(57)【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が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属層が接合されたパワーモジュール用基板の前記金属層が冷却器に接合された冷却器付パワーモジュール用基板であって、前記回路層が、前記セラミックス基板の一方の面に接合された純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第一アルミニウム層と、該第一アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第一銅層とを有する積層構造とされ、前記金属層が純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第二アルミニウム層と、該第二アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第二銅層と、該第二銅層に固相拡散接合された第三アルミニウム層との積層構造とされており、前記第一銅層の厚さをｔ１、耐力をσ１とし、前記第二銅層の厚さをｔ２、耐力をσ２としたときに、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下とされ、ｔ１＋ｔ２が４ｍｍ以上とされ、前記第三アルミニウム層の厚さが０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満であり、前記冷却器は、アルミニウム合金からなる天板を有し、前記天板と前記パワーモジュール用基板の前記第三アルミニウム層とがろう付け又は、はんだ付けにて接合されていることを特徴とする冷却器付パワーモジュール用基板。
【請求項２】
セラミックス基板の一方の面に回路層が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属層が接合されており前記金属層が冷却器に接合されるパワーモジュール用基板において、前記回路層が、前記セラミックス基板の一方の面に接合された純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第一アルミニウム層と、該第一アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第一銅層とを有する積層構造とされ、前記金属層が純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第二アルミニウム層と、該第二アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第二銅層と、該第二銅層に固相拡散接合された第三アルミニウム層との積層構造とされており、前記第一銅層の厚さをｔ１、耐力をσ１とし、前記第二銅層の厚さをｔ２、耐力をσ２としたときに、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下とされ、ｔ１＋ｔ２が４ｍｍ以上とされ、前記第三アルミニウム層の厚さが０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満であるパワーモジュール用基板の前記第三アルミニウム層に、アルミニウム合金からなる天板を有する冷却器の前記天板をろう付け又は、はんだ付けにて接合することを特徴とする冷却器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】
本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられる冷却器付パワーモジュール用基板及び冷却器付パワーモジュール用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールは、セラミックス基板の一方の面に回路層が、他方の面に金属層が接合されており、回路層の上にはんだ材を介してパワー素子等の半導体素子が搭載され、金属層が冷却器に接合される。このようなパワーモジュール用基板において、反りが生じると半導体素子の実装工程において実装不良が発生し、パワーモジュールの歩留りが低下し、また、冷却器との接合温度で反りが生じると熱抵抗となり実使用時には放熱性能が阻害されるために、反りの少ない基板とする必要がある。
【０００３】
一方、半導体素子の高出力密度化に伴う小型化が進んでおり、モジュールの集積化の要望が高まっている。一般的なパワーモジュールの集積化として、絶縁基板に複数の回路層を並べて接合する方法が知られているが、絶縁基板に複数の回路層を設けると、製造工程中又は使用時の温度変化により反りが生じ易いという課題がある。
【０００４】
この点、特許文献１には、絶縁基板（セラミックス基板に配線層が形成されてなる配線セラミックス基板）を複数設け、これら複数の絶縁基板をリードフレームで接合した状態とし、絶縁基板及びパワー半導体素子を封止樹脂でモールドしたパワーモジュールが開示されており、セラミックス基板のクラックや封止樹脂の剥離を防止できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７‐２７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法では、リードフレームに強度を負担させることとなるため、反りの解消には不十分であり、半導体実装時の反りを解消できたとしても、他の製造工程や使用環境における温度変化により反りが生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、製造工程や使用環境も含めて温度変化による形状変化が少なく放熱性に優れる、冷却器付パワーモジュール用基板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】
本発明は、セラミックス基板の一方の面に回路層が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属層が接合されたパワーモジュール用基板の前記金属層が冷却器に接合された冷却器付パワーモジュール用基板であって、前記回路層が、前記セラミックス基板の一方の面に接合された純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第一アルミニウム層と、該第一アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第一銅層とを有する積層構造とされ、前記金属層が純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第二アルミニウム層と、該第二アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第二銅層と、該第二銅層に固相拡散接合された第三アルミニウム層との積層構造とされており、前記第一銅層の厚さをｔ１、耐力をσ１とし、前記第二銅層の厚さをｔ２、耐力をσ２としたときに、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下とされ、ｔ１＋ｔ２が４ｍｍ以上とされ、前記第三アルミニウム層の厚さが０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満であり、前記冷却器は、アルミニウム合金からなる天板を有し、前記天板と前記パワーモジュール用基板の前記第三アルミニウム層とがろう付け又は、はんだ付けにて接合されている。
【０００９】
そして、本発明の冷却器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が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属層が接合されており前記金属層が冷却器に接合されるパワーモジュール用基板において、前記回路層が、前記セラミックス基板の一方の面に接合された純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第一アルミニウム層と、該第一アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第一銅層とを有する積層構造とされ、前記金属層が純度９９質量％以上のアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる第二アルミニウム層と、該第二アルミニウム層に固相拡散接合された銅又は銅合金からなる第二銅層と、該第二銅層に固相拡散接合された第三アルミニウム層との積層構造とされており、前記第一銅層の厚さをｔ１、耐力をσ１とし、前記第二銅層の厚さをｔ２、耐力をσ２としたときに、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下とされ、ｔ１＋ｔ２が４ｍｍ以上とされ、前記第三アルミニウム層の厚さが０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満であるパワーモジュール用基板の前記第三アルミニウム層に、アルミニウム合金からなる天板を有する冷却器の前記天板をろう付け又は、はんだ付けにて接合する。
【００１０】
セラミックス基板の両面にアルミニウム層を介して銅層が対称的に積層されるが、他方の面側にはアルミニウム合金からなる第三アルミニウム層がさらに積層されるために、セラミックス基板の両面の積層構造がセラミックス基板を中心とした対称構造ではない。しかし、その第三アルミニウム層は薄いので、加熱時に発生する応力は小さく、実質的に無視することができる。そして、本発明は、回路層の第一銅層及び金属層の第二銅層の厚さ及び耐力を上記の範囲に設定することで、セラミックス基板を中心としてほぼ応力の対称構造を構成することができる。これにより、パワーモジュール用基板と冷却器との接合工程時にセラミックス基板の両面に作用する応力に偏りが生じ難く、反りを発生しにくくすることができる。冷却器接合工程時に反りが発生すると、パワーモジュール用基板と冷却器との間に隙間が生じボイドが発生するおそれがあるが、本発明では反りの発生を防止できるのでボイド率を低減することができる。これにより、パワーモジュール用基板の製造時における初期反りのみならず、半導体素子の実装工程時や、その後の使用環境においても反りの発生を抑制することができ、絶縁基板としても信頼性を向上でき、良好な放熱性を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造工程や使用環境も含めて温度変化による形状変化を抑制することができ、絶縁基板としての信頼性や半導体素子の接続信頼性を向上でき、良好な放熱性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の冷却器付パワーモジュール用基板を示す断面図である。
【図２】図１の冷却器付パワーモジュール用基板の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明のパワーモジュール用基板の製造に用いる加圧装置の例を示す正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である冷却器付パワーモジュール用基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示す第１実施形態の冷却器付パワーモジュール用基板５０は、複数のパワーモジュール用基板２０が一つの冷却器８０に接合されており、各パワーモジュール用基板２０に半導体素子６０がそれぞれ接合されることにより、パワーモジュール１００が構成される。
【００１４】
各パワーモジュール用基板２０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面にろう付けにより接合された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面にろう付けにより接合された金属層３０とを備える。
【００１５】
セラミックス基板１１は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ3Ｎ4（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、もしくはＡｌ2Ｏ3（アルミナ）等の酸化物系セラミックスを用いることができる。このセラミックス基板１１の厚さは０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定することができる。
【００１６】
回路層１２は、セラミックス基板１１の表面に接合される第一アルミニウム層１５と、その第一アルミニウム層１５に接合された第一銅層１６とを有する積層構造とされる。
この第一アルミニウム層１５は、純度９９質量％以上のアルミニウム（２Ｎ−Ａｌ）、純度９９．９質量％以上のアルミニウム（３Ｎ−Ａｌ）、純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎ−Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる板材を、セラミックス基板１１に接合することにより形成される。本実施形態においては、第一アルミニウム層１５は、純度９９質量％以上のアルミニウム板がセラミックス基板１１にろう付けされている。また、第一銅層１６は、純銅又は銅合金からなる板材を、第一アルミニウム層１５に接合することにより形成される。本実施形態においては、第一銅層１６は、例えば、純度９９．９６質量％以上の無酸素銅の銅板が第一アルミニウム層１５に固相拡散接合されている。これら第一アルミニウム層１５及び第一銅層１６の厚みは、第一アルミニウム層１５が０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、第一銅層１６が２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とされる。
【００１７】
金属層３０は、セラミックス基板１１の表面に接合される第二アルミニウム層１３と、その第二アルミニウム層１３に接合された第二銅層３１と、その第二銅層３１に接合された第三アルミニウム層３２とを有する積層構造とされる。第二アルミニウム層１３は回路層１２の第一アルミニウム層１５と同一材料により形成される。本実施形態においては、第二アルミニウム層１３は、第一アルミニウム層１５と同一のアルミニウム純度９９質量％以上の厚み０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に形成されたアルミニウム板が、セラミックス基板１１にろう付けされている。
なお、第一アルミニウム層１５と第二アルミニウム層１３とは、ほぼ同じ大きさの平面形状に形成される。
また、第二銅層３１は、純銅又は銅合金からなる板材を、第二アルミニウム層１３に接合することにより形成される。本実施形態においては、第二銅層３１は、例えば、純度９９．９６質量％以上の無酸素銅の銅板が第二アルミニウム層１３に固相拡散接合されている。この、第二銅層３１の厚みは２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とされる。
第三アルミニウム層３２は、純度９９質量％以上のアルミニウム（２Ｎ−Ａｌ）、純度９９．９質量％以上のアルミニウム（３Ｎ−Ａｌ）、純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎ−Ａｌ）又はＡ３００３やＡ６０６３等のアルミニウム合金からなる板材を、第二銅層３１に接合することにより形成される。本実施形態においては、第三アルミニウム層３２は、アルミニウム合金Ａ６０６３のアルミニウム板が第二銅層３１に固相拡散接合されている。この、第三アルミニウム層３２は、厚みが０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ未満とされ、アルミニウム箔を用いることができる。
【００１８】
そして、回路層１２の第一銅層１６、金属層３０の第二銅層３１は、第一銅層１６の厚さをｔ１、耐力をσ１とし、金属層３０の第二銅層３１の厚さをｔ２、耐力をσ２としたときに、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下となる関係に設定される。例えば、第一銅層１６が厚さｔ１＝３．０ｍｍの純度９９．９６質量％以上の無酸素銅ＯＦＣ（耐力σ１＝１９０ＭＰａ）、第二銅層３１が厚さｔ２＝２．５ｍｍの無酸素銅ＯＦＣ（耐力σ２＝１９０ＭＰａ）、の組み合わせの場合、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）＝１．２となる。なお、本発明における耐力の値は室温（２５℃）時の値である。
また、これら回路層１２の第一銅層１６、金属層３０の第二銅層３１の厚さの和（ｔ１＋ｔ２）は４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００１９】
冷却器８０は、パワーモジュール１００の熱を放散するためのものであり、アルミニウム合金からなり、本実施形態では、水等の冷却媒体が流通するボックス状に形成されているが、形状は特に限定するものではない。そして、パワーモジュール用基板２０は、アルミニウム合金からなる冷却器８０の本体上面に位置する天板に第三アルミニウム層３２をろう付け又ははんだ付けにて接合して固定される。
【００２０】
そして、この冷却器付パワーモジュール用基板５０を構成する各パワーモジュール用基板２０の回路層１２の表面に、半導体素子６０がはんだ付けされる。
なお、半導体素子６０は、半導体を備えた電子部品であり、必要とされる機能に応じてＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の種々の半導体素子が選択される。そして、半導体素子６０を接合するはんだ材は、例えばＳｎ‐Ｓｂ系、Ｓｎ‐Ａｇ系、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ｉｎ系、もしくはＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされる。
【００２１】
次に、このように構成されるパワーモジュール用基板２０及び冷却器付パワーモジュール用基板５０を製造する方法について一例を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に回路層１２のうち第一アルミニウム層１５を積層し、他方の面に金属層３０のうち第二アルミニウム層１３を積層して、これらを一体に接合する。これらの接合には、Ａｌ‐Ｓｉ系等の合金のろう材が用いられ、例えば、その合金のろう材箔１８を介してセラミックス基板１１と第一アルミニウム層１５及び第二アルミニウム層１３とをそれぞれ積層し、この積層体Ｓを図３に示す加圧装置１１０を用いて積層方向に加圧した状態とする。
【００２２】
この図３に示す加圧装置１１０は、ベース板１１１と、ベース板１１１の上面の四隅に垂直に取り付けられたガイドポスト１１２と、これらガイドポスト１１２の上端部に固定された固定板１１３と、これらベース板１１１と固定板１１３との間で上下移動自在にガイドポスト１１２に支持された押圧板１１４と、固定板１１３と押圧板１１４との間に設けられて押圧板１１４を下方に付勢するばね等の付勢手段１１５とを備えている。
固定板１１３および押圧板１１４は、ベース板１１１に対して平行に配置されており、ベース板１１１と押圧板１１４との間に前述の積層体Ｓが配置される。積層体Ｓの両面には加圧を均一にするためにカーボンシート１１６が配設される。
この加圧装置１１０により加圧した状態で、加圧装置１１０ごと図示略の加熱炉内に設置し、真空雰囲気下でろう付け温度に加熱して接合する。この場合の加圧力としては例えば０．６８ＭＰａ（７ｋｇｆ／ｃｍ2）、加熱温度としては例えば６４０℃とされる。
【００２３】
そして、図２（ｂ）に示すように、セラミックス基板１１と第一アルミニウム層１５及び第二アルミニウム層１３とが接合された接合体１９に、回路層１２の第一銅層１６、金属層３０の第二銅層３１及び第三アルミニウム層３２を接合する。まず、接合体１９の第一アルミニウム層１５に拡散防止材としてのチタン箔４１（厚さ：１０μｍ以上２０μｍ以下）を介して第一銅層１６を積層し、第二アルミニウム層１３にチタン箔４１を介して第二銅層３１を積層し、第二銅層３１にチタン箔４１を介して第三アルミニウム層３２を積層する。そして、これらの積層体を、図３と同様の加圧装置１１０を用いて積層方向に加圧した状態で、加圧装置１１０ごと真空雰囲気下で加熱して、第一アルミニウム層１５と第一銅層１６、第二アルミニウム層１３と第二銅層３１、第二銅層３１と第三アルミニウム層３２をそれぞれ固相拡散接合する。この場合の加圧力としては、例えば、０．２９ＭＰａ以上３．４３ＭＰａ以下とされ、加熱温度としては５００℃以上５４８℃未満とされる。そして、この加圧及び加熱状態を５分以上２４０分以下の間で保持することによりそれぞれ固相拡散接合される。
【００２４】
次に、上述の接合体であるパワーモジュール用基板２０の第三アルミニウム層３２と冷却器８０とを両面ろうクラッド材４２を介して積層し、図３と同様の加圧装置１１０を用いて積層方向に加圧した状態で、加圧装置１１０ごと窒素雰囲気下で加熱して、ろう付け接合する。両面ろうクラッド材はアルミニウム合金（Ａ３００３）からなる芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のろう材層が形成された両面ろうクラッド材４２が用いられ、この場合の加圧力としては、例えば、０．００１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下とされ、加熱温度としては５８０℃以上６３０℃以下とされる。また、第三アルミニウム層３２と冷却器８０の接合方法として、ろう付け以外に、Ｚｎ−Ａｌ系のはんだ材によりはんだ付けする方法としてもよい。はんだ付けは接合温度が４５０℃以下（例えば、Ｚｎ−Ａｌ系はんだの場合３８５℃）とされ、この温度では銅とアルミニウムとの拡散は生じないので、第一銅層１６、第二銅層３１、第三アルミニウム層３２の接合時に用いた拡散防止材としてのチタン箔４１は不要となる。
【００２５】
なお、本実施形態においては、第一アルミニウム層１５と第一銅層１６、第二アルミニウム層１３と第二銅層３１、及びこの第二銅層３１と第三アルミニウム層３２のそれぞれの接合面は、予め傷が除去されて平滑にされた後に固相拡散接合される。
【００２６】
このようにして製造される冷却器付パワーモジュール用基板５０では、第一銅層１６の厚さをｔ１、耐力をσ１とし、金属層３０の第二銅層３１の厚さをｔ２、耐力をσ２としたときに、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下とされているので、加熱時にセラミックス基板１１の両面に生じる応力が、セラミックス基板１１を中心としたほぼ対称構造となる。これにより、加熱時等にセラミックス基板１１の両面に作用する応力に偏りが生じ難く、反りを発生しにくくすることができる。したがって、各層の積層時における初期反りのみならず、半導体素子６０の実装工程時や使用環境においても反りの発生を抑制することができ、絶縁基板としても信頼性を向上でき、良好な放熱性を発揮させることができる。
【００２７】
図４には本発明の第２実施形態を示している。
第１実施形態では二つのパワーモジュール用基板２０を別々に冷却器８０へ接合したが、第２実施形態では、パワーモジュール用基板２０の金属層３０の第二銅層３１の平面サイズが２個分の回路層１２より大きく形成され、この第二銅層３１を共用した構成とされている。それぞれのパワーモジュール用基板２０は、セラミックス基板１１の一方の面に第一アルミニウム層１５、第一銅層１６からなる回路層１２が接合され、他方の面に第二アルミニウム層１３、第二銅層３１、第三アルミニウム層３２からなる金属層３０が接合された構成とされる。
【００２８】
この冷却器付パワーモジュール用基板５０を製造するには、セラミックス基板１１の両面に回路層１２の第一アルミニウム層１５と金属層３０の第二アルミニウム層１３とをろう付けにより接合し、これらの接合体を一枚の第二銅層３１の上に載置するとともに、各第一アルミニウム層１５に第一銅層１６をそれぞれ積層し、第二銅層３１に第三アルミニウム層３２を積層して、これらを固層拡散接合することで２枚の回路層１２を有するパワーモジュール用基板２０を形成する。そして、そのパワーモジュール用基板２０を冷却器８０にろう付け又ははんだ付けにより接合することで冷却器付パワーモジュール用基板５０を形成する。この冷却器付パワーモジュール用基板５０は、一枚の第二銅層３１により一体化されているので、位置ずれや変形が生じ難く、位置精度を出しやすいことから、高集積化を図ることができる。
【００２９】
それぞれの第二アルミニウム層１３と第二銅層３１との接合部に対応する部分の第一銅層１６の厚さｔ１及び耐力σ１、金属層３０の第二銅層３１の厚さｔ２及び耐力σ２の関係を、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下とし、第三アルミニウム層３２の厚みを０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ未満とすることで、セラミックス基板１１を中心としたほぼ応力の対象構造を構成することができる。したがって、加熱時等にセラミックス基板１１の両面に作用する応力に偏りが生じ難く、反りを発生しにくくすることができ、良好な放熱性を発揮させることができる。また、これら回路層１２の第一銅層１６、金属層３０の第二銅層３１の厚さの和（ｔ１＋ｔ２）は４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００３０】
なお、上記実施形態では、２個の回路層１２を有する冷却器付パワーモジュール用基板５０の例を示したが、３個以上の回路層１２を搭載した構造としてもよい。
【実施例】
【００３１】
厚み０．６３５ｍｍのＡｌＮからなるセラミックス基板と、厚み０．６ｍｍの純度９９質量％以上のアルミニウム（２Ｎ−Ａｌ）からなる第一アルミニウム層及び第二アルミニウム層とを用意するとともに、第一銅層、第二銅層、第三アルミニウム層について表１に示す厚さ、耐力のものを用意した（第三アルミニウム層はＡ６０６３を用い、厚さのみ表示）。また、試料番号６の第一銅層は三菱伸銅株式会社製のＺＣ合金（Ｃｕ９９．９８質量％−Ｚｒ０．０２質量％）を用い、他の第一銅層及び第二銅層は純度９９．９６質量％以上の無酸素銅（ＯＦＣ）を用いた。
そして、これらを上記実施形態で述べた接合方法により接合して、パワーモジュール用基板の試料を作製した。
なお、各部材の平面サイズは、セラミックス基板が４０ｍｍ×４０ｍｍ、回路層及び金属層が３７ｍｍ×３７ｍｍとした。
【００３２】
得られた試料につき、６１５℃で冷却器にろう付けにより接合し、超音波画像測定機にてパワーモジュール用基板と冷却器との接合界面を観察して、接合界面におけるボイド（空孔）の面積を測定し、接合すべき面積に対するボイドの合計面積をボイド率として算出し、ボイド率が２％未満であったものを○、２％を超えるものを×とした。
表１中、比率Ａは（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）を示し、厚さＢはｔ１＋ｔ２を示す。
【００３３】
【表１】
0006417834.tif 000002
【００３４】
表１からわかるように、（ｔ１×σ１）／（ｔ２×σ２）が０．７以上１．５以下で、ｔ３が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ未満であり、ｔ１＋ｔ２が４．０ｍｍ以上とされた試料では、ボイド率評価が良好であることから温度変化による形状変化が少なく放熱性に優れる、冷却器付パワーモジュール用基板が得られることが確認された。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  セラミックス基板
１２  回路層
１３  第二アルミニウム層
１５  第一アルミニウム層
１６  第一銅層
１８  ろう材箔
２０  パワーモジュール用基板
３０  金属層
３１  第二銅層
３２  第三アルミニウム層
５０  冷却器付パワーモジュール用基板
６０  半導体素子
８０  冷却器
１００  パワーモジュール
【図１】
0006417834.tif 000003
【図２】
0006417834.tif 000004
【図３】
0006417834.tif 000005
【図４】
0006417834.tif 000006