【事件の表示】
　特許第２９６７０６５号「半導体モジュール」の請求項１ないし６に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９６７０６５号の請求項１ないし６に係る特許を維持する。
【理　由】
　
Ｉ．手続の経緯
　
　本件特許第２９６７０６５号は、平成９年８月２５日に特許出願され、平成１１年８月１３日にその請求項１〜６に係る発明について特許の設定登録がなされ、その後、京セラ株式会社により特許異議の申立てがなされ、当審より取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年１月３０日に訂正請求がなされ、当審より再度の取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年４月２７日に先の訂正請求の取下げと新たな訂正請求がなされたものである。
　
　
II．訂正の適否
　
１．訂正の内容　
　訂正(１)：
　請求項１の第２行〜第３行に「２０％以上である高熱伝導成性窒化けい素基板」とあるを、「２０％以上であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板」に、
　又、同請求項１の第６行に「金属板とを具備する」とあるを、「金属板を具備し、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付ける」に、それぞれ、訂正する。
　訂正(２)：
　請求項５を、「【請求項５】前記金属回路板および金属板は、前記高熱伝導性窒化けい素基板に直接接合法により接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。」から、
「【請求項５】窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上てあり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性室化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板は、上記高熱伝導性窒化けい素基板に直接接合法により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。」に訂正する。
　訂正(３)：
　請求項６を、「【請求項６】前記金属回路板および金属板は、前記高熱伝導性窒化けい素基板に活性金属含有層により接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。」から、
「【請求項６】窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板、上記高熱伝導性窒化けい素基板に活性金属含有層により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。」に訂正する。
　
２．訂正の目的の適否、新規事項の有無および拡張・変更の存否　
 訂正(１)について：
　訂正(１)は、請求項１における「高熱伝導性窒化けい素基板」に、「Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する」なる材質上の限定を付加するとともに、同じく請求項１の「半導体モジュール」に、「高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより機器ケーシングまたは実装ボードに取付ける」なる高熱伝導性窒化けい素基板の取付け様式上の限定を付加したものであるから、特許請求の範囲の減縮に当たる。また、これらの限定は、それぞれ、特許明細書の【００１６】、【００４５】、及び図１、２の記載に基づいているから、いわゆる新規事項を追加するものではなく、その限定の内容からみて、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
 訂正(２)、(３)について：
　訂正(２)、(３)は、請求項５、６中の「高熱伝導性窒化けい素基板」及び「半導体モジュール」に、上記訂正(１)におけると同様の限定を付加するとともに、訂正前の各請求項中に（請求項１を引用することによって）記載されていた金属板の機器ケーシングあるいは実装ボードへの接合につき、「機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であ」る、との接合面を特定する限定を付加し、併せて、請求項５、６を独立項形式で表現し直して、以上の限定を明りょうにしたものであるから、これらの訂正(２)、(３)は、特許請求の範囲の減縮およびこれに伴う明りょうでない記載の釈明に当たる。また、これらの訂正における上記限定は、【００１４】、【００４５】、及び図１、２の記載に基づいているから、いわゆる新規事項を追加するものではなく、その限定の内容からみて、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
３．むすび
　よって、上記訂正(１)〜(３)は、特許法第１２０条の４第２項但書及び同条第３項により準用する同法第１２６条第２〜３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
　
III．特許異議申立てについて
　
１．特許異議申立ての理由の概要　
　特許異議申立人は、証拠として下記甲第１〜４号証を、又、参考資料として、下記参考資料１を提示して、本件請求項１〜６に係る発明は甲第１号証に記載の発明と同一であり、又、本件請求項１、４、６に係る発明は、甲第２号証に記載の発明と同一でもあるから、これらの請求項に係る発明は、特許法第２９条第１項第３号の規定により特許を受けることができない、又、本件請求項１〜６に係る発明は、甲第１〜４号証に記載の発明及び参考資料１等に記載の周知技術を参酌することにより、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない旨主張する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　甲第１号証：特開平　７-１４９５８８号公報
　甲第２号証：特開平　６-２１６４８１号公報
　甲第３号証：特開平　４-　５１５８３号公報
　甲第４号証：特開平　７-　８６７０３号公報
　参考資料１：特開平５９-　２７５５７号公報
　
２．本件発明　
　訂正後の本件請求項１〜６に係る発明（以下、それぞれ、「本件発明１」〜「本件発明６」という。）は、訂正明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１〜６に記載された次のとおりのものと認める。
【請求項１】窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上でありＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の厚さが前記金属回路板の厚さ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の厚さが前記金属回路板の厚さの２倍以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項４】高熱伝導性窒化けい素基板は、窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が５０％以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項５】窒化けい素結晶相およひ粒界相から構成されるとともにに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であり、Ｔｉ、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板は、上記高熱伝導性窒化けい素基板に直接接合法により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項６】窒化けい素結晶相およひ粒界相から構成されるとともにに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であり、Ｔｉ、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板は、上記高熱伝導性窒化けい素基板に活性金属含有層により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。」
　
３．甲各号証に記載の事項　
〈甲第１号証〉
　ア．「また、窒化けい素結晶組織に形成される粒界相は焼結体の熱伝導率に大きく影響するため、本発明に係る焼結体においては粒界相の２０％以上、より好ましくは５０％以上が結晶相で占めるように設定される。結晶相が２０％未満では熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋを超えるような放熱特性に優れ、かつ高温強度に優れた焼結体が得られないからである。」（【００２０】１〜末行）
　イ．「特に図７に示すように封着ケース１５ｂをＳｉ３Ｎ４焼結体１ａ上に接合したＳｉ３Ｎ４モジュール１３ｃによれば、図６の場合と比較して、さらにモジュール全体を小型・軽量化することができる。」（【００５４】６〜末行）
〈甲第２号証〉
　ウ．「また、窒化けい素結晶組織に形成される粒界相は焼結体基板の熱伝導率に大きく影響するため、本発明で使用する窒化けい素基板においては粒界相の２０％以上が結晶相で占めるように設定される。結晶相が２０％未満では熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるような放熱特性に優れ、かつ高温強度に優れた焼結体が得られないからである。」（【００２２】１〜末行）
〈甲第３号証〉
　エ．「実施例１
　ＡｌＮ又はＳｉ３Ｎ４基板の一方の面に厚さ０．３ｍｍの電子部品搭載側銅板を、もう一方の面に５０×３２ｍｍ厚さ０．２４ｍｍの放熱側銅板を、Ｔｉ-Ａｇ-Ｃｕろう材で接合した。」（３頁左上欄３〜７行）
〈甲第４号証〉
  オ.「実施例３
　実施例１におけるセラミックス基板を、同形状の窒化ケイ素基板（熱伝導率：70W/mK）に代える以外は、同一形状の素子搭載側銅板および放熱側銅板を用いて、実施例１と同様な手順で、放熱側銅板の厚さが異なる４種類の半導体要回路基板を作製した。」（４頁６欄最下行〜５頁７欄５行）
　
４．対比・判断　
（１）特許法第２９条第１項違反の当否
  先ず、本件発明１，４を甲第１号証に記載されたものと対比してみると、前二者（本件発明１，４）と後者は、
　窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上または５０％以上である高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備する半導体モジュール、
である点で一致するが、次の点で相違する。
　ａ．高熱伝導性窒化けい素基板が、本件発明１，４では、ねじ止めまたは押圧して圧接することにより機器ケーシングまたは実装ボードに取付けられるのに対し、甲第１号証には、かかる取付け方式については何も記載されてない点。
　ｂ．高熱伝導性窒化けい素基板が、本件発明１，４では、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有するのに対し、甲第１号証には、かかる成分の基板内含有について何も記載されてない点。
　なお、甲第１号証の図７には、高熱伝導性窒化けい素基板１ａへ封着ケース１５ｂを接合する例が記載されているが、この例では、単に上記のものの接合が記載されるに止まり、該接合における取付け方式については全く不明であるから、上記ａの相違点に係る構成を開示するものといえないことは明らかである。
　また、本件発明１，４の上記ａ，ｂの相違点に係る構成が、甲第１号証に記載されていたに等しいと解し得る理由も特に見出せない。
　従って、本件発明１，４を、甲第１号証に記載のものと同一の発明であるということはできない。
　
　次に、本件発明１，４を他の甲号証（即ち、甲第２〜４号証）に記載のものと対比してみるに、甲第２号証に記載のものは、結晶相の粒界相に対する割合が20％以上である窒化けい素基板に活性金属法により金属回路板が接合される点で、又、甲第３，４号証に記載のものは、窒化けい素基板の表裏に金属板が活性金属法により接合される点で、それぞれ、本件発明１，４と共通することが認められるが、これらの共通点は、上で摘示した本件発明１，４と甲第１号証に記載のものとの間の共通点よりも、更に断片的な、より狭い範囲の共通点でしかない上、上記ａ，ｂの相違点と同じ点（但し、上記ａ，ｂにおいて「甲第１号証」とあるは「甲第２〜４号証」と読み替える。）で相違することも明らかであるから、本件発明１，４を、甲第２〜４号証に記載のものと同一の発明であるということはできない。
　
　次に又、他の本件発明（即ち、本件発明２，３，５，６）と甲各号証に記載のものとの異同について検討するに、本件発明２，３は、本件発明１における金属板と金属回路板の厚みの比を所定の範囲に限定するものであり、また、本件発明５，６は、（独立項形式で記載されてはいるが、その内容からみて、）本件発明１における金属板及び金属回路板の高熱伝導性窒化けい素基板への接合法と、金属板の機器ケーシングあるいは実装ボードへの接合面の向きとを、それぞれ、所定のものに限定するものであるから、かかる限定のない、その意味で、これら本件発明２，３，５，６よりもいわばより上位の発明であるといえる本件発明１が、上述のように、甲第１〜４号証に記載のものと同一の発明であるということができない以上、本件発明２，３，５，６を、甲第１〜４号証に記載のものと同一の発明であるということはできない。
　
（２）特許法第２９条第２項違反の当否
　上記(１)での検討内容からも明らかなように、本件発明１〜６と甲第１〜４号証に記載のものは、少なくとも、上記(１)で摘示したａ，ｂの相違点と同じ点（但し、上記ａ，ｂにおいて「本件発明１，４」とあるは「本件発明１〜６」と、又、「甲第１号証」とあるは「甲第１〜４号証」と読み替える。以下、これをも、単に「ａ，ｂの相違点」という。）で相違する。
　そこで、本件発明１〜６の上記相違点に係る構成について、それが当業者に容易に想到し得たかどうかを検討してみる。
  先ず、本件発明１〜６の上記ａの相違点に係る構成（即ち、高熱伝導性窒化けい素基板が、ねじ止めまたは押圧して圧接することにより機器ケーシングまたは実装ボードに取付けられるという構成）についてみるに、甲第１号証には、（既に(１)で述べたように）高熱伝導性窒化けい素基板に封着ケースを接合することが記載されてはいる（図７）ものの、単に、接合することが記載されるだけで、該接合における取付け方式については何ら記載されていないところであるが、それのみならず、甲第１号証の図７に示されたものは、基板上面に箱形の封着ケースの側壁下端を当接させて接合するものであるから、該当接部の様子からみて、そもそも、ねじ止めや、或いは、本件発明１〜６でいう「押圧して圧接」に適した形・面積の取付け部位を備えたものとは言い難く、従って、かかるものは、上記ねじ止め等で取付ける旨ないし取付け得る旨の明記があるならば兎も角、そうでない以上、高熱伝導性窒化けい素基板の機器ケーシングまたは実装ボードへの、ねじ止めや、或いは、本件発明１〜６でいう「押圧して圧接」による取付け、への示唆を与え得る余地はない、とみるのが相当である。
　又、甲第２〜４号証には、高熱伝導性窒化けい素基板の機器ケーシングまたは実装ボードへの取付け自体についてはもとより、該取付けに関しては一切記載が無いから、これ亦、該取付けの取付け方式について示唆が存する余地は無いというほかない。
　なお又、周知技術を示すものとして提示された参考資料１には、その第１図に、放熱フィン８をネジ止めによりヒートシンク５に接合することが記載されてはいるが、ここでのねじ止めの対象は、放熱フィン８やヒートシンク５のようなクラックのおそれの少ない金属製の部材であって、セラミックス基板ではない。セラミックス基板は、一般に、応力によりしばしばクラックを生じることが知られており、その取付けに、ねじ止めや、或いは本件発明１〜６でいう「押圧して圧接」というような、応力の発生し易い取付け方式をとることは、一般的には馴染みにくいものと考えられる。そして、現に、セラミックス基板に対してそのような取付け方式をとった例を示す証拠ないし資料は、何も提示されていない。してみれば、ヒートシンク等の金属体に対するねじ止めが参考資料１等により周知であるからといって、セラミックス基板に属する高熱伝導性窒化けい素基板において、これをねじ止めにより、また、ましてや、本件発明１〜６でいう「押圧して圧接」することにより、機器ケーシング等へ取付けることが、当業者に容易であるということはできない。
　そして、本件発明１〜６は、このａの相違点に係る構成により、ｉ）高い強度のセラミックス基板とねじ止めという取付け方式とを組み合わせることにより、本来、応力の生じ易い取付け方式をセラミックス基板に対して採用しながら、基板のクラックを回避し得ることができ、或いは、ii）ねじ止めに代え、押圧して圧接するという取付け方式をとることにより、基板の高い強度からくるねじ孔開けの困難を回避し得る、という、いずれも、高熱伝導性窒化けい素基板の高い強度に着目した適切な機器ケーシングまたは実装ボードへの取付け方式を提供する、という効果を奏する。
　従って、本件発明１〜６は、上記ｂないしその他の相違点について検討するまでもなく、甲第１〜４号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものということはできない。
　
５．むすび　
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件発明１〜６に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１〜６に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年７月５日（２００１．７．５）
【訂正の要旨】
　訂正の要旨
　特許第２９６７０６５号発明の明細書を、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明を目的として、訂正請求書に添付された訂正明細書のとおり訂正する。
　すなわち、
　訂正（１）：
　請求項１の第２行〜第３行に「２０％以上である高熱伝導成性窒化けい素基板」とあるを、特許請求の範囲の減縮を目的として、「２０％以上であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板」に、
　又、同請求項１の第６行に「金属板とを具備する」とあるを、「金属板を具備し、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付ける」に、それぞれ、訂正する。
　訂正（２）：
　請求項５を、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明を目的として、「【請求項５】前記金属回路板および金属板は、前記高熱伝導性窒化けい素基板に直接接合法により接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。」から、「【請求項５】窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上てあり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性室化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板は、上記高熱伝導性窒化けい素基板に直接接合法により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。」に訂正する。
　訂正（３）：
　請求項６を、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明を目的として、「【請求項６】前記金属回路板および金属板は、前記高熱伝導性窒化けい素基板に活性金属含有層により接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。」から、「【請求項６】窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板、上記高熱伝導性窒化けい素基板に活性金属含有層により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付けることを特徴とする半導体モジュール。」に訂正する。
（５４）【発明の名称】
半導体モジュール
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であ
り、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有す
し、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付け
　【請求項２】　機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の厚さが前記金属回路板の厚さ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
　【請求項３】　機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の厚さが前記金属回路板の厚さの２倍上であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
　【請求項４】　高熱伝導性窒化けい素基板は、窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が５０％以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
　【請求項５】　
窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属回路板および金属板は、上記高熱伝導性窒化けい素基板に直接接合法により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付け
　【請求項６】　
窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有する高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備し、上記金属板および金属板は、上記高熱伝導性窒化けい素基板に活性金属含有層により接合されているとともに、上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の窒化けい素基板との接合面の反対側の面が上記機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される面であり、上記高熱伝導性窒化けい素基板をねじ止めまたは押圧して圧接することにより上記機器ケーシングまたは実装ボードに取付け
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、半導体モジュールに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、パワートランジスタモジュールやスイッチング電源用モジュール等の比較的高電力を扱う半導体モジュールとして、セラミックス基板の表裏に銅板等の金属回路板および金属板を接合してセラミックス回路基板とし、さらに金属板にヒートシンクを接合した半導体モジュールが用いられている。
　【０００３】
　ここで、セラミックス回路基板の製造工程におけるセラミックス基板と金属回路板あるいは金属板との接合方法としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等の活性金属をＡｇ−Ｃｕろう材等に１〜１０％含有した活性金属ろう材を用いる方法（活性金属法）や、金属回路板等として酸素を１００〜１０００ｐｐｍ含有するタフピッチ電解銅や表面を１〜１０μｍの厚さで酸化させた銅板を用いてセラミックス基板と銅板とを直接接合させる、いわゆる直接接合法（ＤＢＣ法：ダイレクト・ボンディング・カッパー法）等が知られている。
　【０００４】
　例えば直接接合法においては、まず所定形状に打ち抜かれた銅回路板を、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体等からなるセラミックス基板しに接触配置させて加熱し、接合界面にＣｕ−Ｃｕ２Ｏの共晶液相を生成させ、この液相でセラミックス基板の表面を濡らした後、液相を冷却固化することによって、セラミックス基板と銅回路板とが直接接合される。このような直接接合法を適用したセラミックス回路基板は、セラミックス基板と銅回路板との接合強度が強く、またメタライズ層やろう材層を必要としない単純構造なので小型高実装化が可能である等の長所を有しており、また製造工程の短縮化も図られている。
　【０００５】
　しかしながら、上述した直接接合法や活性金属法等により金属回路板等をセラミックス基板に接合したセラミックス回路基板を用いたパワートランジスタモジュール等の半導体モジュールにおいては、大電流を流せるように金属板の厚さを０．３〜０．５ｍｍと厚くしている場合が多いため、熱履歴に対して信頼性に乏しいという問題があった。すなわち、熱膨張率が大きく異なるセラミックス基板と金属回路板等とを接合すると、接合後の冷却過程や冷熱サイクルの付加により、上記熱膨張差に起因する熱応力が発生する。この応力は接合部付近のセラミックス基板側に圧縮と引張りの残留応力分布として存在し、特に金属回路板等の外周端部と近接するセラミックス部分に残留応力の主応力が作用する。この残留応力は、セラミックス基板にクラックを生じさせたり、絶縁耐圧不良を起こしたり、あるいは金属板剥離の発生原因等となる。また、セラミックス基板にクラックが生じないまでも、セラミックス基板の強度を低下させるという悪影響を及ぼす。
　【０００６】
　また、最近の半導体素子の高密度化や高集積化に伴って、半導体モジュールや電子部品自体の小型化が進められている。
　【０００７】
　また、特に窒化アルミニウム基板は他のセラミックス基板と比較して高い熱伝導件と低熱膨張特性とを有するが、機械的強度が比較的に低いので、回路基板の実装工程においで付加される押圧力や衝撃力によって、回路基板が破損する場合もあった。
　【０００８】
　図４は、このような従来の半導体モジュール１の構造を示す断面図である。図４に示す半導体モジュール１は、厚さが大きく熱伝導率が高いＡｌＮ焼結体から成るセラミックス基板２の表面側に金属回路板３を接合する一方、セラミックス基板２の下面側に裏銅板としての金属板４を一体に接合して形成される。また金属回路板３の所定位置には、半導体素子７が半田接合によって搭載されており、半導体素子７と金属回路板３の電極部とがボンディングワイヤ８によって電気的に接続されている。
　【０００９】
　このセラミックス回路基板は、金属板４を介して例えば銅から成る厚いヒートシンク板５の表面に半田接合により一体化されて半導体モジュール１が形成される。この半導体モジュール１は、取付ねじ６の締着によって機器ケーシング９や放熱フィンまたは実装ボード上に固着される。
　【００１０】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、上記従来の半導体モジュール１においては、裏銅板（金属板）と共に、放熱性を改善し、かつセラミックス基板の割れを防止するヒートシンク板が必須となる上に、割れに対する耐力を高めるために厚さが大きいセラミックス基板を使用する必要があるため、半導体モジュールとした場合のサイズが大きくなり、小型化が困難になる弊害があるとともに、セラミックス基板の製造コストが増加する難点があった。また基板厚さが増加するため、高熱伝導率のＡｌＮ基板を使用した場合においても、熱抵抗が大きくなり、期待する程に良好な放熱性が得られないという問題点もあった。
　【００１１】
　本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、構造が簡素で小型化でき、かつ放熱性および耐熱サイクル性等を改善した半導体モジュールを提供することを目的としている。
　【００１２】
　【課題を解決するための手段】
　本発明に係る半導体モジュールは、請求項１に記載したように、不純物陽イオン元素としてのＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｆｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｎ，Ｂを合計で１．０重量％以下、好ましくは０．３重量％以下含有し、熱伝導率が６０ｗ／ｍ・ｋ以上である高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備することを特徴としている。
　【００１３】
　また、本発明に係る半導体モジュールは、他の表現で示すと請求項２に記載したように、窒化けい素結晶相および粒界相から構成されるとともに粒界相中における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上、好ましくは５０％以上である高熱伝導性窒化けい素基板と、この高熱伝導性窒化けい素基板に搭載された半導体素子と、この高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子搭載面側に接合された金属回路板と、上記高熱伝導性窒化けい素基板の半導体素子非搭載面側に接合され、かつ機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板とを具備することを特徴としている。
　【００１４】
　すなわち、高熱伝導性窒化けい素基板の当導体素子非搭載面側と機器ケーシングあるいは実装ボードとの間に、図１あるいは図３に示すようにヒートシンクも含めひとつの金属板のみを介した半導体モジュールであることを特徴としている。
　【００１５】
　上述した本発明の半導体モジュールのより好ましい形態としては、請求項３に記載したように、機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の厚さが前記金属回路板の厚さ以下である形態、また請求項４に記載したように、機器ケーシングあるいは実装ボードに接合される金属板の厚さが前記金属回路板の厚さの２倍以上である形態が挙げられる。
　【００１６】
　また本発明において使用する高熱伝導性窒化けい素基板は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる群より選択される少なくとも１種を酸化物に換算して０．１〜３．０重量％含有することが好ましい。このＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗから成る群より選択される少なくとも１種は、酸化物炭化物、窒化物、けい化物、硼化物として窒化けい素粉末に添加することにより含有させることができる。
　【００１７】
　ここで本発明で使用する高熱伝導性窒化けい素基板の製造方法の一例としては、酸素を１．７重量％以下、不純物陽イオン元素としてのＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｆｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｎ，Ｂを合計で１．０重量％以下、α相型窒化けい素を９０重量％以上含有し、平均粒径１．０μｍ以下の窒化けい素粉末に、希土類元素を酸化物に換算して１．０〜１７．５重量％以下添加した原料混合体を成形して成形体を調製し、得られた成形体を脱脂後、温度１８００〜２１００℃で雰囲気加圧焼結し、上記焼結温度から、上記希土類元素により焼結時に形成された液相が凝固する温度までに至る焼結体の冷却速度を毎時１００℃以下にして徐冷することにより製造することができる。
　【００１８】
　なお、上記希土類元素酸化物の含有範囲である１．０〜１７．５重量％は、数学的な表示として当然のことであるが、含有量の下限値である１．０重量％および上限値である１７．５重量％を含むものである。
　【００１９】
　上記製造方法によれば、窒化けい素結晶組織中の粒界相における結晶化合物相の粒界相全体に対する割合が２０％以上で、気孔率が２．５％以下、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、三点曲げ強度が室温で６５０ＭＰａ以上の機械的特性および熱伝導特性が共に優れた窒化けい素基板が得られる。
　【００２０】
　本発明に係る半導体モジュールは、上記のように製造した高熱伝導性窒化けい素基板の表面および裏面に、前記直接接合法や活性金属法を用いて導電性を有する金属回路板および金属板をそれぞれ一体に接合して製造される。
　【００２１】
　このようにして本発明の半導体モジュールにおいては、セラミックス基板として、窒化けい素焼結体が本来的に有する高強度高靭性特性に加えて特に熱伝導率を大幅に改善した高熱伝導性窒化けい素基板を使用しているため、熱サイクルや組立て時の衝撃力によって基板に割れが発生することが少なく、さらには放熱性や構造強度を高めるための裏銅板（裏金属板）とヒートシンク板との両方は必要としない構造とすることができる。したがって、半導体モジュールの構造が簡素化されて製造コストが大幅に低減されるとともに、小型化でき高密度実装も可能となる。
　【００２２】
　また、基板に搭載する半導体素子等の発熱部品からの発熱は、高熱伝導性窒化けい素基板を経て迅速に系外に伝達されるため放熱性が極めて良好である。また、高強度高靭性である窒化けい素基板を使用しているため、モジュールの最大たわみ量を大きく確保することができる。そのため、アッセンブリ工程においてモジュールの締め付け割れが発生せず、半導体モジュールを用いた半導体装置を高い製造歩留りで安価に量産することが可能になる。
　【００２３】
　さらに高い熱伝導率を有する窒化けい素基板を使用しているため、高出力化および高集積化を指向する半導体素子を搭載した場合においても、熱抵抗特性の劣化か少なく、優れた放熱性を発揮する。
　【００２４】
　特に高熱伝導性窒化けい素基板自体の機械的強度が優れているため、要求される機械的強度特性を一定とした場合に、他のセラミックス基板を使用した場合と比較して基板厚さをより低減することが可能となる。この基板厚さを低減できることから熱抵抗値をより小さくでき、放熱特性をさらに改善することができる。また要求される機械的特性に対して、従来より薄い基板でも充分に対応可能となるため、基板の製造コストをより低減することが可能となる。
　【００２５】
　また従来の高熱伝導性窒化アルミニウム基板のみを回路基板の構成材とした場合には、ある程度の機械的強度を確保するために窒化アルミニウム基板の厚さを大きく設定する必要があった。しかるに本発明の半導体モジュールでは、主として厚さが薄い高熱伝導性窒化けい素基板によって高い放熱性を確保すると同時に高強度特性を確保している。そのため、モジュール全体をコンパクトに形成することができる。
　【００２６】
　【発明の実施の形態】
　次に本発明の実施形態について、以下に示す実施例および添付図面を参照して具体的に説明する。まず本発明において使用する高熱伝導性窒化けい素基板について述べ、しかる後に、この高熱伝導性窒化けい素基板をセラミックス基板として使用した半導体モジュールについて説明する。
　【００２７】
　まず本発明の半導体モジュールの構成材となる各種高熱伝導性窒化けい素基板を以下の手順で製造した。
　【００２８】
　すなわち、酸素を１．３重量％、前記不純物陽イオン元素を合計で０．１５重量％含有し、α相型窒化けい素９７％を含む平均粒径０．５５μｍの窒化けい素原料粉末に対して、表１〜３に示すように、焼結助剤としてのＹ２Ｏ３，Ｈｏ２Ｏ３などの希土類酸化物と、必要に応じてＴｉ，Ｈｆ化合物，Ａｌ２Ｏ３粉末，ＡｌＮ粉末とを添加し、エチルアルコール中で窒化けい素製ボールを用いて７２時間湿式混合した後に乾燥して原料粉末混合体をそれぞれ調整した。次に得られた各原料粉末混合体に有機バインダを所定量添加して均一に混合した後に、１０００ｋｇ／ｃｍ２の成形圧力でプレス成形し、各種組成を有する成形体を多数製作した。
　【００２９】
　次に得られた各成形体を７００℃の雰囲気ガス中において２時間脱脂した後に、この脱脂体を表１〜３に示す焼結条件で緻密化焼結を実施した後に、焼結炉に付設した加熱装置への通電量を制御して焼結炉内温度が１５００℃まで降下するまでの間における焼結体の冷却速度がそれぞれ表１〜３に示す値となるように調整して焼結体を冷却し、それぞれ試料１〜５１に係る窒化けい素焼結体を調製した。さらに得られた焼結体を切断して厚さが０．５ｍｍの所定形状の高熱伝導性窒化けい素基板とした。
　【００３０】
　こうして得た試料１〜５１に係る各窒化けい素基板について気孔率、熱伝導率（２５℃）、室温での三点曲げ強度の平均値を測定した。さらに、各窒化けい素基板についてＸ線回折法によって粒界相に占める結晶相の割合を測定し、下記表１〜３に示す結果を得た。
　【００３１】
　【表１】
　【００３２】
　【表２】
　【００３３】
　【表３】
　【００３４】
　表１〜３に示す結果から明らかなように試料１〜５１に係る窒化けい素焼結体においては、原料組成および不純物量を適正に制御し、従来例と比較して緻密化焼結完了直後における焼結体の冷却速度を従来より低く設定しているため、粒界相に結晶相を含み、結晶相の占める割合が高い程、高熱伝導率を有する放熱性の高い高強度窒化けい素基板が得られた。
　【００３５】
　これに対して酸素を１．３〜１．５重量％，前記不純物陽イオン元素を合計で０．１３〜１．５０重量％含有し、α相型窒化けい素を９３％含む平均粒径０．６０μｍの窒化けい素原料粉末を用い、この窒化けい素粉末に対してＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）粉末を３〜６重量と、アルミナ粉末を１．３〜１．６重量％添加した原料粉末を成形，脱脂後、１９００℃で６時間焼結し、焼結後、工業上通常行われる炉冷（冷却速度：毎時４００℃）を行った。得られた焼結体の熱伝導率は２５〜２８Ｗ／ｍ・Ｋと低く、従来の一般的な製法によって製造された窒化けい素焼結体の熱伝導率に近い値となった。
　【００３６】
　次に得られた試料１〜５１に係る厚さ０．５ｍｍの高熱伝導性窒化けい素基板の両面に、直接接合法または活性金属法を用いて金属回路板および金属板を一体に接合することにより、それぞれ半導体モジュールを製造した。
　【００３７】
　図１は、本発明の一実施例による半導体モジュール１ａの構造を示す断面図である。
　【００３８】
　図１において、高熱伝導性窒化けい素基板１０の表面には金属回路板としての銅板３が一体に接合されており、また高熱伝導性窒化けい素基板１０の裏面には金属板として銅板４ａが接合されており、これらにより半導体モジュール１ａが構成されている。
　【００３９】
　また、図１に示す半導体モジュール１ａにおける銅板３，４ａは、高熱伝導性窒化けい素基板１０に対して直接接合法、いわゆるＤＢＣ法により接合されている。このようなＤＢＣ法を利用する場合の銅板３，４ａとしては、タフピッチ銅のような酸素を１００〜３０００ｐｐｍの割合で含有する銅を用いることが好ましいが、表面を酸化させた無酸素銅を用いることも可能である。なお、銅や銅合金の単板に代えて、高熱伝導性窒化けい素基板１０との接合面が少なくとも銅により構成されている他の金属部材とのクラッド板等を用いることもできる。
　【００４０】
　高熱伝導性窒化けい素基板１０の表面側に接合された銅板３は、半導体部品等の実装部となるものであり、所望の回路形状にパターニングされている。銅板３の所定位置には半導体素子７が半田接合されており、半導体素子７の電極部と銅板３の電極部とはボンディングワイヤ８によって電気的に接続されている。また、高熱伝導性窒化けい素基板１０の裏面側に接合された銅板４ａは、接合時における高熱伝導性窒化けい素基板１０の反り等を防止するものであり、中央付近から２分割された状態でほぼ高熱伝導性窒化けい素基板１０の裏面全面に接合、形成されている。図１に示すように、裏面側の銅板４ａの厚さｔ１は、半導体部品等の実装部となる金属回路板としての銅板３と同じ厚さのものを使用してもよいが、銅板３の厚さｔ０以下、さらに銅板３の厚さｔ０の７０〜９０％の厚さの銅板を使用することが好ましい。
　【００４１】
　一方、高熱伝導性窒化けい素基板１０の裏面に接合する金属板４ｂに、放熱性を改善するヒートシンク板としての機能を付与する場合においては、図３に示すように、機器ケーシング９あるいは実装ボードに接合される金属板４ｂの厚さｔ２を前記金属回路板の厚さｔ０の２倍以上とすることが好ましい。上記高熱伝導性窒化けい素基板１０の裏面側に接合する金属板４ｂの厚さｔ２を、金属回路板３の厚さｔ０の２倍以上とすることにより、この金属板がヒートシンクとしての機能を果たすため、半導体モジュールの放熱性をより改善することが可能となる（この場合、見方を変えれば、裏金属板を用いずに高熱伝導性窒化けい素基板１０に直接ヒートシンクを接合した構造と言うこともできる）。
　【００４２】
　ここで、図１に示した半導体モジュール１ａは、高熱伝導性窒化けい素基板１０に銅板３，４ａをＤＢＣ法により接合したものであるが、例えば銅板３，４ａを活性金属含有層を介して高熱伝導性窒化けい素基板１０に接合した半導体モジュールであってもよい。上記活性金属含有層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等から選ばれた少なくとも１種の活性金属を含むろう材（以下、活性金属含有ろう材と記す）層である。用いる活性金属含有ろう材の組成としては、例えばＡｇ−Ｃｕの共晶組成（７２ｗｔ％Ａｇ−２８ｗｔ％Ｃｕ）もしくはその近傍組成のＡｇ−Ｃｕ系ろう材やＣｕ系ろう材を主体とし、これに１〜１０重量％のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等から選ばれた少なくとも１種の活性金属を添加した組成等が例示される。なお、活性金属含有ろう材にＩｎを１〜１０重量％添加して用いることもできる。
　【００４３】
　図１に示した半導体モジュール１ａのように、銅板３，４ａを高熱伝導性窒化けい素基板１０にＤＢＣ法で接合したものは、単純構造で高接合強度が得られ、また製造工程を簡易化できる等の利点を有する。一方、銅板３，４ａを高熱伝導性窒化けい素基板１０に活性金属法で接合した半導体モジュールは、高接合強度が得られると共に、活性金属含有ろう材層が応力緩和層としても機能するため、より信頼性の向上が図れる。このようなことから、要求特性や用途等に応じて接合法を選択することが好ましい。
　【００４４】
　また、活性金属法により高熱伝導性窒化けい素基板１０に金属回路板および金属板を接合する場合には、銅板に限らず、用途に応じて各種の金属板、例えばニッケル板、タングステン板、モリブデン板、これらの合金板やクラッド板（銅板とのクラッド板を含む）等を用いることも可能である。
　【００４５】
　また、図１に示した半導体モジュール１ａは、窒化けい素基板１０の外縁部に形成した取付ねじ用貫通孔１１に取付ねじ６ａを挿通して機器ケーシング９等に締着固定される。しかしながら、窒化けい素焼結体は硬度が高く孔明け加工が容易ではない。そこで製造工程を簡略化するために、例えば図２に示すように、取付ねじ用貫通孔１１ａを形成した枠状のケース１２を用意し、このケース１２の内周縁部を半導体モジュールの外周縁部に押圧し、取付ねじ６ｂによってモジュールを機器ケーシング９等に圧接して固定することも可能である。
　【００４６】
　次に、実施例の具体例およびその評価結果について述べる。
　【００４７】
　実施例１
　まず、高熱伝導性窒化けい素基板として、前記試料１〜５１に係る窒化けい素基板を採用し、空気中で酸化することにより、表面に厚さ４μｍ酸化物層（ＳｉＯ２層）を有する厚さ０．５ｍｍの高熱伝導性窒化けい素基板１０を用意すると共に、プレス加工により形成した、タフピッチ銅（酸素含有量：３００ｐｐｍ）からなる所定形状の厚さ０．３ｍｍの金属回路板としての銅板３および厚さ０．２５ｍｍの金属板としての銅板４ａを用意した。
　【００４８】
　そして、図１に示したように、高熱伝導性窒化けい素基板１０の両面に２枚の銅板３，４ａをそれぞれ直接接触配置し、窒素ガス雰囲気中にて１３４８Ｋの条件で加熱して接合させ、さらに半導体素子７を銅板３上に半田接合し、ワイヤボンディングを施して目的とする半導体モジュール１ａを得た。
　【００４９】
　一方、比較例として、上記高熱伝導性窒化けい素基板１０に代えて、厚さ０．６ｍｍの窒化アルミニウム基板を使用した点以外は、実施例１と同様に処理して比較例に係る半導体モジュールを製造した。
　【００５０】
　このようにして得た実施例１に係る半導体モジュール１ａおよび比較例の半導体モジュールに対して熱サイクル試験（ＴＣＴ：２３３Ｋ×３０分＋ＲＴ×１０分＋３９８Ｋ×３０分を１サイクルとする）を施し、セラミックス基板における割れの発生割合を測定した。その結果、実施例１の半導体モジュールは、１００サイクルのＴＣＴ後においてもクラックが発生しなかったのに対して、比較例による半導体モジュールは１００サイクルでセラミックス基板の５〜９％にクラックが生じた。
　【００５１】
　実施例２
　高熱伝導性窒化けい素基板として、試料１〜５１に係る厚さ０．５ｍｍの高熱伝導性窒化けい素基板１０を用意すると共に、実施例１と同一形状であり、プレス加工により形成した所定形状の厚さ０．３ｍｍの銅板３，４と厚さ０．２５ｍｍの銅板５とを用意した。
　【００５２】
　そして、高熱伝導性窒化けい素基板１０の両面に、Ｉｎ：Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝１４．０：５９．０：２３．０：４．０組成の活性金属含有ろう材をペースト化したものを塗布し、この塗布層を介して銅板３，４ａを積層配置した後、窒素ガス雰囲気中にて加熱して接合させ、さらに半導体素子７を銅板３上に半田接合し、ワイヤボンディングを施して目的とする半導体モジュールを得た。
　【００５３】
　このようにして得た半導体モジュールに対して熱サイクル試験を実施例１と同一条件下で実施したところ、実施例１と同様な良好な結果が得られ、冷熱サイクルに対する信頼性に優れることを確認した。
　【００５４】
　実施例３
　まず、高熱伝導性窒化けい素基板として、前記試料１〜５１に係る窒化けい素基板を採用し、空気中で酸化することにより、表面に厚さ４μｍ酸化物層（ＳｉＯ２層）を有する厚さ０．５ｍｍの高熱伝導性窒化けい素基板１０を用意すると共に、プレス加工により形成した、タフピッチ銅（酸素含有量：３００ｐｐｍ）からなる所定形状の厚さ０．３ｍｍの銅板３および厚さ０．６ｍｍの銅板４ｂを用意した。
　【００５５】
　そして、図３に示すように、高熱伝導性窒化けい素基板１０の両面に２枚の銅板３，４ｂをそれぞれ直接接触配置し、窒素ガス雰囲気中にて１３４８Ｋの条件で加熱して接合させ、さらに半導体素子７を銅板３上に半田接合し、ワイヤボンデイグを施し、目的とする半導体モジュールを得た。
　【００５６】
　一方、比較例として、上記高熱伝導性窒化けい素基板１０に代えて、厚さ０．６ｍｍの窒化アルミニウム基板２ａ，２ｂを使用した点以外は、実施例３と同様に処理して比較例に係る半導体モジュールを製造した。
　【００５７】
　このようにして得た実施例３に係る半導体モジュールおよび比較例の半導体モジュールに対して熱サイクル試験（ＴＣＴ：２３３Ｋ×３０分＋ＲＴ×１０分＋３９８Ｋ×３０分を１サイクルとする）を施し、セラミックス基板における割れの発生割合を測定した。その結果、実施例３の半導体モジュール１ｂは、１００サイクルのＴＣＴ後においてもクラックが発生しなかったのに対して、比較例による半導体モジュールは１００サイクルでセラミックス基板の４〜７％にクラックが生じた。
　【００５８】
　実施例４
　高熱伝導性窒化けい素基板として、試料１〜５１に係る厚さ０．５ｍｍの高熱伝導性窒化けい素基板１０を用意すると共に、実施例３と同一形状であり、プレス加工により形成した所定形状の厚さ０．３ｍｍの銅板３と厚さ０．６ｍｍの銅板４ｂとを用意した。
　【００５９】
　そして、高熱伝導性窒化けい素基板１０の両面に、Ｉｎ：Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝１４．０：５９．０：２３．０：４．０組成の活性金属含有ろう材をペースト化したものを塗布し、この塗布層を介して銅板３，４ｂを積層配置した後、窒素ガス雰囲気中にて加熱して接合させ、さらに半導体素子７を銅板３上に半田接合し、ワイヤボンディングを施して目的とする半導体モジュールを得た。
　【００６０】
　このようにして得た半導体モジュールに対して熱サイクル試験を実施例３と同条一件下で実施したところ、実施例３と同様な良好な結果が得られ、冷熱サイクルに対する信頼性に優れることを確認した。
　【００６１】
　また上記各実施例に係る半導体モジュールによれば、窒化けい素焼結体が本来的に有する高強度高靭性特性に加えて特に熱伝導率を大幅に改善した高熱伝導性窒化けい素基板１０を使用している。したがって、裏銅板（裏金属板）とヒートシンク板との両方は必要とせず、いずれか一方で足りることとなり、モジュールの構造が簡素化されて製造コストが大幅に削減される。また基板に搭載する半導体素子７等の発熱部品からの発熱は熱伝導率が高い窒化けい素基板１０を経て迅速に系外に伝達されるため放熱性が極めて良好である。
　【００６２】
　また、高強度高靭性である高熱伝導率窒化けい素基板１０を使用しているため、モジュールの最大たわみ量を大きく確保することができる。そのため、アッセンブリ工程においてモジュールを機器ケーシング９に取付ねじ６ａによって固定した場合においても、締め付け割れが発生しない。
　【００６３】
　また高熱伝導性窒化けい素基板１０の靭性値が高いため、熱サイクルによって基板１０と金属回路板や金属板４ａ，４ｂとの接合部に割れが発生することが少なく、耐熱サイクル特性が著しく向上し、耐久性および信頼性に優れた半導体モジュールを提供することができる。
　【００６４】
　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明に係る半導体モジュールによれば、窒化けい素焼結体が本来的に有する高強度高靭性特性に加えて特に熱伝導率を大幅に改善した高熱伝導性窒化けい素基板を使用しているため、熱サイクルや組立て時の衝撃力によって基板に割れが発生することが少なく、裏銅板（裏金属板）と放熱性や構造強度を高めるためのヒートシンク板との両方は必要としない。したがって、半導体モジュールの構造が簡素化されて製造コストが大幅に低減されるとともに、小型化でき高密度実装も可能となる。
　【００６５】
　また基板に搭載する半導体素子等の発熱部品からの発熱は、高熱伝導性窒化けい素基板を経て迅速に系外に伝達されるため放熱性が極めて良好である。また、高強度高靭性である窒化けい素基板を使用しているため、モジュールの最大たわみ量を大きく確保することができる。そのため、アッセンブリ工程においてモジュールの締め付け割れが発生しない。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の一実施例に係る半導体モジュールの構造を示す断面図。
　【図２】
　本発明の他の実施例に係る半導体モジュールの断面図。
　【図３】
　本発明の他の実施例に係る半導体モジュールの断面図。
　【図４】
　従来の半導体モジュールの構造を示す断面図。
　【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，　半導体モジュール
２　セラミックス．基板（ＡｌＮ基板）
３　金属回路板（鋼板）
４，４ａ，４ｂ　金属板（裏銅板）
５　ヒートシンク板
６，６ａ，６ｂ　取付ねじ
７　半導体素子（Ｓｉチップ）
８　ボンディングワイヤ
９　機器ケーシング（実装ボード，放熱フィン）
１０　高熱伝導性窒化けい素基板
１１，１１ａ，！１ｂ，１１ｃ　取付ねじ貫通孔
１２　ケース
１３　端子