(57)【要約】【課題】放熱モジュールにおいて、セラミックス基板のクラックの発生や、セラミックス基板と金属板との接合部分の剥離の発生を抑制する。【解決手段】放熱モジュールは、厚さ方向の一端に位置する第１表面および他端に位置する第２表面を有するセラミックス基板と、第１表面に接する第１接触面を有する第１金属層と、第２表面に接して放熱用のフィンが形成されている第２金属層と、を備える。第１接触面の外周端である第１外周端は、第２接触面の外周端である第２外周端を基準として、内側に１．５ｍｍ以下、かつ、外側に１．５ｍｍ以下の位置に配置され、第２外周端は、セラミックス基板の外周端である第３外周端よりも内側に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向の一端に位置する第１表面と、前記厚さ方向の他端に位置する第２表面とを有するセラミックス基板と、
前記第１表面に接する第１接触面を有する第１金属層と、
前記第２表面に接し、放熱用のフィンが形成されている第２金属層と、
を備える放熱モジュールであって、
前記第１接触面の外周端である第１外周端は、前記第２接触面の外周端である第２外周端を基準として、内側に１．５ｍｍ以下、かつ、外側に１．５ｍｍ以下の位置に配置され、
前記第２外周端は、前記セラミックス基板の外周端である第３外周端よりも内側に位置すること、
を特徴とする放熱モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の放熱モジュールにおいて、
前記第１金属層は、前記第１外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第１外周端面を有し、
前記第２金属層は、前記第２外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第２外周端面を有し、
前記セラミックス基板の前記第３外周端は、前記厚さ方向に平行な第３外周端面であり、
前記厚さ方向と前記第１外周端面と前記第２外周端面と前記第３外周端面とのいずれとも垂直な所定の方向において、前記第１外周端面の位置は、前記第２外周端面の位置を基準として、前記所定の方向に沿って内側に１．５ｍｍ以下、かつ、前記所定の方向に沿って外側に１．５ｍｍ以下の位置であり、
前記所定の方向において、前記第２外周端面の位置は、前記第３外周端面の位置よりも内側であること、
を特徴とする放熱モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放熱モジュールにおいて、
前記フィンは、前記第２金属層の基材に対して切り起こし加工を行うことにより形成されていること、
を特徴とする放熱モジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の放熱モジュールにおいて、
前記第２金属層には、複数の前記フィンが形成されており、
各フィンの前記厚さ方向の長さは、３ミリメートル以上かつ７ミリメートル以下であり、
隣り合う前記フィンのピッチは、０．２ミリメートル以上かつ１．０ミリメートル以下であり、
各フィンの厚さは、０．１ミリメートル以上かつ０．５ミリメートル以下であること、
を特徴とする放熱モジュール。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の放熱モジュールにおいて、
前記第２金属層は、前記フィンと、前記フィンおよび前記第２表面に接合されている接合部と、を有し、
前記接合部の前記厚さ方向の長さは、０．５ミリメートル以上かつ１．５ミリメートル以下であること、
を特徴とする放熱モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の放熱モジュールを備える半導体モジュールであって、
前記第１金属層には、半導体素子が接合されており、
前記半導体素子と前記第１金属層と前記セラミックス基板とは、樹脂により覆われていること、
を特徴とする半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の放熱モジュールを備える半導体モジュールであって、
前記第１金属層には、半導体素子が接合されており、
前記半導体素子と前記放熱モジュールとを覆うケースを備えること、
を特徴とする半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱モジュールおよび放熱モジュールを用いた半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子やコンデンサ等の電子部品を有する半導体モジュールにおいて、電子部品の熱を放出するために放熱モジュールが用いられることがある。このような放熱モジュールとして、多数の微細なフィン（ひれ）が形成された金属板とセラミックス基板とが一体化された放熱モジュールが提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載の放熱モジュールでは、多数のフィンにより大きな放熱面積を確保できると共に放熱モジュールを小型化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３０９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体モジュールの使用環境は、非常に高温化している。例えば、電気自動車における電力制御等に用いられるいわゆる半導体モジュール（いわゆるパワーモジュール）は、摂氏２００度以上の非常に高い温度環境下において用いられる。しかしながら、特許文献１に記載の放熱モジュールでは、高温環境下において各フィンが変形し、その変形に起因してフィンが形成された金属板全体が変形するおそれがある。このように金属板全体が変形すると、金属板とセラミックス基板との熱膨張率の相違に起因してセラミックス基板に応力が加わり、セラミックス基板におけるクラック（ひび割れ）の発生や、金属板とセラミックス基板との間の接合部分の剥離が発生するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、厚さ方向の一端に位置する第１表面と、前記厚さ方向の他端に位置する第２表面とを有するセラミックス基板と、前記第１表面に接する第１接触面を有する第１金属層と、前記第２表面に接し、放熱用のフィンが形成されている第２金属層と、を備える放熱モジュールが提供される。この放熱モジュールは、前記第１接触面の外周端である第１外周端は、前記第２接触面の外周端である第２外周端を基準として、内側に１．５ｍｍ以下、かつ、外側に１．５ｍｍ以下の位置に配置され、前記第２外周端は、前記セラミックス基板の外周端である第３外周端よりも内側に位置すること、を特徴とする。この形態の放熱モジュールによれば、第１外周端は、第２外周端を基準として、内側に１．５ｍｍ以下、かつ、外側に１．５ｍｍ以下の位置に配置されるので、セラミックス基板におけるクラックの発生、第１金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生、および第２金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。セラミックス基板と第１金属層との間の熱膨張率の相違、およびセラミックス基板と第２金属層との間の熱膨張率の相違に起因して、放熱モジュールの使用環境温度が変化すると、セラミックス基板に対して、第１金属層側および第２金属層側から応力が加えられる。しかしながら、第１外周端は、第２外周端を基準として、内側に１．５ｍｍ以下、かつ、外側に１．５ｍｍ以下の位置に配置されるので、これら２つの金属層側から加えられる応力をキャンセルして、セラミックス基板の変形（反り）を抑制できる。このため、セラミックス基板におけるクラックの発生、第１金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生、および第２金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。加えて、第２外周端は、セラミックス基板の外周端である第３外周端よりも内側に位置するので、クラックの発生、および第２金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。セラミックス基板と第２金属層との間の熱膨張率の相違に起因して、放熱モジュールの使用環境温度が変化すると、セラミックス基板に対して第２金属層側から応力が加えられる。特にフィンは温度変化に伴う変形が大きいので、セラミックス基板に加えられる応力は大きい。ここで、第２金属層の第２外周端の位置が、セラミックス基板の第３外周端の位置よりも外側または一致していると、比較的剛性の低いセラミックス基板の外周端付近においてクラックが発生したり、セラミックス基板と第２金属層との接合部分の剥離が発生したりする。しかしながら、この形態の放熱モジュールによれば、第２外周端は、セラミックス基板の外周端である第３外周端よりも内側に位置するので、セラミックス基板の外周端付近において第２金属層が存在させないようにできる。このため、セラミックス基板の外周端付近におけるクラックの発生、およびセラミックス基板と第２金属層との接合部分の剥離の発生を抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態の放熱モジュールにおいて、前記第１金属層は、前記第１外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第１外周端面を有し、前記第２金属層は、前記第２外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第２外周端面を有し、前記セラミックス基板の前記第３外周端は、前記厚さ方向に平行な第３外周端面であり、前記厚さ方向と前記第１外周端面と前記第２外周端面と前記第３外周端面とのいずれとも垂直な所定の方向において、前記第１外周端面の位置は、前記第２外周端面の位置を基準として、前記所定の方向に沿って内側に１．５ｍｍ以下、かつ、前記所定の方向に沿って外側に１．５ｍｍ以下の位置であり、前記所定の方向において、前記第２外周端面の位置は、前記第３外周端面の位置よりも内側であってもよい。この形態の放熱モジュールによれば、第１金属層が第１外周端面を有し、第２金属層が第２外周端面を有し、セラミックス基板が第３外周端面を有する構成において、セラミックス基板におけるクラックの発生、第１金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生、および第２金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。
【０００８】
（３）上記形態の放熱モジュールにおいて、前記フィンは、前記第２金属層の基材に対して切り起こし加工を行うことにより形成されていてもよい。この形態の放熱モジュールによれば、厚みが小さく、また、ピッチの小さなフィンを形成することができ、放熱モジュールの放熱性を向上できる。
【０００９】
（４）上記形態の放熱モジュールにおいて、前記第２金属層には、複数の前記フィンが形成されており、各フィンの前記厚さ方向の長さは、３ミリメートル以上かつ７ミリメートル以下であり、隣り合う前記フィンのピッチは、０．２ミリメートル以上かつ１．０ミリメートル以下であり、各フィンの厚さは、０．１ミリメートル以上かつ０．５ミリメートル以下であってもよい。この形態の放熱モジュールによれば、放熱モジュールの放熱性を向上できる。
【００１０】
（５）上記形態の放熱モジュールにおいて、前記第２金属層は、前記フィンと、前記フィンおよび前記第２表面に接合されている接合部と、を有し、前記接合部の前記厚さ方向の長さは、０．５ミリメートル以上かつ１．５ミリメートル以下であってもよい。この形態の放熱モジュールによれば、接合部の厚さ方向の長さは、０．５ミリメートル以上であるので、接合部を製造し易い。加えて、接合部の厚さ方向の長さは、１．５ミリメートル以下であるので、第２金属層の厚さが非常に大きくなることを抑えることができる。このため、放熱モジュールを小型化できる。
【００１１】
（６）本発明の他の形態によれば、上記形態の放熱モジュールを備える半導体モジュールが提供される。この半導体モジュールにおいて、前記第１金属層には、半導体素子が接合されており、前記半導体素子と前記第１金属層と前記セラミックス基板とは、樹脂により覆われていること、を特徴とする。この形態の半導体モジュールによれば、前記半導体素子と前記第１金属層と前記セラミックス基板と樹脂により封止できるので、半導体素子および放熱モジュール（第１金属層およびセラミックス基板）が外部応力により損傷することを抑制できる。
【００１２】
（７）本発明の他の形態によれば、上記形態の放熱モジュールを備える半導体モジュールが提供される。この半導体モジュールにおいて、前記第１金属層には、半導体素子が接合されており、前記半導体素子と前記放熱モジュールとを覆うケースを備えること、を特徴とする。この形態の半導体モジュールによれば、半導体素子および放熱モジュールが外部応力により損傷することを抑制できる。
【００１３】
本発明は、放熱モジュールおよび半導体モジュール以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、半導体モジュールを搭載した電気自動車，電車，および工作機械、放熱モジュールの製造方法、半導体モジュールの製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態としての半導体モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す放熱モジュール１０の詳細構成を示す説明図である。
【図３】放熱モジュール１０の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】各試料ｓ１〜ｓ１０の温度変化耐性の評価結果を示す説明図である。
【図５】第１実施例の試料ｓ１の詳細構成を示す説明図である。
【図６】第４実施例の試料ｓ４の詳細構成を示す説明図である。
【図７】第３比較例の試料ｓ９の詳細構成を示す説明図である。
【図８】変形例における第１の態様の放熱モジュールの詳細構成を示す断面図である。
【図９】変形例における第２の態様の放熱モジュールの詳細構成を示す断面図である。
【図１０】変形例における半導体モジュール１００ａの構成を示す断面図である。
【図１１】変形例における第３ないし第５の態様の放熱モジュールの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の一実施形態としての半導体モジュールの構成を示す断面図である。半導体モジュール１００は、本発明の一実施形態としての放熱モジュール１０と、半導体素子５０と、第１ケース１１０と、第２ケース１１２と、蓋１１３と、外部端子１１１と、配線１１４とを備えている。本実施形態において、半導体モジュール１００は、いわゆるパワーモジュールであり、電気自動車や電車や工作機械等における電力制御等に用いられる。
【００１６】
放熱モジュール１０は、半導体素子５０の熱を外部に放出する。なお、放熱モジュール１０の詳細構成は、後述する。半導体素子５０は、電力用半導体素子（パワーデバイス）である。半導体素子５０としては、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)や、ダイオード（ショットキーバリアダイオード等）などを採用してもよい。半導体素子５０は、放熱モジュール１０に接合されている。図１では、半導体モジュール１００は、１つの半導体素子５０を備えているが、複数の半導体素子５０を備えても良い。また、半導体素子５０に加えて、コンデンサや抵抗などの任意の電子部品を備えてもよい。
【００１７】
第１ケース１１０は、放熱モジュール１０の一部（後述するフィンを除く部分）と、半導体素子５０と、配線１１４とを収容する。第２ケース１１２は、放熱モジュール１０の一部（後述するフィン）を収容する。なお、第１ケース１１０と第２ケース１１２とは、互いに接合されている。蓋１１３は、第１ケース１１０を封止する。蓋１１３および第１ケース１１０で囲まれた空間（放熱モジュール１０と、半導体素子５０と、配線１１４とを除いた空間）には、樹脂（モールド樹脂）１１５が充填されている。
【００１８】
外部端子１１１の一部は、第１ケース１１０および蓋１１３から露出し、その他の部分（後述する突き出し部１０９の先端部分を除く）は、第１ケース１１０の内部に配置されている。外部端子１１１のうち、第１ケース１１０および蓋１１３から露出した部分には、図示しない配線が接続される。外部端子１１１は、突き出し部１０９を備えている。突き出し部１０９は、第１ケース１１０の内部から第１ケース１１０および蓋１１３により囲まれた領域（樹脂１１５が充填されている空間）に向かって突出している。突き出し部１０９は、外部端子１１１の他の部分と同様に導電性材料により形成されている。突き出し部１０９は、ワイヤボンディングにより半導体素子５０および放熱モジュール１０とそれぞれ接続されている。具体的には、突き出し部１０９は、金属製の細線である配線１１４を介して、半導体素子５０および放熱モジュール１０（後述する第１金属層１１）とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
図２は、図１に示す放熱モジュール１０の詳細構成を示す説明図である。図２において最上段は、放熱モジュール１０の平面図を示す。また、図２において、中段は放熱モジュール１０の断面図を、最下段は放熱モジュール１０の底面図を、それぞれ示す。
【００２０】
図２の中段に示すように、放熱モジュール１０は、セラミックス基板１２と、第１金属層１１と、第２金属層１３とを備えており、セラミックス基板１２と第１金属層１１と第２金属層１３とが積層された構造を有する。
【００２１】
セラミックス基板１２は、セラミックス材料により形成された薄板状の部材によって構成されている。セラミックス材料としては、例えば、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、などの絶縁性を有するセラミックスを採用してもよい。図２の中段に示すように、セラミックス基板１２の厚さ方向は、Ｚ軸方向と一致している。本実施形態において、Ｚ軸方向とは、＋Ｚ方向および−Ｚ方向の総称である。同様に、Ｘ軸方向とは、＋Ｘ方向および−Ｘ方向の総称であり、Ｙ軸方向とは、＋Ｙ方向および−Ｙ方向の総称である。セラミックス基板１２は、厚さ方向の一端に位置する第１表面Ｓ１と、厚さ方向の他端に位置する第２表面Ｓ２とを備えている。
【００２２】
第１金属層１１は、金属により形成された薄板状の部材によって構成されている。第１金属層１１は、半導体素子５０を実装するための回路層として機能する。第１金属層１１を構成する金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの熱伝導性の高い金属や、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの熱膨張性の低い金属や、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）や、銅−モリブデン（Ｃｕ−Ｍｏ）などの複合材料を用いてもよい。第１金属層１１は、セラミックス基板１２の第１表面Ｓ１と接合されている。なお、第１金属層１１において、第１表面Ｓ１と接合された面とは反対の面は、図１に示すように、半導体素子５０と接合されている。第１金属層１１と半導体素子５０との接合は、例えば、はんだ付けにより実現してもよい。図２の中段に示すように、第１金属層１１の厚さ方向は、Ｚ軸方向と一致している。図２の最上段に示すように、第１金属層１１の平面視形状は、矩形である。第１金属層１１の平面視形状における長手方向は、Ｘ軸方向と平行である。また、第１金属層１１の平面視形状における短手方向は、Ｙ軸方向と平行である。
【００２３】
第２金属層１３は、金属により形成されており、接合部１４と多数のフィン１５とを備えている。金属としては、第１金属層１１と同様な金属を採用してもよい。なお、第１金属層１１と第２金属層１３とを同じ種類の金属により形成してもよく、また、互いに異なる種類の金属により形成してもよい。なお、図１および図２では、第２金属層１３は７個のフィン１５を備えているが、任意の数のフィン１５を備えてもよい。図２の最下段に示すように、第２金属層１３の底面視形状は矩形である。第２金属層１３の底面視形状における長手方向は、Ｘ軸方向と平行である。また、第２金属層１３の底面視形状における短手方向は、Ｙ軸方向と平行である。
【００２４】
接合部１４の厚さ方向の一端は平面状に形成されており、セラミックス基板１２の第２表面Ｓ２と接合されている。接合部１４において第２表面Ｓ２と接合されている面とは反対側には、多数のフィン１５が形成されている。後述するように、フィン１５は、刃物による切り起こし加工により形成されている。このため、図２では、接合部１４の外観形状を薄板状に表わしているが、実際にはフィン１５を形成する際の加工痕により複雑な形状を有している。
【００２５】
フィン１５は、Ｙ軸方向における任意の位置の断面形状（Ｘ−Ｚ平面と平行な断面形状）が一定である湾曲した薄板状の外観形状を有する。図２の中段に示すように、フィン１５の断面形状は、円弧状に湾曲した形状である。本実施形態では、フィン１５のＺ軸方向の長さ（換言すると、セラミックス基板１２の厚さ方向の長さ）ｈ１は、３ミリメートル以上かつ７ミリメートル以下である。また、Ｘ軸方向に沿って隣り合うフィン１５間のピッチｐ１は、０．２ミリメートル以上かつ１．０ミリメートル以下である。フィン１５の厚さｔ１は、０．１ミリメートル以上かつ０．５ミリメートル以下である。
【００２６】
図２の中段および最下段に示すように、第２金属層１３の外周端は、セラミックス基板１２の外周端よりも内側に位置している。例えば、第２金属層１３の外周端の一つである外周端面１３ａは、セラミックス基板１２の外周端の一つである外周端面１２ａよりも内側に位置している。ここで、本実施形態における「内側」とは、ＸＹ平面に沿った方向（Ｚ軸と垂直な方向）において、第２金属層１３の中心およびセラミックス基板１２の中心により近い側を意味する。また、本実施形態における「外側」とは、ＸＹ平面に沿った方向（Ｚ軸と垂直な方向）において、第２金属層１３の外周端およびセラミックス基板１２の外周端により近い側を意味する。したがって、セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第２金属層１３の外周端面１３ａの位置は、マイナスである（０よりも小さい）。
【００２７】
本実施形態では、上述のように、第２金属層１３の外周端（外周端面１３ａ）をセラミックス基板１２の外周端（外周端面１２ａ）よりも内側に位置することにより、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、および第２金属層１３とセラミックス基板１２との接合部分の剥離を抑制するようにしている。換言すると、セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第２金属層１３の外周端面１３ａの位置を、プラスにする（０よりも大きくする）ことにより、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、および第２金属層１３とセラミックス基板１２との接合部分の剥離を抑制するようにしている。かかるクラックの発生および剥離の抑制について詳しく説明する。放熱モジュール１０（半導体モジュール１００）の使用環境温度が変化した際に、セラミックス基板１２と第２金属層１３との間の熱膨張率の相違に起因して、セラミックス基板１２に比べて第２金属層１３がより縮む或いはより延びる。このため、セラミックス基板１２に応力が加えられる。特に、フィン１５は厚さが小さいために温度変化に伴う変形が大きいので、本実施形態のように多数のフィン１５を備える構成においては、セラミックス基板１２に加えられる応力は大きい。ここで、第２金属層１３の外周端（外周端面１３ａ）のＸ軸方向に沿った位置と、セラミックス基板１２の外周端（外周端面１２ａ）のＸ軸方向に沿った位置とが一致していると、或いは、第２金属層１３の外周端（外周端面１３ａ）のＸ軸方向に沿った位置がセラミックス基板１２の外周端（外周端面１２ａ）のＸ軸方向に沿った位置よりも外側に位置していると、比較的剛性の低いセラミックス基板１２の外周端付近においてクラックが発生したり、セラミックス基板１２と第２金属層１３との接合部分の剥離が発生したりする。そこで、本実施形態では、第２金属層１３の外周端（外周端面１３ａ）をセラミックス基板１２の外周端（外周端面１２ａ）よりも内側に位置させることにより、第２金属層１３の熱変形に伴うセラミックス基板１２におけるクラックの発生や、セラミックス基板１２と第２金属層１３との接合部分の剥離を抑制している。
【００２８】
また、本実施形態では、第２金属層１３の外周端面１３ａを基準（原点）とし、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第１金属層１１の外周端面１１ａのＸ軸方向に沿った位置ｄ２を、−１．５ミリメートル以上かつ＋１．５ミリメートル以下としている。換言すると、第１金属層１１の外周端面１１ａの位置ｄ２は、第２金属層１３の外周端面１３ａを基準として内側に１．５ミリメートル以下、かつ、外側に１．５ミリメートル以下の位置としている。
【００２９】
このように、本実施形態では、第１金属層１１の外周端面１１ａの位置ｄ２を、第２金属層１３の外周端面１３ａを基準として内側に１．５ミリメートル以下、かつ、外側に１．５ミリメートル以下とすることにより、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、第１金属層１１とセラミックス基板１２との接合部分の剥離の発生、および第２金属層１３とセラミックス基板１２との接合部分の剥離の発生を抑制するようにしている。かかるクラックの発生および剥離の抑制について詳しく説明する。上述したように、セラミックス基板１２と第２金属層１３との間の熱膨張率の相違に起因して、放熱モジュール１０（半導体モジュール１００）の使用環境温度が変化した際に、セラミックス基板１２に比べて第２金属層１３がより縮もうとする或いはより延びようとするため、セラミックス基板１２に応力が加えられる。同様に、セラミックス基板１２と第１金属層１１との間の熱膨張率の相違に起因して、セラミックス基板１２に応力が加えられる。このように、セラミックス基板１２には、第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２にそれぞれ応力が加えられる。これらの応力の方向は、セラミックス基板１２を挟んでＺ軸方向において対称となるため、これらの応力がほぼ等しい場合には、互いにキャンセルされ、セラミックス基板１２の変形（反り）は抑制される。そこで、本実施形態では、第１金属層１１の外周端面１１ａの位置ｄ２を、第２金属層１３の外周端面１３ａを基準として内側に１．５ミリメートル以下、かつ、外側に１．５ミリメートル以下とすることにより、第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２にそれぞれ加えられる応力をほぼ等しくして、セラミックス基板１２の変形（反り）を抑制する。これにより、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、第１金属層１１とセラミックス基板１２との接合部分の剥離の発生、および第２金属層１３とセラミックス基板１２との接合部分の剥離の発生を抑制するようにしている。
【００３０】
上述した外周端面１１ａは、請求項における第１外周端面に相当する。また、外周端面１２ａは請求項における第２外周端面に、外周端面１３ａは請求項における第３外周端面に、Ｘ軸方向は請求項における所定の方向に、第１金属層１１においてセラミックス基板１２と接触する面（−Ｚ方向の端面）は請求項における第１接触面に、第２金属層１３においてセラミックス基板１２と接触する面（＋Ｚ方向の端面）は請求項における第２接触面に、第１金属層１１においてセラミックス基板１２と接触する面（−Ｚ方向の端面）の外周端は請求項における第１外周端に、第２金属層１３においてセラミックス基板１２と接触する面（＋Ｚ方向の端面）の外周端は請求項における第２外周端に、セラミックス基板１２の外周端面１２ａは請求項における第３外周端に、それぞれ相当する。
【００３１】
Ａ２．放熱モジュールの製造：
図３は、放熱モジュール１０の製造方法の手順を示すフローチャートである。なお、図３では、各工程の右側に、各工程の処理結果を模式的に示している。まず、セラミックス基板２２と、２つの金属層１１，１３の基材である２つの金属板２１，２３とが用意される（ステップＳ１０５）。セラミックス基板２２は、周知の方法により製造することができる。すなわち、セラミックス材料と有機バインダとを含むスラリーを、ドクターブレード法などによるキャスティングによりシート状に成型し、かかるシートを定型の金型により打ち抜くことで、セラミックス生シート（グリーンシート）を成型する。そして、かかるセラミックス生シートを加熱して脱脂した後に焼成することにより、セラミックス基板２２を製造することができる。セラミックス基板２２の製造方法は、上述したドクターブレード法を用いる方法に限定されるものではない。例えば、プレス焼成体を所定の形状に切り出して研磨する方法を採用してもよい。なお、図３に示すように、第２金属層１３の基材である金属板２３は、予め、Ｘ軸方向の長さが、セラミックス基板２２のＸ軸方向の長さに比べて短くなるように形成されている。これに対して、第１金属層１１の基材である金属板２１のＸ軸方向の長さは、セラミックス基板２２のＸ軸方向の長さと同じである。
【００３２】
金属板２１とセラミックス基板２２とが接合され、また、金属板２３とセラミックス基板２２とが接合される（ステップＳ１１０）。本実施形態では、ステップＳ１１０における接合は、ろう付けにより実現される。具体的には、まず、金属板２１とセラミックス基板２２との間、および金属板２３とセラミックス基板２２との間に、それぞれろう材を配置して、これらの基材（金属板２１、セラミックス基板２２、金属板２３およびろう材）を積層する。なお、ろう材としては、箔状のろう材や、ペースト状のろう材を採用することができる。次に、得られた積層体を、冶具を用いて積層方向に挟み込んで加圧しながら所定時間だけ加熱して、金属板２１とセラミックス基板２２との間、および金属板２３とセラミックス基板２２との間を接合する。なお、ろう付けに代えて、溶湯接合等の任意の接合方法を、金属板２１とセラミックス基板２２との間、および金属板２３とセラミックス基板２２との間の接合に用いてもよい。なお、本工程（ステップＳ１１０）により、セラミックス基板１２（セラミックス層）が形成される。
【００３３】
次に、第１金属層１１の基材となる金属板２１において、周縁部をエッチングすると共に、回路パターンを形成する（ステップＳ１１５）。周辺部をエッチングする方法として、本実施形態では、ケミカルエッチングを採用する。なお、ケミカルエッチングに代えて、ミリングやレーザーエッチング等の任意の方法を採用してもよい。回路パターンの形成方法として、本実施形態では、所定の回路形状となるようにレジストフィルムを金属板２１に貼り付けた後に、ケミカルエッチングを行う方法を採用する。なお、上述したケミカルエッチングを行う方法に代えて、ミリング加工やプレス打ち抜き加工によって回路状に形成された複数の金属板を、ろう付けする方法を採用してもよい。
【００３４】
次に、金属板２３においてフィン１５を形成する（ステップＳ１２０）。本実施形態では、切り起こし加工によってフィン１５を形成する。具体的には、図３に示すように、金属板２３に対して、刃物６０（図示しない切削工具の切れ刃）を斜めに切り込ませ、円弧状のフィン１５を多数形成する。切り起こし加工により形成されたフィン１５の表面には、Ｚ軸方向に伸びる切り起こし時の加工痕が生じ得る。加えて、加工時に刃物６０と接触したフィン１５の外周側表面は、刃物６０と接触しない内周側表面に比べて光沢度がより高くなる傾向がある。なお、切り起こし加工に代えて、切削刃物を用いたミゾ切りなど、任意の方法によってフィン１５を形成してもよい。以上の工程により、放熱モジュール１０が完成する。
【００３５】
Ｂ．実施例：
上述した実施形態に基づき、６個の放熱モジュール１０（第１実施例の試料ｓ１、第２実施例の試料ｓ２、第３実施例の試料ｓ３、第４実施例の試料ｓ４、第５実施例のｓ５および第６実施形態の試料ｓ６）を製造した。また、上述した実施形態とは異なる形態に基づき、４個の放熱モジュール（第１比較例の試料ｓ７、第２比較例の試料ｓ８、第３比較例の試料ｓ９および第４比較例の試料ｓ１０）を製造した。そして、合計１０個の放熱モジュールについて、熱サイクル試験を行って温度変化耐性について評価した。
【００３６】
図４は、各試料ｓ１〜ｓ１０の温度変化耐性の評価結果を示す説明図である。図４では、各試料ｓ１〜ｓ１０について、第２金属層１３の平面視形状と、第１金属層１１の平面視形状と、位置ｄ１と、位置ｄ２と、評価結果とを表している。なお、第２金属層１３の平面視形状として、長手方向の長さＬ１（ミリメートル）と、短手方向の長さＬ２（ミリメートル）とを表している。また、第１金属層１１の平面視形状として、長手方向の長さＬ３（ミリメートル）と、短手方向の長さＬ４（ミリメートル）とを表している。また、位置ｄ１とは、上述したように、セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合における第２金属層１３の外周端面１３ａの位置を意味する。また、位置ｄ２とは、上述したように、第２金属層１３の外周端面１３ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合における第１金属層１１の外周端面１１ａの位置を意味する。
【００３７】
各試料ｓ１〜ｓ１０の製造において、第１金属層１１および第２金属層１３は、いずれもアルミニウム（Ａｌ）により形成した。また、各試料ｓ１〜ｓ１０の製造において、セラミックス基板１２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により形成した。各試料ｓ１〜ｓ１０におけるセラミックス基板１２の大きさは、以下のとおりであった。すなわち、セラミックス基板１２の平面視における長手方向の長さは３４ミリメートルであり、セラミックス基板１２の平面視における短手方向の長さは２０ミリメートルであり、セラミックス基板１２の厚さは０．６３５ミリメートルであった。また、各試料ｓ１〜ｓ１０において、接合部１４の厚さは０．９ミリメートルであった。また、各試料ｓ１〜ｓ１０において、フィン１５のＺ軸方向の長さｈ１は５ミリメートル、フィン１５のピッチｐ１は０．６ミリメートル、フィン１５の厚さは０．２５ミリメートルであった。
【００３８】
各試料ｓ１〜ｓ１０の製造において、図３に示すステップＳ１１０（各層間の接合）では、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔を用いてろう付けを行った。また、ステップＳ１１５では、ケミカルエッチングにより回路パターンを形成した。また、ステップＳ１２０では、切り起こし加工によりフィン１５を形成した。
【００３９】
各実施例の試料ｓ１〜ｓ６は、以下の２つの条件（第１条件および第２条件）を満たす。
・第１条件：セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第２金属層１３の外周端面１３ａの位置はプラスである。（換言すると、第２金属層１３の外周端面１３ａは、セラミックス基板１２の外周端面１２ａよりも内側に位置する。）
・第２条件：第２金属層１３の外周端面１３ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第１金属層１１の外周端面１１ａの位置ｄ２は、−１．５ミリメートル以上かつ＋１．５ミリメートル以下である。
【００４０】
これに対して、各比較例の試料ｓ７〜ｓ１０は、上記２つの条件のいずれかを満たしていなかった。なお、各比較例の試料ｓ７〜ｓ１０は、上記２つの条件のいずれかを満たしていない点において、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６と異なり、他の構成、形成材料、製造方法は、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６と同じであった。
【００４１】
熱サイクル試験として、各試料ｓ１〜ｓ１０について、摂氏−４０度の環境下での３０分間の放置と、摂氏＋２００度の環境下での３０分間の放置とを交互に繰り返すことを合計３０００回実行した。
【００４２】
上述した熱サイクル試験後の各試料ｓ１〜ｓ１０において、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、第１金属層１１とセラミックス基板１２との接合部分の剥離、および第１金属層１１と第２金属層１３（接合部１４）との接合部分の剥離の有無を、目視にて確認した。そして、クラックまたはいずれかの接合部分での剥離が発生した場合には温度変化耐性を低く評価し（図４における「×」）、クラックおよび両接合部分での剥離が発生しなかった場合には温度変化耐性を高く評価した（図４における「○」）。
【００４３】
図５は、第１実施例の試料ｓ１の詳細構成を示す説明図である。図５における最上段、中段および最下段は、それぞれ、図２における最上段、中段および最下段に対応している。
【００４４】
図５の中段に示すように、試料ｓ１において、位置ｄ２は０（ゼロ）であった。すなわち、第１実施例の試料ｓ１では、第１金属層１１の外周端面１１ａのＸ軸方向に沿った位置は、第２金属層１３の外周端面１３ａのＸ軸方向に沿った位置と一致していた。なお、試料ｓ１は、前述の第１条件および第２条件を満たしていた。
【００４５】
図６は、第４実施例の試料ｓ４の詳細構成を示す説明図である。図６における最上段、中段および最下段は、それぞれ、図２における最上段、中段および最下段に対応している。
【００４６】
図６の中段に示すように、試料ｓ４において、位置ｄ２はマイナス（−１．５ミリメートル）であった。すなわち、第４実施例の試料ｓ４では、第１金属層１１の外周端面１１ａのＸ軸方向に沿った位置は、第２金属層１３の外周端面１３ａのＸ軸方向に沿った位置よりも外側であった。なお、試料ｓ４は、前述の第１条件および第２条件を満たしていた。
【００４７】
第２実施例の試料ｓ２、第３実施例の試料ｓ３、第５実施例の試料ｓ５および第６実施例の試料ｓ６の詳細構成は、図２に示す実施形態の放熱モジュール１０の詳細構成と同様であった。また、図４に示すように、これらの試料ｓ２、ｓ３、ｓ５およびｓ６は、いずれも前述の第１条件および第２条件を満たしていた。
【００４８】
第１比較例の試料ｓ７の詳細構成は、図２に示す実施形態の放熱モジュール１０の詳細構成と同様であった。また、第２比較例の試料ｓ８の詳細構成は、図６に示す第４実施例の試料ｓ４と同様であった。但し、図４に示すように、これらの試料ｓ７，ｓ８は、前述の第２条件を満たしていなかった。具体的には、試料ｓ７において、位置ｄ２は、＋２．０ミリメートルであり、＋１．５ミリメートル以下の条件を満たしていなかった。また、試料ｓ８において、位置ｄ２は、−２．０ミリメートルであり、−１．５ミリメートル以上の条件を満たしていなかった。
【００４９】
図７は、第３比較例の試料ｓ９の詳細構成を示す説明図である。図７における最上段、中段および最下段は、それぞれ、図２における最上段、中段および最下段に対応している。
【００５０】
図７の中段に示すように、試料ｓ９において、第２金属層１３の外周端面１３ａのＸ軸方向に沿った位置は、セラミックス基板１２の外周端面１２ａのＸ軸方向に沿った位置と一致していた。したがって、第３比較例の試料ｓ９は、上述した第１条件を満たしていなかった。なお、試料ｓ９は、上述した第２条件は満たしていた。
【００５１】
第４比較例の試料ｓ１０の詳細構成は、図７に示す第３比較例の試料ｓ９の詳細構成と同様である。但し、図４に示すように、試料ｓ９の位置ｄ２は＋２．５ミリメートルであるため、第３比較例の試料ｓ９は、上述した第１条件に加えて、第２条件も満たしていなかった。
【００５２】
図４に示すように、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６の評価結果は高い評価「○」であった。これに対して、各比較例のｓ７〜ｓ１０の評価結果は低い評価「×」であった。各比較例の試料ｓ７〜ｓ１０は、上述した第１条件と第２条件とのうち、少なくとも一方を満たしていなかったため、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、第１金属層１１とセラミックス基板１２との接合部分の剥離、および第１金属層１１と第２金属層１３（接合部１４）との接合部分の剥離のうち、少なくとも１つが発生したものと推測される。
【００５３】
これに対して、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６は、上述した第１条件と第２条件とのいずれも満たしていたため、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、第１金属層１１とセラミックス基板１２との接合部分の剥離、および第１金属層１１と第２金属層１３（接合部１４）との接合部分の剥離のいずれも発生しなかったものと推測される。すなわち、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６では、第２金属層１３の外周端（外周端面１３ａ）がセラミックス基板１２の外周端（外周端面１２ａ）よりも内側に位置していた。このため、温度変化に伴って第２金属層１３が縮もうとする際或いは延びようとする際に、セラミックス基板１２の外周端付近に第２金属層１３が存在しないために、セラミックス基板１２の外周端付近におけるクラックの発生や、接合部分の剥離が抑制されたものと推測される。加えて、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６では、第１金属層１１の外周端面１１ａの位置ｄ２が、第２金属層１３の外周端面１３ａを基準として内側に１．５ミリメートル以下、かつ、外側に１．５ミリメートル以下であったため、温度変化に伴って第１金属層１１および第２金属層１３が縮もうとする際或いは延びようとする際に、セラミックス基板１２の第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２に加えられる応力をキャンセルさせることができたものと推測される。このため、セラミックス基板１２におけるクラックの発生、第１金属層１１とセラミックス基板１２との接合部分の剥離、および第１金属層１１と第２金属層１３（接合部１４）との接合部分の剥離のいずれも発生しなかったものと推測される。
【００５４】
なお、各実施例の試料ｓ１〜ｓ６では、フィン１５の厚さは小さく、かつ、フィン１５の断面形状は円弧状に湾曲した形状であるため、温度変化に起因して、フィン１５は変形し易い。このため、第２金属層１３全体としても温度変化に伴って変形し易いので、セラミックス基板１２に加えられる応力は大きい。しかしながら、上記第１条件および第２条件を満たすことにより、クラックの発生や接合部分の剥離の発生を抑制することができたものと推測される。
【００５５】
Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
上記実施形態および各実施例では、第１金属層１１の外周端面１１ａおよび第２金属層１３の外周端面１３ａは、いずれも厚さ方向（Ｚ軸方向）に平行であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例における放熱モジュールの第１の態様の詳細構成を示す断面図である。
【００５６】
図８に示す変形例における第１の態様の放熱モジュール１０ａは、第１金属層１１に代えて第１金属層１１ｂを備えている点と、第２金属層１３に代えて第２金属層１３ｂを備えている点とにおいて、上記実施形態の放熱モジュール１０と異なり、他の構成は、実施形態の放熱モジュール１０と同じである。
【００５７】
第１金属層１１ｂの外周端面は、厚さ方向（Ｚ軸方向）と平行ではない。具体的には、第１金属層１１ｂの外周端面は、＋Ｚ方向に向かうにつれて外側に広がる形状を有している。したがって、第１金属層１１ｂの断面形状は、−Ｚ方向に向かうにつれてＸ軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。
【００５８】
第２金属層１３ｂは、接合部１４に代えて接合部１４ｂを備えている点において、上記実施形態の第２金属層１３と異なり、他の構成は、実施形態の第２金属層１３と同じである。
【００５９】
第２金属層１３ｂの外周端面（接合部１４ｂの外周端面）は、厚さ方向（Ｚ軸方向）と平行ではない。具体的には、第２金属層１３ｂの外周端面（接合部１４ｂの外周端面）は、＋Ｚ方向に向かうにつれて内側に縮まる形状を有している。したがって、接合部１４ｂの断面形状は、＋Ｚ方向に向かうにつれてＸ軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。
【００６０】
このような構成を有する変形例における第１の態様の放熱モジュール１０ａは、以下の２つの条件（第３条件および第４条件）を満たす。
・第３条件：セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第２金属層１３ｂにおいてセラミックス基板１２と接触する接触面Ｓ１２の外周端ｃ２の位置ｄ１ａはプラスである。（換言すると、第２金属層１３ｂの接触面Ｓ１２の外周端ｃ２は、セラミックス基板１２の外周端面１２ａよりも内側に位置する。）
・第４条件：第２金属層１３ｂの接触面Ｓ１２の外周端ｃ２を基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第１金属層１１ｂにおいてセラミックス基板１２と接触する接触面Ｓ１１の外周端ｃ１の位置ｄ２ａは、−１．５ミリメートル以上かつ＋１．５ミリメートル以下である。
【００６１】
前述の第３条件および第４条件を満たすことにより、変形例における第１の態様の放熱モジュール１０ａは、上記実施形態の放熱モジュール１０と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
図９は、変形例における第２の態様の放熱モジュールの詳細構成を示す断面図である。図９に示す変形例における第２の態様の放熱モジュール１０ｂは、第１金属層１１に代えて第１金属層１１ｃを備えている点と、第２金属層１３に代えて第２金属層１３ｃを備えている点とにおいて、上記実施形態の放熱モジュール１０と異なり、他の構成は、実施形態の放熱モジュール１０と同じである。
【００６３】
第１金属層１１ｃの外周端面は、変形例における第１の態様の第１金属層１１ｂと同様に、厚さ方向（Ｚ軸方向）と平行ではない。具体的には、第１金属層１１ｃの外周端面は、−Ｚ方向に向かうにつれて外側に広がる形状を有している。したがって、第１金属層１１ｃの断面形状は、＋Ｚ方向に向かうにつれてＸ軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。
【００６４】
第２金属層１３ｃは、接合部１４に代えて接合部１４ｃを備えている点において、上記実施形態の第２金属層１３と異なり、他の構成は、実施形態の第２金属層１３と同じである。
【００６５】
第２金属層１３ｃの外周端面（接合部１４ｃの外周端面）は、変形例における第１の態様の第２金属層１３ｂと同様に、厚さ方向（Ｚ軸方向）と平行ではない。具体的には、第２金属層１３ｃの外周端面（接合部１４ｃの外周端面）は、−Ｚ方向に向かうにつれて内側に縮まる形状を有している。したがって、接合部１４ｃの断面形状は、−Ｚ方向に向かうにつれてＸ軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。
【００６６】
このような構成を有する変形例における第２の態様の放熱モジュール１０ｂは、以下の２つの条件（第５条件および第６条件）を満たす。
・第５条件：セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第２金属層１３ｃにおいてセラミックス基板１２と接触する接触面Ｓ２２の外周端ｃ４の位置ｄ１ｂはプラスである。（換言すると、第２金属層１３ｃの接触面Ｓ２２の外周端ｃ４は、セラミックス基板１２の外周端面１２ａよりも内側に位置する。）
・第６条件：第２金属層１３ｃの接触面Ｓ２２の外周端ｃ４を基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第１金属層１１ｃにおいてセラミックス基板１２と接触する接触面Ｓ２１の外周端ｃ３の位置ｄ２ｂは、−１．５ミリメートル以上かつ＋１．５ミリメートル以下である。
【００６７】
前述の第５条件および第６条件を満たすことにより、変形例における第２の態様の放熱モジュール１０ｂは、上記実施形態の放熱モジュール１０と同様の効果を奏することができる。
【００６８】
なお、前述の第３条件と第５条件とは実質的に等しく、以下の第７条件として表わすことができる。また、前述の第４条件と第６条件とは実質的に等しく、以下の第８条件として表わすことができる。
・第７条件：セラミックス基板１２の外周端面１２ａを基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第２金属層においてセラミックス基板１２と接触する接触面の外周端の位置はプラスである。（換言すると、第２金属層の接触面の外周端は、セラミックス基板１２の外周端面よりも内側に位置する。）
・第８条件：第２金属層の接触面の外周端を基準（原点）とし、かつ、−Ｘ方向および＋Ｘ方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第１金属層においてセラミックス基板と接触する接触面の外周端の位置は、−１．５ミリメートル以上かつ＋１．５ミリメートル以下である。
【００６９】
ここで、前述の第１条件が満たされる場合には、第７条件は満たされている。同様に、前述の第２条件が満たされる場合には、第８条件は満たされている。したがって、少なくとも前述の第７条件および第８条件を満たす放熱モジュールを、本発明の放熱モジュールに適用することができる。
【００７０】
Ｃ２．変形例２：
上記実施形態および各実施例では、第２金属層１３の基材である金属板２３として、予めＸ軸方向の長さがセラミックス基板２２のＸ軸方向の長さに比べて短く形成された金属板を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２金属層１３の基材として、Ｘ軸方向の長さがセラミックス基板２２のＸ軸方向の長さ以上である金属板を用いてもよい。かかる構成においては、ステップＳ１１０の後（ステップＳ１１５の前又はステップＳ１１５の後）において、第２金属層１３の基材である金属板の周縁部を加工して、金属板のＸ軸方向の長さがセラミックス基板２２のＸ軸方向の長さに比べて短くなるように形成することが好ましい。
【００７１】
また、例えば、第２金属層１３の基材として、Ｘ軸方向の長さがセラミックス基板２２のＸ軸方向の長さ以上である金属板（以下、「第１金属板」と呼ぶ）と、Ｘ軸方向の長さがセラミックス基板２２のＸ軸方向の長さよりも短い金属板（以下、「第２金属板」と呼ぶ）とを用意し、セラミックス基板１２の第２表面Ｓ２に第２金属板を接合し、第２金属板において、セラミックス基板１２が接合された面とは反対の面に、第１金属板を接合してもよい。この構成では、ステップＳ１２０において、第１金属板にフィン１５を形成することが好ましい。このような構成においても、セラミックス基板１２と接合される第２金属板の外周端（外周端面）は、セラミックス基板１２の外周端（外周端面１２ａ）よりも内側に位置することができる。なお、かかる構成においては、第１金属板と、フィン１５が形成された後の第２金属板は、請求項における第２金属層に相当する。
【００７２】
Ｃ３．変形例３：
上記実施形態および各実施例では、フィン１５の断面形状は、円弧状に湾曲した形状であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鋭角に屈曲した形状としてもよい。また、湾曲や屈曲せずに、直線状に延びた形状としてもよい。
【００７３】
Ｃ４．変形例４：
上記実施形態および各実施例では、半導体モジュール１００は、第１ケース１１０および蓋１１３を備えていたが、第１ケース１１０および蓋１１３を省略してもよい。また、半導体モジュール１００において、第２ケース１１２を省略してもよい。
【００７４】
図１０は、変形例における半導体モジュール１００ａの構成を示す断面図である。半導体モジュール１００ａは、第１ケース１１０、蓋１１３および第２ケース１１２を省略している点、樹脂１１５に代えて樹脂モールド２１５を供えている点、外部端子１１１に代えて外部端子２１１を備えている点、配線１１４に代えて配線２１４を備えている点において、図１に示す実施形態の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、半導体モジュール１００と同じである。
【００７５】
樹脂モールド２１５は、フィン１５を除く放熱モジュール１０と、外部端子２１１の一部と配線２１４とを覆う。樹脂モールド２１５は、樹脂（例えば、エポキシ樹脂）で形成されている。外部端子２１１は、屈曲した外観形状を有し、一部が樹脂モールド２１５内に配置され、残りの部分は樹脂モールド２１５から露出している。外部端子２１１は、導電性材料で形成されている。配線２１４は、配線１１４と同様に金属製の細線であり、外部端子２１１と半導体素子５０とを電気的に接続すると共に、外部端子２１１と放熱モジュール１０（第１金属層１１）とを電気的に接続する。
【００７６】
このような構成を有する半導体モジュール１００ａは、実施形態の半導体モジュール１００と同様の効果を有する。
【００７７】
なお、上記実施形態および各実施例では、半導体モジュール１００における蓋１１３および第１ケース１１０で囲まれた空間（放熱モジュール１０と、半導体素子５０と、配線１１４とを除いた空間）には、樹脂１１５が充填されていたが、樹脂１１５を省略してもよい。また、上記実施形態および各実施例では、外部端子１１１は第１ケース１１０の内部に配置されていたが、第１ケース１１０の内部に代えて、第１ケース１１０と蓋１１３とで囲まれた空間（樹脂１１５が充填されている空間）に配置されてもよい。この構成では、例えば、放熱モジュール１０の第１金属層１１からＺ軸方向（＋Ｚ方向）に延びて蓋１１３から一部が露出するように外部端子を配置することができる。
【００７８】
Ｃ５．変形例５：
図１１は、変形例における第３ないし第５の態様の放熱モジュールの構成を示す平面図である。図１１（ａ）は、変形例における放熱モジュールの第３の態様を示す平面図である。また、図１１（ｂ）は変形例における放熱モジュールの第４の態様を、図１１（ｃ）は変形例における放熱モジュールの第５の態様を、それぞれ示す平面図である。
【００７９】
上記実施形態および各実施例では、例えば図２に示すように、第１金属層１１の平面視形状は矩形であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１（ａ）に示す放熱モジュール１０ｃでは、第１金属層１１ｄは、２つの領域（領域８１ａおよび領域８１ｂ）からなる。各領域８１ａ，８１ｂは、いずれも矩形の外観形状（平面視形状）を有し、互いにＸ軸方向に所定の距離だけ離れて配置されている。このような構成を有する第１金属層１１ｄ全体としての平面視形状は矩形である。
【００８０】
図１１（ｂ）に示す放熱モジュール１０ｄでは、第１金属層１１ｅは、２つの領域（領域８１ｃおよび領域８１ｄ）からなる。領域８１ｃは、矩形の４角のうちの１つの角が矩形に切り欠かれた外観形状（平面視形状）を有する。領域８１ｄは、領域８１ｃに比べて小さい面積を有し、矩形の外観形状（平面視形状）を有する。領域８１ｄは、領域８１ｃにおいて切り欠かれた部分に配置されており、第１金属層１１ｅ全体としての平面視形状は矩形である。
【００８１】
図１１（ｃ）に示す放熱モジュール１０ｅでは、第１金属層１１ｆは、４つの領域（領域８１ｅ、領域８１ｆ、領域８１ｇおよび領域８１ｈ）からなる。領域８１ｆを除く他の３つの領域８１ｅ，８１ｇ，８１ｈは、いずれも矩形の外観形状（平面視形状）を有する。領域８１ｆは、図１１（ｂ）に示す領域８１ｃと同様な形状を有する。このような構成を有する第１金属層１１ｆ全体としての平面視形状は矩形である。
【００８２】
上述した第３ないし第５の態様の放熱モジュールでは、第１金属層１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの平面視形状は、正確には矩形ではない。しかしながら、第１金属層１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを構成する複数の領域を全体としてみれば、第１金属層１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの平面視形状は、矩形である。換言すれば、第１金属層１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの平面視形状は、分割された矩形である。このような構成を有する第３ないし第５の態様の放熱モジュール１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは、上記実施形態の放熱モジュール１０と同様な効果を有する。
【００８３】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…放熱モジュール
１１…第１金属層
１１ａ…外周端面
１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ…第１金属層
１２…セラミックス基板
１２ａ…外周端面
１３，１３ｃ…第２金属層
１３ａ…外周端面
１３ｂ…第２金属層
１４，１４ｂ，１４ｃ…接合部
１５…フィン
２１…金属板
２２…セラミックス基板
２３…金属板
５０…半導体素子
６０…刃物
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ，８１ｆ，８１ｇ，８１ｈ…領域
１００，１００ａ…半導体モジュール
１０９…突き出し部
１１０…第１ケース
１１１…外部端子
１１２…第２ケース
１１３…蓋
１１４…配線
１１５…樹脂
２１１…外部端子
２１４…配線
Ｓ１…第１表面
Ｓ２…第２表面
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２…接触面
ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４…外周端
ｄ１，ｄ２，ｄ１ａ，ｄ２ａ，ｄ１ｂ，ｄ２ｂ…位置
【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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