(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に凹部を有する又は有していない多孔質炭化珪素成形体の前記主面上にセラミックス基板を配置し、更に前記多孔質炭化珪素成形体とセラミックス基板との両者を覆うように金属箔を配置して積層体となし、前記積層体を加圧容器内に配置し、前記金属箔よりも低融点である溶融金属を鋳造して、前記多孔質炭化珪素成形体の空隙に前記溶融金属を含浸すると共に、前記金属箔からなる金属層を多孔質炭化珪素成形体並びにセラミックス基板と一体化させ、その後前記金属層より回路形成する一体型セラミックス回路基板の製造方法であって、前記金属箔表面の全面あるいは一部を酸化させた酸化物によるバリア層を設けていることを特徴とする一体型セラミックス回路基板の製造方法。
【請求項２】
バリア層の厚みが０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の一体型セラミックス回路基板の製造方法。
【請求項３】
溶融金属がアルミニウムを主成分とする金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の一体型セラミックス回路基板の製造方法。
【請求項４】
金属箔が純度９８．５質量％以上のアルミニウムを主成分とする金属であることを特徴とする請求項３記載の一体型セラミックス回路基板の製造方法。
【請求項５】
バリア層がアルミニウムを主成分とする金属箔表面の全面あるいは一部を陽極酸化法で形成した酸化物であることを特徴とする請求項４記載の一体型セラミックス回路基板の製造方法。
【請求項６】
金属層の一部をエッチングすることにより回路形成する過程において、ハロゲン化水素、ハロゲン化アンモニウム、過酸化水素のうち１種以上を含む溶液により、前記金属層に形成された酸化物を溶解させる工程を含むことを特徴とする請求項３、請求項４及び請求項５記載の一体型セラミックス回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ａｌ（アルミニウム）−ＳｉＣ（炭化珪素）複合体からなるベース材と高熱伝導性セラミックス基板とが一体に形成された一体型セラミックス回路基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業機器の分野では、電動機用インバータとしての大電力モジュールの開発が進んでおり、従来公知の、チップを搭載した高熱伝導性セラミックス回路基板を銅ベースにはんだ付けした構造を有するものから、信頼性の向上を目的として種々の改良が図られている。
【０００３】
例えば、Ａｌ−ＳｉＣ複合体をベース材とし、Ａｌ回路付き窒化アルミニウム基板（以下、Ａｌ−ＳｉＣ複合体／Ａｌ回路付き窒化アルミニウム基板と記す）を半田付けした構造である。
【０００４】
上記構造のものは、冷熱サイクル３０００回後でも、実用特性を維持しており、従来公知の銅ベース／銅回路付き窒化アルミニウム基板に比べ格段の信頼性を有しているものの、従来構造に比べると、熱抵抗が大きいためチップサイズを大きくする必要があること、またＡｌ−ＳｉＣ複合体が高価であるためにモジュールコストが高くなること等の問題があり充分に普及するに至っていない。
【０００５】
以上の状況から、信頼性の向上を目的とする更なる検討が行われているが、その中に、Ａｌ−ＳｉＣ複合体を製造する際に、前記Ａｌ−ＳｉＣ複合体とセラミックス回路基板との一体化を図るという考えがある。
【０００６】
すなわち、型内に多孔質炭化珪素成形体（以下、ＳｉＣプリフォームという）を装填し、これにＡｌあるいはＡｌ合金の溶湯（以下、Ａｌ溶湯という）を高圧で含浸させてＡｌ−ＳｉＣ複合体を製造する過程において、ＳｉＣプリフォームにセラミックス基板を接触配置し、さらに、これに高純度Ａｌ箔を接触配置した後にＡｌ溶湯を含浸させ、その含浸体の高純度Ａｌ箔から回路を形成することで、一体型セラミックス回路基板を得ることができる。
【０００７】
上記の考え方には多くの利点があり、半田を使用しないことで熱抵抗の低減か図れること、セラミックスへの金属接合の工程が削減出来ることの他、高純度Ａｌ箔からなる回路材は電気伝導性、熱伝導性の面で優れ、降伏耐力が小さく、モジュールが実使用下においてセラミックス基板に割れが生じにくく、また回路と電子部品とを接合する半田部分にクラック（以下、半田クラックという）が生じにくいこと等が挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
含浸金属は、取り扱いの容易さからとＳｉＣプリフォームとの濡れの観点からアルミニウムを主成分とする金属（以下、Ａｌ合金という）、一般的には、Ａｌ−Ｓｉ合金やＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金が用いられている。そして、Ｓｉの量は、７から２０質量％が一般的である。
【０００９】
ＳｉＣプリフォーム、セラミックス基板、高純度Ａｌ箔を型内に収納したものを多数積層したブロックに前記Ａｌ合金を含浸する際、Ａｌ合金の溶湯がＳｉＣプリフォーム中に含浸しやすいように前記ブロックの予備加熱を行うのが一般的である。
【００１０】
この予備加熱の際に、前記ブロックの温度が低すぎると接合不良が発生する。逆にブロックの温度が高すぎると、含浸中に高純度Ａｌ箔がＡｌ合金の溶湯との接触面から溶融が進み、含浸後の回路材のＡｌ純度が低下して回路材の降伏耐力が大きくなり、実用に供した際の冷熱サイクルによってセラミックス基板の割れや、半田クラックが生じ易くなる。
【００１１】
従って、適正な温度範囲に前記ブロックの予備加熱を行う必要があるが、加熱ムラや予備加熱後のブロック外周からの放熱によって、Ａｌ合金の含浸開始まで前記ブロック全体を適正な温度範囲に維持することは難しい。特に量産性を向上させるために積層数の多い前記ブロックを用いた場合には非常に困難である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記事情に鑑みて、いろいろ実験的に検討した結果、回路材となる金属箔に予め適正なバリア層を設けるだけで、生産性を下げることなく、熱サイクルを被っても耐性があり、信頼性に優れる一体型セラミックス回路基板を得ることができる、という知見を得て本発明に至ったものである。
【００１３】
即ち、本発明は、一主面に凹部を有する又は有していない多孔質炭化珪素成形体の前記主面上にセラミックス基板を配置し、更に前記多孔質炭化珪素成形体とセラミックス基板との両者を覆うように金属箔を配置して積層体となし、前記積層体を加圧容器内に配置し、前記金属箔よりも低融点である溶融金属を鋳造して、前記多孔質炭化珪素成形体の空隙に前記溶融金属を含浸すると共に、前記金属箔からなる金属層を多孔質炭化珪素成形体並びにセラミックス基板と一体化させ、その後前記金属層より回路形成する一体型セラミックス回路基板の製造方法であって、前記金属箔表面の全面あるいは一部に予めバリア層を設けていることを特徴とする一体型セラミックス回路基板の製造方法である。
【００１４】
また、本発明は、前記バリア層が酸化物からなり、好ましくは、前記バリア層の厚みが０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、更に好ましくは、前記バリア層が前記金属箔表面の全面あるいは一部を酸化させた酸化物であることを特徴とする一体型セラミックス回路基板の製造方法である。
【００１５】
また、本発明は、前記溶融金属がアルミニウムを主成分とする金属であり、好ましくは、前記金属箔が純度９８．５質量％以上のアルミニウムを主成分とする金属であり、更に好ましくは、前記バリア層がアルミニウムを主成分とする前記金属箔表面の全面あるいは一部を陽極酸化法で形成した酸化物であることを特徴とする一体型セラミックス回路基板の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、前記金属層の一部をエッチングすることにより回路形成する過程において、ハロゲン化水素、ハロゲン化アンモニウム、過酸化水素のうち１種以上を含む溶液により、前記金属層に形成された酸化物を溶解させる工程を含むことを特徴とする一体型セラミックス回路基板の製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
金属−セラミックス複合体の製法については、大別すると含浸法と粉末冶金法の２種がある。このうち粉末冶金による方法は特性面で充分なものが得られておらず、検討段階といえる。実際に商品化されているのは、含浸法によるものである。含浸法にも種々あり、常圧で行うものと、高圧下で行うタイプ（高圧鋳造法）のものがある。高圧下で行うタイプのものは、更に、溶湯鍛造法とダイキャスト法がある。
【００１８】
本発明に適用できる方法は、高圧下で行うタイプのものであり、具体的には、溶湯鍛造法とダイキャスト法で複合体を得る製法に関するものである。溶湯鍛造にしろ、ダイキャストにしろ、最終形状、或いは、ほぼ最終形状に近い形をした型、或いは、枠と板で構成された型内（或いは部屋内）に、ある程度の強度を有する多孔質炭化珪素成形体（ＳｉＣプリフォーム）を装填し、これにＡｌ或いはＡｌ合金の溶湯（Ａｌ溶湯）を高圧で含浸させて複合体を得る方法である。
【００１９】
以下、本発明について、溶湯鍛造法による場合を例にして詳述する。
先ず、Ａｌ−ＳｉＣ複合体の製造方法を説明すると、ＳｉＣ粉を成形、仮焼してプリフォームを得て、表面が離型処理された仕切板上に置き、次に、内寸が最終形状になるようくり抜かれた枠状の型内にセットする。これを幾段も重ね終端を厚板で挟み、全体をネジで締め付け含浸用ブロックを形成する。この含浸用ブロックを予備加熱した後、含浸金型内に配置、ブロックの温度低下を防ぐため出来るだけ速やかにＡｌ合金溶湯を金型内に注ぎ、パンチで含浸金型内のＡｌ合金溶湯を加圧し、Ａｌ合金を枠状の型内に置いたプリフォーム中に含浸するといった手順で、Ａｌ−ＳｉＣ複合体が形成される。
【００２０】
この工程のなかで、プリフォームを枠状の型内にセットする際に、更に、セラミックス基板と高純度Ａｌ箔とを挿入すれば、通常のＡｌ−ＳｉＣ複合体を得る操作と全く同じ操作でベース板とセラミックス回路基板とが一体に接合された一体型セラミックス回路基板が得られる。
【００２１】
前記操作において、プリフォームの一主面にセラミックス基板がピッタリと収まる様な、凹み（キャビティー）を設けておけば、正確な位置決めができて、回路化の時に好都合である。さらに、回路用の金属箔は、外寸を枠の内寸と同じにしておけば、後の取り扱いでズレを生じることがなく、後工程での位置あわせ等が不要となる。
【００２２】
本発明において、使用する多孔質炭化珪素成形体（ＳｉＣプリフォーム）については、特殊な制限を設ける必要はなく、どのようなものでも使用することができるが、次に記載するように、特定の特性を有するものを選択することが好ましい。即ち、Ａｌ−ＳｉＣ複合体の特性の中で特に重要な特性は、熱伝導率と熱膨張率である。この両特性共、複合体中の炭化珪素（ＳｉＣ）含有率の高い方が好ましい方向であるが、あまりにも高いものは含浸操作が容易でなくなる。実用的には、多孔質炭化珪素成形体の相対密度が５５〜７５体積％の範囲にあって、粗粉を多く含むものが好ましい。また前記成形体の強度は、曲げ強度で３ＭＰａ以上あれば、取り扱い時や含浸中の割れの心配もなく、好ましい。
【００２３】
前記の多孔質炭化珪素成形体を得る為の、原料炭化珪素（ＳｉＣ）粉については、粒度配合を行うことが好ましい。粗粉のみでは、強度発現に乏しく、微粉のみでは、高い熱伝導率は望めないからである。本発明者の検討によれば、例えば、＃３５０以上の粒径の炭化珪素粗粉４０〜８０質量％と、＃１０００以下の粒径の炭化珪素微粉を６０〜２０質量％とを混合して用いると良い。
【００２４】
成形品は、一般的に、脱脂、仮焼の工程を経て、プリフォーム（多孔質成形体）となり、含浸操作に供される。そこで、前記の多孔質炭化珪素成形体の強度を発現させるために、非酸性雰囲気下或いは酸性雰囲気下で焼成するが、その場合の焼成温度は、８５０℃以上であれば、３ＭＰａ以上の曲げ強度のプリフォームとすることができる。焼成温度が高い程、プリフォームの高強度が達成でき好ましいが、空気中で焼成する場合は炭化珪素（ＳｉＣ）が酸化する問題がある。空気中で１１００℃を超える温度で焼成すると、得られる複合体の熱伝導率が低下してしまう程に影響するので、空気中では１１００℃以下で焼成することが望ましい。
【００２５】
また、前記したように、プリフォームはセラミックス基板の位置決め用の凹みを有していた方が有利なので、射出成形や、乾式成形、湿式成形等、型を用いて成形する方法で得たものが好ましい。尚、押し出し成形の場合には、主面に凹みを設けるのは容易でないが、例えば凹みを溝状にすること、枠詰めの際の工夫等により位置決めの問題も軽減出来るので、同様に使用可能である。
【００２６】
プリフォームを収納する枠材は、Ａｌ合金溶湯を型枠内（室内）に導入するための湯口を有するもので、鉄が有効である。レーザー加工や打ち抜きプレスによって得られ、離型処理を施した後供される。離型処理は、微粉の黒鉛粉末が有効である。又、仕切板は、鉄又はステンレス板が好ましい。酸化防止処理を施した後、微粉黒鉛或いはＢＮを塗布するのが離型に対して極めて有効である。鉄又はステンレス板の厚みは、目的とする製品の厚みの規格に応じて選択すれば良く、製品の厚みバラツキを２０μｍ以下に抑えたければ、３ｍｍ以上の板、５０μｍ程度が許されるならば、０．３ｍｍ程度の薄さまで使用出来る。仕切板厚は、生産性に影響するので、この選択は重要である。
【００２７】
本発明に用いるセラミックス基板としては、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3等汎用のセラミックスが用いられるが、高熱伝導性のセラミックスであることが好ましく、ＡｌＮやＳｉ3Ｎ4の窒化物セラミックスが好ましい。
【００２８】
本発明に用いられる金属層としては、プリフォーム中に空隙に含浸される金属よりも高融点のものであればどの様なものであっても構わないが、回路を形成することができ、しかも応力緩和性に優れるものが好ましい。通常、プリフォームに含浸される金属としてＡｌ合金が選択されることから高純度Ａｌ箔が最も好ましい。高純度Ａｌ箔は、９８．５質量％以上の純度を有するＡｌ箔であれば、問題無く使用できるが、より高い信頼性を確保するとなると、９９．５質量％以上が好ましい。尚、回路としての厚みは、０．２〜０．５ｍｍ程度が一般的であるが、セラミックス基板がＡｌＮの場合は０．２〜０．４ｍｍ、Ｓｉ3Ｎ4の場合には０．３〜０．５ｍｍであることが、反りの量を小さく抑制できることから好ましい。
【００２９】
又、高純度Ａｌ箔は位置決め材として、回路用の金属箔と組み合わせて使用できる。例えば、押し出し成形等でプリフォームを成形した場合、セラミックス基板配置用のキャビティの加工が困難なので、セラミックス基板収納用のくり抜き穴を有する高純度Ａｌ箔を位置決め治具とし、この上に回路用の金属箔を配置するというやり方がある。この場合、Ａｌ合金溶湯の浸透を容易にするため位置決め用の高純度Ａｌ箔には、予め貫通穴を設けておくことが好ましい。さらに、回路用金属箔は、枠内でズレないということと、セラミックス基板を覆うという条件さえ満たせば、不要部分を切り取って使用しても構わない。
【００３０】
本発明によれば、回路を形成する金属箔表面の全面あるいは一部に予めバリア層が設けられる。このバリア層は、Ａｌ合金等の溶融金属を含浸する際に、金属箔が溶融金属との接触面から溶け出すことを抑制するものである。前述のように、金属箔にバリア層を設けない場合、前記含浸用ブロックが非常に良く温度コントロールされていないと、ある部分では金属箔と溶融金属との接触面での温度が低すぎたため接合不良となり、同時に、他の部分では金属箔と溶融金属との接触面での温度が高すぎたため金属箔が融金属との接触面から溶け出してしまい、応力緩和性に劣る部分が発生してしまう。例えば、生産性を上げるために前記含浸用ブロック内の積層数を増やそうとすると、それだけ含浸用ブロックの温度を均一に保つことが困難になる。即ち、前記ブロックの中央部の温度低下が外周部に比べて小さく高温に維持されるため、金属箔が融金属との接触面から溶け出す割合が高くなり、不良率が増えてきてしまう。
【００３１】
本発明は、バリア層を設けることによって金属箔が溶融金属との接触面から溶け出すことを抑制できるということを発見したことに基づいている。本発明者は、前記事実に基づき、金属箔にバリア層を設けることで、従来の方法よりも許容温度幅が広がり、不良率が低減し生産性が向上するという好ましい結果が得られ、本発明に至ったのである。
【００３２】
前記バリア層としては、前記溶融金属との濡れ性が良く、更に、高温の溶融金属と接触しても容易にバリア層の成分が溶出せず、かつ機械的強度が強く母材である前記金属箔との密着性も良く、溶融金属が浸透して母材と接触しないような充分なバリア性を有するものであればよい。特に、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の酸化物は一般的に高温で比較的安定でＡｌ合金の溶融金属との濡れ性も良く、バリア性も良好で好ましい。これらの酸化物によるバリア層の厚みは０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより薄いと充分なバリア性が得られず、また、１０μｍより厚いと後述の金属箔から回路化するときの妨げになるためである。これらのバリア層は、例えばアルミナゾルやシリカゾル等を塗布することによって金属箔の全面或いは溶融しやすい部分に設けることが可能である。
【００３３】
前記バリア層は前記金属箔の表面を化学皮膜処理や陽極酸化法によって酸化させることで設けることも可能である。特に前記金属箔がアルミニウムを主成分とする金属の場合、陽極酸化法を用いることによって、金属箔の全面或いは溶融しやすい部分に、バリア性の高いアルミニウムの酸化物を、比較的均一に厚み精度良く形成することが可能であり好ましい。
【００３４】
プリフォーム、セラミックス基板、高純度Ａｌ箔或いは板を、枠と仕切板で隔離された部屋内に収納したものを積層し、ネジで締め付けて含浸用のブロックとし、前記ブロックを予備加熱炉に入れ予熱する。予備加熱温度としては、５７０℃以上であることが好ましいが、予備加熱後の温度低下が、前記ブロックの表面積、熱容量、含浸する溶融金属との体積比によって異なるため注意を要する。予備加熱温度の上限は純Ａｌの融点以下である。本発明者の実験的検討によれば、含浸する金属がアルミニウムを主成分とする金属、より具体的には、Ｓｉを１２質量％、Ｍｇを０．７質量％含有するアルミニウム合金であり、金属板として純Ａｌ板を用いる場合、６１０〜６５０℃が好ましい範囲である。６１０℃以下では含浸が不良の場合が生じるし、６５０℃以上の場合は純Ａｌ板の溶融の恐れがある。
【００３５】
予備加熱された、含浸用ブロックを、含浸用金型内に設置し、前記Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を金型内に注ぎ、パンチで加圧して合金溶湯と枠と仕切板で隔離された部屋内のプリフォームに含浸すると同時にセラミックス基板と高純度Ａｌ板の接合を完了させる。前記材質の組み合わせの場合、供給するＡｌ合金の溶湯は７５０〜９００℃であれば問題ない。前記範囲よりも温度が低いと、含浸不良を生じることがあるし、高いときには、高純度Ａｌ板の融解が生じることがある。
【００３６】
含浸される金属については、他の材料、ことにセラミックス基板と多孔質炭化珪素成形体とに接して配置される金属層よりも低融点であれば良いが、金属層が純Ａｌ箔であるときアルミニウムを主成分とする金属（Ａｌ合金）が選択される。また、Ａｌ合金は、多孔質炭化珪素成形体中の空隙部に含浸させる上でも好ましい。
【００３７】
前記Ａｌ合金が好ましく選択される理由は、純Ａｌの融点以下で融解すること、炭化珪素粒子、セラミックス基板と充分に濡れて強固な結合を示すもの、そして純Ａｌ板と表面で融合しても、脆い合金を生成しないものという条件を満たすので、本発明の目的を充分に達成できるからである。
【００３８】
前記Ａｌ合金としては、Ａｌ−Ｓｉ系合金が極めて一般的な材料であり、Ｓｉ量が７質量％程度から２５質量％のものなら問題無く使用できる。更に、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金にＭｇを微量添加したものは、より強固なセラミックスとの結合が得られ、さらに好ましいものである。Ｍｇの量は、１質量％以下で充分な効果がある。尚、好ましくない不純物としては、Ｆｅが挙げられ、Ａｌ−ＳｉＣ複合体の著しい強度低下を招く為、１質量％以下に抑える必要がある。
【００３９】
含浸操作終了後は、冷却後、外周のＡｌ合金を切除し、内容物を分解し、表面についた離型材をバフ研磨、サンドブラスト等で除去することで、Ａｌ−ＳｉＣ複合体の一主面上にセラミックス基板が搭載されており、しかも両者の表面に回路用金属箔が接合されている基板が得られる。前記基板は、前記回路用金属箔よりエッチング等により回路を形成させるのみで、また、必要に応じて加工やメッキ処理を施して、半導体素子を始めとする各種の電子機器を搭載可能な一体型セラミックス回路基板を容易に提供することができる。
【００４０】
また、前記基板を得る操作において、予めプリフォームの一主面上に複数のセラミックス基板を配置しておくのみで、一つのベース板に複数のセラミックス回路基板が搭載された基板を得ることができ、この基板は、更に一つのベース板上に複数のセラミックス回路基板を搭載した構造を有するモジュールを容易に提供でき、モジュールの高密度化に寄与するという利点がある。尚、前記いずれの場合においても、本発明の一体型セラミックス回路基板の製造方法では、その回路の表面とベース板表面上の金属層の表面とは同一平面上に形成されることとなる。
【００４１】
ベース板表面上の金属層はエッチング等の過程において一部或いは全て除去することも可能であるが、本発明者の検討によれば、通常の場合には回路より３ｍｍ以上、低電圧用途の場合は１ｍｍ以上離れた領域を除去することは単にエッチング量を増大するのみであり、回路特性の向上には寄与しない。
【００４２】
通常、アルミニウム等の金属層のエッチングには、所望のパターンのエッチングレジストを印刷し、塩化第２鉄溶液等のエッチング液で不要部分を溶解させることで行われる。しがし、前記バリア層が酸化物からなる場合、通常のエッチング液では、酸化物がエッチングしきれずに残留することがある。前記バリア層が酸化物からなる場合、含浸後の回路面上にある酸化物はバフ研磨等の機械的研磨手法により除去しておくことが好ましい。本発明によれば、エッチング過程において、ハロゲン化水素、ハロゲン化アンモニウム、過酸化水素のうち１種以上を含む溶液により、酸化物を溶解させる工程が含まれていることが好ましい。特にハロゲンとしてはフッ素が好ましい。ハロゲン化アンモニウムとしては、安全性の点からＮＨ４Ｆが最適である。即ち、塩化第２鉄溶液等でエッチング後、上記方法による酸化物の除去を行った後、再度塩化第２鉄溶液等で金属箔とセラミックス基板の間に入り込んだＡｌ合金等をエッチングする。あるいは、これらの成分を含む溶液により一連の処理を同時に行っても同様の効果が得られる。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例並びに比較例を挙げて、本発明を一層詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
〔実施例１〕炭化珪素粉末Ａ（太平洋ランダム社製：ＮＧ−２２０、平均粒径：６０μｍ）７０ｇ、炭化珪素粉末Ｂ（屋久島電工社製：ＧＣ−１０００Ｆ、平均粒径：１０μｍ）３０ｇ、及びシリカゾル（日産化学社製：スノーテックス）１０ｇを秤取し、攪拌混合機で３０分間混合した後、中央部の片面に５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６ｍｍのキャビティを有する１１０ｍｍ×９０ｍｍ×４．６ｍｍの寸法の平板上に成形した。このとき成形時の圧力は１０ＭＰａとした。
【００４５】
得られた成形体を、大気中、温度９５０℃で２時間焼成して、相対密度（嵩密度）が６５体積％の多孔質炭化珪素成形体を得た。
【００４６】
次に、得られた多孔質炭化珪素成形体を、離型材を塗布した０．７ｍｍ厚の仕切板上に置かれた、これも離型材を塗布した図１の型枠（材質：炭素鋼）内に配置し、前記多孔質炭化珪素成形体キャビティ内に５０×５０×０．６ｍｍの１７０Ｗ／ｍＫの特性を有する窒化アルミニウム基板を挿入した後、前記多孔質炭化珪素成形体の外寸に略等しい０．４ｍｍ厚の純アルミニウム箔をこの上に置いた（図２参照）。純アルミニウム箔には予め陽極酸化法による酸化膜を１μｍ全面に設けた。この状態で内容物の高さと枠高さが略等しくなる。これに離型材を塗布した仕切板（前述の仕切板と同様のものでサイズは金枠外寸と同じ）を重ねたものを１つの層とし、図３に示すように３０層重ね、両端に６ｍｍ厚の鉄板を配した後、１０ｍｍφのボルト、ナットで固定して、一つのブロックを形成した。
【００４７】
次に、前記ブロックを電気炉で、温度６５０℃に予備加熱し、予め加熱しておいた内寸２５０ｍｍφ×３００ｍｍの空隙を有するプレス型内に載置した後、温度８５０℃に加熱してある、アルミニウム合金（１２質量％Ｓｉ−０．７質量％Ｍｇ含有アルミニウム合金）の溶湯を流し込み、１００ＭＰａの圧力で１０分間プレスして、前記多孔質炭化珪素成形体にアルミニウム合金を含浸させた。得られた複合体を含む合金塊は、室温まで冷却したのち、湿式バンドソーにて切断して型枠を取り出し、更に型枠内から一体型セラミック基板を離型した。
【００４８】
前記一体型セラミック基板の表面についた離型材及び酸化膜を除去するため、＃２２０のバフロールを備えたバフ研磨機に通した。研磨後、純アルミニウム箔表面に所望のパターンのエッチングレジストを印刷し、裏面及び側面はベタ塗りとし、塩化第２鉄溶液で不要部分の純アルミニウムを溶解した。そして、ＮＨ4ＦとＨ2Ｏ2からなる溶液（Ｈ2Ｏ2：８質量％、ＮＨ4Ｆ：１０質量％）でエッチングしきれなかった酸化物を除去後、再度塩化第２鉄溶液で残留するアルミニウムを溶解した。さらに、含浸用のＡｌ合金導入口を切断し、放熱フィン取り付け用の穴加工を施した後、メッキ処理を行い、一体型セラミックス回路基板を得た。尚、前記メッキは、無電解Ｎｉ−Ｐ；５μｍ、無電解Ｎｉ−Ｂ；２μｍの２層とした。
【００４９】
得られた３０枚の前記一体型セラミックス回路基板について、回路の溶融状態及び冷熱サイクル試験実施後の観察を行った結果を表１に示す。尚、冷熱サイクル試験の条件は、−４０℃；３０分、室温；１０分、１２５℃；３０分、室温；１０分を１サイクルとし、１０００サイクル実施した。いずれの一体型セラミックス回路基板にも回路が溶融した形跡はなく、冷熱サイクル試験実施後に基板自体の割れ、回路の剥離等の以上は全く認められなかった。
【００５０】
【表１】
0004674999.tif 000002
【００５１】
0004674999.tif 000003
【００５２】
0004674999.tif 000004
【００５３】
〔実施例２〕炭化珪素粉末Ａ（太平洋ランダム社製：ＮＧ−２２０、平均粒径：６０μｍ）７０ｇ、炭化珪素粉末Ｂ（屋久島電工社製：ＧＣ−１０００Ｆ、平均粒径：１０μｍ）３０ｇ、及びシリカゾル（日産化学社製：スノーテックス）１０ｇを秤取し、攪拌混合機で３０分間混合した後、１１０ｍｍ×９０ｍｍ×４ｍｍの形状に１０ＭＰａの圧力で成形した。
【００５４】
得られた成形体を、大気中、温度９５０℃で２時間焼成して、相対密度６５体積％の多孔質炭化珪素成形体を得た。
【００５５】
次に、前記の多孔質炭化珪素成形体を、離型材を塗布した０．７ｍｍ厚の仕切板上に置かれた、これも離型材を塗布した図１の型枠（材質：炭素鋼）内に配置し、中央部に５０×５０ｍｍの窓を有し、外寸が前記の多孔質炭化珪素成形体の外寸に略等しい０．６ｍｍ厚の純アルミニウム箔を重ねた。次に前記純アルミニウム箔の窓部に５０×５０×０．６ｍｍの１７０Ｗ／ｍＫの特性を有する窒化アルミニウム基板を挿入した後、前記多孔質炭化珪素成形体外寸に略等しい外寸を有し、予め陽極酸化法による酸化膜を１μｍ全面に設けた０．４ｍｍ厚の純アルミニウム箔をこの上に置いた。この状態で内容物の高さと枠高さが略等しくなる。更に、離型材を塗布した仕切板（前述の仕切板と同様のものでサイズは金枠外寸と同じ）を重ねたものを１つの層とし、３０層重ね、両端に６ｍｍ厚の鉄板を配した後、１０ｍｍφのボルト、ナットで固定して、一つのブロックを形成した。
【００５６】
以降は、実施例１と同じ操作を行い、一体型回路基板を得た。表面は、Ｎｉ−Ｐメッキ５μｍ、Ｎｉ−Ｂメッキ２μｍが施された。
【００５７】
得られた３０枚の前記一体型セラミックス回路基板について、回路の溶融状態及び実施例１に示した冷熱サイクル試験実施後の観察を行った結果を表１に示す。いずれの一体型セラミックス回路基板にも回路が溶融した形跡はなく、冷熱サイクル試験実施後に基板自体の割れ、回路の剥離等の以上は全く認められなかった。
【００５８】
〔比較例〕バリア層を設けていない純アルミニウム箔を用いた他は実施例１と同じ操作を行い、一体型回路基板を得た。表面は、Ｎｉ−Ｐメッキ５μｍ、Ｎｉ−Ｂメッキ２μｍが施された。
【００５９】
得られた３０枚の前記一体型セラミックス回路基板について、回路の溶融状態及び実施例１に示した冷熱サイクル試験実施後の観察を行った結果を表１に示す。ブロックの中央付近の層に位置してい一体型セラミックス回路基板に回路の一部が溶融した形跡がみられ、冷熱サイクル試験実施後に溶融した部分に対応したセラミックス基板上の回路部に剥離が認められた。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の一体型セラミックス回路基板の製造方法は、Ａｌ−ＳｉＣ複合体の金属−セラミックス複合体を得る、溶湯鍛造法やダイキャスト法などの高圧鍛造法を適用して、予め適正なバリア層を設けた金属箔を回路材に用いたことによって、容易に高い歩留まりで製造することができ、また量産性に優れたものである。そして、放熱性に優れ、高信頼性のモジュールを容易に得ることができ、産業上非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例、比較例において、含浸操作に用いた枠材の平面図。
【図２】本発明の実施例１における、含浸直前での各部材の配置を説明するための断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る含浸用ブロックの積層状態を説明するための断面図。
【符号の説明】
１  枠材
２  溶湯導入部（湯口）
３  プリフォーム収納部
４  金属層（高純度アルミニウム箔）
５  セラミックス基板
６  多孔質炭化珪素成形体
７  仕切板
８  鉄板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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