JP2022083632A - ヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法 - Google Patents

ヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法 Download PDF

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Yoshiaki Sakaniwa
東洋 大橋
Toyo Ohashi
万里奈 坂巻
Marina SAKAMAKI
賢治 久保田
Kenji Kubota
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Abstract

【課題】回路層およびヒートシンクと絶縁樹脂層との接合信頼性、絶縁性に優れるとともに、回路層やヒートシンクに対してはんだ付け、ワイヤーボンディング、めっきを良好に行うことができ、低コストで安定して製造可能なヒートシンク一体型絶縁回路基板を提供する。【解決手段】放熱フィン２２を備えたヒートシンク２０と、ヒートシンク２０の天板部２１に形成された絶縁樹脂層１２と、絶縁樹脂層１２の一方の面に配設された回路層１３と、を備え、金属片３３の端部と絶縁樹脂層１２の表面とがなす角度θが７０°以上１１０°以下とされ、ヒートシンク２０の天板部２１および金属片３３における絶縁樹脂層１２との接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１，Ｒｑ１と、ヒートシンク２０の天板部２１および金属片３３における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２，Ｒｑ１が、Ｓｑ１＞Ｓｑ２又はＲｑ１＞Ｒｑ２の関係を有する。【選択図】図１

Description

この発明は、放熱フィンを備えたヒートシンクと、このヒートシンクの天板部に形成された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一方の面に回路パターン状に配設された金属片からなる回路層と、を備えたヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法に関するものである。
パワーモジュール、ＬＥＤモジュールおよび熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子および熱電素子が接合された構造とされている。
上述の絶縁回路基板として、例えば特許文献１に記載された金属ベース回路基板が提案されている。また、特許文献２には、多層配線基板が提案されている。
特許文献１に記載された金属ベース回路基板においては、金属基板上に絶縁樹脂層が形成され、この絶縁樹脂層上に回路パターンを有する回路層が形成されている。ここで、絶縁樹脂層は、熱硬化型樹脂であるエポキシ樹脂で構成されており、回路層は、銅箔で構成されている。
この金属ベース回路基板においては、回路層上に半導体素子が接合され、金属基板の絶縁樹脂層とは反対側の面にヒートシンクが配設されており、半導体素子で発生した熱をヒートシンク側に伝達して放熱する構造とされている。
そして、特許文献１に記載された金属ベース回路基板においては、絶縁樹脂層の上に配設された銅箔をエッチング処理することによって回路パターンを形成している。
また、特許文献２に記載された多層配線基板においては、樹脂フィルムに接着した金属箔に対してエッチング処理することで金属箔の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以上とし、さらに回路パターン状にエッチング処理して配線回路層を形成し、樹脂フィルムの表面に形成された配線回路層を、軟質の絶縁シートの表面に圧力を加えながら埋設し、絶縁回路層を絶縁シートの表面に転写させ、このようにして得られた複数の絶縁シートを積層して一括して加熱硬化することによって製造されている。
特開２０１５－２０７６６６号公報 特開平０９－１３５０５７号公報
ところで、最近では、回路層に搭載された半導体素子に通電される電流が大きくなる傾向にあり、これに伴って半導体素子からの発熱量も大きくなっている。そこで、導電性および熱伝導性を確保するために、回路層の厚肉化が求められている。
ここで、回路層を厚肉化した場合には、特許文献１，２に記載されたようにエッチング処理によって回路パターンを形成すると、回路層の端面にダレが生じ、回路層の端面に電界が集中し、絶縁性が低下するおそれがあった。
そこで、エッチング処理を実施することなく回路層を形成する方法として、予め所望の形状を付与した打ち抜き金属片を、絶縁樹脂層に接合することが考えられる。この方法によれば、回路層を厚肉化しても、金属片の端面にダレは生じず、回路パターン間の絶縁性を確保することができ、回路パターン間の距離を小さくすることも可能である。
また、絶縁樹脂層と回路層とを接合する場合には、回路層の表面を粗化処理して接合面の表面粗さを粗くしておくことにより、絶縁樹脂層と回路層との接合信頼性を向上させることが可能となる。
ここで、放熱フィンを備えたヒートシンクの天板部に上述の絶縁樹脂層を形成し、この絶縁樹脂層のヒートシンクとは反対側の面に回路層を配設したヒートシンク一体型絶縁回路基板においては、回路層およびヒートシンクの表面を粗化処理して、ヒートシンクと絶縁樹脂層と回路層とを接合することが好ましい。
ところで、回路層およびヒートシンクの天板部のうち絶縁樹脂層との接合面以外の領域も粗化処理された場合には、その後のめっき処理時にめっき層を良好に形成することができないおそれがあった。
また、回路層の表面が粗化処理されていると、はんだ付けやワイヤーボンドについても良好に行うことができなくなるおそれがあった。また、回路層に高周波電流を流した際に表皮効果によって電流が回路層の表面を流れるが、粗化処理されていると抵抗が大きくなるおそれがあった。
回路層およびヒートシンクの天板部のうち絶縁樹脂層との接合面以外の領域を粗化処理しないように、粗化処理時にマスキングを行うことが考えられる。しかしながら、放熱フィンを備えたヒートシンクにおいて、接合面以外の領域をマスキングすることは非常に困難であった。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、回路層およびヒートシンクと絶縁樹脂層との接合信頼性、絶縁性に優れるとともに、回路層やヒートシンクに対してはんだ付け、ワイヤーボンディング、めっきを良好に行うことができ、低コストで安定して製造可能なヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するために、本発明のヒートシンク一体型絶縁回路基板は、放熱フィンを備えたヒートシンクと、このヒートシンクの天板部に形成された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一方の面に回路パターン状に配設された金属片からなる回路層と、を備え、 前記金属片の端部と前記絶縁樹脂層の表面とがなす角度θが７０°以上１１０°以下の範囲内であり、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さをＳｑ１とし、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域および前記金属片における前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さをＳｑ２とし、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さをＲｑ１とし、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域および前記金属片における前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さをＲｑ２とした場合に、Ｓｑ１＞Ｓｑ２、または、Ｒｑ１＞Ｒｑ２を満足することを特徴としている。
この構成のヒートシンク一体型絶縁回路基板によれば、前記金属片の端部と前記絶縁樹脂層の表面とがなす角度θが７０°以上１１０°以下の範囲内とされており、回路層の端面にダレが生じておらず、回路層の端面における電界集中を抑制でき、絶縁性に優れている。
そして、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１が、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２よりも大きく、又は、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が、前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２よりも大きく、接合面が接合面以外の領域よりも粗く設定されているので、金属片と絶縁樹脂層、および、絶縁樹脂層とヒートシンクの天板部の接合信頼性に優れているとともに、接合面以外の表面が粗くなく、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れている。
ここで、本発明のヒートシンク一体型絶縁回路基板においては、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２が、１．１以上５．０以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２が、１．１以上とされているので、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１または前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が十分に大きく、金属片と絶縁樹脂層、および、絶縁樹脂層とヒートシンクの天板部の接合信頼性に優れている。
また、前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２または前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が十分に小さく、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れている。
一方、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２が、５．０以下とされているので、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２とが大きく異なっておらず、このヒートシンク一体型絶縁回路基板を比較的低コストで製造することができる。
また、本発明のヒートシンク一体型絶縁回路基板においては、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が、０．４５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が十分に大きいので、金属片と絶縁樹脂層、および、絶縁樹脂層とヒートシンクの天板部の接合信頼性に優れている。
さらに、本発明のヒートシンク一体型絶縁回路基板においては、前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が、０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が十分に小さいので、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れている。
本発明のヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法は、放熱フィンを備えたヒートシンクと、このヒートシンクの天板部に形成された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一方の面に回路パターン状に配設された金属片からなる回路層と、を備えたヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法であって、前記ヒートシンクおよび前記金属片の表面に対して粗化処理を行う表面粗化工程と、前記表面粗化工程を行った前記ヒートシンクの前記天板部に熱硬化樹脂からなる樹脂組成物を配設する樹脂組成物配設工程と、この樹脂組成物の上に前記金属片を回路パターン状に配置する金属片配置工程と、前記ヒートシンクと前記樹脂組成物と前記金属片とを少なくとも積層方向に加圧するとともに加熱することにより前記樹脂組成物を硬化させて前記絶縁樹脂層を形成するとともに、前記絶縁樹脂層と前記金属片および前記絶縁樹脂層と前記ヒートシンクとを接合する加圧および加熱工程と、前記加圧および加熱工程後に、前記ヒートシンクおよび前記金属片の表面を化学研磨する化学研磨工程と、を備えていることを特徴としている。
本発明のヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法によれば、前記ヒートシンクおよび前記金属片の表面に対して粗化処理を行う表面粗化工程を実施した後に、樹脂組成物配設工程、金属片配置工程、加圧および加熱工程を実施しているので、回路層および前記ヒートシンクの天板部の絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１または輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が十分に大きくなり、金属片およびヒートシンクと絶縁樹脂層との接合信頼性に優れたヒートシンク一体型絶縁回路基板を製造することができる。
そして、加圧および加熱工程後に、前記ヒートシンクおよび前記金属片の表面を化学研磨する化学研磨工程を備えているので、回路層およびヒートシンクの天板部の絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２または輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が十分に小さくなり、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れたヒートシンク一体型絶縁回路基板を製造することができる。
本発明によれば、回路層およびヒートシンクと絶縁樹脂層との接合信頼性、絶縁性に優れるとともに、回路層やヒートシンクに対してはんだ付け、ワイヤーボンディング、めっきを良好に行うことができ、低コストで安定して製造可能なヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板を用いたパワーモジュールの断面説明図である。 図１に示すヒートシンク一体型絶縁回路基板における回路層（金属片）と絶縁樹脂層の接合界面の拡大説明図である。 本発明の実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法の一例を示す説明図である。 実施例において絶縁回路基板の耐電圧性を評価する試験装置の概略説明図である。
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施形態におけるヒートシンク一体型絶縁回路基板１０、および、このヒートシンク一体型絶縁回路基板１０を用いたパワーモジュール１を示す。
このパワーモジュール１は、ヒートシンク一体型絶縁回路基板１０と、このヒートシンク一体型絶縁回路基板１０の一方側（図１において上側）にはんだ層２を介して接合された半導体素子３と、を備えている。
半導体素子３は、半導体を備えた電子部品であり、必要とされる機能に応じて種々の半導体素子が選択される。
ヒートシンク一体型絶縁回路基板１０と半導体素子３とを接合するはんだ層２は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
ヒートシンク一体型絶縁回路基板１０は、ヒートシンク２０と、このヒートシンク２０の天板部２１の一方の面（図１において上面）に形成された絶縁樹脂層１２と、絶縁樹脂層１２の一方の面（図１において上面）に形成された回路層１３と、を備えている。なお、上述の半導体素子３は、回路層１３の一方の面（図１において上面）に接合される。
ヒートシンク２０は、天板部２１と、この天板部２１の他方の面（図１において下面）から突出した放熱フィン２２と、を備えている。
このヒートシンク２０においては、天板部２１で熱を面方向に拡げるとともに、放熱フィン２２を介して外部に放熱する構成とされている。このため、ヒートシンク２０は、熱伝導性に優れた金属、例えば銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。本実施形態では、無酸素銅（ＯＦＣ）で構成されている。
ここで、ヒートシンク２０の天板部２１の厚さは０．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の範囲内に設定されていることが好ましい。
なお、ヒートシンク２０は、放熱フィン２２がピンフィンとされた構造であってもよいし、放熱フィン２２が櫛形に形成された構造であってもよい。また、放熱フィン２２が形成された箇所における放熱フィン２２が占める体積割合を１０％以上４０％以下の範囲内とすることが好ましい。
絶縁樹脂層１２は、回路層１３とヒートシンク２０との間の電気的接続を防止するものであり、絶縁性を有する樹脂で構成されている。
本実施形態では、絶縁樹脂層１２の強度を確保するとともに、熱伝導性を確保するために、無機材料のフィラーを含有する樹脂を用いることが好ましい。ここで、フィラーとしては、例えばアルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等を用いることができる。絶縁樹脂層１２における熱伝導性を確保する観点から、フィラーの含有量は５０ｍａｓｓ％以上であることが好ましく、７０ｍａｓｓ％以上であることがより好ましい。
また、熱硬化型樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂等を用いることができる。ここで、エポキシ樹脂であればフィラーを８０ｍａｓｓ％以上含有することができる。
なお、絶縁樹脂層１２における絶縁性を十分に確保するためには、絶縁樹脂層１２の厚さの下限を２５μｍ以上とすることが好ましく、５０μｍ以上とすることがより好ましい。一方、ヒートシンク一体型絶縁回路基板１０における放熱性をさらに確保するためには、絶縁樹脂層１２の厚さの上限を３００μｍ以下とすることが好ましく、２００μｍ以下とすることがより好ましい。
回路層１３は、図１に示すように、絶縁樹脂層１２の一方の面（図１において上面）に、導電性に優れた金属からなる金属片３３が接合されることにより形成されている。金属片３３としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等を用いることができる。本実施形態においては、回路層１３を構成する金属片３３として、無酸素銅の圧延板を打ち抜いたものが用いられている。
この回路層１３においては、上述の金属片３３が回路パターン状に配置されることで回路パターンが形成されており、その一方の面（図１において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。
ここで、回路層１３（金属片３３）の厚さは０．５ｍｍ以上とされている。なお、回路層１３（金属片３３）の厚さは１．０ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、回路層１３（金属片３３）の厚さの上限は特に制限はないが、現実的には、３．０ｍｍ以下となる。
そして、積層方向に沿った断面において、回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合界面近傍における端面形状は、図２に示すように、回路パターンの端部において、絶縁樹脂層１２の表面と回路層１３（金属片３３）の端面とがなす角度θが７０°以上１１０°以下の範囲とされている。
なお、この角度θの下限は、８０°以上であることがさらに好ましく、８５°以上であることがより好ましい。一方、角度θの上限は、１００°以下であることがさらに好ましく、９５°以下であることがより好ましい。
ここで、本実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板１０においては、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さをＳｑ１とし、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さをＳｑ２とし、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さをＲｑ１とし、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さをＲｑ２とした場合に、Ｓｑ１＞Ｓｑ２、または、Ｒｑ１＞Ｒｑ２を満足するものとされている。
すなわち、回路層１３およびヒートシンク２０の天板部２１と絶縁樹脂層１２との接合面の表面粗さが当該接合面以外の領域の表面粗さよりも粗くなっているのである。
なお、本実施形態では、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１は、同等の数値を示すものとされている。
また、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２と、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２は、同等の数値を示すものとされている。
また、本実施形態では、上述の接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と上述の接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、上述の接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と上述の接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２、が１．１以上５．０以下の範囲内とされていることが好ましい。
なお、Ｓｑ１／Ｓｑ２またはＲｑ１／Ｒｑ２は、１．５以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。また、Ｓｑ１／Ｓｑ２またはＲｑ１／Ｒｑ２は４．０以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。
さらに、本実施形態においては、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１、または、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が、０．４５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
なお、上述の接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１またはＲｑ１は、０．５μｍ以上であることがより好ましく、０．６μｍ以上であることがさらに好ましい。また、上述の接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１またはＲｑ１は、０．９μｍ以下であることがより好ましく、０．８μｍ以下であることがさらに好ましい。
また、本実施形態においては、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が、０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
なお、上述の接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２またはＲｑ２は、０.１５μｍ以上であることがより好ましく、０.２０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、上述の接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２またはＲｑ２は、０．３５μｍ以下であることがより好ましく、０．３０μｍ以下であることがさらに好ましい。
以下に、本実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板１０の製造方法について、図３から図５を用いて説明する。
（表面粗化工程Ｓ０１）
まず、回路層１３となる金属片３３およびヒートシンク２０の表面に対して粗化処理を行う。なお、本実施形態では、表面粗化工程Ｓ０１後の上記表面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さおよび輪郭曲線の二乗平均平方根高さを０．４５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
具体的には、回路層１３となる金属片３３およびヒートシンク２０の表面に粗化めっき層を形成する。これにより、回路層１３となる金属片３３およびヒートシンク２０の表面に、それぞれ凹凸部が形成されることになる。なお、粗化めっき層は、以下のようにして形成される。
金属片３３およびヒートシンク２０の表面に電解めっき処理を施す。本実施形態では、電解めっき液として硫酸銅（ＣｕＳＯ４）および硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を主成分とした硫酸銅浴に、３，３´－ジチオビス（１－プロパンスルホン酸）２ナトリウムを添加した水溶液からなる電解液を用いることが好ましい。また、めっき浴の温度は例えば２５℃以上３５℃以下の範囲内とすることが好ましい。
そして、電解めっき処理としては、ＰＲ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｒｅｖｅｒｓｅ）パルス電解法が用いられる。このＰＲパルス電解法は、電流の方向を周期的に反転させながら通電して電解めっきする方法である。例えば、５Ａ／ｄｍ２以上３０Ａ／ｄｍ２以下の正電解（金属片３３およびヒートシンク２０を陽極とする陽極電解）を１ｍｓ以上１０００ｍｓ以下、１Ａ／ｄｍ２以上２０Ａ／ｄｍ２以下の負電解（金属片３３およびヒートシンク２０を負極とする負極電解）を１ｍｓ以上１０００ｍｓ以下、として、これを繰り返す。これにより、金属片３３およびヒートシンク２０の表面の溶解と銅の析出とが繰り返し実施され、粗化めっき層が形成されることになる。
（樹脂組成物配設工程Ｓ０２）
次に、図４に示すように、ヒートシンク２０の天板部２１の一方の面（図４において上面）に、無機材料のフィラーと樹脂と硬化剤とを含有する樹脂組成物３２を配設する。本実施形態では、樹脂組成物３２はシート状のものを用いている。
（金属片配置工程Ｓ０３）
次に、図４に示すように、樹脂組成物３２の一方の面（図４において上面）に、回路層１３となる複数の金属片３３を回路パターン状に配置する。
（加圧および加熱工程Ｓ０４）
次に、図４に示すように、加圧装置７０の上方押圧板７１および下方押圧板７２の間に配置し、ヒートシンク２０と樹脂組成物３２と金属片３３とを積層方向に加圧するとともに加熱することにより、樹脂組成物３２を硬化させて絶縁樹脂層１２を形成するとともに、ヒートシンク２０の天板部２１と絶縁樹脂層１２、絶縁樹脂層１２と金属片３３とを接合する。
本実施形態においては、加圧および加熱工程Ｓ０４では、図４に示すように、金属片３３側（上方押圧板７１側）にクッション材４５を配置し、ヒートシンク２０側（下方押圧板７２）に、クッション材４５の周縁部に対向するガイド壁部５３を備えた受け治具５０を配置し、上方押圧板７１および下方押圧板７２によって金属片３３と樹脂組成物３２とヒートシンク２０を積層方向に加圧する構成とされている。加圧した際には、クッション材４５の周縁部と受け治具５０のガイド壁部５３が接触することにより、クッション材４５の周縁部が外方に突出することが抑制されることになる。
なお、本実施形態では、図４に示すように、ヒートシンク２０の放熱フィン２２の部分にもクッション材４５が配設されている。
ここで、クッション材４５は、硬さＨ１が１０°以上７５°以下の範囲内とされていることが好ましい。本実施形態では、例えば、シリコーンゴム等で構成されたものとされている。なお、クッション材の硬さ測定は、アスカーゴム硬度計Ｃ型（高分子計器株式会社製）を使用し、ＪＩＳ Ｋ ７３１２によるものとした。
また、受け治具５０（ガイド壁部５３）は、硬さＨ２が５０以上１０００以下の範囲内とされていることが好ましい。本実施形態では、例えば、アルミ合金やカーボン等で構成されたものとされている。なお、受け治具の硬さ測定は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９ ビッカース硬さ試験によるものとした。
また、加圧および加熱工程Ｓ０４においては、加熱温度が１２０℃以上３５０℃以下の範囲内とされ、加熱温度での保持時間が１０分以上１８０分以下の範囲内とされていることが好ましい。また、積層方向の加圧荷重が１ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の範囲内とされていることが好ましい。
ここで、加熱温度の下限は１５０℃以上とすることがさらに好ましく、１７０℃以上とすることがより好ましい。一方、加熱温度の上限は３２０℃以下とすることがさらに好ましく、３００℃以下とすることがより好ましい。
加熱温度での保持時間の下限は３０分以上とすることがさらに好ましく、６０分以上とすることがより好ましい。一方、加熱温度での保持時間の上限は１２０分以下とすることがさらに好ましく、９０分以下とすることがより好ましい。
積層方向の加圧荷重の下限は３ＭＰａ以上とすることがさらに好ましく、５ＭＰａ以上とすることがより好ましい。一方、積層方向の加圧荷重の上限は１５ＭＰａ以下とすることがさらに好ましく、１０ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
（化学研磨工程Ｓ０５）
加圧および加熱工程Ｓ０４の後に、化学研磨を行い、ヒートシンク２０の天板部２１における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域、および、回路層１３における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域の表面を平滑化する。本実施形態では、化学研磨工程Ｓ０５後のヒートシンク２０の天板部２１における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域、および、回路層１３における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域の表面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さおよび輪郭曲線の二乗平均平方根高さを０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、化学研磨工程Ｓ０５に用いる化学研磨液７５としては、例えば硫酸と過酸化水素を含む水溶液を用いることができる。
上述した各工程によって、本実施形態であるヒートシンク一体型絶縁回路基板１０が製造される。
（半導体素子接合工程Ｓ０６）
そして、ヒートシンク一体型絶縁回路基板１０の回路層１３に半導体素子３を接合する。本実施形態では、回路層１３と半導体素子３とを、はんだ材を介して接合している。
以上の工程により、図１に示すパワーモジュール１が製造される。
以上のような構成とされた本実施形態に係るヒートシンク一体型絶縁回路基板１０によれば、回路層１３（金属片３３）の端部と絶縁樹脂層１２の表面とがなす角度θが７０°以上１１０°以下の範囲内とされており、回路層１３（金属片３３）の端面にダレが生じておらず、回路層１３（金属片３３）の端面における電界集中を抑制でき、絶縁性に優れている。
そして、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１が、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２よりも粗く、または、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面および回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が、ヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域および回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２よりも粗く、設定されているので、回路層１３（金属片３３）と絶縁樹脂層１２、および、絶縁樹脂層１２とヒートシンク２０の天板部２１の接合信頼性に優れているとともに、接合面以外の表面が粗くなく、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れている。
本実施形態において、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２が、１．１以上とされている場合には、ヒートシンク２０の天板部２１および回路層１３（金属片３３）における絶縁樹脂層１２との接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１または前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が十分に大きく、回路層１３（金属片３３）と絶縁樹脂層１２、および、絶縁樹脂層１２とヒートシンク２０の天板部２１の接合信頼性に特に優れている。また、ヒートシンク２０の天板部２１および回路層１３（金属片３３）における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２または前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が十分に小さく、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に特に優れている。
また、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２が、５．０以下とされている場合には、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２とが大きく異なっておらず、表面粗化工程Ｓ０１および化学研磨工程Ｓ０５を必要以上の条件で実施する必要がなく、ヒートシンク一体型絶縁回路基板１０を安定して低コストで製造することができる。
本実施形態において、ヒートシンク２０の天板部２１および回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が、０．４５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内とされている場合には、前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が十分に大きいので、回路層１３（金属片３３）と絶縁樹脂層１２、および、絶縁樹脂層１２とヒートシンク２０の天板部２１の接合信頼性に優れている。
本実施形態において、ヒートシンク２０の天板部２１および回路層１３（金属片３３）の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が、０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内とされている場合には、ヒートシンク２０の天板部２１および回路層１３（金属片３３）における絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が十分に小さいので、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れている。
本実施形態に係るヒートシンク一体型絶縁回路基板１０の製造方法によれば、ヒートシンク２０および金属片３３の表面に対して粗化処理を行う表面粗化工程Ｓ０１を実施した後に、樹脂組成物配設工程Ｓ０２、金属片配置工程Ｓ０３、加圧および加熱工程Ｓ０４を実施しているので、回路層１３（金属片３３）およびヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１または輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が十分に大きくなり、回路層１３（金属片３３）およびヒートシンク２０の天板部２１と絶縁樹脂層１２との接合信頼性に優れたヒートシンク一体型絶縁回路基板１０を製造することができる。
そして、加圧および加熱工程Ｓ０４後に、ヒートシンク２０および回路層１３の表面を化学研磨する化学研磨工程Ｓ０５を備えているので、回路層１３およびヒートシンク２０の天板部２１の絶縁樹脂層１２との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２または輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が十分に小さくなり、めっき性、はんだ付け性、ワイヤーボンド性に優れたヒートシンク一体型絶縁回路基板１０を製造することができる。
また、エッチング処理を行うことなく、回路パターンを形成することができ、回路層１３の端面形状が精度良く形成されることになり、回路層１３の接合界面の端部における電界集中を抑制することが可能となる。よって、絶縁性に優れたヒートシンク一体型絶縁回路基板１０を製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の回路層にパワー半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、ヒートシンク一体型絶縁回路基板にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
さらに、本実施形態においては、表面粗化工程において粗面めっき層を形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の手段によって表面粗化工程を実施してもよい。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
放熱フィンを備えたヒートシンク（無酸素銅（ＯＦＣ）製、天板部厚さ３．０ｍｍ）と、回路層を形成する金属片（材質、厚さは表１参照）を準備した。
ここで、本発明例１～１２、比較例２においては、ヒートシンクおよび金属片の表面に、発明の実施の形態の欄に記載した手段により、表面粗化処理を実施した。
次に、ヒートシンクの天板部に、表１に示す樹脂組成物のシート材を配置し、この樹脂組成物のシート材の上に、表１に示す回路層を形成する金属片を配置し、積層したヒートシンクと樹脂組成物のシート材と金属片とを、積層方向に加圧しながら加熱し、樹脂組成物を硬化させて絶縁樹脂層を形成するとともに、ヒートシンクの天板部と絶縁樹脂層、および、絶縁樹脂層と金属片を接合し、ヒートシンク一体型絶縁回路基板を得た。なお、シート材がポリイミドの場合、積層方向の加圧圧力は５ＭＰａ、加熱温度は３００℃、加熱温度での保持時間は６０分とした。シート材がエポキシの場合は積層方向の加圧圧力は１０ＭＰａ、加熱温度は２００℃、加熱温度での保持時間は６０分とした。
その後、本発明例１～１２においては、化学研磨液に浸漬して化学研磨処理を実施した。なお、化学研磨液としては、硫酸１００ｇ／Ｌ、過酸化水素３０ｇ／Ｌ、残部がイオン交換水からなるものを使用した。
なお、比較例３においては、表面粗化処理および化学研磨処理を実施せず、金属片の代わりに金属板を接合し、その後、エッチング処理によって回路パターンを形成した。
以上のようにして、得られたヒートシンク一体型絶縁回路基板について、以下の項目についてそれぞれ評価した。
（回路層（金属片）の端部と絶縁樹脂層の表面とがなす角度θ）
回路層の断面をクロスセクションポリッシャ（日本電子株式会社製ＳＭ－０９０１０）を用いて、イオン加速電圧：５ｋＶ、加工時間：１４時間、遮蔽板からの突出量：１００μｍでイオンエッチングした後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて回路パターンの端部を観察した。そして、回路層（金属片）の端部と絶縁樹脂層の表面とがなす角度θ（端部角度θ）を測定した。
（表面粗さ）
表面粗化処理後の金属片およびヒートシンク、並びに、化学研磨処理後の金属片およびヒートシンクの表面粗さを測定した。
オリンパス製レーザー顕微鏡 ＬＥＸＴ ＯＬＳ５０００を用いて、倍率１００倍で、面粗さを測定した。測定箇所は無作為に１０カ所として、粗さパラメータとして二乗平均平方根高さＳｑの１０カ所の平均値を指標として評価した。
なお、表面粗化処理後の金属片およびヒートシンクの表面の二乗平均平方根高さが絶縁樹脂層との接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１となる。また、化学研磨処理後の金属片およびヒートシンクの表面の二乗平均平方根高さが絶縁樹脂層との接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２となる。
また、上述の表面粗さ測定により得た測定視野において、最も粗さが粗くなると思われる方向に対して、輪郭曲面の二乗平均平方根高さＲｑを算出した。なお、測定範囲内で少なくとも３箇所以上を測定した。
なお、表面粗化処理後の金属片およびヒートシンクの表面の二乗平均平方根高さが絶縁樹脂層との接合面の二乗平均平方根高さＲｑ１となる。また、化学研磨処理後の金属片およびヒートシンクの表面の二乗平均平方根高さが絶縁樹脂層との接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＲｑ２となる。
（断面観察からの接合面のＲｑ取得）
金属片およびヒートシンクの表面と絶縁樹脂層との接合面の二乗平均平方根高さＲｑは接合面の断面観察から得ることもできる。
金属片およびヒートシンクの表面と絶縁樹脂層との接合面の断面をクロスセクションポリッシャ（日本電子株式会社製ＳＭ－０９０１０）を用いて、イオン加速電圧：５ｋＶ、加工時間：１４時間、遮蔽板からの突出量：１００μｍでイオンエッチングした後に、レーザー顕微鏡により接合界面を観察する（視野サイズ：１００μｍ×７０μｍ）。そして接合界面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＲｑを、以下の式より算出することができる。
Figure 2022083632000002
（絶縁破壊電圧）
図６に示すように、回路層１３の上にプローブ６１を接触させ、部分放電を評価した。測定装置として、三菱電線株式会社製の部分放電試験機を用いた。なお、試験雰囲気として、３Ｍ社製フロリナート（ｔｍ）ＦＣ－７７０中で実施した。
そして、電圧を０．５ｋＶごとのステッププロファイル（保持時間６０秒）で昇圧し、絶縁破壊が生じた電圧（漏れ電流が１０ｍＡ以上となった電圧）を絶縁破壊電圧とした。
（接合信頼性）
得られたヒートシンク一体型絶縁回路基板を２９０℃×１０ｍｉｎの条件で加熱処理し、その後の接合状態をＳＡＴ（超音波映像装置、日立パワーソリューションズ製Ｆｉｎｅ ＳＡＴ Ｖ）を用いて評価した。
接合面においてＳＡＴによる測定で剥離していない面積の割合を接合率として、加熱処理後の接合率が９０％以上の場合を「〇」、９０％未満の場合を「×」として評価した。
（はんだ接合性）
得られたヒートシンク一体型絶縁回路基板の回路層の表面に、Ｓｉ素子（ＡＢＢ製５ＳＬＹ８６Ｅ１２００、６ｍｍ角）を、はんだシート（千住金属工業製Ｍ７２５、８ｍｍ角、厚さ０．１０ｍｍ）を用いてはんだ接合した。
回路層とＳｉ素子の接合状態をＳＡＴ（超音波映像装置、日立パワーソリューションズ製Ｆｉｎｅ ＳＡＴ Ｖ）を用いて評価した。
接合面においてＳＡＴによる測定で剥離していない面積の割合を接合率として、接合率が９０％以上の場合を「〇」、９０％未満の場合を「×」として評価した。
Figure 2022083632000003
Figure 2022083632000004
比較例１においては、金属片およびヒートシンクの表面に粗化処理を実施しなかったため、回路層およびヒートシンクにおける絶縁樹脂層との接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１が０．４４μｍとなり、接合信頼性が「×」となった。
比較例２においては、接合後に化学研磨処理を実施しなかったため、回路層およびヒートシンクにおける絶縁樹脂層との接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２が０．７９μｍとなり、はんだ接合性が「×」となった。
比較例３においては、エッチング処理によって回路パターンを形成したため、回路層端部の角度θが４４°となり、絶縁破壊電圧が４７．２ｋＶ／ｍｍと低く、絶縁性が不十分であった。
これに対して、金属片およびヒートシンクの表面に粗化処理を行った後に絶縁樹脂層と接合し、その後、化学研磨を実施した本発明例１～１２においては、回路層およびヒートシンクにおける絶縁樹脂層との接合面の二乗平均平方根高さＳｑ１が回路層およびヒートシンクにおける絶縁樹脂層との接合面以外の領域の二乗平均平方根高さＳｑ２よりも高くなり、接合信頼性およびはんだ接合性に優れていた。
また、金属片を回路パターン状に配設して接合したため、回路層端部の角度θが７０°以上１１０°以下の範囲内となり、絶縁破壊電圧が十分に高く、絶縁性に優れていた。
以上のことから、本発明例によれば、回路層およびヒートシンクと絶縁樹脂層との接合信頼性、絶縁性に優れるとともに、回路層やヒートシンクに対してはんだ付け、ワイヤーボンディング、めっきを良好に行うことができ、低コストで安定して製造可能なヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法を提供可能であることが確認された。
なお、本発明例および比較例においては、Ｓｑ１とＲｑ１との値がほぼ同等であり、Ｓｑ２とＲｑ２との値がほぼ同等であることを確認された。
１ パワーモジュール
３ 半導体素子
１０ ヒートシンク一体型絶縁回路基板
１２ 絶縁樹脂層
１３ 回路層
２０ ヒートシンク
２１ 天板部
２２ 放熱フィン
３２ 樹脂組成物
３３ 金属片

Claims (5)

  1. 放熱フィンを備えたヒートシンクと、このヒートシンクの天板部に形成された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一方の面に回路パターン状に配設された金属片からなる回路層と、を備え、
    前記金属片の端部と前記絶縁樹脂層の表面とがなす角度θが７０°以上１１０°以下の範囲内であり、
    前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さをＳｑ１とし、
    前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域および前記金属片における前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さをＳｑ２とし、
    前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面および前記金属片の前記絶縁樹脂層との接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さをＲｑ１とし、
    前記ヒートシンクの天板部の前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域および前記金属片における前記絶縁樹脂層との接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さをＲｑ２とした場合に、
    Ｓｑ１＞Ｓｑ２、または、Ｒｑ１＞Ｒｑ２の関係を有していることを特徴とするヒートシンク一体型絶縁回路基板。
  2. 前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２との比Ｓｑ１／Ｓｑ２、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１と前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２との比Ｒｑ１／Ｒｑ２が１．１以上５．０以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク一体型絶縁回路基板。
  3. 前記接合面における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ１、または、前記接合面における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ１が、０．４５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートシンク一体型絶縁回路基板。
  4. 前記接合面以外の領域における輪郭曲面の二乗平均平方根高さＳｑ２、または、前記接合面以外の領域における輪郭曲線の二乗平均平方根高さＲｑ２が、０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートシンク一体型絶縁回路基板。
  5. 放熱フィンを備えたヒートシンクと、このヒートシンクの天板部に形成された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一方の面に回路パターン状に配設された金属片からなる回路層と、を備えたヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法であって、
    前記ヒートシンクおよび前記金属片の表面に対して粗化処理を行う表面粗化工程と、
    前記表面粗化工程を行った前記ヒートシンクの前記天板部に熱硬化樹脂からなる樹脂組成物を配設する樹脂組成物配設工程と、
    この樹脂組成物の上に前記金属片を回路パターン状に配置する金属片配置工程と、
    前記ヒートシンクと前記樹脂組成物と前記金属片とを少なくとも積層方向に加圧するとともに加熱することにより前記樹脂組成物を硬化させて前記絶縁樹脂層を形成するとともに、前記絶縁樹脂層と前記金属片および前記絶縁樹脂層と前記ヒートシンクとを接合する加圧および加熱工程と、
    前記加圧および加熱工程後に、前記ヒートシンクおよび前記金属片の表面を化学研磨する化学研磨工程と、
    を備えていることを特徴とするヒートシンク一体型絶縁回路基板の製造方法。
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