JP6825411B2 - 絶縁回路基板、絶縁回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、金属基板と絶縁層と回路層とを備えた絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法に関するものである。

パワーモジュール、ＬＥＤモジュール及び熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子及び熱電素子が接合された構造とされている。
上述の絶縁回路基板として、例えば特許文献１に記載された金属ベース回路基板が提案されている。

特許文献１に記載された金属ベース回路基板においては、金属基板上に絶縁樹脂層が形成され、この絶縁樹脂層上に回路パターンを有する回路層が形成されている。ここで、絶縁樹脂層は、熱硬化型樹脂であるエポキシ樹脂で構成されており、回路層は、銅箔で構成されている。
この金属ベース回路基板においては、回路層上に半導体素子が接合され、金属基板の絶縁樹脂層とは反対側の面にヒートシンクが配設されており、半導体素子で発生した熱をヒートシンク側に伝達して放熱する構造とされている。

また、上述の絶縁回路基板として、セラミックス基板の一方の面に導電性の優れた金属板を接合して回路層とし、セラミックス基板の他方の面に放熱性に優れた金属板を接合して金属層を形成した構造のものが提供されている。例えば、特許文献２には、セラミックス基板と金属板を、接着剤を介して接合した絶縁回路基板が開示されている。
さらに、回路層に搭載した素子等から発生した熱を効率的に放散させるために、絶縁回路基板の金属層側にヒートシンクを接合したヒートシンク付き絶縁回路基板も提供されている。

特開２０１５−２０７６６６号公報 特開平０２−０１４５５７号公報

ところで、特許文献１に記載された絶縁回路基板（金属ベース回路基板）においては、絶縁層が樹脂で構成されていることから、絶縁性が不十分となり、絶縁回路基板としての耐電圧性が確保できないおそれがあった。特に、高電圧が負荷される用途においては、耐電圧性に不安があり、適用することが困難であった。
一方、絶縁層をセラミックス基板で構成した絶縁回路基板においては、セラミックス基板と回路層及び金属層を構成する金属との熱膨張係数の差が大きく、接合時に反りが生じるおそれがあった。絶縁回路基板に反りが生じた場合には、ヒートシンクとの間に空隙が生じ、放熱特性が低下してしまう。また、冷熱サイクル負荷時に作用する熱歪によってセラミックス基板に割れが生じるおそれがあった。
なお、特許文献２に記載された絶縁回路基板においては、接着剤層で熱膨張係数の差による熱歪を吸収することによって反りの低減を図っているが、接着剤層が熱抵抗となるため、放熱特性が低下してしまうおそれがあった。また、接着剤層にはボイドが生じやすく、このボイドが起点となって絶縁破壊が起こり、耐電圧性が低下するといった問題があった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐電圧性に優れるとともに反りの発生が抑制されており、信頼性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の絶縁回路基板は、金属基板と、前記金属基板に積層された第１絶縁樹脂層と、前記第１絶縁樹脂層に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板に積層された第２絶縁樹脂層と、前記第２絶縁樹脂層に積層された回路層と、を備え、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層は、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂で構成されており、前記セラミックス板の厚さが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴としている。

この構成の絶縁回路基板によれば、金属基板と回路層との間に、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂からなる第１絶縁樹脂層及び第２絶縁樹脂層とセラミックス板が配設されているので、絶縁性に優れており、高電圧を負荷した場合であっても、耐電圧性が確保され、信頼性に優れている。
また、金属基板とセラミックス板との間に第１絶縁樹脂層が形成され、セラミックス板と回路層との間に第２絶縁樹脂層が形成されているので、金属基板及び回路層を構成する金属とセラミックス板との熱膨張係数の差による熱歪を第１絶縁樹脂層及び第２絶縁樹脂層によって吸収することができ、反りの発生や冷熱サイクル負荷時のセラミックス板の割れの発生を抑制することができる。
さらに、第１絶縁樹脂層及び第２絶縁樹脂層が、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂で構成されているので、熱伝導性を向上させることができ、放熱特性を向上させることができる。
また、前記セラミックス板の厚さが０．２ｍｍ以上とされているので、絶縁性を確保することができる。一方、前記セラミックス板の厚さが１．５ｍｍ以下とされているので、厚さ方向の熱抵抗が高くなることを抑制できる。

ここで、本発明の絶縁回路基板においては、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層の厚さが２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層の厚さが２０μｍ以上とされているので、熱歪を確実に吸収することができ、反りの発生及び冷熱サイクル時の割れの発生を抑制することができ、さらに、絶縁性を確保することができる。一方、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層の厚さが２５０μｍ以下とされているので、厚さ方向の熱抵抗が高くなることを抑制できる。

さらに、本発明の絶縁回路基板においては、前記回路層の厚さが０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、回路層の厚さが０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内と比較的厚くされているので、回路層に搭載された半導体素子等の発熱体からの熱を回路層で拡げることができ、放熱特性に優れている。

本発明の絶縁回路基板の製造方法は、金属基板と、前記金属基板に積層された第１絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板に積層された第２絶縁樹脂層と、前記第２絶縁樹脂層に積層された回路層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、前記金属基板の一方の面に、無機フィラー及び熱硬化型樹脂を含有する第１樹脂組成物を介してセラミックス板を積層し、さらに前記セラミックス板の一方の面に無機フィラー及び熱硬化型樹脂を含有する第２樹脂組成物を介して金属片を配置する積層工程と、積層された前記金属基板、前記第１樹脂組成物、前記セラミックス板、前記第２樹脂組成物、前記金属片を、積層方向に加圧するととともに加熱し、前記第１樹脂組成物及び前記第２樹脂組成物を硬化させて、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層を形成するとともに、前記金属基板と前記第１絶縁樹脂層と前記セラミックス板と前記第２絶縁樹脂層と前記金属片を接合する樹脂硬化工程と、を備えていることを特徴としている。

この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、前記金属基板の一方の面に、無機フィラー及び熱硬化型樹脂を含有する第１樹脂組成物を介してセラミックス板を積層し、さらに前記セラミックス板の一方の面に無機フィラー及び熱硬化型樹脂を含有する第２樹脂組成物を介して金属片を配置し、積層された前記金属基板、前記第１樹脂組成物、前記セラミックス板、前記第２樹脂組成物、前記金属片を、積層方向に加圧するととともに加熱することにより、記第１樹脂組成物及び前記第２樹脂組成物を硬化させて、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層を形成するとともに、前記金属基板と前記第１絶縁樹脂層と前記セラミックス板と前記第２絶縁樹脂層と前記金属片を接合することができる。
よって、耐電圧性に優れるとともに反りの発生が抑制されており、信頼性に優れた絶縁回路基板を製造することが可能となる。

ここで、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記樹脂硬化工程では、硬化前の前記第１樹脂組成物の厚さｔ０１と硬化後の前記第１絶縁樹脂層の厚さｔ１１との比ｔ１１／ｔ０１及び硬化前の前記第２樹脂組成物の厚さｔ０２と硬化後の前記第２絶縁樹脂層の厚さｔ１２との比ｔ１２／ｔ０２が０．８以下となるように、積層方向へ加圧することが好ましい。
この場合、第１樹脂組成物及び第２樹脂組成物を硬化させる際に十分に加圧することができ、第１樹脂組成物及び第２樹脂組成物の厚さ中心まで確実に硬化させることができ、絶縁性に優れた第１絶縁樹脂層及び第２絶縁樹脂層を得ることができる。

本発明によれば、耐電圧性に優れるとともに反りの発生が抑制されており、信頼性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態である絶縁回路基板を用いたパワーモジュールの断面説明図である。 図１に示す絶縁回路基板の説明図である。 図１に示す絶縁回路基板の製造方法を示すフロー図である。 図１に示す絶縁回路基板の製造方法を示す説明図である。 本発明の他の実施形態である絶縁回路基板の断面説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施形態である絶縁回路基板１０、及び、この絶縁回路基板１０を用いたパワーモジュール１を示す。

このパワーモジュール１は、絶縁回路基板１０と、この絶縁回路基板１０の一方側（図１において上側）にはんだ層２を介して接合された半導体素子３と、絶縁回路基板１０の他方側（図１において下側）にはんだ層３２を介して接合されたヒートシンク３１と、を備えている。

はんだ層２、３２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
半導体素子３は、半導体を備えた電子部品であり、必要とされる機能に応じて種々の半導体素子が選択される。
ヒートシンク３１は、絶縁回路基板１０側の熱を放散するためのものである。ヒートシンク３１は、熱伝導性が良好な銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等で構成されている。本実施形態においては、無酸素銅からなる放熱板とされている。なお、ヒートシンク３１の厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。

絶縁回路基板１０は、図１及び図２に示すように、金属基板１１と、金属基板１１の一方の面（図１及び図２において上面）に形成された第１絶縁樹脂層１２と、第１絶縁樹脂層１２の一方の面（図１及び図２において上面）に積層されたセラミックス層１３と、セラミックス層１３の一方の面（図１及び図２において上面）に形成された第２絶縁樹脂層１４と、この第２絶縁樹脂層１４の一方の面（図１及び図２において上面）に積層された回路層１５と、を備えている。
ここで、第１絶縁樹脂層１２、セラミックス層１３、第２絶縁樹脂層１４は、回路層１５と金属基板１１との間の電気的接続を防止する絶縁層となる。

金属基板１１は、絶縁回路基板１０に搭載された半導体素子３において発生した熱を面方向に拡げることによって、放熱特性を向上させる作用を有する。このため、金属基板１１は、熱伝導性に優れた金属、例えば銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。本実施形態では、無酸素銅の圧延板で構成されている。また、金属基板１１の厚さは、０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．３ｍｍに設定されている。

第１絶縁樹脂層１２は、無機フィラーを含有する絶縁性の熱硬化型樹脂で構成されている。ここで、無機フィラーとしては、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。また、熱硬化型樹脂としては、エポキシ樹脂等を用いることができる。本実施形態では、第１絶縁樹脂層１２は、無機フィラーとしてアルミナを含有するエポキシ樹脂で構成されている。
また、第１絶縁樹脂層１２の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内とされており、本実施形態では、６０μｍとされている。
ここで、この第１絶縁樹脂層１２単体での耐電圧特性は１０ｋＶ／ｍｍｔ以上とされている。また、第１絶縁樹脂層１２単体での熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲内とされている。

セラミックス層１３は、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等を用いることができる。本実施形態では、セラミックス層１３は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）で構成されている。
また、セラミックス層１３の厚さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。

第２絶縁樹脂層１４は、第１絶縁樹脂層１２と同様に、無機フィラーを含有する絶縁性の熱硬化型樹脂で構成されており、本実施形態では、第２絶縁樹脂層１４は、無機フィラーとしてアルミナを含有するエポキシ樹脂で構成されている。
また、本実施形態では、第２絶縁樹脂層１４は、図１及び図２に示すように、回路パターン状に配設された回路層１５の部分にのみ形成されている。さらに、第２絶縁樹脂層１４の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内とされており、本実施形態では、６０μｍとされている。
ここで、この第２絶縁樹脂層１４単体での耐電圧特性は１０ｋＶ／ｍｍｔ以上とされている。また、第２絶縁樹脂層１４単体での熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲内とされている。

回路層１５は、図４に示すように、第２絶縁樹脂層１４の一方の面（図４において上面）に、導電性に優れた金属からなる金属片２５が接合されることにより形成されている。金属片２５としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等の圧延板を打抜いたものを用いることができる。本実施形態においては、回路層１５を構成する金属片２５として、無酸素銅の圧延板を打抜いたものが用いられている。
この回路層１５においては、上述の金属片２５がパターン状に配置されることで回路パターンが形成されており、その一方の面（図１において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。ここで、回路層１５（金属片２５）の厚さは０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．６ｍｍに設定されている。

以下に、本実施形態である絶縁回路基板の製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。
まず、図４で示すように、金属基板１１の一方の面（図４において上面）に、フィラーとしてのアルミナと熱硬化型樹脂としてのエポキシ樹脂と硬化剤とを含有する第１樹脂組成物２２を介してセラミックス板２３を積層する。さらに、このセラミックス板２３の一方の面（図４において上面）に、フィラーとしてのアルミナと熱硬化型樹脂としてのエポキシ樹脂と硬化剤とを含有する第２樹脂組成物２４を介して金属片２５を積層する（積層工程Ｓ０１）。なお、本実施形態では、第１樹脂組成物２２、第２樹脂組成物２４は、シート状に形成されている。
ここで、第２樹脂組成物２４と金属片２５については、金属の圧延板に樹脂シートを積層した状態で打ち抜くことで、回路層１５となる金属片２５と第２樹脂組成物２４との積層体を得て、これをセラミックス板２３の一方の面に回路パターン状に配設すればよい。

次に、金属基板１１と第１樹脂組成物２２とセラミックス板２３と第２樹脂組成物２４と金属片２５とを積層方向に加圧するとともに加熱して、第１樹脂組成物２２及び第２樹脂組成物２４を硬化させて第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４を形成するとともに、金属基板１１と第１絶縁樹脂層１２とセラミックス板２３と第２絶縁樹脂層１４と金属片２５を接合する（樹脂硬化工程Ｓ０２）。

この樹脂硬化工程Ｓ０２においては、加熱温度が１２０℃以上１８０℃以下の範囲内とされ、加熱温度での保持時間が１０分以上６０分以下の範囲内とされている。また、積層方向の加圧荷重が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下（０．９８ＭＰａ以上４．９０ＭＰａ以下）の範囲内とされている。
ここで、この樹脂硬化工程Ｓ０２においては、硬化前の第１樹脂組成物２２の厚さｔ０１と硬化後の第１絶縁樹脂層１２の厚さｔ１１との比ｔ１１／ｔ０１及び硬化前の第２樹脂組成物２４の厚さｔ０２と硬化後の第２絶縁樹脂層１４の厚さｔ１２との比ｔ１２／ｔ０２が ０．８以下となるように、金属基板１１と第１樹脂組成物２２とセラミックス板２３と第２樹脂組成物２４と金属片２５とを積層方向に加圧することが好ましい。

上述した各工程によって、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造される。
次に、この絶縁回路基板１０の金属基板１１の他方の面にヒートシンク３１を接合する（ヒートシンク接合工程Ｓ０３）。本実施形態では、金属基板１１とヒートシンク３１とを、はんだ材を介して接合している。
そして、絶縁回路基板１０の回路層１５に半導体素子３を接合する（半導体素子接合工程Ｓ０４）。本実施形態では、回路層１５と半導体素子３とを、はんだ材を介して接合している。
以上の工程により、図１に示すパワーモジュール１が製造される。

以上のような構成とされた本実施形態である絶縁回路基板１０によれば、金属基板１１と回路層１５との間に、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂からなる第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４とセラミックス層１３が配設されているので、絶縁性に優れており、高電圧を負荷した場合であっても耐電圧性が確保されることになり、信頼性に優れている。

また、金属基板１１とセラミックス層１３との間に第１絶縁樹脂層１２が形成され、セラミックス層１３と回路層１５との間に第２絶縁樹脂層１４が形成されているので、金属基板１１及び回路層１５を構成する金属とセラミックス層１３との熱膨張係数の差による熱歪を第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４によって吸収することができ、反りの発生や冷熱サイクル負荷時のセラミックス層１３の割れの発生を抑制することができる。

さらに、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４が、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂で構成されているので、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４におけるボイドの発生を抑制でき、ボイド起因による絶縁破壊の発生を抑えることができる。また、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４が無機フィラーを含有しているので、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４の熱伝導性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４の厚さが２０μｍ以上とされているので、熱歪を確実に吸収することができ、反りの発生及び冷熱サイクル時の割れの発生を抑制することができる。さらに、絶縁性を確保することができる。一方、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４の厚さが２５０μｍ以下とされているので、厚さ方向の熱抵抗が高くなることを抑制できる。

また、本実施形態では、セラミックス層１３の厚さが０．２ｍｍ以上とされているので、絶縁性を確保することができる。一方、セラミックス層１３の厚さが１．５ｍｍ以下とされているので、厚さ方向の熱抵抗が高くなることを抑制できる。
さらに、本実施形態では、回路層１５の厚さが０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内と比較的厚くされているので、回路層１５に搭載された半導体素子３で発生した熱を回路層１５で拡げることができ、放熱特性に優れている。

また、本実施形態では、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４の耐電圧特性が１０ｋＶ／ｍｍｔ以上とされているので、絶縁性を確保することができる。
さらに、本実施形態では、第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４の熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲内とされているので、厚さ方向の熱抵抗が高くなることを抑制できる。

本実施形態である絶縁回路基板１０の製造方法によれば、金属基板１１の一方の面に第１樹脂組成物２２を介してセラミックス板２３を積層し、さらに、このセラミックス板２３の一方の面に第２樹脂組成物２４を介して金属片２５を積層する積層工程Ｓ０１と、積層された金属基板１１と第１樹脂組成物２２とセラミックス板２３と第２樹脂組成物２４と金属片２５とを積層方向に加圧して加熱することにより、第１樹脂組成物２２及び第２樹脂組成物２４を硬化させて第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４を形成するとともに、金属基板１１と第１絶縁樹脂層１２とセラミックス板２３と第２絶縁樹脂層１４と金属片２５を接合する樹脂硬化工程Ｓ０２と、を備えているので、耐電圧性に優れるとともに反りの発生が抑制され、信頼性に優れた絶縁回路基板１０を製造することが可能となる。

また、本実施形態においては、樹脂硬化工程Ｓ０２において、硬化前の第１樹脂組成物２２の厚さｔ０１と硬化後の第１絶縁樹脂層１２の厚さｔ１１との比ｔ１１／ｔ０１及び硬化前の第２樹脂組成物２４の厚さｔ０２と硬化後の第２絶縁樹脂層１４の厚さｔ１２との比ｔ１２／ｔ０２が ０．８ 以下となるように、金属基板１１と第１樹脂組成物２２とセラミックス板２３と第２樹脂組成物２４と金属片２５とを積層方向に加圧しているので、第１樹脂組成物２２及び第２樹脂組成物２４を硬化させる際に十分に加圧することができ、第１樹脂組成物２２及び第２樹脂組成物２４を厚さ方向の中心部分まで確実に硬化させることができ、形成された第１絶縁樹脂層１２及び第２絶縁樹脂層１４の絶縁性を確保することができる。

さらに、本実施形態においては、回路層１５となる金属の圧延板に第２樹脂組成物２４からなる樹脂シートを積層した状態で打ち抜くことで、金属片２５と第２樹脂組成物２４との積層体を得て、これをセラミックス板２３の一方の面に回路パターン状に配設しているので、回路層１５とセラミックス層１３との間に確実に第２絶縁樹脂層１４を形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、絶縁回路基板の回路層にパワー半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。

また、本実施形態においては、第２絶縁樹脂層１４を回路層１５が配設された部分にのみ形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば図５に示す絶縁回路基板１１０のように、第２絶縁樹脂層１１４をセラミックス層１３の全面に形成してもよい。

さらに、本実施形態では、絶縁回路基板（金属基板）とヒートシンクとをはんだ層を介して接合したものとして説明したが、これに限定されることはなく、絶縁回路基板（金属基板）とヒートシンクとグリースを介して積層してもよい。
さらに、ヒートシンクの材質や構造は、本実施形態に限定されることなく、適宜設計変更してもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。

本発明例においては、表１及び表２に示す金属基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）、第１樹脂組成物、セラミックス板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）、第２樹脂組成物、金属片（２５ｍｍ×２５ｍｍ）を準備し、これらを積層した。そして、表３に示す条件で、積層方向に加圧して加熱し、第１樹脂組成物及び第２樹脂組成物を硬化させて第１絶縁樹脂層及び第２絶縁樹脂層を形成するとともに、金属基板、第１絶縁樹脂層、セラミック層、第２絶縁樹脂層、回路層を備えた絶縁回路基板を製造した。
なお、従来例１においては、セラミックス板を用いなかった。従来例２においては、エポキシ系接着剤で金属基板とセラミック板、及び、金属片とセラミックス板を接着した。

そして、得られた絶縁回路基板の耐電圧性及び熱伝導率を以下のように評価した。

（耐電圧性）
絶縁回路基板を絶縁油（３Ｍ社製フロリナートＦＣ−７７０）に浸漬し、金属基板及び回路層にプローブ（真鍮製φ２０ｍｍ）の電極を配設した。そして、５秒間で０．５ｋＶ昇圧し、その後、３０秒保持するサイクルを繰り返し、絶縁破壊を起こす電圧を測定し、その電圧値を絶縁耐圧値（ｋＶ）とした。評価結果を表３に示す。

（熱伝導率）
ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＬＦＡ４７７を用い、絶縁回路基板の積層方向の熱伝導率を測定した。得られた絶縁回路基板の中央部を縦１０ｍｍ×横１０ｍｍで切り出し、測定試料とした。評価結果を表３に示す。

セラミックス板を用いなかった従来例１では、耐電圧性が低かった。また、セラミックス板を用い、金属基体及び金属片をエポキシ系接着剤で接着した従来例２では、耐電圧性は向上するものの、熱伝導率が低くなった。
一方、セラミックス板を用い、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂からなる第１絶縁樹脂層及び第２絶縁樹脂層を有する本発明例では、耐電圧性及び熱伝導率の高い絶縁回路基板が得られることがわかった。

１ パワーモジュール
３ 半導体素子
１０、１１０ 絶縁回路基板
１１ 金属基板
１２ 第１絶縁樹脂層
１３ セラミックス層
１４、１１４ 第２絶縁樹脂層
１５ 回路層
２２ 第１樹脂組成物
２３ セラミックス板
２４ 第２樹脂組成物
２５ 金属片
Ｓ０１ 積層工程
Ｓ０２ 樹脂硬化工程

Claims (5)

1. 金属基板と、前記金属基板に積層された第１絶縁樹脂層と、前記第１絶縁樹脂層に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板に積層された第２絶縁樹脂層と、前記第２絶縁樹脂層に積層された回路層と、を備え、
   前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層は、無機フィラーを含有する熱硬化型樹脂で構成されており、
   前記セラミックス板の厚さが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする絶縁回路基板。
2. 前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層の厚さが２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板。
3. 前記回路層の厚さが０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶縁回路基板。
4. 金属基板と、前記金属基板に積層された第１絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層に積層されたセラミックス板と、前記セラミックス板に積層された第２絶縁樹脂層と、前記第２絶縁樹脂層に積層された回路層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、
   前記金属基板の一方の面に、無機フィラー及び熱硬化型樹脂を含有する第１樹脂組成物を介してセラミックス板を積層し、さらに前記セラミックス板の一方の面に無機フィラー及び熱硬化型樹脂を含有する第２樹脂組成物を介して金属片を配置する積層工程と、
   積層された前記金属基板、前記第１樹脂組成物、前記セラミックス板、前記第２樹脂組成物、前記金属片を、積層方向に加圧するととともに加熱し、前記第１樹脂組成物及び前記第２樹脂組成物を硬化させて、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層を形成するとともに、前記金属基板と前記第１絶縁樹脂層と前記セラミックス板と前記第２絶縁樹脂層と前記金属片を接合する樹脂硬化工程と、
   を備えていることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
5. 前記樹脂硬化工程では、硬化前の前記第１樹脂組成物の厚さｔ０１と硬化後の前記第１絶縁樹脂層の厚さｔ１１との比ｔ１１／ｔ０１及び硬化前の前記第２樹脂組成物の厚さｔ０２と硬化後の前記第２絶縁樹脂層の厚さｔ１２との比ｔ１２／ｔ０２が０．８以下となるように、積層方向へ加圧することを特徴とする請求項４に記載の絶縁回路基板の製造方法。

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