(57)【要約】【課題】配線回路銅板とベタ銅板上の表面欠陥発生を防止し、そこに接合される被接合体との接合信頼性や、放熱性を向上できるパワーモジュール用基板の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック基板１１（１１ａ）に銅板１７、１７ａを加熱接合した後、エッチングして一方に配線回路銅板１２、他方にベタ銅板１３を設けるパワーモジュール用基板１０の製造方法において、焼成治具１５上にセラミック基板の一方の主面を当接させると共に、他方の主面に突起体１６を設ける銅板１７を加熱接合する工程と、焼成治具１５上に突起体１６を当接をさせると共に、セラミック基板の一方の主面に銅板１７ａを加熱接合する工程と、突起体１６を有する銅板１７と、銅板１７ａをエッチングして突起体１６を含むレジスト膜の開口部から露出する部分を除去して、一方に配線回路銅板１２、他方にベタ銅板１３を設ける工程を有する。【選択図】図２
2009158530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板を載置し焼成治具上で加熱接合した後、前記銅板をエッチングして一方に半導体素子を搭載して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板と、他方に前記半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための前記配線回路銅板に対応する１又は複数のベタ銅板を設けるパワーモジュール用基板の製造方法において、
前記焼成治具上に前記セラミック基板の一方の主面を当接させると共に、前記セラミック基板の他方の主面に前記エッチングで除去される部分に少なくとも１個以上の突起体を設ける前記銅板を前記突起体を設ける側を上方にして載置し、加熱して前記セラミック基板の他方の主面に前記突起体を有する前記銅板を接合する工程と、
前記焼成治具上に前記突起体を有する前記銅板の前記突起体を当接をさせると共に、前記セラミック基板の一方の主面に前記銅板を載置し、加熱して前記セラミック基板の一方の主面に前記銅板を接合する工程と、
前記セラミック基板の他方の主面に設けた前記突起体を有する前記銅板と、前記セラミック基板の一方の主面に設けた前記銅板を前記エッチングして前記突起体を含むエッチングレジスト膜の開口部から露出する部分を除去して、一方に前記配線回路銅板、他方に前記ベタ銅板を設ける工程を有することを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記セラミック基板が酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又はジルコニア入り酸化アルミニウムからなり、前記セラミック基板の両主面のそれぞれに前記銅板が直接接合、又は活性金属ろう材接合で加熱接合されることを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記突起体を有する前記銅板が予め前記銅板に前記突起体が形成されてなる、又は前記セラミック基板に前記銅板を接合する時に同時に前記銅板に接合して形成されてなることを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記突起体が銅、他の金属、セラミックのいずれか１つからなることを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、前記焼成治具がモリブデンからなり、表面に酸化モリブデン膜を形成する板状平板、又はメッシュ状平板からなることを特徴とする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、パワーモジュール用基板の製造方法に係り、より詳細には、セラミック基板と銅板を接合するときに、銅板の外表面に焼成治具との反応や、キズの発生を防止して接合させることができる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】
従来より、大電力化、高速化、高集積化の進むパワートランジスタ等の高熱を発する半導体素子を搭載し、半導体素子からの発熱を速やかに放熱させて半導体素子の信頼性を維持させることができるためのパワーモジュール用基板は、民生機器用や、自動車、電気自動車等の車載用等に採用されている。このようなパワーモジュール用基板には、通常、１個分のセラミック基板や、複数個分がマトリックス状に配列することができる大型のセラミック基板が用いられている。このセラミック基板には、それぞれの主面にセラミック基板の寸法と略同等、あるいは若干小さめの銅板を銅の融点を利用して直接加熱接合する直接接合法や、活性金属ろうを介して加熱接合する活性金属ろう材接合法で接合している。そして、略全面に銅板が貼り付けられたセラミック基板は、エッチングによって、それぞれの主面に半導体素子を搭載して電気的導通を形成するためのパターン形成された配線回路銅板と、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるためのベタ銅板を形成している。更に、大型セラミック基板に配線回路銅板と、ベタ銅板を一対とするパワーモジュール用基板が複数個分マトリックス状に配列するパワーモジュール用基板集合体には、個片体に分割するための分割溝を形成する場合がある。
【０００３】
個片体のパワーモジュール用基板には、配線回路銅板側の定められた部分の銅板上に半導体素子が半田で接合されるようになっている。そして、パワーモジュール用基板は、半導体素子と他の部分の銅板との間をボンディングワイヤで接続して電気的な導通回路を形成し、半導体素子に高電圧且つ高電流が流せるようにしている。また、このパワーモジュール用基板は、高電圧且つ高電流が流れることで発生する半導体素子からの発熱を速やかに熱伝導率のよい銅を用いた配線回路銅板側から放熱させるために、熱伝導率のよい銅を用いたベタ銅板側に伝熱させると共に、通常、ベタ銅板に半田等で接合されるヒートシンク板から放熱させている。
【０００４】
上記のパワーモジュール用基板は、銅板をセラミック基板に直接接合法や、活性金属ろう材接合法で接合するが、何れも窒素ガス雰囲気中の加熱を要し、セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板を接合するので、例え、両主面への接合を２回に分けて行ったとしても、片面側は銅板が焼成治具上に直接載置される状態となる。従って、この銅板と、セラミック基板の接合には、銅板の焼成治具への溶着が比較的少ないモリブデンからなる板状の焼成治具を用いている。
【０００５】
しかしながら、セラミック基板が大型化して、パワーモジュール用基板集合体を作製する場合には、焼成治具への重量が増加して部分的な銅板の焼成治具への溶着を防止できなくなり、銅板表面にキズ、凹み、反応等や、埋まり込みによる変形等の表面欠陥が存在するようになってきた。また、表面欠陥として突起状となった部分を有するパワーモジュール用基板は、エッチングを行う場合に、この突起部分に形成するエッチングレジスト膜が薄くなり、エッチングを行った時に銅板にピンホールが発生することとなっている。この表面欠陥が存在するパワーモジュール用基板は、銅板の表面に半導体素子や、ボンディングワイヤが接合されので、表面欠陥が存在することで、被接合体との間に不着や、接合強度の低下等の接合信頼性の低下が発生することとなっていた。また、銅板にピンホールを有するパワーモジュール用基板は、ヒートシンク板が半田を介して接合された時に熱伝導性が低下し、半導体素子からの発熱を放熱させるための放熱性の低下が発生することとなっていた。
【０００６】
そこで、焼成治具には、モリブデン線をメッシュ状に編み上げた平面性のよい形状のものが用いられるようになっている。このモリブデン線をメッシュ状に編み上げた形状の焼成治具は、銅板との接触部分を少なくできると共に、平面性が維持される場合には銅板を均一的に支えて銅板の重量を平準化し、モリブデン線と接触する部分の重量を平均化することができる。従って、この焼成治具に当接させてセラミック基板に接合する銅板の表面には、銅板の焼成治具への溶着を防止でき、銅板表面にキズ、凹み、反応等や、埋まり込みによる変形等の表面欠陥の発生を軽減している。
【０００７】
従来のパワーモジュール用基板には、焼成治具と銅板が溶着せず、且つ未接合部が少なく、しかも実施の容易な接合方法として、焼成治具が金属からなり、その酸化により表面にクロムを含む金属としたり、クロムめっきして表面に酸化クロムを形成したりした焼成治具を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−７９８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述したような従来のパワーモジュール用基板の製造方法は、次のような問題がある。
（１）モリブデン線をメッシュ状に編み上げた形状の焼成治具は、曲げ強度が低く変形が起こりやすいので、繰り返し使用する内に平面性が維持されなくなり、銅板を部分的に支える部分に重量が集中して、銅板の焼成治具への溶着を防止できなくなり、銅板表面にキズ、凹み、反応等や、埋まり込みによる変形等の表面欠陥が発生している。また、この表面欠陥は、発生場所が限定されないので、エッチングで除去されない部分に発生する場合がある。更に、突起状となった表面欠陥は、上面に形成されるエッチングレジスト膜が薄くなり、エッチングを行った時に銅板にピンホールを発生させている。
（２）特開平１１−７９８５７号公報で開示されるような、焼成治具にクロムを含む金属、クロムめっきした金属からなり、表面に酸化クロムを形成した焼成治具は、作製するための特段の熱処理や、メッキ処理を要し、継続した焼成治具の確保に限界がある。また、この焼成治具は、表面に形成する酸化クロム層のバラツキ管理が難しく、安定した銅板表面の確保が難しくなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、配線回路銅板、及びベタ銅板上の表面欠陥の発生を防止して、銅板上に接合される被接合体との接合信頼性や、放熱性を向上できるパワーモジュール用基板の製造方法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】
【００１０】
前記目的に沿う本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板を載置し焼成治具上で加熱接合した後、銅板をエッチングして一方に半導体素子を搭載して電気的導通を形成するための複数の配線回路銅板と、他方に半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための配線回路銅板に対応する１又は複数のベタ銅板を設けるパワーモジュール用基板の製造方法において、焼成治具上にセラミック基板の一方の主面を当接させると共に、セラミック基板の他方の主面にエッチングで除去される部分に少なくとも１個以上の突起体を設ける銅板を突起体を設ける側を上方にして載置し、加熱してセラミック基板の他方の主面に突起体を有する銅板を接合する工程と、焼成治具上に突起体を有する銅板の突起体を当接をさせると共に、セラミック基板の一方の主面に銅板を載置し、加熱してセラミック基板の一方の主面に銅板を接合する工程と、セラミック基板の他方の主面に設けた突起体を有する銅板と、セラミック基板の一方の主面に設けた銅板をエッチングして突起体を含むエッチングレジスト膜の開口部から露出する部分を除去して、一方に配線回路銅板、他方にベタ銅板を設ける工程を有する。
【００１１】
ここで、上記のパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミック基板が酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又はジルコニア入り酸化アルミニウムからなり、セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板が直接接合、又は活性金属ろう材接合で加熱接合されるのがよい。
【００１２】
また、上記のパワーモジュール用基板の製造方法は、突起体を有する銅板が予め銅板に突起体が形成されてなる、又はセラミック基板に銅板を接合する時に同時に銅板に接合して形成されてなるのがよい。
【００１３】
更に、上記のパワーモジュール用基板の製造方法は、突起体が銅、他の金属、セラミックのいずれか１つからなるのがよい。
【００１４】
また、更に、上記のパワーモジュール用基板の製造方法は、焼成治具がモリブデンからなり、表面に酸化モリブデン膜を形成する板状平板、又はメッシュ状平板からなるのがよい。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１又はこれに従属する請求項２〜４のいずれか一項記載のパワーモジュール用基板の製造方法は、焼成治具上にセラミック基板の一方の主面を当接させると共に、セラミック基板の他方の主面にエッチングで除去される部分に少なくとも１個以上の突起体を設ける銅板を突起体を設ける側を上方にして載置し、加熱してセラミック基板の他方の主面に突起体を有する銅板を接合する工程と、焼成治具上に突起体を有する銅板の突起体を当接をさせると共に、セラミック基板の一方の主面に銅板を載置し、加熱してセラミック基板の一方の主面に銅板を接合する工程と、セラミック基板の他方の主面に設けた突起体を有する銅板と、セラミック基板の一方の主面に設けた銅板をエッチングして突起体を含むエッチングレジスト膜の開口部から露出する部分を除去して、一方に配線回路銅板、他方にベタ銅板を設ける工程を有するので、焼成治具に対面する銅板には突起体が設けられており、平面性が低い焼成治具に突起体部分が当接しても突起体部分で支えることができ、銅板の表面が直接焼成治具と接する部分が最小化され、しかもセラミック基板に接合された銅板の突起体部分はエッチングで除去され、銅板の焼成治具への溶着による銅板表面のキズ、凹み、反応等や、埋まり込みによる変形等の表面欠陥の発生を防止することができる。これにより、銅板の表面に半導体素子や、ボンディングワイヤが接合されたときの、半導体素子や、ボンディングワイヤ等の被接合体との間の不着や、接合強度の低下等を防止でき、接合信頼性を向上させることができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供できる。また、突起状の表面欠陥がエッチングで除去される部分以外には存在せず、エッチングによるピンホールの発生を防止できるので、ヒートシンク板が半田を介して接合された時の熱伝導性を向上でき、放熱性を向上させることができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供できる。
【００１６】
特に、請求項２記載のパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミック基板が酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又はジルコニア入り酸化アルミニウムからなり、セラミック基板の両主面のそれぞれに銅板が直接接合、又は活性金属ろう材接合で加熱接合されるので、電気絶縁性が高く、熱伝導性のよいセラミック基板を用いることで放熱効果を高くすることができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。
【００１７】
また、特に、請求項３記載のパワーモジュール用基板の製造方法は、突起体を有する銅板が予め銅板に突起体が形成されてなる、又はセラミック基板に銅板を接合する時に同時に銅板に接合して形成されてなるので、予め銅板に突起体を設ける場合には、セラミック基板に当接させる前の銅板にエッチングレジストマスクに合わせた正確な位置で突起体を機械的に設けることができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。また、セラミック基板に銅板を接合する時に同時に銅板に突起体を設ける場合には、セラミック基板に当接させた銅板上に個片の銅板を載置して同時に加熱接合するだけの簡単な方法で設けることができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。
【００１８】
更に、特に、請求項４記載のパワーモジュール用基板の製造方法は、突起体が銅、他の金属、セラミックのいずれか１つからなるので、容易にエッチングで突起体を除去することができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。
【００１９】
また、特に、請求項５記載のパワーモジュール用基板の製造方法は、焼成治具がモリブデンからなり、表面に酸化モリブデン膜を形成する板状平板、又はメッシュ状平板からなるので、作製するための特段の熱処理や、メッキ処理や、その厚みのバラツキ管理を必要とせず、継続した焼成治具が安価に確保することができるパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法で作製されるパワーモジュール用基板の説明図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同パワーモジュール用基板の製造方法の説明図である。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法で作製されるパワーモジュール用基板１０は、セラミック基板１１に１個分が作製される場合である。また、図１（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法で作製されるパワーモジュール用基板１０は、大型のセラミック基板１１ａに個片体のパワーモジュール用基板１０が複数個配列するパワーモジュール用基板集合体２０として作製される場合である。
【００２２】
上記のパワーモジュール用基板１０には、焼成済みのセラミック基板１１、１１ａの両主面の一方に、パワートランジスタ等の高熱を発する半導体素子を搭載したりするための配線回路銅板１２が接合されて設けられている。この配線回路銅板１２は、熱伝導率の高い金属板である一枚銅板をセラミック基板１１、１１ａに加熱接合した後に、エッチング加工によって複数の配線回路状態のパターンになるように形成している。そして、複数パターンからなる配線回路銅板１２は、所定の場所のパターンの配線回路銅板１２の上面に半導体素子が搭載され、そのパッド電極と他のパターンの配線回路銅板１２とをボンディングワイヤ等で接続して高電圧電流を流すことができる電気的な導通回路を形成することができるようになっている。
【００２３】
また、パワーモジュール用基板１０には、焼成済みのセラミック基板１１、１１ａの両主面の他方に、半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための配線回路銅板１２に対応するように１又は複数のベタ銅板１３が接合されて設けられている。このベタ銅板１３は、配線回路銅板１２用の金属板である一枚銅板と同様の一枚銅板をセラミック基板１１、１１ａに加熱接合した後、エッチング加工によってベタ状態のパターンとなるように形成されており、半導体素子からの発熱を速やかに伝熱及び放熱させるために設けられている。
【００２４】
上記のパワーモジュール用基板１０は、セラミック基板１１に１個分として作製された場合には、配線回路銅板１２の所定のパターンに半導体素子を実装し、電気的導通を形成しているが、パワーモジュール用基板集合体２０の場合には、それぞれに半導体素子を実装した後に、セラミック基板１１ａに設ける分割溝１４で分割してパワーモジュール用基板１０を作製している。あるいは、パワーモジュール用基板集合体２０の場合には、分割溝１４で分割した後に、個片体のパワーモジュール用基板１０に半導体素子を実装している。なお、セラミック基板１１ａの両主面の少なくとも一方に設ける分割溝１４は、焼成されて形成されるセラミック基板１１ａに、予め焼成される前のセラミックグリーンシートに形成された押圧溝、あるいは、焼成された後にレーザー加工等で形成される連続する点状の溝として設けられている。
【００２５】
次いで、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板１０の製造方法を説明する。なお、このパワーモジュール用基板１０の製造方法には、予め作製された個片体のセラミック基板１１に形成するパワーモジュール用基板１０として形成する場合と、大型のセラミック基板１１ａに複数個の個片体のパワーモジュール用基板１０が配列するパワーモジュール用基板集合体２０として形成する場合がある。以下の説明では、パワーモジュール用基板１０がパワーモジュール用基板集合体２０として形成される場合についての製造方法で説明する。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、大型のセラミック基板１１ａは、その両主面の内の一方の主面を下面側にして加熱焼成時の保持具である焼成治具１５上に当接させて載置している。これと共に、セラミック基板１１ａは、他方の主面を上面側して、後工程のエッチングで除去される部分に少なくとも１個以上の突起体１６を設ける一枚銅板１７を突起体１６を設ける側を上にして載置している。この一枚銅板１７は、セラミック基板１１ａの大きさと略同等の大きさ、又は少し小さめの大きさからなっている。そして、上面に突起体１６を設けた銅板１７を他方の主面に載置させたセラミック基板１１ａは、焼成治具１５に載置された状態で加熱して、セラミック基板１１ａの他方の主面に突起体１６を有する銅板１７を接合している。
【００２７】
次に、図２（Ｂ）に示すように、突起体１６を有する銅板１７を接合したセラミック基板１１ａは、反転させて焼成治具１５上に突起体１６を当接させるようにして載置している。これと共に、セラミック基板１１ａは、一方の主面を上面側して、平板状の一枚銅板１７ａを載置している。この一枚銅板１７ａは、上記の一枚銅板１７と同様に、セラミック基板１１ａの大きさと略同等の大きさ、又は少し小さめの大きさからなっている。そして、上面に銅板１７ａを一方の主面に載置させたセラミック基板１１ａは、焼成治具１５に載置された状態で加熱して、セラミック基板１１ａの一方の主面に銅板１７ａを接合している。
【００２８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、セラミック基板１１ａの他方の主面に設けた突起体１６を有する銅板１７と、セラミック基板１１ａの一方の主面に設けた銅板１７ａには、パターンとして必要とする部分にエッチングレジスト膜を形成している。そして、突起体１６を含むエッチングレジスト膜の開口部から露出する部分は、エッチング液でエッチング処理して除去して、一方に半導体素子を実装して電気的導通を形成するための複数パターンからなる複数組の配線回路銅板１２と、他方に半導体素子から発生する熱を伝熱及び放熱させるための複数組の配線回路銅板１２に対応する複数組のベタ銅板１３を設けている。配線回路銅板１２と、反対面の、これに対応するベタ銅板１３で構成される個片体のパワーモジュール用基板１０が複数個配列するパワーモジュール用基板集合体２０は、セラミック基板１１ａの両主面の少なくとも一方に焼成前に設けられて焼成して形成される、又は焼成後に形成される分割溝１４で分割することでそれぞれの個片体のパワーモジュール用基板１０が作製されている。なお、上記の銅板１７、１７ａのエッチング処理には、エッチング液に硫酸銅等を用いることができる。また、配線回路銅板１２と、ベタ銅板１３は、一度にエッチングしてパターンを形成してもよいし、あるいは、一方をエッチングしてパターンを形成した後、この一方側をエッチングレジスト膜で保護して他方をエッチングしてパターンを形成してもよい。
【００２９】
上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、セラミック基板１１、１１ａが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア入り酸化アルミニウムからなっている。これらのセラミック基板１１、１１ａは、絶縁性、耐熱性、熱伝導性、基板強度等に優れるので、半導体素子にかかる高電圧、及び半導体素子からの高熱に対して十分な耐熱性と、高熱伝導性をもって問題なく使用することができる。ここで、セラミック基板１１、１１ａの一例であるＡｌ２Ｏ３からなるセラミック基板１１、１１ａを作製するには、アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及び、トルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤が加えられ、十分に混練した後、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製している。そして、このスラリーは、ドクターブレード法等によって、例えば、厚さ０．６４ｍｍ程度のロール状のシートに形成され、適当なサイズにカットしてセラミックグリーンシートを作製し、大気中約１５５０℃程度で焼成してセラミック基板１１、１１ａを作製している。
【００３０】
また、セラミック基板１１、１１ａの一例であるＡｌＮからなるセラミック基板１１、１１ａを作製するには、窒化アルミニウム粉末に焼結助剤を添加し、可塑剤、バインダー、及び溶剤を加えてシート状のセラミックグリーンシートとし、これを適当なサイズにカットし、窒素雰囲気中約１７００℃程度の高温で焼成して形成している。
【００３１】
更に、セラミック基板１１、１１ａの一例であるジルコニア入り酸化アルミニウムからなるセラミック基板１１、１１ａを作製するには、主成分の酸化アルミニウムを７０〜９７ｗｔ％の範囲にして、これにジルコニア（ＺｒＯ２）を２〜２９．９ｗｔ％の範囲で添加し、イットリア、カルシア、マグネシア、セリアのいずれか１種以上の焼結助剤を０．１〜２ｗｔ％の範囲で添加し、可塑剤、バインダー、及び溶剤を加えて、例えば、厚さ０．２５ｍｍのシート状のセラミックグリーンシートとしている。そして、このセラミックグリーンシートは、適当なサイズにカットし、大気中約１５５０℃程度で焼成してセラミック基板１１、１１ａを作製している。なお、Ａｌ２Ｏ３を主成分として、これに上記割合のＺｒＯ２が添加された焼成体からなるセラミック基板１１、１１ａは、Ａｌ２Ｏ３単体の基板と熱伝導率を同等程度に保ちながら基板強度、特に曲げ強度を大幅に高めることができる（Ａｌ２Ｏ３単体では、３．１ＭＰａ・ｍ０．５、ジルコニア系アルミナセラミックでは、４．４ＭＰａ・ｍ０．５）。また、イットリア、カルシア、マグネシア、セリアのいずれか１種以上を添加することで、基板の焼成温度をＡｌ２Ｏ３単体の基板と同等程度に抑えつつ、ＺｒＯ２結晶粒の靭性を改善することができる。これらによって、セラミック基板１１、１１ａは、ＡｌＮの基板より熱伝導率が低下するものの、厚みを薄くすることで、熱伝導率の低さを補うことができ、Ａｌ２Ｏ３単体の基板より優れ、ＡｌＮの基板に匹敵する優れた放熱性を有することができる。
【００３２】
上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、銅板１７、１７ａが、熱伝導性に優れるので、半導体素子からの発熱を素早く下側へ伝熱し、更に裏面から放熱させることができる。
【００３３】
上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、セラミック基板１１、１１ａが、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、又はジルコニア入り酸化アルミニウムからなり、その両主面のそれぞれに、銅板１７、１７ａが直接接合、又は活性金属ろう材接合で加熱接合されることとなっている。
【００３４】
この直接接合での接合方法とは、予め表面を酸化させた銅板１７、１７ａをセラミック基板１１、１１ａの表面に当接させ、窒素雰囲気中で焼成して酸化銅の融点（１０８３℃）付近まで昇温して銅と微量の酸素との反応により生成するＣｕ−Ｏ共晶液相を結合剤として直接セラミック基板１１、１１ａに接合する方法である。なお、セラミック基板１１、１１ａがＡｌＮからなる場合には、セラミック基板１１、１１ａの表面に酸化膜を形成、すなわち、ＡｌＮの表面をＡｌ２Ｏ３としておく必要がある。
【００３５】
また、活性金属ろう材接合での接合方法とは、チタン、ジルコニウム、ベリリウム等のような極めて反応性の大きい、いわゆる活性な金属をＡｇ−Ｃｕ系ろう等に加えた活性金属ろう材を用いてセラミック基板１１、１１ａと、銅板１７、１７ａを接合する方法である。この方法での接合は、先ず、活性金属ろう材からなるペーストをセラミック基板１１、１１ａのそれぞれの表面に塗布し、その上に予め表面を酸化させた銅板１７、１７ａを当接させ、約７５０〜８５０℃程度で加熱してチタン等の酸素との親和力の強さを利用して、直接セラミック基板１１、１１ａに接合する方法である。なお、活性金属ろう材は、セラミック基板１１、１１ａがジルコニア系アルミナセラミックからなる場合には、例えば、ジルコニウム、チタン、フッ化水素、ニオブのいずれか１種以上をＡｇ−Ｃｕ系ろうに含有させたものを用いることができ、セラミック基板１１、１１ａへの親和力を高めることで接合反応強度を高めて強固に接合することができる。
【００３６】
上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、突起体１６を有する銅板１７が、突起体１６を設けてない平板状の銅板１７に突起体１７を、例えば、プレス接合や、接合材接合や、加熱接合等で取り付けて、予め突起体１６を設けたものからなっている。この作製方法の場合には、セラミック基板１１、１１ａに当接させる前の銅板１７にエッチングレジストマスクに合わせた正確な位置で突起体１６を機械的に設けることができる。あるいは、上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、突起体１６を有する銅板１７が、突起体１６を設けてない平板状の銅板１７をセラミック基板１１、１１ａに加熱接合する時に同時に、例えば、突起体１６を設けてない平板状の銅板１７上の決められた位置に銅製の個片の突起体１６を載置して加熱接合して設けたものからなっている。この作製方法の場合には、セラミック基板１１、１１ａに当接させた銅板１７上に個片の銅板を載置して同時に加熱接合するだけの簡単な方法で設けることができる。
【００３７】
上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、突起体１６が、銅や、銅以外の他の金属、例えば、アルミニウムや、銅合金等の金属や、セラミック、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ジルコニア入り酸化アルミニウム等のセラミックのいずれか１つからなっている。これらの突起体１６が銅製や、銅合金製の場合には、銅板１７をエッチングするときの同じエッチング液で突起体１６自体を溶かして容易に除去することができる。また、銅板１７をエッチングするときのエッチング液では溶かすことができない突起体１６の場合には、突起体１６の周囲の銅板１７をエッチングすることで突起体１６を容易に除去することができる。
【００３８】
上記のパワーモジュール用基板１０の製造方法においては、焼成治具１５がモリブデンからなり、表面に酸化モリブデン（ＭｏＯ２）膜を形成する板状平板、又はメッシュ状平板からなっている。酸化モリブデン膜は、セラミック基板１１、１１ａに銅板１７、１７ａを接合させるときの焼成炉雰囲気中の僅かな酸素で表面が酸化されて形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法は、高電圧が流れ、大量の熱を発生する半導体素子を実装し、例えば、インバーター用や、自動車部品用等として用いるためのパワーモジュール用基板を作製するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法で作製されるパワーモジュール用基板の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同パワーモジュール用基板の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：パワーモジュール用基板、１１、１１ａ：セラミック基板、１２：配線回路銅板、１３：ベタ銅板、１４：分割溝、１５：焼成治具、１６：突起体、１７、１７ａ：銅板、２０：パワーモジュール用基板集合体
【図１】
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【図２】
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