JP6682403B2

JP6682403B2 - 絶縁基板の製造方法及び絶縁基板

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Publication number: JP6682403B2
Application number: JP2016169321A
Authority: JP
Inventors: 南　和彦; 和彦南; 博之須藤
Original assignee: Showa Denko KK
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Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: JP2018037515A

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の製造方法及び絶縁基板に関する。

なお、本明細書及び特許請求の範囲では、「アルミニウム」の語は、特に明示する場合を除き純アルミニウムとアルミニウム合金の双方を含む意味で用いられ、また「板」の語は、特に明示する場合を除き「箔」も含む意味で用いられる。

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ついて、セラミック製の絶縁層の上側に配線層（回路層とも呼ばれている）を絶縁層に対し積層状に配置し、配線層と絶縁層をろう付けにより接合することは公知である（例えば特許文献１、２）。また、絶縁層の下側に緩衝層を配線層に対し積層状に配置し、絶縁層と緩衝層をろう付けにより接合することも知られている。配線層と緩衝層のうち少なくとも配線層は一般に金属質材料製である。

絶縁基板では、発熱性素子は配線層の上面からなる搭載面に例えばはんだ付けにより接合されて搭載される。発熱性素子の動作に伴い発熱する発熱性素子を冷却するため、絶縁基板は冷却部材（放熱部材を含む）上に接合されるのが一般的である。

実公平８−１０２０２号公報特開２０１１−６６３８７号公報（段落［０００２］）

上述した従来の絶縁基板の製造方法では、配線層と絶縁層をろう付けにより接合するため、配線層と絶縁層を接合する際に配線層と絶縁層の間にろう材板（例：ろう材箔）が配置されていた。しかしながら、ろう材板はハンドリング性が悪い。そのため、配線層と絶縁層との接合作業が困難であったし、またこの接合作業を機械化することが困難であった。また、絶縁層と緩衝層の間にろう材板（例：ろう材箔）を配置して絶縁層と緩衝層をろう付けにより接合する場合でも、上記と同じ理由により、やはり絶縁層と緩衝層との接合作業が困難であったし、またこの接合作業を機械化することが困難であった。

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、金属質層とセラミック製絶縁層との接合作業を容易に行うことができる絶縁基板の製造方法及び絶縁基板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］金属質層とブレージングシートを重合した重合体を局部的に塑性加工することにより前記金属質層に前記ブレージングシートを前記金属質層に対し重合した状態に仮固定する工程と、
前記仮工程する工程の後で、前記金属質層と前記ブレージングシートとセラミック製絶縁層を積層状にろう付けにより一括して接合する工程と、を含む絶縁基板の製造方法。

［２］前記金属質層は、発熱性素子が搭載される搭載面を有しており、
前記搭載面は、前記発熱性素子が接合される接合予定領域と前記発熱性素子が接合されない非接合予定領域とを含んでおり、
前記仮固定する工程では、前記重合体を前記金属質層の前記搭載面の前記非接合予定領域にて局部的に塑性加工する前項１記載の絶縁基板の製造方法。

［３］前記仮固定する工程の後で、前記重合体の塑性加工部を前記ブレージングシートの前記絶縁層側の表面が平坦状になるように平坦化加工する工程を更に含んでおり、
前記接合する工程は、前記平坦化加工する工程の後で行われる前項１又は２記載の絶縁基板の製造方法。

［４］前記金属質層は、炭素粒子を含有するアルミニウム基複合材層を含む前項１〜３のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。

［５］積層状に配置された金属質層とブレージングシートとセラミック製絶縁層を備えるとともに、
さらに、
前記金属質層と前記ブレージングシートのうち少なくとも一方に前記ブレージングシートの前記金属質層への仮固定部として局部的に形成された塑性加工部と、
前記金属質層と前記ブレージングシートを接合した第１ろう付け部と、
前記ブレージングシートと前記絶縁層を接合した第２ろう付け部と、を備えた絶縁基板。

本発明は以下の効果を奏する。

前項１によれば、仮固定する工程において金属質層にブレージングシートが仮固定されることにより、接合する工程において金属質層とブレージングシートと絶縁層との接合作業を容易に行うことができるし、またこの接合作業の機械化を図り得る。

前項２によれば、仮固定する工程において重合体を金属質層の搭載面の非接合予定領域にて局部的に塑性加工することにより、重合体の塑性加工部が金属質層の搭載面の非接合予定領域に形成される。そのため、発熱性素子を搭載面に接合する際において塑性加工部による発熱性素子の接合不良を回避することができる。

前項３によれば、平坦化加工する工程において重合体の塑性加工部をブレージングシートの絶縁層側の表面が平坦状になるように平坦化加工することにより、ブレージングシートと絶縁層をろう付けにより良好に接合することがきる。

前項４によれば、金属質層が炭素粒子を含有するアルミニウム基複合材層を含んでいることにより、金属質層の線膨張係数を小さくすることができる。これにより、金属質層と絶縁層との間の線膨張係数差に起因して発生する応力を小さくすることができる。

前項５に記載の絶縁基板は、その製造の際に前項１〜４の効果のうち少なくとも一つの効果を奏する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る絶縁基板における配線層と絶縁層の概略平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線概略断面図である。図３は、絶縁基板の製造工程フロー図である。図４は、配線層とブレージングシートを重合した重合体の概略断面図である。図５は、重合体を局部的に塑性加工している途中の状態の重合体の概略断面図である。図６は、配線層にブレージングシートを仮固定した状態の重合体の概略断面図である。図７は、重合体の塑性加工部を平坦化加工した状態の重合体の概略断面図である。図８は、配線層とブレージングシートと緩衝層と冷却部材を接合する前の状態の概略断面図である。図９は、本発明の第２実施形態に係る絶縁基板の概略断面図である。図１０は、配線層と第１ブレージングシートと絶縁層と第２ブレージングシートと緩衝層と第３ブレージングシートと冷却部材を接合する前の状態の概略断面図である。

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。

図１〜８は、本発明の第１実施形態に係る絶縁基板及びその製造方法を説明する図である。

図２に示すように、本第１実施形態の絶縁基板１は、絶縁基板１を構成する互いに上下方向に積層状に配置された複数の構成層を備えている。複数の構成層は、配線層２、ブレージングシート４、絶縁層６及び緩衝層８を含んでいる。そして、配線層２とブレージングシート４と絶縁層６と緩衝層８がこの順に積層状に配置された状態でろう付けにより接合一体化されており、これにより絶縁基板１が形成されている。

さらに、緩衝層８とその下側に配置された冷却部材１２とがろう付けにより接合されており、これにより絶縁基板１が冷却部材１２上に接合されている。したがって、本第１実施形態の絶縁基板１は、詳述すると冷却部材１２付きのものである。

本第１実施形態の絶縁基板１では、配線層２が特許請求の範囲に記載された「金属質層」の「アルミニウム基複合材層」に相当している。

配線層２は、回路層とも呼ばれているものであり、炭素粒子を含有するアルミニウム基複合材製のものであり、すなわち炭素粒子を含有するアルミニウム基複合材層である。この複合材の詳細については後述する。

配線層２はその上面からなる平坦状の搭載面３を有している。搭載面３には少なくとも一つの発熱性素子（図２中に二点鎖線で示す）３０がはんだ付けによってはんだ層（図示せず）を介して接合されて搭載される。本第１実施形態では搭載面３に接合される発熱性素子３０の個数は例えば４つである。

配線層２の搭載面３は、図１に示すように、４つの発熱性素子３０が接合される４つの接合予定領域３ａ、３ａ、３ａ、３ａと発熱性素子３０が接合されない非接合予定領域３ｂとを含んでいる。各接合予定領域３ａは、搭載面３における図１中に示した二点鎖線で包囲された方形状の領域である。非接合予定領域３ｂは、搭載面３におけるこれらの接合予定領域３ａ以外の領域からなる。

発熱性素子３０は、発熱性素子３０の動作に伴い発熱するものであり、例えば電子素子（半導体チップを含む）を含む。

図２に示すように、ブレージングシート４は、配線層２に対し絶縁層６側に配置されており、配線層２と絶縁層６をブレージングシート４を介してろう付けにより互いに接合したのものである。

絶縁層６は、セラミック製であり、電気絶縁性を有している。具体的には、絶縁層６は、ＡｌＮ（窒化アルミ）板、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）板、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）板などのセラミック板で形成されている。

緩衝層８は、絶縁基板１に発生する熱応力等の応力を緩和するための層である。本第１実施形態では緩衝層８はアルミニウム板で形成されており、詳述すると高純度アルミニウム板で形成されている。高純度アルミニウム板の純度は例えば４Ｎ以上である。

配線層２、絶縁層６及び緩衝層８の形状はそれぞれ平面視で略方形状である（図１参照）。絶縁層６の一辺長さは、配線層２の一辺長さよりも大きく設定されており、また緩衝層８の一辺長さよりも大きく設定されている。

冷却部材１２は、発熱性素子３０を冷却するためのものであり、アルミニウム等の金属製である。本第１実施形態では冷却部材１２は放熱部材（ヒートシンク等）である。

ただし本発明では、冷却部材１２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、後述する図９に示した第２実施形態の冷却部材１１２のように、その内部に冷却流体（例：冷却液）が流通する流路１１２ａが設けられたものであっても良い。

次に、配線層２の構成について以下に説明する。

配線層２は、上述したように炭素粒子を含有するアルミニウム基複合材製である。すなわち、複合材は、マトリックスとしてアルミニウムが用いられるとともに、当該アルミニウムと複合化される粒子として炭素粒子を含有したものである。以下では、この複合材を「アルミニウム基炭素粒子複合材」ともいう。

複合材の種類は限定されるものではない。望ましくは、複合材は、アルミニウム箔上に炭素粒子層が塗工されてなる複数の塗工箔が積層状に焼結一体化されたもの（このような複合材を以下では「積層焼結型複合材」という）であるか、アルミニウム粒子（例：アルミニウム粉末）と炭素粒子（例：炭素粉末）との混合物が焼結されたもの（このような複合材を以下では「粒子焼結型複合材」という）であることが良い。焼結方法は限定されるものではない。特に焼結方法は真空ホットプレス焼結法又は放電プラズマ焼結法であることが好ましい。放電プラズ焼結法による好ましい焼結条件は以下のとおりである。

焼結温度は４５０〜６４０℃、焼結時間（即ち焼結温度の保持時間）は１０〜３００ｍｉｎ、焼結素材への加圧力は１〜４０ＭＰａである。

マトリックスとしてのアルミニウムの種類は限定されるものではない。特にアルミニウムは高純度アルミニウム等の高い熱伝導率を有するものであることが望ましい。

炭素粒子の種類は限定されるものではない。特に炭素粒子は高い熱伝導率を有し且つアルミニウムとの複合化が容易であるものが望ましい。具体的には、炭素粒子は、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることが望ましく、更に、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン及び天然黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることがより望ましい。

炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維などが好適に用いられる。

カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）を含む）などが好適に用いられる。

グラフェンとしては、単層グラフェン、多層グラフェンなどが好適に用いられる。

天然黒鉛粒子としては、鱗片状黒鉛粒子などが好適に用いられる。

人造黒鉛粒子としては、異方性黒鉛粒子、熱分解黒鉛粒子などが好適に用いられる。

炭素粒子の大きさは限定されるものではない。炭素粒子が炭素繊維である場合、短炭素繊維が好適に用いられ、特に平均繊維長が１０μｍ以上２ｍｍ以下の短炭素繊維が好適に用いられる。炭素粒子がカーボンナノチューブである場合、平均長さが１μｍ以上１０μｍ以下のカーボンナノチューブが特に好適に用いられる。炭素粒子が天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子である場合、平均粒子径が１０μｍ以上３ｍｍ以下の天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子が特に好適に用いられる。

次に、本第１実施形態の絶縁基板１の製造方法について以下に説明する。

図３に示すように、絶縁基板１の製造方法は、仮固定工程Ｓ１と平坦化加工工程Ｓ２と接合工程Ｓ３を含んでいる。

仮固定工程Ｓ１は、図４〜６に示すように、配線層２とブレージングシート４を重合した重合体１４を局部的に塑性加工することにより配線層２にブレージングシート４を配線層２に対し絶縁層６側に重合した状態に仮固定する工程である。

重合体１４において、ブレージングシート４は、配線層２の絶縁層６側の表面に略面接触した状態に配線層２と重合されている。なお、配線層２の絶縁層６側の表面は、配線層２の搭載面３とは反対側の表面である。

ブレージングシート４は、図４に示すように、心材４ａの厚さ方向の両表面にそれぞれろう材からなる皮材４ｂが圧延等によりクラッドされることで形成されたものである。したがって、ブレージングシート４は詳述すると両面ブレージングシートからなるものである。

ブレージングシート４の心材４ａの種類は限定されるものではない。心材４ａの材質は例えばアルミニウムであり、特にアルミニウム合金（より望ましくはＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金）であることが望ましい。その理由は皮材４ｂを心材４ａの表面に良好にクラッドし得るからである。心材４ａの厚さは限定されるものではなく、例えば５０〜４００μｍである。

ブレージングシート４の各皮材４ｂのろう材の種類は限定されるものではない。各皮材４ｂのろう材は例えばアルミニウムのろう材であり、特にＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金等のアルミニウム合金のろう材であることが望ましい。各皮材４ｂの厚さは限定されるものではなく、例えば１０〜１００μｍである。

配線層２の厚さは限定されるものではなく、通常１００μｍ〜２ｍｍである。

ブレージングシート４を配線層２に仮固定するための、配線層２とブレージングシート４を重合した重合体１４を局部的に塑性加工する方法は限定されるものではない。望ましくは、図５に示すように、押圧凸部４１ａを有する雄金型４１と押圧凸部４１ａに対応する凹部４２ａを有する雌金型４２とを具備するプレス加工装置（かしめ固定装置）４０を用い、重合体１４の塑性加工予定部Ｂを雄金型４１の押圧凸部４１ａと雌金型４２の凹部４２ａとの間で挟圧してプレス加工することにより、配線層２にブレージングシート４が配線層２に対し絶縁層６側に重合した状態に仮固定されるように重合体１４の塑性加工予定部Ｂを塑性加工（詳述するとかしめ加工）する方法が用いられる。

図１において、配線層２の搭載面３に付されたクロスハッチング部は、重合体１４（詳述すると重合体１４の塑性加工予定部Ｂ）を塑性加工することにより重合体１４に局部的に形成された塑性加工部１５である。図６に示すように、ブレージングシート４はこの塑性加工部１５で配線層２に配線層２に対し絶縁層６側に重合した状態に仮固定されている。したがって、この塑性加工部１５は、ブレージングシート４を配線層２に仮固定した仮固定部として捉えることもできる。

重合体１４の塑性加工予定部Ｂの箇所は限定されるものではないが、特に、配線層２の搭載面３の非接合予定領域３ｂであることが望ましい。すなわち、仮固定工程Ｓ１では、重合体１４は配線層２の搭載面３の非接合予定領域３ｂにて局部的に塑性加工されることが望ましい。その理由は、発熱性素子３０を搭載面３に接合する際において塑性加工部１５による発熱性素子３０の接合不良を回避できるからである。本第１実施形態では、重合体１４は配線層２の搭載面３の非接合予定領域３ｂにて局部的に塑性加工されている。

さらに、重合体１４の塑性加工予定部Ｂの箇所数は、図１に示すように互いに離間した複数の箇所数であることが望ましい。その理由は、配線層２に仮固定されたブレージングシート４が塑性加工部１５を回転中心に配線層２に対し相対的に回転するのを防止できるからである。

したがって、仮固定工程Ｓ１では、図１に示すように、重合体１４は配線層２の搭載面３の非接合予定領域３ｂにおける互いに離間した複数の箇所にて局部的に塑性加工されることが特に望ましい。本第１実施形態では、重合体１４は配線層２の搭載面３の非接合予定領域３ｂにおける互いに離間した二つの箇所にて局部的に塑性加工されている。

上述した塑性加工方法において、雄金型４１の押圧凸部４１ａが重合体１４を押圧する方向は限定されるものではない。特に、図５に示すように押圧凸部４１ａが重合体１４の配線層２側からブレージングシート４側へ移動する方向（矢印Ｃの方向）であることが望ましい。押圧凸部４１ａの重合体１４への押圧方向がこの望ましい方向Ｃである場合、図６に示すように、重合体１４の塑性加工予定部Ｂを塑性加工した後の状態において、重合体１４の塑性加工部１５における配線層２の搭載面３（詳述すると搭載面３の非接合予定領域３ｂ）に凹部３ｃが局部的に形成されるとともに、重合体１４の塑性加工部１５におけるブレージングシート４の絶縁層６側の表面５に凸部５ａが局部的に形成される。換言すると、配線層２の搭載面３（詳述すると搭載面３の非接合予定領域３ｂ）に凹部３ｃがブレージングシート４の絶縁層６側の表面５に凸部５ａがそれぞれ局部的に形成されるように、重合体１４の塑性加工予定部Ｂが局部的に塑性加工される。

平坦化加工工程Ｓ２は、図７に示すように、仮固定工程Ｓ１の後で、重合体１４の塑性加工部１５をブレージングシート４の絶縁層６側の表面５が平坦状になるように平坦化加工する工程である。

平坦化加工としては、重合体１４の塑性加工部１５におけるブレージングシート４の絶縁層６側の表面５に局部的に形成された凸部５ａを叩くことで当該表面５を平坦状に形成する叩き加工が好適に適用可能である。図７中の矢印「Ｄ」は、叩き加工による叩き方向を示している。

本第１実施形態では、平坦化加工として叩き加工が適用されている。そして、重合体１４の塑性加工部１５を叩き加工することにより、重合体１４の塑性加工部１５におけるブレージングシート４の絶縁層６側の表面５に局部的に形成された凸部５ａが平坦状に塑性的に押潰されて当該表面５が平坦化される同時に、重合体１４の塑性加工部１５における配線層２の搭載面３（詳述すると搭載面３の非接合予定領域３ｂ）に局部的に形成された凹部３ｃがその深さが浅くなるように塑性変形して当該搭載面３が略平坦化される。

接合工程Ｓ３は、図８に示すように、平坦化加工工程Ｓ２の後で、配線層２とブレージングシート４と絶縁層６と緩衝層８と冷却部材１２を積層状にろう付けにより一括して接合一体化する工程である。

これら（２、６、７、１２）を接合一体化する前の状態では、同図に示すように、ブレージングシート４は配線層２に配線層２に対し絶縁層６側に重合した状態に仮固定されている。

緩衝層８の厚さ方向の両表面にはそれぞれろう材層８ａが圧延等によりクラッドされており、これにより緩衝層８の両表面にそれぞれろう材層８ａが形成されている。

緩衝層８の絶縁層６側の表面に形成されたろう材層８ａは、絶縁層６と緩衝層８をろう付けにより接合するためのものである。緩衝層８の冷却部材１２側の表面に形成されたろう材層８ａは、緩衝層８と冷却部材１２をろう付けにより接合するためのものである。各ろう材層８ａのろう材の種類は限定されるものではない。例えば、各ろう材層８ａのろう材はアルミニウムのろう材であり、具体的には上述したブレージングシート４の皮材４ｂのろう材と同種のろう材である。

接合工程Ｓ３では、配線層２と配線層２に仮固定されたブレージングシート４と絶縁層６と緩衝層８と冷却部材１２をこの順に積層状に配置する。そして、これらを所定のろう付け条件でろう付けにより一括して接合一体化する。

ろう付け条件は限定されるものではなく、例えば、ろう付け温度は５８０〜６３０℃、ろう付け時間（即ちろう付け温度の保持時間）は３〜６０ｍｉｎ、ろう付け雰囲気は真空又は非酸化性ガス雰囲気（例：アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気）である。

上述した仮固定工程Ｓ１、平坦化加工工程Ｓ２及び接合工程Ｓ３を順次経ることにより、本第１実施形態の絶縁基板１（詳述すると冷却部材１２付き絶縁基板１）が得られる。

したがって、本第１実施形態の絶縁基板１は、図２に示すように、互いに積層状に配置された配線層２とブレージングシート４と絶縁層６と緩衝層８と冷却部材１２を備えており、更に、配線層２とブレージングシート４との重合体１４にブレージングシート４の配線層２への仮固定部として局部的に形成された塑性加工部１５と、配線層２とブレージングシート４を接合した第１ろう付け部２１と、ブレージングシート４と絶縁層６を接合した第２ろう付け部２２と、絶縁層６と緩衝層８を接合した第３ろう付け部２３と、緩衝層８と冷却部材１２を接合した第４ろう付け部２４と、を備えている。

本第１実施形態の絶縁基板１の製造方法によれば、仮固定工程Ｓ１においてブレージングシート４は配線層２に配線層２に対し絶縁層６側に重合した状態に仮固定されているので、接合工程Ｓ３において配線層２とブレージングシート４と絶縁層６と緩衝層８と冷却部材１２を容易に積層状に配置することができる。したがって、これらを接合する接合作業を容易に行うことができるし、またこの接合作業の機械化を図り得る。

さらに、平坦化加工工程Ｓ２において重合体１４の塑性加工部１５はブレージングシート４の絶縁層６側の表面５が平坦状になるように平坦化加工（叩き加工）されているので、ブレージングシート４と絶縁層６を積層した状態においてブレージングシート４と絶縁層６との間の隙間を小さくすることができる。これにより、ブレージングシート４と絶縁層６をろう付けにより良好に接合することがきる。

しかも、配線層２がアルミニウム基炭素粒子複合材製であるから、配線層２の線膨張係数を小さくすることができる。これにより、配線層２と絶縁層６との間の線膨張係数差に起因して発生する応力が小さくなっている。したがって、絶縁基板１は冷熱サイクル負荷に対して高い接合信頼性を有している。

なお、本第１実施形態の絶縁基板１では、緩衝層８はアルミニウム板で形成されているが、本発明に係る絶縁基板では、緩衝層８はその他に例えばアルミニウム基炭素粒子複合材製であっても良い。

図９及び１０は、本発明の第２実施形態に係る絶縁基板１０１及びその製造方法を説明する図である。同図において、上記第１実施形態の絶縁基板１の要素と同じ作用を奏する要素にはその符号に１００を加算した符号が付されている。本第２実施形態の絶縁基板１０１及びその製造方法を、上記第１実施形態の絶縁基板１及びその製造方法との相異点を中心に以下に説明する。

本第２実施形態の絶縁基板１０１では、配線層１０２と緩衝層１０８がそれぞれ本特許請求の範囲に記載された「金属質層」に相当している。

本第２実施形態の絶縁基板１０１は、配線層１０２と第１ブレージングシート１０４と絶縁層１０６と第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９と冷却部材１１２を備えている。そして、これら（１０２、１０４、１０６、１０７、１０８、１０９、１１２）がこの順に積層状に配置された状態でろう付けにより接合一体化されており、これにより絶縁基板１０１（詳述すると冷却部材１１２付き絶縁基板１０１）が形成されている。

配線層１０２はアルミニウム製であり、詳述すると高純度アルミニウム板で形成されている。アルミニウム板の純度は例えば４Ｎである。

第１ブレージングシート１０４は、配線層１０２に対し絶縁層１０６側に配置されており、配線層１０２と絶縁層１０６を第１ブレージングシート１０４を介してろう付けにより互いに接合したものである。

緩衝層１０８はアルミニウム製であり、詳述すると高純度アルミニウム板で形成されている。アルミニウム板の純度は例えば４Ｎである。

第２ブレージングシート１０７は、緩衝層１０８に対し絶縁層１０６側に配置されており、絶縁層１０６と緩衝層１０８を第２ブレージングシート１０７を介してろう付けにより互いに接合したものである。

第３ブレージングシート１０９は、緩衝層１０８に対し冷却部材１１２側に配置されており、緩衝層１０８と冷却部材１１２を第３ブレージングシート１０９を介してろう付けにより互いに接合したものである。

冷却部材１１２は、その内部に冷却流体（例：冷却液）が流通する流路１１２ａが設けられたものである。

第１〜第３ブレージングシート１０４、１０７、１０９は、それぞれ、心材の上下両面にそれぞれろう材からなる皮材が圧延等によりクラッドされることで形成されたものである。すなわち、第１〜第３ブレージングシート１０４、１０７、１０９は、それぞれ、詳述すると両面ブレージングシートからなるものであり、例えば上記第１実施形態のブレージングシート４と同じ構成のものである。

本第２実施形態の絶縁基板１０１の製造方法について図１０を参照して以下に説明する。

仮固定工程Ｓ１において配線層１０２と第１ブレージングシート１０４を重合した第１重合体１１４を配線層１０２の搭載面１０３の非接合予定領域における少なくとも一つの箇所にて局部的に塑性加工することにより、配線層１０２に第１ブレージングシート１０４を配線層１０２に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定する。

また、仮固定工程Ｓ１において第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９を重合した第２重合体１１７を第２重合体１１７の少なくとも一つの箇所にて局部的に塑性加工することにより、緩衝層１０８に第２ブレージングシート１０７を緩衝層１０８に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定すると同時に緩衝層１０８に第３ブレージングシート１０９を緩衝層１０８に対し冷却部材１１２側に重合した状態に仮固定する。

次いで、平坦化加工工程Ｓ２において第１重合体１１４の第１塑性加工部（第１仮固定部）１１５を第１ブレージングシート１０４の絶縁層１０６側の表面１０５が平坦状になるように平坦化加工（叩き加工）する。また、平坦化加工工程Ｓ２において第２重合体１１７の第２塑性加工部（第２仮固定部）１１８を第２ブレージングシート１０７の絶縁層１０６側の表面１１０が平坦状になるように平坦化加工（叩き加工）する。

なお、図１０中の符号「１１１ｃ」は、第２重合体１１７の第２塑性加工部１１８における第３ブレージングシート１０９の冷却部材１１２側の表面１１１に局部的に形成された凹部１１１ｃである。この凹部１１１ｃは、平坦化加工工程Ｓ２において第２重合体１１７の第２塑性加工部１１８が平坦化加工（叩き加工）されることにより、凹部１１１ｃがその深さが浅くなるように塑性変形されて表面１１１が略平坦化されている。

その後、接合工程Ｓ３において、配線層１０２と、配線層１０２に仮固定された第１ブレージングシート１０４と、絶縁層１０６と、緩衝層１０８に仮固定された第２ブレージングシート１０７と、緩衝層１０８と、緩衝層１０８に仮固定された第３ブレージングシート１０９と、冷却部材１１２をこの順に積層状に配置する。そして、これらをろう付けにより一括して接合一体化する。これにより、図９に示した本第２実施形態の絶縁基板１０１が得られる。

したがって、本第２実施形態の絶縁基板１０１は、互いに積層状に配置された配線層１０２と第１ブレージングシート１０４と絶縁層１０６と第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９と冷却部材１１２を備えており、更に、配線層１０２と第１ブレージングシート１０４との第１重合体１１４に第１ブレージングシート１０４の配線層１０２への第１仮固定部として局部的に形成された第１塑性加工部１１５と、配線層１０２と第１ブレージングシート１０４を接合した第１ろう付け部１２１と、第１ブレージングシート１０４と絶縁層１０６を接合した第２ろう付け部１２２と、第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９との第２重合体１１７に第２及び第３ブレージングシート１０７、１０９の緩衝層１０８への第２仮固定部として局部的に形成された第２塑性加工部１１８と、絶縁層１０６と第２ブレージングシート１０７を接合した第３ろう付け部１２５と、第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８を接合した第４ろう付け部１２６と、緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９を接合した第５ろう付け部１２７と、第３ブレージングシート１０９と冷却部材１１２を接合した第６ろう付け部１２８と、を備えている。

本第２実施形態の絶縁基板１０１の製造方法によれば、第１ブレージングシート１０４は配線層１０２に配線層１０２に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定されており、第２ブレージングシート１０７は緩衝層１０８に緩衝層１０８に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定されており、第３ブレージングシート１０９は緩衝層１０８に緩衝層１０８に対し冷却部材１１２側に重合した状態に仮固定されている。したがって、接合工程Ｓ３において配線層１０２と第１ブレージングシート１０４と絶縁層１０６と第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９と冷却部材１１２を容易に積層状に配置することができる。これにより、これらを接合する接合作業を更に容易に行うことができるし、またこの接合作業の機械化を確実に図り得る。

なお、本第２実施形態の絶縁基板１０１では、緩衝層１０８はアルミニウム板で形成されているが、本発明に係る絶縁基板では、緩衝層１０８はその他に例えばアルミニウム基炭素粒子複合材製のものであっても良い。

以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、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。

また、本発明に係る絶縁基板及びその製造方法は、上記第１実施形態の絶縁基板及びその製造方法に適用された技術的事項と上記第２実施形態の絶縁基板及びその製造方法に適用された技術的事項とのうち二つ以上を備えたものであっても良い。

また、本発明に係る絶縁基板の金属質層は、上記第１実施形態の絶縁基板１の配線層２のようにアルミニウム基炭素粒子複合材層だけで構成されていても良いし、その他に例えば、アルミニウム基炭素粒子複合材層と一つ以上の金属質層とが重合されて構成されていても良い。

次に本発明の具体的実施例を以下に示す。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１〜８に示した上述した第１実施形態の絶縁基板１を以下の製造方法により製造した。

配線層２、ブレージングシート４、絶縁層６、緩衝層８及び冷却部材１２を準備した。

配線層２は、板状のアルミニウム基炭素粒子複合材製であり、詳述すると上述した積層焼結型複合材製であった。複合材中の炭素粒子の含有率（Ｖｆ）は１５質量％であった。配線層２の厚さは４００μｍであった。

ブレージングシート４は、厚さ２００μｍ及びクラッド率１２％の両面アルミニウムブレージングシートからなるものであった。ブレージングシート４の心材４ａの材質はアルミニウムであり、ブレージングシート４の各皮材４ｂのろう材はアルミニウム合金のろう材であった。

絶縁層６は、セラミック板としてのＡｌＮ板で形成されたものであった。絶縁層６の厚さは０．６３ｍｍであった。

緩衝層８は、純度４Ｎの高純度アルミニウム板で形成されたものであった。緩衝層８の厚さは１．６ｍｍであった。さらに、緩衝層８の厚さ方向の両表面にはそれぞれろう材層８ａが圧延によりクラッドされていた。各ろう材層８ａのろう材はアルミニウム合金のろう材であった。各ろう材層８ａの厚さは５０μｍであった。

冷却部材１２はアルミニウム製ヒートシンクであった。

次いで、配線層２と配線層２に対し絶縁層６側にブレージングシート４とを重合することで配線層２とブレージングシート４との重合体１４を形成した。そして、重合体１４をプレス加工装置（かしめ固定装置）４０により局部的に塑性加工することにより、配線層２にブレージングシート４を配線層２に対し絶縁層６側に重合した状態に仮固定した。

そして、重合体１４の塑性加工部（仮固定部）１５をブレージングシート４の絶縁層６側の表面５が平坦状になるように叩き加工工具としてのハンマーによって叩き加工した。

その後、配線層２と配線層２に仮固定されたブレージングシート４と絶縁層６と緩衝層８と冷却部材１２をこの順に積層状に配置した。そして、これらを真空ろう付けにより一括して接合一体化した。この際に適用したろう付け条件は、ろう付け温度６００℃、ろう付け時間２０ｍｉｎである。

以上の方法により絶縁基板１を得た。得られた絶縁基板１では、配線層２とブレージングシート４の接合状態は良好であり、更に、ブレージングシート４と絶縁層６の接合状態は良好であった。

＜実施例２＞
本実施例２では、図９及び１０に示した上述した第２実施形態の絶縁基板１０１を以下の製造方法により製造した。

板状の配線層素材、板状の第１ブレージングシート素材、絶縁層１０６、板状の第２ブレージングシート素材、板状の緩衝層素材、板状の第３ブレージングシート素材及び冷却部材１１２を準備した。

配線層素材は、高純度アルミニウム板で形成されたものであった。配線層素材の厚さは４００μｍであった。

第１ブレージングシート素材は、厚さ２００μｍ及びクラッド率１２％の両面アルミニウムブレージングシートからなるものであった。第１ブレージングシート素材の心材の材質はアルミニウムであり、第１ブレージングシート素材の各皮材のろう材はアルミニウム合金のろう材であった。

絶縁層１０６は、セラミック板としてのＡｌＮ板で形成されたものであった。絶縁層１０６の厚さは０．６３ｍｍであった。

第２及び第３ブレージングシート素材は、それぞれ第１ブレージングシート素材と同じものであった。

緩衝層素材は、純度４Ｎの高純度アルミニウム板で形成されたものであった。緩衝層素材の厚さは１．２ｍｍであった。

冷却部材１１２はアルミニウム製であり、その内部に冷却液が流通する流路１１２ａが設けられたものであった。

次いで、配線層素材と配線層素材に対し絶縁層６側に第１ブレージングシート素材とを重合することで両素材の第１重合体素材を形成した。そして、第１重合体素材をプレス加工装置（かしめ固定装置）により局部的に塑性加工することにより、配線層素材に第１ブレージングシート素材を配線層素材に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定した。

その後、第１重合体素材を打抜き加工装置により打抜き加工することにより、配線層１０２と第１ブレージングシート１０４との第１重合体１１４を得た。第１重合体１１４において、第１ブレージングシート１０４は配線層１０２に配線層１０２に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定されている。

そして、第１重合体１１４の第１塑性加工部（第１仮固定部）１１５を第１ブレージングシート１０４の絶縁層１０６側の表面１０５が平坦状になるように叩き加工工具としてのハンマーによって叩き加工した。

また、第２ブレージングシート素材と緩衝層素材と第３ブレージングシート素材を重合することでこれらの素材の第２重合体素材を形成した。そして、第２重合体素材をプレス加工装置（かしめ固定装置）４０により局部的に塑性加工することにより、緩衝層素材に第２ブレージングシート素材を緩衝層素材に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定すると同時に緩衝層素材に第３ブレージングシート素材を緩衝層素材に対し冷却部材１１２側に重合した状態に仮固定した。

その後、第２重合体素材を打抜き加工装置により打抜き加工することにより、第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９との第２重合体１１７を得た。第２重合体１１７において、第２ブレージングシート１０７は緩衝層１０８に緩衝層１０８に対し絶縁層１０６側に重合した状態に仮固定されおり、第３ブレージングシート１０９は緩衝層１０８に緩衝層１０８に対し冷却部材１１２側に重合した状態に仮固定されている。

そして、第２重合体１１７の第２塑性加工部（第２仮固定部）１１８を第２ブレージングシート１０７の絶縁層１０６側の表面１１０が平坦状になるように叩き加工工具としてのハンマーによって叩き加工した。

その後、配線層１０２と、配線層１０２に仮固定された第１ブレージングシート１０４と、絶縁層１０６と、緩衝層１０８に仮固定された第２ブレージングシート１０７と、緩衝層１０８と、緩衝層１０８に仮固定された第３ブレージングシート１０９と、冷却部材１１２をこの順に積層状に配置した。そして、これらを真空ろう付けにより一括して接合一体化した。この際に適用したろう付け条件は、ろう付け温度６００℃、ろう付け時間２０ｍｉｎである。

以上の方法により絶縁基板１０１を得た。得られた絶縁基板１０１では、配線層１０２と第１ブレージングシート１０４の接合状態、第１ブレージングシート１０４と絶縁層１０６の接合状態、絶縁層１０６と第２ブレージングシート１０７の接合状態、第２ブレージングシート１０７と緩衝層１０８の接合状態、緩衝層１０８と第３ブレージングシート１０９の接合状態、及び、第３ブレージングシート１０９と冷却部材１１２の接合状態は、それぞれ良好であった。

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の製造方法及び絶縁基板に利用可能である。

１：絶縁基板
２：配線層（アルミニウム基複合材層）
３：搭載面
４：ブレージングシート
５：ブレージングシートの絶縁層側の表面
６：絶縁層
８：緩衝層
１２：冷却部材
１４：重合体
１５：塑性加工部（仮固定部）

Claims

金属質層とブレージングシートを重合した重合体を局部的に塑性加工することにより前記金属質層に前記ブレージングシートを前記金属質層に対し重合した状態に仮固定する工程と、
前記仮固定する工程の後で、前記金属質層と前記ブレージングシートとセラミック製絶縁層を積層状にろう付けにより一括して接合する工程と、を含む絶縁基板の製造方法。
前記金属質層は、発熱性素子が搭載される搭載面を有しており、
前記搭載面は、前記発熱性素子が接合される接合予定領域と前記発熱性素子が接合されない非接合予定領域とを含んでおり、
前記仮固定する工程では、前記重合体を前記金属質層の前記搭載面の前記非接合予定領域にて局部的に塑性加工する請求項１記載の絶縁基板の製造方法。
前記仮固定する工程の後で、前記重合体の塑性加工部を前記ブレージングシートの前記絶縁層側の表面が平坦状になるように平坦化加工する工程を更に含んでおり、
前記接合する工程は、前記平坦化加工する工程の後で行われる請求項１又は２記載の絶縁基板の製造方法。
前記金属質層は、炭素粒子を含有するアルミニウム基複合材層を含む請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁基板の製造方法。
積層状に配置された金属質層とブレージングシートとセラミック製絶縁層を備えるとともに、
さらに、
前記金属質層と前記ブレージングシートのうち少なくとも一方に前記ブレージングシートの前記金属質層への仮固定部として局部的に形成された塑性加工部と、
前記金属質層と前記ブレージングシートを接合した第１ろう付け部と、
前記ブレージングシートと前記絶縁層を接合した第２ろう付け部と、を備えた絶縁基板。