(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板およびセラミック支持基板を準備する工程と、
前記セラミック基板および前記セラミック支持基板を横に並べ、これらを挟むように金属板を上下に配置して加熱することで、前記セラミック基板および前記セラミック支持基板の両主面に前記金属板を接合し、その後冷却する工程と、
前記セラミック基板の少なくとも一方主面に接合された前記金属板が前記セラミック基板の外辺から突出した形状となるように、接合された前記金属板をエッチング加工して金具を形成する工程と、
前記セラミック支持基板を取り除く工程と、
を含むことを特徴とする金具付き回路基板の製造方法。
【請求項２】
一方主面側の前記セラミック基板と前記金属板との接合部から前記セラミック支持基板と前記金属板との接合部までの長さと、他方主面側の前記セラミック基板と前記金属板との接合部から前記セラミック支持基板と前記金属板との接合部までの長さとを同じにすることを特徴とする請求項１記載の金具付き回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属板を接合する工程と前記金属板をエッチング加工して金具を形成する工程との間に、前記セラミック基板と前記セラミック支持基板との間を樹脂で充填する工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金具付き回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記金属板をエッチング加工して金具を形成する工程において、前記セラミック基板および前記セラミック支持基板の両方に接合された接続金属板を形成し、しかる後、該接続金属板を取り除く工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の金具付き回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体モジュールに好適な端子等の金具付き回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミック基板の表裏面に金属回路や金属放熱板を形成してなる回路基板が、パワー半導体モジュール用の基板として大電流を流す必要のある電車や電気自動車で使用されており、回路基板の金属回路上に半田付けやボンディングワイヤ等で半導体素子や受動素子が電気的に接続されることでパワー半導体モジュール化されている。また、金属回路には外部回路と接続するための端子が、セラミック基板の外辺から突出するように半田付けや超音波ボンディング等で接合されている。このようなパワー半導体モジュールは、一般的に金属放熱板からの放熱とともに、端子から外部回路への放熱が行なわれており、端子からの放熱性はパワー半導体モジュールの放熱性にとって重要な因子のひとつである。
【０００３】
このような端子等の金具付き回路基板の製造方法において、半田付けで端子を接合した場合は、金属板回路を熱伝導性の良い銅やアルミニウムで形成し、端子も熱伝導の良い材質で形成したとしても、一般的にこれらより熱伝導性の劣る半田を間に挟むことで端子からの放熱性が低下し、パワー半導体モジュール全体の放熱性を低下させてしまう。また、端子の電極への接合を超音波ボンディングで接合を行なった場合は、端子と電極とが重なる面積に対して実際に接合される面積が小さくなりやすいので放熱性が低下しやすく、また接合面積を増やすために強力な超音波を使用したり、加熱温度を高めたりすると、セラミック基板と金属回路板との接合部に超音波による急激な応力や急激な温度変化による応力が加わることで、接合部に剥離やクラックが発生し易くなり接合部の強度が低下しやすい傾向がある。
【０００４】
そのため、セラミック基板の外辺から突出した端子を金属回路板と一体的に形成する方法として、セラミック基板の少なくとも１辺から突出した金属板をセラミック基板に接合して、エッチングによりセラミック基板から突出した形状の端子を形成する方法（Ａ法）や、図４（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ工程毎の斜視図で示すように、セラミック基板11の両主面にセラミック基板11と同程度の大きさの金属板14をろう材13等により接合してエッチングすることにより、セラミック基板11の一方主面に端子付き金属回路板14ａを、他方主面に金属放熱板14ｂを形成した後、セラミック基板11の端部11ｂを切除することにより、端子をセラミック基板11の外辺から突出させるという方法（Ｂ法）が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開2003−218268号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＡ法の場合は、接合後のエッチング液のシャワー圧によってセラミック基板から突出した部分が曲がってしまうという問題点がある。
【０００６】
従来のＢ法においては、セラミック基板から突出した部分は、その下方のセラミック基板11の端部11ｂにより支持されるので、このような変形の問題はない。しかしながら、セラミック基板11の一方主面に突出した端子が接合される場合は、他方主面側からダイシングでセラミック基板11の端部11ｂを切除、またはセラミック基板11に形成された分割溝11ａに沿って他方主面側へ折り曲げてセラミック基板の端部11ａを切除する。ダイシングで切除する場合は、端子付き金属回路14ａのセラミック基板11側の面とセラミック基板11の一方主面との間にはこれらを接合するためのろう材厚み程度の小さい間隔しかないので、切断時のダイシングソーの高さを精密に調整しないと、ダイシングソーで端子に傷をつけてしまい、端子にバリ状の鋭利な突起が発生してしまう。このような突起を有する端子に高電圧の電流を流すとそこから放電しやすくなり、金属回路14ａ・14ａ間の絶縁性における耐電圧が低下するという問題点がある。また、バリを除去したとしてもこの部分の厚みが他の部分より薄いので、この部分から不用意に折れ曲がりやすくなってしまう。また、分割溝11ａに沿って他方主面側へ折り曲げて切除する場合は、端子とセラミック基板11との接合部が折り曲げ部に近いと、折り曲げ時に端子付き金属回路板14ａとセラミック基板11との接合部に応力が加わってクラックが入る場合があり、端子付き金属回路板14ａの接合信頼性が低下するという問題点がある。そのために端子付き金属回路板14ａのセラミック基板11との接合部を折り曲げ部から離してセラミック基板11の内側に形成する必要があり、端子のセラミック基板11の外辺からの突出長さを同じにしようとするとその分だけ回路基板16が大きくなってしまうものであった。
【０００７】
また、両主面に突出した端子付き金属回路板14ａを設けたり、一方主面の放熱板14ｂもセラミック基板11の外辺から突出させたりする場合もある。この場合は、従来のＢ法では、ダイシングにより切断しようとする線11ａと突出する端子や放熱板14ｂとが交差するので端子や放熱板を切断することなしにセラミック基板の端部11ｂを切除することはできない。そのため、分割溝11ａに沿って折り曲げて切除することとなるが、端子や放熱板14ｂのセラミック基板11側の面とセラミック基板11の一方主面との間はこれらを接合するためのろう材厚み程度の小さい間隔しかないので、セラミック基板11の端部11ｂを切除するために折り曲げると、突出した端子や放熱板に当たってしまうので端子や放熱板が曲がってしまったり、端子付き金属回路板14ａや放熱板14ｂとセラミック基板11との接合部に大きな応力が加わって端子付き金属回路板14ａや放熱板14ｂが剥がれてしまったりするという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、セラミック基板から突出した端子に変形や剥がれのない金具付き回路基板を得るのに好適な金具付き回路基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の金具付き回路基板の製造方法は、セラミック基板およびセラミック支持基板を準備する工程と、前記セラミック基板および前記セラミック支持基板を横に並べ、これらを挟むように金属板を上下に配置して加熱することで、前記セラミック基板および前記セ
ラミック支持基板の両主面に前記金属板を接合し、その後冷却する工程と、前記セラミック基板の少なくとも一方主面に接合された前記金属板が前記セラミック基板の外辺から突出した形状となるように、接合された前記金属板をエッチング加工して金具を形成する工程と、前記セラミック支持基板を除去する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の金具付き回路基板の製造方法は、上記製造方法において、一方主面側の前記セラミック基板と前記金属板との接合部から前記セラミック支持基板と前記金属板との接合部までの長さと、他方主面側の前記セラミック基板と前記金属板との接合部から前記セラミック支持基板と前記金属板との接合部までの長さとを同じにすることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の金具付き回路基板の製造方法は、上記製造方法において、前記金属板を接合する工程と前記金属板をエッチング加工して金具を形成する工程との間に、前記セラミック基板と前記セラミック支持基板との間を樹脂で充填する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の金具付き回路基板の製造方法は、上記製造方法において、前記金属板をエッチング加工して金具を形成する工程において、前記セラミック基板および前記セラミック支持基板の両方に接合された接続金属板を形成し、しかる後、該接続金属板を取り除く工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の端子付き金具付き回路基板の製造方法によれば、横に並べたセラミック基板およびセラミック支持基板を上下に挟むように金属板を接合する工程と、セラミック基板の少なくとも一方主面に接合された金属板がセラミック基板の外辺から突出した形状となるように、接合された金属板をエッチング加工して金具を形成する工程とを含むことから、予め分割されたセラミック基板を用いているのでセラミック基板を切断することなしに、セラミック支持基板を取り除くことで容易に端子等の金具をセラミック基板の外辺から突出させることができる。したがって、セラミック基板を切除するのにダイシングや折り曲げを行なわないことで、金具を傷つけたり、金具や金具とセラミック基板との接合部に力を加えたりすることがないので、金具付きの高電圧大電流を流す金属回路を高密度に形成しても金属回路間の耐電圧が低下することがなく、金具が変形することや金具とセラミック基板との接合信頼性が低下することがない。また、金具とセラミック基板との接合部をセラミック基板の端部に形成することができるので、セラミック基板および回路基板を小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の金具付き回路基板の製造方法によれば、一方主面側のセラミック基板と金属板との接合部からセラミック支持基板と金属板との接合部までの長さと、他方主面側のセラミック基板と金属板との接合部からセラミック支持基板と金属板との接合部までの長さとを同じにするときには、接合後に冷却した際に、金属板のセラミック基板およびセラミック支持基板に拘束されることなく収縮する部分の長さが２つのセラミック基板の上下で同じになるので、上下で金属板の収縮量が同じになり、収縮差によりセラミック基板から突出した金属板が変形することがない。結果として、セラミック基板の外辺から突出した端子等の金具の寸法精度がより優れた回路基板を製造することができる。
【００１５】
また、本発明の金具付き回路基板の製造方法によれば、金属板を接合する工程と金属板をエッチング加工して金具を形成する工程との間に、セラミック基板とセラミック支持基板との間を樹脂で充填する工程を含むときには、セラミック基板とセラミック支持基板との間の隙間から金具の裏面にエッチング液が回りこむことを防ぐので、金具の寸法精度を高めることができるようになるとともに、金具の一部が薄くなってしまうことによる部分的な強度低下や電気抵抗増大等の不具合を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明の金具付き回路基板の製造方法によれば、セラミック基板およびセラミック支持基板の両方に接合された接続金属板を形成し、しかる後、この接続金属板をセラミック支持基板とともに除去するときには、エッチング加工により金具とセラミック支持基板とが分離された後でも金具の下面にセラミック支持基板が固定されているので、エッチング加工のシャワー圧や搬送時のがたつき等による金具の変形を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の金具付き回路基板の製造方法について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の金具付き回路基板の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の斜視図である。図１において、１はセラミック基板、２はセラミック支持基板、３は接合材ペースト、３ａは接合材、４は金属板、４ａは金属板４をエッチング加工して形成した金具付き金属回路板、４ｂは金属板４をエッチング加工して形成した放熱板、５はレジスト、６は金具付き回路基板である。
【００１９】
本発明の金具付き回路基板６の製造方法は、セラミック基板１およびセラミック支持基板２を準備する工程と、セラミック基板１およびセラミック支持基板２を横に並べ、これらを挟むように金属板４を上下に配置して、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の両主面に金属板４を接合する工程と、セラミック基板１の少なくとも一方主面に接合された金属板４がセラミック基板１の外辺から突出した形状となるように、接合された金属板４をエッチング加工して金具を形成する工程と、セラミック支持基板２を除去する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
このことから、予め分割されたセラミック基板１とセラミック支持基板２とを用いているので、セラミック基板１を切断することなしに、セラミック支持基板２を取り除くことで容易に端子等の金具をセラミック基板１の外辺から突出させることができる。セラミック基板１を切除するのにダイシングや折り曲げを行なわず、金属板回路板４ａの金具部分（端子）を傷つけたり金属回路板４ａの金具部分（端子）や金属回路板４ａとセラミック基板１との接合部に力を加えたりすることがないので、高電圧大電流を流す金属回路板４ａを高密度に形成しても金属回路板４ａ間の耐電圧が低下することがなく、金属回路板４ａの金具部分（端子）が変形することや金属回路板４ａとセラミック基板１との接合信頼性が低下することがない。また、金具付きの金属回路板４ａとセラミック基板１との接合部をセラミック基板１の端部に形成することができるので、セラミック基板１および金具付き回路基板６を小型化することができる。
【００２１】
図１に示す例では、セラミック基板１の外辺から突出する金具は、セラミック基板１の上面に形成された金属回路板４ａと一体に形成されており、外部回路との接続に用いられる端子や放熱板として用いられる。金具は、金属回路板４ａと接続されていないものを形成してもよく、この場合は、放熱板や金具付き回路基板６を外部部品や装置に固定するための固定板として用いてもよい。また、セラミック基板１の下面の放熱板４ｂは、セラミック基板１の外辺から突出していないが、これをセラミック基板１の外辺から突出する金具として形成し、外部への放熱面積を大きくすることでより効率よく放熱したり、突出した部分に貫通孔を形成してねじ止めにより固定したりするようにしてもよい。また、上面と同様の端子付きの金属回路板４ａをセラミック基板１の下面に形成してもよい。
【００２２】
図２（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線での断面の一例を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）とは別の例を示す断面図である。
【００２３】
また、本発明の金具付き回路基板６の製造方法は、図２に示す例のように、一方主面側のセラミック基板１と金属板４との接合部からセラミック支持基板２と金属板４との接合部までの長さ（図２にＬ１で示す。）と、他方主面側のセラミック基板１と金属板４との接合部からセラミック支持基板２と金属板４との接合部までの長さ（図２にＬ２で示す。）とを同じにすることが好ましい。これにより、接合後に冷却した際に、金属板４・４のセラミック基板１およびセラミック支持基板２に拘束されることなく収縮する部分の長さが並べられたセラミック基板１およびセラミック支持基板２の上下で同じになるので、上下で金属板４・４の収縮量が同じになり、収縮差によりセラミック基板１から突出した金属板４・４が変形することがない。結果として、セラミック基板１の外辺から突出した端子等の金具の寸法精度がより優れた金具付き回路基板６を製造することができる。これは、図２（ａ）に示す例のように、上下の接合部の位置が同じ場合であっても、あるいは図２（ｂ）に示す例のように、上下の接合部の位置が異なっている場合であっても同様である。
【００２４】
また、本発明の金具付き回路基板６の製造方法は、金属板４を接合する工程と金属板４をエッチング加工する工程との間に、セラミック基板１とセラミック支持基板２との間を樹脂で充填する工程を含むことが好ましい。このことから、セラミック基板１とセラミック支持基板２との間の隙間から金具の裏面にエッチング液が回りこむことを防ぐので、金具の寸法精度を高めることができるようになるとともに、金具の一部が薄くなってしまうことによる部分的な強度低下、電気抵抗増大等の不具合を防ぐことができる。
【００２５】
図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の金具付き回路基板６の製造方法の実施の形態の一例を示す図１と同様の工程毎の斜視図である。図３において、４ｃは接続金属板、１ａは分割溝、１ｃはセラミック基板１の端部である。
【００２６】
また、本発明の金具付き回路基板６の製造方法は、図３に示す例のように、金属板４をエッチング加工する工程において、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の両方に接合された接続金属板４ｃを形成し、しかる後、この接続金属板４ｃを取り除く工程を含むことが好ましい。これにより、エッチング加工により金具とセラミック支持基板２とが分離された後でも金具の下面にセラミック支持基板２が固定されているので、エッチング加工のシャワー圧や搬送時のがたつき等による金具の変形を抑えることができる。
【００２７】
図３に示す例では、接続金属板４ｃは、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の２つの外周部に重なるような枠状に形成されているが、セラミック基板１とセラミック支持基板２とにまたがって両方に接合されたものであればよいので、１つ以上の棒状のものでもよい。
【００２８】
また、図３に示す例では、接続金属板４ｃを取り除く工程は、予めセラミック基板１に設けておいた分割溝１ａに沿ってセラミック基板１を分割切断して、接続金属板４ｃが接続されたセラミック基板１の端部１ｂごと取り除くことにより行なっている。なお、分割溝１ａを設けず、同様の位置でダイシングやレーザによりセラミック基板１を切断してもよい。金属回路板４ａや放熱板４ｂの周囲に接続金属板４ｃがあっても構わない場合は、セラミック基板１を切断することなく、接続金属板４ｃを切断してその一部だけをセラミック支持基板２とともに取り除いてもよい。
【００２９】
以下、本発明の金具付き回路基板の製造方法の各工程について詳細に説明する。
【００３０】
まず、セラミック基板１およびセラミック支持基板２を準備する。
【００３１】
セラミック基板１は、例えば略四角形状の板状体であり、金具付き回路基板６において金属回路板４ａを支持する支持部材として機能する。このようなセラミック基板１は、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体等の電気絶縁材料で形成されており、例えば、0.1ｍｍ〜0.7ｍｍの厚みのものが用いられる。
【００３２】
セラミック基板１は、高強度で厚みを薄くすることが可能な窒化珪素質焼結体が好ましく、この場合は、絶縁基板１の厚みは0.1ｍｍ〜0.4ｍｍがより好ましい。セラミック基板１が0.1ｍｍより薄くなると、支持体としての強度が不足しやすくなって金属板４との接合時に反りが大きくなりやすい傾向があり、厚みが0.4ｍｍを超えると、セラミック基板１の熱抵抗は金属回路板４ａや放熱板４ｂより大きいため熱放散性が低下する傾向がある。
【００３３】
セラミック基板１は、例えば窒化珪素質焼結体から成る場合であれば、窒化珪素，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，酸化イットリウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，可塑剤，溶剤を添加混合して泥漿物に従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、次にこのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して所定形状となすとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる後、これを窒化雰囲気等の非酸化性雰囲気にて1600〜2000℃の温度で焼成することによって製作される。図３に示す例のようにセラミック基板１に分割溝１ａを設ける場合は、セラミックグリーンシートを積層した成形体にカッター刃を押し当てる等して溝を形成しておくことにより設けることができる。セラミック基板１を作製した後にレーザやダイシング装置を用いて溝加工してもよい。
【００３４】
セラミック支持基板２は、セラミック基板１と同じ材質で同じ厚みであることが、後工程での金属板４の反りや曲がりを防ぐために好ましい。セラミック基板１と同様の方法で、セラミックグリーンシートの厚みを同じにしてセラミック支持基板２を作製すれば、セラミック基板１とセラミック支持基板２の厚みを同じ厚みとすることができる。両社が異なる厚みであっても研磨加工により同じ厚みにすることができるが、１枚のセラミック製の基板を切断することによってセラミック基板１とセラミック支持基板２を形成すると、セラミック基板１とセラミック支持基板２とが向き合う部分の厚みを容易に同じにすることができるので好ましい。
【００３５】
次に、セラミック基板１およびセラミック支持基板２を離間させて並べ、これらを挟むように金属板４を上下に配置してセラミック基板１およびセラミック支持基板２の両主面に金属板４を接合する。
【００３６】
図１および図３に示す例では、セラミック基板１の１辺から金具を突出させているが、金具はセラミック基板１の２辺以上から突出させてもよい。この場合は、セラミック基板１の金具を突出させる全ての辺の外側にセラミック支持基板２を配置すればよい。セラミック支持基板２の数は、セラミック基板１の金具を突出させる辺の数に応じた数としてもよいし、まとめた１枚としてもよい。例えば、隣り合う２辺から金具を突出させる場合は、２枚のセラミック支持基板２を各辺にそれぞれ配置してもよいし、１枚のＬ字型のセラミック支持基板２を配置してもよい。
【００３７】
セラミック基板１とセラミック支持基板２とをその端面が接するように並べてその上下に金属板４を配置すると、室温から接合温度まで加熱した際に、セラミック基板１およびセラミック支持基板２が熱膨張しても、セラミック基板１およびセラミック支持基板２は、通常それよりも大きく熱膨張する金属板４の上に載っているので、接合される温度ではそれらの間は金属板４とセラミック基板１およびセラミック支持基板２との熱膨張差だけ離間する。従来技術のようにセラミック基板１とセラミック支持基板２とが一体となっているような場合は、接合された金属板４とセラミック板１との間において冷却時に熱応力が発生するが、本発明のようにセラミック基板１とセラミック支持基板２との２つの基板に分かれている場合は、この接合部間に発生する熱応力は、金属板４の収縮をセラミック基板１とセラミック支持基板２との間の空間が吸収することにより緩和されるので、金属板４とセラミック基板１との接合信頼性が向上する。
【００３８】
セラミック基板１やセラミック支持基板２、あるいは金属板４の材質や寸法および接合材ペースト３の種類や厚みにより、加熱した際にセラミック基板１およびセラミック支持基板２と金属板４との位置がずれる場合があり、接合時のセラミック基板１とセラミック支持基板２との間の空間を確実に設けるために、接合前にセラミック基板１とセラミック支持基板２とを離間させて並べるのが好ましい。
【００３９】
金属板４は銅やアルミニウム等から成り、銅やアルミニウムのインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって、例えば0.1ｍｍ〜１ｍｍの厚みの板状にしたものである。
【００４０】
金属板４が銅から成る場合は、無酸素銅を用いることが好ましい。無酸素銅を用いると、金属板４の表面が銅中に存在する酸素により酸化されることがなく、接合材３ａとの濡れ性がより良好となるので、金属板４とセラミック基板１との接合が強固となる。
【００４１】
金属板４の厚みは0.3ｍｍ〜0.5ｍｍとするのが好ましい。金属板４の厚みが0.3ｍｍ未満であると、大電流を流すと発熱量が多くなる傾向がある。また金属板４の厚みが0.5ｍｍを超える場合は、金属板４とセラミック基板１との熱膨張係数の違いによりセラミック基板１に加わる応力が大きくなりやすいので、表と裏の金属板４のパターンの形状の違いによりセラミック基板１の反りが大きくなりやすい傾向がある。
【００４２】
セラミック基板１およびセラミック支持基板２と金属板４とを接合する方法は、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の主面上にあらかじめメタライズ層を形成しておき、このメタライズ層と金属板４とをろう材により接合する方法や、メタライズ層を形成せず、ろう材に加えて活性金属を用いてセラミック基板１およびセラミック支持基板２と金属板４とを直接接合する方法がある。
【００４３】
前者の方法では、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の上のメタライズ層上に、例えば銀ろう材（銀：72重量％−銅：28重量％）やアルミニウムろう材（アルミニウム：88重量％−シリコン：12重量％）を主成分とする接合材ペースト３を塗布して乾燥し、これらを挟むように金属板４を上下に配置し、真空中もしくは中性・還元雰囲気中にて所定温度（銀ろう材の場合は約800℃、アルミニウムろう材の場合は約600℃）で加熱し、接合材ペースト３中の有機溶剤や溶媒を蒸散させるとともにろう材（接合材３ａ）を溶融させることにより接合される。接合材ペースト３の塗布に替えてシート状の接合材３ａを載置してもよい。
【００４４】
セラミック基板１およびセラミック支持基板２にメタライズ層を形成するには、上記したセラミック基板１およびセラミック支持基板２の製造工程において、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）あるいはこれらを混合した金属ペーストをセラミックグリーンシート上に所定パターン形状にスクリーン印刷法等の塗布方法により塗布しておき、セラミックグリーンシートと同時焼成すればよい。あるいは、セラミック基板１およびセラミック支持基板２上に金属ペーストを同様にして塗布して、焼き付けてもよい。
【００４５】
なお、メタライズ層はその表面にニッケル・金等の良導電性で、耐蝕性および接合材３ａとの濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに被着させておくと、メタライズ層の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタライズ層と金属板４との接合材３ａによる接合を極めて強固となすことができる。
【００４６】
後者の方法では、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の主面上に活性金属を含む接合材ペースト３を周知のスクリーン印刷等により塗布して乾燥し、これらを挟むように金属板４を上下に配置し、金属板４に１ｃｍ２あたり10〜100ｇの加重をかけながら非酸化性雰囲気中にて所定の温度（銀ろう材の場合は約800℃、アルミニウムろう材の場合は約600℃）に加熱し、接合材ペースト３中の有機溶剤や溶媒を蒸散させるとともに溶融させ、接合材３ａを介してセラミック基板１、セラミック支持基板２の上下面と金属板４とを接合する。
【００４７】
この場合の接合材ペースト３は、95〜98質量％の上記と同様のろう材粉末と、２〜５質量％の、チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ハフニウム（Ｈｆ）およびこれらの水素化物の少なくとも１種から成る活性金属粉末とから成る活性金属ろう材に、適当な有機溶剤、溶媒を添加混合し、混練することによって製作される。
【００４８】
いずれの方法においても、セラミック基板１およびセラミック支持基板２またはその上のメタライズ層の上に、例えば従来周知のスクリーン印刷法を用いて、例えば10〜50μｍの厚さで所定パターン形状に接合材ペースト３を印刷塗布し、約120℃程度の温度で乾燥することにより、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の表面に金属板４を接合するための接合材３ａが供給される。
【００４９】
図１および図３に示す例では、セラミック基板１の上面には金属回路板４ａの形状に、下面には、図面では見えないが、放熱板４ｂの形状に接合材ペースト３を塗布している。セラミック支持基板２の上面には金属回路板４ａのセラミック基板１の外辺から突出した金具の先端から先の部分に接合材ペースト３を塗布している。セラミック基板１の外辺から突出した部分の下面には接合材ペースト３を塗布していないことから、金具がセラミック支持基板２に接合されることがないので、セラミック支持基板２を容易に取り除くことができる。セラミック支持基板２の下面にも、平面視して上面と同様の位置に接合材ペースト３を塗布している。金属板４をセラミック支持基板２の上面だけに接合すると、接合した後に冷却した際に、金属板４とセラミック支持基板２との熱膨張係数の差により反ってしまうことがあるからである。
【００５０】
図３に示す例では、セラミック基板１およびセラミック支持基板２の外周部に接続金属板４ｃを接続するための接合材ペースト３が塗布されているが、上述したように一方主面側のセラミック基板１と金属板４との接合部からセラミック支持基板２と金属板４との接合部までの長さと、他方主面側のセラミック基板１と金属板４との接合部からセラミック支持基板２と金属板４との接合部までの長さとが同じであるのが好ましいので、接続金属板４ｃとセラミック基板１およびセラミック支持基板２のそれぞれとの接続部間の距離も同じになるようにするのが好ましい。例えば、図３（ａ）に示す例であれば、セラミック支持基板２と接続金属板４ｃとを接続するための接合材ペースト３のパターンの、セラミック基板１側の端を、金具の先を接合する接合材ペースト３のパターンに合わせるのが好ましい。
【００５１】
また、金属板４にセラミック基板１およびセラミック支持基板２に比べ熱膨張係数の大きい金属を用いた場合は、最初にセラミック基板１およびセラミック支持基板２の端面同士を接触させて並べたとしても、上述したように接合材３ａが溶融して約800℃で固まった時点では、セラミック基板１とセラミック支持基板２とは離間する。例えば、セラミック基板１およびセラミック支持基板２にアルミナ質焼結体基板（熱膨張係数αａ：７×10−６／℃）を、金属板４に銅（熱膨張係数αｃ：17×10−６／℃）を用い、接合材ペースト３を塗布してセラミック基板１とセラミック支持基板２とを端面同士が接するように並べ、これらを挟むように金属板４を上下に配置した時点（室温Ｔｒ：20℃）での接合材ペースト３間の距離Ｌ０を50ｍｍとすると、接合材３ａが固まる温度（Ｔｍ：800℃）では、セラミック基板１とセラミック支持基板２との間には、Ｌ＝Ｌ０×ΔＴ×Δα＝Ｌ０×（Ｔｍ−Ｔｒ）×（αｃ−αａ）＝0.39ｍｍの隙間ができる。上述したように、この隙間により接合後の冷却時に発生する熱応力を緩和することができるが、加熱した際のセラミック基板１およびセラミック支持基板２と金属板４との位置ずれを考慮して、接合前に予めセラミック基板１とセラミック支持基板２とを離間させて（両者の間に隙間を設けて）並べた場合は、冷却後も隙間ができる。
【００５２】
金属板４を接合した後、金属板４をエッチング加工する前に、この隙間から金具の裏面にエッチング液が回りこむことを防ぐために、この隙間に樹脂を充填する場合は、例えばディスペンサ等により隙間にレジスト樹脂ペーストを注入すればよい。後のエッチング加工時に用いるレジスト樹脂を用いると、エッチング加工後のレジスト膜を剥離する際にこの隙間に充填した樹脂も同時に除去できるので好ましい。この場合の樹脂は、レジスト樹脂と全く同じ樹脂でなくても、レジスト膜の剥離液により除去できるものであればよい。
【００５３】
接続金属板４ｃの下には樹脂を注入せず、接続金属板４ｃのセラミック基板１とセラミック支持基板２との間の隙間と重なる部分の厚みを薄くして、後の接続金属板４ｃを取り除く工程において切断しやすいようにしてもよい。
【００５４】
次に、セラミック基板１の少なくとも一方主面に接合された金属板４がセラミック基板１の外辺から突出した形状となるように、接合された金属板４をエッチング加工して金具を形成する。
【００５５】
エッチング加工は、図１（ｃ）に示すように、金属板４の表面に、金属回路板４ａや放熱板４ｂ、あるいは接続金属板４ｃのパターン形状のレジスト膜５を形成して、金属板４にエッチング液をシャワーにより噴き付ける等することにより行なう。
【００５６】
レジスト膜５の形成は、膜状のレジストフィルムを貼り付ける方法、または液状のレジストインクを塗布して硬化させる方法等により行なわれる。いずれの方法でも金属板４上の全面にレジスト樹脂の膜を形成し、マスクを通して紫外線等を露光して硬化させて未硬化部分を除去することにより、所望のパターン形状に加工する方法がある。レジストインクを塗布する方法の場合は、パターン形状にレジストインクを印刷する方法でもよく、この方法はパターン形状のレジスト膜５の形成が容易であるので好ましい。
【００５７】
レジスト膜５には、金属板４のエッチング加工時にエッチング液により溶解したり剥離したりしない樹脂が用いられ、アクリル系オリゴマー，アクリル系モノマー，無機顔料を含むものが使用され、熱硬化型や紫外線硬化型のものもある。
【００５８】
図１および図３に示す例では、セラミック基板１の上面の金属板４の表面には金属回路板４ａの形状に、セラミック基板１の下面の金属板４の表面には、図面では見えないが、放熱板４ｂの形状にレジストインクを従来周知のスクリーン印刷法を使用して印刷塗布して、例えば150℃で乾燥することでレジスト膜５を形成している。
【００５９】
金属板４に対するエッチングは、レジスト膜５が形成された金属板４とセラミック基板１およびセラミック支持基板２との接合体を治具に並べて不要に動かないように配置した後に、金属板４が銅から成る場合であれば、例えば塩化第２鉄溶液を用いて上下面からシャワーエッチングを施すことにより行なわれる。
【００６０】
図１および図３に示す例では、エッチングによりセラミック支持基板２上に形成した接合材３ａと金属回路４ａとを分離している。図３に示す例のように接続金属板４ｃを形成する場合は、エッチング工程中にセラミック基板１とセラミック支持基板２とが離れずに並んだ状態を保つため、金属回路４ａの端子等の金具が下面にセラミック支持基板２があり、突出していない状態で工程を進めることができ、端子等の金具がシャワーエッチングの液流の圧力やセラミック基板１とセラミック支持基板２との位置がずれて金具に当たることにより発生する金具の変形が発生し難くなる。
【００６１】
なお、必ずしもセラミック支持基板２上に形成した接合材３ａと金属回路４ａとをエッチングにより分離しなくてもよい。例えば、図１（ｃ）に示すレジスト膜５を、セラミック支持基板２の上面に形成した接合材３ａと上面視で重なるように、即ち金属回路板４ａ（金具）のセラミック基板１から突出した部分より長くなるようにレジスト膜５を形成してエッチングすると、金属回路板４ａ（金具）のセラミック基板１から突出した部分の先端部がセラミック支持基板２に接合材３ａを介して接合されることになる。この場合、平面視してこの接合部分と重なるように、セラミック支持基板２の下面の金属板４の表面にもレジスト膜５を形成して、金属板４のこのレジスト膜５の下の部分が接合された状態で残るようにするとよい。このようにすると、エッチング工程においてエッチング液の圧力が金属回路板４ａ（金具）のセラミック基板１から突出した部分に加わっても、その下のセラミック支持基板２に支持されるので、金具が変形し難くなる。
【００６２】
エッチングした後に、レジスト膜５を剥離する。レジスト膜５の剥離は、例えば水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液、もしくはアセトン等の有機溶剤を用い、シャワー剥離や浸漬してのブラッシング剥離を行なう。
【００６３】
次に、セラミック支持基板２を取り除く。図１に示す例では、金属回路４ａとセラミック支持基板２とは既に分離しているので、容易に取り除くことができ、これにより金属回路４ａ等の金具がセラミック基板１の外辺から突出した金具付き回路基板６を得ることができる。図３に示す例のように、枠状の接続金属板４ｃを形成する場合は、セラミック基板１を分割溝１ａに沿って金具付き回路基板６とセラミック基板１の端部１ｃとに分割して、接続金属板４ｃで接続されたセラミック支持基板２とともに取り除く。あるいは、枠状の接続金属板４ｃを切断してセラミック支持基板２を取り除いた後に、セラミック基板１を分割溝１ａに沿って分割してセラミック基板１の端部１ｃを取り除いてもよい。予めセラミック基板１上に接合された接続金属板４ｃを分割溝１ａ上で切断しておいた方が、セラミック基板１を分割溝１ａに沿って分割しやすいのでよい。
【００６４】
金具付き回路基板６の金属回路板４ａや放熱板５ａの表面には、必要に応じてニッケルめっき等の良導電性で、かつ耐蝕性および半田との濡れ性が良好な皮膜を形成しておくと、金属回路板４ａと外部電気回路との電気的接続を良好にすることができるとともに、金属回路板４ａに半田を介して電子部品を強固に接着させることができる。
【００６５】
なお、本発明は上述の最良の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で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例えば、２枚のセラミック基板１・１の間に金属板４や金属回路板４ａを配置して接合し、その上下に金属回路板４ａや放熱板５を接合するなど多層構造にして、剛性や放熱性を高めたり、小型にしたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の金具付き回路基板の製造方法の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の金具付き回路基板の製造方法の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の金具付き回路基板の製造方法の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ従来の金具付き回路基板の製造方法の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：セラミック基板
１ａ：分割溝
２：セラミック支持基板
３：接合材ペースト
３ａ：接合材
４：金属板
４ａ：金属回路板
４ｂ：放熱板
４ｃ：接続金属板
５：レジスト膜
６：金具付き回路基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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