JP6613144B2

JP6613144B2 - 絶縁基板の製造方法

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Publication number: JP6613144B2
Application number: JP2016000485A
Authority: JP
Inventors: 和彦南
Original assignee: Showa Denko KK
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Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2019-11-27
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Also published as: JP2017123373A

Description

本発明は、電子素子等の発熱性素子が搭載される絶縁基板及びその製造方法に関する。

なお、本明細書及び特許請求の範囲では、「板」の語は、特に明示する場合を除き、「箔」も含み意味で用いられる。

また、本発明に係る絶縁基板の上下方向は限定されるものではないが、本明細書及び特許請求の範囲では、絶縁基板の構成を理解し易くするため、発熱性素子が搭載される絶縁基板の搭載面側を絶縁基板の上側、及び、その反対側を絶縁基板の下側とそれぞれ定義する。

電子素子等の発熱性素子が搭載される従来の絶縁基板の製造方法において、セラミックからなる絶縁層上にろう材層を介して配線層を積層し、絶縁層と配線層をろう付けにより接合することは、実公平８−１０２０２号公報（特許文献１）及び特開２０１１−６６３８７号公報（特許文献２）に開示されている。

絶縁基板において、冷熱サイクル負荷時の絶縁層と配線層との間の線膨張係数差に起因する応力を緩和するため、配線層は一般に高純度アルミニウムからなるものであった。

実公平８−１０２０２号公報（請求項１）特開２０１１−６６３８７号公報（段落０００２）

従来の絶縁基板の製造方法には次の問題があった。この問題を図１１〜１３を参照して以下に説明する。

図１１に示すように、絶縁基板のセラミックからなる絶縁層２１１と高純度アルミニウムからなるアルミニウム配線層２０１とをろう付けにより接合する場合には、まず絶縁層２１１上にろう材層２１５（ドットハッチングで示す）を介して配線層２０１を積層する。そして、絶縁層２１１と配線層２０１にそれらの厚さ方向に圧縮荷重が加わるように配線層２０１の上面からなる搭載面２０７を板状の押さえ部材２３０で押さえ、この状態で絶縁層２１１と配線層２０１を略室温からろう付け温度（例えば約６００℃）まで加熱することによりろう材層２１５を溶融し、そして冷却することによりろう材層２１５を凝固し、これにより絶縁層２１１と配線層２０１をろう付けにより接合していた。

しかるに、絶縁層２１１と配線層２０１をろう付け温度まで加熱する途中で配線層２０１を形成しているアルミニウムが再結晶化する。このとき、配線層２０１を形成しているアルミニウムは高純度なものであるから、アルミニウムが再結晶化すると粒径の大きな結晶粒２０６が形成されてしまい、その結果、図１２に示すように配線層２０１の搭載面２０７と押さえ部材２３０との間に大きな隙間ｇが生じる。すると、図１３に示すように、絶縁層２１１と配線層２０１との間から配線層２０１の外周側面２０１ａの外側に滲出したろう材層２１５の溶融したろう材の滲出部２１５が配線層２０１の外周側面２０１ａを滲み上がってこの隙間ｇ内に浸入し、そして滲出部２１５ａが冷却凝固することにより押さえ部材２３０が配線層２０１に固着するという問題が発生していた。このように押さえ部材２３０が固着すると、ろう付け終了後において押さえ部材２３０を搭載面２０７から強制的に剥がすことにより搭載面２０７の表面性状が低下するし、最悪の場合、配線層２０１が絶縁層２１１から剥離することがあった。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、絶縁層とアルミニウム配線層をろう付けにより接合した際に配線層と押さえ部材との固着を抑制することができる絶縁基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］アルミニウム配線層の上面からなる搭載面におけるその外周縁から少なくとも３００μｍ内側までの外周領域の結晶粒の平均粒径が３００μｍ以下に設定されている絶縁基板。

［２］前記配線層は、純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなる前項１記載の絶縁基板。

［３］前記配線層は、純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなる配線層本体と、前記配線層本体の上面にクラッドされた純度９９．８質量％以下のアルミニウムからなる表皮層とを備え、
前記搭載面が前記表皮層の上面からなる前項１記載の絶縁基板。

［４］前記表皮層の厚さが２０μｍ以上３００μｍ以下に設定されている前項３記載の絶縁基板。

［５］絶縁層上にろう材層を介して配線層が積層され且つ前記配線層の上面からなる搭載面を押さえ部材で押さえた状態で、前記絶縁層と前記配線層をろう付けにより接合する工程を備え、
前記接合する工程の前に、再結晶化された純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなる前記配線層の前記搭載面におけるその外周縁から少なくとも３００μｍ内側までの外周領域に加工変質部を形成し、
前記接合する工程では、前記絶縁層と前記配線層とのろう付け時の熱により前記加工変質部を再結晶化して前記加工変質部の結晶粒の粒径を小さくする絶縁基板の製造方法。

［６］前記加工変質部をショットブラストにより形成する前項５記載の絶縁基板の製造方法。

［７］前記加工変質部を面打ち加工により形成する前項５記載の絶縁基板の製造方法。

本発明は以下の効果を奏する。

前項［１］では、アルミニウム配線層の搭載面の少なくとも所定の外周領域の結晶粒の平均粒径が３００μｍ以下に設定されることにより、絶縁層と配線層をろう付けにより接合する際に配線層の搭載面と押さえ部材との間の隙間が小さくなる。そのため、絶縁層と配線層との間から滲出したろう材層の滲出部の、搭載面と押さえ部材との間の隙間への浸入が抑制される。これにより、配線層と押さえ部材との固着を抑制することができる。

前項［２］では、配線層が純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなることにより、冷熱サイクル負荷時に絶縁基板に発生する熱応力等の応力を確実に緩和することができる。

前項［３］では、配線層本体が純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなることにより、冷熱サイクル負荷時に絶縁基板に発生する熱応力等の応力を確実に緩和することができる。さらに、配線層の表皮層が純度９９．８質量％以下のアルミニウムからなることにより、表皮層を形成しているアルミニウムがろう付け時の熱などにより再結晶化してもその結晶粒の平均粒径は小さい。そのため、搭載面と押さえ部材との間の隙間を確実に小さくすることができる。これにより、配線層と押さえ部材との固着を確実に抑制することができる。

前項［４］では、表皮層の厚さが所定の範囲に設定されることにより、搭載面と押さえ部材との間の隙間を更に確実に小さくすることができる。これにより、配線層と押さえ部材との固着を更に確実に抑制することができる。

前項［５］では、接合する工程の前に、配線層の搭載面の少なくとも所定の外周領域に加工変質部を形成し、接合する工程では、絶縁層と配線層とのろう付け時の熱によって加工変質部を再結晶化して加工変質部の結晶粒の粒径を小さくすることにより、搭載面と押さえ部材との間の隙間が小さくなる。これにより、絶縁層と配線層との間から滲出したろう材層の滲出部の、搭載面と押さえ部材との間の隙間への浸入が抑制される。そのため、配線層と押さえ部材との固着を抑制することができる。

前項［６］では、加工変質部をショットブラストにより形成することにより、加工変質部を簡単に且つ確実に形成することができる。

前項［７］では、加工変質部を面打ち加工により形成することにより、加工変質部を簡単に且つ確実に形成することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁基板の製造方法において冷却層と緩衝層と絶縁層と配線層をろう付けにより接合する工程を説明するための正面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る配線層を備えた絶縁基板の製造方法において絶縁層と配線層をろう付けにより接合する前の状態の正面図である。図３は、絶縁層と配線層をろう付け温度の途中まで加熱した状態の正面図である。図４は、絶縁層と配線層をろう付け温度まで加熱した状態の正面図である。図５は、図４中のＺ１部分の拡大図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る配線層を備えた絶縁基板の製造方法において絶縁層と配線層をその上面から見た平面図である。図７は、絶縁層と配線層をろう付けにより接合する前の状態の正面図である。図８は、絶縁層と配線層をろう付け温度の途中まで加熱した状態の正面図である。図９は、絶縁層と配線層をろう付け温度まで加熱した状態の正面図である。図１０は、図９中のＺ２部分の拡大図である。図１１は、従来の絶縁基板の製造方法において絶縁層と配線層をろう付けにより接合する前の状態の正面図である。図１２は、絶縁層と配線層をろう付け温度の途中まで加熱した状態の正面図である。図１３は、絶縁層と配線層をろう付け温度まで加熱した状態の正面図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

本発明の一実施形態に係る絶縁基板２０は、図１に示すように、下から上へ順に積層された、冷却層１３、緩衝層１２、絶縁層１１及びアルミニウム配線層１を備える。そして、これらの層１３、１２、１１、１がろう付けにより積層状に接合一体化されることにより絶縁基板２０が得られる。

電子素子等の発熱性素子（図示せず）は、絶縁基板２０の配線層１の上面からなる搭載面７にはんだ付け等により接合されて搭載される。搭載面７のはんだ付け性を向上させるため、一般に、発熱性素子をはんだ付けにより接合する際には搭載面７にＮｉめっき膜等が形成される。

配線層１は、回路層とも呼ばれているものである。配線層１の形状は例えば平面視で略方形状である。配線層１の詳細な説明は後述する。

絶縁層１１は、電気絶縁性を有しており、具体的にはＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等のセラミックからなる。絶縁層１１の形状は例えば平面視で略方形状である。

緩衝層１２は、絶縁基板２０に発生する熱応力等の応力を緩和するための層であり、アルミニウム等の金属製である。緩衝層１２の形状は例えば平面視で略方形状である。

冷却層１３は、発熱性素子を冷却するための層であり、アルミニウム等の金属製である。冷却層１３の形状は例えば平面視で略方形状である。

絶縁基板２０では、配線層１の搭載面７に搭載された発熱性素子の熱は、発熱性素子から配線層１、絶縁層１１、緩衝層１２及び冷却層１３に順次伝導する。その結果、発熱性素子が冷却されてその温度が低下する。本実施形態では、冷却層１３はヒートシンク等の板状の放熱部材からなるものであり、多数の放熱フィン１３ａを有している。ただし本発明では、冷却層１３は放熱部材であることに限定されるものではなく、その他に例えば冷却液が流通する流通路を有するものであっても良い。

配線層１の形状は上述したように例えば平面視で略方形状であり、したがって配線層１の搭載面７は例えば平面視で略方形状である。

絶縁基板２０を製造する場合には、図１に示すように、載置台２５上に冷却層１３を載置し、冷却層１３上にろう材層１７を介して緩衝層１２を積層し、緩衝層１２上にろう材層１６を介して絶縁層１１を積層し、絶縁層１１上にろう材層１５を介して配線層１を積層し、これにより、載置台２５上に冷却層１３、緩衝層１２、絶縁層１１及び配線層１を仮組みして仮組み体１９を形成する。なお、図１〜３、７及び８では、各ろう材層１５、１６、１７は、他の層と区別し易くするため、ドットハッチングで示されている。

そして、仮組み体１９にその厚さ方向に圧縮荷重が加わるように配線層１の搭載面７を板状の押さえ部材３０で押さえ、この状態を維持したままで、所定のろう付け炉内で所定のろう付け雰囲気中にて仮組み体１９を略室温からろう付け温度まで加熱し、そしてろう付け温度に所定時間保持した後、略室温まで冷却する。これにより、冷却層１３と緩衝層１２と絶縁層１１と配線層１がろう付けにより一括接合される。

すなわち、この接合工程を行うことにより、冷却層１３と緩衝層１２が両層１３、１２間のろう材層１７を介して接合され、緩衝層１２と絶縁層１１が両層１２、１１間のろう材層１６を介して接合され、絶縁層１１と配線層１が両層１１、１間のろう材層１５を介して接合される。その結果、絶縁基板２０が得られる。

押さえ部材３０の材質は限定されるものではないが、カーボン、ステンレス鋼、セラミックなどであることが、押さえ部材３０の配線層１との固着を確実に抑制し得る点などで特に望ましい。

図２〜５は、本発明の第１実施形態に係る配線層１を備えた絶縁基板の製造方法を説明する図である。

本第１実施形態の配線層１は、図２に示すように、配線層本体２と配線層本体２上に積層される表皮層３とを備えたものである。発熱性素子が搭載される搭載面７は表皮層３の上面からなる。

配線層本体２は、純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなるものであり、詳述すると純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウム板からなるものである。配線層本体２のアルミニウムの純度は９９．９質量％以上であれば良く、例えば９９．９９質量％以上であっても良いし、９９．９９９質量％以上であっても良いし、これ以上であっても良い。

表皮層３は、純度９９．８質量％以下のアルミニウムからなるものであり、詳述すると純度９９．８質量％以下のアルミニウム板からなるものである。純度９９．８質量％以下のアルニウムとしては、Ａ１０００系合金（例：Ａ１１００、Ａ１０５０）、Ａ３０００系合金（例：Ａ３００３、Ａ３２０３）等が好適に用いられる。表皮層３のアルミニウムの純度の下限値は限定されるものではなく、通常、９７質量％である。

そして、配線層１は、配線層本体２を形成する純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウム板と表皮層３を形成する純度９９．８質量％以下のアルミニウム板とが圧延等によりクラッドされることにより、形成されたものである。すなわち、配線層１は、純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウム板と純度９９．８質量％以下のアルミニウム板とのクラッド板からなるものである。したがって、表皮層３は配線層本体２の上面にクラッドされて積層されている。

配線層１の形状は上述したように平面視で略方形状である。配線層１の一辺長さ（即ち配線層１の搭載面７の一辺長さ）は限定されるものではなく、通常、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。

本第１実施形態の配線層１を備えた絶縁基板２０を製造する場合において、冷却層１３（図１参照）と緩衝層１２（図１参照）と絶縁層１１と配線層１をろう付けにより一括接合する工程は、上述したろう付け方法による接合工程と同様に行われる。

すなわち、図２に示すように、これらの層を仮組みした仮組み体１９にその厚さ方向に圧縮荷重が加わるように配線層１の搭載面７を板状の押さえ部材３０で押さえる。この押さえ状態では、押さえ部材３０の押さえ面３０ａは搭載面７にその全面に亘って略面接触しており、更に押さえ面３０ａの外周部は搭載面７の外周縁７ａ全周に亘って外周縁７ａよりも外側方にはみ出している。この押さえ工程は略室温で行われる。そしてこの状態を維持したままで、所定のろう付け炉内で所定のろう付け雰囲気中にて仮組み体１９を略室温からろう付け温度まで加熱し、そしてろう付け温度に所定時間保持した後、略室温まで冷却する。

各ろう材層１５、１６、１７のろう材は限定されるものではなく、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材等のアルミニウム系ろう材が用いられる。

この接合工程では、仮組み体１９を略室温からろう付け温度まで加熱する途中の温度である約４５０℃まで加熱すると、図３に示すように、ろう付け時の熱により配線層１の配線層本体２を形成している高純度アルミニウムが再結晶化するとともに表皮層３を形成しているアルミニウムも再結晶化する。このとき、配線層本体２を形成しているアルミニウムは高純度なものなので、配線層本体２には粒径の大きな結晶粒（詳述すると再結晶粒）４が形成されるが、表皮層３を形成しているアルミニウムは高純度のものではなく純度９９．８質量％以下のものなので、表皮層３にはその全体（即ち搭載面７の全体）に亘って粒径の小さな結晶粒（詳述すると再結晶粒）５が形成され、具体的には平均粒径が３００μｍ以下の結晶粒５が形成される。そのため、配線層１の搭載面７と押さえ部材３０（詳述すると押さえ部材３０の押さえ面３０ａ）との間の隙間ｇ（図５参照）が小さくなる。

さらに仮組み体１９をろう付け温度（例：６００℃）まで加熱すると、図４及び５に示すように、絶縁層１１と配線層１との間に介在されたろう材層１５の溶融したろう材の一部が両層１１、１間から配線層１の外周側面１ａの外側に滲出し、この滲出部１５ａが配線層１の外周側面１ａを搭載面７に向かって滲み上がる。しかし、上述したように搭載面７と押さえ部材３０との間の隙間ｇが小さいことにより、隙間ｇ内への滲出部１５ａの浸入が抑制される。

したがって、ろう付け温度に加熱した仮組み体１９を略室温まで冷却しても、滲出部１５ａによる押さえ部材３０の配線層１との固着が抑制される。そのため、ろう付け終了後に押さえ部材３０を搭載面７から離しても、搭載面７の表面性状は良好に維持される。

しかも、押さえ部材３０の配線層１との固着が抑制されるので、接合工程を行う前に押さえ部材３０（詳述すると押さえ部材３０の押さえ面３０ａ）に離型剤を必ずしも塗布することを要しない。そのため、絶縁基板２０の製造時間の短縮化及び製造コストの引下げを図り得る。

さらに、配線層本体２が純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなることにより、冷熱サイクル負荷時に絶縁基板２０に発生する熱応力等の応力を確実に緩和することができる。

配線層本体２の厚さ及び表皮層３の厚さはそれぞれ限定されるものではないが、上述した効果を確実に得られるようにするため、配線層本体２の厚さは０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されるのが望ましく、表皮層３の厚さは２０μｍ以上３００μｍに設定されるのが望ましい。

また、ろう付け温度、ろう付け温度の保持時間（即ちろう付け時間）、及び押さえ部材３０による搭載面７への押圧力はそれぞれ限定されるものではないが、上述した効果を確実に得られるようにするため、ろう付け温度は５８０℃以上６３０℃以下に設定されるのが望ましく、ろう付け温度の保持時間（ろう付け時間）は１ｍｉｎ以上１２０ｍｉｎ以下に設定されるのが望ましく、押さえ部材３０による搭載面７への押圧力は０．０１Ｎ／ｍｍ^２以上１Ｎ／ｍｍ^２以下に設定されるのが望ましい。

さらに、ろう付け雰囲気は限定されるものではないが、上述した効果を確実に得られるようにするため、真空雰囲気（例：１０^-3Ｐａ以下の高真空状態、数Ｐａ程度の真空状態）、非酸化性雰囲気（例：窒素雰囲気などの低酸素濃度雰囲気）などであることが望ましい。

図６〜１０は、本発明の第２実施形態に係る配線層を備えた絶縁基板の製造方法を説明する図である。これらの図には、上記第１実施形態に係る絶縁基板と同じ作用を奏する要素に１００を加算した符号が付されている。

本第２実施形態の配線層１０１は、その全体が純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなるものであり、詳述すると純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウム板からなるものであり、更に、接合工程の前に既にその全体が再結晶化されているものである。したがって、配線層１０１には粒径の大きな結晶粒（詳述する再結晶粒）１０６が形成されている。

さらに、図６に示すように、配線層１０１の搭載面１０７におけるその外周縁１０７ａから少なくとも３００μｍ内側までの外周領域（クロスハッチングで示す）には加工変質部１０８が搭載面１０７の外周縁１０７ａ略全周に沿って局部的に形成されている。図６中の符号「Ｗ」は、加工変質部１０８が形成された搭載面１０７の外周領域の幅寸法を示しており、この幅Ｗは上述したように少なくとも３００μｍである。

なお本第２実施形態では、加工変質部１０８を形成する搭載面１０７の外周領域の幅Ｗは少なくとも３００μｍであれば良く、即ち外周領域の幅Ｗの下限値は３００μｍである。一方、外周領域の幅Ｗの上限値は限定されるものではなく、特に５０００μｍであることが望ましい。

加工変質部１０８は、ショットブラスト又は面打ち加工により形成されることが望ましい。加工変質部１０８が形成された搭載面１０７からの深さ領域は限定されるものではないが、５μｍ以上３００μｍ以下であることが望ましい。

配線層１０１の形状は上述したように平面視で略方形状である。配線層１０１の一辺長さ（即ち配線層１０１の搭載面１０７の一辺長さ）は限定されるものではなく、例えば上記第１実施形態と同じである。

本第２実施形態の配線層１０１を備えた絶縁基板を製造する場合において、冷却層（図１参照、符号「１３」）と緩衝層（図１参照、符号「１２」）と絶縁層１１１と配線層１０１をろう付けにより一括接合する工程は、上述したろう付け方法による接合工程と同様に行われる。

すなわち、図７に示すように、これらの層を仮組みした仮組み体１１９にその厚さ方向に圧縮荷重が加わるように配線層１０１の搭載面１０７を板状の押さえ部材１３０で押さえる。この押さえ状態では、押さえ部材１３０の押さえ面１３０ａは搭載面１０７にその全面に亘って略面接触しており、更に押さえ面１３０ａの外周部は搭載面１０７の外周縁１０７ａ全周に亘って外周縁１０７ａよりも外側方にはみ出している。この押さえ工程は略室温で行われる。そしてこの状態を維持したままで、所定のろう付け炉内で所定のろう付け雰囲気中にて仮組み体１１９を略室温からろう付け温度まで加熱し、そしてろう付け温度に所定時間保持した後、略室温まで冷却する。

各ろう材層１１５のろう材は限定されるものではなく、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材等のアルミニウム系ろう材が用いられる。

この接合工程では、仮組み体１１９を略室温からろう付け温度まで加熱する途中である約４５０℃まで加熱すると、図８に示すように、ろう付け時の熱により配線層１０１の搭載面１０７の加工変質部１０８が再結晶化されて加工変質部１０８に粒径の小さな結晶粒（詳述すると再結晶粒）１０９が形成され、具体的には平均粒径が３００μｍ以下の結晶粒１０９が形成される。そのため、配線層１０１の搭載面１０７（詳述すると搭載面１０７の外周領域）と押さえ部材１３０（詳述すると押さえ部材１３０の押さえ面１３０ａ）との間の隙間ｇ（図１０参照）が小さくなる。

さらに仮組み体１１９をろう付け温度（例：６００℃）まで加熱すると、図９及び１０に示すように、絶縁層１１１と配線層１０１との間に介在されたろう材層１１５の溶融したろう材の一部が両層１１１、１０１間から配線層１０１の外周側面１０１ａの外側に滲出し、この滲出部１１５ａが配線層１０１の外周側面１０１ａを搭載面１０７に向かって滲み上がる。しかし、上述したように搭載面１０７の外周領域と押さえ部材１３０との間の隙間ｇが小さいことにより、隙間ｇ内への滲出部１１５ａの浸入が抑制される。

したがって、ろう付け温度に加熱した仮組み体１１９を略室温まで冷却しても、滲出部１１５ａによる押さえ部材１３０の配線層１０１との固着が抑制される。そのため、ろう付け終了後に押さえ部材１３０を搭載面１０７から離しても、搭載面１０７の表面性状は良好に維持される。

しかも、押さえ部材１３０の配線層１０１との固着が抑制されるので、接合工程を行う前に押さえ部材１３０（詳述すると押さえ部材１３０の押さえ面１３０ａ）に離型剤を必ずしも塗布することを要しない。そのため、絶縁基板の製造時間の短縮化及び製造コストの引下げを図り得る。

配線層１０１の厚さは限定されるものではないが、上述した効果を確実に得られるようにするため、配線層１０１の厚さは２００μｍ以上３ｍｍ以下に設定されるのが望ましい。

また、ろう付け温度、ろう付け温度の保持時間（即ちろう付け時間）、及び押さえ部材１３０による搭載面１０７への押圧力はそれぞれ限定されるものではないが、上述した効果を確実に得られるようにするため、ろう付け温度は５８０℃以上６３０℃以下に設定されるのが望ましく、ろう付け温度の保持時間（ろう付け時間）は１ｍｉｎ以上１２０ｍｉｎ以下に設定されるのが望ましく、押さえ部材１３０による搭載面１０７への押圧力は０．０１Ｎ／ｍｍ^２以上１Ｎ／ｍｍ^２以下に設定されるのが望ましい。

ここで、本第１及び第２実施形態において、配線層の搭載面におけるその外周縁から少なくとも３００μｍ内側までの外周領域の結晶粒の平均粒径をｄ_avとすると、ｄ_avの測定方法は次のとおりである。

配線層の搭載面におけるその外周縁から３００μｍ内側までの外周領域を研磨及びエッチングしその法線側から金属顕微鏡で観察した結晶粒の円相当直径の平均値をｄ_avとした。なお、外周領域を研磨する際には外周領域の深さ方向の研磨量は２μｍ以下とした。

以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。

次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。ただし本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
本実施例１では、図２〜５に示した上記第１実施形態の配線層１を備えた絶縁基板を次のように製造した。

冷却層としての板状ヒートシンク１３、緩衝層１２、絶縁層１１及び配線層１を準備した。

ヒートシンク１３はアルミニウム製であり、緩衝層１２は高純度アルミニウム製であり、絶縁層１１はＡｌＮ（窒化アルミニウム）製であった。

配線層１は、その厚さが６００μｍであり、配線層本体２の上面に表皮層３がクラッドされて積層されたものである。

配線層本体２は純度９９．９質量％の高純度アルミニウム板（その厚さ４００μｍ）からなるものであり、表皮層３はＡ３００３（純度９８質量％）のアルミニウム板（その厚さ２００μｍ）からなるものであり、配線層１は両アルミニウム板が圧延によりクラッドされたクラッド板で形成されたものであった。配線層１の形状は平面視で正方形状であり、配線層１の一辺長さは２５ｍｍであった。

次いで、載置台２５上にヒートシンク１３を載置し、ヒートシンク１３上にろう材層１７を介して緩衝層１２を積層し、緩衝層１２上にろう材層１６を介して絶縁層１１を積層し、絶縁層１１上にろう材層１５を介して配線層１を積層し、これにより仮組み体１９を形成した。各ろう材層１５、１６、１７はアルミニウム系ろう材板からなるものであり、その厚さはそれぞれ３０μｍであった。

そして、仮組み体１９にその厚さ方向の圧縮荷重が加わるように仮組み体１９の配線層１の搭載面７を板状押さえ部材３０で押し、この状態を維持したままで、仮組み体１９を真空ろう付け炉内で真空（真空度：１０^-3Ｐａ以下）中にて室温からろう付け温度まで加熱し冷却することにより、ヒートシンク１３、緩衝層１２、絶縁層１１及び配線層１を真空ろう付けにより一括接合した。

この際に適用したろう付け条件は、ろう付け温度６００℃、ろう付け温度の保持時間（ろう付け時間）２０ｍｉｎ、押さえ部材３０による搭載面７への押圧力０．１Ｎ／ｍｍ^２であった。

また、押さえ板３０の形状は平面視で正方形状であり、押さえ板３０の押さえ面３０ａの一辺長さは３２ｍｍであり、したがって配線層１（搭載面７）の一辺長さよりも大きかった。また、押さえ板３０の材質はカーボンであった。

ろう付け終了後に押さえ部材３０の配線層１との固着状態を調べたところ、押さえ部材３０は配線層１に固着していなかった。

また、配線層１の搭載面７におけるその外周縁から３００μｍ内側までの外周領域の結晶粒の平均粒径ｄ_avを測定したところ、ｄ_avは１００μｍであった
＜実施例２＞
本実施例２では、図６〜１０に示した上記第２実施形態の配線層１０１を備えた絶縁基板を次のように製造した。

冷却層として板状ヒートシンク、緩衝層、絶縁層１１１及び配線層１０１を準備した。ヒートシンク、緩衝層及び絶縁層１１１は、実施例１と同じものである。

配線層１０１は、全体が再結晶化された純度９９．９質量％の高純度アルミニウム板からなるものであり、その厚さは６００μｍであった。そして、配線層１０１の搭載面１０７におけるその外周縁１０７ａから３００μｍ内側までの外周領域に外周縁１０７ａ全周に沿ってショットブラストにより加工変質部１０８を局部的に形成した。

次いで、実施例１と同じように、ヒートシンク、緩衝層、絶縁層１１１及び配線層１０１を積層して仮組み体１１９を形成した。

そして、実施例１と同じろう付け条件でヒートシンク、緩衝層、絶縁層１１１及び配線層１０１を真空ろう付けにより一括接合した。

ろう付け終了後に押さえ部材１３０の配線層１０１との固着状態を調べたところ、押さえ部材１３０は配線層１０１に固着していなかった。

また、配線層１０１の搭載面１０７におけるその外周縁１０７ａから３００μｍ内側までの外周領域の結晶粒の平均粒径ｄ_avを測定したところ、ｄ_avは７０μｍであった。

＜比較例＞
冷却層として板状ヒートシンク、緩衝層、絶縁層及び配線層を準備した。ヒートシンク、緩衝層及び絶縁層は、実施例１と同じものである。

配線層は、純度９９．９質量％の高純度アルミニウム板からなるものであり、その厚さは６００μｍであった。

次いで、実施例１と同じように、ヒートシンク、緩衝層、絶縁層及び配線層を積層して仮組み体を形成した。

そして、実施例１と同じろう付け条件でヒートシンク、緩衝層、絶縁層及び配線層を真空ろう付けにより一括接合した。

ろう付け終了後に押さえ部材の配線層との固着状態を調べたところ、押さえ部材は配線層に固着していた。

また、配線層の搭載面におけるその外周縁から３００μｍ内側までの外周領域の結晶粒の平均粒径ｄ_avを測定したところ、ｄ_avは外周領域の幅３００μｍよりも大きく４０００μｍであった。

本発明は電子素子等の発熱性素子が搭載される絶縁基板及びその製造方法に利用可能である。

１、１０１：配線層
２：配線層本体
３：表皮層
７、１０７：搭載面
７ａ、１０７ａ：搭載面の外周縁
１１、１１１：絶縁層
１５、１１５：ろう材層
２０：絶縁基板
３０、１３０：押さえ部材

Claims

絶縁層上にろう材層を介して配線層が積層され且つ前記配線層の上面からなる搭載面を押さえ部材で押さえた状態で、前記絶縁層と前記配線層をろう付けにより接合する工程を備え、
前記接合する工程の前に、再結晶化された純度９９．９質量％以上の高純度アルミニウムからなる前記配線層の前記搭載面におけるその外周縁から少なくとも３００μｍ内側までの外周領域に加工変質部を形成し、
前記接合する工程では、前記絶縁層と前記配線層とのろう付け時の熱により前記加工変質部を再結晶化して前記加工変質部の結晶粒の粒径を小さくする絶縁基板の製造方法。
前記加工変質部をショットブラストにより形成する請求項１記載の絶縁基板の製造方法。
前記加工変質部を面打ち加工により形成する請求項１記載の絶縁基板の製造方法。