(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱性及び絶縁性のバランスに優れたパワーモジュール用基板並びにパワーモジュール用回路基板並びに耐久性の高いパワーモジュールを提供する。【解決手段】金属基板１０１と、金属基板１０１上に設けられた絶縁樹脂層１０２と、絶縁樹脂層１０２上に設けられた金属層１０３とを備える。絶縁樹脂層１０２は、熱硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂中に分散された無機充填材とを含み、絶縁樹脂層１０２を７００℃、４時間加熱処理して灰化した後の灰化残渣に含まれる無機充填材について、灰化残渣に含まれる無機充填材の粒子体積をａとし、灰化残渣に含まれる無機充填材の水銀圧入法により測定される粒子内空隙体積をｂとしたとき、１００×ｂ／ａで示される無機充填材の気孔率が４０％以上６５％以下であり、平均気孔径が０．２０μｍ以上１．３５μｍ以下である。【選択図】図１
2017028128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、前記金属基板上に設けられた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層上に設けられた金属層と、を備えるパワーモジュール用基板であって、
前記絶縁樹脂層は、熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された無機充填材とを含み、
前記絶縁樹脂層を７００℃、４時間加熱処理して灰化した後の灰化残渣に含まれる前記無機充填材について、水銀圧入法による細孔径分布測定を行ったとき、
前記灰化残渣に含まれる前記無機充填材の粒子体積をａとし、前記灰化残渣に含まれる前記無機充填材の前記水銀圧入法により測定される粒子内空隙体積をｂとしたとき、１００×ｂ／ａで示される前記無機充填材の気孔率が４０％以上６５％以下であり、
前記灰化残渣に含まれる前記無機充填材の前記水銀圧入法により測定される平均気孔径が０．２０μｍ以上１．３５μｍ以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーモジュール用基板において、
前記無機充填材は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成されている二次凝集粒子であるパワーモジュール用基板。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーモジュール用基板において、
前記二次凝集粒子を構成する前記一次粒子の平均長径が０．０１μｍ以上２０μｍ以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記無機充填材の平均粒径が５μｍ以上１８０μｍ以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記無機充填材の含有量が、前記絶縁樹脂層１００質量％に対し、５０質量％以上９５質量％以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記熱硬化性樹脂がジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、およびシアネート樹脂から選択される一種または二種以上であるパワーモジュール用基板。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で動的粘弾性測定により測定される、前記絶縁樹脂層のガラス転移温度が１７５℃以上であるパワーモジュール用基板。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記金属層の厚みが０．２５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記金属層を構成する金属が銅を含むパワーモジュール用基板。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記金属基板の厚みが２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板において、
前記金属基板が銅基板であるパワーモジュール用基板。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれか一項に記載のパワーモジュール用基板の前記金属層を回路加工してなるパワーモジュール用回路基板。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパワーモジュール用回路基板と、
前記パワーモジュール用回路基板上に設けられた電子部品と、
を備えるパワーモジュール。
【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、パワーモジュール用回路基板およびパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびダイオード等の半導体素子、抵抗、ならびにコンデンサ等の電子部品を回路基板上に搭載して構成したパワーモジュールが知られている。
これらのパワーモジュールは、その耐圧や電流容量に応じて各種機器に応用されている。特に、近年の環境問題、省エネルギー化推進の観点から、各種電気機械へのこれらパワーモジュールの使用が年々拡大している。
特に車載用電力制御装置について、その小型化、省スペ−ス化と共に電力制御装置をエンジンル−ム内に設置することが要望されている。エンジンル−ム内は温度が高く、温度変化が大きい等過酷な環境であり、放熱面積の大きな基板が必要とされる。このような用途に対して、より一層放熱性に優れる金属ベース回路基板が注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体素子をリードフレーム等の支持体に搭載し、支持体と、ヒートシンクに接続される放熱板とを、絶縁樹脂層とで接着したパワーモジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１６６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このようなパワーモジュールは高温での放熱性および絶縁性がまだ十分に満足できるものでなかった。そのため、電子部品の熱を外部に十分に放熱させたり、電子部品の絶縁性を保ったりすることが困難となる場合があり、その場合はパワーモジュールの性能が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
金属基板と、上記金属基板上に設けられた絶縁樹脂層と、上記絶縁樹脂層上に設けられた金属層と、を備えるパワーモジュール用基板であって、
上記絶縁樹脂層は、熱硬化性樹脂と、上記熱硬化性樹脂中に分散された無機充填材とを含み、
上記絶縁樹脂層を７００℃、４時間加熱処理して灰化した後の灰化残渣に含まれる上記無機充填材について、水銀圧入法による細孔径分布測定を行ったとき、
上記灰化残渣に含まれる上記無機充填材の粒子体積をａとし、上記灰化残渣に含まれる上記無機充填材の上記水銀圧入法により測定される粒子内空隙体積をｂとしたとき、１００×ｂ／ａで示される上記無機充填材の気孔率が４０％以上６５％以下であり、
上記灰化残渣に含まれる上記無機充填材の上記水銀圧入法により測定される平均気孔径が０．２０μｍ以上１．３５μｍ以下であるパワーモジュール用基板が提供される。
【０００７】
絶縁樹脂層中の上記無機充填材の気孔率が４０％以上であり、かつ、上記無機充填材の平均気孔径が０．２０μｍ以上であると、熱硬化性樹脂が無機充填材の内部に十分に入り込むため、絶縁樹脂層中のボイドの発生が少ない。これにより、パワーモジュール用基板の絶縁耐圧を向上できるため、得られるパワーモジュールの絶縁信頼性を向上できる。
また、絶縁樹脂層中の上記無機充填材の気孔率が６５％以下であり、かつ、上記無機充填材の平均気孔径が１．３５μｍ以下であることで、無機充填材の強度を向上でき、その結果、パワーモジュール用基板製造前後において、上記無機充填材の形状や配向をある程度保持することができる。これにより、パワーモジュール用基板の熱伝導性を向上できるため、得られるパワーモジュールの放熱性を向上できる。
さらに上記気孔率および上記平均気孔径が上記範囲内であると、絶縁樹脂層中に上記無機充填材が均一に分散されている。そのため、温度変化が激しい環境下に長時間置かれても膜厚等が変化しにくいため、本発明のパワーモジュール用基板を用いたパワーモジュールは放熱性の低下が起きにくい。
以上から、本発明によれば、上記無機充填材の上記気孔率および平均気孔径を上記範囲内に制御することにより、放熱性および絶縁性のバランスに優れたパワーモジュール用基板を得ることができると推察される。そして、当該パワーモジュール用基板をパワーモジュールに適用することで、耐久性の高いパワーモジュールを実現できる。
【０００８】
また、本発明によれば、
上記パワーモジュール用基板の上記金属層を回路加工してなるパワーモジュール用回路基板が提供される。
【０００９】
さらに、本発明によれば、
上記パワーモジュール用回路基板と、
上記パワーモジュール用回路基板上に設けられた電子部品と、
を備えるパワーモジュールが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐久性の高いパワーモジュールを実現できる、放熱性および絶縁性のバランスに優れたパワーモジュール用基板およびパワーモジュール用回路基板並びに耐久性の高いパワーモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワーモジュール用基板の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパワーモジュールの断面図である。
【図３】無機充填材（Ｂ）の気孔率を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。また、数値範囲の「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
【００１３】
［パワーモジュール用基板］
はじめに、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るパワーモジュール用基板１００の断面図である。
パワーモジュール用基板１００は、金属基板１０１と、金属基板１０１上に設けられた絶縁樹脂層１０２と、絶縁樹脂層１０２上に設けられた金属層１０３とを備える。
【００１４】
＜絶縁樹脂層＞
絶縁樹脂層１０２は、金属層１０３を金属基板１０１に接着するための層である。
絶縁樹脂層１０２は、熱硬化性樹脂（Ａ）と、熱硬化性樹脂（Ａ）中に分散された無機充填材（Ｂ）とを含む。
そして、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の気孔率が４０％以上、好ましくは４２％以上、より好ましくは４５％以上、そして６５％以下、好ましくは６３％以下、さらに好ましくは６０％以下である。
ここで、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の気孔率は、絶縁樹脂層１０２を７００℃、４時間加熱処理して灰化した後の灰化残渣に含まれる無機充填材（Ｂ）について、水銀圧入法による細孔径分布測定を行ったとき、上記灰化残渣に含まれる無機充填材（Ｂ）の粒子体積をａとし、上記灰化残渣に含まれる無機充填材（Ｂ）の上記水銀圧入法により測定される粒子内空隙体積をｂとしたとき、１００×ｂ／ａで示される。図３は、無機充填材（Ｂ）の気孔率を説明するための模式図である。
無機充填材（Ｂ）の上記粒子内空隙体積ｂは、例えば、水銀圧入式のポロシメータで測定できる。細孔径Ｒを横軸とし、対数微分細孔容積（ｄＶ／ｄｌｏｇＲ）を縦軸としたときの無機充填材（Ｂ）の細孔径分布曲線（無機充填材（Ｂ）のＬｏｇ微分細孔容積分布曲線）のピークが細孔径０．０３μｍ以上１００μｍ以下の範囲で２つ以上ある場合、通常は、細孔径が０．０３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内にピークを形成する際に圧入された水銀の体積が無機充填材（Ｂ）の単位重量当たりの粒子内空隙体積ｂを示し、細孔径が３．０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内にピークを形成する際に圧入された水銀の体積が無機充填材（Ｂ）の単位重量当たりの粒子間空隙体積を示す。
また、粒子体積ａは、細孔径が０．０３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内にピークを形成する直前まで圧入された水銀の体積と測定に使用する粉体用セルの体積から算出することができる。また、得られた粒子体積ａと無機充填材（Ｂ）の重量（ｇ）から無機充填材（Ｂ）の密度（ｇ／ｍＬ）を算出することができる。
ここで、無機充填材（Ｂ）の密度（ｇ／ｍＬ）は上記水銀圧入法により測定することができる粒子密度であり、無機充填材（Ｂ）の重量（ｇ）を無機充填材（Ｂ）の体積（すなわち粒子体積ａ）で割った値である。無機充填材（Ｂ）の体積は、上記粒子間空隙体積は含まれず、粒子の物質自体の体積、粒子内の閉細孔の体積および粒子内空隙体積ｂの和である。
また、本実施形態において、細孔径は細孔の直径を示す。また、平均気孔径はモード径である。
【００１５】
また、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の平均気孔径が０．２０μｍ以上、好ましくは０．２２μｍ以上、より好ましくは０．２５μｍ以上、そして、１．３５μｍ以下、好ましくは１．００μｍ以下、より好ましくは０．９０μｍ以下、特に好ましくは０．８０μｍ以下である。
ここで、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の平均気孔径は、絶縁樹脂層１０２を７００℃、４時間加熱処理して灰化した後の灰化残渣に含まれる上記無機充填材の平均気孔径であり、水銀圧入法により測定される。無機充填材（Ｂ）の上記平均気孔径は、例えば、水銀圧入式のポロシメータで測定できる。例えば、無機充填材（Ｂ）の細孔径分布曲線のピークが細孔径０．０３μｍ以上１００μｍ以下の範囲で２つ以上ある場合、細孔径が０．０３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲のピークが粒子内空隙体積ｂを示し、そのピークに対応する細孔径の平均値が上記平均気孔径である。ここで、上記平均気孔径はモード径である。
【００１６】
絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の気孔率が上記下限値以上であり、かつ、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の平均気孔径が上記下限値以上であることで、熱硬化性樹脂が無機充填材（Ｂ）の内部に十分に入り込むため、絶縁樹脂層１０２中のボイドの発生が少ない。これにより、パワーモジュール用基板の絶縁耐圧を向上できるため、得られるパワーモジュールの絶縁信頼性を向上できる。
【００１７】
また、絶縁樹脂層１０２中の上記無機充填材（Ｂ）の気孔率が上記上限値以下であり、かつ、無機充填材（Ｂ）の平均気孔径が上記上限値以下であることで、無機充填材（Ｂ）の強度（二次凝集粒子の場合は凝集力）を向上させることができ、その結果、パワーモジュール用基板１００製造前後において、上記無機充填材の形状や配向（二次凝集粒子の場合は一次粒子の配向）をある程度保持することができる。これにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性を向上できるため、得られるパワーモジュールの放熱性を向上できる。特に無機充填材（Ｂ）が二次凝集粒子の場合、二次凝集粒子の形状をある程度維持することにより、一次粒子間の接触が保たれ、また一次粒子のランダム配向が保たれるためにパワーモジュール用基板１００の熱伝導性をより一層向上できる。
そして、パワーモジュール用基板１００は、上記気孔率および上記平均気孔径が上記範囲内であると、絶縁樹脂層１０２中に上記無機充填材が均一に分散されている。そのため、温度変化が激しい環境下に長時間置かれても膜厚等が変化しにくいため、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００を用いたパワーモジュールは熱伝導性の低下が起きにくい。
以上から、本実施形態によれば、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材の上記気孔率および平均気孔径を上記範囲内に制御することにより、放熱性および絶縁性のバランスに優れたパワーモジュール用基板１００を得ることができると推察される。そして、パワーモジュール用基板１００をパワーモジュールに適用することで、耐久性の高いパワーモジュールを実現できる。
【００１８】
本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００を用いることにより、耐久性の高いパワーモジュールを実現できる。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のような理由が考えられる。
本発明者の検討によれば、従来のパワーモジュール用基板を用いたパワーモジュールは、自動車のエンジンルーム内等の温度変化が激しい環境下に長時間置かれると、絶縁樹脂層の熱伝導率や絶縁性の低下等が生じてパワーモジュールの耐久性が低下してしまうことが明らかになった。そのため、従来のパワーモジュールは耐久性に劣っていた。
一方、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００を用いたパワーモジュールは温度変化が激しい環境下でも耐久性に優れている。この理由としては、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００は、ボイドが発生し難い構造になっており、かつ、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）がパワーモジュール用基板１００製造前の形状や配向をある程度維持しており、さらに絶縁樹脂層１０２中に均一に分散されているからだと考えられる。絶縁樹脂層１０２中のボイドの発生が少ないことにより、パワーモジュール用基板１００の絶縁性を向上でき、さらにパワーモジュール用基板１００製造前後において、無機充填材（Ｂ）の形状や配向をある程度保持できることにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性を向上できる。
以上の理由から、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００は放熱性および絶縁性のバランスに優れているため、このパワーモジュール用基板１００をパワーモジュールに適用すると、耐久性に優れるパワーモジュールが得られると推察される。
【００１９】
絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の気孔率および平均気孔径は、絶縁樹脂層１０２を構成する各成分の種類や配合割合、および絶縁樹脂層１０２の作製方法を適切に調節することにより制御することが可能である。
本実施形態においては、とくに熱硬化性樹脂（Ａ）の種類を適切に選択することや、絶縁樹脂層１０２を形成するための樹脂ワニスを構成する溶媒を適切に選択すること、絶縁樹脂層１０２に対して圧縮圧力を印加する工程を含むこと、熱硬化性樹脂（Ａ）および無機充填材（Ｂ）を添加した樹脂ワニスに対しエージングを行うこと、当該エージングにおける加熱・加圧条件、無機充填材（Ｂ）の焼成条件等が、上記気孔率および平均気孔径を制御するための因子として挙げられる。
【００２０】
絶縁樹脂層１０２は金属基板１０１と金属層１０３との間に設けられ、パワーモジュールにおいて、発熱体から放熱体への熱伝導を促進する。これにより、半導体チップ等における特性変動に起因した故障を抑え、パワーモジュールの安定性の向上が図られている。
【００２１】
パワーモジュール用基板１００において、昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で動的粘弾性測定により測定される、絶縁樹脂層１０２のガラス転移温度が好ましくは１７５℃以上であり、より好ましくは１９０℃以上である。上記ガラス転移温度の上限値は特に限定されないが、例えば、３００℃以下である。
ここで、絶縁樹脂層１０２のガラス転移温度（Ｔｇ）は、金属基板１０１と金属層１０３を取り除いた後、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）により昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定する。
ガラス転移温度が上記下限値以上であると、導電性成分の運動開放をより一層抑制できるため、温度上昇による絶縁樹脂層１０２の絶縁性の低下をより一層抑制できる。その結果、より一層絶縁信頼性に優れたパワーモジュールを実現できる。
ガラス転移温度は絶縁樹脂層１０２を構成する各成分の種類や配合割合、および絶縁樹脂層１０２の作製方法を適切に調節することにより制御することができる。
【００２２】
絶縁樹脂層１０２は、高い熱伝導性を有する。具体的には、レーザーフラッシュ法により測定される、絶縁樹脂層１０２の厚み方向の熱伝導率が８Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることが好ましく、１０Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることがより好ましい。
これにより、電子部品からの熱を、絶縁樹脂層１０２を介して、金属基板１０１に伝達させやすくすることができる。
【００２３】
絶縁樹脂層１０２の厚みは目的に合わせて適宜設定されるが、機械的強度や耐熱性の向上を図りつつ、電子部品からの熱をより効果的に金属基板１０１へ伝えることができる観点から、絶縁樹脂層１０２の厚さは４０μｍ以上４００μｍ以下が好ましく、パワーモジュール用基板１００全体における放熱性と絶縁性のバランスがより一層優れる観点から、絶縁樹脂層１０２の厚みを１００μｍ以上３００μｍ以下に設定することがより好ましい。
絶縁樹脂層１０２の厚みを上記上限値以下とすることで、電子部品からの熱を金属基板１０１に伝達させやすくすることができる。
また、絶縁樹脂層１０２の厚みを上記下限値以上とすることで、金属基板１０１と絶縁樹脂層１０２との熱膨張率差による熱応力の発生を絶縁樹脂層１０２で緩和することが十分にできる。さらに、パワーモジュール用基板１００の絶縁性が向上する。
【００２４】
絶縁樹脂層１０２は、熱硬化性樹脂（Ａ）と、熱硬化性樹脂（Ａ）中に分散された無機充填材（Ｂ）とを含む。以下、絶縁樹脂層１０２を構成する各材料について説明する。
【００２５】
（熱硬化性樹脂（Ａ））
熱硬化性樹脂（Ａ）としては、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂（Ａ）として、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００２６】
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，３−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，４−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂（４，４'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂）等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂；キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂；ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、２官能ないし４官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂等のナフタレン型エポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノキシ型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂；フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２７】
これらの中でも、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、シアネート樹脂等が好ましい。
このような熱硬化性樹脂（Ａ）を使用することで、絶縁樹脂層１０２のガラス転移温度を高くするとともに、パワーモジュール用基板１００の放熱性および絶縁性を向上させることができる。
【００２８】
絶縁樹脂層１０２中に含まれる熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、絶縁樹脂層（１０２）１００質量％に対し、１質量％以上３０質量％以下が好ましく、５質量％以上２８質量％以下がより好ましい。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、ハンドリング性が向上し、絶縁樹脂層１０２を形成するのが容易となる。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記上限値以下であると、絶縁樹脂層１０２の強度や難燃性がより一層向上したり、絶縁樹脂層１０２の熱伝導性がより一層向上したりする。
【００２９】
（無機充填材（Ｂ））
無機充填材（Ｂ）としては、例えば、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が挙げられる。これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
無機充填材（Ｂ）の形状は、特に限定されないが、通常は球状である。
【００３１】
無機充填材（Ｂ）としては、絶縁樹脂層１０２の熱伝導性をより一層向上させる観点から、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させることにより形成される二次凝集粒子であることが好ましい。
【００３２】
鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させることにより形成される二次凝集粒子は、例えば、鱗片状窒化ホウ素にバインダーを混ぜてスラリーを作製し、スプレードライ法等を用いて凝集させたあと、これを焼成することにより形成することができる。焼成温度は、例えば、１２００〜２５００℃である。焼成時間は、例えば、２〜２４時間である。
通常は、焼成温度を上げたり、焼成時間を増加させたりするほど、上記気孔率および平均気孔径を大きくすることができる。
このように、無機充填材（Ｂ）として、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を焼結させて得られる二次凝集粒子を用いる場合には、熱硬化性樹脂（Ａ）中における無機充填材（Ｂ）の分散性を向上させる観点から、熱硬化性樹脂（Ａ）としてジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂がとくに好ましい。
【００３３】
無機充填材（Ｂ）の平均粒径は、例えば、５μｍ以上１８０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、熱伝導性と絶縁性のバランスにより一層優れた絶縁樹脂層１０２を実現することができる。
ここで、無機充填材（Ｂ）の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により、粒子の粒度分布を体積基準で測定したときのメディアン径（Ｄ５０）である。
【００３４】
上記二次凝集粒子を構成する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の平均長径は、好ましくは０．０１μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１５μｍ以下である。これにより、熱伝導性と絶縁性のバランスにより一層優れた絶縁樹脂層１０２を実現することができる。
なお、この平均長径は電子顕微鏡写真により測定することができる。例えば、以下の手順で測定する。まず、二次凝集粒子をミクロトーム等で切断しサンプルを作製する。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した二次凝集粒子の断面写真を数枚撮影する。次いで、任意の二次凝集粒子を選択し、写真から鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の長径を測定する。このとき、１０個以上の一次粒子について長径を測定し、それらの平均値を平均長径とする。
【００３５】
絶縁樹脂層１０２中に含まれる無機充填材（Ｂ）の含有量は、絶縁樹脂層（１０２）１００質量％に対し、５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、５５質量％以上８８質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以上８０質量％以下であることが特に好ましい。
無機充填材（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、絶縁樹脂層１０２における熱伝導性や機械的強度の向上をより効果的に図ることができる。一方で、無機充填材（Ｂ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）の成膜性や作業性を向上させ、絶縁樹脂層１０２の膜厚の均一性をより一層良好なものとすることができる。
【００３６】
本実施形態に係る無機充填材（Ｂ）は、絶縁樹脂層１０２の熱伝導性をより一層向上させる観点から、上記二次凝集粒子に加えて、二次凝集粒子を構成する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子とは別の鱗片状窒化ホウ素の一次粒子をさらに含むのが好ましい。この鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の平均長径は、好ましくは０．０１μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１５μｍ以下である。
これにより、熱伝導性と絶縁性のバランスにより一層優れた絶縁樹脂層１０２を実現することができる。
【００３７】
（硬化剤（Ｃ））
絶縁樹脂層１０２は、熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂を用いる場合、さらに硬化剤（Ｃ）を含むのが好ましい。
硬化剤（Ｃ）としては、硬化触媒（Ｃ−１）およびフェノール系硬化剤（Ｃ−２）から選択される１種以上を用いることができる。
硬化触媒（Ｃ−１）としては、例えば、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩ）、トリスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩＩ）等の有機金属塩；トリエチルアミン、トリブチルアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等の３級アミン類；２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジエチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類；トリフェニルホスフィン、トリ−ｐ−トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、１，２−ビス−（ジフェニルホスフィノ）エタン等の有機リン化合物；フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール等のフェノール化合物；酢酸、安息香酸、サリチル酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸；等、またはこの混合物が挙げられる。硬化触媒（Ｃ−１）として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
絶縁樹脂層１０２中に含まれる硬化触媒（Ｃ−１）の含有量は、特に限定されないが、絶縁樹脂層（１０２）１００質量％に対し、０．００１質量％以上１質量％以下が好ましい。
【００３８】
また、フェノール系硬化剤（Ｃ−２）としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂、ノボラック樹脂、トリスフェニルメタン型のフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物；レゾール型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、ガラス転移温度の向上及び線膨張係数の低減の観点から、フェノール系硬化剤（Ｃ−２）がノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂であることが好ましい。
フェノール系硬化剤（Ｃ−２）の含有量は、特に限定されないが、絶縁樹脂層（１０２）１００質量％に対し、１質量％以上３０質量％以下が好ましく、５質量％以上１５質量％以下がより好ましい。
【００３９】
（カップリング剤（Ｄ））
さらに、絶縁樹脂層１０２は、カップリング剤（Ｄ）を含んでもよい。
カップリング剤（Ｄ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）と無機充填材（Ｂ）との界面の濡れ性を向上させることができる。
【００４０】
カップリング剤（Ｄ）としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。
カップリング剤（Ｄ）の添加量は無機充填材（Ｂ）の比表面積に依存するので、特に限定されないが、無機充填材（Ｂ）１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下が好ましく、特に０．５質量部以上７質量部以下が好ましい。
【００４１】
（フェノキシ樹脂（Ｅ））
絶縁樹脂層１０２は、さらにフェノキシ樹脂（Ｅ）を含んでもよい。フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことによりパワーモジュール用基板１００の耐屈曲性をより一層向上できる。
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより、絶縁樹脂層１０２の弾性率を低下させることが可能となり、パワーモジュール用基板１００の応力緩和力を向上させることができる。
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むと、粘度上昇により流動性が低減し、ボイド等が発生することを抑制できる。また、絶縁樹脂層１０２と金属基板１０１や金属層１０３との密着性を向上できる。これらの相乗効果により、パワーモジュールの絶縁信頼性をより一層高めることができる。
【００４２】
フェノキシ樹脂（Ｅ）としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。
【００４３】
フェノキシ樹脂（Ｅ）の含有量は、例えば、絶縁樹脂層（１０２）１００質量％に対し、３質量％以上１０質量％以下である。
【００４４】
（その他の成分）
絶縁樹脂層１０２には、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。
【００４５】
絶縁樹脂層１０２は、例えば、次のようにして作製することができる。
まず、上述の各成分を溶媒へ添加して、ワニス状の熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）を得る。本実施形態においては、例えば、溶媒中に熱硬化性樹脂（Ａ）等を添加して樹脂ワニスを作製したのち、当該樹脂ワニスへ無機充填材（Ｂ）を入れて三本ロール等を用いて混練することにより熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）を得ることができる。これにより、無機充填材（Ｂ）をより均一に、熱硬化性樹脂（Ａ）中へ分散させることができる。
上記溶媒としては特に限定されないが、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン等が挙げられる。
【００４６】
次いで、熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）に対しエージングを行う。これにより、得られる絶縁樹脂層１０２について、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の気孔率および平均気孔径を大きくすることができる。これは、エージングによって熱硬化性樹脂（Ａ）の無機充填材（Ｂ）に対する親和性が上昇するため、熱硬化性樹脂（Ａ）が無機充填材（Ｂ）の内部に十分に染み込み、その結果、パワーモジュール用基板１００製造前後において、無機充填材（Ｂ）の粒子内の空隙を保持することができるため、気孔径および粒子内空隙体積を大きくすることができるからだと推定される。
エージングは、たとえば３０〜８０℃、８〜２５時間、好ましくは１２〜２４時間、０．１〜１．０ＭＰａの条件により行うことができる。通常は、エージング温度を上げたり、エージング時間を増加させたりするほど、上記気孔率および平均気孔径を大きくすることができる。
【００４７】
次いで、熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）をシート状に成形して、絶縁樹脂層１０２を形成する。本実施形態においては、例えば、基材上にワニス状の熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）を塗布した後、これを熱処理して乾燥することにより絶縁樹脂層１０２を得ることができる。基材としては、例えば、金属基板１０１や金属層１０３、剥離可能なキャリア材料等を構成する金属箔が挙げられる。また、熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）を乾燥するための熱処理は、例えば、８０〜１５０℃、５分〜１時間の条件において行われる。
【００４８】
次いで、絶縁樹脂層１０２を二本のロール間に通して圧縮することにより、絶縁樹脂層１０２内の気泡を除去することが好ましい。
本実施形態においては、このようにロールによる圧縮圧力をかけて気泡を除去する工程を含むことにより、圧縮圧力に起因して無機充填材（Ｂ）が変形し、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の気孔率および平均気孔径を低下させることができる。
【００４９】
＜金属基板＞
金属基板１０１はパワーモジュール用基板１００に蓄積された熱を放熱する役割を有する。金属基板１０１は、放熱性の金属基板であれば特に限定されないが、例えば、銅基板、銅合金基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板であり、銅基板またはアルミニウム基板が好ましく、銅基板がより好ましい。銅基板またはアルミニウム基板を用いることで、金属基板１０１の放熱性を良好なものとすることができる。
【００５０】
金属基板１０１の厚さは、本発明の目的が損なわれない限り、適宜設定できる。
金属基板１０１の厚さの上限値は、例えば、２０．０ｍｍ以下であり、好ましくは５．０ｍｍ以下である。この数値以下の厚さの金属基板１０１を用いることで、パワーモジュール用基板１００全体としての薄型化を行うことができる。また、パワーモジュール用基板１００の外形加工や切り出し加工等における加工性を向上させることができる。
また、金属基板１０１の厚さの下限値は、例えば、０．１ｍｍ以上であり、好ましくは１．０ｍｍ以上であり、さらに好ましくは２．０ｍｍ以上である。この数値以上の金属基板１０１を用いることで、パワーモジュール用基板１００全体としての放熱性を向上させることができる。
【００５１】
＜金属層＞
金属層１０３は絶縁樹脂層１０２上に設けられ、回路加工されるものである。
この金属層１０３を構成する金属としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、鉄、錫等から選択される一種または二種以上が挙げられる。これらの中でも、金属層１０３を構成する金属としては、好ましくは銅またはアルミニウムであり、特に好ましくは銅である。銅またはアルミニウムを用いることで、金属層１０３の回路加工性を良好なものとすることができる。
【００５２】
金属層１０３の厚みの下限値は、例えば、０．０１ｍｍ以上であり、好ましくは０．１０ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２５ｍｍ以上である。このような数値以上であれば、高電流を要する用途であっても、回路パターンの発熱を抑えることができる。
また、金属層１０３の厚みの上限値は、例えば、２．０ｍｍ以下であり、好ましくは１．５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１．０ｍｍ以下である。このような数値以下であれば、回路加工性を向上させることができ、また、基板全体としての薄型化を図ることができる。
【００５３】
金属層１０３は、板状で入手できる金属箔を用いてもよいし、ロール状で入手できる金属箔を用いてもよい。
【００５４】
＜パワーモジュール用基板の製造方法＞
以上のようなパワーモジュール用基板１００は、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００５５】
まず、キャリア材料上にワニス状の熱硬化性樹脂組成物（Ｐ）を塗布した後、これを熱処理して乾燥することにより樹脂層を形成し、樹脂層付きキャリア材料を得る。
キャリア材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルム；銅箔等の金属箔等である。キャリア材料の厚みは、例えば、１０〜５００μｍである。
【００５６】
次いで、樹脂層付きキャリア材料の樹脂層側の面が金属基板１０１の表面に接するように樹脂層付きキャリア材料を金属基板１０１に積層する。その後、プレス等を用い加圧・加熱させて樹脂層をＢステージ状態で接着する。
【００５７】
次いで、Ｂステージ状態の樹脂層からキャリア材料を除去し、露わになった樹脂層の表面に金属層１０３を形成し、積層体を得る。
なお、キャリア材料として金属箔を用いる場合は、このキャリア材料をそのまま金属層１０３とすることができる。すなわち、この場合にあっては、樹脂層付き金属層１０３を得た後、樹脂層付き金属層１０３を金属基板１０１に積層することにより、目的とする積層体が得られる。
【００５８】
次いで、プレス等を用い積層体を加圧・加熱することにより、樹脂層を加熱硬化させて絶縁樹脂層１０２を形成し、パワーモジュール用基板１００が得られる。
【００５９】
なお、上記では金属基板１０１に樹脂層付きキャリア材料を積層する製造方法を述べたが、本実施形態においては、金属層１０３に樹脂層付きキャリア材料を積層し、キャリア材料を除去した後に、金属基板１０１と接合することもできる。
また、キャリア材料として金属箔を用い、当該金属箔をそのまま金属層１０３とする場合、金属層１０３はロールから押し出された金属箔、好ましくはロールから押し出された銅箔またはアルミニウム箔とすることができる。
このようにすることで、生産効率の向上を図ることができる。
【００６０】
［パワーモジュール用回路基板］
得られたパワーモジュール用基板１００について、金属層１０３を所定のパターンにエッチング等することによって回路加工し、パワーモジュール用回路基板を得ることができる。
また、最外層にソルダーレジスト１０（図２参照）を形成し、露光・現像により電子部品が実装できるよう接続用電極部を露出してもよい。
【００６１】
［パワーモジュール］
次に、本実施形態に係るパワーモジュール１１について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るパワーモジュール１１の断面図である。
本実施形態のパワーモジュール用回路基板上に電子部品を設けることによりパワーモジュール１１を得ることができる。
本実施形態において、パワーモジュール１１は半導体装置であり、例えば、パワー半導体装置、ＬＥＤ照明、インバーター装置である。
ここで、インバーター装置とは、直流電力から交流電力を電気的に生成する（逆変換する機能を持つ）ものである。また、パワー半導体装置とは、通常の半導体素子に比べて高耐圧化、大電流化、高速・高周波化されている特徴を有し、一般的にはパワーデバイスと呼ばれ、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）、トライアック等の電子部品が搭載されたものが挙げられる。
電子部品は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、ダイオード、ＩＣチップ等の半導体素子、抵抗、コンデンサ等の各種発熱素子である。パワーモジュール用基板１００はヒートスプレッターとして機能する。
【００６２】
ここで、パワーモジュール１１の一例について、図２に示しながら説明する。
本実施形態のパワーモジュール１１において、パワーモジュール用回路基板の金属層１０３ａ上に、接着層３を介してＩＣチップ２が搭載されている。ＩＣチップ２はボンディングワイヤー７を介して金属層１０３ｂに導通されている。
また、ＩＣチップ２、ボンディングワイヤー７、金属層１０３ａ、１０３ｂは封止材６により封止されている。
【００６３】
また、パワーモジュール１１においては、チップコンデンサ８およびチップ抵抗９が金属層１０３上に搭載されている。これらのチップコンデンサ８およびチップ抵抗９は従来から公知のものを使用することができる。
【００６４】
また、パワーモジュール１１の金属基板１０１は熱伝導グリス４を介して、放熱フィン５に接続されている。すなわち、ＩＣチップ２の発した熱を、接着層３、金属層１０３ａ、絶縁樹脂層１０２、金属基板１０１、熱伝導グリス４を介して、放熱フィン５へと伝導させ、除熱を行うことができる。
【００６５】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例では、部はとくに特定しない限り質量部を表す。また、それぞれの厚みは平均膜厚で表わされている。
【００６７】
（鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成された二次凝集粒子の作製）
ホウ酸メラミン（ホウ酸：メラミン＝２：１（モル比））と鱗片状窒化ホウ素粉末（平均長径：１５μｍ）を混合して得られた混合物（ホウ酸メラミン：鱗片状窒化ホウ素粉末＝１０：１（質量比））を、０．２質量％のポリアクリル酸アンモニウム水溶液へ添加し、２時間混合して噴霧用スラリーを調製した（ポリアクリル酸アンモニウム水溶液：混合物＝１００：３０（質量比））。次いで、このスラリーを噴霧造粒機に供給し、アトマイザーの回転数１５０００ｒｐｍ、温度２００℃、スラリー供給量５ｍｌ／ｍｉｎの条件で噴霧することにより、複合粒子を作製した。次いで、得られた複合粒子を、窒素雰囲気下、２０００℃、１０時間の条件で焼成することにより、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素を得た。
ここで、凝集窒化ホウ素の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−５００）により、粒子の粒度分布を体積基準で測定し、そのメディアン径（Ｄ５０）とした。
【００６８】
（パワーモジュール用基板の作製）
実施例１〜７および比較例１〜２、４について、以下のようにパワーモジュール用基板を作製した。
まず、表１に示す配合に従い、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを溶媒であるメチルエチルケトンに添加し、これを撹拌して熱硬化性樹脂組成物の溶液を得た。次いで、この溶液に無機充填材を入れて予備混合した後、三本ロールにて混練し、無機充填材を均一に分散させたワニス状の熱硬化性樹脂組成物を得た。次いで、得られた熱硬化性樹脂組成物に対し、６０℃、０．６ＭＰａ、１５時間の条件によりエージングを行った。次いで、熱硬化性樹脂組成物を、銅箔（厚さ０．０７ｍｍ、古河電気工業株式会社製、ＧＴＳ−ＭＰ箔）上にドクターブレード法を用いて塗布した後、これを１００℃、３０分間の熱処理により乾燥して樹脂層付き銅箔を作製した。
次いで、樹脂層付き銅箔を二本のロール間に通して圧縮することにより、樹脂層内の気泡を除去した。
次いで、得られた樹脂層付き銅箔と、３．０ｍｍ厚の銅板（タフピッチ銅）を張り合わせ、真空プレスで、プレス圧１００ｋｇ／ｃｍ２で１８０℃、４０分の条件下でプレスし、パワーモジュール用基板（絶縁樹脂層１０２の厚さ：２００μｍ）を得た。
【００６９】
実施例８については、熱硬化性樹脂組成物に対し、８０℃、０．６ＭＰａ、２０時間の条件によりエージングを行った以外は、実施例１と同様にしてパワーモジュール用基板を作製した。
【００７０】
実施例９については、熱硬化性樹脂組成物に対し、４０℃、０．６ＭＰａ、１０時間の条件によりエージングを行った以外は、実施例１と同様にしてパワーモジュール用基板を作製した。
【００７１】
実施例１０については、熱硬化性樹脂組成物に対し、７０℃、０．６ＭＰａ、２０時間の条件によりエージングを行った以外は、実施例１と同様にしてパワーモジュール用基板を作製した。
【００７２】
実施例１１については、熱硬化性樹脂組成物に対し、３０℃、０．６ＭＰａ、１５時間の条件によりエージングを行い、かつ、エポキシ樹脂１の代わりにエポキシ樹脂７を用いた以外は、実施例１と同様にしてパワーモジュール用基板を作製した。
【００７３】
実施例１２については、熱硬化性樹脂組成物に対し、３０℃、０．６ＭＰａ、２０時間の条件によりエージングを行い、かつ、エポキシ樹脂１の代わりにエポキシ樹脂８を用いた以外は、実施例１と同様にしてパワーモジュール用基板を作製した。
【００７４】
比較例３については、熱硬化性樹脂組成物に対してエージングを行わなかった点を除き、実施例１と同様にしてパワーモジュール用基板を作製した。
なお、表１中における各成分の詳細は下記のとおりである。
【００７５】
（熱硬化性樹脂（Ａ））
エポキシ樹脂１：ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（ＸＤ−１０００、日本化薬社製）
エポキシ樹脂２：ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂（ＹＸ−４０００、三菱化学社製）
エポキシ樹脂３：アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂（Ｅ２０１、出光興産社製）
エポキシ樹脂４：フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂（ＮＣ−２０００−Ｌ、日本化薬社製）
エポキシ樹脂５：ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂（ＮＣ−３０００、日本化薬社製）
エポキシ樹脂６：ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂（ＮＣ−７０００、日本化薬社製）
エポキシ樹脂７：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（８３０Ｓ、大日本インキ社製）
エポキシ樹脂８：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（８２８、三菱化学社製）
シアネート樹脂１：フェノールノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−３０、ロンザジャパン社製）
【００７６】
（硬化触媒Ｃ−１）
硬化触媒１：２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（２ＰＨＺ−ＰＷ、四国化成社製）
硬化触媒２：トリフェニルホスフィン（北興化学社製）
（硬化剤Ｃ−２）
フェノール系硬化剤１：トリスフェニルメタン型のフェノールノボラック樹脂（ＭＥＨ−７５００、明和化成社製）
【００７７】
（無機充填材（Ｂ））
充填材１：上記鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成された二次凝集粒子の作製により作製された凝集窒化ホウ素
充填材２：上記作製例において、焼成温度を１５００℃、焼成時間を８時間に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
充填材３：上記作製例において、焼成温度を２１００℃、焼成時間を１５時間に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
充填材４：上記作製例において、焼成温度を２１００℃、焼成時間を１０時間に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
【００７８】
（気孔率および平均気孔径の測定）
無機充填材（Ｂ）の気孔率および平均気孔径を次のように測定した。まず、得られたパワーモジュール用基板から金属板と金属層を剥離して絶縁樹脂層を得た。次いで、絶縁樹脂層を大気圧下で、７００℃、４時間加熱処理して灰化した。次いで、得られた灰化残渣に含まれる無機充填材（Ｂ）の気孔率および平均気孔径を島津製作所社製マイクロメリテックス  細孔分布測定装置オートポア９５２０型により計測した。
具体的には灰化残渣を１００℃、１時間、大気圧下で、加熱乾燥し水分を蒸発させることにより測定試料（無機充填材（Ｂ））を得た。次いで、得られた測定試料約０．２ｇを標準５ｃｃ粉体用セル（ステム容積０．４ｃｃ）に採り、初期圧７ｋＰa（約１ｐｓｉａ、細孔径約１８０μｍ相当）の条件で測定した。
水銀パラメーターは、装置デフォルトの水銀接触角１３０ｄｅｇｒｅｅｓ、水銀表面張力は４８５ｄｙｎｅｓ/ｃｍに設定した。得られた結果から、０．０３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲のピークに対応する細孔径の平均値である平均気孔径（モード径）を算出した。
さらに得られた結果から、気孔率を算出した。気孔率は、気孔率＝１００×（単位重量当たりの粒子内空隙体積［ｍＬ／ｇ］）×（無機充填材（Ｂ）の密度［ｇ／ｍＬ］）で算出される。
ここで、単位重量当たりの粒子内空隙体積は細孔径が０．０３μｍ以上３．０μｍ以下の範囲のピークの面積である。
無機充填材（Ｂ）の密度（ｇ／ｍＬ）は島津製作所社製マイクロメリテックス  細孔分布測定装置オートポア９５２０型により計測した。
【００７９】
（熱伝導率の測定）
絶縁樹脂層の熱伝導率を次のように測定した。まず、得られたパワーモジュール用基板から金属板と金属層を剥離して絶縁樹脂層を得た。次いで、得られた絶縁樹脂層の厚み方向の熱伝導率を計測した。具体的には、レーザーフラッシュ法（ハーフタイム法）にて測定した熱拡散係数（α）、ＤＳＣ法により測定した比熱（Ｃｐ）、ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準拠して測定した密度（ρ）より次式を用いて熱伝導率を算出した。熱伝導率の単位はＷ／ｍ・Ｋである。測定温度２５℃である。熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ］＝α［ｍｍ２／ｓ］×Ｃｐ［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］×ρ［ｇ／ｃｍ３］。評価基準は以下の通りである。
◎  ：１２Ｗ／ｍ・Ｋ以上
○  ：１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１２Ｗ／ｍ・Ｋ未満
△  ：６Ｗ／ｍ・Ｋ以上１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満
×  ：６Ｗ／ｍ・Ｋ未満
【００８０】
（絶縁破壊電圧）
絶縁樹脂層の絶縁破壊電圧をＪＩＳ  Ｋ６９１１に準じて、次のように測定した。まず、得られたパワーモジュール用基板から金属板と金属層を剥離して絶縁樹脂層を得た後、絶縁樹脂層を３０ｍｍ角に切断した。さらに、得られた絶縁層を円電極に挟んだ状態で絶縁油中に設置した。
次いで、菊水電子社製ＴＯＳ９２０１を用いて、両電極に昇圧速度２．５ｋＶ／秒の速度で電圧が上昇するように、交流電圧を印加した。絶縁樹脂層が破壊した電圧を、絶縁破壊電圧とした。評価基準は以下の通りである。
◎◎：５．０ｋＶ以上
◎  ：４．０ｋＶ以上５．０ｋＶ未満
○  ：３．０ｋＶ以上４．０ｋＶ未満
△  ：２．０ｋＶ以上３．０ｋＶ未満
×  ：２．０ｋＶ未満
【００８１】
（Ｔｇ（ガラス転移温度）の測定）
絶縁樹脂層のガラス転移温度を次のように測定した。まず、得られたパワーモジュール用基板から金属板と金属層を剥離して絶縁樹脂層を得た。
次いで、得られた絶縁樹脂層のガラス転移温度（Ｔｇ）を、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）により昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定した。
【００８２】
（絶縁信頼性評価）
実施例１〜１２および比較例１〜４のそれぞれについて、パワーモジュールの絶縁信頼性を次のように評価した。まず、パワーモジュール用基板を用いて図２に示すパワーモジュールを作製した。ＩＣチップとしてはＩＧＢＴチップを用いた。ボンディングワイヤーとしては、Ｃｕ製のものを用いた。次いで、このパワーモジュールを用いて、温度８５℃、湿度８５％、交流印加電圧１．５ｋＶの条件で連続湿中絶縁抵抗を評価した。なお、抵抗値１０６Ω以下を故障とした。評価基準は以下の通りである。
◎◎：３００時間以上故障なし
◎  ：２００時間以上３００時間未満で故障あり
○  ：１５０時間以上２００時間未満で故障あり
△  ：１００時間以上１５０時間未満で故障あり
×  ：１００時間未満で故障あり
【００８３】
（ヒートサイクル試験）
実施例１〜１２および比較例１〜４のそれぞれについて、パワーモジュールのヒートサイクル性を次のように評価した。まず、パワーモジュール用基板を用いて図２に示すパワーモジュールを作製した。ＩＣチップとしてはＩＧＢＴチップを用いた。ボンディングワイヤーとしては、Ｃｕ製のものを用いた。次いで、このパワーモジュール３個を用いて、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は、−４０℃５分〜＋１２５℃５分を１サイクルとして３０００回行なった。評価基準は以下の通りである。
つぎに、超音波映像装置（日立建機ファインテック社製、ＦＳ３００）を用いて、ＩＣチップ、導電層に異常がないか観察した。
◎：ＩＣチップ、導電層ともに異常なし。
○：ＩＣチップおよび／または導電層の一部にクラックが見られるが実用上問題なし。
△：ＩＣチップおよび／または導電層の一部にクラックが見られ実用上問題あり。
×：ＩＣチップ、導電層ともにクラックが見られ使用できない。
【００８４】
【表１】
2017028128.tif 000003
【００８５】
気孔率および平均気孔径の両方が本発明の範囲内である実施例１〜１２のパワーモジュール用基板は熱伝導率および絶縁破壊電圧が良好であった。また、このようなパワーモジュール用基板を用いた実施例１〜１２のパワーモジュールは、絶縁信頼性およびヒートサイクル性に優れていた。
一方、気孔率および平均気孔径の少なくとも一方が本発明の範囲外である比較例１〜４のパワーモジュール用基板は熱伝導率および絶縁破壊電圧の少なくとも一方が劣っていた。このようなパワーモジュール用基板を用いた比較例１〜４のパワーモジュールは、絶縁信頼性およびヒートサイクル性に劣っていた。
したがって、本発明によるパワーモジュール用基板を用いることにより、耐久性の高いパワーモジュールが得られることが分かった。
【符号の説明】
【００８６】
２          ＩＣチップ
３          接着層
４          熱伝導グリス
５          放熱フィン
６          封止材
７          ボンディングワイヤー
８          チップコンデンサ
９          チップ抵抗
１０        ソルダーレジスト
１１        パワーモジュール
１００      パワーモジュール用基板
１０１      金属基板
１０２      絶縁樹脂層
１０３      金属層
１０３ａ    金属層
１０３ｂ    金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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