JP2007180306A - パワーモジュール用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーモジュール用基板の高効率生産、および導体パターンの細線化を実現する。
【解決手段】導体パターン部材１４ｂの外周縁に沿った内面形状のガイド孔４１ａを有するテンプレート４１を、ガイド孔４１ａがこのセラミックス基板１２の表面において導体パターンが配置される位置に向けて開口するように、セラミックス基板１２の表面に対向させて配置した後に、このガイド孔４１ａに、裏面にろう材箔１５ａが配置された導体パターン部材１３ｂをこの裏面側から挿入して、ガイド孔４１ａの内周面に導体パターン部材１３ｂの外周縁を案内させながらセラミックス基板１２の表面にろう材箔１５ａと導体パターン部材１３ｂとをこの順に配置し、その後、セラミックス基板１２の裏面側および導体パターン部材１３ｂの表面を挟み込んだ状態でこれらを加熱しろう材箔１５ａを溶融させて、導体パターン部材１３ｂをセラミックス基板１２の表面に接合する。
【選択図】図２

Description

この発明は、大電流、大電圧を制御する半導体装置に用いられるパワーモジュール用基板の製造方法に関するものである。

この種のパワーモジュールは一般に、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４若しくはＳｉＣ等により形成されたセラミックス基板の表面に、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金により形成された導体パターンが配設されたパワーモジュール用基板と、セラミックス基板の裏面側に設けられた放熱体と、導体パターンの表面に配設された発熱体としての半導体チップと、放熱体の下面に配設された冷却シンク部とを備え、発熱体からの熱を放熱体および冷却シンク部を介して外部へ放散させるようになっている。
ここで、導体パターンは、例えば下記特許文献１に示すように、セラミックス基板の表面に、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金により形成された板状の母材をはんだ付け若しくはろう付けにより接合した後に、この母材にエッチング処理を施すことにより形成されている。
特許第２９５３１６３号公報

しかしながら、このように母材にエッチング処理を施して導体パターンを形成すると、処理時間が長くなり高効率生産を実現することが困難であるという問題があった。また、エッチング処理により形成された導体パターンは、その表面側（発熱体側）から裏面側（セラミックス基板側）に向うに従い漸次幅が広くなるため、近年のパワーモジュールのコンパクト化、導体パターンの細線化に対する要望に応えることが困難であるという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、高効率生産および導体パターンの細線化を実現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を目的とする。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板の表面に導体パターンが設けられたパワーモジュール用基板の製造方法であって、前記セラミックス基板の表面に、母材から打ち抜かれた導体パターン部材、およびろう材箔を配置するに際し、前記導体パターン部材の外周縁に沿った内面形状のガイド孔を有するテンプレートを、前記ガイド孔がこのセラミックス基板の表面において導体パターンが配置される位置に向けて開口するように、セラミックス基板の表面に対向させて配置した後に、このガイド孔に、裏面にろう材箔が配置された導体パターン部材をこの裏面側から挿入して、ガイド孔の内周面に導体パターン部材の外周縁を案内させながらセラミックス基板の表面にろう材箔と導体パターン部材とをこの順に配置し、その後、前記セラミックス基板の裏面側および前記導体パターン部材の表面を挟み込んだ状態でこれらを加熱し前記ろう材箔を溶融させて、前記導体パターン部材を前記セラミックス基板の表面に接合することを特徴とする。

この発明によれば、母材から打ち抜かれた導体パターン部材をセラミックス基板の表面に配置して、この導体パターン部材の表面とセラミックス基板の裏面側とを挟み込んだ状態で、これらの間に配置されたろう材箔を溶融させて、導体パターン部材とセラミックス基板とを接合し、エッチング工程を経ることなく導体パターンを形成してパワーモジュール用基板とするので、パワーモジュール用基板の高効率生産、および導体パターンの細線化を実現することができる。
しかも、この導体パターン部材をテンプレートのガイド孔に挿入して、このガイド孔の内周面に導体パターン部材およびろう材箔の外周縁を案内させながらこれらをセラミックス基板の表面に配置するので、導体パターン部材およびその裏面に設けられたろう材箔をセラミックス基板の表面における定められた位置に高精度に位置決めして配置することができる。

ここで、前記導体パターン部材は、裏面にろう材箔が配置された母材における導体パターン部材の形成予定部の裏面に向けて打ち抜きパンチを前進移動し、この母材における導体パターン部材の形成予定部をその裏面側から押圧して、このパンチの前進移動を、導体パターン部材の形成予定部の外周縁を母材の厚さ方向全域でせん断変形させて破断するまで継続することにより母材から打ち抜かれて形成してもよい。
この場合、導体パターン部材の裏面における端縁で生ずる切断によるだれの長さを全周で略均一にすることができるとともに、厚さにゆがみが生ずるのを抑えることが可能になるので、パワーモジュール用基板の製品品質の向上を図ることができる。

また、裏面にろう材箔が配置された母材における導体パターン部材の形成予定部をその裏面側から押圧し、この導体パターン部材の形成予定部の外周縁にせん断力を作用させてその厚さ方向途中まで切断するとともに、この導体パターン部材の形成予定部の外周縁に位置する前記ろう材箔を切断した後に、この導体パターン部材の形成予定部をその表面側から押圧して押し戻し、その後、この母材の裏面とセラミックス基板の表面とを前記テンプレートを挟んで対向させた状態で、前記導体パターン部材の形成予定部の表面をセラミックス基板の表面に向けて押圧して母材から分離し前記導体パターン部材を形成するとともに、この導体パターン部材をその裏面側からテンプレートのガイド孔に挿入することにより、セラミックス基板の表面にろう材箔と導体パターン部材とをこの順に配置するようにしてもよい。つまり、いわゆるプッシュバック法を適用して母材から打ち抜かれた導体パターン部材を用いてもよい。

この場合、導体パターン部材を母材に分離可能に嵌め込んだ状態でこの母材ごと搬送することが可能になるので、導体パターン部材の取り扱い性の向上が図られ、生産性の向上を図ることができる。

さらに、ろう材箔は、前記導体パターン部材の裏面に揮発性有機媒体の表面張力によって仮固定されて配置され、前記加熱時に、前記揮発性有機媒体を揮発させるようにしてもよい。

この場合、導体パターン部材をその裏面側からテンプレートのガイド孔に挿入する際に、導体パターン部材の裏面に対してろう材箔が位置ずれしたり、脱落するのを防ぐことができる。しかも、前記揮発性有機媒体を前記加熱時に揮発させるので、この揮発性有機媒体を用いたことにより、導体パターン部材とセラミックス基板の表面との接合不良が発生する等パワーモジュール用基板の製造不良が発生するのを防ぐことができる。

また、前記導体パターン部材および前記ろう材箔を前記セラミックス基板の表面に配置する際、予め、このセラミックス基板の表面に揮発性有機媒体を塗布しておき、その後、前記導体パターン部材をその裏面側から前記ガイド孔に挿入してセラミックス基板の表面に載置するとともに、前記セラミックス基板の表面に塗布された揮発性有機媒体の表面張力によってこのセラミックス基板の表面に前記導体パターン部材および前記ろう材箔を仮固定してもよい。

この場合、導体パターン部材を前記セラミックス基板の表面に配置する際、セラミックス基板の表面に揮発性有機媒体を塗布しておくので、導体パターン部材をセラミックス基板の表面に位置ずれ等を生じさせることなく配置することが可能になり、この導体パターン部材の配置精度の向上を図ることができる。

さらに、前記導体パターン部材および前記ろう材箔を前記セラミックス基板の表面に配置する際、前記テンプレートを、前記セラミックス基板の表面と非接触とした状態でこのセラミックス基板の表面に対向させて配置してもよい。

この場合、導体パターン部材をセラミックス基板の表面に配置した後、テンプレートをセラミックス基板の表面から離間させるときに、前記ガイド孔の内周面と摺接若しくは対向する導体パターン部材の側面における厚さ方向の大きさを、この導体パターン部材の厚さよりも前記隙間分だけ短くすることが可能になる。したがって、テンプレートを前記離間させたときに、ガイド孔内周面が導体パターン部材の側面に接触することにより、この導体パターン部材がセラミックス基板の表面に対して位置ずれするのを防ぐことができる。
また、前述のように、導体パターン部材を前記セラミックス基板の表面に配置する際、セラミックス基板の表面に揮発性有機媒体を塗布しておく場合には、この配置の際にテンプレートとセラミックス基板の表面とを非接触にして隙間を設けておくことにより、テンプレートとセラミックス基板の表面とが揮発性有機媒体の表面張力により密着して、このパワーモジュール用基板の生産性を阻害するのを防ぐことができる。

さらに、前記テンプレートの厚さは、前記導体パターン部材の厚さよりも大きくされてもよい。

この場合、導体パターン部材を前記ガイド孔に挿入してセラミックス基板の表面に配置したときに、テンプレートの外表面のうち、セラミックス基板と対向する表面と反対側の表面におけるガイド孔の開口部を、導体パターン部材の表面よりも、テンプレートがセラミックス基板から離間する方向側に位置させることが可能になる。したがって、テンプレートをセラミックス基板から離間させたときに、ガイド孔の前記開口部が、導体パターン部材の側面に対向することがなく、しかも前記離間させる過程において、導体パターン部材の側面と摺接若しくは対向するガイド孔内周面の、テンプレートの厚さ方向における大きさを、このガイド孔の軸方向における全長よりも少なくともテンプレートの厚さと導体パターン部材の厚さとの差分だけ短くすることが可能になる。これにより、この離間の際にガイド孔の内周面が導体パターン部材の側面に接触するのを抑制することが可能になり、これらの各部材が位置ずれするのをより一層確実に防ぐことができる。

この発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法によれば、効率生産および導体パターンの細線化を実現することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法の工程図を示すものである。また、図３は、図１および図２に示す製造方法により形成されたパワーモジュール用基板を適用したパワーモジュール１０を示すものであって、パワーモジュール用基板１１と放熱体２１と冷却シンク部２２と、発熱体としての半導体チップ２３とを備えている。

パワーモジュール用基板１１は、例えばＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４若しくはＳｉＣ等により形成されたセラミックス基板１２の表面に導体パターン１３が設けられるとともに、裏面に金属層１４が設けられている。導体パターン１３および金属層１４はともに、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金により形成されるとともに、セラミックス基板１２に、Ａｌ−Ｓｉ系（例えばＡｌ：９３重量％、Ｓｉ：７重量％、厚さ１３μｍ）若しくはＡｌ−Ｇｅ系のろう材箔１５ａを加熱して溶融することにより接合されている。

そして、導体パターン１３の表面に半導体チップ２３がはんだ層１６を介して接合されている。また、金属層１４の下面に放熱体２１が配設されており、これら１４、２１ははんだ層１６、若しくはろう付けや拡散接合により接合されている。さらに、放熱体２１の下面には、内部に冷却液や冷却空気等の冷媒が通過する流通孔２２ａが形成された冷却シンク部２２が配設されている。なお、冷却シンク部２２と放熱体２１とは、例えば図示されないねじにより締結されて固定され、また、流通孔２２ａは、図示されない冷媒循環手段に連結され、前記冷媒を供給および回収できるようになっている。これにより、半導体チップ２３からの熱を放熱体２１および冷却シンク部２２を介して外部へ放散できるようになっている。

次に、以上のように構成されたパワーモジュール用基板１１の製造方法について図１および図２に基づいて説明する。
まず、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる第１母材１３ａの裏面に、図示されない揮発性有機媒体を均一に塗布した後に、Ａｌ−Ｓｉ系若しくはＡｌ−Ｇｅ系のろう材箔１５ａを載置し、前記揮発性有機媒体の表面張力により第１母材１３ａの裏面にその全域に亙ってろう材箔１５ａを仮固定して配置する。

そして、この第１母材１３ａを打ち抜きパンチ３１を有する打ち抜き装置３０のダイス３２上に設置し、打ち抜きパンチ３１を第１母材１３ａの裏面に向けて前進移動し、この母材１３ａにおける導体パターン部材１３ｂの形成予定部をその裏面側から押圧して、このパンチ３１の前進移動を、導体パターン部材１３ｂの形成予定部の外周縁を第１母材１３ａの厚さ方向全域でせん断変形させて破断するまで継続する。つまり、一度の打ち抜きパンチ３１の前進移動で導体パターン部材１３ｂを第１母材１３ａから打ち抜く。

このようにして形成された導体パターン部材１３ｂは、その裏面の全域に亙ってこの外形形状と略同一形状とされたろう材箔１５ａが前記表面張力により仮固定され、これら１３ｂ、１５ａを平面視した形状は、導体パターン部材１３ｂの外周縁とろう材箔１５ａの外周縁とが略一致した同形同大とされている。

一方、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる第２母材１４ａについても、第１母材１３ａと同様にして、裏面にろう材箔１５ａを仮固定した第２母材１４ａを打ち抜き装置３０に設置した後に、打ち抜きパンチ３１を第２母材１４ａの裏面に向けて前進移動し、この母材１４ａにおける金属層部材１４ｂの形成予定部をその裏面側から押圧して、このパンチ３１の前進移動を、金属層部材１４ｂの形成予定部の外周縁を第２母材１４ａの厚さ方向全域でせん断変形させて破断するまで継続して金属層部材１４ｂを形成する。

ここで、前記揮発性有機媒体としては、粘度が１×１０^−３Ｐａ・ｓ以上、好ましくは２０×１０^−３Ｐａ・ｓ以上１５００×１０^−３Ｐａ・ｓ以下、表面張力が８０×１０^−３Ｎ／ｍ以下、好ましくは２０×１０^−３Ｎ／ｍ以上６０×１０^−３Ｎ／ｍ以下とされ、また、温度がろう材箔１５ａの溶融温度以下、具体的には４００℃以下、好ましくは３００℃以下になったときに揮発する材質とされ、例えば２〜３価の多価アルコール、オクタンジオール等が挙げられる。

次に、図２に示すように、セラミックス基板１２の表裏面にその全域に亙って前記揮発性有機媒体を塗布した後に、導体パターン部材１３ｂの外周縁に沿った内面形状の第１ガイド孔４１ａが穿設された第１テンプレート４１を、セラミックス基板１２の表面に約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの隙間を設けて対向させて配置する。一方、金属層部材１４ｂの外周縁に沿った内面形状の第２ガイド孔４２ａが穿設された第２テンプレート４２を、セラミックス基板１２の裏面に約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの隙間を設けて対向させて配置する。

この際、第１テンプレート４１の第１ガイド孔４１ａが、セラミックス基板１２の表面において導体パターン１３が配置される位置に向けて開口するように、第１テンプレート４１をセラミックス基板１２の表面に対向させて配置する。一方、第２テンプレート４２の第２ガイド孔４２ａが、セラミックス基板１２の裏面において金属層１４が配置される位置に向けて開口するように、第２テンプレート４２をセラミックス基板１２の裏面に対向させて配置する。
ここで、第１テンプレート４１の厚さは導体パターン部材１３ｂの厚さより大きくされ、また、第２テンプレート４２の厚さは金属層部材１４ｂの厚さよりも大きくされている。

そして、第１ガイド孔４１ａに、裏面にろう材箔１５ａが配置された導体パターン部材１３ｂをこの裏面側から挿入し、また、第２ガイド孔４２ａに、裏面にろう材箔１５ａが配置された金属層部材１４ｂをこの裏面側から挿入する。この際、導体パターン部材１３ｂは、その外周縁が第１テンプレート４１の第１ガイド孔４１ａ内周面により案内され、金属層部材１４ｂは、その外周縁が第２テンプレート４２の第２ガイド孔４２ａ内周面により案内される。

以上より、セラミックス基板１２の表面に、ろう材箔１５ａと導体パターン部材１３ｂとがこの順に配置されるとともに、該基板１２の裏面に、ろう材箔１５ａと金属層部材１４ｂとがこの順に配置され、これらの各部材が前記表面張力により仮固定された積層体が形成される。

その後、この積層体を約３００℃の雰囲気下で加熱し、前記揮発性有機媒体を揮発させるとともに、約６００℃〜６５０℃の雰囲気下で、導体パターン部材１３ｂの表面および金属層部材１４ｂの下面（セラミックス基板１２の裏面側）を挟み込み積層方向に約１時間、約０．２３ＭＰａ〜０．３５ＭＰａで加圧してろう材箔１５ａを溶融させ、導体パターン部材１３ｂをセラミックス基板１２の表面に接合し、また、金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の裏面に接合する。
これにより、セラミックス基板１２の表面に導体パターン１３が設けられるとともに、セラミックス基板１２の裏面に金属層１４が設けられたパワーモジュール用基板１１がエッチング工程を経ることなく形成される。

以上説明したように、本実施形態によるパワーモジュール用基板１１の製造方法によれば、第１母材１３ａから打ち抜かれた導体パターン部材１３ｂをセラミックス基板１２の表面に配置するとともに、第２母材１４ａから打ち抜かれた金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の裏面に配置して、この導体パターン部材１３ｂの表面と金属層部材１４ｂの下面（セラミックス基板１２の裏面側）とを挟み込んだ状態で、セラミックス基板１２と導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂとの間に配置されたろう材箔１５ａを溶融させて、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂとセラミックス基板１２とを接合しパワーモジュール用基板１１とするので、エッチング処理の工程を除くことが可能になり、パワーモジュール用基板１１の高効率生産、および導体パターン１３の細線化を実現することができる。

しかも、裏面にろう材箔１５ａが配置された導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂを、第１、第２テンプレート４１、４２の第１、第２ガイド孔４１ａ、４２ａにその裏面側から挿入し、このガイド孔４１ａ、４２ａの内周面に導体パターン部材１３ｂ、金属層部材１４ｂおよびろう材箔１５ａの外周縁を案内させながらこれら１３ｂ、１４ｂ、１５ａをセラミックス基板１２の表裏面に配置するので、この導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の表裏面における定められた位置に高精度に位置決めして配置することができる。

また、本実施形態では、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂは、第１、第２母材１３ａ、１４ａに一度のせん断加工を施すことにより打ち抜かれて形成されているので、これらの導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂでは、その裏面における端縁で生ずる切断によるだれ長さを全周で略均一にすることができるとともに、厚さにゆがみが生ずるのを抑えることが可能になるので、パワーモジュール用基板１１の製品品質の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、ろう材箔１５ａは、導体パターン部材１３ｂの裏面に揮発性有機媒体の表面張力によって仮固定されて設けられているので、導体パターン部材１３ｂを第１テンプレート４１のガイド孔４１ａに挿入してセラミックス基板１２の表面に配置する際に、導体パターン部材１３ｂの裏面に対してろう材箔１５ａが位置ずれしたり、脱落するのを防ぐことができる。しかも、前記揮発性有機媒体を前記加熱時に揮発させるので、この揮発性有機媒体を用いたことにより、導体パターン部材１３ｂとセラミックス基板１２の表面との接合不良が発生するのを防ぐことができる。
さらにまた、本実施形態では、セラミックス基板１２の裏面と金属層部材１４ｂとの接合も前記と同様とされているので、金属層部材１４ｂの裏面に対してろう材箔１５ａが位置ずれ等したり、金属層部材１４ｂとセラミックス基板１２の裏面との接合不良が発生するのも防ぐことができる。

また、導体パターン部材１３ｂをセラミックス基板１２の表面に配置する際、セラミックス基板１２の表面に揮発性有機媒体を塗布しておくので、導体パターン部材１３ｂをセラミックス基板１２の表面に位置ずれ等を生じさせることなく配置することが可能になる。一方、セラミックス基板１２の裏面にも前記揮発性有機媒体を塗布しておくので、金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の裏面に配置する際、金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の裏面に位置ずれ等を生じさせることなく配置することが可能になる。以上より、導体パターン部材１３ｂ（導体パターン１３）および金属層部材１４ｂ（金属層１４）の配置精度の向上を図ることができる。

さらにこの際、第１テンプレート４１とセラミックス基板１２の表面とを非接触にして隙間を設けるとともに、第２テンプレート４２とセラミックス基板１２の裏面とを非接触にして隙間を設けるので、第１、第２テンプレート４１、４２とセラミックス基板１２の表裏面とが揮発性有機媒体の表面張力により密着して、このパワーモジュール用基板１１の生産性を阻害するのを防ぐことができる。

これに加え、第１、第２テンプレート４１、４２をセラミックス基板１２から離間させるときに、導体パターン部材１３ｂの側面のうち、第１、第２テンプレート４１、４２の第１、第２ガイド孔４１ａ、４２ａ内周面と摺接若しくは対向する部分を、この導体パターン部材１３ｂの高さよりも前記隙間分は短くすることが可能になる。したがって、前記離間する過程において、第１、第２ガイド孔４１ａ、４２ａの内周面が導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの側面に接触して、これらの各部材１３ｂ、１４ｂがセラミックス基板１２の表裏面に対して位置ずれするのを抑制することができる。

さらに、第１テンプレート４１の厚さが導体パターン部材１３ｂの厚さより大きくされ、また、第２テンプレート４２の厚さが金属層部材１４ｂの厚さよりも大きくされているので、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の表裏面に配置したときに、第１、第２テンプレート４１、４２の表面のうち、セラミックス基板１２と対向する表面と反対側の表面における第１、第２ガイド孔４１ａ、４２ａの開口部を、導体パターン部材１３ｂの表面および金属層部材１４ｂの下面よりも、第１、第２テンプレート４１、４２がセラミックス基板１２から離間する方向側に位置させることが可能になる。

したがって、第１、第２テンプレート４１、４２をセラミックス基板１２から離間させたときに、第１、第２ガイド孔４１ａ、４２ａの前記開口部が、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの側面に対向することがなく、しかも前記離間の過程において、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの各側面と摺接若しくは対向する第１、第２ガイド孔４１ａ、４２ａの内周面の、第１、第２テンプレート４１、４２の厚さ方向における大きさを、これらのガイド孔４１ａ、４２ａの軸方向における全長よりも少なくとも第１、第２テンプレート４１、４２の厚さと導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの厚さとの差分だけ短くすることが可能になる。これにより、この離間の際に第１、第２ガイド孔４１、４２の内周面が導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの側面に接触するのを抑制することが可能になり、これらの各部材１３ｂ、１４ｂが位置ずれするのをより一層確実に防ぐことができる。

さらに、ろう材箔１５ａごと母材１３ａ、１４ａから導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂをそれぞれ打ち抜いて、これら１３ｂ、１４ｂ、１５ａを平面視した形状が、導体パターン部材１３ｂの外周縁とろう材箔１５ａの外周縁とが略一致した同形同大とされるとともに、金属層部材１４ｂの外周縁とろう材箔１５ａの外周縁とが略一致した同形同大とされているので、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂをセラミックス基板１２の表裏面に接合した際、ろう材が、セラミックス基板１２の表裏面において導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの外周縁よりも外方部分に付着する、いわゆるしみが発生することを最小限に抑制することができ、高品質なパワーモジュール用基板１１を形成することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂを、一度の打ち抜きパンチ３１の前進移動で各母材１３ａ、１４ａから打ち抜いて形成したが、これに代えて、裏面にろう材箔１５ａが配置された第１母材１３ａにおける導体パターン部材１３ｂの形成予定部をその裏面側から押圧し、この導体パターン部材１３ｂの形成予定部の外周縁にせん断力を作用させてその厚さ方向途中まで切断するとともに、この導体パターン部材１３ｂの形成予定部の外周縁に位置するろう材箔１５ａを切断した後に、この導体パターン部材１３ｂの形成予定部をその表面側から押圧して押し戻し、その表裏面と第１母材１３ａの表裏面とを略面一にし、その後、この第１母材１３ａの裏面に配置されたろう材箔１５ａとセラミックス基板１２の表面とを第１テンプレート４１を挟んで対向させた状態で、導体パターン部材１３ｂの形成予定部の表面をセラミックス基板１２の表面に向けて押圧して第１母材１３ａから分離し導体パターン部材１３ｂを形成するとともに、この導体パターン部材１３ｂをその裏面側から第１テンプレート４１の第１ガイド孔４１ａに挿入することにより、セラミックス基板１２の表面にろう材箔１５ａと導体パターン部材１３ｂとをこの順に配置するようにしてもよい。つまり、いわゆるプッシュバック法を適用して第１母材１３ａから打ち抜かれた導体パターン部材１３ｂを用いてもよい。なお、金属層部材１４ｂについても同様に前記プッシュバック法を適用して第２母材１４ａから打ち抜くようにしてもよい。

この場合、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂを第１、第２母材１３ａ、１４ａに分離可能に嵌め込んだ状態でこの第１、第２母材１３ａ、１４ａごと搬送することが可能になるので、導体パターン部材１３ｂおよび金属層部材１４ｂの取り扱い性の向上が図られ、生産性の向上を図ることができる。

さらにまた、これに代えて、第１母材１３ａから導体パターン部材１３ｂを打ち抜いた後、再度この導体パターン部材１３ｂを打ち抜き孔に嵌め込み、この第１母材１３ａを第１テンプレート４１を介してセラミックス基板１２の表面に対向させて配置し、前記実施形態と同様にして、第１ガイド孔４１ａに導体パターン部材１３ｂを挿入させるようにしてもよい。また、金属層部材１４ｂについても同様にしてもよい。

また、前記実施形態では、導体パターン部材１３ｂをセラミックス基板１２の表面に配置する際、このセラミックス基板１２の表面に揮発性有機媒体を塗布しておき、第１テンプレート４１をセラミックス基板１２の表面と非接触とした状態でこのセラミックス基板１２の表面に対向させて配置した後に、導体パターン部材１３ｂをろう材箔１５ａの設けられた裏面側から第１ガイド孔４１ａに挿入してセラミックス基板１２の表面に載置したが、これに代えて、例えば、セラミックス基板１２の表面に揮発性有機媒体を塗布しないで、第１テンプレート４１を、セラミックス基板１２の表面に接触させた状態でこのセラミックス基板１２の表面に対向させて配置した後に、第１テンプレート４１の第１ガイド孔４１ａからセラミックス基板１２の表面に向けて揮発性有機媒体を吹き付け、このセラミックス基板１２の表面において、導体パターン部材１３ｂが配置される位置に限定して揮発性有機媒体を吹き付けて塗布するようにしてもよい。なお、金属層部材１４ｂについても同様にしてもよい。

さらにこれに代えて、例えば、セラミックス基板１２の表面に揮発性有機媒体を塗布しないで、第１テンプレート４１を、セラミックス基板１２の表面に接触させた状態でこのセラミックス基板１２の表面に対向させて配置するとともに、導体パターン部材１３ｂの裏面に配設されたろう材箔１５ａの下面に揮発性有機媒体を塗布し、その後、この導体パターン部材１３ｂをその裏面側から前記実施形態と同様にして第１ガイド孔４１ａに挿入するようにしてもよい。なお、金属層部材１４ｂについても同様にしてもよい。

また、前記実施形態では、パワーモジュール用基板１１として、セラミックス基板１２の裏面に金属層１４が設けられた構成を示したが、金属層１４を有しない構成においても適用可能である。

パワーモジュール用基板の高効率生産、および導体パターンの細線化を実現することができる。

この発明の一実施形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法の第１工程図を示すものである。 この発明の一実施形態に係るパワーモジュール用基板の製造方法の第２工程図を示すものである。 図１および図２に示す製造方法より形成されたパワーモジュール用基板を適用したパワーモジュールの一実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１１ パワーモジュール用基板
１２ セラミックス基板
１３ 導体パターン
１３ａ 第１母材（母材）
１３ｂ 導体パターン部材
１５ａ ろう材箔
３１ 打ち抜きパンチ
４１ 第１テンプレート（テンプレート）

Claims (7)

1. セラミックス基板の表面に導体パターンが設けられたパワーモジュール用基板の製造方法であって、
   前記セラミックス基板の表面に、母材から打ち抜かれた導体パターン部材、およびろう材箔を配置するに際し、前記導体パターン部材の外周縁に沿った内面形状のガイド孔を有するテンプレートを、前記ガイド孔がこのセラミックス基板の表面において導体パターンが配置される位置に向けて開口するように、セラミックス基板の表面に対向させて配置した後に、このガイド孔に、裏面にろう材箔が配置された導体パターン部材をこの裏面側から挿入して、ガイド孔の内周面に導体パターン部材の外周縁を案内させながらセラミックス基板の表面にろう材箔と導体パターン部材とをこの順に配置し、その後、前記セラミックス基板の裏面側および前記導体パターン部材の表面を挟み込んだ状態でこれらを加熱し前記ろう材箔を溶融させて、前記導体パターン部材を前記セラミックス基板の表面に接合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。
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、
   前記導体パターン部材は、裏面にろう材箔が配置された母材における導体パターン部材の形成予定部の裏面に向けて打ち抜きパンチを前進移動し、この母材における導体パターン部材の形成予定部をその裏面側から押圧して、このパンチの前進移動を、導体パターン部材の形成予定部の外周縁を母材の厚さ方向全域でせん断変形させて破断するまで継続することにより母材から打ち抜かれて形成されたことを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
3. 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、
   裏面にろう材箔が配置された母材における導体パターン部材の形成予定部をその裏面側から押圧し、この導体パターン部材の形成予定部の外周縁にせん断力を作用させてその厚さ方向途中まで切断するとともに、この導体パターン部材の形成予定部の外周縁に位置する前記ろう材箔を切断した後に、この導体パターン部材の形成予定部をその表面側から押圧して押し戻し、その後、この母材の裏面とセラミックス基板の表面とを前記テンプレートを挟んで対向させた状態で、前記導体パターン部材の形成予定部の表面をセラミックス基板の表面に向けて押圧して母材から分離し前記導体パターン部材を形成するとともに、この導体パターン部材をその裏面側からテンプレートのガイド孔に挿入することにより、セラミックス基板の表面にろう材箔と導体パターン部材とをこの順に配置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。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、
   前記ろう材箔は、前記導体パターン部材の裏面に揮発性有機媒体の表面張力によって仮固定されて配置され、前記加熱時に、前記揮発性有機媒体を揮発させ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。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、
   前記導体パターン部材および前記ろう材箔を前記セラミックス基板の表面に配置する際、予め、このセラミックス基板の表面に揮発性有機媒体を塗布しておき、その後、前記導体パターン部材をその裏面側から前記ガイド孔に挿入してセラミックス基板の表面に載置するとともに、前記セラミックス基板の表面に塗布された揮発性有機媒体の表面張力によってこのセラミックス基板の表面に前記導体パターン部材および前記ろう材箔を仮固定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。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、
   前記導体パターン部材および前記ろう材箔を前記セラミックス基板の表面に配置する際、前記テンプレートを、前記セラミックス基板の表面と非接触とした状態でこのセラミックス基板の表面に対向させて配置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。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のパワーモジュール用基板の製造方法において、
   前記テンプレートの厚さは、前記導体パターン部材の厚さよりも大きくされてい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。
   
   

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