JP4241397B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

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Description

技術分野
本発明は、パワーモジュール、およびパワーモジュールに使用される回路基板およびその製造方法に関する。この技術は特に、HEV(Hybrid Electric Vehicle;ハイブリッド電気自動車)などに用いられる高信頼性インバータモジュール用パワーモジュール等に好適に適用できる。
背景技術
従来、パワーモジュール等に利用される半導体装置においては、アルミナ、ベリリア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等のセラミックス基板の表裏面に、Cu又はAlからなる導電層および放熱板がそれぞれ形成された回路基板が用いられている。このような回路基板は、樹脂基板と金属基板との複合基板、あるいは樹脂基板よりも、高絶縁性が安定して得られる。
導電層及び放熱板がCuである場合には、セラミックス基板やはんだとの熱膨張差に起因する熱応力の発生が避けられず、長期的な信頼性が不十分になりやすい。これに対し、導電層及び放熱板がAlである場合には、熱伝導性や電気伝導性ではCuよりも劣るものの、熱応力を受けた際に容易に塑性変形し、応力が緩和されるため、信頼性が高い利点がある。
特開2001−53199号公報、および特開平8−335652号公報には関連技術が開示されている。
ところで、絶縁セラミックスの両面に圧延材のAl板を接合するには、ろう材を用いて500℃以上の高温で接合する必要がある。この場合、ろう付けした後に常温状態で反りを生じることがあり、この反りが、回路基板製造工程やパワーモジュールを製造するアセンブリ工程での不良を発生する原因となっていた。
反りの原因は、図3Aに示すように、ろう付け工程において導電層中のAl結晶が異常に大きく成長することにあると考えられる。結晶粒径が著しく大きくなることにより、絶縁セラミックス基板の両面に形成された導電層の機械的特性に異方性が生じ、応力の不均衡から反りを生じるのである。絶縁セラミックス基板の表裏面に導電層が接合される場合、それぞれの導電層の厚みが等しくされることが応力均衡の点から好ましい。
Al結晶の粒径は添加元素を増加することによって抑制できるが、添加元素量が増えると応力緩和効果が低下する。このため、Alの0.2%耐力や加工硬化指数が基準値よりも大きくなり、例えば−40〜125℃の温度サイクル試験をおこなった際に、セラミックス基板に割れを生じる可能性がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回路基板の反りを低減すること、およびセラミックス基板の割れを防止することを課題とする。
発明の開示
本発明の回路基板は、絶縁セラミックス基板の両面に導電層が接合され、前記導電層は99.98質量%以上のアルミニウムを含み、その平均結晶粒径は0.5mm以上かつ5mm以下であり、結晶粒径の標準偏差σは2mm以下である。
導電層の結晶粒径は、導電層の表面をNaOH水溶液、HF、またはGaなどでエッチングし、導電層のマクロ組織を露出させた後、光学顕微鏡もしくは電子顕微鏡(SEM)により組織を観察することにより、測定できる。
前記導電層は、Cu、Fe、Siのそれぞれを20ppm以上含有し、圧延されたものであってもよい。前記導電層は15%以上の圧下率で圧延されていてもよい。この場合、Al結晶の異常成長を抑制でき、結晶粒径のばらつきを減らす効果が得られる。
最大結晶粒径を有する結晶の面積は、前記絶縁セラミックス基板の面積の15%以下であってもよい。この場合、導電層の機械的特性に異方性が生じることを防止する効果がさらに高い。
前記絶縁セラミックス基板は、Al、AlN、およびSiの少なくとも1種により形成されていてもよい。前記導電層は前記絶縁セラミックス基板表面にろう材を用いて接合されていてもよい。前記ろう材は、Al−Si系,Al−Ge系,Al−Mn系,Al−Cu系,Al−Mg系,Al−Si−Mg系,Al−Cu−Mn系,およびAl−Cu−Mg−Mn系のろう材から選択される1または2以上のろう材であってもよい。この場合、導電層と絶縁セラミックス基板との接合が良好になる。
本発明のパワーモジュールは、前記回路基板と、この回路基板を支持する放熱板とを有する。前記回路基板の前記導電層の少なくとも一部は、前記放熱板に対して、前記ろう材よりも融点の低いろう材により接合されていてもよい。
一方、本発明の回路基板の製造方法は、絶縁セラミックス基板上にろう材を介して、99.98質量%以上のアルミニウムを含む導電層を配置し、これらを50kPa以上かつ300kPa以下の力で圧接させつつ、真空中または不活性ガス中で600℃以上に加熱することにより前記導電層と前記絶縁セラミックス基板とを前記ろう材で接合し、かつ、前記導電層の平均結晶粒径を0.5mm以上かつ5mm以下、結晶粒径の標準偏差σを2mm以下にする。
前記製造方法は、99.98質量%以上のアルミニウムを含む板材を熱処理したのち、15%以上の圧下率で圧延を行うことにより前記導電層を得る工程をさらに有していてもよい。最終の熱処理からの圧下率が15%以上にされることにより、導電層の0.2%耐力を35N/mm程度以下、Al材の加工硬度指数を0.18程度以下にすることができる。このため、繰り返し温度変化に曝された場合のセラミックス基板の割れ等を防ぐ効果が高められる。例えば、−40℃〜125℃の温度サイクル試験をおこなった際に、基板に割れが生じるまでのサイクル数を高めることができる。温度サイクル試験とは、例えば、回路基板に冷熱衝撃試験器にて−40℃×30分および125℃×30分を1サイクルとする温度処理を繰り返し行う試験である。
本発明によれば、導電層の平均結晶粒径が0.5mm以上5mm以下とされ、結晶粒径の標準偏差σが2mm以下であるから、導電層の機械的特性に異方性が生じにくく、回路基板の反りが低減できる。また、導電層は99.98質量%以上のアルミニウムを含有するから応力緩和能力も大きく、温度変化に曝されてもセラミックス基板の割れ等が生じにくい。したがって、本発明によれば、回路基板の反りを低減できるだけでなく、温度変化に曝された場合にもセラミックス基板に割れ等の不具合が生じることが防止できる。
導電層の平均結晶粒径が5mmより大きいと導電層の機械的特性に異方性を生じて基板に反りが生じ易くなる。平均結晶粒径が0.5mmより小さいと、加工硬化が大きくなるなど機械的特性が変化し、温度変化に曝された際に変形抵抗が増し、セラミックス基板の割れや、半導体チップをはんだ付けした部分にクラックが生じ易くなる。結晶粒径の標準偏差が2mm以上であると、導電層の結晶粒径のばらつきが大きくなりすぎ、機械的特性に異方性を生じる可能性がある。
前記導電層の平均結晶粒径は0.8mm以上1.5mm以下、結晶粒径の標準偏差σは1mm以下であるとより好ましい。この場合、温度変化に曝されたときのセラミックス基板の割れ等の不具合をさらに防止できる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る回路基板およびその製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の回路基板1を示す断面図であり、この回路基板1は、絶縁セラミック基板2の両面のそれぞれに、ろう材層4を介して、Al板(導電層)3を接合したものである。
絶縁セラミック基板2の材質は限定されないが、好ましくはSi、AlNまたはAlから選択される1種または2種の複合材とされる。このなかでも、特にAlNが好ましい。このAlNは、熱伝導率が170〜200W/mKと高く、導電層のAlに近い値であるため、導電層上に搭載されるSiチップの熱を速やかに放熱させることができる。また、AlNの熱膨張係数が4.3×10−6/℃と低く、Siチップの熱膨張係数に近い値であるため、Siチップを固定しているはんだにクラックを生じさせにくい。絶縁セラミックス基板2の厚さは限定されないが、一例として0.3〜1.5mm程度とされる。絶縁セラミック基板2の形状は一般的には矩形状であるが、その他の形状であってもよい。
Al板3は99.98質量%以上のAlを含有する。Al含有率がそれよりも低いと、Al板3の応力緩和効果が低下し、温度変化に曝された際に回路基板1の反りやセラミックス基板2の割れが生じやすくなる。Al板3の厚さは限定されないが、一例として0.25〜0.6mmにされる。より具体的な実施形態では、絶縁セラミック基板2は、例えば厚さ0.635mmのAlN板、Al板3は、例えば厚さ0.4mmとされる。Al板3はセラミックス基板2の全面に接合されていてもよいし、セラミックス基板2の一部にのみ接合されていてもよい。例えば、図1に示すようにセラミックス基板2の周辺部を除く部分にのみ形成されていてもよい。
ろう材4の厚さは限定されないが、一例として0.005〜0.05mmとされる。より具体的な例では0.03mm程度である。ろう材4の材質は限定されないが、好ましくは、Al−Si系、Al−Ge系,Al−Mn系,Al−Cu系,Al−Mg系,Al−Si−Mg系,Al−Cu−Mn系,およびAl−Cu−Mg−Mn系のろう材から選択された1種または2種以上とされる。いずれのろう材もAl含有量は70〜98質量%とされる。この中でも特に、Al−Si系ろう材又はAl−Ge系ろう材が好ましい。これらAl−Si系ろう材、Al−Ge系ろう材は、金属間化合物を生じ難いからであり、この金属間化合物が生じると、前述した−40℃〜125℃程度の温度サイクル発生時に亀裂発生の原因となり易い。また、金属間化合物が生じ難いので、低い圧力下で接合することが可能になる。Al−Si系ろう材の一例を挙げると、95〜75質量%のAlおよび3〜20質量%のSiを含む合金であり、融点(共晶点)は577℃である。
Al板3の平均結晶粒径は0.5mm〜5mmとされ、結晶粒径の標準偏差σは2mm以下とされている。平均結晶粒径が5mmより大きいと、Al板3の機械的特性に異方性が生じ、温度変化に曝されると回路基板1に反りが生じる可能性がある。平均結晶粒径が0.5mmより小さいと、加工硬化が大きくなり、温度サイクルによる変形抵抗が上昇し、セラミックスの割れやSiチップはんだ付け部のクラック発生が生じ易くなる。標準偏差が2mm以上の場合には、結晶粒径のばらつきが大きくなりすぎるため、機械的特性に異方性を生じる可能性がある。
Al板3の結晶粒径の測定は、以下のように行うことができる。絶縁セラミックス基板2と接合したAl板3表面を、エッチングして導電層のマクロ組織を露出させる。エッチング液としてはNaOH水溶液や、HF、Gaなどが使用できる。エッチング後、水洗および乾燥して、光学顕微鏡もしくは電子顕微鏡(SEM)により結晶粒の組織観察をおこなう。さらに、図3Bに示すように顕微鏡画像に対して画像処理をおこなうことにより、平均結晶粒径および標準偏差を測定する。同様に、最大結晶粒径も求めることができる。
画像解析の方法の一例は以下の通りである。まず、セラミックス基板2に接合されたAl板3の表面を以下のいずれかの条件でエッチングし、マクロ組織すなわちAlの結晶粒界を観察できるサンプルを作製する。
エッチング条件(1):例えば、Al板3の表面をフッ硝酸(酸性フッ化アンモニウム:100g/L,硝酸800mL/L)で3分処理する。
エッチング条件(2):例えば、Al板3の表面を4質量%NaOH水溶液で20分処理する。
エッチング条件(3):Al板3の表面を研磨したうえGaを塗布し、50℃×2hでAlの粒界にGaを拡散させた後、さらに表面を鏡面研磨する。
得られたサンプルを光学顕微鏡またはSEMなどで写真撮影し、写真中の各結晶粒境界を簡易CADソフトなどで取り込み、画像処理を行うことにより個々の結晶粒の面積Sを求める。これを以下の式から平均粒径に変換する。
平均粒径=2×√(S/π)
さらに、写真全体における平均粒径の分布から、平均値および標準偏差を算出すればよい。
最大結晶粒径を有する結晶の面積が、絶縁セラミックス基板2の面積に占める割合は、15%以下であることが好ましい。その場合には、回路基板1の反り量を低減することができる。
Al板3を絶縁セラミックス基板2と接合した場合、Al結晶が異常成長するとセラミックス基板2両面のAl板3の機械的特性に異方性を生じ、反り量が大きくなってしまうが、上記のようにAl板3の結晶粒径を設定すると、Al板3の機械的特性に異方性を低減でき、回路基板1の反りが低減できる。
絶縁セラミックス基板2の表裏に接合されるAl板3は、それぞれの厚みが等しくされることが好ましい。Al板3は絶縁セラミックス基板2の両面に接合されることが好ましい。片側のみであると絶縁セラミックス基板2に反りが発生しやすいためである。ただし、必要に応じては片側のみでもよい。
Al板3は、Cu、Fe、Siをいずれも20ppm以上含有していることが好ましい。この場合には、Al結晶の過度の成長が抑制され、結晶粒径のばらつきが低減されるため、一部の結晶粒の粗大化が生じにくく、機械的異方性の原因となりにくい。より好ましくは、Cuが20〜60ppm、Feが20〜40ppm、Cuが20〜80ppmとされる。これらの上限値を超えると、0.2%耐力や加工硬度指数が前述した値(0.2%耐力が35N/mm程度以下、加工硬度指数が0.18程度以下)より大きくなって、温度サイクル発生時に絶縁セラミックス基板との界面や導電層の上に搭載されるSiチップのはんだ付け面に応力発生し、絶縁セラミックス基板やはんだの亀裂発生の原因となる。
次に、上記回路基板1の製造方法を説明する。
Al板3の上に順に、シート状のろう材4、絶縁セラミック基板2、シート状のろう材4、およびAl板3を重ねる。これらに50〜300kPa(0.5〜3kgf/cm)の圧力を加えつつ、真空中または不活性ガス中(例えばArガス雰囲気中)で600℃以上かつAl板3の融点以下の温度に加熱する。これによりろう材4が溶け、セラミックス基板2とAl板3が強固に接合される。このときの加熱条件は、先に述べた結晶粒径条件を満たすように設定される。ろう付け後、室温まで冷却し、片面のAl板3を所定のパターンにエッチングし、回路を形成する。
貼り合わせの際の圧力が50kPa未満では接合ムラが生じるおそれがある。300kPaよりも大きいと接合時にセラミックス基板2に割れが発生しやすい。加熱温度が600℃未満であると、接合が不十分になりやすくなる。また、上記範囲を外れると前述した結晶粒径の条件を満たしにくくなる。
回路基板1の反り量を計るには、100mm角の回路基板1の対角線上に100mm間隔で2点をとり、この2点間の断面曲線を3次元測定装置またはレーザー変位計を用いて測定する。図2に示すように、この断面曲線と平面Pとの間隔のうち最大変位Cを測定する。回路基板1の交差する対角線のそれぞれに沿って測定した値のうち、大きい方を反り量として定義する。
Al板3の結晶成長は添加元素を増加することによって抑制可能であるが、この添加元素の濃度すなわちAlの純度により、Al自体の機械的特性が著しく変化する。上記の結晶粒径を実現するために、Al板3は、99.98質量%以上のアルミニウムを含む板材を200〜450℃で最終熱処理したのち、15%以上の圧下率で圧延することにより得られていることが好ましい。これにより、Al板3の0.2%耐力を35N/mm程度以下、導電層の加工硬度指数を0.18程度以下にすることが容易になる。したがって、応力緩和効果を向上することができ、−40℃〜125℃の温度サイクル試験をおこなった際に回路基板に割れが生じることを防止できる。また、Al板3において、最終熱処理からの圧下率が15%以上であれば、結晶粒の粗大化が進行しにくくなる。
本実施形態によれば、絶縁セラミックス基板2が、ヤング率が320GPa程度で、反り抑制措置が必要な必要なアルミナ、AlN、または、Siなどから形成され、かつ、ろう材4が、導電層の結晶粒の成長がおきる500℃以上の温度領域、特に600℃以上の熱処理を必要としているAl−Si系のようなろう材とされた場合であっても、Al板3の平均結晶粒径が0.5mm〜5mm程度の範囲とされ、かつ、結晶粒径の標準偏差σが2mm程度以下に設定されることにより、Al板3の機械的特性に異方性が生じることを低減できる。従って、絶縁セラミックス基板2およびAl板3の熱膨張差に起因する熱応力の発生を低減し、回路基板1に反りやクラックが生じることを防ぎ、回路基板の長期的な信頼性を向上することが可能となる。
次に、本発明の第2実施形態であるパワーモジュールを説明する。本実施形態のパワーモジュール10には、前述の第1実施形態に係る回路基板1が実装されている。図4はパワーモジュール10の断面図である。
図4に示すように、パワーモジュール10は、放熱板11の一方の主面に1又は2以上の方形の回路基板1が固着されたものである。放熱板11はAl系合金板からなる板材であって、絶縁セラミックス基板と同様、熱伝導率が高く(例えば150W/mK以上)、熱膨張係数が低い(例えば10×10−6/℃以下)ものが好ましく、AlSiCからなるもの、あるいは、孔明きFe−Ni合金板の両面にAlを接合した三層構造のものが好適である。また、放熱板11の厚さは限定されないが、一例として3〜10mmのものが使用される。回路基板1は、前述した第1実施形態と同様のものとされ、AlN等からなる例えば厚さ0.3〜1.5mmの絶縁セラミック基板2と、絶縁セラミック基板2の両面に接合された第1および第2のAl板3を備える。第1及び第2Al板3は、例えば厚さが0.25〜0.6mmとされる。回路基板1は例えば一辺が30mm以下の方形状とされる。
回路基板1は、放熱板11にろう材によりろう付けされている。ろう材としては、Al−Si系,Al−Cu系,Al−Mg系,Al−Mn系およびAl−Ge系のろう材から選ばれる1又は2以上を用いることが好ましい。回路基板1を放熱板11へろう付けするには、放熱板11の上にろう材のシートおよび回路基板1をこの順序で重ね、これらに圧力50〜300kPaを加え、真空中または不活性ガス中で580〜650℃に加熱してろう材を溶融させ、その後冷却する。上記ろう材としては、融点がろう材4の融点以下であり、より好ましくは500〜630℃、例えば575℃程度のものが好適である(ただし、融点とは液相線を越える点とする)。この場合、絶縁セラミック基板2とAl板3を接合したろう材4は完全には溶融せずに、放熱板11と第1Al板3とを接合させることができる。
このように構成されたパワーモジュール10は、放熱板11の隅に形成された取付孔11aに雄ねじ13が挿入され、これら雄ねじ13が水冷式ヒートシンク14に形成された雌ねじ14aにそれぞれ螺合されることにより、放熱板11の他方の面が、例えばAl合金からなる水冷式のヒートシンク14に密着接合される。
このように構成されたパワーモジュール10では、第1実施形態と同様の効果を奏する。このような回路基板1を実装したことにより、熱サイクル時に生じる回路基板1の縁における収縮量の相違も比較的小さく抑制できて、パワーモジュール10の熱サイクル寿命を延ばすことができる。その結果、パワーモジュールとしての信頼性を向上できる。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。
<実施例1>
図4に示す構造のパワーモジュールを作成した。
50mm×50mm×0.635mmのAlN製セラミック基板2の両面に、縦横寸法が絶縁セラミック基板2と同一で、厚さが0.4mmのAl板3をそれぞれ接合して回路基板1を作成した。Al板3は、450℃での最終熱処理後、圧下率30%で圧延を行ったもので、99.99質量%のAl、23ppmのCu、30ppmのSi、33ppmのFeを含有していた。ろう材4は、8質量%のSiを含有するAl−Si系ろう材とした。このろう材の融点は626℃であった。Al板3、Al−Si系ろう材4、絶縁セラミック基板2、Al−Si系ろう材4、Al板3をこの順序で重ねた状態で、これらに圧力200kPaを加えつつ、真空中で630℃に加熱し、10分経過後冷却することによりこれらを接合した。
次に、100mm×100mm×3mmのAlSiCからなる放熱板11と、Siチップ16を用意し、回路基板1と放熱板11とSiチップ16をハンダでろう付けしてパワーモジュール10を得た。こうして得られたパワーモジュールを30個用意し実施例1の試料とした。
<実施例2〜12および比較例1〜6>
表1に示すように、絶縁セラミックス基板の材料、ろう材、最終圧延率、Al純度、Cu量、Si量、Fe量を種々変化させて、パワーモジュールをそれぞれ30個作成した。比較例については、比較例1がCu量、比較例2がSi量、比較例3がFe量、比較例4が最終圧延率、比較例5がAl純度をそれぞれ本発明のねらいとする範囲から外して作成した。また、比較例6は絶縁セラミックス基板の片面にのみAl板を接合した。
実施例1〜12、比較例1〜6のそれぞれのAl板3の表面を、2〜5%NaOH水溶液でエッチングしてマクロ組織を露出させ、電子顕微鏡(SEM)で結晶粒の組織観察をおこなって画像処理し、平均結晶粒径、標準偏差、最大結晶粒径、および導電層に含まれる最大結晶粒径を有する結晶の面積が絶縁セラミックス基板2の面積に占める割合を測定した。結晶粒径については、結晶粒の面積(S)を測定し、これを円周率(π)で割ったものの平方根から半径を求めて2倍した(2×√(S/π))。結果を表1に併記する。
<比較試験及び評価>
実施例1〜12および比較例1〜6のパワーモジュールを、冷熱衝撃試験器にセットし、−40℃×30分、室温×30分、125℃×30分、および室温×30分を1サイクルとする熱処理を繰り返した。温度サイクルを100回繰り返した時点で、回路基板1と放熱板11との間、および、絶縁セラミック基板2とAl板3との間の剥離の有無を観察し、剥離が確認されない場合には更に温度サイクルを100回繰り返した。この工程を繰り返して、剥離が確認されるまでの温度サイクル回数を温度サイクル寿命として測定した。剥離の有無は拡大鏡により確認することにより行った。この結果を表2に示す。
各回路基板1において反り量を測定し、30個のうち、Al板3接合後の製造工程中に発生した不具合数をカウントした。不具合数とは、回路基板製造工程や、この絶縁回路基板を用いパワーモジュールを製造するアセンブリ工程での不具合を生じたパワーモジュールの個数である。不具合とは、具体的には、反り量が大きいために回路パターン形成用のレジスト印刷工程中に基板固定のための吸着ステージ上でセラミックス基板が割れたり、ヒートシンクはんだ付け中に反りに起因したはんだボイドが発生するなどである。これらの結果を表2に併記する。
<評価>
表1に示すように、実施例1〜12では、Al板3を最終圧下率15%以上、純度99.98質量%以上、20ppm以上のCu、20ppm以上のSi、20ppm以上のFeが含有されたものとすることにより、平均結晶粒径が0.5mm〜5mm、結晶粒径の標準偏差σが2mm以下となった。実施例1〜12のパワーモジュールは、いずれも良好な温度サイクル寿命を有していた。
これに対して、上記条件からはずれた比較例1〜6では、平均結晶粒径および標準偏差が本発明範囲を満たさず、温度サイクル寿命が短くなった。
図5は、実験により得られた平均結晶粒径と温度サイクル寿命との関係を示す。図5から、平均結晶粒径が0.5より小さいと温度サイクル寿命が3100回以下と極端に短くなっているのがわかる。また、導電層の平均結晶粒径が0.8mm以上1.5mm以下の範囲であると5000回程度と温度サイクル寿命が非常に長くなっていることがわかる。
図6は、導電層に含まれる最大結晶粒径を有する結晶の面積が絶縁セラミックス基板の面積に占める割合と反り量との関係を示す。図6から、最大結晶粒径部分が、基板全体の15%を超えると50mmあたりの基板の反り量が120μm以上に急増することがわかる。
一方、Al板内のSi濃度を測定した結果、Al板/AlN基板の接合時には、ろう材に含まれるSiがAl板中へ拡散していることが確認された。図7はAl/AlNの接合界面からAl板内へ向かう距離Xと、Si濃度との関係を示すグラフである。このグラフに示されるように、Siが拡散する深さは、Al/AlNの接合界面から0.1mm程度であった。したがって、Al板の表層部(例えば厚さ0.1mm程度の範囲)について元素分析を行えば、ろう材からのSi拡散の影響を受けることなく、Al板材そのものの組成を測定することができる。よって、Si:20〜60ppm、Fe:20〜40ppm、Cu:20〜80ppmといった微量分析も十分に可能である。
図7に示すように、Al板/AlN基板の接合界面付近では、0.1質量%程度のSiが拡散し、Al純度が99.90質量%程度までに減少している。このようなSi拡散によって、Al板の接合界面付近は相対的に高強度となり、クラックの進展を防止する効果が得られる。Al板の残りの部分(表面側の約3/4の領域)については、高純度Alの状態が確保されているため、変形抵抗が小さく、温度サイクル試験時に、AlN基板にかかる応力を低減できる。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、回路基板の反りを低減できるだけでなく、温度変化に曝された場合にもセラミックス基板に割れ等の不具合が生じることが防止できる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係る回路基板の実施形態を示す断面図である。
図2は、反り量を説明するための断面図である。
図3Aおよび図3Bは、結晶粒径測定を説明するための模式図であり、図3Aは従来技術における結晶例を示し、図3Bは本発明の回路基板の導電層における結晶の例を示す。
図4は、本発明に係るパワーモジュールの実施形態を示す断面図である。
図5は、本発明に係る実施例において、平均結晶粒径と温度サイクル寿命の関係を示すグラフである。
図6は、本発明に係る実施例において、セラミックス基板面積に占める最大結晶の面積の割合と反り量との関係を示すグラフである。
図7は、接合後のAl板中に拡散したSiの濃度分布を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 回路基板の製造方法であって、99.98質量%以上のアルミニウム、及びCu、Fe、Siのそれぞれを20ppm以上含む板材を熱処理したのち15%以上の圧下率で圧延を行うことにより前記導電層を得る工程を有し、絶縁セラミックス基板上にろう材を介して前記導電層を配置し、これらを50kPa以上かつ300kPa以下の力で圧接させつつ、真空中または不活性ガス中で600℃以上に加熱することにより前記導電層と前記絶縁セラミックス基板とを前記ろう材で接合し、かつ、前記導電層の平均結晶粒径を0.5mm以上かつ5mm以下、結晶粒径の標準偏差σを2mm以下にする。
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