JP2023067188A - 金属－セラミックス接合基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックス板を破損させずに複数のフィンをベースプレートに円滑に取り付けることができる金属－セラミックス接合基板およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】セラミックス板１０の一方の面に放熱フィン１３を備えたベースプレートが接合された金属－セラミックス接合基板１であって、放熱フィン１３はベースプレート２０に取り付けられた複数のフィン部材２１からなり、フィン部材２１の基端部には、フィン部材２１の側面から両外側に突出した幅広部４６が形成され、幅広部４６の表面側をベースプレート２０に当接させた状態で、前記幅広部４６の裏面をベースプレートに設けた押え部５６で押さえることにより、フィン部材２１がベースプレート２０に取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップなどの発熱体を冷却するための放熱フィンを備えた金属－セラミックス接合基板およびその製造方法に関する。

パワー半導体チップなど発熱量の大きい電子部品は、放熱フィンへ熱を逃がすことによって冷却される。現状の放熱フィンを備えたベースプレート（ベース板）と回路基板の一体型構造の金属－セラミックス接合基板では、水冷前提のピンフィン形状の放熱フィンが多用されているが、その一方で、空冷構造の放熱フィンもニーズが少なくない。空冷構造の放熱フィンの場合、熱交換効率の関係で、フィンの表面積を大きくする必要がある。具体的には、板状の高い（３０ｍｍ以上の長さの）フィンが必要となる。

ここで、溶湯接合法で一体型の金属（アルミニウム）－セラミックス接合基板を作る場合、フィン部のアルミニウムの鋳型離型のためには、フィンに一定のテーパー角を設けることが必要になり、フィンの間隔を小さくすることは難しい。また、凝固時の溶湯供給が難しくなるなど、３０ｍｍを超える長さの板状のフィンを形成することが困難である。

このため、例えば特許文献１には、ベースプレートに対し、複数のフィンをプレス機でカシメて取り付ける技術が開示されている。また、特許文献２には、溶湯にフィンを挿入し、凝固させてフィンを取り付ける技術が開示されている。また、特許文献３には、フィンをベースプレートにろう付けし、放熱フィンを作る技術が開示されている。この特許文献３の技術では、ろう材の溶解に誘導加熱を利用している。

特開２０１９－１６６５４７号公報 特開２０１８－１８６１４１号公報 特開２０１８－９４５５８号公報

しかしながら、特許文献１のようにベースプレートに対し、複数のフィンをカシメ（加締め）て取り付ける技術では、フィンの側面を水平方向に挟み込む形のため、強度を得るために強い加重でベースプレートの一部を変形させる必要がある。そのため例えばセラミックス板を備えた一体型構造の金属－セラミックス接合基板等に適用した場合、セラミックス板が割れてしまう可能性が高い。また、特許文献２のように溶湯を凝固させてフィンを取り付ける技術では、フィンが溶けないように制御するのが困難である。また、特許文献３のようにフィンを誘導加熱によりろう付する技術では、ろう材の材料費やろう材を配置する工程が必要であること、誘導加熱のためにベース部材に磁性体を形成したクラッド材などを準備する等で製造コストが高くなり、さらに誘導加熱は部位による温度分布が大きくなりやすいのでフィンの接合状態を均一に制御するのが難しい。

したがって、本発明はセラミックス板を破損させずに複数のフィンをベースプレートに円滑に取り付けることができる金属－セラミックス接合基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、セラミックス板の一方の面に放熱フィンを備えたベースプレートが接合された金属－セラミックス接合基板であって、前記放熱フィンは、前記ベースプレートに取り付けられた複数のフィン部材からなり、前記フィン部材の基端部には、前記フィン部材の側面から両外側に突出した幅広部が形成され、前記幅広部の表面側が前記ベースプレートに当接し、前記幅広部の裏面が前記ベースプレートに設けられた押え部で固定されて、前記フィン部材が前記ベースプレートに取り付けられている、金属－セラミックス接合基板が提供される。

この金属－セラミックス接合基板において、前記フィン部材の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であっても良い。また、前記ベースプレートの材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であっても良い。また、前記セラミックス板の他方の面に、金属回路板が形成されていても良い。また、前記金属回路板の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であっても良い。また、前記ベースプレートの内部に強化部材が形成されていても良い。

また、本発明によれば、セラミックス板の一方の面に放熱フィンを備えたベースプレートが接合された金属－セラミックス接合基板を製造する方法であって、前記放熱フィンは、前記ベースプレートに取り付けられる複数のフィン部材からなり、前記フィン部材の基端部には、前記フィン部材の側面から両外側に突出した幅広部が形成され、前記ベースプレートには、前記幅広部の表面側を当接させる複数の受容部と、各受容部に隣接する突出部が形成され、前記幅広部の表面側を前記受容部に当接させた状態で、前記突出部を押圧して変形させた押え部で前記幅広部の裏面を押さえ、前記フィン部材を前記ベースプレートに固定する、金属－セラミックス接合基板の製造方法が提供される。

この金属－セラミックス接合基板の製造方法において、前記複数のフィン部材を治具で並列に配置した状態で、前記複数のフィン部材の幅広部の表面側を前記受容部にそれぞれ当接させ、前記突出部を押圧して変形させても良い。また、前記フィン部材の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっても良い。また、前記フィン部材が押し出し成型材であっても良い。また、前記ベースプレートの材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっても良い。また、前記セラミックス板の他方の面に金属回路板を備えていても良い。また、前記金属回路板の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であっても良い。また、 前記ベースプレートの内部に強化部材が形成されていても良い。また、前記セラミックス板と前記ベースプレートを溶湯接合法により接合しても良い。また、前記セラミックス板と前記金属回路板を溶湯接合法により接合しても良い。

本発明によれば、セラミックス板を破損させずに複数のフィンをベースプレートに円滑に取り付けることができる金属－セラミックス接合基板およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス板の製造方法の一例を示す説明図であり、セラミックス板および強化部材を鋳型にセットして溶湯を注入した状態を示す。 基板半製品をベースプレート側から見た斜視図である。 基板半製品の図３におけるＸ－Ｘ断面の形状を示す拡大図である。 フィン部材の斜視図である。 フィン部材の基端部の形状を示す部分拡大図（断面図）である。 複数のフィン部材を並列に配置させる治具の斜視図である。 治具に並列に配置させて保持した複数のフィン部材を、基端部を下にした姿勢でベースプレート（基板半製品）の上に乗せた状態を示す説明図である。 複数のフィン部材が治具に保持された状態でフィン部材同士の間にパンチを挿入する状態の説明図（斜視図）である。 複数のフィン部材が治具に保持された状態でフィン部材同士の間にパンチを挿入する状態の説明図（断面図）である。 パンチによって突出部が押しつぶされる状態の説明図（断面図）である。 ベースプレートに複数のフィン部材が一体的に固定された放熱フィンが形成された状態の説明図（断面図）である。 本発明の他の実施の形態にかかる金属－セラミックス板の製造方法の一例を示す説明図であり、セラミックス板を鋳型にセットして溶湯を注入した状態を示す。

以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照にして説明する。なお、本明細書において、実質的に同様の構成要素については、同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

＜金属－セラミックス接合基板＞
図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１は、（例えば略矩形の）セラミックス板１５の一方の面（図１では、セラミックス板１５の下の面）には、ベースプレート２０を介して放熱フィン１３を備えている。また、セラミックス板１５の他方の面（図１では、セラミックス板１５の上の面）に１または２以上の金属回路板１２が接合された構造を有している。図示の形態では、セラミックス板１５の上面に（例えば略矩形の）２つの金属回路板１２が接合されている。

金属回路板１２には、パワー半導体チップなど発熱量の大きい電子部品が搭載されるため、金属回路板１２は、電気伝導性、熱伝導性に優れた金属が好ましく、例えば、銅、アルミニウムなどの単一金属、銅合金、アルミニウム合金などの合金からなるのが好ましい。金属回路板１２に搭載される電子部品は発熱体であり、その熱をセラミックス板１５の反対側に備えている放熱フィン１３へベースプレート２０を介して逃がすことによって冷却される。

セラミックス板１５は、アルミナやシリカなどを主成分とする酸化物、または窒化アルミニウムや窒化ケイ素や炭化ケイ素などを主成分とする非酸化物からなることが好ましい。

放熱フィン１３は、ベースプレート２０に取り付けられた複数のフィン部材２１からなる。放熱フィン１３（複数のフィン部材２１）は、熱伝導性に優れ、また押し出し加工しやすいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましい。ベースプレート２０は、後述の溶湯接合法によりセラミックス板１５に接合でき、熱伝導が高いアルミニウムまたはアルミニウム合金（例えばＡ６０６３合金等）が好ましい。

図１に示すベースプレート２０は、金属層１７と強化部材１６からなり、金属層１７の内部にベースプレート２０の反りを抑制するための強化部材１６が形成（接合）されている例である。強化部材１６の主面（板面）はセラミックス板１５の主面（板面）と略平行の位置関係を有している。強化部材１６の材質は、例えば窒化アルミニウムや窒化珪素を主成分とするセラミックス板、炭素鋼等からなる板材などが好ましい。
金属層１７は、金属回路板１２に搭載される電子部品（発熱体）に発生する熱をフィン部材２１へ円滑に伝導できるように、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましい。

複数のフィン部材２１は、ベースプレート２０の外面（ベースプレート２０のセラミックス板１５に接合される面と反対側の面（図１では金属層１７の下面））において、互いに所定の間隔を空けて平行に並べて配置されており、複数のフィン部材２１の表面全体で熱を逃がせるようになっている。後述するように、フィン部材２１の基端部には、フィン部材２１の側面から両外側に突出した幅広部４６が形成されており、その幅広部４６の表面側がベースプレート２０（の受容部４０）に当接し、幅広部４６の裏面がベースプレート２０に設けられた押え部５６で固定されて、フィン部材２１がベースプレート２０に取り付けられている（図１０、図１１、図１２参照）。

＜金属－セラミックス板の製造方法＞
次に、本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１の製造方法の一例を説明する。なお一例として、図１に示したように、金属回路板１２と、セラミックス板１５と、内部に強化部材１６が形成された金属層１７からなる積層構造を有するベースプレート２０を用いた製造方法を説明する。

図２に示すように、まず、上型３０と下型３１からなるカーボン製の鋳型３２の空隙部３３に、セラミックス板１５と、例えば材質がセラミックスであり板状の強化部材１６（図２ではセラミックス板）を予め所定の隙間を空けてそれぞれの板面が略平行になるようにセットする。この鋳型３２では、図１において上に示したセラミックス板１５を鋳型３２の空隙部３３において下側に配置し、図１において下に示した強化部材１６を上側に配置している。なお、図示はしないが、強化部材１６は、図２における前後方向（紙面と直交する方向）において、上型３０と下型３１の間でその端部を挟み込んで保持している。また、セラミックス板１５は下型３１の突起（図示せず）に載せることで所定の位置に配置させている。

こうして鋳型３２の空隙部３３に、セラミックス板１５、強化部材１６（セラミックス板）を予め所定の隙間を空けてセットした後、タンク部３５に所定のアルミ原料を投入する。そして、タンク部３５に蓋３６を載せ、鋳型３２を（図示しない）加熱炉に搬入した後、窒素雰囲気中でアルミの融点以上の温度まで加熱する。アルミが融解したら、１００ｋＰａ程度の圧力のＮ_２ガスでタンク部３５を加圧し、タンク部３５のアルミを湯道３４より空隙部３３に移送して、強化部材１６の外側（図２では、強化部材１６の上側）、セラミックス板１５と強化部材１６の間、セラミックス板１５の外側（図２では、セラミックス板１５の下側）にアルミを充填させる。なお、アルミを移送する際、湯道３４の一部に設けられた（図示しない）狭隘部を通過させてアルミの表面の酸化物を除去しながら、空隙部３３に移送する。

こうして空隙部３３の全体にアルミを充填した状態で、タンク部３５から離れた位置において鋳型３２の側方（図２では、鋳型３２の左側方）に水冷の銅ブロック（図示せず）を接触させ、鋳型３２の側方から抜熱することで、空隙部３３に充填されたアルミを指向性凝固させる。この時、タンク部３５から１００ｋＰａ程度でＮ_２ガス加圧をし、アルミの凝固収縮による引け巣を防ぐ目的でアルミを補給する。

そして、空隙部３３内のアルミを常温まで冷却し、鋳型３２を解体して、アルミとセラミックス板１５、強化部材１６を一体型に溶湯接合法により接合させた接合体を取り出す。こうして得られた接合体において、湯道部等の余剰のアルミを切断するなどの後処理を行い、金属層１７の内部に強化部材１６が接合した積層構造のベースプレート２０の表面に、他方の面に回路用金属板を備えたセラミックス板１５を形成する。なお、筐体などの取付穴として、機械加工で例えば直径６ｍｍ程度の貫通穴をベースプレート２０の四隅付近の４か所に設けてもよい。なお、セラミックス板１５と強化部材１６（本例ではセラミックス板）の板面は互いに平行に位置している。

また、強化部材１６の外側に接合されたアルミ（の金属層１７）は、鋳型３２で接合体を製造する際に、図３、図４に示すように複数の受容部４０と、各受容部に隣接する突出部４１が形成されたベースプレート２０の表面形状になっている。
すなわち鋳型３２の上型３０の表面には、（図示しない）前記複数の受容部４０と、（図示しない）各受容部に隣接する突出部４１に対応する、凸状形状および凹状形状等が形成されている。

そして、セラミックス板１５の外側に接合された回路用金属板であるアルミには所定の回路形状のマスキングをし、エッチング液として塩化鉄を含む水溶液をスプレーし、セラミックス板の端部や回路パターン間のアルミなどの不要部分を溶解（エッチング）するなどして、金属回路板１２を形成する。なお、エッチング後、不要となったマスキング部材は薬液で剥離する。
このようにして基板半製品２を作製する。
また、金属回路板１２の表面に電子部品をはんだ付け等により搭載（接合）するために電気Ｎｉメッキ或いは無電解Ｎｉ－Ｐメッキ等のＮｉめっきを施しても良い。また、電子部品を銀シンターにより搭載（接合）する際には、Ｎｉめっきの表面にさらに電気Ａｕめっき或いは無電解Ａｕメッキを施しても良い。

基板半製品２の製造条件の組み合わせ例１～４を表１に示す。表１中、アルミ材は、セラミックス板１５、強化部材１６の接合および回路用金属板と金属層１７の形成に用いたアルミの組成であり数値は質量％を示す。すなわち例１、２はＡｌを９９．９質量％以上含有する純アルミであり、例３、４は０．０４質量％のＭｇと０．０４質量％のＳｉを含み残部がＡｌであるアルミ合金である。
また、各層厚は、セラミックス板１５の外側に接合されたアルミの回路用金属板、セラミックス板１５、セラミックス板１５と強化部材１６の間のアルミの金属層１７、強化部材１６、強化部材１６の外側に接合された（強化部材１６と、受容部４０及び突出部４１が形成されている領域を除くベースプレート２０外周部の表面との間の）アルミの金属層１７、の各層の厚さ（ｍｍ）である。さらにセラミックス板１５の材質、強化部材１６（本例ではセラミックス板）の材質についても併記している。すなわち例１、３のセラミックス板１５および強化部材１６の材質は窒化アルミニウム、例２、４のセラミックス板１５および強化部材１６の材質は窒化珪素、のセラミックス板である。
また、各層外形サイズは、セラミックス板１５の外側に接合されたアルミの回路用金属板、セラミックス板１５、セラミックス板１５と強化部材１６の間のアルミの金属層１７、強化部材１６、強化部材１６の外側に接合されたアルミの金属層１７の各層の外形サイズ（いずれも長方形であり、短辺（ｍｍ）×長辺（ｍｍ））をそれぞれ示す。なお、接合方法は何れも公知の前述のアルミ溶湯接合法である。金属層１７は強化部材１７を取り囲んでおり、強化部材１７と接合している。

図３、４に示すように、基板半製品２において強化部材１６の外側に接合されたベースプレート２０の金属層１７には、基板半製品２の短辺方向に延びる溝状の受容部４０が複数並列に設けられている。各受容部４０は外側（図３、４において上側）に向かって広がるように台形の断面形状を有しており、図示の形態では、底部の幅Ｌ１は２ｍｍ、上部の幅Ｌ２は３ｍｍ、深さＨ１は１ｍｍに設定されている。なお、溝状の受容部４０は、後述のフィン部材２１の基端部の幅広部４６が収容できる形状であればよく、例えば長方形や正方形等の断面形状としてもよい。断面を台形とするとフィン部材２１の幅広部４６の収容が容易になるので好ましい。上記底部の幅Ｌ１は１～１０ｍｍ、上部の幅Ｌ２は１～２０ｍｍ、深さは０．５～３ｍｍの範囲とするのが実用上好ましい。
また、前記隣接する溝状の受容部４０の上部と上部の間隔は２ｍｍに設定されている。受容部４０の上部と上部の間隔は１～１０ｍｍの範囲とするのが好ましい。
また、基板半製品２の短辺方向における各受容部４０の長さＬ３は７０ｍｍに設定されている。各受容部４０の長さＬ３はフィン部材２１の大きさに準ずるが、例えば３０～１５０ｍｍの範囲とするのが好ましい。

また、各受容部４０の両側には、受容部４０と同様に基板半製品２の短辺方向に延びる突出部４１がそれぞれ形成されている。各突出部４１の基板半製品２の短辺方向における長さＬ４は６６ｍｍに設定されている。各突出部４１の長さＬ４はフィン部材２１の大きさに準ずる、例えば３０～１５０ｍｍの範囲とするのが好ましい。
また、後述の治具５０にフィン部材２１を配置する関係で、各突出部４１の長さＬ４は各受容部４０の長さＬ３より１～１０ｍｍ短いことが好ましい。各突出部４１は各受容部４０の両側に形成されない部分があることが好ましく、治具５０の支持部５１の間隔と同等以下であることが好ましい。
各突出部４１は三角形の断面形状を有しており、図示の形態では、断面形状において高さＨ２は２ｍｍで底辺（幅）１ｍｍの２個の直角三角形の斜辺が対向して並んだ形状に設定されている。
各突出部４１は、後述のパンチ５５で各突出部４１を押圧したときに、変形してフィン部材２１を固定できればよいので、断面形状は三角形に限らず長方形や半円形等でもよい。また各突出部４１の断面形状において高さＨ２は１～５ｍｍの範囲とするのが好ましい。

図５、６に示すように、ベースプレート２０に取り付けられる略板状のフィン部材２１は、直方体をなすフィン本体部４５を有しており、フィン部材２１（フィン本体部４５）の基端部には、フィン部材２１の側面から両外側に突出した幅広部４６が形成されている。フィン部材２１の側面から両外側に突出した幅広部４６とは、前記直方体をなすフィン本体部４５の基端部に形成された、図６に示すようにフィン本体部４５の厚さＴよりも厚さが大きくなっている部分である。この幅広部４６はフィン部材２１の長さ方向に垂直な断面において同じ形状をなしていることが好ましい。
図示の形態では、フィン本体部４５の幅Ｌ１０は７０ｍｍ、高さＨ１０は３０ｍｍ、厚さＴは１ｍｍに設定されている。フィン本体部４５の長さＬ１０は、例えば３０～１５０ｍｍ、高さＨ１０は２０～５０ｍｍの範囲とするのが好ましい。

フィン部材２１（フィン本体部４５）の基端部は、幅広部４６が形成されることにより、略Ｔ字形状をなしている。幅広部４６は、外側（図５、６において上側）に向かって広がるように台形の断面形状を有しており、図示の形態では、底部の幅Ｌ１１は２ｍｍ、上部の幅Ｌ１２は３ｍｍ（上部の各張出長さＬ１３は１ｍｍ）、高さＨ１０は１ｍｍに設定されている。
なお、フィン部材２１の幅広部４６は、例えば長方形や正方形等の断面形状としてもよい。断面を台形とするとベースプレート２０の受容部４０への収容が容易になるので好ましい。
上記底部の幅Ｌ１１は１～１０ｍｍ、上部の幅Ｌ１２は３～２０ｍｍ（上部の各張出長さＬ１３は１～８ｍｍ）、高さＨ１１は０．５～３ｍｍの範囲とするのが実用上好ましい。

図７に示すように、フィン部材２１は治具５０で保持することができる。治具５０は、一対の支持部５１、５１を有しており、これら支持部５１、５１は、バー部材５２によって、フィン部材２１（フィン本体部４５）の幅Ｌ１０（７０ｍｍ）よりも狭い所定の間隔をあけて平行に配置して固定されている。支持部５１の高さは、フィン部材２１（フィン本体部４５）の高さＨ１０（３０ｍｍ）と同程度に設定されている。

支持部５１、５１同士の向かい合う内面には、複数のスロット部５３が一定の等間隔で対向して設けられている。スロット部５３は、フィン本体部４５を通すが、幅広部４６は通さない幅に設定されている。このため、図7に示すように、フィン部材２１の幅広部４６を上にした姿勢で、フィン本体部４５の両側方を支持部５１、５１同士の内面に設けられた対をなすスロット部５３、５３に上から差し込むことにより、治具５０でフィン部材２１を支持することができる。なお、スロット部５３は、フィン本体部４５を通すが、幅広部４６は通さない幅を有するため、このようにフィン本体部４５の両側方をスロット部５３、５３に上から差し込むことにより、幅広部４６が支持部５１に当接した状態で支持されることとなる。そして、支持部５１、５１の内面に一定の等間隔で対向して設けられた複数のスロット部５３のそれぞれにフィン部材２１を支持することにより、複数のフィン部材２１を治具５０で並列に配置した状態で保持することが可能となる。

本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１の製造方法にあっては、このように複数のフィン部材２１を治具５０で並列に配置した状態で、各フィン部材２１の幅広部４６の表面側（図５、６において幅広部４６の下側、底面４７）を、基板半製品２のベースプレート２０に設けられた複数の受容部４０の底面にそれぞれ当接させる。この場合、図７に示すように、幅広部４６を上にした姿勢として、複数のフィン部材２１を治具５０で並列に配置した後、基板半製品２のベースプレート２０で、治具５０で並列配置された複数のフィン部材２１の幅広部４６を上から押さえた状態で、治具５０と基板半製品２を一緒に上下反転させる。これにより、図８に示すように、基板半製品２のベースプレート２０の上に、治具５０で保持された複数のフィン部材２１を並列配置することができる。このように、基板半製品２のベースプレート２０の上に複数のフィン部材２１を並列配置することにより、フィン部材２１の幅広部４６が下に向いた姿勢となり、各幅広部４６の表面側（図５、６において幅広部４６の下側、底面４７）が、基板半製品２のベースプレート２０に設けられた複数の受容部４０にそれぞれ受容されて当接した状態となる。このとき幅広部４６の表面側の側面４８も受容部４０に当接した状態とするのが好ましい。なお、各幅広部４６の表面側がベースプレート２０の受容部４０にそれぞれ受容されて当接した状態を図１０に示す。

次に、図９、１０に示すように、このように基板半製品２のベースプレート２０の上に治具５０で保持された複数のフィン部材２１を並列配置した状態のまま（治具５０で複数のフィン部材２１を保持したまま）、各フィン部材２１の間にプレス機（図示せず）のパンチ５５を挿入する。そして、図１１に示すように、各受容部４０の両側に設けられた突出部４１をパンチ５５の下端でそれぞれ押圧し、幅広部４６の裏面４９（幅広部４６の表面側と反対の面）（図１１において幅広部４６の上側の面）を押さえるように変形させた押え部５６を形成する。こうして、図１２に示すように、ベースプレート２０に複数のフィン部材２１が一体的に固定された放熱フィン１３を形成し、治具５０およびパンチ５５を除去することで、本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１を得ることができる。

こうして製造された本発明の実施の形態にかかる金属－セラミックス接合基板１にあっては、ベースプレート２０に複数のフィン部材２１を固定する際、突出部４１はベースプレート２０に対して直交する方向（板厚方向）に押圧されて変形するので、ベースプレート２０に水平方向（板の長手方向または幅方向）に押圧されることがなく、セラミックス板１５、強化部材１６に過度の負荷がかからなくなる。その結果、セラミックス板１５や強化部材１６の割れを回避できる。また、フィン部材２１を溶融させることなく金属－セラミックス接合基板１を得ることができる。また、前記治具を用いることでフィン部材２１を整列させた後、上記プレスによりベースプレートに円滑且つ容易に取り付けることができ、フィン部材２１の取り付けの製造コストも抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限られない。例えば、図４、図８において、ベースプレート２０の受容部４０の底面は強化部材１６が露出した状態が示されているが、強化部材１７の表面が金属層１７で覆われている、即ち受容部４０の底面が金属層１７であってもよい。また、突出部４１の断面形状は三角形でなくてもよく、パンチ５５により押え部５６が形成され、フィン部材２１がベースプレート２０に固定できれば、例えば長方形や半円形などどのような形状でもかまわない。
また、例えば、図１、２等では、金属層１７の内部に強化部材１６を介在させた積層構造のベースプレート２０を示したが、金属層１７のみで構成されるベースプレート２０を用いても良い。
図１３は、回路用金属板と、セラミックス板１５と、（内部に強化部材１６を有していない）金属層１７のみで構成されるベースプレート２０（金属板）を有する基板半製品２を溶湯（接合）法によって製造する例を示す。
また、その場合の、基板半製品２の製造条件の組み合わせ例５～８を表２に示す。すなわち鋳型内に強化部材１６（セラミックス）を配置しなかった以外は、例１～４と同様に基板半製品２を作製した。その後、例１～４と同様のフィン部材２１と治具５０を用い、同様の製造方法で基板半製品２のベースプレート２０にフィン部材２１を固定して形成することができ、金属－セラミックス接合基板１を完成させた。

１ 金属－セラミックス接合基板
２ 基板半製品
１０ セラミックス板
１２ 金属回路板
１３ 放熱フィン
１５ セラミックス板
１６ 強化部材
１７ 金属層
２０ ベースプレート
２１ フィン部材
３０ 上型
３１ 下型
３２ 鋳型
３３ 空隙部
３４ 湯道
３５ タンク部
３６ 蓋
４０ 受容部
４１ 突出部
４５ フィン本体部
４６ 幅広部
４７ 底面
４８ 側面
４９ 裏面
５０ 治具
５１ 支持部
５２ バー部材
５３ スロット部
５５ パンチ
５６ 押え部

Claims (16)

1. セラミックス板の一方の面に放熱フィンを備えたベースプレートが接合された金属－セラミックス接合基板であって、
   前記放熱フィンは前記ベースプレートに取り付けられた複数のフィン部材からなり、
   前記フィン部材の基端部には、前記フィン部材の側面から両外側に突出した幅広部が形成され、
   前記幅広部の表面側が前記ベースプレートに当接し、
   前記幅広部の裏面が前記ベースプレートに設けられた押え部で固定されて、
   前記フィン部材が前記ベースプレートに取り付けられている、金属－セラミックス接合基板。
2. 前記フィン部材の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１に記載の金属－セラミックス接合基板。
3. 前記ベースプレートの材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
4. 前記セラミックス板の他方の面に、金属回路板が形成されている、請求項１～３のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
5. 前記金属回路板の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項４に記載の金属－セラミックス接合基板。
6. 前記ベースプレートの内部に強化部材が形成されている、請求項１～５のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
7. セラミックス板の一方の面に放熱フィンを備えたベースプレートが接合された金属－セラミックス接合基板を製造する方法であって、
   前記放熱フィンは前記ベースプレートに取り付けられる複数のフィン部材からなり、
   前記フィン部材の基端部には、前記フィン部材の側面から両外側に突出した幅広部が形成され、
   前記ベースプレートには、前記幅広部の表面側を当接させる複数の受容部と、各受容部に隣接する突出部が形成され、
   前記幅広部の表面側を前記受容部に当接させた状態で、前記突出部を押圧して変形させた押え部で前記幅広部の裏面を押さえ、前記フィン部材を前記ベースプレートに固定する、金属－セラミックス接合基板の製造方法。
8. 前記複数のフィン部材を治具で並列に配置した状態で、前記複数のフィン部材の幅広部の表面側を前記受容部にそれぞれ当接させ、前記突出部を押圧して変形させる、請求項７に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
9. 前記フィン部材の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる、請求項７または８に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
10. 前記フィン部材が押し出し成型材である、請求項９に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
11. 前記ベースプレートの材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる、請求項７～１０のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
12. 前記セラミックス板の他方の面に金属回路板を備えている、請求項７～１１のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
13. 前記金属回路板の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１２に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
14. 前記ベースプレートの内部に強化部材が形成されている、請求項７～１３のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
15. 前記セラミックス板と前記ベースプレートを溶湯接合法により接合する、請求項７～１４のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
16. 前記セラミックス板と前記金属回路板を溶湯接合法により接合する、請求項１２～１５のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
    
    

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