JP2019176015A - 回路基板付きヒートシンク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い冷却性能を備え、温度変化に対する耐久性に優れた回路基板付きヒートシンク及びその製造方法を提供する。【解決手段】ヒートシンク１は、ヒートシンク本体２と、ヒートシンク本体２のベース板２１上に順次積層された低膨張板３、中間板４及び回路基板５を有している。ヒートシンク本体２及び中間板４はアルミニウム材から構成されている。回路基板５は、銅材からなり、中間板４上に接合された裏面金属層５１と、セラミックス板５２と、銅材からなる回路金属層５３が順次積層された積層構造を有している。中間板４は裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも中間板４の厚みの１．０倍以上外方まで延出している。低膨張板３はアルミニウム材及び銅材よりも低い線膨張係数を有しており、裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも低膨張板３の厚みと低膨張板３上に接合された中間板４の厚みとの合計の１．０倍以上外方まで延出している。【選択図】図３

Description

本発明は、回路基板付きヒートシンク及びその製造方法に関する。

インバータやコンバータ等の電力変換装置には、セラミックス板の両面に金属板が接合された回路基板と、回路基板における一方の金属板に接合されたヒートシンクとを有する回路基板付きヒートシンクが組み込まれている。回路基板における他方の金属板には、電力回路を構成する半導体素子などがはんだ付により搭載されている。これらの金属板としては、銅材（同及び銅合金を含む。以下同様。）が多用されている。また、ヒートシンクは、軽量化を目的として、アルミニウム材（アルミニウム及びアルミニウム合金を含む。以下同様。）から構成されていることがある。

この種の回路基板付きヒートシンクにおいて、回路基板におけるセラミックス板の熱膨張係数と、ヒートシンクを構成するアルミニウム材の熱膨張係数とは大きく異なっている。そのため、金属板とヒートシンクとの接合が完了した後に被処理物を冷却すると、セラミックス板とヒートシンクとの収縮量に差が生じる。その結果、拡散接合が完了した後の回路基板付きヒートシンクにおいて、セラミックス板に反り及び残留応力が発生する。

また、拡散接合後の回路基板は、拡散層を介してヒートシンクに拘束されている。そのため、例えば半導体素子のはんだ付作業の際や、半導体素子の発熱等により回路基板及びヒートシンクの温度が上昇した際に、セラミックス板の中心付近に引張応力が生じるとともに、セラミックス板に反りが生じる。そして、これらの引張応力や反りが過度に大きい場合には、セラミックス板に割れが発生するおそれがある。

かかる問題を解決するべく、本発明者らにより、ヒートシンク本体のベース板上に、低膨張板、中間板、回路基板の裏面金属層、セラミックス板及び表面金属層が順次積層された積層構造を有する回路基板付きヒートシンクが提案されている（特許文献１）。この回路基板付きヒートシンクにおいては、アルミニウム材や銅材からなる層と、これらの材料よりも低い線膨張係数を有するセラミックス等からなる層とが、積層方向において対称的となるように配置することにより、セラミックス板の反りが低減されている。

特開２０１７−２２４７４８号公報

近年、例えば電気自動車やハイブリッド自動車、電車等の種々の分野において、より高出力の電力変換装置が求められており、電力変換装置の高出力化に伴って半導体素子からの発熱量がますます増大する傾向にある。かかる要求に対応するため、従来の回路基板付きヒートシンクよりも更に冷却性能の高い回路基板付きヒートシンクが強く望まれている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高い冷却性能を備え、温度変化に対する耐久性に優れた回路基板付きヒートシンク及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、平板状を呈するベース板を備えたアルミニウム材よりなるヒートシンク本体と、
前記ベース板上に接合された低膨張板と、
アルミニウム材よりなり、前記低膨張板上に接合された中間板と、
前記中間板上に配置された回路基板と、を有しており、
前記回路基板は、
前記中間板上に接合された銅材からなる裏面金属層と、
前記裏面金属層上に積層されたセラミックス板と、
前記セラミックス板上に積層された銅材からなる回路金属層と、を有しており、
前記中間板は、前記裏面金属層の外周端縁よりも、当該中間板の厚みの１．０倍以上外方まで延出しており、
前記低膨張板は、
前記ヒートシンク本体、前記中間板、前記裏面金属層及び前記回路金属層よりも低い線膨張係数を有するとともに、
前記裏面金属層の外周端縁よりも、当該低膨張板の厚みと当該低膨張板上に接合された前記中間板の厚みとの合計の１．０倍以上外方まで延出しており、
前記ベース板と前記低膨張板との接合部、前記低膨張板と前記中間板との接合部及び前記中間板と前記裏面金属層との接合部は、被接合部材を構成する元素を含む拡散層を有している、回路基板付きヒートシンクにある。

前記回路基板付きヒートシンク（以下、「ヒートシンク」と省略する。）は、ベース板上に、低膨張板、中間板、裏面金属層、セラミックス板及び回路金属層が順次積層された積層構造を有している。即ち、前記ヒートシンクにおいては、上述した積層構造における最も外側にアルミニウム材からなるベース板と銅材からなる回路金属層とが配置され、その内側に銅材よりも線膨張係数が低い低膨張板とセラミックス板とが配置されている。そして、低膨張板とセラミックス板との間には、アルミニウム材からなる中間板と銅材からなる裏面金属層とが配置されている。

このように、アルミニウム材や銅材からなる層と、これらの材料よりも低い線膨張係数を有する材料からなる層とを積層方向において対称的に配置することにより、温度が変化した際にセラミックス板に生じる反りと、低膨張板に生じる反りの向きとを相殺することができる。これにより、温度変化によって生じるセラミックス板の反りをより効果的に低減し、温度変化に対する耐久性を向上させることができる。

また、中間板及び低膨張板は、それぞれ、延出量が前記特定の範囲となるように裏面金属層の外周端縁よりも外方に延出している。中間板及び低膨張板を前述のごとく裏面金属層よりも外方まで延出させることにより、回路基板の熱を中間板及び低膨張板に十分に拡散させることができる。その結果、ヒートシンクの冷却性能をより向上させることができる。

以上のように、前記ヒートシンクは、高い冷却性能を備え、温度変化に対する耐久性に優れている。

実施例１における、回路基板付きヒートシンクの上面図である。 実施例１における、回路基板付きヒートシンクの下面図である。 図１のIII−III線矢視断面図である。 図３における、低膨張板の拡大図である。 実施例１の回路基板付きヒートシンクの製造過程において、アルミニウム板に治具を取り付けた状態の側面図である。 実施例２における、ベース板上に複数の低膨張板が配置された回路基板付きヒートシンクの上面図である。 図６のVII−VII線一部矢視断面図である。 実施例３における、同一の中間板上に複数の回路基板が配置された回路基板付きヒートシンクの要部を示す断面図である。 実施例３における、同一の低膨張板上に複数の中間板が配置された回路基板付きヒートシンクの要部を示す断面図である。 図９における、溝の拡大図である。

前記ヒートシンクにおいて、ヒートシンク本体は、平板状を呈するベース板を有している。ベース板上には、拡散層を介して低膨張板が接合されている。

ベース板の板厚は、０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．６ｍｍ以上であることがより好ましい。この場合には、ベース板の剛性を適度に高め、ヒートシンクの組立作業中や使用中におけるベース板の変形をより低減することができる。その結果、温度変化に対する耐久性をより向上させることができる。

また、ベース板の板厚は１ｍｍ以下であることが好ましい。この場合には、ベース板の応力が低下するため、前記ヒートシンクの温度が変化した際に生じるセラミックス板の反りをより低減することができる。その結果、より長期間に亘ってセラミックス板の割れを抑制することができる。

また、ベース板の厚みは、回路金属層の厚みの０．５〜１．５倍であることが好ましい。このように、回路金属層の厚みとベース板の厚みとを同程度にすることにより、セラミックス板に生じる反りと、低膨張板に生じる反りとをより効果的に相殺することができる。その結果、セラミックス板の反りをより効果的に低減することができる。

セラミックス板の反りをより効果的に低減するためには、ベース板の厚みを回路金属層の厚みに近付けることが好ましい。かかる観点からは、ベース板の厚みを回路金属層の厚みの０．５〜１．３倍とすることがより好ましく、０．５〜１．２倍とすることがさらに好ましい。

ベース板における低膨張板が接合された面の背面には、多数のピンフィンが立設されていてもよい。

ピンフィンの形状は特に限定されるものではない。例えば、ピンフィンは、円柱状を呈していてもよいし、四角柱状を呈していてもよい。なお、前述した「円柱状」には、ベース板の板面に平行な断面における断面形状が円形を呈する柱状、楕円形を呈する柱状及び長円形を呈する柱状が含まれる。また、「四角柱状」には、前述した断面における断面形状が正方形を呈する柱状、長方形を呈する柱状、ひし形を呈する柱状、平行四辺形を呈する柱状等が含まれる。

ピンフィンは、四角柱状を呈していることが好ましい。この場合には、ヒートシンク本体を作製する際に、ヒートシンク本体となるアルミニウム塊に、切削パスが直線となるように切削加工を施すことにより、多数のピンフィンを効率よく形成することができる。それ故、ヒートシンク本体の生産性をより向上させることができる。

ピンフィン同士の間隔は、０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。ピンフィン同士の間隔を０．５ｍｍ以上とすることにより、ピンフィンの切削加工をより効率的に行うことができる。また、ピンフィン同士の間隔を２．０ｍｍ以下とすることにより、ヒートシンクの冷却性能をより向上させることができる。

また、ヒートシンク本体は、さらに、ベース板の外周端縁に設けられ、低膨張板の周囲に配置された外枠部を有していてもよい。外枠部はベース板に比べて板厚が厚いため、外枠部を設けることにより、ヒートシンク本体の剛性をより高くすることができる。その結果、ヒートシンク本体の変形をより効果的に抑制することができる。また、例えば、ヒートシンク本体を切削加工によって作製する場合には、切削加工中のヒートシンク本体の変形を抑制し、寸法精度をより向上させることができる。

外枠部の厚みは特に限定されることはない。外枠部の厚みがベース板の厚みよりも厚ければ、前述した作用効果を奏することができる。

また、外枠部は、その厚み方向に貫通した貫通孔を有していてもよい。前述したように、外枠部は、ベース板よりも厚いため、高い剛性を有している。そのため、外枠部に貫通孔を設けることにより、貫通孔の寸法精度をより向上させることができる。このようにして形成された貫通孔は、例えば、ボルト等の締結部材により前記ヒートシンクを冷却ジャケットや筐体などに取り付ける際に、締結部材を挿入するための孔として使用することができる。

ヒートシンク本体は、耐力２５ＭＰａ以上、ヤング率７０６Ｐａ以下のアルミニウム材から構成されている。例えば、ヒートシンク本体は、６０００系アルミニウム合金から構成されていてもよい。６０００系アルミニウム合金は高いクリープ強さを有している。そのため、この場合には、ヒートシンク本体のクリープ変形をより抑制することができる。その結果、温度変化に対する耐久性をより向上させることができる。

低膨張板は、拡散層を介してベース板に接合されている。低膨張板の厚みは、セラミックス板の厚みの１．０〜３．５倍であることが好ましい。このように、セラミックス板の厚みと低膨張板の厚みとを同程度にすることにより、セラミックス板に生じる反りと、前記低膨張板に生じる反りとをより効果的に相殺することができる。その結果、前記セラミックス板の反りを効果的に低減することができる。

セラミックス板の反りをより効果的に低減するためには、低膨張板の厚みをセラミックス板の厚みに近付けることが好ましい。かかる観点からは、低膨張板の厚みをセラミックス板の厚みの１．５〜３．５倍とすることがより好ましく、２．０〜３．３倍とすることがさらに好ましく、２．４〜３．２倍とすることが特に好ましい。

低膨張板及びセラミックス板の線膨張係数は、２〜１０ｐｐｍ／Ｋであることが好ましい。この場合には、回路基板のセラミックス板と同程度の線膨張係数となるため、セラミックス板に生じる反りと、低膨張板に生じる反りとを効果的に相殺することができる。その結果、セラミックス板の反りを効果的に低減し、セラミックス板の割れを長期間に亘って抑制することができる。セラミックス板の割れをより長期間に亘って抑制する観点からは、低膨張板及びセラミックス板の線膨張係数を２〜９ｐｐｍ／Ｋとすることがより好ましく、３〜８ｐｐｍ／Ｋとすることがさらに好ましい。

前記特定の範囲の線膨張係数を有する材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、タングステン合金、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）３６％合金等の金属；タングステンやモリブデン等の線膨張係数の低い金属層と銅層とが積層された積層材料；ダイヤモンド分散複合銅材料やセラミック分散銅材料等の複合材料を採用することができる。

低膨張板は、複数の金属層が積層された多層構造を有していることが好ましい。この場合には、ベース板または中間板に接合される板面にアルミニウム材と容易に拡散接合が可能な金属層を配置することができる。それ故、低膨張板による反りの低減効果を得つつ、ベース板及び中間板との拡散接合をより容易に行うことができる。

低膨張板は、銅または銅合金よりなり、ベース板に接合された裏面Ｃｕ層と、モリブデンまたはモリブデン合金よりなり、裏面Ｃｕ層上に積層されたＭｏ層と、銅または銅合金よりなり、Ｍｏ層上に積層されるとともに中間板に接合された表面Ｃｕ層と、を備えた多層構造を有していることが好ましい。

Ｍｏ層は、比較的線膨張係数の低いモリブデンまたはモリブデン合金から構成されているため、低膨張板全体の線膨張係数を小さくすることができる。また、裏面Ｃｕ層及び表面Ｃｕ層は、熱伝導率の高い銅または銅合金から構成されているため、これらの層を設けない場合に比べて低膨張板の熱伝導性をより向上させることができる。それ故、前記特定の積層構造を有する低膨張板を使用することにより、低膨張板による反りの低減効果を得つつ、ヒートシンクの冷却性能をより向上させることできる。

前記の多層構造を有する低膨張板を使用する場合には、裏面Ｃｕ層の厚みは表面Ｃｕ層の厚みよりも薄いことが好ましい。この場合には、裏面Ｃｕ層の厚みが表面Ｃｕ層の厚み以上である場合に比べて、中間板から伝わった熱をより広範囲に拡散させることができる。その結果、ヒートシンクの冷却性能をより向上させることができる。

また、低膨張板の線膨張係数は、セラミックス板の線膨張係数の０．８５〜２．３倍であることがさらに好ましい。この場合には、接合時及び接合後にセラミックス板に生じる応力や反りをより効果的に相殺することができる。その結果、セラミックス板の割れをより長期間に亘って抑制することができる。

セラミックス板の反りをより効果的に低減するためには、低膨張板の線膨張係数をセラミックス板の線膨張係数に近付けることが好ましい。かかる観点からは、低膨張板の線膨張係数をセラミックス板の線膨張係数の１．０〜１．７５倍とすることがより好ましく、１．１〜１．５倍とすることがさらに好ましく、１．２〜１．３倍とすることが特に好ましい。

低膨張板の形状は、種々の態様を採り得る。例えば、低膨張板は、正方形状あるいは長方形状を呈していてもよい。この場合、低膨張板の厚み方向から視た平面視において、低膨張板の外周端縁における角部が円弧状を呈するように、角部を丸めることもできる。この場合には、接合時及び接合後に生じるセラミックス板の角部への応力集中をより効果的に緩和することができる。その結果、セラミックス板の割れをより長期間に亘って抑制することができる。

中間板は、拡散層を介して低膨張板に接合されている。中間板は、例えば、純度９９．０〜９９．８５％のアルミニウムから構成されていてもよい。低膨張板の純度を９９．０％以上とすることにより、中間板の熱伝導率をより高くすることができる。その結果、前記ヒートシンクの冷却性能をより向上させることができる。一方、低膨張板の純度が過度に高くなると、材料コストの増大を招く。低膨張板の純度を９９．８５％以下とすることにより、材料コストの増大を回避することができる。

また、中間板は、６０００系アルミニウム合金から構成されていてもよい。６０００系アルミニウム合金は、高いクリープ強さを有している。そのため、この場合には、セラミックス基板から受ける応力による中間板のクリープ変形をより効果的に抑制することができる。その結果、前記ヒートシンクの形状の変化をより効果的に抑制することができ、ひいては前記ヒートシンクの信頼性をより向上させることができる。

中間板上には回路基板が配置されている。回路基板は、回路金属層、セラミックス板及び裏面金属層が順次積層された３層構造を有している。裏面金属層は、拡散層を介して中間板に接合されている。回路金属層及び裏面金属層としては、公知の銅または銅合金から構成された板材を採用することができる。

回路金属層の厚みと裏面金属層の厚みとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。回路金属層の厚み及び裏面金属層の厚みは、０．１〜１．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。これらの厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、回路基板に搭載された発熱体の熱を効率よく拡散することができる。その結果、ヒートシンクの冷却性能をより向上させることができる。一方、これらの厚みが過度に厚い場合には、寸法精度の低下を招くおそれがある。寸法精度の低下を回避する観点から、回路金属層の厚み及び裏面金属層の厚みは１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

セラミックス板は、２〜１０ｐｐｍ／Ｋの線膨張係数を有するセラミックス材料から構成されている。セラミックス板の材質としては、具体的には、アルミナ等の酸化物系セラミックスや、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物系セラミックスを採用することができる。

前記ヒートシンクにおいて、中間板は、裏面金属層の外周端縁よりも、当該中間板の厚みの１．０倍以上外方まで延出している。また、低膨張板は、裏面金属層の外周端縁よりも、当該低膨張板の厚みと当該低膨張板上に接合された中間板の厚みとの合計の１．０倍以上外方まで延出している。

前記ヒートシンクの回路金属層に半導体素子等の発熱体を搭載し、この発熱体を発熱させた場合、発熱体の熱は、ヒートシンクを構成する各層の厚み方向と、厚み方向に直交する面内方向との両方に等方的に拡散する。換言すると、発熱体からヒートシンクの各層に伝わった熱は、各層における回路基板側の表面からの深さと、面内方向へ広がる幅とが少なくとも同程度となるように拡散する。

そのため、中間板を前述のごとく裏面金属層の外周端縁よりも外方に延出させることにより、発熱体から裏面金属層を介して中間板に伝わった熱を、中間板の面内方向に十分に拡散させることができる。同様に、低膨張板を前述のごとく裏面金属層の外周端縁よりも外方に延出させることにより、発熱体から裏面金属層及び中間板を介して低膨張板に伝わった熱を、低膨張板の面内方向に十分に拡散させることができる。これらの結果、ヒートシンクの冷却性能をより向上させることができる。

前記ヒートシンクにおいて、低膨張板の枚数は、１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。例えば、前記ヒートシンクは、ベース板上に互いに間隔をあけて配置された複数の低膨張板と、各低膨張板上に配置された中間板及び回路基板と、を有していてもよい。この場合には、同一の低膨張板上に中間板及び回路基板が配置されている場合に比べて、温度が変化した際に各回路基板に加わる応力を更に低減することができる。そのため、温度変化に対する耐久性を更に向上させることができる。

前記の場合において、ベース板は、隣り合う低膨張板の間に突出した位置決め凸部を有していてもよい。この場合には、前記ヒートシンクの組立作業において、位置決め凸部に合わせて低膨張板を配置し、低膨張板の位置決めを容易に行うことができる。その結果、前記ヒートシンクの組立作業をより容易におこなうことができる。

また、回路基板の枚数は１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。例えば、前記ヒートシンクは、同一の前記中間板上に互いに間隔をあけて配置された複数の前記回路基板を有していてもよい。この場合には、中間板上に１枚の回路基板が配置されている場合に比べて、温度が変化した際に各回路基板に加わる応力をより低減することができる。

また、同一の中間板上に複数の回路基板を配置することにより、複数の低膨張板のそれぞれに中間板及び回路基板が配置されている構成に比べて回路基板同士の間隔を狭くすることができる。つまり、複数の低膨張板のそれぞれに中間板及び回路基板が配置されている構成においては、各中間板を裏面金属層の外周端縁よりも外方まで延出させる必要があるため、隣り合う回路基板の間隔が比較的広くなりやすい。

これに対し、同一の中間板上に複数の回路基板を配置することにより、中間板の延出量を確保しつつ回路基板同士の間隔を狭くすることができる。そのため、中間板及び低膨張板の面積の増大を抑制し、ひいてはヒートシンクの大型化を抑制することができる。

また、中間板の枚数は、１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。例えば、前記ヒートシンクは、同一の前記低膨張板上に互いに間隔をあけて配置された複数の前記中間板と、前記各中間板上に配置された前記回路基板と、を有していてもよい。この場合には、温度が変化した際に各回路基板に加わる応力が、前述した同一の中間板上に複数の回路基板が配置されている構成と、複数の低膨張板のそれぞれに中間板及び回路基板が配置されている構成との中間程度となる。

また、この場合には、低膨張板の面積の増大量も、前述した２種の構成の中間程度となる。従って、この場合には、ヒートシンクの大型化を抑制する効果と、温度変化に対する耐久性を向上させる効果とを両立することができる。

前記の場合において、低膨張板は、隣り合う中間板の間に溝を有していることが好ましい。この場合には、低膨張板の剛性が適度に低くなるため、温度が変化した際に各回路基板に加わる応力をより低減することができる。その結果、ヒートシンクの温度変化に対する耐久性を更に向上させることができる。

前記ヒートシンクは、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、ヒートシンク本体となるアルミニウム板と、低膨張板と、中間板と、回路基板とを準備する。アルミニウム板は、平板状であってもよいし、切削加工等によって、予め上述した外枠部が設けられていてもよい。

アルミニウム板は、７ｍｍ以上の厚みを有していることが好ましい。この場合には、アルミニウム板が十分に高い曲げ剛性を有しているため、拡散接合が完了した後にアルミニウム板や回路基板に生じる反りをより低減することができる。その結果、拡散接合後におけるセラミックス板の割れの発生をより効果的に抑制することができる。

上述した各部品を準備した後、アルミニウム板、低膨張板、中間板及び裏面金属層の表面に存在する自然酸化膜を除去する表面処理を行う。表面処理としては、例えば、これらの表面を酸により洗浄する方法を適用することができる。自然酸化膜を除去することにより、後の拡散接合の工程において、前記拡散層を容易に形成することができる。

上述の表面処理を行った後、各部品を順次重ね合わせて被処理物を組み立てる。その後、回路基板をアルミニウム板側に押圧しつつ被処理物を加熱して拡散接合を行う。前記被処理物を真空中において加熱すると、被接合部材同士が当接している部分において、各部材を構成する原子が相互に拡散する。

この相互拡散により、アルミニウム板と低膨張板との間に、被接合部材を構成する元素、即ち、アルミニウム板を構成する元素と低膨張板を構成する元素との両方を含む拡散層が形成される。また、低膨張板と中間板との間及び中間板と裏面金属層との間にも、前記と同様に、被接合部材を構成する元素を含む拡散層が形成される。以上の結果、拡散接合が完了した状態においては、拡散層を介して隣り合う被接合部材が接合される。

拡散接合における加熱条件は、被接合部材の材質等に応じて公知の条件から適宜選択することができる。例えば、銅材とアルミニウム材との拡散接合を行う場合には、加熱時の真空度を１０^-1Ｐａ以下、加熱温度を４００〜５４５℃、保持時間を０．５〜６時間とすることができる。

また、前記ヒートシンクの製造に当たっては、アルミニウム板と低膨張板との間、低膨張板と中間板との間または中間板と裏面金属層との間に、必要に応じてインサート金属を介在させ、インサート金属を介して各部品の拡散接合を行ってもよい。この場合には、拡散接合の際に、被接合部材とインサート金属との当接部において、両者を構成する原子が相互に拡散する。

そのため、拡散接合後にインサート金属が残存している場合には、被接合部材とインサート金属との間に、被接合部材を構成する元素とインサート金属を構成する元素との両方を含む拡散層が形成される。また、拡散接合後にインサート金属が消失している場合には、隣り合う被接合部材の間に、被接合部材を構成する元素とインサート金属を構成する元素との両方を含む拡散層が形成される。以上の結果、拡散接合が完了した状態において、拡散層を介して前記各部品が接合される。

インサート金属としては、例えば、金、銀、銅またはチタンなどを用いることができる。これらのインサート金属は、コールドスプレー、イオンプレーティング、真空蒸着またはスパッタリング等により前記各部材の表面に形成してもよく、インサート金属の箔を各部材の間に挟み込んでもよい。インサート金属の厚みは、例えば、０．１〜１．０μｍとすることができる。

上述したように拡散接合を行った後、必要に応じてアルミニウム板に切削加工を施してもよい。例えば、アルミニウム板の外枠部に穴開け加工を施すことにより、貫通穴を形成することができる。この場合には、拡散接合前に穴開け加工を施す場合に比べて貫通孔の寸法精度を向上させることができる。

また、アルミニウム板における低膨張板が接合された面の背面に切削加工を施すことにより、ピンフィンを形成することができる。

アルミニウム板の切削加工に当たっては、拡散接合の後に、アルミニウム板における回路基板側の面にアルミニウム板の反りを抑制する治具を取り付け、治具が取り付けられた状態で切削加工を行うことが好ましい。

切削加工の進行に伴ってアルミニウム板の厚みが薄くなると、アルミニウム板の剛性が低下する。そのため、加工開始からしばらくの間は、加工の進行に伴ってアルミニウム板の反りが大きくなる。さらに加工を進めると、アルミニウム板の応力が低下するため、反りが減少する。

これに対し、上述したように、アルミニウム板に治具を取り付けた状態で切削加工を行うことにより、切削加工を開始してから完了するまでの間、アルミニウム板の反りの増大を抑制することができる。その結果、切削加工の途中段階におけるセラミックス板の割れをより効果的に抑制することができる。

（実施例１）
上記回路基板付きヒートシンクの実施例を、以下に説明する。本例のヒートシンク１は、図３に示すように、ヒートシンク本体２と、低膨張板３と、中間板４と、回路基板５とを有している。ヒートシンク本体２は、平板状を呈するベース板２１を有しており、アルミニウム材から構成されている。低膨張板３はベース板２１上に接合されている。中間板４は、アルミニウム材から構成されており、低膨張板３上に接合されている。

回路基板５は、中間板４上に配置されている。また、回路基板５は、銅材からなり、中間板４上に接合された裏面金属層５１と、裏面金属層５１上に積層されたセラミックス板５２と、銅材からなり、セラミックス板５２上に積層された回路金属層５３とを有している。図３に示すように、中間板４は、裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも、中間板４の厚みの１．０倍以上外方まで延出している。

低膨張板３は、ヒートシンク本体２、中間板４、裏面金属層５１及び表面金属層５３よりも低い線膨張係数を有している。また、低膨張板３は、裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも、低膨張板３の厚みと当該低膨張板３上に接合された中間板４の厚みとの合計の１．０倍以上外方まで延出している。ベース板２１と低膨張板３との接合部、低膨張板３と中間板４との接合部及び中間板４と裏面金属層５１との接合部は、被接合部材を構成する元素を含む拡散層３０、４０、５０を有している。

以下、本例のヒートシンク１を詳説する。図１〜図３に示すように、本例のヒートシンク本体２は、平板状を呈するベース板２１を有している。図１に示すように、ヒートシンク本体２は、ベース板２１の表側面２１１、つまり、低膨張板３が接合されている側から視た平面視において長方形状を呈している。本例のヒートシンク本体２におけるベース板２１の厚みは０．４ｍｍである。

図２及び図３に示すように、ベース板２１の裏側面２１２、つまり、低膨張板３が接合された面の背面には、四角柱状を呈する多数のピンフィン２２が立設されている。図２に示すように、各ピンフィン２２の側面２２１は、隣り合うピンフィン２２の側面２２１と対面している。

図３に示すように、ベース板２１の表側面２１１上には、低膨張板３が配置されている。低膨張板３は、裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも外方まで延出している。裏面金属層５１の外周端縁５１１を基準とした場合の低膨張板３の延出量、つまり、低膨張板３の板面に沿う方向における裏面金属層５１の外周端縁５１１から低膨張板３の外周端縁３１１までの距離Ｄは、低膨張板３の厚みと中間板４の厚みとの合計の１．０倍以上である。

図４に示すように、本例の低膨張板３は、銅よりなり、ベース板２１に接合された裏面Ｃｕ層３１と、モリブデンよりなり、裏面Ｃｕ層３１上に積層されたＭｏ層３２と、銅よりなり、Ｍｏ層３２上に積層されるとともに中間板に接合された表面Ｃｕ層３３と、を備えた３層構造を有している。ベース板２１と裏面Ｃｕ層３１との間には拡散層３０が介在しており、拡散層３０によってベース板２１と低膨張板３とが接合されている。拡散層３０には、ベース板２１から拡散したアルミニウムと、裏面Ｃｕ層３１から拡散した銅とが含まれている。

本例の低膨張板３における裏面Ｃｕ層３１の厚みは０．１ｍｍであり、Ｍｏ層３２の厚みは０．８ｍｍであり、表面Ｃｕ層３３の厚みは０．３ｍｍである。なお、図３においては、便宜上、低膨張板３を簡略化して記載した。本例の低膨張板３の典型的な線膨張係数は５ｐｐｍ／Ｋであり、ヒートシンク本体２及び中間板４を構成するアルミニウム材の典型的な線膨張係数（約２３ｐｐｍ／Ｋ）及び裏面金属層５１及び表面金属層５３を構成する銅材の典型的な線膨張係数（１６〜１７ｐｐｍ／Ｋ）よりも低い線膨張係数を有する。

図３に示すように、低膨張板３上には、中間板４が配置されている。中間板４は、裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも外方まで延出している。裏面金属層５１の外周端縁５１１を基準とした場合の中間板４の延出量、つまり、中間板４の板面に沿う方向における裏面金属層５１の外周端縁５１１から中間板４の外周端縁４１１までの距離Ｄは、中間板４の厚みの１．０倍以上である。なお、本例における中間板４の延出量は、前述した低膨張板３の延出量と同一である。

本例の中間板４は、ＪＩＳ Ａ１０５０合金からなる厚み０．５ｍｍのアルミニウム板である。低膨張板３の表面Ｃｕ層３３と中間板４との間には拡散層４０が介在しており、拡散層４０によって低膨張板３と中間板４とが接合されている。拡散層４０には、表面Ｃｕ層３３から拡散した銅と、中間板４から拡散したアルミニウムとが含まれている。

中間板４上には、回路基板５の裏面金属層５１が配置されている。本例の回路基板５は、銅材からなる厚み０．７ｍｍの裏面金属層５１、窒化ケイ素からなる厚み０．３２ｍｍのセラミックス板５２及び銅材からなる厚み０．７ｍｍの回路金属層５３が順次積層された３層構造を有している。中間板４と裏面金属層５１との間には拡散層５０が介在しており、拡散層５０を介して中間板４と回路基板５とが接合されている。拡散層５０には、中間板４から拡散したアルミニウムと、裏面金属層５１から拡散した銅とが含まれている。

本例のヒートシンク１は、例えば、以下の方法により製造することができる。まず、アルミニウム板２００（図５参照）と、低膨張板３と、中間板４と、回路基板５とを準備する。本例のアルミニウム板２００は、縦１１０ｍｍ、横９０ｍｍの長方形状を呈しており、７ｍｍ以上の厚みを有している。また、図には示さないが、アルミニウム板２００の角部には、予めネジ穴が設けられている。このネジ穴は、後述する治具６の取り付けのために用いられる。

アルミニウム板２００、低膨張板３、中間板４及び裏面金属層５１の表面に存在する自然酸化膜を除去する表面処理を行った後、アルミニウム板２００上に、低膨張板３、中間板４、回路基板５をこの順に載置して図５に示す被処理物１００を組み立てる。そして、回路基板５をアルミニウム板２００側に押圧しつつ被処理物１００を加熱して、拡散接合により一括して拡散層３０、４０、５０を形成する。

次に、アルミニウム板２００における回路基板５を有する側の面に、アルミニウム板２００の反りを抑制する治具６を取り付ける。本例の治具６は、平面視において長方形状を呈する支持板６１と、支持板６１の角部に立設された締結部６２とを有している。締結部６２は筒状を呈しており、筒内にボルト６３の軸部を挿通することができるように構成されている。

治具６を被処理物１００に取り付けるに当たっては、各締結部６２をアルミニウム板２００の角部に当接させ、締結部６２内にボルト６３を挿入する。そして、ボルト６３の先端を予めアルミニウム板２００に設けられたネジ穴（図示略）内に固定する。これにより、治具６を被処理物１００に取り付けることができる。

その後、アルミニウム板２００に切削加工を施してヒートシンク本体２を形成し、治具６を取り外す。そして、ネジ穴の内周面に切削加工を施し、貫通穴２１３（図１参照）を形成する。以上により、ヒートシンク１を得ることができる。

次に、本例のヒートシンク１の作用効果を説明する。ヒートシンク１は、ベース板２１上に、低膨張板３、中間板４、回路基板５が上記特定の順序で積層された積層構造を有している。これにより、温度変化によって生じる低膨張板３の反りとセラミックス板５２の反りとを相殺することができる。

また、中間板４及び低膨張板３は、それぞれ、裏面金属層５１の外周端縁５１１よりも外方に延出している。裏面金属層５１の外周端縁５１１からの中間板４の延出量及び低膨張板３の延出量は、それぞれ、前記特定の範囲内である。これにより、中間板４及び低膨張板３のそれぞれにおいて、発熱体から裏面金属層５１を介して伝わった熱を、中間板４及び低膨張板３の厚み方向だけではなく面内方向にも十分に拡散させることができる。その結果、ヒートシンクの冷却性能１をより向上させることができる。

本例の低膨張板３は、裏面Ｃｕ層３１と、裏面Ｃｕ層３１上に積層されたＭｏ層３２と、Ｍｏ層３２上に積層された表面Ｃｕ層３３とを備えた３層構造を有している。裏面Ｃｕ層３１及び表面Ｃｕ層３３を構成する銅材は、ベース板２１及び中間板４を構成するアルミニウム材との拡散接合が容易である。そのため、本例の低膨張板３は、反りの低減効果を得つつ、ベース板２１及び中間板４との拡散接合をより容易に行うことができる。

また、裏面Ｃｕ層３１の厚みは表面Ｃｕ層３３の厚みよりも薄い。そのため、裏面Ｃｕ層３１の厚みが表面Ｃｕ層３３の厚み以上である場合に比べて、中間板４から伝わった熱をより広範囲に拡散させることができる。その結果、ヒートシンク１の冷却性能をより向上させることができる。

以上のように、ヒートシンク１は、高い冷却性能を備え、温度変化に対する耐久性に優れている。

また、本例の製造方法においては、アルミニウム板２００と、低膨張板３と、中間板４と、回路基板５とを拡散接合によって一括して接合した後、アルミニウム板２００に切削加工を施すことにより、ヒートシンク本体２が形成されている。それ故、所望の形状のピンフィン２２を確実に得ることができる。また、アルミニウム板２００に切削加工を施すことにより、特定の形状を備えたピンフィン２２を容易に形成することができる。それ故、本例の製造方法によれば、優れた冷却性能を有するヒートシンク１を容易に得ることができる。

また、アルミニウム板２００は、７ｍｍ以上の厚みを有している。そのため、アルミニウム板２００が備える高い曲げ剛性により、拡散接合が完了した後にアルミニウム板２００や回路基板５に生じる反りをより低減することができる。その結果、拡散接合後におけるセラミックス板５２の割れの発生をより効果的に抑制することができる。

また、拡散接合の後に、アルミニウム板２００における回路基板５側の面にアルミニウム板２００の反りを抑制する治具６を取り付け、治具６が取り付けられた状態で切削加工が実施されている。これにより、切削加工を開始してから完了するまでの間、アルミニウム板２００の反りの増大を抑制することができる。その結果、切削加工の途中段階におけるセラミックス板５２の割れをより効果的に抑制することができる。

（実施例２）
本例は、図６及び図７に示すように、ベース板２４上に複数の低膨張板３０２（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ）が配置された回路基板付きヒートシンク１０２の例である。なお、本例以降において用いられる符号のうち、既出の例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り既出の例における構成要素等と同一の構成要素等を示す。

本例のヒートシンク１０２は、アルミニウム材からなるヒートシンク本体２０２を有している。ヒートシンク本体２０２は、図６及び図７に示すように、ベース板２４と、ピンフィン２２と、ベース板２４の外周縁部に立設された外枠部２３とを有している。図６に示すように、ヒートシンク本体２０２は、ベース板２４の表側面２４１側から視た平面視において長方形状を呈している。

外枠部２３は、その厚み方向に貫通した貫通孔２３１を有している。図７に示すように、ベース板２４における外枠部２３の内側には、３枚の低膨張板３０２が配置されている。３枚の低膨張板３０２は、図６に示すように、ベース板２４の短辺方向に沿って互いに間隔をあけて並んでいる。図７に示すように、隣り合う低膨張板３０２の間には、ベース板２４の表側面２４１から突出した位置決め凸部２４２が配置されている。

以降においては、便宜上、図６及び図７における左側に配置された低膨張板３０２を第１低膨張板３０２ａ、中央に配置された低膨張板３０２を第２低膨張板３０２ｂ、右側に配置された低膨張板３０２を第３低膨張板３０２ｃという。

図７に示すように、各低膨張板３０２の表面Ｃｕ層３３上には、アルミニウム材からなる中間板４０２が配置されている。以降においては、便宜上、図６及び図７における左側に配置された中間板４０２を第１中間板４０２ａ、中央に配置された中間板４０２を第２中間板４０２ｂ、右側に配置された中間板４０２を第３中間板４０２ｃという。

各中間板４０２上には、３枚の回路基板５０２が配置されている。これらの回路基板５０２は、ベース板２４の長辺方向に沿って互いに間隔をあけて並んでいる。各回路基板５０２は、中間板４０２に接合された裏面金属層５１と、裏面金属層５１上に積層されたセラミックス板５２と、セラミックス板５２上に積層された２枚の回路金属層５３とを有している。２枚の回路金属層５３は、図６に示すように、ベース板２４の短辺方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている。

以降においては、便宜上、図６及び図７における左側に配置された回路基板５０２を第１回路基板５０２ａ、中央に配置された回路基板５０２を第２回路基板５０２ｂ、右側に配置された回路基板５０２を第３回路基板５０２ｃという。

第１中間板４０２ａは、第１回路基板５０２ａにおける裏面金属層５１ａの外周端縁５１１ａからの延出量が第１中間板４０２ａの厚みの１．０倍以上となるように配置されている。第２中間板４０２ｂ及び第３中間板４０２ｃも、第１中間板４０２ａと同様に、各中間板４０２ｂ、４０２ｃ上に配置された回路基板５０２ｂ、５０２ｃにおける外周端縁５１１ｂ、５１１ｃからの延出量が当該中間板４０２ｂ、４０２ｃの厚みの１．０倍以上となるように配置されている。

また、第１低膨張板３０２ａは、第１回路基板５０２ａにおける裏面金属層５１ａの外周端縁５１１ａからの延出量が第１中間板４０２ａの厚みと第１低膨張板３０２ａの厚みとの合計の１．０倍以上となるように配置されている。第２低膨張板３０２ｂ及び第３低膨張板３０２ｃも、第１低膨張板３０２ａと同様に、各低膨張板３０２ｂ、３０２ｃ上に配置された回路基板５０２ｂ、５０２ｃにおける外周端縁５１１ｂ、５１１ｃからの延出量が、当該低膨張板３０２ｂ、３０２ｃの厚みと中間板４０２ｂ、４０２ｃの厚みとの合計の１．０倍以上となるように配置されている。その他は実施例１と同様である。

本例のヒートシンク１０２は、同一のベース板２４上に互いに間隔をあけて配置された複数の低膨張板３０２と、各低膨張板３０２上に配置された中間板４０２及び回路基板５０２と、を有している。このように、ベース板２４上に低膨張板３０２を分割して配置することにより、同一の低膨張板３上に中間板４及び回路基板５が配置されている場合に比べて、温度が変化した際に各回路基板５０２に加わる応力を更に低減することができる。そのため、ヒートシンク１０２の温度変化に対する耐久性を更に向上させることができる。

ヒートシンク本体２０２は、ベース板２４の外周端縁に設けられ、低膨張板３０２の周囲に配置された外枠部２３を有している。外枠部２３はベース板２４に比べて板厚が厚いため、外枠部２３を設けることにより、ヒートシンク本体２０２の剛性をより高くすることができる。その結果、ヒートシンク本体２０２の変形をより効果的に抑制することができる。また、例えば、ヒートシンク本体２０２を切削加工によって作製する場合には、切削加工中のヒートシンク本体２０２の変形を抑制し、寸法精度をより向上させることができる。

また、外枠部２３は、その厚み方向に貫通した貫通孔２３１を有している。外枠部２３に貫通孔２３１を設けることにより、貫通孔２３１の寸法精度をより向上させることができる。このようにして形成された貫通孔２３１は、例えば、ボルト等の締結部材によりヒートシンク１０２を冷却ジャケットや筐体などに取り付ける際に、締結部材を挿入するための孔として使用することができる。

また、本例のベース板２４は、隣り合う低膨張板３０２の間に突出した位置決め凸部２４２を有している。そのため、ヒートシンク１０２の組立作業において、位置決め凸部２４２に合わせて低膨張板３０２を配置し、低膨張板３０２の位置決めを容易に行うことができる。その結果、ヒートシンク１０２の組立作業をより容易におこなうことができる。その他、本例のヒートシンク１０２は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

（実施例３）
本例は、同一の中間板４上に複数の回路基板５０２（５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ）が配置されたヒートシンク１０３の例である。本例のヒートシンク１０３は、アルミニウム材からなるヒートシンク本体２０３を有している。ヒートシンク本体２０３は、図８に示すように、ベース板２１と、ピンフィン２２と、外枠部２３とを有している。図には示さないが、ヒートシンク本体２０３は、ベース板２１の表側面２１１側から視た平面視において長方形状を呈している。

ベース板２１の表側面２１１上には、低膨張板３及び中間板４が順次積層されている。中間板４上には、３枚の回路基板５０２（第１回路基板５０２ａ〜第３回路基板５０２ｃ）が配置されている。これらの回路基板５０２は、ベース板２１の長辺方向に沿って互いに間隔をあけて並んでいる。

本例の中間板４は、第１回路基板５０２ａにおける裏面金属層５１ａの外周端縁５１１ａ、第２回路基板５０２ｂにおける裏面金属層５１ｂの外周端縁５１１ｂ及び第３回路基板５０２ｃにおける裏面金属層５１ｃの外周端縁５１１ｃのうちいずれの外周端縁５１１を基準とした場合にも、基準とした外周端縁５１１からの延出量が中間板４の厚みの１．０倍以上となるように配置されている。

同様に、本例の低膨張板３は、３枚の回路基板５０２のうちいずれの回路基板５０２の裏面金属層５１の外周端縁５１１を基準とした場合にも、基準とした外周端縁５１１からの延出量が中間板４の厚みと低膨張板３の厚みとの合計の１．０倍以上となるように配置されている。

本例のヒートシンク１０３は、同一の中間板４上に互いに間隔をあけて配置された複数の回路基板５０２を有している。そのため、中間板４上に１枚の回路基板５が配置されている構成（つまり、実施例１の構成）に比べて、温度が変化した際に各回路基板５０２に加わる応力をより低減することができる。

また、同一の中間板４上に複数の回路基板５０２を配置することにより、複数の低膨張板３０２のそれぞれに中間板４０２及び回路基板５０２が配置されている構成（つまり、実施例２の構成）に比べて回路基板５０２同士の間隔を狭くすることができる。そのため、中間板４及び低膨張板３の面積の増大を抑制し、ひいてはヒートシンク１０３の大型化を抑制することができる。その他、本例のヒートシンク１０３は、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

（実施例４）

本例は、同一の低膨張板３０４上に複数の中間板４０２が配置されたヒートシンク１０４の例である。図９に示すように、本例のヒートシンク１０４におけるヒートシンク本体２０３は、ベース板２１と、ピンフィン２２と、外枠部２３とを有している。ベース板２１の表側面２１１上には、低膨張板３０４が接合されている。

本例の低膨張板３０４は、図１０に示すように、ベース板２１に接合された裏面Ｃｕ層３１と、裏面Ｃｕ層３１上に積層されたＭｏ層３２と、Ｍｏ層３２上に積層された表面Ｃｕ層３３とを備えた３層構造を有している。また、低膨張板３０４は、図９に示すように、ベース板２１の短手方向に延設された２本の溝３４を有している。図１０に示すように、溝３４の底はＭｏ層３２内まで到達している。表面Ｃｕ層３３は、図９に示すように、これら２本の溝３４によって、ベース板２１の長手方向に３等分されている。

各表面Ｃｕ層３３上には、中間板４０２（第１中間板４０２ａ〜第３中間板４０２ｃ）が接合されている。また、各中間板４０２上には、回路基板５０２（第１回路基板５０２ａ〜第３回路基板５０２ｃ）が接合されている。

第１中間板４０２ａは、第１回路基板５０２ａにおける裏面金属層５１ａの外周端縁５１１ａからの延出量が第１中間板４０２ａの厚みの１．０倍以上となるように配置されている。第２中間板４０２ｂ及び第３中間板４０２ｃも、第１中間板４０２ａと同様に、各中間板４０２ｂ、４０２ｃ上に配置された回路基板５０２ｂ、５０２ｃにおける外周端縁５１１ｂ、５１１ｃからの延出量が当該中間板４０２ｂ、４０２ｃの厚みの１．０倍以上となるように配置されている。

低膨張板３０４は、３枚の回路基板５０２のうちいずれの回路基板５０２の裏面金属層５１の外周端縁５１１を基準とした場合にも、基準とした外周端縁５１１からの延出量が中間板４０２の厚みと低膨張板３の厚みとの合計の１．０倍以上となるように配置されている。

つまり、低膨張板３０４の板面に沿う方向における、第１回路基板５０２ａの裏面金属層５１ａの外周端縁５１１ａから低膨張板３０４の外周端縁３１１までの距離は、第１中間板４０２ａの厚みと低膨張板３０４の厚みとの合計の１．０倍以上である。同様に、低膨張板３０４の板面に沿う方向における、第２回路基板５０２ｂの裏面金属層５１ａの外周端縁５１１ｂから低膨張板３０４の外周端縁３１１までの距離は、第２中間板４０２ｂの厚みと低膨張板３０４の厚みとの合計の１．０倍以上であり、第３回路基板５０２ｃの裏面金属層５１ｃの外周端縁５１１ｃから低膨張板３０４の外周端縁３１１までの距離は、第３中間板４０２ｃの厚みと低膨張板３０４の厚みとの合計の１．０倍以上である。

本例のヒートシンク１０４のように、同一の低膨張板３０４上に複数の中間板４０２と、回路基板５０２とを配置する場合には、温度が変化した際に各回路基板５０２に加わる応力が、同一の中間板４上に複数の回路基板５０２が配置されている構成（つまり、実施例３の構成）と、複数の低膨張板３０２のそれぞれに中間板４０２及び回路基板５０２が配置されている構成（つまり、実施例２の構成）との中間程度となる。

また、この場合には、低膨張板３０４の面積も、前述した２種の構成の中間程度となる。従って、本例のヒートシンク１０４によれば、ヒートシンク１０４の大型化を抑制する効果と、温度変化に対する耐久性を向上させる効果とを両立することができる。

本例の低膨張板３０４は、隣り合う中間板４０２の間に溝３４を有している。そのため、低膨張板３０４の剛性を適度に低減し、温度が変化した際に各回路基板５０２に加わる応力をより低減することができる。その結果、ヒートシンク１０４の温度変化に対する耐久性を更に向上させることができる。その他、本例のヒートシンク１０４は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

本発明に係る回路基板付きヒートシンク及びその製造方法の具体的な態様は、実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更することができる。例えば、実施例３においては、隣り合う低膨張板３０２の間に位置決め凸部２４２を有するベース板２４の例を示したが、ベース板２４に替えて位置決め凸部２４２を有しないベース板２１を採用してもよい。実施例４においては、隣り合う中間板４０２の間に溝３４を有する低膨張板３０４の例を示したが、低膨張板３０４に替えて溝３４を有しない低膨張板３を採用してもよい。

１、１０２、１０３、１０４ 回路基板付きヒートシンク
２、２０２、２０３ ヒートシンク本体
２１、２４ ベース板
３、３０２、３０４ 低膨張板
４、４０２ 中間板
５、５０２ 回路基板
５１ 裏面金属層
５１１ 外周端縁
５２ セラミックス板
５３ 回路金属層
３０、４０、５０ 拡散層

Claims (11)

1. 平板状を呈するベース板を備えたアルミニウム材よりなるヒートシンク本体と、
   前記ベース板上に接合された低膨張板と、
   アルミニウム材よりなり、前記低膨張板上に接合された中間板と、
   前記中間板上に配置された回路基板と、を有しており、
   前記回路基板は、
   前記中間板上に接合された銅材からなる裏面金属層と、
   前記裏面金属層上に積層されたセラミックス板と、
   前記セラミックス板上に積層された銅材からなる回路金属層と、を有しており、
   前記中間板は、前記裏面金属層の外周端縁よりも、当該中間板の厚みの１．０倍以上外方まで延出しており、
   前記低膨張板は、
   前記ヒートシンク本体、前記中間板、前記裏面金属層及び前記回路金属層よりも低い線膨張係数を有するとともに、
   前記裏面金属層の外周端縁よりも、当該低膨張板の厚みと当該低膨張板上に接合された前記中間板の厚みとの合計の１．０倍以上外方まで延出しており、
   前記ベース板と前記低膨張板との接合部、前記低膨張板と前記中間板との接合部及び前記中間板と前記裏面金属層との接合部は、被接合部材を構成する元素を含む拡散層を有している、回路基板付きヒートシンク。
2. 前記回路基板付きヒートシンクは、同一の前記中間板上に互いに間隔をあけて配置された複数の前記回路基板を有している、請求項１に記載の回路基板付きヒートシンク。
3. 前記回路基板付きヒートシンクは、同一の前記低膨張板上に互いに間隔をあけて配置された複数の前記中間板と、前記各中間板上に配置された前記回路基板と、を有している、請求項１に記載の回路基板付きヒートシンク。
4. 前記低膨張板は、隣り合う前記中間板の間に溝を有している、請求項３に記載の回路基板付きヒートシンク。
5. 前記回路基板付きヒートシンクは、前記ベース板上に互いに間隔をあけて配置された複数の前記低膨張板と、前記各低膨張板上に配置された前記中間板及び前記回路基板と、を有している、請求項１に記載の回路基板付きヒートシンク。
6. 前記ベース板は、隣り合う前記低膨張板の間に突出した位置決め凸部を有している、請求項５に記載の回路基板付きヒートシンク。
7. 前記ヒートシンク本体は、前記ベース板の外周縁部に連なり、前記低膨張板の周囲に配置された外枠部を更に有しており、前記外枠部は、その厚み方向に貫通した貫通孔を有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路基板付きヒートシンク。
8. 前記低膨張板は、銅または銅合金よりなり、前記ベース板上に接合された裏面Ｃｕ層と、モリブデンまたはモリブデン合金よりなり、前記裏面Ｃｕ層上に積層されたＭｏ層と、銅または銅合金よりなり、前記Ｍｏ層上に積層されるとともに前記中間板に接合された表面Ｃｕ層と、を有している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の回路基板付きヒートシンク。
9. 前記裏面Ｃｕ層の厚みは前記表面Ｃｕ層の厚みよりも薄い、請求項８に記載の回路基板付きヒートシンク。
10. 前記ベース板における前記低膨張板が接合された面の背面には、四角柱状を呈する多数のピンフィンが立設されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の回路基板付きヒートシンク。
11. 請求項１０に記載の回路基板付きヒートシンクの製造方法であって、
    前記ヒートシンク本体となるアルミニウム板と、前記低膨張板と、前記中間板と、前記回路基板とを準備し、
    前記アルミニウム板、前記低膨張板、前記中間板及び前記裏面金属層の表面に存在する自然酸化膜を除去する表面処理を行い、
    前記アルミニウム板と、前記アルミニウム板上に配置された前記低膨張板と、該低膨張板上に配置された前記中間板と、該中間板上に配置された前記回路基板とを有するとともに、前記アルミニウム板と前記低膨張板との間、前記低膨張板と前記中間板との間及び前記中間板と前記裏面金属層との間のうち少なくとも１か所にインサート金属を介在させた被処理物を組み立て、
    前記回路基板を前記アルミニウム板側に押圧しつつ前記被処理物を加熱して、拡散接合により一括して前記拡散層を形成し、
    前記アルミニウム板に切削加工を施して前記ヒートシンク本体及び前記ピンフィンを形成する、回路基板付きヒートシンクの製造方法。

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