルの作成は、ＡｌＮからなるセラミックス基板の一方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を介して純度が９９．９９質量％以上のアルミニウムからなる回路用アルミニウム板を積層し、セラミックス基板の他方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を介して表１記載の金属層用アルミニウム板を積層し、積層方向に加圧しながら加熱し、両アルミニウム板をセラミックス基板に接合し、回路層及び金属層が形成されたパワーモジュール用基板を作成した。なお、加圧力は５ｋｇｆ／ｃｍ２とし、接合は、真空雰囲気において、６４５℃で３０分保持することで行った。
各サンプルにおけるＣｅ、Ｌａ、Ｐの濃度測定は、グロー放電質量分析装置（VG MICROTRACE製  VG-9000型）を用いた。
【００５０】
そして、得られたパワーモジュール用基板の金属層に、ヒートシンクとしてＡ１０５０合金のアルミニウム板（１００×１００×５ｍｍ）を接合した。パワーモジュール用基板とヒートシンクとの接合は、パワーモジュール用基板を構成する金属層とヒートシンクとを、Ａｌ−１０ｍａｓｓ％Ｓｉろう材箔（厚さ０．１ｍｍ）およびろう材箔の両面にＫＡｌＦ４を主成分とするフラックスを介して積層し、窒素ガス雰囲気中で５８０℃以上で７分間保持し、最高温度が６２６℃になるまで昇温させ、その後、自然冷却した。以上によって、本発明例１〜３と比較例のヒートシンク付パワーモジュール用基板を得た。
【００５１】
次に、これらサンプルの接合状態をろう付判定結果として評価した。
「ろう付判定結果」の評価は、超音波深傷装置を用いてセラミックス基板と金属層との接合部を評価したもので、剥離率＝剥離面積／接合面積×１００の式から算出した。
ここで、剥離面積は、接合面を撮影した超音波深傷像において剥離は接合部内の白色部で示されることから、この白色部の面積を測定したものである。また、接合面積は、接合前における接合すべき面積である金属層の接合面の面積とした。
剥離率が３％以上のものは×、剥離率が３％未満のものは○と評価した。
【００５２】
【表１】
2015185706.tif 000003
【００５３】
表１に示す結果から、本発明例１〜３については、セラミックス基板と金属層との接合界面に剥離は殆ど見られなかった。ＣｅおよびＬａの合計濃度を２．６質量ｐｐｍ以下にしたアルミニウム板を用いることによって、フラックスによるヒートシンク接合時の剥離を確実に抑制できることが確認された。
一方、比較例はＣｅおよびＬａの合計濃度が２．６質量ｐｐｍを超えたアルミニウム板を用いており、セラミックス基板と金属層との接合界面に剥離が見られ、ヒートシンク接合時にフラックスによる剥離の抑制が困難であることが分かった。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ヒートシンク付パワーモジュール用基板
１１  パワーモジュール用基板
１２  ヒートシンク
２１  セラミックス基板
２２  回路層
２３  金属層）
【図１】
2015185706.tif 000004
【図２】
2015185706.tif 000005
【図３】
2015185706.tif 000006