JP2023068858A - 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２０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、幅広部４６をベースプレート２０に溶接することにより、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となり、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。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。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。特許文献４には、フラット型のパネルをレーザ溶接して放熱フィンを作る技術が開示されている。特許文献５には、Ｌ字状のフィンを準備し、レーザでベース板に溶接して放熱フィンを作る技術が開示されている。特許文献６には、多数のフィンを溶融接合して放熱フィンを作る技術が開示されている。

特開２０１９－１６６５４７号公報 特開２０１８－１８６１４１号公報 特開２０１８－９４５５８号公報 特開２００１－２７４２９７号公報 特開２００９－１８８０３２号公報 特開２０１７－１９５３１７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て取り付ける技術では、フィン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及び特許文献６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。
特許文献４の基板に放熱フィンを１枚配置してレーザ照射により固着する方法であり、１枚固着したら次に別の１枚を配置してレーザ照射する方法で、生産効率に劣りまたフィンの位置精度を保つのが難しいと考えられる。特許文献５はL字状に加工された板材のフィン片を等間隔で金属ベース板に対して垂直に立てていき、接合部位に向けてレーザビームを照射して溶接接合するものであるが、金属ベース板（平面）の上に等間隔に配置して生産するのは困難である。

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、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を前記ベースプレートに当接させた状態で、前記幅広部が前記ベースプレートに溶接され、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。

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、前記幅広部の端部と前記受容部が溶接されていても良い。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、前記幅広部の端部と前記受容部を溶接する、金属－セラミックス接合基板の製造方法が提供される。

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複数の受容部にそれぞれ当接させ、前記幅広部の端部と前記受容部を溶接しても良い。また、前記幅広部の端部と前記受容部をレーザ照射することにより溶接しても良い。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－セラミックス接合基板の製造方法の一例を示す説明図（断面図）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（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からレーザ溶接する状態の説明図（断面図）である。 幅広部の表面側を受容部に当接させた状態で、幅広部の端部と受容部の上端が溶接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－セラミックス接合基板の製造方法の一例を示す説明図（断面図）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電子部品が冷却される。

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基板、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の端部がベースプレート２０に溶接され、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、

＜金属－セラミックス基板の製造方法＞
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）等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、複数の受容部４０が形成されたベースプレート２０になっている。また、図３、図４のように、隣接する各受容部４０の上端４１の間に凹部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。
すなわち図２における鋳型３２の上型３０の空隙部３３に対応する表面には、（図示しない）前記複数の受容部４０と、（図示しない）隣接する各受容部４０の上端４１の間の凹部に対応する、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の表面には所定の回路形状のマスキング(フォトレジストの形成)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(フォトレジスト)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および隣接する各受容部の上端の間の凹部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１６を取り囲んでおり、強化部材１６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（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１ｍｍ、上部の幅（一つの受容部４０における上端部４１同士の間隔）Ｌ２は３ｍｍ、深さＨ１は２ｍｍ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、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、互いに隣接する受容部４０の間においては、受容部４０の上端部４１同士の間隔Ｌ４は２ｍｍに設定されている。受容部４０の上端４１と上端４１の間隔は０～１０ｍｍの範囲とするのが好ましい。
また、図４においてベースプレート２０（金属層１７）の隣接する受容部４０の上端４１の間は逆三角形状の凹部が形成されている。しかしながら前記上端４１間は凹部が形成されていなくてもよく、上端４１間の形状は特に指定されない。後述のレーザ照射により受容部４０とフィン部材２１の溶接が可能であればよい。
また、受容部４０の上端４１と上端４１の間の距離が０ｍｍまたは十分に小さい場合、隣接する受容部４０の上端４１は共有された状態とすることができ、後述のレーザにより受容部４０の上端４１を照射することにより、隣接する２つのフィン部材２１の幅広部４６の端部４７を同時に溶接することもできる。

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（フィン本体部４５）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。

幅広部４６の表面側（ベースプレート２０の受容部４０に当接する側であり、図５、６では、幅広部４６の下側）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１ｍｍ、最大幅広部となる端部４７同士の間隔（最大幅）Ｌ１２は３ｍｍ（上部の各張出長さＬ１３は１ｍｍ）、最大幅広部（端部４７）から底部までの高さＨ１１は２ｍｍに設定されている。すなわち、幅広部４６の表面側と受容部４０は同様の台形の断面形状となっている。
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、５１の高さは、フィン部材２１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がスロット部５３の一端（図７に示す状態では、スロット部５３の上端）に引っかかって支持されることとなる。なお、各スロット部５３の一端には、幅広部４６の裏面側（幅広部４６の表面側と反対側、すなわち、ベースプレート２０の受容部４０に当接しない側であり、図５、６では、幅広部４６の（端部４７より）上側）を受容する凹部５４が設けられている。こうして、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、側面４９）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の側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、側面４９）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の表面側の底面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９に示す。

次に、図９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の間を通して、レーザ源としてファイバーレーザーを用いて波長１，０６４～１，０８０ｎｍの基本波のレーザ６０を照射し、幅広部４６の端部４７と受容部４０の上端４１を溶接した。なお、レーザ６０をフィン部材２１（フィン本体部４５）の幅方向に走査することにより、フィン部材２１（フィン本体部４５）の幅方向全長に渡って幅広部４６の端部４７と受容部４０の上端４１を溶接する。こうして、図１０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。
なお、レーザ源としてＹＡＧレーザ（波長１，０６４～１，０８０nｍの基本波）を用いても溶接は可能であるが、ファイバーレーザーの方が高出力なものが多く、溶接時間が短くなり好ましい。
なお、フィン部材２１および受容部４０の形状の組み合わせによっては、例えばフィン部材２１の幅広部４６の高さＨ１１が受容部４０の深さよりも小さい場合は、フィン部材２１の幅広部４６の端部４７と受容部４０の側面部を溶接してもよい。

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に対して複数のフィン部材２１が溶接で取り付けられるため、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、フィン本体部４５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、治具５０を用いることでフィン部材２１を整列させた後、レーザ６０によりベースプレート２０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１１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を形成（溶接）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
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 （受容部の）上端
４５ フィン本体部
４６ 幅広部
４７ （幅広部の）端部
４８ （幅広部の）底面
４９ （幅広部の）側面
５０ 治具
５１ 支持部
５２ バー部材
５３ スロット部
５４ 凹部
６０ レーザ

Claims (18)

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、前記幅広部が前記ベースプレートに溶接され、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、前記幅広部の端部と前記受容部が溶接されている、請求項１に記載の金属－セラミックス接合基板。
3. 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または２に記載の金属－セラミックス接合基板。
4. 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１～３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１～４のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
6. 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５に記載の金属－セラミックス接合基板。
7. 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１～６のいずれかに記載の金属－セラミックス接合基板。
8. 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、前記幅広部の端部と前記受容部を溶接する、金属－セラミックス接合基板の製造方法。
9. 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複数の受容部にそれぞれ当接させ、前記幅広部の端部と前記受容部を溶接する、請求項８に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
10. 前記幅広部の端部と前記受容部をレーザ照射することにより溶接する、請求項８または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８～１０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. 前記フィン部材が押し出し成型材である、請求項１１に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
13. 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８～１２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。
14. 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８～１３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。
15. 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１４に記載の金属－セラミックス接合基板の製造方法。
16. 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８～１５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。
17. 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８～１６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。
18. 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１４～１７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。
    

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