(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック基板に破壊を発生させることなく、必要な部位の銅板厚さを厚くして半導体素子からの発熱を速やかに放熱することが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】セラミック基板１１の一方の主面に半導体素子を搭載するためのマウント用銅板１３を有する回路銅板１２と、他方の主面に半導体素子からの発熱を放熱するためのベタ銅板１４が接合されて有するパワーモジュール用基板１０において、マウント用銅板１３上にこれより外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板１５、ベタ銅板１４上にこれより外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板１６が接合され、しかも、第１の追加重ね銅板１５の外周囲とマウント用銅板１３との間、及び第２の追加重ね銅板１６の外周囲とベタ銅板１４との間のそれぞれに階段１７、１７ａを有する。【選択図】図１
2008010520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の一方の主面にそれぞれの領域が独立する銅板の複数個で回路を形成し、該複数個の中に半導体素子を直接搭載するための少なくとも１つのマウント用銅板を有する回路銅板と、他方の主面に前記半導体素子からの発熱を前記マウント用銅板を介して放熱するための１又は複数個からなるベタ銅板が接合されて有するパワーモジュール用基板において、
前記マウント用銅板上に該マウント用銅板より外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板が接合されて有すると共に、前記ベタ銅板上に該ベタ銅板より外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板が接合されて有し、しかも、前記第１の追加重ね銅板の外周囲と前記マウント用銅板との間、及び前記第２の追加重ね銅板の外周囲と前記ベタ銅板との間のそれぞれに階段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】
請求項１記載のパワーモジュール用基板において、前記第１の追加重ね銅板の外周囲の前記マウント用銅板との接合コーナー部、及び前記第２の追加重ね銅板の外周囲の前記ベタ銅板との接合コーナー部に銅の溶融相によるメニスカス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３】
請求項１又は２記載のパワーモジュール用基板において、前記回路銅板と、前記ベタ銅板の外周辺部にディンプル、又は溝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４】
セラミック基板の一方の主面にそれぞれの領域が独立する複数個で回路が形成され、該複数個の中に半導体素子を直接搭載するための少なくとも１つのマウント用銅板が設けられる回路銅板と、他方の主面に前記半導体素子からの発熱を前記マウント用銅板を介して放熱するための１又は複数個からなるベタ銅板が接合されて設けられ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のそれぞれに直接接合法、又は活性金属ろう材接合法で加熱接合して前記回路銅板と、前記ベタ銅板を設ける工程と、
前記マウント用銅板より外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板と、前記ベタ銅板より外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板を準備する工程と、
前記マウント用銅板上に前記第１の追加重ね銅板を外周囲に前記マウント用銅板の外周囲が露出するようにして当接した後、直接接合法で加熱接合すると共に、前記ベタ銅板上に前記第２の追加重ね銅板を外周囲に前記ベタ銅の外周囲が露出するようにして当接した後、直接接合法で加熱接合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、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、セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板が接合され、大量の熱を発する半導体素子を搭載した時の発熱を速やかに放熱させることができ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は、通常、１個分のセラミック基板や、複数個分がマトリックス状に配列することができるセラミック基板に、予めパターン形成された回路銅板や、ベタ銅板を銅の融点を利用して直接加熱接合する直接接合法や、活性金属ろうを介して加熱接合する活性金属ろう材接合法で接合して作製している。そして、複数個のパワーモジュール用基板が配列する集合体の場合には、最後に分割溝で分割して個片体にすることでパワーモジュール用基板を作製している。あるいは、パワーモジュール用基板は、セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板を直接接合法、又は活性金属ろう材接合法で加熱接合した後、銅板をそれぞれエッチングして一方の主面に回路銅板と、他方の主面にベタ銅板を形成することで作製している。
【０００３】
また、最近の更なる大電力化、高速化、高集積化が進む半導体素子が搭載されるパワーモジュール用基板には、半導体素子からの高温且つ大量の発熱を従来通りの早さで速やかに放熱させることが求められている。しかしながら、従来のパワーモジュール用基板は、銅板厚さが比較的薄いために放熱性に限界が発生している。そこで、パワーモジュール用基板には、回路銅板や、ベタ銅板の銅板厚さを厚くして、放熱性を向上させることが行われている。
【０００４】
従来のセラミック基板と金属板との接合体には、電子部品を半田付けする時に基板の反りや、クラックを防止するために、電子部品が搭載される部位の金属板の厚さを厚くするものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１２１８９０号公報
【特許文献２】特開平９−２８９２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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）回路銅板や、ベタ銅板の銅板厚さを全体に厚くするパワーモジュール用基板は、全ての部分の銅板厚さが厚くなるので、信頼性評価試験、特に温度サイクル試験におけるセラミック基板と銅板との間で大きな繰り返しの熱応力が発生し、セラミック基板に破壊を発生させることとなっている。
（２）必要な部位の銅板厚さを厚くするために、全体に厚い銅板から不必要部分の銅板をハーフエッチングして薄くする場合には、ハーフエッチング部分に銅板厚さの厚みバラツキや、銅板表面の凸凹の発生で電子部品実装時にボンディングワイヤ不着等の不具合が発生している。また、必要な部位の銅板厚さは、厚いままの状態であるので、信頼性評価試験、特に温度サイクル試験におけるセラミック基板と銅板との間で大きな繰り返しの熱応力が発生し、セラミック基板に破壊を発生させることとなっている。
（３）必要な部位の銅板厚さを厚くするために、厚い銅板と、薄い銅板のパターンをそれぞれ別々に作製しそれぞれを独立させて加熱接合させることが考えられるが、この場合には、非常に手間が掛かってパワーモジュール用基板がコストアップとなる。また、エッチング方式では、作製が困難である。
（４）特開昭５９−１２１８９０号公報や、特開平９−２８９２６６号公報で開示されているような必要な部位の銅板厚さを部分的に厚くする場合は、厚くする部分の一部がセラミック基板から垂直の状態で厚くなっているので、この部分に信頼性評価試験、特に温度サイクル試験におけるセラミック基板と銅板との間で大きな繰り返しの熱応力が集中し、セラミック基板に破壊を発生させることとなっている。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、セラミック基板に破壊を発生させることなく、必要な部位の銅板厚さを厚くして半導体素子からの発熱を速やかに放熱することが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、セラミック基板の一方の主面にそれぞれの領域が独立する銅板の複数個で回路を形成し、複数個の中に半導体素子を直接搭載するための少なくとも１つのマウント用銅板を有する回路銅板と、他方の主面に半導体素子からの発熱をマウント用銅板を介して放熱するための１又は複数個からなるベタ銅板が接合されて有するパワーモジュール用基板において、マウント用銅板上にマウント用銅板より外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板が接合されて有すると共に、ベタ銅板上にベタ銅板より外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板が接合されて有し、しかも、第１の追加重ね銅板の外周囲とマウント用銅板との間、及び第２の追加重ね銅板の外周囲とベタ銅板との間のそれぞれに階段を有する。
【０００９】
ここで、上記のパワーモジュール用基板は、第１の追加重ね銅板の外周囲のマウント用銅板との接合コーナー部、及び第２の追加重ね銅板の外周囲のベタ銅板との接合コーナー部に銅の溶融相によるメニスカスを有するのがよい。
【００１０】
また、上記のパワーモジュール用基板は、回路銅板と、ベタ銅板の外周辺部にディンプル、又は溝を有するのがよい。
【００１１】
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、セラミック基板の一方の主面にそれぞれの領域が独立する複数個で回路が形成され、複数個の中に半導体素子を直接搭載するための少なくとも１つのマウント用銅板が設けられる回路銅板と、他方の主面に半導体素子からの発熱をマウント用銅板を介して放熱するための１又は複数個からなるベタ銅板が接合されて設けられ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のそれぞれに直接接合法、又は活性金属ろう材接合法で加熱接合して回路銅板と、ベタ銅板を設ける工程と、マウント用銅板より外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板と、ベタ銅板より外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板を準備する工程と、マウント用銅板上に第１の追加重ね銅板を外周囲にマウント用銅板の外周囲が露出するようにして当接した後、直接接合法で加熱接合すると共に、ベタ銅板上に第２の追加重ね銅板を外周囲にベタ銅の外周囲が露出するようにして当接した後、直接接合法で加熱接合する工程を有する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１又はこれに従属する請求項２又は３のいずれか一項記載のパワーモジュール用基板は、マウント用銅板上にマウント用銅板より外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板が接合されて有すると共に、ベタ銅板上にベタ銅板より外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板が接合されて有し、しかも、第１の追加重ね銅板の外周囲とマウント用銅板との間、及び第２の追加重ね銅板の外周囲とベタ銅板との間のそれぞれに階段を有するので、半導体素子からの発熱を容易に第１の追加重ね銅板を設けたマウント用銅板を介して、速やかにセラミック基板の下側に伝熱できると共に、第２の追加重ね銅板を設けたベタ用銅板で放熱させることができる。しかも、第１の追加重ね銅板、及び第２の追加重ね銅板は、これらが接合するそれぞれの銅板との間の階段により何れの位置においても外周が重なって垂直となる部分が存在しないので、セラミック基板と銅板との間の熱応力の集中を分散でき、セラミック基板の破壊を防止することができる。
【００１３】
特に、請求項２記載のパワーモジュール用基板は、第１の追加重ね銅板の外周囲のマウント用銅板との接合コーナー部、及び第２の追加重ね銅板の外周囲のベタ銅板との接合コーナー部に銅の溶融相によるメニスカスを有するので、マウント用銅板と第１の追加重ね銅板、ベタ用銅板と第２の追加重ね銅板の接合を強固にするパワーモジュール用基板を提供することができる。
【００１４】
また、特に、請求項３記載のパワーモジュール用基板は、回路銅板と、ベタ銅板の外周辺部にディンプル、又は溝を有するので、セラミック基板と銅板との間の熱応力の集中を回避でき、セラミック基板の破壊を防止することができる。
【００１５】
請求項４記載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のそれぞれに直接接合法、又は活性金属ろう材接合法で加熱接合して回路銅板と、ベタ銅板を設ける工程と、マウント用銅板より外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板と、ベタ銅板より外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板を準備する工程と、マウント用銅板上に第１の追加重ね銅板を外周囲にマウント用銅板の外周囲が露出するようにして当接した後、直接接合法で加熱接合すると共に、ベタ銅板上に第２の追加重ね銅板を外周囲にベタ銅の外周囲が露出するようにして当接した後、直接接合法で加熱接合する工程を有するので、１枚の銅板からエッチングで部分的に厚さを替えることがなく、銅板厚さの厚みバラツキや、銅板表面の凸凹の発生のなく、ボンディングワイヤ不着発生のない安価なパワーモジュール用基板の製造方法を提供できる。また、搭載される半導体素子からの発熱を効率的に放熱させることができ、セラミック基板と銅板間の熱応力による破壊を防止できる安価なパワーモジュール用基板の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）〜（Ｃ）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上面側平面図、下面側平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図、図２（Ａ）〜（Ｄ）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。
【００１７】
本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板には、比較的小さいセラミック基板に１個分の個片体として作製される場合と、比較的大型のセラミック基板に個片体のパワーモジュール用基板が複数配列する集合体として作製される場合がある。
【００１８】
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板１０は、個片体、集合体の何れの場合においても、焼成済みのセラミック基板１１の上面側である一方の主面に、それぞれの領域が独立する熱伝導率の高い銅板の複数個で回路を形成する回路銅板１２が接合されている。この回路銅板１２は、配線回路状態のパターンになるように形成されており、この中にパワートランジスタ等の高熱を発する半導体素子を直接搭載するための少なくとも１つのマウント用銅板１３を有している。そして、回路銅板１２は、ここに搭載される半導体素子のパッド電極と他の配線回路部の銅板とをボンディングワイヤ等で接続するためと、半導体素子からの発熱をマウント用銅板１３を介して下側に伝熱させるために設けられている。また、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板１０は、個片体、集合体の何れの場合においても、焼成済みのセラミック基板１１の下面側である他方の主面に、１、又は複数個からなる回路のないベタ状のベタ銅板１４が接合されている。このベタ銅板１４は、マウント用銅板１３に搭載された半導体素子からの発熱をマウント用銅板１３、及びセラミック基板１１を介して放熱させるために設けられている。パワーモジュール用基板１０は、セラミックと銅の熱膨張係数が大きく異なるが、セラミック基板１１の一方の主面に回路銅板１２、他方の主面にベタ銅板１４を接合するサンドイッチ状態によって、反りや、変形を防止することができるようになっている。
【００１９】
このパワーモジュール用基板１０は、セラミック基板１１の一方の主面に形成された回路銅板１２のマウント用銅板１３上に、これより外形の大きさが小さい第１の追加重ね銅板１５が接合されて有している。また、このパワーモジュール用基板１０は、セラミック基板１１の他方の主面に形成されたベタ銅板１４上に、これより外形の大きさが小さい第２の追加重ね銅板１６が接合されて有している。しかも、このパワーモジュール用基板１０は、第１の追加重ね銅板１５の外周囲と、マウント用銅板１３との間に外周囲のいずれの位置においても両方が垂直とならないような階段１７を有している。また、このパワーモジュール用基板１０は、第２の追加重ね銅板１６の外周囲と、ベタ銅板１６との間に外周囲のいずれの位置においても両方が垂直とならないような階段１７ａを有している。パワーモジュール用基板１０は、半導体素子からの発熱を、搭載される部分と放熱させる部分の銅板厚さを厚くして速やかに放熱させると共に、温度サイクル試験等のような繰り返しの熱応力によるセラミック基板の破壊を、セラミック基板との接合部の銅板外周部に階段１７、１７ａを設けて防止させることができる。なお、セラミック基板１１の一方の主面と、他方の主面に接合される銅板は、それぞれ別々に接合してもよく、両面を一度に接合することもできる。また、マウント用銅板１３に接合される第１の追加重ね銅板１５と、ベタ銅板１６に接合される第２の追加重ね銅板１６は、それぞれ別々に接合してもよく、両方を一度に接合することもできる。
【００２０】
通常、パワーモジュール用基板１０には、半導体素子が実装されるようになっているが、パワーモジュール用基板１０が個片体の複数個が配列する集合体の場合には、半導体素子が実装された後に、セラミック基板１１に設けられている分割溝で分割して、あるいは、分割溝で分割した後に個片体のパワーモジュール用基板１０に半導体素子が実装されるようになる。なお、分割溝は、焼成されて形成されるセラミック基板１１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。
【００２１】
上記のパワーモジュール用基板１０には、第１の追加重ね銅板１５の外周囲のマウント用銅板１３との断面視した接合コーナー部、及び第２の追加重ね銅板１６の外周囲のベタ銅板１６との断面視した接合コーナー部に銅が溶融した溶融相からなるメニスカス１８を有するのがよい。パワーモジュール用基板１０は、このメニスカス１８の形成によって、それぞれ第１の追加重ね銅板１５とマウント用銅板１３、及び第２の追加重ね銅板１６とベタ銅板１４を強固に接合する基板とすることができる。
【００２２】
また、上記のパワーモジュール用基板１０には、回路銅板１２と、ベタ銅板１４の外周部に連続や、不連続に点状に配列する凹みからなるディンプル（図示せず）、又は直線的に連続する溝（図示せず）を有するのがよい。パワーモジュール用基板１０は、このディンプル、又は溝によって、温度サイクル試験等のような繰り返しの熱応力がかかったとしても熱応力を分散させることができ、セラミック基板の破壊を防止させることができる。なお、ディンプルは、１、又は複数列が規則的に直線状に配列したり、千鳥状に配列したり、あるいは、不規則的にランダムに並べられたものであってもよく、その並び方を限定するものではなく、凹みの形状、大きさ、深さについても、特に、限定するものではない。また、溝は、形状、大きさ、深さについて、特に、限定するものではない。
【００２３】
次いで、図２（Ａ）〜（Ｄ）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１０の製造方法について、大型のセラミック基板１１に個片体のパワーモジュール用基板１０が複数配列する集合体として作製される場合で説明する。
図２（Ａ）に示すように、大型のセラミック基板１１の両主面のそれぞれには、セラミック基板１１と同等、又は若干小さめの大きさからなる大型銅板１９、１９ａが直接接合法、又は活性金属ろう材法で加熱接合される。ここで用いられるセラミック基板１１は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア入り酸化アルミニウム等からなり、絶縁性、耐熱性、熱伝導性、基板強度等に優れることで、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問題なく使用することができる。ここで、セラミックの一例であるＡｌ２Ｏ３からなるセラミック基板１１を作製するには、アルミナ粉末にマグネシア、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、十分に混練いた後、脱泡して粘度２０００〜４０００ｃｐｓ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０．６４ｍｍ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１６００℃程度で焼成してセラミック基板１１を作製している。
【００２４】
また、セラミックの一例であるＡｌＮからなるセラミック基板１１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。
【００２５】
更に、セラミック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１６００℃程度で焼成してセラミック基板１１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、ジルコニア系アルミナセラミックでは、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。
【００２６】
ここで、上記の直接接合法での接合方法とは、予め表面を酸化させた大型銅板１９、１９ａをセラミック基板１１の表面に当接させ、窒素雰囲気中で焼成して銅の融点付近まで昇温して銅と微量の酸素との反応により生成するＣｕ−Ｏ共晶液相を結合剤として直接セラミック基板１１に接合する方法である。なお、セラミック基板１１がＡｌＮからなる場合には、セラミック基板１１の表面に酸化膜を形成、すなわち、ＡｌＮの表面をＡｌ２Ｏ３としておく必要がある。
【００２７】
また、活性金属ろう材接合法での接合方法とは、チタン、ジルコニウム、ベリリウム等のような極めて反応性の大きい、いわゆる活性な金属をＡｇ−Ｃｕ系ろう等に加えた活性金属ろう材を用いてセラミック基板１１と、大型銅板１９、１９ａを接合する方法である。この方法での接合は、先ず、活性金属ろう材からなるペーストをセラミック基板１１のそれぞれの表面に塗布し、その上に予め表面を酸化させた大型銅板１９、１９ａを当接させ、約７５０〜８５０℃程度で加熱してチタン等の酸素との親和力の強さを利用して、直接セラミック基板１１に接合する方法である。なお、活性金属ろう材は、セラミック基板１１がジルコニア系アルミナセラミックからなる場合には、例えば、ジルコニウム、チタン、フッ化水素、ニオブのいずれか１種以上をＡｇ−Ｃｕ系ろうに含有させたものを用いることができ、セラミック基板１１への親和力を高めることで接合反応強度を高めて強固に接合することができる。
【００２８】
そして、図２（Ｂ）に示すように、上記のセラミック基板１１に加熱接合された大型銅板１９、１９ａには、エッチング法でそれぞれ一方の主面側の大型銅板１９に複数組の回路銅板１２と、他方の主面側の大型銅板１９ａに複数組のベタ銅板１４を形成している。ここで、エッチング法での回路銅板１２や、ベタ銅板１４の形成方法とは、先ず、大型銅板１９、１９ａのいずれか一方、例えば他方の主面側の大型銅板１９ａの全面をエッチングレジスト膜で覆っている。次いで、一方の主面側の大型銅板１９には、感光性のエッチングレジスト膜にフォトリソ法で回路銅板１２の逆パターンを形成して、エッチングレジスト膜の開口部から露出する部分をエッチング液でエッチング処理して、複数組の回路銅板１２を設けている。次いで、他方の主面側の大型銅板１９ａには、両面のエッチングレジスト膜を剥離した後、改めて同様な方法でそれぞれの主面側にエッチングレジスト膜を形成し、エッチングレジスト膜の開口部から露出する部分をエッチング液でエッチング処理して、ベタ銅板１４を設けている。なお、上記のエッチング液には、硫酸銅等を用いることができる。また、回路銅板１２と、ベタ銅板１４は、一度にエッチングして形成してもよいし、あるいは、上記のように一方をエッチングして形成した後、他方をエッチングして形成してもよい。
【００２９】
上記図２（Ａ）、（Ｂ）では、回路銅板１２や、ベタ銅板１４の形成をセラミック基板１１にそれぞれ大型銅板１９、１９ａを直接接合法や、活性金属ろう材接合法で接合した後に、エッチング法で形成することで示したが、別の方法で形成することもできる。図示しないが、その方法を簡単に説明する。
大型銅板１９、１９ａには、セラミック基板１１にこれらを直接接合法や、活性金属ろう材接合法で接合する前に、パンチングマシーンや、金型プレス機等で打ち抜いて、あるいは、エッチング法でパターンを形成している。そして、セラミック基板１１のそれぞれの主面には、予め、回路銅板１２や、ベタ銅板１４として形成された銅板を直接接合法や、活性金属ろう材接合法で接合している。
【００３０】
次に、回路銅板１２を構成するパターンの一つであるマウント用銅板１３上に接合するための第１の追加重ね銅板１５は、適当な大きさの銅板をパンチングマシーンや、金型プレス機等で打ち抜いて、あるいは、エッチング法でマウント用銅板１３より外形の大きさが小さい形状のものを作製している。同様な方法で、ベタ銅板１４上に接合するための第２の追加重ね銅板１６は、適当な大きさの銅板をパンチングマシーンや、金型プレス機等で打ち抜いて、あるいは、エッチング法でベタ銅板１４より外形の大きさが小さい形状のものを作製している。
【００３１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、マウント用銅板１３上には、第１の追加重ね銅板１５を外周囲にマウント用銅板１３の外周囲が露出するようにして当接している。そして、この当接体は、前記の直接接合法での接合方法と同じ接合方法で加熱接合している。また、ベタ銅板１４上には、第２の追加重ね銅板１６を外周囲にベタ銅板１４の外周囲が露出するようにして当接し、直接接合法で加熱接合することで、個片体のパワーモジュール用基板１０が複数個配列する集合体を作製している。なお、第１の追加重ね銅板１５と、第２の追加重ね銅板１６は、同時に加熱接合してもよく、それぞれ別々に２度に分けて加熱接合してもよい。
【００３２】
そして、図２（Ｄ）に示すように、上記の大型のセラミック基板１１の場合には、集合体から個片体のそれぞれのパワーモジュール用基板１０とするための分割用溝２０をレーザー加工機等を用いてセラミック基板１１の両主面のいずれか一方、又は両主面に形成している。なお、分割用溝２０は、焼成後のセラミック基板１１に容易に形成することができるが、焼成前のセラミック基板１１のセラミックグリーンシートに押圧刃を用いて形成することもできる。また、大型のセラミック基板１１の場合には、外周囲に分割用溝２０で分割した時に除去させるダミー部２１が設けられており、そこには、ダミー銅板２２が設けられている。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のパワーモジュール用基板は、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に利用することができる。また、パワーモジュール用基板の製造方法は、銅板表面を平坦にでき、熱応力に対応できる信頼性の高いパワーモジュール用基板を作製するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）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上面側平面図、下面側平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）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。
【符号の説明】
【００３５】
１０：パワーモジュール用基板、１１：セラミック基板、１２：回路銅板、１３：マウント用銅板、１４：ベタ銅板、１５：第１の追加重ね銅板、１６：第２の追加重ね銅板、１７、１７ａ：階段、１８：メニスカス、１９、１９ａ：大型銅板、２０：分割用溝、２１：ダミー部、２２：ダミー銅板
【図１】
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【図２】
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