(57)【要約】【課題】高い熱伝導特性と、冷熱サイクル負荷に対する高い設計の自由度とを有する絶縁基板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】絶縁基板２０Ａの製造方法は、配線層１と絶縁層２を積層状にろう付けにより接合するろう付け工程を備える。配線層１はアルミニウムと炭素材との複合材からなる。ろう付け工程前の配線層１の絶縁層２との第１接合予定面１ａに第１Ｎｉめっき層１１が形成されている。ろう付け工程では、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間に第１アルミニウム系ろう材層６が介在した状態で、配線層１と絶縁層２をろう付けにより接合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層と絶縁層を積層状にろう付けにより接合するろう付け工程を備え、
前記配線層は、アルミニウムと炭素材との複合材からなり、且つ、前記ろう付け工程前の前記配線層の前記絶縁層との第１接合予定面に第１Ｎｉめっき層が形成されており、
前記ろう付け工程では、前記配線層の前記第１Ｎｉめっき層と前記絶縁層との間に第１アルミニウム系ろう材層が介在した状態で前記配線層と前記絶縁層をろう付けにより接合する、絶縁基板の製造方法。
【請求項２】
前記配線層の外面は、前記第１接合予定面と、発熱性素子がはんだ付けにより接合されて搭載される搭載予定面とを含んでおり、
前記Ｎｉめっき層は、前記ろう付け工程前の前記配線層の外面全面に形成されている請求項１記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項３】
前記ろう付け工程では、前記配線層と前記絶縁層との接合界面及びその近傍からなる領域に、前記第１Ｎｉめっき層の構成元素の少なくともＮｉと前記第１ろう材層の構成元素の少なくともＡｌとが化合したＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が形成されるように、前記配線層と前記絶縁層をろう付けにより接合する請求項１又は２記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１ろう材層のアルミニウム系ろう材は、Ｍｇ、Ｂｉ及びＳｒからなる群より選択される少なくとも一つの元素が添加されたＡｌ−Ｓｉ系ろう材である請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項５】
前記配線層の前記第１接合予定面に形成された前記第１Ｎｉめっき層の厚さが１５μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。  
【請求項６】
前記第１ろう材層の厚さが５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項７】
前記配線層の前記第１接合予定面に形成された前記第１Ｎｉめっき層の厚さをＸ１、前記第１ろう材層の厚さをＹ１とするとき、Ｘ１とＹ１は、
０．０５≦Ｘ１／Ｙ１≦０．５
の関係を満足している請求項１〜６のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項８】
前記ろう付け工程は、前記配線層と、前記絶縁層と、前記絶縁層の前記配線層配置側とは反対側に配置される緩衝層と、を積層状にろう付けにより一括して接合するものであり、
前記緩衝層は、アルミニウムと炭素材との複合材からなり、且つ、前記ろう付け工程前の前記緩衝層の前記絶縁層との第２接合予定面に第２Ｎｉめっき層が形成されており、
前記ろう付け工程では、前記配線層の前記第１Ｎｉめっき層と前記絶縁層との間に前記第１ろう材層が介在し且つ前記絶縁層と前記緩衝層の前記第２Ｎｉめっき層との間に第２アルミニウム系ろう材層が介在した状態で、前記配線層と前記絶縁層と前記緩衝層とをろう付けにより一括して接合する、請求項１〜７のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項９】
前記ろう付け工程は、前記配線層と、前記絶縁層と、前記緩衝層と、前記緩衝層の前記絶縁層配置側とは反対側に配置される金属製冷却部材と、を積層状にろう付けにより一括して接合するものであり、
前記ろう付け工程前の前記緩衝層の前記冷却部材との第３接合予定面に第３Ｎｉめっき層が形成されており、
前記ろう付け工程では、前記配線層の前記第１Ｎｉめっき層と前記絶縁層との間に前記第１ろう材層が介在し且つ前記絶縁層と前記緩衝層の前記第２Ｎｉめっき層との間に前記第２ろう材層が介在し且つ前記緩衝層の前記第３Ｎｉめっき層と前記冷却部材との間に第３アルミニウム系ろう材層が介在した状態で、前記配線層と前記絶縁層と前記緩衝層と前記冷却部材とをろう付けにより一括して接合する、請求項８記載の絶縁基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法により得られた絶縁基板。
【請求項１１】
配線層と絶縁層を具備するとともに、前記配線層と前記絶縁層が積層状にろう付けにより接合されており、
前記配線層は、アルミニウムと炭素材との複合材からなり、
前記配線層と前記絶縁層との接合界面及びその近傍からなる領域にＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が存在している、絶縁基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子等の発熱性素子が搭載される絶縁基板の製造方法及び絶縁基板に関する。
【０００２】
なお、本明細書及び特許請求の範囲では、「アルミニウム」の語は、特に明示する場合を除き、純アルミニウムとアルミニウム合金との双方を含む意味で用いられる。
【０００３】
また、本明細書及び特許請求の範囲では、「板」の語は、特に明示する場合を除き、「箔」をも含む意味で用いられる。
【０００４】
また、本発明に係る絶縁基板の上下方向は限定されるものではないが、絶縁基板の構成を理解し易くするため、本明細書及び特許請求の範囲では、絶縁基板における発熱性素子が搭載される面側を上側、その反対側を下側と定義する。
【背景技術】
【０００５】
金属と炭素材との複合材として、例えば特許文献１（特許第５１５０９０５号公報）や特許文献２（特許第５１４５５９１号公報）に記載されているように、アルミニウム層等の金属層と炭素材層としての炭素繊維層とが交互に複数積層されて接合一体化されたものが知られている。この種の複合材は、高い熱伝導特性が必要な部材用の材料としての利用が期待されている。
【０００６】
ところで、発熱性素子が搭載される絶縁基板は、複数の構成層（例：配線層、絶縁層、緩衝層）を備えるとともに、これらの層が積層状に接合一体化されている。絶縁層はセラミック等で形成される。配線層の外面の一部（例えば配線層の上面）は、発熱性素子がはんだ付けにより接合されて搭載される搭載予定面となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開第５１５０９０５号公報
【特許文献２】特開第５１４５５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の絶縁基板は一般に高い熱伝導特性（即ち高い熱伝導率）が要求される。そこで、絶縁基板の構成層として例えば配線層を上述の複合材で形成することにより、絶縁基板の熱伝導性を高くすることが考えられる。
【０００９】
しかしこの場合、配線層の絶縁層との接合予定面に露出する、配線層に含まれる炭素材の露出量が多すぎると、炭素材と絶縁層をろう付けにより強固に接合することが困難であるので、配線層と絶縁層との接合強度を更に高め、設計の自由度を高くすることが難しい。さらに、炭素材を含んだ配線層の線膨張係数が絶縁層の線膨張係数よりも大きい場合に、絶縁基板に冷熱サイクルが負荷された時に両層間の線膨張係数の差に起因して発生した熱応力により、配線層と絶縁層との間に剥離が発生したり配線層や絶縁層への応力が高くなるなど、冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を高くすることが難しくなる虞がある。
【００１０】
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、高い熱伝導特性と、冷熱サイクル負荷に対する高い設計の自由度とを有する絶縁基板の製造方法及び絶縁基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以下の手段を提供する。
【００１２】
［１］  配線層と絶縁層を積層状にろう付けにより接合するろう付け工程を備え、
前記配線層は、アルミニウムと炭素材との複合材からなり、且つ、前記ろう付け工程前の前記配線層の前記絶縁層との第１接合予定面に第１Ｎｉめっき層が形成されており、
前記ろう付け工程では、前記配線層の前記第１Ｎｉめっき層と前記絶縁層との間に第１アルミニウム系ろう材層が介在した状態で前記配線層と前記絶縁層をろう付けにより接合する、絶縁基板の製造方法。
【００１３】
［２］  前記配線層の外面は、前記第１接合予定面と、発熱性素子がはんだ付けにより接合されて搭載される搭載予定面とを含んでおり、
前記Ｎｉめっき層は、前記ろう付け工程前の前記配線層の外面全面に形成されている前項１記載の絶縁基板の製造方法。
【００１４】
［３］  前記ろう付け工程では、前記配線層と前記絶縁層との接合界面及びその近傍からなる領域に、前記第１Ｎｉめっき層の構成元素の少なくともＮｉと前記第１ろう材層の構成元素の少なくともＡｌとが化合したＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が形成されるように、前記配線層と前記絶縁層をろう付けにより接合する前項１又は２記載の絶縁基板の製造方法。
【００１５】
［４］  前記第１ろう材層のアルミニウム系ろう材は、Ｍｇ、Ｂｉ及びＳｒからなる群より選択される少なくとも一つの元素が添加されたＡｌ−Ｓｉ系ろう材である前項１〜３のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【００１６】
［５］  前記配線層の前記第１接合予定面に形成された前記第１Ｎｉめっき層の厚さが１５μｍ以下である前項１〜４のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。  
【００１７】
［６］  前記第１ろう材層の厚さが５μｍ以上１００μｍ以下である前項１〜５のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【００１８】
［７］  前記配線層の前記第１接合予定面に形成された前記第１Ｎｉめっき層の厚さをＸ１、前記第１ろう材層の厚さをＹ１とするとき、Ｘ１とＹ１は、
０．０５≦Ｘ１／Ｙ１≦０．５
の関係を満足している前項１〜６のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【００１９】
［８］  前記ろう付け工程は、前記配線層と、前記絶縁層と、前記絶縁層の前記配線層配置側とは反対側に配置される緩衝層と、を積層状にろう付けにより一括して接合するものであり、
前記緩衝層は、アルミニウムと炭素材との複合材からなり、且つ、前記ろう付け工程前の前記緩衝層の前記絶縁層との第２接合予定面に第２Ｎｉめっき層が形成されており、
前記ろう付け工程では、前記配線層の前記第１Ｎｉめっき層と前記絶縁層との間に前記第１ろう材層が介在し且つ前記絶縁層と前記緩衝層の前記第２Ｎｉめっき層との間に第２アルミニウム系ろう材層が介在した状態で、前記配線層と前記絶縁層と前記緩衝層とをろう付けにより一括して接合する、前項１〜７のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
【００２０】
［９］  前記ろう付け工程は、前記配線層と、前記絶縁層と、前記緩衝層と、前記緩衝層の前記絶縁層配置側とは反対側に配置される金属製冷却部材と、を積層状にろう付けにより一括して接合するものであり、
前記ろう付け工程前の前記緩衝層の前記冷却部材との第３接合予定面に第３Ｎｉめっき層が形成されており、
前記ろう付け工程では、前記配線層の前記第１Ｎｉめっき層と前記絶縁層との間に前記第１ろう材層が介在し且つ前記絶縁層と前記緩衝層の前記第２Ｎｉめっき層との間に前記第２ろう材層が介在し且つ前記緩衝層の前記第３Ｎｉめっき層と前記冷却部材との間に第３アルミニウム系ろう材層が介在した状態で、前記配線層と前記絶縁層と前記緩衝層と前記冷却部材とをろう付けにより一括して接合する、前項８記載の絶縁基板の製造方法。
【００２１】
［１０］  前項１〜９のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法により得られた絶縁基板。
【００２２】
［１１］  配線層と絶縁層を具備するとともに、前記配線層と前記絶縁層が積層状にろう付けにより接合されており、
前記配線層は、アルミニウムと炭素材との複合材からなり、
前記配線層と前記絶縁層との接合界面及びその近傍からなる領域にＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が存在している、絶縁基板。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は以下の効果を奏する。
【００２４】
前項［１］によれば、配線層がアルミニウムと炭素材との複合材からなることにより、高い熱伝導特性を有する絶縁基板を得ることができる。
【００２５】
さらに、配線層の第１接合予定面に第１Ｎｉめっき層が形成されることにより、配線層がアルミニウムと炭素材との複合材からなる場合でも配線層と絶縁層をろう付けにより強固に接合することができる。これにより、絶縁基板について冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を高めることができる。
【００２６】
前項［２］では、第１Ｎｉめっき層が配線層の外面全面に形成されていることにより、配線層の外面への第１Ｎｉめっき層の形成を容易に行うことができるし、更に、配線層の搭載予定面にもＮｉめっき層が形成されるので、搭載予定面におけるはんだ付け性が向上する。したがって、発熱性素子を搭載予定面にはんだ付けにより接合する際に搭載予定面にはんだ付け性を向上させるための処理をわざわざ施さなくても、発熱性素子を搭載予定面に強固に接合することができる。
【００２７】
前項［３］では、配線層と絶縁層との接合界面及びその近傍からなる領域にＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が形成されることにより、冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を確実に高めることができる。
【００２８】
前項［４］では、第１ろう材層のアルミニウム系ろう材がＡｌ−Ｓｉ系ろう材であることにより、ろう材の炭素材との濡れ性及びろう付け性を確実に向上させることができる。さらに、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材にＭｇが添加されることにより、ろう付けを例えば真空ろう付けで行う場合でも配線層と絶縁層を確実に強固に接合することができる。さらに、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材にＢｉやＳｒが添加されることにより、ろう材の流動性が向上し、これにより配線層と絶縁層を確実に強固に接合することができる。
【００２９】
前項［５］では、第１Ｎｉめっき層の厚さが所定厚さ以下であることにより、粗大な金属間化合物の形成を抑制し得て、配線層と絶縁層を確実に強固に接合することができる。
【００３０】
前項［６］では、第１ろう材層の厚さが所定範囲であることにより、配線層と絶縁層を確実に強固に接合することができる。
【００３１】
前項［７］では、第１Ｎｉめっき層の厚さＸ１と第１ろう材層の厚さＹ１とが所定の関係を満足していることにより、配線層と絶縁層を確実に強固に接合することができるし、更に、絶縁基板への冷熱サイクル負荷時に発生する熱応力が確実に緩和されて、冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を確実に向上させることができる。
【００３２】
前項［８］では、緩衝層がアルミニウムと炭素材との複合材からなることにより、絶縁基板の熱伝導特性を更に向上させることができる。
【００３３】
さらに、緩衝層の第２接合予定面に第２Ｎｉめっき層が形成されることにより、緩衝層がアルミニウムと炭素材との複合材からなる場合でも絶縁層と緩衝層をろう付けにより強固に接合することができる。これにより、絶縁基板について冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を更に高めることができる。
【００３４】
さらに、配線層と絶縁層と緩衝層とをろう付けにより一括して接合することにより、配線層と絶縁層との接合と、絶縁層と緩衝層との接合とを同時に行うことができる。これにより、絶縁基板の製造に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
前項［９］では、緩衝層の第３接合予定面に第３Ｎｉめっき層が形成されることにより、緩衝層がアルミニウムと炭素材との複合材からなる場合でも緩衝層と冷却部材をろう付けにより強固に接合することができる。これにより、絶縁基板について冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を更に一層高めることができる。
【００３６】
さらに、配線層と絶縁層と緩衝層と冷却部材とをろう付けにより一括して接合することにより、配線層と絶縁層との接合と、絶縁層と緩衝層との接合と、緩衝層と冷却部材との接合とを同時に行うことができる。これにより、絶縁基板の製造に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
前項［１０］では、高い熱伝導特性と冷熱サイクル負荷に対する高い設計の自由度とを有する絶縁基板を提供できる。
【００３８】
前項［１１］では、高い熱伝導特性と冷熱サイクル負荷に対する高い設計の自由度とを有する絶縁基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る絶縁基板の概略断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１中のＺ１部分の概略拡大図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１中のＺ２部分の概略拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１中のＺ３部分の概略拡大図である。
【図３】図３は、同絶縁基板の製造方法のろう付け工程を説明する概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３中のＺ４部分の概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３中のＺ５部分の概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図３中のＺ６部分の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る絶縁基板の概略断面図である。
【図６】図６は、同絶縁基板の製造方法のろう付け工程を説明する概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る絶縁基板の製造方法のろう付け工程を説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００４１】
図１〜４Ｃは、本発明の第１実施形態を説明する図である。
【００４２】
図１に示すように、本第１実施形態の絶縁基板２０Ａは、電子モジュール用基板（例：パワーモジュール用基板）等として用いられるものであり、積層状に一体化された複数の層１〜４を具備している。具体的には、上から順に、配線層１、絶縁層２、緩衝層３、及び、冷却層としての板状の金属製冷却部材４が水平に且つ積層状に配置されるとともに、これらがろう付けにより接合一体化されることで絶縁基板２０Ａが形成されている。なお、本第１実施形態の絶縁基板２０Ａは冷却部材（冷却層）４を備えていることから、冷却基板とも呼ばれている。
【００４３】
絶縁基板２０Ａにおいて配線層１は電子回路が形成される層であり、回路層とも呼ばれている。配線層１の外面のうち上面は、電子素子（例：パワーモジュールチップ）等の発熱性素子（二点鎖線で示す）２１がはんだ付けにより接合されて搭載される搭載予定面１ｂである。換言すると、発熱性素子２１は配線層１の搭載予定面１ｂにはんだ付けにより接合されて搭載される。配線層１の詳細な構成については後述する。
【００４４】
絶縁層２は、電気絶縁性を有しており、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等のセラミック板で形成されている。
【００４５】
緩衝層３は、絶縁基板２０Ａに発生する熱応力を緩和するための層であり、熱応力の緩和作用を増大させるための厚さ方向に貫通した複数の貫通孔３ｚを有している。各貫通孔３ｚは、緩衝層３への穿孔により形成されたものである。緩衝層３の詳細な構成については後述する。
【００４６】
冷却部材４は、発熱性素子２１を冷却するものであり、例えばアルミニウム製である。本第１実施形態では、冷却部材４として、冷却流体（例：冷却液）が流通する一つ又は複数の流通路（例：流通孔）４ａを有する冷却器が用いられている。なお本発明では、冷却部材４として、冷却器の他に例えば放熱部材が用いられていても良い。
【００４７】
配線層１は、絶縁層２の厚さ方向片側に配置されており、本第１実施形態では配線層１は絶縁層２の上側に配置されている。緩衝層３は、絶縁層２の配線層１配置側とは反対側に配置されており即ち絶縁層２の下側に配置されている。冷却部材４は、緩衝層３の絶縁層２配置側とは反対側に配置されており即ち緩衝層３の下側に配置されている。
【００４８】
絶縁基板２０Ａでは、発熱性素子２１の動作に伴い発熱性素子２１に発生した熱は、発熱性素子２１から配線層１、絶縁層２、緩衝層３及び冷却部材４に順次伝導する。その結果、発熱性素子２１の温度が低下して発熱性素子２１が冷却される。したがって、発熱性素子２１を冷却する絶縁基板２０Ａの冷却性能を高めるためには、絶縁基板２０Ａはその厚さ方向（即ち積層方向）の熱伝導率がなるべく高い（大きい）方が望ましい。
【００４９】
次に、本第１実施形態の絶縁基板２０Ａの製造方法について図３及び図４Ａ〜４Ｃを参照して以下に説明する。
【００５０】
本第１実施形態の絶縁基板２０Ａの製造方法は、ろう付け工程等を備えている。
【００５１】
ろう付け工程は、絶縁基板２０Ａを構成する全ての層のうち少なくとも配線層１と絶縁層２を積層状にろう付けにより接合する工程である。詳述すると、本第１実施形態のろう付け工程では、配線層１と絶縁層２と緩衝層３と冷却部材４とが積層状にろう付けにより一括して接合される。
【００５２】
図３に示すように、配線層１及び緩衝層３は、それぞれ、アルミニウムと炭素材との複合材からなる。
【００５３】
複合材はアルミニウムと炭素材との複合材であれば良く、アルミニウムと炭素材との複合形態は限定されるものではない。例えば、複合材は、アルミニウムマトリックス中に炭素材が分散した状態にアルミニウムと炭素材を含有していて良いし、図４Ａ〜４Ｃに示すようにアルミニウム領域９ａ、１９ａと炭素材領域９ｂ、１９ｂとに分かれた状態にアルミニウムと炭素材を含有していても良い。
【００５４】
さらに詳述すると、アルミニウムと炭素材との複合材として、溶湯撹拌法により得られた複合材、粉末焼結法により得られた複合材、塗工＋焼結法により得られた複合材、溶湯鍛造法により得られた複合材、粉末押出法により得られた複合材などが用いられる。
【００５５】
溶湯撹拌法とは、溶融したアルミニウム（即ちアルミニウム溶湯）に炭素材としての炭素粉末（例：炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、黒鉛粉末）を入れて撹拌混合し冷却凝固させる方法である。
【００５６】
粉末焼結法とは、アルミニウム粉末と炭素材としての炭素粉末とを混合して焼結する方法である。
【００５７】
塗工＋焼結法とは、アルミニウム箔上に炭素材としての炭素粉末（例：炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、黒鉛粉末）を塗工して得られた塗工アルミニウム箔を複数積層して焼結する方法である。
【００５８】
溶湯鍛造法とは、空隙を有する炭素材としての炭素成形体（例：黒鉛成形体）内に溶融したアルミニウム（即ちアルミニウム溶湯）を押し込む方法である。
【００５９】
粉末押出法とは、アルミニウム粉末と炭素材としての炭素粉末（例：炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、黒鉛粉末）とを混合して押出加工する方法である。
【００６０】
さらに、アルミニウムと炭素材との複合材として、例えば、上述の特許文献１及び２に開示されているような、アルミニウム層と炭素材層（例：炭素繊維層）とが交互に複数積層された状態で接合一体化された複合材が用いられる。
【００６１】
複合材において、アルミニウムの種類は限定されるものではなく、高純度アルミニウム（例：その純度３Ｎ、４Ｎ、５Ｎ）、ＪＩＳ（日本工業規格）のアルミニウム合金記号Ａ１０００系（純アルミニウム）、Ａ３０００系、Ａ６０００系などのアルミニウムが用いられる。
【００６２】
複合材において、炭素材の種類は限定されるものではないが、なるべく高い熱伝導率を有するもの、即ち高熱伝導性のものであることが絶縁基板２０Ａの冷却性能を向上させ得る点等で望ましい。特に、炭素材は、炭素繊維（例：ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維）、カーボンナノチューブ（例：単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維）、グラフェン（例：単層グラフェン、多層グラフェン）、天然黒鉛（例：鱗片状黒鉛）及び人造黒鉛（例：異方性黒鉛、等方性黒鉛、熱分解黒鉛）からなる群より選択される少なくとも一種であることが望ましく、更には、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン及び天然黒鉛からなる群より選択される少なくとも一種であることがより望ましい。
【００６３】
炭素材が炭素粉末等の炭素粒子である場合、炭素粒子は、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることが望ましく、更には、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン及び天然黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることがより望ましい。
【００６４】
炭素粒子の大きさは限定されるものではない。炭素粒子が炭素繊維である場合、平均繊維長が１０μｍ以上２ｍｍ以下の炭素繊維が特に好適に用いられる。炭素粒子がカーボンナノチューブである場合、平均長さが１μｍ以上１０μｍ以下のカーボンナノチューブが特に好適に用いられる。炭素粒子が天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子である場合、平均粒子径が１０μｍ以上３ｍｍ以下の天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子が特に好適に用いられる。
【００６５】
配線層１の厚さは、配線層１として機能し得る厚さであれば限定されるものではなく、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
【００６６】
緩衝層３の厚さは、緩衝層３として機能し得る厚さであれば限定されるものではなく、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００６７】
配線層１用の複合材の種類と緩衝層３用の複合材の種類とは同じであっても良いし、相異していても良い。
【００６８】
図３に示すように、配線層１の外面のうち少なくとも絶縁層２との接合予定面１ａ（これを「第１接合予定面１ａ」という）、即ち配線層１の下面には、ろう付け工程を実行する前に、Ｎｉ（ニッケル）−Ｐ（リン）めっき層等のＮｉ（ニッケル）めっき層１１（これを「第１Ｎｉめっき層１１」という）が公知のＮｉめっき方法（例：電気Ｎｉめっき法、無電解Ｎｉめっき法）に従って予め形成される（図４Ａ参照）。
【００６９】
本第１実施形態では、配線層１の外面における第１Ｎｉめっき層１１の形成箇所は、配線層１の外面全体である。したがって、配線層１の第１接合予定面１ａと搭載予定面１ｂと外側周面とに第１Ｎｉめっき層１１が形成されている。さらに、第１Ｎｉめっき層１１の厚さは、配線層１の外面全体に亘って略均一である。
【００７０】
緩衝層３の外面のうち絶縁層２との接合予定面３ａ（これを「第２接合予定面３ａ」という）、即ち緩衝層３の上面にも、ろう付け工程を実行する前に、Ｎｉ−Ｐめっき層等のＮｉめっき層１２（これを「第２Ｎｉめっき層１２」という）が公知のＮｉめっき方法に従って予め形成される（図４Ｂ参照）。
【００７１】
さらに、緩衝層３の外面のうち冷却部材４との接合予定面３ｂ（これを「第３接合予定面３ｂ」という）、即ち緩衝層３の下面にも、ろう付け工程を実行する前に、Ｎｉ−Ｐめっき層等のＮｉめっき層１３（これを「第３Ｎｉめっき層１３」という）が公知のＮｉめっき方法に従って予め形成される（図４Ｃ参照）。
【００７２】
本第１実施形態では、緩衝層３の外面におけるＮｉめっき層（第２及び第３Ｎｉめっき層１２、１３）の形成箇所は、緩衝層３の外面全体である。したがって、緩衝層３の第２接合予定面３ａと第３接合予定面３ｂと外側周面とにＮｉめっき層（第２及び第３Ｎｉめっき層１２、１３）が形成されている。
【００７３】
次いで、第１Ｎｉめっき層１１が形成された配線層１と、絶縁層２と、第２及び第３Ｎｉめっき層１２、１３が形成された緩衝層３と、冷却部材４とを、この順に積層して積層体を形成する。この際に、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間にアルミニウム系ろう材層６（これを「第１アルミニウム系ろう材層６」という。）を挟み、且つ、絶縁層２と緩衝層３の第２Ｎｉめっき層１２との間にアルミニウム系ろう材層７（これを「第２アルミニウム系ろう材層７」という。）を挟み、且つ、緩衝層３の第３Ｎｉめっき層１３と冷却部材４との間にアルミニウム系ろう材層８（これを「第３アルミニウム系ろう材層８」という。）を挟む。これにより、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間に第１ろう材層６が介在し、且つ、絶縁層２と緩衝層３の第２Ｎｉめっき層１２との間に第２ろう材層７が介在し、且つ、緩衝層３の第３Ｎｉめっき層１３と冷却部材４との間に第３ろう材層８が介在する。そして、この状態の積層体にその積層方向にろう付け荷重を加えた状態で所定のろう付け雰囲気中にてろう付け熱を付与することにより、配線層１と絶縁層２と緩衝層３と冷却部材４とを一括して接合一体化する。これにより、図１に示した絶縁基板２０Ａが得られる。
【００７４】
第１ろう材層６は、配線層１と絶縁層２を接合するためのものである。したがって、配線層１と絶縁層２は、両者１、２の間に介在された第１ろう材層６のろう材で接合される。本第１実施形態では、第１ろう材層６としてアルミニウム系ろう材箔が用いられている。
【００７５】
第２ろう材層７は、絶縁層２と緩衝層３を接合するためのものである。したがって、絶縁層２と緩衝層３は、両者２、３の間に介在された第２ろう材層７のろう材で接合される。本第１実施形態では、第２ろう材層７としてアルミニウム系ろう材箔が用いられている。
【００７６】
第３ろう材層８は、緩衝層３と冷却部材４を接合するためのものである。したがって、緩衝層３と冷却部材４は、両者３、４の間に介在された第３ろう材層８のろう材で接合される。本第１実施形態では、第３ろう材層８としてアルミニウム系ろう材箔が用いられている。
【００７７】
第１〜第３ろう材層７〜８のそれぞれのろう材は、アルミニウム系ろう材であれば限定されるものではないが、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材であることが、ろう材の炭素材との濡れ性及びろう付け性を確実に向上させ得る点で望ましい。さらに、ろう材は、Ｍｇ、Ｂｉ及びＳｒからなる群より選択される少なくとも一つの元素が添加されたＡｌ−Ｓｉ系ろう材であることが特に望ましい。その理由は次のとおりである。
【００７８】
すなわち、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材にＭｇが添加されることにより、ろう付けを例えば真空ろう付けで行う場合でも、配線層１と絶縁層２、絶縁層２と緩衝層３、緩衝層３と冷却部材４を確実に強固に接合することができる。さらに、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材にＢｉやＳｒが添加されることにより、ろう材の流動性が向上し、これにより、配線層１と絶縁層２、絶縁層２と緩衝層３、緩衝層３と冷却部材４を確実に強固に接合することができる。
【００７９】
Ｍｇの添加量は限定されるものではないが、Ｍｇの特に望ましい添加量は、ろう材全体に対して０．１質量％以上３質量％以下である。
【００８０】
Ｂｉの添加量は限定されるものではないが、Ｂｉの特に望ましい添加量は、ろう材全体に対して０．０１質量％以上２質量％以下である。
【００８１】
Ｓｒの添加量は限定されるものではないが、Ｓｒの特に望ましい添加量は、ろう材全体に対して０．０００１質量％以上０．３質量％以下である。
【００８２】
ろう付け工程で適用されるろう付け手段及びろう付け条件は、これらの層１〜４を一括して接合可能なろう付け手段及びろう付け条件であれば限定されるものではなく、特に真空ろう付け等が好適に用いられる。
【００８３】
さらに、ろう付け工程では、配線層１と絶縁層２との接合界面及びその厚さ方向近傍からなる領域と、絶縁層２と緩衝層３との接合界面及びその厚さ方向近傍からなる領域と、緩衝層３と冷却部材４との接合界面及びその厚さ方向近傍からなる領域とに、それぞれ、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６が形成されるように、配線層１と絶縁層２と緩衝層３と冷却部材４とをろう付けにより一括して接合することが望ましい。その理由は次のとおりである。
【００８４】
すなわち、配線層１と絶縁層２をろう付けにより接合することにより、図２Ａに示すように、配線層１と絶縁層２との接合界面及びその近傍に、第１Ｎｉめっき層１１の少なくとも一部と第１ろう材層６とが合金化した合金層１５Ａが形成される。この合金層１５Ａは、絶縁基板２０Ａへの冷熱サイクル負荷時に配線層１と絶縁層２との間に発生する熱応力を緩和する界面緩衝層としての作用を奏する。さらに、第１Ｎｉめっき層１１の構成元素の少なくともＮｉと第１ろう材層６の構成元素の少なくともＡｌとが化合してＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６が合金層１５Ａ中に形成されることにより、合金層１５Ａの線膨張係数が小さくなり、冷熱サイクル負荷時の熱応力が低減される。その結果、配線層１と絶縁層２との間に発生する剥離、及び、配線層１や絶縁層２に発生する割れを確実に抑制することができ、即ち冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度が向上する。
【００８５】
さらに、絶縁層２と緩衝層３をろう付けにより接合することにより、図２Ｂに示すように、絶縁層２と緩衝層３との接合界面及びその近傍に、第２Ｎｉめっき層１２の少なくとも一部と第２ろう材層７とが合金化した合金層１５Ｂが形成される。この合金層１５Ｂは、絶縁基板２０Ａへの冷熱サイクル負荷時に絶縁層２と緩衝層３との間に発生する熱応力を緩和する界面緩衝層としての作用を奏する。さらに、第２Ｎｉめっき層１２の構成元素の少なくともＮｉと第２ろう材層７の構成元素の少なくともＡｌとが化合してＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６が合金層１５Ｂ中に形成されることにより、合金層１５Ｂの線膨張係数が小さくなり、冷熱サイクル負荷時の熱応力が低減される。その結果、絶縁層２と緩衝層３との間に発生する剥離、及び、絶縁層２や緩衝層３に発生する割れを確実に抑制することができ、即ち冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度が更に向上する。
【００８６】
さらに、緩衝層３と冷却部材４をろう付けにより接合することにより、図２Ｃに示すように、緩衝層３と冷却部材４との接合界面及びその近傍に、第３Ｎｉめっき層１３の少なくとも一部と第３ろう材層８とが合金化した合金層１５Ｃが形成される。この合金層１５Ｃは、絶縁基板２０Ａへの冷熱サイクル負荷時に緩衝層３と冷却部材４との間に発生する熱応力を緩和する界面緩衝層としての作用を奏する。さらに、第３Ｎｉめっき層１３の構成元素の少なくともＮｉと第３ろう材層８の構成元素の少なくともＡｌとが化合してＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６が合金層１５Ｃ中に形成されることにより、合金層１５Ｃの線膨張係数が小さくなり、冷熱サイクル負荷時の熱応力が低減される。その結果、緩衝層３と冷却部材４との間に発生する剥離、及び、緩衝層３や冷却部材４に発生する割れを確実に抑制することができ、即ち冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度が更に一層向上する。
【００８７】
上述したＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６は、合金層１５Ａ（１５Ｂ、１５Ｃ）の線膨張係数を低下させ得るものであればその種類に限定されるものではないが、特に、ＡｌＮｉ、ＡｌＮｉ３、Ａｌ３Ｎｉ、Ａｌ３Ｎｉ２及びＡｌ３Ｎｉ５からなる群より選択される少なくとも一つであることが、合金層１５Ａ（１５Ｂ、１５Ｃ）の線膨張係数を確実に低下させ得る点で望ましい。さらに、ろう材層６（７、８）のろう材がＡｌ−Ｓｉ系ろう材である場合には、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６はＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ系金属間化合物であっても良い。さらに、ろう材中にはＦｅが不純物として含有されている場合があることから、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物１６はＡｌ−Ｎｉ−Ｆｅ系金属間化合物であっても良い。
【００８８】
金属間化合物１６の大きさは限定されるものではないが、金属間化合物１６の平均粒子径は１μｍ以上５００μｍ以下であることが合金層１５Ａ（１５Ｂ、１５Ｃ）の線膨張係数を更に確実に低下させ得る点で特に望ましい。
【００８９】
さらに、配線層１と絶縁層２との接合界面及びその近傍に第１Ｎｉめっき層１１の少なくとも一部が残存していても良いし、絶縁層２と緩衝層３との接合界面及びその近傍に第２Ｎｉめっき層１２の少なくとも一部が残存していても良いし、緩衝層３と冷却部材４との接合界面及びその近傍に第３Ｎｉめっき層１３の少なくとも一部が残存していても良く、これらの場合でも上述の作用を奏する。
【００９０】
ろう付け工程で適用されるろう付け手段が真空ろう付けである場合、そのろう付け条件は限定されるものではないが、真空度１×１０-5Ｐａ以上１×１０-3Ｐａ以下、ろう付け温度５９０℃以上６２０℃以下、その保持時間５ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下、及び、ろう付け荷重０．０３Ｎ／ｍｍ２以上１Ｎ／ｍｍ２以下であることが特に望ましい。その理由は上述した作用を確実に奏し得るからである。
【００９１】
配線層１の第１接合予定面１ａに形成された第１Ｎｉめっき層１１の厚さＸ１は限定されるものではないが、１５μｍ以下であることが望ましい。第１Ｎｉめっき層１１の厚さＸ１が１５μｍ以下であることにより、粗大な金属間化合物１６の形成を確実に抑制することができ、これにより配線層１と絶縁層２を確実に強固に接合することができる。第１Ｎｉめっき層１１の厚さＸ１の下限値は限定されるものではないが、特に１μｍであることが望ましい。その理由は、金属間化合物１６を確実に形成し得て配線層１と絶縁層２を確実に強固に接合できるからである。
【００９２】
第１ろう材層６の厚さＹ１は限定されるものではないが、５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。第１ろう材層６の厚さＹ１が５μｍ以上であることにより、配線層１と絶縁層２を確実に強固に接合することができる。第１ろう材層６の厚さＹ１が１００μｍ以下であることにより、ろう付け時に配線層１にエロージョンが発生するのを確実に抑制することができる。第１ろう材層６の厚さＹ１の特に望ましい上限値は５０μｍである。
【００９３】
さらに、配線層１の第１接合予定面１ａに形成された第１Ｎｉめっき層１１の厚さＸ１と第１ろう材層６の厚さＹ１は、次式（ｉ）を満足していることが望ましい。
【００９４】
０．０５≦Ｘ１／Ｙ１≦０．５  …式（ｉ）
その理由は次のとおりである。すなわち、Ｘ１／Ｙ１の値が０．０５以上であることにより、配線層１と絶縁層２を確実に強固に接合することができる。Ｘ１／Ｙ１の値が０．５以下であることにより、配線層１と絶縁層２との接合界面及びその近傍に熱応力を緩和し得る合金層１５Ａを確実に形成することでき、これにより冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を確実に向上させることができる。
【００９５】
緩衝層３の第２接合予定面３ａに形成された第２Ｎｉめっき層１２の厚さＸ２は限定されるものではないが、１５μｍ以下であることが望ましい。その理由は、上述した第１Ｎｉめっき層１１の場合と同じである。第２Ｎｉめっき層１２の厚さＸ２の望ましい下限値は限定されるものではないが、特に１μｍであることが望ましい。その理由は、上述した第１Ｎｉめっき層１１の場合と同じである。
【００９６】
第２ろう材層７の厚さＹ２は限定されるものではないが、５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。その理由は、上述した第１ろう材層６の場合と同じである。第２ろう材層７の厚さＹ２の特に望ましい上限値は５０μｍである。
【００９７】
さらに、第２Ｎｉめっき層１２の厚さＸ２と第２ろう材層７の厚さＹ２は、次式（ii）を満足していることが望ましい。
【００９８】
０．０５≦Ｘ２／Ｙ２≦０．５  …式（ii）
その理由は次のとおりである。すなわち、Ｘ２／Ｙ２の値が０．０５以上であることにより、絶縁層２と緩衝層３を確実に強固に接合することができる。Ｘ２／Ｙ２の値が０．５以下であることにより、絶縁層２と緩衝層３との間に熱応力を緩和し得る合金層１５Ｂを確実に形成することでき、これにより冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を更に確実に向上させることができる。
【００９９】
緩衝層３の第３接合予定面３ｂに形成された第３Ｎｉめっき層１３の厚さＸ３は限定されるものではないが、１５μｍ以下であることが望ましい。その理由は、上述した第１Ｎｉめっき層１１の場合と同じである。第３Ｎｉめっき層１３の厚さＸ３の望ましい下限値は限定されるものではないが、特に１μｍであることが望ましい。その理由は、上述した第１Ｎｉめっき層１１の場合と同じである。
【０１００】
第３ろう材層８の厚さＹ３は限定されるものではないが、５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。その理由は、上述した第１ろう材層６の場合と同じである。第３ろう材層８の厚さＹ３の特に望ましい上限値は５０μｍである。
【０１０１】
さらに、第３Ｎｉめっき層１３の厚さＸ３と第３ろう材層の厚さＹ３は、次式（iii）を満足していることが望ましい。
【０１０２】
０．０５≦Ｘ３／Ｙ３≦０．５  …式（iii）
その理由は次のとおりである。すなわち、Ｘ３／Ｙ３の値が０．０５以上であることにより、緩衝層３と冷却部材４を確実に強固に接合することができる。Ｘ３／Ｙ３の値が０．５以下であることにより、緩衝層３と冷却部材４との間に熱応力を緩和し得る合金層１５Ｃを確実に形成することでき、これにより冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を更に確実に向上させることができる。
【０１０３】
本第１実施形態の絶縁基板２０Ａの製造方法には次の利点がある。
【０１０４】
配線層１がアルミニウムと炭素材との複合材からなるので、高い熱伝導特性を有する絶縁基板２０Ａを得ることができる。
【０１０５】
さらに、配線層１の第１接合予定面１ａに第１Ｎｉめっき層１１が形成されているので、配線層１がアルミニウムと炭素材との複合材からなる場合でも配線層１と絶縁層２をろう付けにより強固に接合することができる。これにより、絶縁基板２０Ａについて冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を高めることができる。
【０１０６】
さらに、第１Ｎｉめっき層１１が配線層１の外面全面に形成されているので、配線層１の外面への第１Ｎｉめっき層１１の形成を容易に行うことができるし、更に、配線層１の搭載予定面１ｂにも第１Ｎｉめっき層１１が形成されるので、搭載予定面１ｂにおけるはんだ付け性が向上する。したがって、発熱性素子２１を搭載予定面１ｂにはんだ付けにより接合する際に搭載予定面１ｂにはんだ付け性を向上させるための処理をわざわざ施さなくても、発熱性素子２１を搭載予定面１ｂに強固に接合することができる。
【０１０７】
さらに、緩衝層３がアルミニウムと炭素材との複合材からなるので、絶縁基板２０Ａの熱伝導特性（即ち絶縁基板２０Ａの熱伝導率）を更に向上させることができる。
【０１０８】
さらに、緩衝層３の第２接合予定面３ａに第２Ｎｉめっき層１２が形成されているので、緩衝層３がアルミニウムと炭素材との複合材からなる場合でも絶縁層２と緩衝層３をろう付けにより強固に接合することができる。これにより、絶縁基板２０Ａについて冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を更に高めることができる。
【０１０９】
さらに、緩衝層３の第３接合予定面３ｂに第３Ｎｉめっき層１３が形成されているので、緩衝層３がアルミニウムと炭素材との複合材からなる場合でも緩衝層３と冷却部材４をろう付けにより強固に接合することができる。これにより、絶縁基板２０Ａについて冷熱サイクル負荷に対する設計の自由度を更に一層高めることができる。
【０１１０】
さらに、ろう付け工程では、配線層１と絶縁層２と緩衝層３と冷却部材４とをろう付けにより一括して接合するので、配線層１と絶縁層２との接合と、絶縁層２と緩衝層３との接合と、緩衝層３と冷却部材４との接合とを同時に行うことができる。これにより、絶縁基板２０Ａの製造に要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１１１】
ここで、配線層１（緩衝層３）を形成するアルミニウムと炭素材との複合材において、当該複合材が粉末焼結法又は溶融鍛造法により得られたものである場合には、複合材の外面に露出する、複合材に含まれる炭素材の露出量が特に多くなり易い。そのため、配線層１（緩衝層３）がこのような複合材からなる場合は、一般に、配線層１（緩衝層３）を絶縁層２（冷却部材４）にろう付けにより強固に接合することが特に困難である。しかしながら、本第１実施形態の絶縁基板２０Ａの製造方法によれば、配線層１（緩衝層３）がこのような複合材からなる場合でも、配線層１の第１接合予定面１ａ（緩衝層３の第２及び第３接合予定面３ａ、３ｂ）に第１Ｎｉめっき層１１（第２及び第３Ｎｉめっき層１２、１３）が形成されているので、配線層１（緩衝層３）を絶縁層２（冷却部材４）にろう付けにより強固に接合することができる。
【０１１２】
図５及び６は、本発明の第２実施形態を説明する図である。これらの図において、上記第１実施形態の絶縁基板２０Ａと同等の要素には同一の符号が付されている。以下、本第２実施形態について上記第１実施形態との相異を中心に説明する。
【０１１３】
図５に示すように、本第２実施形態の絶縁基板２０Ｂでは、緩衝層３０は、アルミニウムと炭素材との複合材からなるものではなく金属製であり、詳述すると高純度アルミニウム等のアルミニウム製である。アルミニウムの純度は例えば４Ｎ（即ち純度９９．９９質量％）である。緩衝層３０はその厚さ方向に貫通した複数の貫通孔３０ｚを有している。
【０１１４】
図６に示すように、ろう付け工程を実施する前において、緩衝層３０の外面にはＮｉめっき層は形成されておらず、緩衝層３０の絶縁層２との第２接合予定面３０ａに第２アルミニウム系ろう材層３７が予めクラッドされており、緩衝層３０の冷却部材４との第３接合予定面３０ｂに第３アルミニウム系ろう材層３８が予めクラッドされている。
【０１１５】
ろう付け工程では、第１Ｎｉめっき層１１が形成された配線層１と、絶縁層２と、第２及び第３ろう材層３７、３８がクラッドされた緩衝層３０と、冷却部材４とを、この順に積層して積層体を形成する。この際に、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間にアルミニウム系ろう材箔からなる第１アルミニウム系ろう材層６を挟む。これにより、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間に第１ろう材層６が介在される。
【０１１６】
そして、この状態の積層体にその積層方向にろう付け荷重を加えた状態で所定のろう付け雰囲気中にてろう付け熱を付与することにより、配線層１と絶縁層２と緩衝層３０と冷却部材４とを一括して接合一体化する。これにより、図５に示した本第２実施形態の絶縁基板２０Ｂが得られる。
【０１１７】
本第２実施形態の絶縁基板２０Ｂでは、配線層１がアルミニウムと炭素材との複合材からなるので、絶縁基板２０Ｂの熱伝導特性を高めることができる。
【０１１８】
図７は、本発明の第３実施形態を説明する図である。同図において、上記第１実施形態の絶縁基板２０Ａと同等の要素には同一の符号が付されている。以下、本第３実施形態について上記第１及び第２実施形態との相異を中心に説明する。
【０１１９】
本第３実施形態では、緩衝層３０は、上記第２実施形態と同様に金属製であり、詳述すると高純度アルミニウム等のアルミニウム製である。
【０１２０】
さらに、上記第２実施形態と同様に、ろう付け工程を実施する前において、緩衝層３０の外面にはＮｉめっき層は形成されておらず、緩衝層３０の絶縁層２との第２接合予定面３０ａに第２アルミニウム系ろう材層３７が予めクラッドされており、緩衝層３０の冷却部材４との第３接合予定面３０ｂに第３アルミニウム系ろう材層３８が予めクラッドされている。
【０１２１】
さらに、配線層１と絶縁層２を接合する第１アルミニウム系ろう材層３６として、アルミニウム系ろう材箔ではなくアルミニウム両面ブレージングシートが用いられている。すなわち、第１ろう材層３６はアルミニウム両面ブレージングシートからなる。
【０１２２】
ブレージングシートは、心材３６ａの両面にそれぞれ皮材としてアルミニウム系ろう材層３６ｂがクラッドされたものである。心材３６ａの材質はアルミニウムである。アルミニウムの種類に限定されるものではないが、特に純アルミニウム又は高純度アルミニウムであることが望ましい。その理由は上述した作用を確実に奏し得るからである。さらに、心材３６ａの厚さは限定されるものではないが、なるべく薄い方が望ましい。心材３６ａの厚さの特に望ましい下限値は５０μｍであり、特に望ましい上限値は２００μｍである。
【０１２３】
ろう付け工程では、第１Ｎｉめっき層１１が形成された配線層１と、絶縁層２と、第２及び第３ろう材層３７、３８がクラッドされた緩衝層３０と、冷却部材４とを、この順に積層して積層体を形成する。この際に、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間に第１ろう材層３６として前記ブレージングシートを挟む。これにより、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間に第１ろう材層３６が介在される。
【０１２４】
そして、この状態の積層体にその積層方向にろう付け荷重を加えた状態で所定のろう付け雰囲気中にてろう付け熱を付与することにより、配線層１と絶縁層２と緩衝層３と冷却部材４とを一括して接合一体化する。これにより、本第３実施形態の絶縁基板２０Ｃが得られる。
【０１２５】
以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能である。
【０１２６】
また、ろう材層６、７、８は、上記第１及び第２実施形態で用いたろう材箔や上記第３実施形態で用いたブレージングシートからなることが、二つの接合対象物（配線層１と絶縁層２、絶縁層２と緩衝層３、緩衝層３と冷却部材４）同士を確実に均一に接合し得る点で特に望ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アルミニウム系ろう材粉末を二つの接合対象物の間に供給することで両接合対象物間にろう材層を介在させた状態にし、この状態でろう付け工程を行っても良い。
【０１２７】
また、上記実施形態では、冷却部材４として、冷却流体が流通する流通路４ａを有する冷却器が用いられているが、本発明では、その他に例えば、放熱フィンを有するヒートシンク等の放熱部材が用いられていても良い。
【実施例】
【０１２８】
次に、本発明の具体的実施例及び比較例を以下に示す。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【０１２９】
＜実施例１＞
実施例１では、図５及び６に示した上記第２実施形態の絶縁基板２０Ｂを以下の手順で製造した。
【０１３０】
アルミニウムと炭素材との複合材からなる配線層１を準備した。複合材は、アルミニウム粉末と炭素粉末を混合してホットプレスにより真空中にて加熱焼結することで得られたものであり、即ち粉末焼結法により得られたものである。配線層１の平面視形状は正方形状であり、その一辺長さは２８ｍｍであり、その厚さは１ｍｍであった。
【０１３１】
そして、配線層１の外面全体に第１Ｎｉめっき層１１をその厚さＸ１が略均一になるように無電解めっき法により形成した。配線層１の絶縁層２との第１接合予定面１ａに形成された第１Ｎｉめっき層１１の厚さＸ１は８μｍであった。
【０１３２】
セラミックとしてのＡｌＮ製の絶縁層２を準備した。絶縁層２の平面視形状は正方形状であり、その一辺長さは３０ｍｍであり、その厚さは０．６ｍｍであった。
【０１３３】
高純度アルミニウム製の緩衝層３０とアルミニウム製の冷却部材４とをそれぞれ準備した。
【０１３４】
緩衝層３０においてアルミニウムの純度は４Ｎであった。緩衝層３０はその厚さ方向に貫通した複数の貫通孔３０ｚを有する。緩衝層３０の平面視形状は正方形状であり、その一辺長さは２８ｍｍであり、その厚さは１．６ｍｍであった。さらに、緩衝層３０の絶縁層２との第２接合予定面３０ａに第２アルミニウム系ろう材層３７をクラッドした。また、緩衝層３０の冷却部材４との第３接合予定面３０ｂに第３アルミニウム系ろう材層３８をクラッドした。各ろう材層３７、３８のろう材は、Ｍｇが添加されたＡｌ−Ｓｉ系ろう材であり、その厚さは３０μｍであった。
【０１３５】
冷却部材４は、その内部に冷却水（冷却流体）が流通する複数の流通孔（流通路）４ａを有する冷却器であった。冷却部材４の平面視形状は正方形状であり、その一辺長さは４０ｍｍであり、その厚さは１５ｍｍであった。
【０１３６】
そして、第１Ｎｉめっき層１１が形成された配線層１と、絶縁層２と、第２及び第３ろう材層３７、３８がクラッドされた緩衝層３０と、冷却部材４とを、この順に積層して積層体を形成した。この際に、配線層１の第１Ｎｉめっき層１１と絶縁層２との間に第１アルミニウム系ろう材層６として第１アルミニウム系ろう材箔を挟んだ。そして、この状態で配線層１と絶縁層２と緩衝層３と冷却部材４とを真空ろう付け炉内にて真空ろう付けにより一括して接合一体化した。これにより、絶縁基板２０Ｂを得た。
【０１３７】
第１ろう材層（第１ろう材箔）６のろう材は、Ｍｇが添加されたＡｌ−Ｓｉ系ろう材であった。第１ろう材層６の厚さＸ１は３０μｍであった。したがって、第１Ｎｉめっき層１１の厚さＸ１（＝８μｍ）を第１ろう材層６の厚さＹ１（＝３０μｍ）で割った値Ｘ１／Ｙ１は、０．２７であり、上記関係式（ｉ）を満足していた。
【０１３８】
真空ろう付けの際に適用したろう付け条件は、真空度１×１０-4Ｐａ、ろう付け温度６００℃、その保持時間３０ｍｉｎ、ろう付け荷重０．１５Ｎ／ｍｍ２であった。
【０１３９】
得られた絶縁基板２０Ｂの接合状態を調べたところ、接合状態は良好であった。また、絶縁基板２０Ｂに対して−４０℃〜１２５℃の冷熱サイクル試験を１０００回繰り返して行ったところ、絶縁基板２０Ｂには剥離及び割れが生じなかった。したがって、絶縁基板２０Ｂは、冷熱サイクル負荷に対して高い設計の自由度を有していることを確認し得た。
【０１４０】
＜実施例２＞
実施例２では、図７に示した上記第３実施形態の絶縁基板２０Ｃを製造した。その製造方法及び製造条件は、第１アルミニウム系ろう材層３６としてアルミニウム両面ブレージングシートを用いたことを除いて、実施例１の絶縁基板２０Ｂの製造方法及び製造条件と同じである。
【０１４１】
ブレージングシートの心材３６ａの材質はＡ１１００であり、心材３６ａの厚さは１００μｍであった。心材３６ａの両面にそれぞれクラッドされたろう材層３６ｂのクラッド率はそれぞれ２０％であった。各ろう材層３６ｂのろう材は、Ｍｇが添加されたＡｌ−Ｓｉ系ろう材であった。
【０１４２】
得られた絶縁基板２０Ｃの接合状態を調べたところ、接合状態は良好であった。また、絶縁基板２０Ｃに対して−４０℃〜１２５℃の冷熱サイクル試験を１０００回繰り返して行ったところ、絶縁基板２０Ｃには剥離及び割れが生じなかった。したがって、絶縁基板２０Ｃは、冷熱サイクル負荷に対して高い設計の自由度を有していることを確認し得た。
【０１４３】
＜比較例＞
比較例では、配線層の外面に第１Ｎｉめっき層を形成しなかったことを除いて、実施例１の絶縁基板２０Ｂの製造方法及び製造条件と同じ方法及び条件で、絶縁基板を製造した。
【０１４４】
得られた絶縁基板の接合状態を調べたところ、配線層と絶縁層との接合面積率が３０％以下であった。また、絶縁基板に対して−４０℃〜１２５℃の冷熱サイクル試験を１０００回繰り返して行ったところ、配線層と絶縁層との間で剥離が生じた。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、電子素子等の発熱性素子が搭載される絶縁基板の製造方法及び絶縁基板に利用可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１：配線層
１ａ：第１接合予定面
１ｂ：搭載予定面
２：絶縁層
３、３０：緩衝層
３ａ、３０ａ：第２接合予定面
３ｂ、３０ｂ：第３接合予定面
４：冷却部材
６：第１アルミニウム系ろう材層
７：第２アルミニウム系ろう材層
８：第３アルミニウム系ろう材層
１１：第１Ｎｉめっき層
１２：第２Ｎｉめっき層
１３：第３Ｎｉめっき層
１６：Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物
２０Ａ〜２０Ｃ：絶縁基板
２１：発熱性素子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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