JP2023074714A

JP2023074714A - Metal-ceramic bonded substrate and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP2023074714A
Application number: JP2021187805A
Authority: JP
Inventors: 英世小山内; Hideyo Osanai
Original assignee: Dowa Metaltech Co Ltd
Current assignee: Dowa Metaltech Co Ltd
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-05-30

Abstract

To provide a metal-ceramic bonded substrate and a manufacturing method thereof capable of smoothly attaching a plurality of fins to a base plate without damaging a ceramic plate.SOLUTION: A metal-ceramic bonded substrate 1 in which a base plate 20 having a radiation fin 13 is bonded to one surface of a ceramic plate 15. The radiation fin 13 is composed of a plurality of fin members 21 attached to the base plate 20. At the proximal end portion of the fin member 21, a wide portion 46 protruding outward from the side surface of the fin member 21 is formed, and the surface side of the wide portion 46 is brazed to the base plate 20, and the fin member 21 is attached to the base plate 20.SELECTED DRAWING: Figure 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。 The present invention relates to a metal-ceramic bonding substrate provided with heat radiation fins for cooling a heating element such as a semiconductor chip, and a manufacturing method thereof.

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。 Electronic components that generate a large amount of heat, such as power semiconductor chips, are cooled by radiating heat to heat radiation fins. In the current metal-ceramic bonded substrate with integrated structure of base plate (base plate) equipped with heat radiation fins and circuit board, pin fin shaped heat radiation fins are often used assuming water cooling, but on the other hand, heat radiation of air cooling structure Fins are also in high demand. In the case of heat radiation fins with an air-cooling structure, it is necessary to increase the surface area of the fins in relation to heat exchange efficiency. Specifically, plate-shaped high (30 mm or longer) fins are required.

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。 Here, when an integrated metal (aluminum)-ceramic bonding substrate is manufactured by the molten metal bonding method, it is necessary to provide the fin with a certain taper angle in order to release the aluminum mold of the fin portion. It is difficult to reduce the interval. In addition, it is difficult to form plate-like fins with a length exceeding 30 mm, such as difficulty in supplying molten metal during solidification.

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、凹部にフィンを嵌めてろう付けする技術が開示されている。特許文献５には、Ｌ字状のフィンをベース板にろう付けする技術が開示されている。特許文献６には、Ｕ字状のフィンをベース板にろう付けする技術が開示されている。 For this reason, Patent Document 1, for example, discloses a technique of attaching a plurality of fins to a base plate by crimping them with a press machine. Patent Literature 2 discloses a technique of inserting fins into molten metal and allowing it to solidify to attach the fins. Patent Literature 3 discloses a technique of brazing fins to a base plate to produce heat radiation fins. In the technique disclosed in Patent Document 3, induction heating is used to melt the brazing filler metal. Patent Literature 4 discloses a technique of fitting fins into recesses and brazing them. Patent Document 5 discloses a technique of brazing L-shaped fins to a base plate. Patent Document 6 discloses a technique of brazing U-shaped fins to a base plate.

特開２０１９－１６６５４７号公報JP 2019-166547 A 特開２０１８－１８６１４１号公報JP 2018-186141 A 特開２０１８－９４５５８号公報JP 2018-94558 A 特開平１０－７１４６２号公報JP-A-10-71462 特開２００２－５０７２３号公報JP-A-2002-50723 特開２００１－２１７３５７号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-217357

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、セラミックス基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、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。また、フィンの端部を接合するため接合面積が小さく、ろう材の広がりが不十分になったり、フィンがとれてしまうなどの不具合が起きやすく接合信頼性の低下が懸念される。
特許文献４または特許文献６のように１枚の金属板を断面ジグザグ状或いはＵ字状に折り曲げてフィン体とする方法は、折り曲げ加工の寸法精度が要求され、フィン間を一定の距離に保つのが難しい。また上部に連接部がある場合は、連接部のない板状のフィンと比べて特に空冷の場合は放熱効率が低下するおそれがある。
特許文献５のようにＬ字状のフィンをベースにろう接する方法は、フィンとフィンの間の距離を精度よく保つのが困難で、またＬ字は底辺部を有するためにある程度の距離が必要でありフィン間を小さくすることが難しい。また、放熱フィン同志をスペーサ突起で接合される構造が示されているが、このような構造のフィンの形成は高コストであるという問題がある。 However, in the technique of attaching a plurality of fins to a base plate by crimping them as in Patent Document 1, since the fins are sandwiched horizontally, it is necessary to deform a part of the base plate with a strong load in order to obtain strength. . For this reason, for example, when applied to a metal-ceramic bonding substrate having an integral structure provided with a ceramic plate, the ceramic substrate is likely to crack. Moreover, in the technique of solidifying the molten metal to attach the fins as in Patent Document 2, it is difficult to control the fins so as not to melt.
In addition, in the technique of brazing the fins by induction heating as in Patent Document 3, the manufacturing cost increases due to the preparation of a clad material in which a magnetic material is formed on the base member for induction heating. It is difficult to uniformly control the joining state of the fins because the temperature distribution tends to increase depending on the part. In addition, since the ends of the fins are joined, the joint area is small, and problems such as insufficient spread of the brazing filler metal and the fins coming off are likely to occur, leading to concerns about a decrease in joint reliability.
The method of bending a single metal plate into a zigzag or U-shaped cross section to form a fin body, as in Patent Document 4 or Patent Document 6, requires dimensional accuracy in the bending process, and maintains a constant distance between fins. is difficult. Moreover, if there is a connecting portion at the top, there is a possibility that the heat radiation efficiency will be lower than that of a plate-like fin without a connecting portion, especially in the case of air cooling.
In the method of brazing an L-shaped fin to a base as in Patent Document 5, it is difficult to keep the distance between the fins accurately, and since the L-shape has a base, a certain amount of distance is required. Therefore, it is difficult to reduce the distance between fins. Also, a structure is shown in which radiating fins are joined together by spacer projections, but there is a problem that the formation of fins with such a structure is costly.

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。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a metal-ceramic bonded substrate and a method of manufacturing the same, in which a plurality of fins can be smoothly attached to a base plate without damaging the ceramic plate.

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が前記ベースプレートにろう付けされ、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。 To achieve the above objects, there is provided a metal-ceramic bonded substrate in which a base plate having radiation fins is bonded to one surface of a ceramic plate, wherein the radiation fins are a plurality of fin members attached to the base plate. At the base end portion of the fin member, a wide portion protruding outward from the side surface of the fin member is formed, and the surface side of the wide portion is brazed to the base plate, and the fin member is attached to the base plate. An attached metal-ceramic bonded substrate is provided.

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が前記受容部に当接した状態でろう付けされていても良い。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。 The base plate may be formed with a plurality of receiving portions for contacting the surface side of the wide portion, and the surface side of the wide portion may be brazed while being in contact with the receiving portion. Moreover, the material of the fin member may be aluminum or an aluminum alloy. Moreover, the material of the base plate may be aluminum or an aluminum alloy. A metal circuit board may be formed on the other surface of the ceramic plate. Moreover, the material of the metal circuit board may be aluminum or an aluminum alloy. Further, a reinforcing member may be formed inside the base plate.

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ろう付けする、金属－セラミックス接合基板の製造方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a metal-ceramic bonded substrate in which a base plate having radiation fins is bonded to one surface of a ceramic plate, wherein the radiation fins are attached to the base plate. A fin member is formed at the base end of the fin member, and wide portions protruding outward from the side surfaces of the fin member are formed on the base plate. A method for manufacturing a metal-ceramic bonding substrate is provided, in which a portion is formed, and the surface side of the wide portion is brazed while being in contact with the receiving portion.

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てろう付けしても良い。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。 In a state in which the plurality of fin members are arranged in parallel using a jig, the surface sides of the wide portions of the plurality of fin members may be brought into contact with the receiving portions for brazing. Further, the fin member may be made of aluminum or an aluminum alloy. Further, the fin member may be an extruded material. Also, the base plate may be made of aluminum or an aluminum alloy. A metal circuit board may be provided on the other surface of the ceramic board. Moreover, the material of the metal circuit board may be aluminum or an aluminum alloy. Further, a reinforcing member may be formed inside the base plate. Also, the ceramic plate and the base plate may be joined by a molten metal joining method. Also, the ceramic plate and the metal circuit board may be joined by a molten metal joining method.

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。 According to the present invention, it is possible to provide a metal-ceramic bonding substrate and a method of manufacturing the same, in which a plurality of fins can be smoothly attached to a base plate without damaging the ceramic plate.

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。1 is a cross-sectional view showing the structure of a metal-ceramic bonding substrate according to an embodiment of the present invention; FIG. 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。1 is an explanatory view (cross-sectional view) showing an example of a method for manufacturing a metal-ceramic bonded substrate according to an embodiment of the present invention, showing a state in which a ceramic plate and a reinforcing member are set in a mold and molten metal is injected. 基板半製品をベースプレート側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the board|substrate semi-finished product from the baseplate side. 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。4 is an enlarged view showing the shape of the XX cross section in FIG. 3 of the semi-finished substrate. FIG. フィン部材の斜視図である。It is a perspective view of a fin member. 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。FIG. 4 is a partially enlarged view (cross-sectional view) showing the shape of the base end portion of the fin member; 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。FIG. 4 is a perspective view of a jig for arranging a plurality of fin members in parallel; ベースプレートに形成された受容部にろう材を塗布した状態の説明図（側面図）である。FIG. 4 is an explanatory view (side view) of a state in which a brazing material is applied to a receiving portion formed on a base plate; 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。FIG. 4 is an explanatory view (perspective view) showing a state in which a plurality of fin members arranged and held in parallel on a jig are placed on a base plate (substrate semi-finished product) with their base end portions facing downward. 複数のフィン部材が治具に保持された状態でろう付けされる状態の説明図（断面図）である。FIG. 4 is an explanatory view (cross-sectional view) of a state in which a plurality of fin members are brazed while being held by a jig; 幅広部の表面側を受容部に当接させた状態で、幅広部の表面側と受容部がろう付けされた状態の説明図（断面図）である。FIG. 4 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of a state in which the surface side of the wide portion and the receiving portion are brazed with the surface side of the wide portion in contact with the receiving portion; 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。FIG. 10 is an explanatory diagram (cross-sectional view) showing an example of a method for manufacturing a metal-ceramic bonded substrate according to another embodiment of the present invention, showing a state in which a ceramic plate is set in a mold and molten metal is injected.

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。 An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, thereby omitting duplicate descriptions.

＜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。 <Metal-ceramic bonded substrate>
As shown in FIG. 1, the metal-ceramic bonding substrate 1 according to the embodiment of the present invention has a (for example, substantially rectangular) ceramic plate 15 on one surface (the lower surface of the ceramic plate 15 in FIG. 1). is provided with heat radiating fins 13 via a base plate 20 . It also has a structure in which one or two or more metal circuit boards 12 are joined to the other surface of the ceramic plate 15 (the upper surface of the ceramic plate 15 in FIG. 1). In the illustrated form, two metal circuit boards 12 (for example, substantially rectangular) are joined to the upper surface of the ceramic board 15 .

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。 Since electronic components that generate a large amount of heat, such as power semiconductor chips, are mounted on the metal circuit board 12, the metal circuit board 12 is preferably made of a metal with excellent electrical and thermal conductivity, such as copper and aluminum. It is preferably made of a single metal or an alloy such as a copper alloy or an aluminum alloy. The electronic parts mounted on the metal circuit board 12 are heat generating bodies, and the electronic parts are cooled by dissipating the heat through the base plate 20 to the radiating fins 13 provided on the opposite side of the ceramics plate 15. - 特許庁

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。 The ceramic plate 15 is preferably made of an oxide mainly composed of alumina, silica, or the like, or a non-oxide mainly composed of aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, or the like.

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。 The radiation fins 13 are composed of a plurality of fin members 21 attached to the base plate 20 . Radiation fins 13 (plurality of fin members 21) are preferably made of aluminum or an aluminum alloy, which has excellent thermal conductivity and is easily extruded. The base plate 20 can be joined to the ceramic plate 15 by a molten metal joining method, which will be described later, and is preferably made of aluminum or an aluminum alloy (for example, A6063 alloy, etc.) having high thermal conductivity.
The base plate 20 shown in FIG. 1 is composed of a metal layer 17 and a reinforcing member 16, and is an example in which the reinforcing member 16 is formed (bonded) inside the metal layer 17 to suppress warping of the base plate 20. FIG. The main surface (plate surface) of the reinforcing member 16 has a positional relationship substantially parallel to the main surface (plate surface) of the ceramic plate 15 . The material of the reinforcing member 16 is preferably, for example, a ceramic substrate containing aluminum nitride or silicon nitride as a main component, or a plate material made of carbon steel or the like.
The metal layer 17 is preferably made of, for example, aluminum or an aluminum alloy so that heat generated by electronic components (heat generating elements) mounted on the metal circuit board 12 can be smoothly conducted to the fin member 21 .

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）に当接した状態で、幅広部４６の表面側をろう付けされ、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、 The plurality of fin members 21 are arranged parallel to each other at a predetermined interval on the outer surface of the base plate 20 (the surface opposite to the surface of the base plate 20 bonded to the ceramic plate 15 (the lower surface of the metal layer 17 in FIG. 1)). The fin members 21 are arranged side by side so that heat can be released from the entire surface of the plurality of fin members 21 . As will be described later, wide portions 46 projecting outward from the side surfaces of the fin member 21 are formed at the base end portion of the fin member 21, and the surface side of the wide portion 46 is the base plate 20 (receiving portion 40 thereof). The surface side of the wide portion 46 is brazed while the fin member 21 is attached to the base plate 20,

＜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と、を用いた製造方法を説明する。 <Method for producing metal-ceramic substrate>
Next, an example of a method for manufacturing the metal-ceramic bonding substrate 1 according to the embodiment of the present invention will be described. As an example, as shown in FIG. 1, a manufacturing method using a base plate 20 having a laminated structure composed of a metal circuit board 12, a ceramic board 15, and a metal layer 17 in which a reinforcing member 16 is formed. explain.

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。 As shown in FIG. 2, first, a ceramic plate 15 and, for example, a plate-shaped reinforcing member 16 made of ceramics (in FIG. 2, Ceramic plates) are set with a predetermined gap in advance so that their plate surfaces are substantially parallel to each other. In this mold 32, the ceramic plate 15 shown at the top in FIG. 1 is arranged on the lower side in the cavity 33 of the mold 32, and the reinforcing member 16 shown at the bottom in FIG. 1 is arranged at the upper side. Although not shown, the reinforcing member 16 is held by sandwiching its end portion between the upper die 30 and the lower die 31 in the front-rear direction in FIG. 2 (the direction perpendicular to the plane of the paper). Also, the ceramic plate 15 is arranged at a predetermined position by being placed on a projection (not shown) of the lower mold 31 .

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。 After setting the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 (ceramic plate) in the cavity 33 of the mold 32 with a predetermined gap in advance, a predetermined aluminum raw material is put into the tank portion 35 . Then, after the lid 36 is placed on the tank portion 35 and the mold 32 is carried into a heating furnace (not shown), it is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of aluminum in a nitrogen atmosphere. After the aluminum melts, the tank portion 35 is pressurized with N ₂ gas at a pressure of about 100 kPa, the aluminum in the tank portion 35 is transferred from the runner 34 to the gap portion 33, and the outside of the reinforcing member 16 (in FIG. The upper side of the member 16), the space between the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16, the outside of the ceramic plate 15 (the lower side of the ceramic plate 15 in FIG. 2), etc. are filled with aluminum. When transferring the aluminum, the aluminum is passed through a narrow portion (not shown) provided in a part of the runner 34 to remove oxides on the surface of the aluminum while transferring to the gap portion 33 .

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。 In this way, in a state where the entire space 33 is filled with aluminum, a water-cooled copper block (not shown) is brought into contact with the side of the mold 32 (the left side of the mold 32 in FIG. 2) at a position away from the tank part 35. By removing heat from the side of the mold 32, the aluminum filled in the gap 33 is directionally solidified. At this time, _N2 gas is pressurized at about 100 kPa from the tank portion 35, and aluminum is replenished for the purpose of preventing shrinkage cavities due to solidification shrinkage of aluminum.

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。 Then, the aluminum in the cavity 33 is cooled to room temperature, the mold 32 is dismantled, and a joint body in which the aluminum, the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 are integrally joined by the molten metal joining method is taken out. The bonded body thus obtained is subjected to post-treatment such as cutting off surplus aluminum such as the runner portion, etc., and a base plate 20 having a laminated structure in which the reinforcing member 16 is bonded to the inside of the metal layer 17 is bonded to the other surface. A ceramic plate 15 provided with a circuit metal plate is formed on the substrate. As mounting holes for the housing, for example, through holes having a diameter of about 6 mm may be provided at four locations near the four corners of the base plate 20 by machining. The plate surfaces of the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 (the ceramic plate in this example) are positioned parallel to each other.

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。 In addition, (the metal layer 17 of) aluminum bonded to the outside of the reinforcing member 16 serves as the base plate 20 in which a plurality of receiving portions 40 are formed when the bonded body is manufactured using the mold 32 . 3 and 4, the base plate 20 has a surface shape in which recesses are formed between the upper ends 41 of the adjacent receiving portions 40. As shown in FIG.
That is, the surface corresponding to the cavity 33 of the upper mold 30 of the mold 32 in FIG. A convex shape, a concave shape, etc., corresponding to are formed.

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。 Then, the surface of aluminum, which is a circuit metal plate joined to the outside of the ceramic plate 15, is masked (formed with a photoresist) in a predetermined circuit shape, and an aqueous solution containing iron chloride is sprayed as an etchant to remove the ceramics. A metal circuit board 12 is formed by, for example, dissolving (etching) unnecessary parts such as aluminum at the edges of the board and between circuit patterns. After etching, the unnecessary masking member (photoresist) is peeled off with a chemical solution. In this manner, the semi-finished substrate 2 is produced.
Further, Ni plating such as electric Ni plating or electroless Ni--P plating may be applied to the surface of the metal circuit board 12 in order to mount (join) electronic components by soldering or the like. Further, when mounting (bonding) an electronic component by silver sintering, the Ni-plated surface may be further subjected to electro-Au plating or electroless Au-plating.

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１７を取り囲んでおり、強化部材１７と接合している。 Table 1 shows combination examples 1 to 4 of the manufacturing conditions for the semi-finished substrate 2 . In Table 1, the aluminum material is the composition of the aluminum used for joining the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 and for forming the circuit metal plate and the metal layer 17, and the numerical values indicate mass %. That is, Examples 1 and 2 are pure aluminum containing 99.9% by mass or more of Al, and Examples 3 and 4 are aluminum alloys containing 0.04% by mass of Mg and 0.04% by mass of Si and the balance being Al. is.
The thickness of each layer is the aluminum circuit metal plate joined to the outside of the ceramic plate 15, the ceramic plate 15, the aluminum metal layer 17 between the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16, the reinforcing member 16, and the reinforcing member 16. A metal layer 17 of aluminum bonded to the outside (between the reinforcing member 16 and the surface of the outer periphery of the base plate 20, excluding the recessed areas between the upper ends of the receivers 40 and adjacent receivers). , is the thickness (mm) of each layer. Further, the material of the ceramic plate 15 and the material of the reinforcing member 16 (ceramic plate in this example) are also described. That is, the material of the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 in Examples 1 and 3 is aluminum nitride, and the material of the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 in Examples 2 and 4 is silicon nitride.
In addition, the external size of each layer is the aluminum circuit metal plate joined to the outside of the ceramic plate 15, the ceramic plate 15, the aluminum metal layer 17 between the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16, the reinforcing member 16, and the reinforcing member 16. 1 shows the external size of each layer of the aluminum metal layer 17 joined to the outside (both are rectangular, short side (mm)×long side (mm)). The joining method is the above-mentioned molten aluminum joining method. A metal layer 17 surrounds and joins the reinforcing member 17 .

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Ｈ２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。また、後述するフィン部材２１と受容部４０のろう接を行う際、受容部４０にフィン部材２１を配置したときの接触を良好にするため、受容部４０の断面形状はフィン部材２１の断面形状に対応した形状とすることが好ましい。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。 As shown in FIGS. 3 and 4, the base plate 20 (metal layer 17) bonded to the outer side of the reinforcing member 16 in the semi-finished substrate 2 has a groove-shaped receiving portion 40 extending in the short side direction of the semi-finished substrate 2. As shown in FIGS. A plurality of them are provided in parallel. Each receiving portion 40 has a trapezoidal cross-sectional shape that widens outward (upward in FIGS. 3 and 4). 40, the distance L2 between the upper ends 41 is set to 3 mm, and the depth H2 is set to 2 mm. Note that the groove-shaped receiving portion 40 may have any shape as long as it can accommodate the wide portion 46 of the base end portion of the fin member 21 described later, and may have, for example, a rectangular or square cross-sectional shape. A trapezoidal cross section is preferable because it facilitates accommodation of the wide portion 46 of the fin member 21 . Further, when performing brazing between the fin member 21 and the receiving portion 40, which will be described later, the cross-sectional shape of the receiving portion 40 is the cross-sectional shape of the fin member 21 in order to improve the contact when the fin member 21 is arranged in the receiving portion 40. It is preferable to have a shape corresponding to Practically, it is preferable that the width L1 of the bottom is 1 to 10 mm, the width L2 of the top is 1 to 20 mm, and the depth is 0.5 to 3 mm.
In addition, the length L3 of each receiving portion 40 in the short side direction of the semi-finished substrate 2 is set to 70 mm. The length L3 of each receiving portion 40 conforms to the size of the fin member 21, but is preferably in the range of 30 to 150 mm, for example.

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。後述の受容部４０とフィン部材２１のろう接が可能であればよい。
また、受容部４０の上端４１と上端４１の間の距離を０ｍｍまたは十分に小さくすることで、隣接するフィン部材２１同士の間隔を小さくすることができる。 Further, between the receiving portions 40 adjacent to each other, the interval L4 between the upper end portions 41 of the receiving portions 40 is set to 2 mm. The distance between the upper ends 41 of the receiving portions 40 is preferably in the range of 0 to 10 mm.
In addition, in FIG. 4, an inverted triangular concave portion is formed between the upper ends 41 of the adjacent receiving portions 40 of the base plate 20 (metal layer 17). However, the recess may not be formed between the upper ends 41, and the shape between the upper ends 41 is not specified. It is only necessary that the receiving portion 40 and the fin member 21 can be brazed, which will be described later.
Further, by setting the distance between the upper ends 41 of the receiving portions 40 to 0 mm or sufficiently small, the interval between adjacent fin members 21 can be reduced.

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、フィン部材２１（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。 As shown in FIGS. 5 and 6, the substantially plate-shaped fin member 21 attached to the base plate 20 has a fin body portion 45 that forms a rectangular parallelepiped. are formed with wide portions 46 protruding outward from the side surfaces of the fin member 21 (fin body portion 45). The wide portions 46 protruding outward from the side surfaces of the fin member 21 are formed at the base ends of the rectangular parallelepiped fin body portions 45, and are wider than the thickness T of the fin body portions 45 as shown in FIG. This is the part where the thickness is large. The wide portion 46 preferably has the same shape in a cross section perpendicular to the length direction of the fin member 21 .
In the illustrated embodiment, the width L10 of the fin member 21 (fin body portion 45) is set at 70 mm, the height H10 is set at 30 mm, and the thickness T is set at 1 mm. It is preferable that the length L10 of the fin main body 45 is, for example, 30 to 150 mm, and the height H10 is in the range of 20 to 50 mm.

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１～２０ｍｍ（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。 The surface side of the wide portion 46 (the side that abuts on the receiving portion 40 of the base plate 20, the lower side of the wide portion 46 in FIGS. 5 and 6) is widened outward (upward in FIGS. 5 and 6). It has a trapezoidal cross-sectional shape, and in the illustrated embodiment, the width L11 of the bottom is 1 mm, the interval (maximum width) L12 between the ends 47 that are the widest parts is 3 mm (the length L13 of each overhang at the top is 1 mm), and the height H11 from the widest part (end 47) to the bottom is set to 2 mm. That is, the surface side of the wide portion 46 and the receiving portion 40 have the same trapezoidal cross-sectional shape.
The wide portion 46 of the fin member 21 may have a rectangular or square cross-sectional shape, for example. A trapezoidal cross section is preferred because it facilitates accommodation of the base plate 20 in the receiving portion 40 .
Practically, the width L11 of the bottom is 1 to 10 mm, the width L12 of the top is 1 to 20 mm (the length L13 of each overhang of the top is 1 to 8 mm), and the height H11 is 0.5 to 3 mm. preferable.

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。 As shown in FIG. 7, the fin member 21 can be held by a jig 50. FIG. The jig 50 has a pair of support portions 51, 51. These support portions 51, 51 are formed by a bar member 52 so as to have a width L10 (70 mm) narrower than the width L10 (70 mm) of the fin member 21 (fin body portion 45). are spaced apart and fixed in parallel. The height of the support portions 51, 51 is set to be approximately the same as the height H10 of the fin member 21 (30 mm).

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。 A plurality of slot portions 53 are provided on the facing inner surfaces of the support portions 51 , 51 at regular intervals so as to face each other. The slot portion 53 is set to have a width that allows the fin body portion 45 to pass therethrough but does not allow the wide portion 46 to pass therethrough. For this reason, as shown in FIG. 7, with the wide portion 46 of the fin member 21 facing upward, both sides of the fin main body 45 are formed into a pair of slot portions 53 provided on the inner surfaces of the support portions 51, 51. , 53 from above, the fin member 21 can be supported by the jig 50 . The slot portion 53 has a width that allows the fin main body portion 45 to pass therethrough but does not allow the wide width portion 46 to pass therethrough. The portion 46 is hooked and supported by one end of the slot portion 53 (in the state shown in FIG. 7, the upper end of the slot portion 53). One end of each slot portion 53 is provided on the back side of the wide portion 46 (the side opposite to the front side of the wide portion 46, that is, the side not in contact with the receiving portion 40 of the base plate 20). A recess 54 is provided to receive the wide portion 46 (above end 47). In this way, by supporting the fin members 21 in each of the plurality of slot portions 53 provided facing each other at regular intervals on the inner surfaces of the support portions 51 , 51 , the plurality of fin members 21 are arranged in parallel with the jig 50 . It becomes possible to hold it in the arranged state.

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、図８に示すように、基板半製品２において、受容部４０に予めろう材５５を塗布しておく。
ろう材は、例えば、ベースプレートおよびフィン部材がアルミまたはアルミニウム合金の場合は、Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材など市販されているものが使用できる。例えば、１０質量％のＳｉと残部Ａlからなる組成のＡｌ－Ｓｉ系ろう材（接合条件；少量のフラックス（ＳＯＬＶＡＹ社製のＮＯＣＯＬＯＣ）使用、雰囲気Ｎ_２、接合温度５９０℃）、７．５質量％のＳｉと１．０質量％のＭｇと残部Ａｌからなる組成のＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系ろう材（接合条件；フラックスレス、雰囲気Ｎ_２または真空(Ｎ_２の場合は酸素濃度１００ｐｐｍ以下)、接合温度５９０℃）などが好適である。
本願の例１～４において、ろう材は上記の７．５質量％のＳｉと１．０質量％のＭｇと残部Ａｌからなる組成のＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系のろう材ペーストを、（フラックスは使用せず）ディスペンサーを用いて受容部４０に塗布してベースプレート２０の受容部４０にろう材５５を形成した。 In the manufacturing method of the metal-ceramic bonding substrate 1 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG.
As the brazing material, for example, when the base plate and fin members are made of aluminum or an aluminum alloy, commercially available brazing materials such as Al--Si and Al--Si--Mg brazing materials can be used. For example, an Al—Si brazing material having a composition of 10% by mass of Si and the balance of Al (joining conditions: using a small amount of flux (NOCOLOC manufactured by SOLVAY), atmosphere N ₂ , joining temperature 590° C.), 7.5 mass % Si, 1.0% by mass Mg, and the balance Al (bonding conditions: fluxless, atmosphere _N2 or vacuum (oxygen concentration 100 ppm or less in case of _N2 ), A bonding temperature of 590° C.) is suitable.
In Examples 1 to 4 of the present application, the brazing filler metal was the Al--Si--Mg-based brazing paste having a composition of 7.5% by mass Si, 1.0% by mass Mg, and the balance Al (the flux was (not used) was applied to the receptacle 40 using a dispenser to form a brazing material 55 in the receptacle 40 of the base plate 20 .

そして、図９に示すように、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４８および／または側面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の底面および／または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、フィン部材２１を治具５０に保持し、各スロット部５３で複数のフィン部材２１を並列に配置した後、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９、１０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４８および／または側面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および側面４９の両方が受容部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。このように、幅広部４６の表面側をベースプレート２０の受容部４０に受容させて当接させることにより、幅広部４６の表面側とベースプレート２０の受容部４０との間にろう材５５が介在した状態となる。 Then, as shown in FIG. 9, a plurality of fin members 21 are arranged in parallel with a jig 50, and the surface side of the wide portion 46 of each fin member 21 (the lower side of the wide portion 46 in FIGS. 5 and 6, The bottom surface 48 and/or the side surfaces 49 ) are brought into contact with the bottom surface and/or the side surfaces, respectively, of the plurality of receptacles 40 provided on the base plate 20 of the semifinished substrate 2 . In this case, as shown in FIG. 7, the fin member 21 is held by the jig 50 with the wide portion 46 facing upward, and after arranging the plurality of fin members 21 in parallel in each slot portion 53, the substrate half is mounted. The jig 50 and the board half-finished product 2 are turned upside down together in a state where the wide parts 46 of the plurality of fin members 21 arranged in parallel are pressed from above by the jig 50 on the base plate 20 of the product 2.例文帳に追加Thereby, as shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of fin members 21 held by the jig 50 can be arranged in parallel on the base plate 20 of the semi-finished board 2 . By arranging a plurality of fin members 21 in parallel on the base plate 20 of the semi-finished board 2 in this manner, the wide portions 46 of the fin members 21 are directed downward, and the surface side of each wide portion 46 (Fig. 5 and 6, the lower side, the bottom surface 48 and/or the side surface 49 of the wide portion 46 are received and abutted against the plurality of receiving portions 40 provided on the base plate 20 of the semi-finished board 2 . At this time, it is preferable that both the bottom surface 48 and the side surface 49 of the wide portion 46 are in contact with the receiving portion 40 . FIG. 10 shows a state in which the surface sides of the wide portions 46 are received in the receiving portions 40 of the base plate 20 and are in contact with each other. In this manner, the surface side of the wide portion 46 is received in the receiving portion 40 of the base plate 20 and brought into contact with the surface side of the wide portion 46 and the receiving portion 40 of the base plate 20 so that the brazing material 55 is interposed. state.

次に、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）、真空または非酸化性雰囲気中において加熱し、幅広部４６の表面側とベースプレート２０の受容部４０との間に介在しているろう材５５を溶融させる。その後、冷却してろう材５５を凝固させることにより、図１１に示すように、幅広部４６の表面側をベースプレート２０の受容部４０にろう付けする。
本願の例１～４においては、前記ろう材が形成されたベースプレート２０の受容部４０に、フィン部材２１の幅広部の底面および側面をろう材を介して当接させて配置した後、Ｎ_２ガス雰囲気中(酸素濃度１００ｐｐｍ以下)で５９０℃に加熱してろう材を溶融させ、冷却してフィン部材２１と受容部４０をろう材を介して接合した。
こうして、ベースプレート２０に複数のフィン部材２１がろう付けによって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。 Next, while the plurality of fin members 21 held by the jig 50 are arranged in parallel on the base plate 20 of the semi-finished substrate 2 (while the plurality of fin members 21 are held by the jig 50), vacuum or By heating in a non-oxidizing atmosphere, the brazing material 55 interposed between the surface side of the wide portion 46 and the receiving portion 40 of the base plate 20 is melted. Thereafter, by cooling and solidifying the brazing material 55, the surface side of the wide portion 46 is brazed to the receiving portion 40 of the base plate 20 as shown in FIG.
In Examples 1 to 4 of the present application, after the bottom and side surfaces of the wide portion of the fin member 21 are placed in contact with the receiving portion 40 of the base plate 20 formed with the brazing material via the brazing material, N ₂ The brazing material was melted by heating to 590° C. in a gas atmosphere (oxygen concentration of 100 ppm or less), and cooled to join the fin member 21 and the receiving portion 40 via the brazing material.
Thus, a plurality of fin members 21 are integrally fixed to the base plate 20 by brazing to form the radiation fins 13. By removing the jig 50, the metal-ceramic bonding substrate 1 according to the embodiment of the present invention is formed. can be obtained.

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がろう付けによって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、ろう付け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。また、フィン部材２１の端部に幅広部４６を形成し、当該幅広部４６の表面側とベースプレート２０の受容部４０を接合するため、ろう材による接合面積が大きく、ろう材の広がりが良好であり接合信頼性が高い。 In the metal-ceramic bonding substrate 1 according to the embodiment of the present invention manufactured in this manner, the plurality of fin members 21 are attached to the base plate 20 by brazing, so that the base plate 20 is attached to the base plate 20 in the horizontal direction (the longitudinal direction of the plate). direction or width direction), and an excessive load is not applied to the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16.例文帳に追加As a result, cracking of the ceramic plate 15 and the reinforcing member 16 can be avoided. Also, the metal-ceramic bonded substrate 1 can be obtained without melting the fin main body 45 . Moreover, after aligning the fin members 21 by using the jig 50, they can be smoothly and easily attached to the base plate 20 by brazing, and the manufacturing cost for attaching the fin members 21 can be suppressed. Further, since the wide portion 46 is formed at the end portion of the fin member 21 and the surface side of the wide portion 46 and the receiving portion 40 of the base plate 20 are joined, the brazing material has a large bonding area and spreads well. High bonding reliability.

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１２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（ろう接）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。 Although one example of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the illustrated form. For example, although FIGS. 1 and 2 show the base plate 20 having a laminated structure in which the reinforcing member 16 is interposed inside the metal layer 17, a base plate 20 composed only of the metal layer 17 may be used.
FIG. 12 shows a circuit metal plate, a ceramic plate 15, and a base plate 20 (metal plate) composed only of a metal layer 17 (not having a reinforcing member 16 inside). An example of legal production is shown.
Table 2 shows examples 5 to 8 of combinations of manufacturing conditions for the semi-finished substrate 2 in that case. That is, a semi-finished substrate 2 was produced in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the reinforcing member 16 (ceramics) was not placed in the mold. After that, using the same fin member 21 and jig 50 as in Examples 1 to 4, the fin member 21 can be formed (brazed) on the base plate 20 of the substrate semi-finished product 2 by the same manufacturing method, and metal-ceramic bonding can be performed. Substrate 1 is completed.

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
５５ろう材
1 Metal-Ceramic Bonded Substrate 2 Substrate Semi-finished Product 12 Metal Circuit Board 13 Radiation Fin 15 Ceramic Plate 16 Reinforcing Member 17 Metal Layer 20 Base Plate 21 Fin Member 30 Upper Mold 31 Lower Mold 32 Mold 33 Cavity 34 Runner 35 Tank 36 Lid 40 Receiving part 41 (receiving part) upper end 45 Fin body part 46 Wide part 47 (Wide part) End part 48 (Wide part) Bottom surface 49 (Wide part) Side surface 50 Jig 51 Support part 52 Bar member 53 Slot Part 54 Recess 55 Brazing material

Claims

A metal-ceramic bonding substrate in which a base plate having heat dissipation fins is bonded to one surface of a ceramic plate,
The heat radiation fins are composed of a plurality of fin members attached to the base plate,
At the base end of the fin member, a wide portion protruding outward from the side surface of the fin member is formed,
A metal-ceramic bonding substrate, wherein the surface side of the wide portion is brazed to the base plate, and the fin member is attached to the base plate.

The base plate is formed with a plurality of receiving portions with which the surface side of the wide portion abuts,
2. The metal-ceramic bonding substrate according to claim 1, wherein the surface side of said wide portion is brazed while being in contact with said receiving portion.

3. The metal-ceramic bonding substrate according to claim 1, wherein the material of said fin member is aluminum or an aluminum alloy.

4. The metal-ceramic bonding substrate according to claim 1, wherein the base plate is made of aluminum or an aluminum alloy.

5. The metal-ceramic bonding substrate according to claim 1, wherein a metal circuit board is formed on the other surface of said ceramic plate.

6. The metal-ceramic bonding substrate according to claim 5, wherein the material of said metal circuit board is aluminum or an aluminum alloy.

7. The metal-ceramic bonding substrate according to claim 1, wherein a reinforcing member is formed inside said base plate.

A method for manufacturing a metal-ceramic bonded substrate in which a base plate having heat radiating fins is bonded to one surface of a ceramic plate, the method comprising:
The heat radiation fins are composed of a plurality of fin members attached to the base plate,
At the base end of the fin member, a wide portion protruding outward from the side surface of the fin member is formed,
The base plate is formed with a plurality of receiving portions with which the surface side of the wide portion abuts,
A method for manufacturing a metal-ceramic bonding substrate, wherein the surface side of the wide portion is brazed while being in contact with the receiving portion.

9. The metal-ceramics according to claim 8, wherein the surface sides of the wide portions of the plurality of fin members are brought into contact with the receiving portions and brazed while the plurality of fin members are arranged in parallel using a jig. A method for manufacturing a bonded substrate.

10. The method for manufacturing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 8, wherein the fin member is made of aluminum or an aluminum alloy.

11. The method for producing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 10, wherein said fin member is an extrusion molded material.

12. The method for producing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 8, wherein the base plate is made of aluminum or an aluminum alloy.

13. The method for manufacturing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 8, wherein a metal circuit board is provided on the other surface of said ceramic plate.

14. The method for producing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 13, wherein the material of said metal circuit board is aluminum or an aluminum alloy.

15. The method for producing a metal-ceramic bonding substrate according to any one of claims 8 to 14, wherein a reinforcing member is formed inside said base plate.

16. The method for producing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 8, wherein said ceramic plate and said base plate are bonded by a molten metal bonding method.

15. The method for producing a metal-ceramic bonding substrate according to claim 13, wherein the ceramic plate and the metal circuit board are bonded by a molten metal bonding method.