JP2022126938A - 絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁回路基板の回路層の接合性を向上する。【解決手段】セラミックス基板に接合される第１層及び該第１層のセラミックス基板とは反対側に接合される第２層とを備えるとともに、面積が大きい大回路部と大回路部より面積が小さい小回路部とに分断された回路層が形成された絶縁回路基板の製造方法であって、セラミックス基板の一方の面に第１層を形成するための複数の第１層用金属板をろう材を介して配置し、加圧しながら加熱してセラミックス基板に第１層を形成する第１接合工程と、第１接合工程後に第１層上に第２層を形成するための複数の第２層用金属板を配置し、第２層用金属板を加圧しながら加熱して第１層上に第２層を形成する第２接合工程と、を備え、第２接合工程では、加圧面の小回路部の第２層用金属板に対応する領域が加圧面から突出し、その表面が凸曲面からなる突出部を有する加圧板により加圧する。【選択図】図５
Description
本発明は、絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板に関する。
絶縁回路基板として、窒化アルミニウムを始めとするセラミックス基板からなる絶縁層の一方の面に回路層が接合されるとともに、他方の面に放熱層が接合され、この放熱層を介してヒートシンクが接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板が知られている。
例えば、特許文献１に開示されているヒートシンク付き絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層が接合されるとともに、セラミックス基板の他方の面に放熱層を介してヒートシンクが接合されてなり、ヒートシンクの天板部には、絶縁回路基板が収容される収容凹部が形成されている。
例えば、特許文献１に開示されているヒートシンク付き絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層が接合されるとともに、セラミックス基板の他方の面に放熱層を介してヒートシンクが接合されてなり、ヒートシンクの天板部には、絶縁回路基板が収容される収容凹部が形成されている。
ところで、回路層がセラミックス基板に接合される第１回路層（第１層）と、第１層上に接合される第２回路層（第２層）とからなる絶縁回路基板として特許文献２に記載の絶縁回路基板が提案されている。このような２層構造の回路層は、複数の小回路層（回路部）に分断されている。この特許文献２の絶縁回路基板では、複数の回路部はいずれも同じ面積とされているが、複数の回路部のそれぞれの大きさ（平面視における面積）が異なる絶縁回路基板も提案されている。この場合、セラミックス基板には、面積が小さい回路部（以下、小回路部という）と、面積が大きい回路部（以下、大回路部）と、がそれぞれ隙間を開けた状態で固定されることとなる。このような絶縁回路基板は、まず、セラミックス基板に回路層の第１層となる第１層用金属板を加圧しながら加熱して接合する第１接合工程と、第１接合工程後に第１層上に第２層用金属板を配置し、加圧しながら加熱して接合する第２接合工程とを経て製造される。
しかしながら、第１層となる第１層用金属板がセラミックス基板に接合される際に、小回路部となる第１層用金属板は、大回路部となる第１層用金属板に比べて、面方向に膨張した後の収縮が抑えられる結果、厚さが小さくなる傾向にある。このため、第１層上に第２層となる第２金属板を配置して接合しようとすると、第１層の小回路部の高さが、大回路部の高さに比べて小さいことから、押圧板によりこれら第２層用金属板の全体を押圧しようとすると、小回路部の第２層用金属板を押圧することができず、小回路部の接合性が低下する。この点、小回路部の第２層用金属板を適切に押圧するため、押圧板の小回路部の第２層用金属板に対応する領域を第１層の小回路部と大回路部との高さの差に合わせて突出させて押圧することも考えられるが、複数の回路部の大きさは、絶縁回路基板ごとに異なる他、その高さにもばらつきがあるため、押圧分布の不均一化を誘発し、回路部の第２層用金属板を適切に押圧できない場合がある。また、加圧板の突出部の面積が、小回路部の第２層用金属板の面積よりも小さいと、加圧時に突出部のエッジが食い込みその痕が残る場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回路層の接合性を向上できる絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板を提供することを目的とする。
本発明の絶縁回路基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に前記セラミックス基板に接合される第１層及び該第１層の前記セラミックス基板とは反対側に接合される第２層とを備えるとともに、面積が大きい大回路部と前記大回路部より面積が小さい小回路部とに分断された回路層が形成された絶縁回路基板の製造方法であって、前記セラミックス基板の一方の面に前記第１層を形成するための複数の第１層用金属板をろう材を介して配置し、加圧しながら加熱して前記セラミックス基板に前記第１層を形成する第１接合工程と、前記第１接合工程後に前記第１層上に前記第２層を形成するための複数の第２層用金属板を配置し、加圧しながら加熱して前記第１層上に前記第２層を形成する第２接合工程と、を備え、前記第２接合工程では、加圧面の前記小回路部の前記第２層用金属板に対応する領域が前記加圧面から突出し、その表面が凸曲面からなる突出部を有する加圧板により加圧する。
本発明では、小回路部の第２層用金属板を加圧板の加圧面から突出した突出部の凸曲面で押圧するのでことから、第１層の小回路部高さが大回路部の高さより小さくても小回路部の第２層用金属板を確実に押圧でき、回路層の接合性を高めることができる。また、加圧板の突出部の表面が凸曲面からなるので、加圧板の突出部の面積が、小回路部の第２層用金属板の面積よりも小さくても、その押圧による痕が残ることを抑制できる。さらに、第１層の小回路部の高さにばらつきがある場合でも、加圧板の突出部の表面が凸曲面からなることで、そのばらつきを吸収でき、適切に第２層用金属板を均一に加圧できる。
本発明の絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記第１層用金属板は、純アルミニウムからなるとよい。
純アルミニウムは、アルミニウム合金や銅等に比べて変形しやすいので、本発明を特に有効に適用でき、回路層の接合性を向上できる。
純アルミニウムは、アルミニウム合金や銅等に比べて変形しやすいので、本発明を特に有効に適用でき、回路層の接合性を向上できる。
本発明の絶縁回路基板の製造方法において、前記小回路部は、平面視略矩形状に形成され、短辺の長さが１０ｍｍ以下で、かつ、面積が１００ｍｍ２以下であるものに適用することができる。
本発明の絶縁回路基板の製造方法の好ましい態様としては、前記第１接合工程では、前記セラミックス基板の他方の面に前記放熱層を形成するための放熱層用金属板をろう材を介して配置し、加圧しながら加熱して前記セラミックス基板に前記第１層とともに放熱層を形成し、前記第２接合工程では、前記放熱層上に前記ヒートシンクを配置し、加圧しながら加熱して前記第２層とともに前記放熱層に前記ヒートシンクを接合するとよい。
本発明の絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に接合される第１層及び該第１層の前記セラミックス基板とは反対側に接合される第２層とを備えるとともに、面積が大きい大回路部と前記大回路部より面積が小さい小回路部とに分断された回路層が形成されており、前記小回路部は、平面視略矩形状に形成され、短辺の長さが１０ｍｍ以下で、かつ、面積が１００ｍｍ２以下であり、前記小回路部の高さは前記大回路部の高さよりも１０μｍ以上小さい。
本発明によれば、絶縁回路基板の回路層の接合性を向上できる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［ヒートシンク付き絶縁回路基板の概略構成］
本発明に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法により製造されるヒートシンク付き絶縁回路基板１は、図１に示すように、絶縁回路基板１０に、複数のフィンが立設されたフィン一体型のヒートシンク２０が接合されたものである。
そして、このヒートシンク付き絶縁回路基板１の表面に半導体チップ等の電子部品３０が搭載されることにより、パワーモジュール１００が製造される。
本発明に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法により製造されるヒートシンク付き絶縁回路基板１は、図１に示すように、絶縁回路基板１０に、複数のフィンが立設されたフィン一体型のヒートシンク２０が接合されたものである。
そして、このヒートシンク付き絶縁回路基板１の表面に半導体チップ等の電子部品３０が搭載されることにより、パワーモジュール１００が製造される。
［絶縁回路基板の構成］
ヒートシンク付き絶縁回路基板を構成する絶縁回路基板１０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面に積層された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面に積層された放熱層１５とを備える。
セラミックス基板１１は、回路層１２と放熱層１５の間の電気的接続を防止する絶縁材であって、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等により形成され、その平面サイズは３０ｍｍ～１００ｍｍ、板厚は０．２ｍｍ～１．２ｍｍである。
ヒートシンク付き絶縁回路基板を構成する絶縁回路基板１０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面に積層された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面に積層された放熱層１５とを備える。
セラミックス基板１１は、回路層１２と放熱層１５の間の電気的接続を防止する絶縁材であって、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等により形成され、その平面サイズは３０ｍｍ～１００ｍｍ、板厚は０．２ｍｍ～１．２ｍｍである。
回路層１２は、複数の回路部１２１，１２２，１２３に分断されるとともに、セラミックス基板１１に接合される第１層１３と、第１層１３の上面に接合される第２層１４とを備えている。
これらのうち第１層１３は、純度９９質量％以上の純アルミニウムが用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台の純アルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
放熱層１５は、純度９９質量％以上の純アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
これらのうち第１層１３は、純度９９質量％以上の純アルミニウムが用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台の純アルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
放熱層１５は、純度９９質量％以上の純アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
本実施形態においては、第１層１３及び放熱層１５は、純度が９９．９９％以上の純アルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板からなるアルミニウム板とされ、その厚さは０．４ｍｍ～１．６ｍｍに設定されており、第１層１３の厚さ寸法と放熱層１５の厚さ寸法とが同一に設定されている。
一方、第２層１４は、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金が用いられており、その厚さは０．５ｍｍ～１．５ｍｍに設定されており、後述するヒートシンク２０の中央部２１の厚さ寸法と同一の厚さ寸法に設定されている。
一方、第２層１４は、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金が用いられており、その厚さは０．５ｍｍ～１．５ｍｍに設定されており、後述するヒートシンク２０の中央部２１の厚さ寸法と同一の厚さ寸法に設定されている。
また、回路部１２１，１２２のそれぞれは、同じ平面サイズに形成されるとともに、回路部１２３に比べてその平面サイズ（面積）が大きく形成されている。例えば、回路部１２１，１２２の図２の横方向の幅ｗ１は１５ｍｍ～４０ｍｍ、縦方向の幅ｗ２は１５ｍｍ～９０ｍｍに設定され、回路部１２３の図２の横方向の幅ｗ３は２ｍｍ～１０ｍｍ、縦方向の幅ｗ４は２ｍｍ～１０ｍｍに設定されている。この回路部１２３の横方向の幅ｗ３及び縦方向の幅ｗ４のいずれか短い方（短辺）が１０ｍｍ以下であり、かつ、その面積が１００ｍｍ２以下であることが好ましい。さらに、回路部１２３の高さは、回路部１２２１，１２２の高さよりも１０μｍ以上小さく設定されている。
なお、以下の説明では、回路部１２３は、回路部１２１，１２２に比べてその面積が小さいため、小回路部１２３とし、回路部１２１，１２２を大回路部１２１，１２２として説明する。
なお、以下の説明では、回路部１２３は、回路部１２１，１２２に比べてその面積が小さいため、小回路部１２３とし、回路部１２１，１２２を大回路部１２１，１２２として説明する。
［ヒートシンクの構成］
この絶縁回路基板１０に接合されるヒートシンク２０は、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金からなる板材により形成される。そして、放熱層１５に接合されるヒートシンクの中央部２１に、絶縁回路基板１０の少なくとも一部が収容される収容凹部２２が形成され、収容凹部２２の外周側に厚肉部分が残されることにより周壁部２３が形成されている。この収容凹部２２の底面に絶縁回路基板１０の放熱層１５が、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系のろう材を介して積層し、これらを積層方向に加圧して加熱することにより絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合される。
この絶縁回路基板１０に接合されるヒートシンク２０は、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金からなる板材により形成される。そして、放熱層１５に接合されるヒートシンクの中央部２１に、絶縁回路基板１０の少なくとも一部が収容される収容凹部２２が形成され、収容凹部２２の外周側に厚肉部分が残されることにより周壁部２３が形成されている。この収容凹部２２の底面に絶縁回路基板１０の放熱層１５が、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系のろう材を介して積層し、これらを積層方向に加圧して加熱することにより絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合される。
また、ヒートシンク２０は、中央部２１の厚み寸法（収容凹部２２の底面部分の厚み寸法）が周壁部２３の厚み寸法よりも薄く形成されている。本実施形態においては、ヒートシンク２０がＡ６０６３系アルミニウム合金からなる総厚２．１ｍｍ～６．８ｍｍの板材により形成され、周壁部２３の厚み寸法が２．１ｍｍ～６．８ｍｍ、収容凹部２２の底面部分の厚み寸法が０．５ｍｍ～１．５ｍｍに設定されている。このヒートシンク２０の中央部２１の下面２１ｂには、複数のピン状フィン２５が立設され、このピン状フィン２５の先端位置は水平面上に揃えられ、下面２１ｂの表面からほぼ等しい立設高さとなるように形成されている。
なお、ヒートシンク２０に立設されるフィンの形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のようなピン状フィン２５の他、ひし形フィンや帯板状のフィン等を形成することもできる。
なお、ヒートシンク２０に立設されるフィンの形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のようなピン状フィン２５の他、ひし形フィンや帯板状のフィン等を形成することもできる。
なお、パワーモジュール１００を構成する電子部品３０は、回路層１２の表面に形成されたＮｉめっき（不図示）上に、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系、Ｚｎ‐Ａｌ系、Ｓｎ‐Ａｇ系、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ｓｂ系もしくはＰｂ‐Ｓｎ系等のはんだ材を用いて接合される。図１中の符号３１が、そのはんだ接合層を示す。また、電子部品３０と回路層１２の端子部との間は、アルミニウムからなるボンディングワイヤ（不図示）により接続される。
次に、本実施形態のヒートシンク付き絶縁回路基板１の製造方法について説明する。
その製造方法は、セラミックス基板１１に回路層１２のうちの第１層１３及び放熱層１５を形成する第１接合工程と、絶縁回路基板１０に第２層１４を形成するとともに、放熱層１５にヒートシンク２０を接合する第２接合工程と、を備える。以下、この工程順に説明する。
その製造方法は、セラミックス基板１１に回路層１２のうちの第１層１３及び放熱層１５を形成する第１接合工程と、絶縁回路基板１０に第２層１４を形成するとともに、放熱層１５にヒートシンク２０を接合する第２接合工程と、を備える。以下、この工程順に説明する。
（第１接合工程）
回路層１２の第１層１３となる複数（図３に示す例では３つ）の第１層用金属板１３１～１３３、セラミックス基板１１、放熱層用金属板１５を、図３に示すように、それぞれＡｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｇｅ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系、Ａｌ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１６を介して積層し、その積層体を相互に平行な平坦面からなる加圧面を有する加圧板３１，３２により挟持するとともに積層方向に加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに第１層１３、他方の面１１ｂに放熱層１５が接合される。ろう材箔１６は加熱により溶融し、第１層１３や放熱層１５中に拡散して、これらをセラミックス基板１１と強固に接合する。
このときの接合条件は、必ずしも限定されるものではないが、真空雰囲気中で、積層方向の加圧力が０．３ＭＰａ～１．５ＭＰａで、６３０℃以上６５５℃以下の加熱温度に２０分以上１２０分以下保持するのが好適である。
回路層１２の第１層１３となる複数（図３に示す例では３つ）の第１層用金属板１３１～１３３、セラミックス基板１１、放熱層用金属板１５を、図３に示すように、それぞれＡｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｇｅ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系、Ａｌ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１６を介して積層し、その積層体を相互に平行な平坦面からなる加圧面を有する加圧板３１，３２により挟持するとともに積層方向に加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに第１層１３、他方の面１１ｂに放熱層１５が接合される。ろう材箔１６は加熱により溶融し、第１層１３や放熱層１５中に拡散して、これらをセラミックス基板１１と強固に接合する。
このときの接合条件は、必ずしも限定されるものではないが、真空雰囲気中で、積層方向の加圧力が０．３ＭＰａ～１．５ＭＰａで、６３０℃以上６５５℃以下の加熱温度に２０分以上１２０分以下保持するのが好適である。
この第１接合工程では、第１層用金属板１３１～１３３のそれぞれは、各回路部１２１～１２３の平面サイズに対応した大きさで、厚さはすべて同じとされ、それぞれがセラミックス基板１０に接合される。この点、第１層の小回路部１２３は、大回路部１２１，１２２よりも小さく、具体的には、短辺が１０ｍｍ以下であり、かつ、その面積が１００ｍｍ２以下と小さい。このように小回路部１２３となる第１層用金属板１３３は、大回路部１２１，１２２となる第１層用金属板１３１，１３２に比べて小さいことから、後述するように、大回路部１２１，１２２となる第１層用金属板１３１，１３２に比べて厚さが小さくなる傾向にある。このため、第１層の小回路部１２３の高さが大回路部１２１，１２２の高さより小さくなり、例えば、加熱後に冷却した後の第１層の小回路部１２３と第１層の大回路部１２１，１２２との高さの差ｗ５は、１０μｍ～５０μｍとなる。
（第２接合工程）
次に、図４に示すように、第１層１３上にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１６を介して複数（図４に示す例では３つ）の第２層用金属板１４１～１４３を配置し、かつ、絶縁回路基板１０の放熱層１５の下面と、ヒートシンク２０の収容凹部２２の底面との間にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１６を介在させ、積層方向に加圧した状態で加熱することにより、第１層１３と複数の第２層用金属板１４１～１４３及び放熱層１５とヒートシンク２０とを接合する。これにより、セラミックス基板１１の両面に複数の回路部１２１～１２３からなる回路層１２及び放熱層１３が接合された絶縁回路基板１０が形成され、この絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合される。
この積層方向の加圧力は、０．１ＭＰａ～０．５ＭＰａで、５９０℃以上６１５℃以下の加熱温度に３分以上２０分以下保持するのが好適である。
次に、図４に示すように、第１層１３上にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１６を介して複数（図４に示す例では３つ）の第２層用金属板１４１～１４３を配置し、かつ、絶縁回路基板１０の放熱層１５の下面と、ヒートシンク２０の収容凹部２２の底面との間にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材箔１６を介在させ、積層方向に加圧した状態で加熱することにより、第１層１３と複数の第２層用金属板１４１～１４３及び放熱層１５とヒートシンク２０とを接合する。これにより、セラミックス基板１１の両面に複数の回路部１２１～１２３からなる回路層１２及び放熱層１３が接合された絶縁回路基板１０が形成され、この絶縁回路基板１０にヒートシンク２０が接合される。
この積層方向の加圧力は、０．１ＭＰａ～０．５ＭＰａで、５９０℃以上６１５℃以下の加熱温度に３分以上２０分以下保持するのが好適である。
ここで、第１層の小回路部１２３の高さが第１層の大回路部１２１，１２２の高さより小さく、高さの差ｗ５が生じている。このため、例えば、加圧面が平坦面からなる加圧板を用いて第２接合工程を実行すると、第１層上に配置された小回路層１２３の第２層用金属板１４３を押圧することができず、回路層１２の接合性が低下する。
このため、本実施形態では、第２接合工程において、加圧面の第１層上に配置される小回路部１２３の第２層用金属板１４３に対応する領域が加圧面から突出し、その表面が凸曲面からなる半球面状の加圧板６１と、平坦面からなる加圧面を有する加圧板６２を用いてこれらを加圧している。これら加圧板６１及び加圧板６２は、例えば、カーボンやセラミックス、金属の削りだしなどにより形成されている。
加圧板６１の突出部６１１以外の領域は平坦面とされており、突出部６１１により小回路部１２３の第２層用金属板１４３を押圧し、平坦面により大回路部１２１，１２２の第２層用金属板１４１，１４２を押圧する。また、突出部６１１の高さは、第１層の小回路部１２３と大回路部１２１，１２２との高さの差ｗ５より大きく設定され、例えば１５μｍ以上７０μｍ以下に設定されている。このような加圧板６１を用いることにより、大回路部１２１，１２２の第２金属層用金属板１４１，１４２を加圧板６１の平坦面で加圧するとともに、小回路部１２３の第２層用金属板１４３を突出部６１１の凸曲面で押圧することから、これら第２層用金属板１４１～１４３を略均一に押圧することが可能となっている。
本実施形態では、小回路部１２３の第２層用金属板１４３を加圧板６１の突出部６１１の凸曲面で押圧するので、第１層の小回路部１２３の高さが大回路部１２１，１２２の高さより小さくても小回路部１２３の第２層用金属板１４３を確実に押圧できるので、回路層１２の接合性を高めることができる。また、加圧板６１の突出部６１１が半球面状に形成され、その表面が凸曲面とされているので、加圧板６１の突出部６１１の面積が、小回路部１２３の第２層用金属板１４３の面積よりも小さくても、その押圧による痕が残ることを抑制できる。さらに、第１層の小回路部１２３の高さにばらつきがある場合でも、加圧板６１の突出部６１１が半球面状に形成され、その高さが１５μｍ～７０μｍに設定されていることで、そのばらつきを吸収でき、適切に第２層用金属板１４１～１４３を均一に加圧できる。
回路層１２の第１層１３を形成する純アルミニウムは、アルミニウム合金や銅等に比べてセラミックス基板１１に接合される際の加熱により、変形しやすいので、本実施形態を特に有効に適用でき、回路層１２の接合性を向上できる。
本実施形態では、短辺の長さが１０ｍｍ以下で、かつ、面積が１００ｍｍ２以下の平面視略矩形状の小回路部１２３を備えるヒートシンク付き絶縁回路基板１においても、回路層１２の接合性を向上できる。
その他、細部構成は実施形態の構成のもの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、上記実施形態では、回路層１２の第２層１４及びヒートシンク２０をＡ６０６３系等のアルミニウム合金からなることとしたが、これに限らず、純銅又は銅合金により形成してもよい。この場合、第２接合工程においては、第１層１３と第２層用金属板１４１～１４３との間及び放熱層１５とヒートシンク２０との間にろう材箔１６を配置する必要はなく、例えば、真空雰囲気下で加圧力を０．３ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下、加熱温度を４００℃以上５４８℃未満とし、この状態で５分以上２４０分以下保持することにより固相拡散接合させればよい。
例えば、上記実施形態では、回路層１２の第２層１４及びヒートシンク２０をＡ６０６３系等のアルミニウム合金からなることとしたが、これに限らず、純銅又は銅合金により形成してもよい。この場合、第２接合工程においては、第１層１３と第２層用金属板１４１～１４３との間及び放熱層１５とヒートシンク２０との間にろう材箔１６を配置する必要はなく、例えば、真空雰囲気下で加圧力を０．３ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下、加熱温度を４００℃以上５４８℃未満とし、この状態で５分以上２４０分以下保持することにより固相拡散接合させればよい。
上記実施形態では、第２接合工程において、加圧板６１により第２層用金属板１４１～１４３を加圧するとともに加圧板６２によりヒートシンク２０のピン状フィン２５に対応する領域のみを押圧することとしたが、これに限らない。例えば、加圧板６１を図５に示すよりも拡大し、加圧板６１における突出部６１１の外側に位置する平坦面により第２層用金属板１４１，１４２及びヒートシンク２０の周壁部２３の上面２４を加圧するとともに、加圧板６２も同様に拡大するとともに周壁部２３の下面に対応する領域を突出させて周壁部２３の下面を加圧するようにしてもよい。
また、上記加圧板６１及び加圧板６２を拡大して接合時にヒートシンク２０の周壁部２３を同時に加圧する方法に代えて、接合後にヒートシンク付き絶縁回路基板１の中央部と周壁部とをそれぞれ異なる加圧板を用いて押圧する矯正工程を実行することとしてもよい。この矯正工程は、例えば、上記特許文献２に記載に基づいて実行すればよい。
上記実施形態では、ヒートシンク付き絶縁回路基板１について説明したが、これに限らず、例えば、セラミックス基板１１に回路層１２及び放熱層１３が形成されたもの、セラミックス基板１１に回路層１２のみが形成されたものも本発明の権利範囲である。
上記実施形態では、回路層１２が大回路部１２１，１２２と小回路部１２３からなる例を説明したが、大回路部及び小回路部の数は適宜設定可能である。小回路部が複数ある場合には、加圧板６１の小回路部の第２層用金属板に対応する複数の領域を突出させればよい。
上記実施形態では、加圧板６１の突出部６１１は、半球面状であることとしたが、これに限らず、半楕円球面状に突出していてもよい。つまり、突出部６１１の表面が凸曲面を有する形状であればよい。
１ ヒートシンク付き絶縁回路基板
１０ 絶縁回路基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１２１，１２２ 大回路部（回路部）
１２３ 小回路部（回路部）
１３ 第１層
１３１，１３２，１３３ 第１層用金属板
１４ 第２層
１４１，１４２，１４３ 第２層用金属板
１５ 放熱層
１５０ 放熱装用金属板
１６ ろう材箔
２０ ヒートシンク
２１ 中央部
２２ 収容凹部
２３ 周壁部
２４ 上面
２４Ａ 下面
２５ ピン状フィン
６１ 加圧板
６１１ 突出部
６２ 加圧板
１０ 絶縁回路基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１２１，１２２ 大回路部（回路部）
１２３ 小回路部（回路部）
１３ 第１層
１３１，１３２，１３３ 第１層用金属板
１４ 第２層
１４１，１４２，１４３ 第２層用金属板
１５ 放熱層
１５０ 放熱装用金属板
１６ ろう材箔
２０ ヒートシンク
２１ 中央部
２２ 収容凹部
２３ 周壁部
２４ 上面
２４Ａ 下面
２５ ピン状フィン
６１ 加圧板
６１１ 突出部
６２ 加圧板
Claims (5)
- セラミックス基板の一方の面に前記セラミックス基板に接合される第１層及び該第１層の前記セラミックス基板とは反対側に接合される第２層とを備えるとともに、面積が大きい大回路部と前記大回路部より面積が小さい小回路部とに分断された回路層が形成された絶縁回路基板の製造方法であって、
前記セラミックス基板の一方の面に前記第１層を形成するための複数の第１層用金属板をろう材を介して配置し、加圧しながら加熱して前記セラミックス基板に前記第１層を形成する第１接合工程と、
前記第１接合工程後に前記第１層上に前記第２層を形成するための複数の第２層用金属板を配置し、加圧しながら加熱して前記第１層上に前記第２層を形成する第２接合工程と、を備え、
前記第２接合工程では、加圧面の前記小回路部の前記第２層用金属板に対応する領域が前記加圧面から突出し、その表面が凸曲面からなる突出部を有する加圧板により加圧することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。 - 前記第１層用金属板は、純アルミニウムからなることを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板の製造方法。
- 前記小回路部は、平面視略矩形状に形成され、短辺の長さが１０ｍｍ以下で、かつ、面積が１００ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁回路基板の製造方法。
- 前記第１接合工程では、前記セラミックス基板の他方の面に前記放熱層を形成するための放熱層用金属板をろう材を介して配置し、加圧しながら加熱して前記セラミックス基板に前記第１層とともに放熱層を形成し、
前記第２接合工程では、前記放熱層上に前記ヒートシンクを配置し、加圧しながら加熱して前記第２層とともに前記放熱層に前記ヒートシンクを接合することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の絶縁回路基板の製造方法。 - セラミックス基板の一方の面に接合される複数の第１層及び該複数の第１層の前記セラミックス基板とは反対側に接合される複数の第２層とを備える回路層が形成されており、前記回路層は、面積が大きい大回路部と前記大回路部より面積が小さい小回路部とからなり、前記小回路部は、平面視略矩形状に形成され、短辺の長さが１０ｍｍ以下で、かつ、面積が１００ｍｍ２以下であり、前記小回路部の高さは前記大回路部の高さよりも１０μｍ以上小さいことを特徴とする絶縁回路基板。
Priority Applications (1)
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| JP2021024803A JP2022126938A (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板 |
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Publications (1)
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|---|---|
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ID=83060179
Family Applications (1)
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| JP2021024803A Pending JP2022126938A (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 絶縁回路基板の製造方法及び絶縁回路基板 |
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-
2021
- 2021-02-19 JP JP2021024803A patent/JP2022126938A/ja active Pending
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