(57)【要約】【課題】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すること。【解決手段】本発明の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。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（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、上記水銀圧入法により測定される、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細孔径分布曲線において、上記細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲にピーク（Ｐ）を有し、上記ピーク（Ｐ）は２以上のピークが重なり合っている。【選択図】図１
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【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、
前記水銀圧入法により測定される、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細孔径分布曲線において、
前記細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲にピーク（Ｐ）を有し、
前記ピーク（Ｐ）は２以上のピークが重なり合ってい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、
前記細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲における累積細孔体積Ｖ１が０．１ｍＬ／ｇ以上２．０ｍＬ／ｇ以下であるパワーモジュール用基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパワーモジュール用基板において、
前記ピーク（Ｐ）において、
前記細孔径Ｒが１．０μｍ以上３．０μｍ以下の範囲に第１の極大値を有し、
前記細孔径Ｒが３．０μｍを超えて１０．０μｍ以下の範囲に第２の極大値を有す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、
前記細孔径Ｒが１０．０μｍを超えて３０．０μｍ以下の範囲に１以上３以下のピークをさらに有す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、
前記細孔径Ｒが１０．０μｍを超えて３０．０μｍ以下の範囲における累積細孔体積Ｖ２が０．０７ｍＬ／ｇ以上０．１７ｍＬ／ｇ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、
前記細孔径Ｒが０．０１μｍ以上１．０μｍ未満の範囲には実質的にピークを有さない、パワーモジュール用基板。
【請求項７】
請求項６に記載のパワーモジュール用基板において、
前記細孔径Ｒが０．０１μｍ以上１．０μｍ未満の範囲における累積細孔体積Ｖ３が０．３０ｍＬ／ｇ以下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９】
請求項８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４０μｍ以下である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１３】
請求項１乃至１２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１４】
請求項１乃至１３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１５】
請求項１乃至１４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１６】
請求項１乃至１５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１７】
請求項１乃至１６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１８】
請求項１乃至１７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１９】
請求項１８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、
上記水銀圧入法により測定される、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細孔径分布曲線において、
上記細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲にピーク（Ｐ）を有し、
上記ピーク（Ｐ）は２以上のピークが重なり合っているパワーモジュール用基板が提供される。
【０００７】
本発明のパワーモジュール用基板は、上記無機充填材の細孔径分布曲線が、上記細孔径Ｒが１μｍ以上１０μｍ以下の範囲においてピーク（Ｐ）を有し、上記ピーク（Ｐ）は２以上のピークが重なり合っている。こうした無機充填材であると、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性を向上できるため、得られるパワーモジュールの絶縁信頼性を向上できる。
さらに絶縁樹脂層中の上記無機充填材の充填性が高く、上記無機充填材同士の接触面積が大きい。これにより、パワーモジュール用基板の熱伝導性を向上させることができる。
以上から、本発明によれば、上記無機充填材が上記細孔径分布曲線を示すことにより、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。
【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、上記水銀圧入法により測定される、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細孔径分布曲線において、細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下、好ましくは１．０μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にピーク（Ｐ）を有する。
また、ピーク（Ｐ）は、２以上、好ましくは３以上、そして、好ましくは４以下、より好ましくは３以下のピークが重なり合っているものである。ピーク（Ｐ）は、例えば、水銀圧入式のポロシメータで測定できる。
ここで、細孔径Ｒが上記範囲にピーク（Ｐ）を有するとは、ピーク（Ｐ）の極大値が上記範囲内にあることを意味する。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、２以上のピークが重なり合っているものであるとは、ピーク（Ｐ）が２以上の極大値を有し、かつ、個々のピークが分離できないことを意味する。なお、ショルダーピークも一つのピークとして数える。
このような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により、耐久性の高いパワーモジュールを実現できる。
【００１５】
ここで、ピーク（Ｐ）において、細孔径Ｒが好ましくは１．０μｍ以上３．０μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以上２．５μｍ以下の範囲に第１の極大値を有し、細孔径Ｒが好ましくは３．０μｍを超えて１０．０μｍ以下、より好ましくは３．０μｍを超えて８．０μｍ以下の範囲に第２の極大値を有することが好ましい。ここで、第１の極大値に対応するピーク（Ｐ１）は無機充填材（Ｂ）の粒子内の空隙体積を示し、第２の極大値に対応するピーク（Ｐ２）は無機充填材（Ｂ）の粒子間の空隙体積を示していると考えられる。ここで、上記各範囲内にそれぞれ極大値が２つ以上ある場合は、最も大きいものを第１の極大値または第２の極大値とする。
無機充填材（Ｂ）がピーク（Ｐ１）を有すると、熱硬化性樹脂（Ａ）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１００の絶縁性を向上できるため、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、無機充填材（Ｂ）がピーク（Ｐ２）を有すると、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の充填性が高く、無機充填材（Ｂ）同士の接触面積が大きい。これにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性を向上させることができる。
【００１６】
本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００において、上記細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲における累積細孔体積Ｖ１が好ましくは０．１ｍＬ／ｇ以上２．０ｍＬ／ｇ以下、より好ましくは０．２ｍＬ／ｇ以上１．８ｍＬ／ｇ以下であり、さらに好ましくは０．３ｍＬ／ｇ以上１．６ｍＬ以下である。
累積細孔体積Ｖ１が上記範囲内であると、放熱性および絶縁性のバランスにより一層優れたパワーモジュール用基板１００を得ることができる。
【００１７】
本実施形態によれば、無機充填材（Ｂ）の細孔径分布曲線が、細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲において、ピーク（Ｐ）を有し、ピーク（Ｐ）は２以上のピークが重なり合っているものである。こうした無機充填材（Ｂ）であると、熱硬化性樹脂（Ａ）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１００の絶縁性を向上できるため、得られるパワーモジュールの絶縁信頼性を向上できる。
さらに絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）の充填性が高められ、無機充填材（Ｂ）同士の接触面積をより大きくすることができる。これにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性を向上させることができる。
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（Ｂ）が上記細孔径分布曲線を有することにより、放熱性および絶縁性のバランス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、当該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、パワーモジュール用基板の放熱性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、絶縁樹脂層１０２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中の上記無機充填材の充填性が高く、上記無機充填材同士の接触面積が大きい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、無機充填材（Ｂ）同士の接触面積を向上させることにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性を向上させることができる。
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は熱伝導性および絶縁性の観点からバランスの良い構造となっている。そのため、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】
本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００において、上記細孔径Ｒが１０．０μｍを超えて３０．０μｍ以下の範囲に好ましくは１以上３以下、より好ましくは１以上２以下のピークをさらに有することが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂（Ａ）の無機充填材（Ｂ）の粒子間への浸透性が向上し、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）間の密着性を向上できる。これにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性および絶縁性を向上できる。
なお、これらのピークは粒子間の空隙体積のうち大きいものを意味していると推察される。
【００２０】
また、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００において、上記細孔径Ｒが１０．０μｍを超えて３０．０μｍ以下の範囲における累積細孔体積Ｖ２が０．０７ｍＬ／ｇ以上０．１７ｍＬ／ｇ以下であることが好ましい。
これにより、熱硬化性樹脂（Ａ）の無機充填材（Ｂ）の粒子間への浸透性が向上し、絶縁樹脂層１０２中の無機充填材（Ｂ）間の密着性を向上できる。これにより、パワーモジュール用基板１００の熱伝導性および絶縁性を向上できる。
【００２１】
また、本実施形態に係るパワーモジュール用基板１００において、上記細孔径Ｒが０．０１μｍ以上１μｍ未満の範囲には、通常、実質的にピークを有さない。実質的にピークを有さないとは極大点がないことを意味する。ここで、０．０１μｍ以上１．０μｍ未満の範囲のピークは、粒子内の空隙体積のうち、小さいものを意味し、このような粒子内の空隙体積があると、無機充填材（Ｂ）の強度が低下すると推察される。
よって、実質的にピークを有さないことにより、上記範囲に無機充填材（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、無機充填材（Ｂ）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。
【００２２】
また、上記細孔径Ｒが０．０１μｍ以上１．０μｍ未満の範囲における累積細孔体積Ｖ３が０．３０ｍＬ／ｇ以下であることが好ましく、０．１５ｍＬ／ｇ以下がより好ましい。累積細孔体積Ｖ３の下限値は例えば、０．０３ｍＬ／ｇ以上である。
これにより、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、無機充填材（Ｂ）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。
【００２３】
本実施形態に係る無機充填材（Ｂ）のピーク（Ｐ）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、上記ピーク（Ｐ）を制御するための因子として挙げられる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、以下の手順で製造することができる。
まず、炭化ホウ素を窒素雰囲気中で、例えば、１２００〜２５００℃、２〜２４時間の条件で窒化処理する。次いで、得られた窒化ホウ素に三酸化二ホウ素を加え、これを非酸化性雰囲気中にて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、上記ピーク（Ｐ１）に対応する細孔径を大きくし、上記ピーク（Ｐ２）に対応する細孔径を小さ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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４０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上３０μｍ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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４０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上３０μｍ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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
（カップリング剤（Ｄ））
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、得られるパワーモジュール用基板１００について、無機充填材（Ｂ）の上記ピーク（Ｐ１）の第１の極大値における細孔径を大きくし、上記ピーク（Ｐ２）の第２の極大値における細孔径を小さ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、上記第１の極大値における細孔径を大きくすることができると推定される。
また、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し、熱硬化性樹脂（Ａ）中での無機充填材（Ｂ）の分散性が向上する。これにより無機充填材（Ｂ）の充填性が上がるため、上記第２の極大値における細孔径を小さくすることができると推定される。
エージングは、例えば、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、上記ピーク（Ｐ１）の第１の極大値における細孔径を大きくし、上記ピーク（Ｐ２）の第２の極大値における細孔径を小さくすることができる。
【００５０】
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。
【００５１】
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、無機充填材（Ｂ）の上記ピーク（Ｐ２）の第２の極大値における細孔径を小さくすることができる。
【００５２】
＜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。
【００５３】
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。
【００５４】
＜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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
［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。
【００６４】
［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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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】
【００６９】
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。
【００７０】
（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）
市販の炭化ホウ素粉末をカーボンるつぼの中に投入し、窒素雰囲気下、２０００℃、１０時間の条件で窒化処理した。
次いで、得られた窒化ホウ素粉末に市販の三酸化二ホウ素粉末を加え、ブレンダ―で１時間混合した（窒化ホウ素：三酸化二ホウ素＝７：３（質量比））。得られた混合物をカーボンるつぼの中に投入し、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。
【００７１】
（パワーモジュール用基板の作製）
実施例１〜７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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
実施例１０については、熱硬化性樹脂組成物に対し、５０℃、０．６ＭＰａ、１５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。
【００７５】
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、エポキシ樹脂の種類をエポキシ樹脂７に変更した以外は、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。
【００７６】
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、エポキシ樹脂の種類をエポキシ樹脂８に変更した以外は、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。
【００７７】
比較例１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ことと、無機充填材として充填材１の代わりに充填材２を用いた点を除き、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。
【００７８】
比較例２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ことと、無機充填材として充填材１の代わりに充填材３を用いた点を除き、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。
【００７９】
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。
【００８０】
（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）
【００８１】
（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）
【００８２】
（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３：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
【００８３】
（細孔径分布曲線の測定）
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）の細孔径分布曲線を水銀圧入式のポロシメータ（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。
具体的には以下の通りである。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。
【００８４】
得られた細孔径分布曲線から、各ピークを求めた。また、細孔径Ｒが１μｍ以上１０μｍ以下の範囲におけるピークについて、重なり合うピークの数を求めた。
また、得られた細孔径分布曲線から、細孔径Ｒが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲における累積細孔体積Ｖ１、細孔径Ｒが１０．０μｍを超えて３０．０μｍ以下の範囲における累積細孔体積Ｖ２、および細孔径Ｒが０．０１μｍ以上１．０μｍ未満の範囲における累積細孔体積Ｖ３をそれぞれ求めた。
【００８５】
（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。
【００８６】
（絶縁信頼性評価）
実施例１〜１２および比較例１〜３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
【００８７】
（ヒートサイクル試験）
実施例１〜１２および比較例１〜３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。
【００８８】
【表１】
2017028130.tif 000003
【００８９】
細孔径Ｒが１μｍ以上１０μｍ以下の範囲にピーク（Ｐ）を有し、ピーク（Ｐ）が２以上のピークが重なり合っている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、細孔径Ｒが１μｍ以上１０μｍ以下の範囲に２以上のピークが重なり合っていない比較例１〜３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】
【００９０】
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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