WO2019163941A1 - パワーモジュール用基板およびパワーモジュール - Google Patents

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芳紀 小西
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京セラ株式会社
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    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Definitions

  • the present disclosure relates to a power module substrate and a power module in which a metal plate is bonded to an insulating substrate.
  • circuit board used for a power module or the like on which electronic parts such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) are mounted for example, a metal plate made of a metal material such as copper on the upper surface of an insulating substrate made of a ceramic sintered body or the like A power module substrate to which is bonded is used.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • a metal plate is manufactured by punching and a metal plate having a side surface perpendicular to the upper surface of the insulating substrate is used. Making it small is performed (for example, refer patent document 1). At this time, the portion with a large surface roughness formed on the side surface of the metal plate by punching is made the insulating substrate side, and the portion with the large surface roughness is covered with a brazing material and joined, so that the adjacent metal plates are joined. The insulation is improved.
  • a power module substrate includes an insulating substrate and a plurality of metal plates bonded to the insulating substrate with a brazing material, and the metal plate is intermediate in the thickness direction on the side surface.
  • the portion has a rough portion having a larger surface roughness than other portions of the side surface, and the region on the insulating substrate side of the rough portion of the metal plate and the insulating substrate are joined by the brazing material. Yes.
  • a power module according to one aspect of the present disclosure includes a power module substrate having the above-described configuration and an electronic component mounted on the metal plate of the power module substrate.
  • the power module substrate of the present disclosure since it has the above-described configuration, the curling of the brazing material is suppressed, and the spread of the brazing material from the side surface of the metal plate to the insulating substrate is not too small. And a power module substrate having excellent bonding reliability between the insulating substrate and the insulating substrate.
  • the power module since the power module substrate having the above-described configuration is provided, the power module has improved reliability.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the power module substrate shown in FIG. 1 taken along line XX. It is sectional drawing which expands and shows the C section of FIG. It is a perspective view which expands and shows the A section of FIG. It is sectional drawing which shows another example of the enlarged view of the C section of FIG. It is sectional drawing which shows another example of the enlarged view of the C section of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 11. It is sectional drawing which shows another example of a power module. It is sectional drawing which shows another example of a power module.
  • a power module substrate and a power module according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
  • Each drawing has xyz orthogonal coordinates for convenience of description, and hereinafter, the description may be made using words such as the upper surface with the positive side in the z direction as the upper side.
  • the distinction between the upper and lower sides in the following description is for convenience, and does not limit the upper and lower sides when the power module substrate and the power module are actually used.
  • FIG. 1 is a perspective view from the top side showing an example of a power module substrate.
  • 1B is a perspective view from the lower surface side of the power module substrate of FIG.
  • FIG. 3 is a top view of the power module substrate shown in FIG. 4 is a bottom view of the power module substrate shown in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line XX of the power module substrate shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion C in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing a portion A of FIG. In FIG. 7, the brazing material 3 on the upper surface side is indicated by a broken line and is shown in a transparent manner. 8 and FIG. 9 show another example of an enlarged cross-sectional view of a portion C in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of a power module.
  • FIG. 11 is a top view of the power module shown in FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 13 and 14 are cross-sectional views illustrating other examples of the power module.
  • the brazing material was bonded not only to a portion having a large surface roughness but also to a portion having a small surface roughness thereon.
  • the brazing material spreads over the entire side surface of the metal plate, the spread on the insulating substrate is reduced accordingly. If the spread of the brazing material from the side surface of the metal plate to the insulating substrate becomes too small, thermal stress due to the difference in thermal expansion between the metal plate and the brazing material and the insulating substrate is likely to be concentrated, resulting in reduced reliability. There was a problem.
  • a power module substrate 10 includes a metal bonded to an insulating substrate 1 and a main surface (upper and lower surfaces) of the insulating substrate 1 with a brazing material 3 as in the examples illustrated in FIGS. And a plate 2.
  • the metal plate 2 has a rough portion 2a having a large surface roughness at an intermediate portion in the thickness direction on the side surface. A region closer to the insulating substrate 1 than the rough portion 2 a of the metal plate 2 and the insulating substrate 1 are joined by a brazing material 3.
  • the power module substrate 10 for example, between the metal plate 2 and the insulating substrate 1 due to the heat generated in the electronic component 40 when the electronic component 40 such as a semiconductor element is mounted and operated as the power module 100.
  • the above-described thermal stress due to the difference in thermal expansion between the brazing material 3 and the insulating substrate 1.
  • This thermal stress is likely to be concentrated directly below the end of the metal plate 2 and at the outer end of the brazing material 3.
  • the brazing material 3 protrudes from the metal plate 2, the end of the metal plate 2 where heat stress is likely to concentrate and the end of the brazing material 3 are separated from each other, so that the thermal stress is easily dispersed. That is, the greater the spread (protrusion) of the brazing material 3 from the metal plate 2 to the insulating substrate 1, the more the concentration of thermal stress is suppressed, and the bonding reliability between the metal plate 2 and the insulating substrate 1 becomes higher.
  • the side surface of the metal plate 2 is located between both main surfaces (upper and lower surfaces) of the metal plate 2, and is approximately with respect to both main surfaces (upper and lower surfaces) of the metal plate 2 and with respect to the main surface of the insulating substrate 1. It is a vertical surface. Thereby, since the space
  • the metal plate 2 is joined to the insulating substrate 1 by a brazing material 3, and the brazing material 3 is interposed between the metal plate 2 and the insulating substrate 1. Also, the brazing material 3 spreads from the side surface of the metal plate 2 to the surface of the insulating substrate 1 to form a so-called meniscus fillet portion.
  • the fillet portion of the brazing material 3 is a portion protruding from the metal plate 2 in plan view. In this way, not only the main surface of the metal plate 2 but also the side surfaces are joined to the insulating substrate 1 by the brazing material 3. Since the brazing material 3 protrudes from the metal plate 2 and is joined, the concentration of thermal stress can be suppressed. Moreover, since the surface shape of the part from the side surface of the metal plate 2 of the brazing material 3 to the insulating substrate 1 is a meniscus shape, in other words, a concave curved surface, the thermal stress is more easily dispersed.
  • the rough portion 2a is in the middle portion in the thickness direction on the side surface, and the first region 2b on the side of the insulating substrate 1 (region close to the insulating substrate 1) and the side far from the insulating substrate 1 (region far from the insulating substrate 1). This is a region between the second region 2c.
  • the side surface of the metal plate 2 includes a rough portion 2a located at an intermediate portion in the thickness direction on the side surface, a first region 2b closer to the insulating substrate 1 than the rough portion 2a, and a first region 2b across the rough portion 2a. Has a second region 2c on the opposite side. As shown in the example shown in FIG.
  • the rough portion 2 a is continuous from one side surface of the metal plate 2 to another side surface adjacent to the corner portion between the two side surfaces, and surrounds the metal plate 2. Yes.
  • the surface roughness of the rough portion 2a is larger than the surface roughness of the first region 2b and the surface roughness of the second region 2c.
  • the brazing material 3 is formed on the side surface of the metal plate 2 because the metal plate 2 has the rough portion 2a having a large surface roughness at the intermediate portion in the thickness direction on the side surface. It becomes difficult to spread on the entire surface. Since the rough portion 2 a having a large surface roughness has poor wettability of the brazing material 3, the scooping up of the brazing material 3 on the side surface of the metal plate 2 tends to stay up to the intermediate portion where the rough portion 2 a is provided. Since the creeping of the brazing material 3 to the side surface of the metal plate 2 is suppressed, the spreading of the brazing material 3 on the insulating substrate 1 does not become too small due to the scooping up.
  • the spreading shape of the brazing material from the metal plate to the main surface of the insulating substrate in the conventional power module substrate in which the metal plate does not have a rough portion having a large surface roughness on the side surface is shown in FIG. In the example, it is as shown by a two-dot chain line.
  • the spread of the brazing material 3 on the side surface of the metal plate 2 on the insulating substrate 1 increases as much as the creeping of the brazing material 3 is suppressed. Therefore, the distance between the end portion of the metal plate 2 and the end portion of the brazing material 3 located outside the metal plate 2 is increased, the thermal stress is dispersed, and the bonding reliability between the metal plate 2 and the insulating substrate 1 is improved.
  • the brazing material paste that becomes the brazing material 3 is more likely to protrude from the metal plate 2.
  • the brazing paste protrudes greatly there is a possibility that the brazing paste contacts between the adjacent metal plates 2 and short-circuits between the adjacent metal plates 2 due to the brazing material 3. For this reason, it becomes difficult to reduce the distance between the metal plates 2 to make a small power module substrate 10.
  • the side surface of the metal plate 2 has the rough portion 2a, the margin of the sink of the brazing material 3 on the insulating substrate 1 due to creeping of the brazing material 3 to the side surface of the metal plate 2 is increased. Can be small. Therefore, while ensuring the breadth of the brazing material 3 and providing high bonding reliability, the side surfaces of the metal plate 2 described above are substantially perpendicular to the main surface of the insulating substrate 1, and between the metal plates 2. It becomes easy to make a small power module substrate 10 with a smaller distance.
  • the intermediate portion in the thickness direction on the side surface of the metal plate 2 provided with the rough portion 2a on the side surface of the metal plate 2 is the main surface on the insulating substrate 1 side of the metal plate 2 and the main surface on the side opposite to the insulating substrate 1.
  • the brazing material 3 will crawl up to almost the entire side surface of the metal plate 2. If the position of the rough portion 2a is too close to the main surface of the metal plate 2 on the insulating substrate 1 side, the radius of curvature of the concave surface of the fillet portion of the brazing material 3 becomes small, and the effect of stress dispersion becomes small.
  • an intermediate part is an area
  • the end portion of the rough portion 2 a on the insulating substrate 1 side is at a position of about two-sixths of the thickness of the metal plate 2 from the main surface on the insulating substrate 1 side on the side surface of the metal plate 2. is there.
  • the fracture surface on this side surface can be the rough portion 2a, and the shear surface (draft surface) can be the first region 2b and the second region 2c.
  • the metal base plate is punched with a metal mold having the shape of the metal plate 2, first, the metal base plate is punched to the middle of the thickness and then processed in a so-called flat pressing method in which punching is performed in the opposite direction. it can.
  • the side surface has a fracture surface that is the rough portion 2a in the middle (intermediate portion) in the thickness direction, and the first region 2b and the second region 2c having a surface roughness smaller than that of the rough portion 2a across the surface.
  • the metal plate 2 which has a shearing surface (draft surface).
  • a fracture surface having a large surface roughness is formed on one main surface side, and a shear surface (sag surface) is formed on the other main surface side. That is, it has the fracture surface which is the rough portion 2a in the middle portion in the thickness direction, and has the first region 2b and the second region 2c having a smaller surface roughness than the rough portion 2a with the rough portion 2a sandwiched in the thickness direction. It will not be a thing.
  • the metal plate 2 which has the torn surface which is the rough part 2a in the middle (intermediate part) of the thickness direction also by performing additional machining after performing a normal punching process.
  • a normal punching process one having a fracture surface on one main surface side and a burr projecting from the one main surface is formed.
  • One of the main surfaces is fitted into a mold or the like to push the burr back, and the portion on the one main surface side of the fracture surface is sag to process it into a surface having a surface roughness smaller than that of the fracture surface.
  • the first region 2b and the second region 2c which are a sheared surface by punching and a drooping surface by additional machining, are formed by sandwiching the fracture surface that is the rough portion 2a in the thickness direction.
  • the surface roughness of the side surface of the metal plate 2 is measured in the thickness direction of the metal plate 2.
  • the reason for affecting the degree of scooping on the side surface of the metal plate 2 of the brazing material 3 is the thickness direction of the metal plate 2 that is the scooping direction of the brazing material 3.
  • the surface roughness is an average roughness Ra and can be measured using a laser microscope.
  • measurement can be performed using a laser microscope (KV9510) manufactured by Keyence Corporation under the conditions where the measurement range is 50 ⁇ m, the cutoff is 0.08 mm, and the measurement pitch is 0.05 ⁇ m.
  • the width of the rough portion 2a (the length in the thickness direction of the metal plate 2) is 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the rough portion 2a has a surface roughness of 0.5 ⁇ m to 2.5 ⁇ m, and the rough portion
  • the surface roughness of the first region 2b and the second region 2c located across 2a can be 0.1 to 1.0 ⁇ m.
  • the above-described effects are exhibited.
  • the brazing material 3 does not crawl up to the main surface on the side opposite to the insulating substrate 1 over the rough portion 2a on the side surface of the metal plate 2 (so that the rough portion 2a of the metal plate 2 does not spread).
  • the power module substrate 10 in which the region on the insulating substrate 1 side (first region 2b) and the insulating substrate 1 are joined by the brazing material 3 is obtained.
  • the brazing material paste is applied on the insulating substrate 1, and the metal plate 2 having the rough portion 2 a produced by the above-described method is placed thereon and heated, so that the metal plate 2 is insulated by the brazing material 3. Bonded to the substrate 1.
  • the brazing paste is prevented from coming into contact with the side opposite to the insulating substrate 1 from the rough portion 2a of the metal plate 2, that is, the second region 2c.
  • the brazing material paste is placed on the brazing material paste so that only the main surface of the metal plate 2 on the first region 2b side or in contact with the main surface and the first region 2b. Even if the metal plate 2 is pressed after placing the metal plate 2 on the brazing material paste, the metal plate 2 is prevented from being embedded in the brazing material paste beyond the rough portion 2a.
  • the brazing material 3 is in a molten state and tends to wet and spread on the surface of the metal plate 2, but does not wet and spread on the surface of the ceramic insulating substrate 1 compared to the metal plate 2, so the brazing material 3 for joining adjacent metal plates 2. What is necessary is just to carry out printing application
  • the rough portion 2 a and the first region 2 b and the second region 2 c are arranged in a straight line in the thickness direction of the metal plate 2 in the longitudinal sectional view, although there is a difference in roughness.
  • the entire side surface of the metal plate 2 has a planar shape perpendicular to the main surface of the metal plate 2.
  • both the first region 2b and the second region 2c are substantially perpendicular to the adjacent main surface (and the main surface of the insulating substrate 1).
  • the rough portion 2a is inclined with respect to the main surface of the metal plate 2 (and the main surface of the insulating substrate 1). More specifically, in the example shown in FIG.
  • the second region 2c is located on the outer side (on the right side in the left metal plate 21 and on the left side in the right metal plate 22) with respect to the first region 1b.
  • the rough portion 2a is located on a step surface that is inclined with respect to the first region 2b and the second region 2c between the first region 2b and the second region 2c.
  • the second region 2c is located on the inner side (left side in the drawing) with respect to the first region 1b, and the rough portion 2a is the first region 1b. It is located on a step surface inclined with respect to the first region 2b and the second region 2c between the region 2b and the second region 2c.
  • the second region 2c is located on the outer side (left side in the drawing) with respect to the first region 1b, and the rough portion 2a includes the first region 2b and the second region 2c. Between the first region 2b and the second region 2c.
  • the inside and outside here are the inside (center side) and the outside in a plan view of the metal plate 2.
  • the side surface of the metal plate 2 has the first region 2b closer to the insulating substrate 1 than the rough portion 2a and the second region 2c opposite to the first region 2b across the rough portion 2a.
  • the position of the first region 2b and the position of the second region 2c in the planar direction of the metal plate 2 are different, and a step surface is provided between the first region 2b and the second region 2c.
  • the surface may have a rough portion 2a.
  • the side surface of the metal plate 2 is not a flat surface but a curved surface.
  • a large metal plate 2 (21) and a small metal plate 2 (22) are joined to the upper surface of the insulating substrate 1.
  • FIG. For example, in a power module 100 using such a power module substrate 10, as shown in the examples shown in FIGS. 10 to 12, an electronic component 40 is mounted on a large metal plate 2 (21), An electrode (not shown) of the component 40 and the small metal plate 2 (22) are electrically connected by a bonding wire 41. Since the above-described thermal stress increases as the joining length between the metal plate 2 and the insulating substrate 1 increases, the heat in the vicinity of the outer peripheral portion of the large metal plate 2 (21) as in the example shown in FIG. The stress is larger than the thermal stress in the vicinity of the outer peripheral portion of the small metal plate 2 (22).
  • the insulation reliability decreases between the adjacent metal plates 2 if the protrusion of the brazing material 3 is increased. .
  • the height of the rough portion 2a from the insulating substrate 1 is different between the left metal plate 2 (21) and the right metal plate 2 (22).
  • the left metal plate 2 (21) and the right metal plate 2 (22) have different lengths in the thickness direction of the metal plates 2 (21, 22) in the first regions 2b.
  • the power module substrate 10 in which the height from the insulating substrate 1 to the respective rough portions 2a is different between the two adjacent metal plates 21 and 22 on the insulating substrate 1 can be obtained. If the distance between the rough portions 2a having a large surface roughness between the adjacent metal plates 2 (21, 22) is small, a discharge is generated between the adjacent metal plates 2 when a large current is applied to the metal plate 2.
  • Insulating properties may be reduced. Since the height of the rough portion 2a from the insulating substrate 1 is different between the adjacent metal plates 2 (21, 22) as described above, the interval between the rough portions 2a is increased, so that the insulating property is increased. The possibility of decline is reduced.
  • the height of the rough portion 2a of the metal plate 2 (21) having a large left side from the insulating substrate 1 is higher than that of the metal plate 2 (22) having a small right size.
  • the height of the rough portion 2a from the insulating substrate 1 is higher.
  • the length of the first region 2b of the large metal plate 2 (21) is longer than the length of the first region 2b of the small metal plate 2 (22).
  • the length of the first region 2b in this case is also the length in the thickness direction of the metal plate 2 (21, 22).
  • the metal plates 21 and 22 having different sizes in plan view are joined on the insulating substrate 1, and the height from the insulating substrate 1 to the rough portion 2 a is the rough portion of the metal plate 22 having a small size.
  • the rough portion 2a of the metal plate 21 having a size larger than 2a can be used as the power module substrate 10.
  • the plurality of metal plates 2 (21, 22) have different sizes in plan view, and the height from the insulating substrate 1 to the rough portion 2a of the large metal plate 21 is small. It can be set as the board
  • the expansion (protrusion) of the brazing material 3 from the large metal plate 21 is larger than the expansion (protrusion) of the brazing material 3 from the small metal plate 22. Therefore, since it becomes a structure which can reduce the large thermal stress which generate
  • the spread (protrusion) of the brazing material 3 from the large metal plate 21 where the thermal stress is large can be increased, and the spread (protrusion) of the brazing material 3 from the small metal plate 22 where the thermal stress is relatively small can be decreased. Therefore, in particular, even when the distance between the metal plates 2 is reduced in order to reduce the size of the power module substrate 10 and the power module 100, the maximum thermal stress generated on the power module substrate 10 (large metal plate 21). The thermal stress generated at the outer periphery of the structure can be further reduced.
  • size are comparable, and a magnitude
  • the length of the second region 2c of the metal plate 21 and the length of the first region 2b of the metal plate 22 having a small size are approximately the same.
  • the metal plate 21 having a large size and the metal plate 22 having a small size are formed at the same time by the punching method as described above, and the rough portion 2a is on either main surface side from the center in the thickness direction of the metal plate 2.
  • the power module substrate 10 in which the positions of the rough portions 2a are made different without changing the punching conditions or the like according to the size of the metal plate 2 can be obtained.
  • the left metal plate 21 with a low height up to the rough portion 2a has a rough portion 2a on the stepped surface inclined upward and the right side with a high height up to the rough portion 2a.
  • the metal plate 22 has a rough portion 2a on a stepped surface inclined downward. Therefore, between the two metal plates 21 and 22, the stepped surface with the rough portion 2a faces each other. On the other hand, it is possible to prevent the stepped surfaces having the rough portions 2a from facing each other between the two metal plates 2 (21, 22). That is, between the two metal plates 2 (21, 22), the power module has a stepped surface facing upward or a stepped surface facing both downward, and each stepped surface has a rough portion 2a.
  • the substrate 10 can be made.
  • the metal plate 2 having a low height up to the rough portion 2a has a rough portion 2a on the step surface inclined downward, and the metal plate 2 having a high height up to the rough portion 2a has a step inclined inclined upward.
  • the power module substrate 10 having the rough portion 2a on the surface can be obtained. Since the rough portions 2a do not face each other, the possibility that the above-described deterioration in insulation due to the discharge occurs is further reduced.
  • the power module 100 includes the power module substrate 10 as described above and the electronic component 40 mounted on the metal plate 2 (21) of the power module substrate 10 as in the example shown in FIGS. Prepare. According to such a power module 100, since the power module substrate 10 having the above-described configuration is provided, the bonding reliability between the metal plate 2 and the insulating substrate 1 is improved.
  • the power module substrate 10 in the example shown in FIGS. 10 to 12 is the same as the power module substrate 10 in the example shown in FIG. 1, and one large metal plate 2 (21) and two And a small metal plate 2 (22).
  • the electronic component 40 is mounted on the large metal plate 2 (21), and the electronic component 40 and the small metal plate 2 (22) are electrically connected by a bonding wire 41.
  • the metal plate 21 functions for mounting the electronic component 40 and for heat dissipation
  • the metal plate 22 connects the electronic component 40 to an external electric circuit (not shown). To function as a terminal for electrical connection.
  • the metal plate 22 may protrude from the outer edge of the insulating substrate 1 like the power module substrate 10 of the power module 101 of the example shown in FIG.
  • the metal plate 23 is bonded to the lower surface of the insulating substrate 1 by the brazing material 3.
  • the metal plate 23 in this example has a rectangular shape that is slightly smaller than the lower surface of the insulating substrate 1.
  • the side surface of the metal plate 23 also has a rough portion 2 a at an intermediate portion in the thickness direction, and the insulating substrate 1 side and the insulating substrate 1 are connected with the brazing material 3 from the rough portion 2 a. It is joined.
  • the metal plate 23 functions as a heat radiating plate for releasing heat generated in the electronic component 40 to the outside of the power module 100. Thereby, the heat dissipation as the power module 100 is improved, and the long-term operation reliability of the electronic component 40 is improved.
  • the metal plate 23 bonded to the lower surface of the insulating substrate 1 may function as a circuit board for mounting the electronic component 40 or connecting to an external circuit.
  • the insulating substrate 1 is a base portion for fixing and supporting the metal plate 2 in the power module substrate 10. Further, the insulating substrate 1 electrically insulates the metal plate 21 and the metal plate 22 on the upper surface of the insulating substrate 1 or the metal plates 21 and 22 on the upper surface of the insulating substrate 1 and the metal plate 23 on the lower surface of the insulating substrate 1 from each other. Functions as an insulating member.
  • the insulating substrate 1 is made of a ceramic sintered body and preferably has characteristics such as high mechanical strength and high heat transfer characteristics (cooling characteristics).
  • the ceramic sintered body known materials can be used.
  • an alumina (Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) sintered body can be used.
  • a sintered body, a silicon carbide (SiC) -based sintered body, or the like can be used.
  • a rectangular plate having a length of 10 to 500 mm and a width of 10 to 500 mm and a thickness of 0.2 to 3.0 mm can be used.
  • Such an insulating substrate 1 can be manufactured by a known manufacturing method. For example, after an organic binder is added to a raw material powder obtained by adding a sintering aid to an alumina powder, the substrate is molded into a substrate shape. It can be manufactured by firing.
  • the metal plate 2 is mounted with the electronic component 40 in the power module 100 and serves as a circuit conductor for electrically connecting the electronic component 40 to an external electric circuit or heat generated in the electronic component 40. Function to dissipate heat. Therefore, there is no particular shape, and the shape is set according to the wiring design in the power module 100.
  • the thickness of the metal plate 2 can be set to, for example, 0.2 mm to 2.0 mm in consideration of electric resistance, strength, and heat dissipation. Further, the number and arrangement of the metal plates 2 are not limited to the examples shown in FIGS.
  • the metal plate 2 is formed of a metal material such as copper (Cu) or a copper alloy, aluminum (Al), or an aluminum alloy. So-called 99% or more pure copper or pure aluminum has low electrical resistance and excellent thermal conductivity. Further, when oxygen is contained as a component of the metal plate 2, the content in the metal plate 2 is advantageous in terms of improving the bonding strength between the bonding wire 41 and the metal plate 2.
  • the metal plate 2 is obtained by punching the metal base substrate (metal base plate) by the flat pressing method, or by performing an additional process for further adjusting the surface roughness of the side surface after the normal punching process. Can be produced.
  • punching the metal plate 2 having a substantially right angle between the side surface and the main surface can be obtained. Therefore, in the power module substrate 10, the distance between the metal plates 2 can be reduced and the size can be reduced.
  • the shape of the metal plate 2 can be set according to the shape of the mold at the time of punching. For example, barrel polishing, blasting, or etching can be used in addition to the above-described additional machining using a mold.
  • a part of the fracture surface (on the first region 2b side) is obtained by performing such processing in a state in which a part of the fracture surface by the punching process of the metal plate 2 is exposed and a protective film made of resin or the like is provided.
  • the surface roughness can also be reduced.
  • produces by a punching process can also be removed by such an additional process.
  • the corner between the main surface and the side surface of the metal plate 2 can be chamfered into an R surface by punching and additional processing, and discharge from this corner can be suppressed.
  • the metal plate 2 is joined (brazed) to the insulating substrate 1 by a brazing material 3.
  • a brazing material 3 for example, when the metal plate 2 is made of copper (Cu) or a copper alloy, a silver-copper (Ag—Cu) alloy brazing material, titanium (Ti), hafnium (Hf), zirconium ( An active metal braze containing an active metal such as Zr) can be used.
  • the metal plate 2 is made of aluminum (Al) or an aluminum alloy, an Al—Si based alloy or an Al—Ge based alloy brazing material can be used.
  • a brazing material paste is applied to the insulating substrate 1 by a method such as screen printing, and the metal plate 2 is placed on the insulating substrate 1 and heated in a pressurized state. Attached).
  • the brazing material 3 spreads on the insulating substrate 1 from the outer edge of the metal plate 2 in plan view, and the spread width of the brazing material 3, that is, the distance from the outer edge of the metal plate 2 to the outer edge of the brazing material 3 in plan view is For example, it can be about 0.01 mm to 0.5 mm.
  • the distance between the metal plate 2 (21) and the other metal plate 2 (22) can be set to, for example, about 0.8 mm to 2.0 mm.
  • the distance (interval) between the outer edges of the brazing material 3 can be set to 0.5 mm to 1.0 mm. If the distance between the brazing material 3 and the metal plate 2 is about this level, the possibility of insulation failure between the adjacent metal plates 2 can be reduced, and the power module substrate 10 and the power module 100 are sufficiently small. Can be made small.
  • the size of the metal plate 23 on the lower surface in the plan view is, for example, the metal plate 2 (21 and 22) on the upper surface. It can be set to be the same as or larger than the entire size and smaller than the insulating substrate 1.
  • the lower metal plate 23 is the same size as the upper metal plate 2 (21 and 22)
  • the difference in thermal stress between the upper and lower sides of the insulating substrate 1 is reduced. This is advantageous with respect to suppression.
  • the electrical insulation between the lower metal plate 23 and the upper metal plate 2 (21 and 22) can be improved.
  • the lower metal plate 23 when the lower metal plate 23 is larger than the upper metal plate 2 (21 and 22), the heat generated when the power module 100 is used is effectively diffused in the horizontal direction of the lower metal plate 23. This is advantageous in terms of improving heat dissipation.
  • the lower metal plate 23 can be made larger than the insulating substrate 1.
  • the metal plate 2 (21 and 22) on the upper surface can be joined so as to be inside the outer edge of the insulating substrate 1 to ensure insulation with the metal plate 23 on the lower surface.
  • a plating film may be provided for protecting the surface or for improving the bonding property of the brazing material 3 or the bonding wire 41 or the like.
  • the plating film can be a metal plating film of palladium, nickel, silver or the like.
  • the power module substrate 10 can also be manufactured by manufacturing a so-called multi-cavity form and dividing it.
  • a power module 100 such as the example shown in FIGS. 10 to 12 is obtained.
  • the power module 100 is used in, for example, an automobile, and is used in various control units such as an ECU (engine control unit), a power assist handle, and a motor drive.
  • the power module 100 is not limited to such a vehicle-mounted control unit, and is used for other various inverter control circuits, power control circuits, power conditioners, and the like.
  • one electronic component 40 is mounted on the metal plate 2 (21) bonded to the center of the surface (upper surface) of the insulating substrate 1. .
  • the metal plate 2 (22) arranged and bonded so as to sandwich the metal plate 2 (21) on which the electronic component 40 is mounted and the electronic component 40 are electrically connected by a bonding wire 41.
  • the outer metal plate 2 (22) functions as a terminal for connecting to an external electric circuit. Further, the heat generated in the electronic component 40 is generated by the metal plates 2 (21, 22) bonded to the upper surface of the insulating substrate 1 and the metal plate 2 (23) bonded to the lower surface of the insulating substrate 1 through the insulating substrate 1.
  • the metal plate 2 (23) joined to the lower surface of the insulating substrate 1 functions as a heat sink.
  • the number, size, and mounting position of the electronic component 40 are not limited to the examples shown in FIGS.
  • the electronic component 40 is a power semiconductor, for example, and is used for power control in the various control units as described above.
  • a transistor such as a MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor) using Si, an IGBT, or a power element using SiC or GaN can be given.
  • MOS-FET Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor
  • the electronic component 40 is bonded and fixed to the metal plate 2 of the power module substrate 10 by a bonding material (not shown).
  • a bonding material for example, solder or silver nanopaste can be used.
  • the metal film is partially provided on the surface of the metal plate 2, if the size of the electronic component 40 in plan view is smaller than the size of the metal film, the fillet of the bonding material extends from the side surface of the electronic component 40 to the upper surface of the metal film. Therefore, the bonding strength of the electronic component 40 to the metal plate 2 (metal film) can be increased. Further, since the surface of the metal film is covered with the bonding material and is not exposed, the bonding property of the sealing resin 13 described later is improved.
  • the bonding wire 41 is a connecting member that electrically connects a terminal electrode (not shown) of the electronic component 40 and the metal plate 2.
  • As the bonding wire 41 for example, copper or aluminum can be used.
  • the power module 100 shown in FIGS. 10 to 12 is covered with the sealing resin 50 from the upper surface to the outer periphery of the lower surface, and the electronic component 40 is sealed.
  • the sealing resin 50 does not cover the main surface (lower surface) of the metal plate 2 (23) bonded to the lower surface of the insulating substrate 1. Therefore, the metal plate 2 (23) functioning as a heat radiating plate can be directly and thermally connected to an external heat radiating body or the like, so that the power module 101 having excellent heat dissipation can be obtained.
  • the metal plate 2 (22) functioning as a terminal has a length that protrudes from the insulating substrate 1 and protrudes from the sealing resin 50. This makes it easy to electrically connect the metal plate 2 (22) functioning as a terminal to an external electric circuit.
  • the sealing resin 50 may be a thermosetting resin such as a silicone resin, an epoxy resin, a phenol resin, or an imide resin from the viewpoint of thermal conductivity, insulation, environment resistance, and sealing properties.
  • the power module 100 of the example shown in FIGS. 10 to 12 is arranged in the internal space of the housing 60 having the inner space, and the internal space is filled with the sealing resin 50.
  • the electronic component 40 and the power module substrate 10 are sealed.
  • power modules 101 and 102 including a sealing resin 50 covering the electronic component 40, the metal plate 2, and the insulating substrate 1 can be used.
  • the environmental resistance of the electronic component 40 is improved by the sealing resin 50 and the insulation between the adjacent metal plates 21 and 22 is improved.
  • the housing 60 is configured by a frame body 61 and a heat radiating plate 62 that closes one opening of the frame body 61, and a space surrounded by the frame body 61 and the heat radiating plate 62 is an inner space.
  • a lead terminal 63 led out from the inner space through the frame body 61 of the housing 60 is provided. Then, an end portion in the internal space of the lead terminal 63 and the metal plate 2 of the power module substrate 10 are connected by a bonding wire 41. Thereby, the electronic component 40 and an external electric circuit can be electrically connected.
  • the frame body 61 is made of a resin material, a metal material, or a mixed material thereof, and one opening is closed by the heat radiating plate 62 to form an inner space for housing the power module substrate 10.
  • the material used for the frame 61 is a metal material such as copper or aluminum or a resin such as polybutyl terephthalate (PBT) or polyphenylene sulfite (PPS) in terms of heat dissipation, heat resistance, environment resistance and lightness. Material can be used. Among these, it is desirable to use PBT resin from the viewpoint of availability. In addition, it is preferable to add glass fiber to the PBT resin to obtain a fiber reinforced resin because the mechanical strength increases.
  • the lead terminal 63 is attached so as to penetrate the frame body 61 from the inner space and lead out to the outside. An end portion in the inner space of the lead terminal 63 is electrically connected to the metal plate 2 of the power module substrate 10, and an external end portion is an external electric circuit (not shown) or a power supply device (not shown). ) Etc.
  • a material used for the lead terminal 63 for example, a metal material such as Cu and Cu alloy, Al and Al alloy, iron (Fe) and Fe alloy, and stainless steel can be used.
  • the heat radiating plate 62 is for radiating heat generated in the electronic component 40 during operation to the outside of the power module 102.
  • the heat radiating plate 62 can be made of a highly thermally conductive material such as Al, Cu, or a copper-tungsten alloy (Cu—W).
  • Al has higher thermal conductivity than a metal material as a general structural material such as Fe, and heat generated in the electronic component 40 can be dissipated to the outside of the power module 102 more efficiently. Can be stably operated normally.
  • Al is excellent in that it is advantageous in reducing the cost of the power module 102 because it is easily available and inexpensive compared with other highly heat conductive materials such as Cu or Cu—W.
  • the heat radiating plate 62 and the metal plate 2 (23) of the power module substrate 10 are thermally connected by a heat conductive bonding material (not shown).
  • a heat transfer bonding material it may be thermally connected using a brazing material and may be mechanically firmly bonded, or may be thermally connected using grease or the like, and may be bonded relatively weakly mechanically. Further, it may be joined by the sealing resin 50 as described later.
  • the sealing resin 50 fills the inner space and seals and protects the electronic component 40 mounted on the power module substrate 10. You may perform mechanical joining with the board
  • the power module 102 is provided with a cooler on the exposed surface of the heat radiating plate 62 opposite to the side on which the power module substrate 10 is bonded via a heat conductive bonding material 71. 70 may be joined.
  • the heat conductive bonding material 71 the same heat conductive bonding material as described above for connecting the heat radiating plate 62 and the metal plate 2 (23) of the power module substrate 10 can be used.
  • the cooler 70 is provided with a block body made of metal or the like provided with a flow path for allowing a coolant such as water to pass through, but may be a cooling fin, for example.
  • Such a cooler 70 can also be applied to the power modules 100 and 101 in the examples shown in FIGS. 10 to 12 or 13 and may be connected to the metal plate 2 (23) of the power module substrate 10. . Moreover, only the heat sink 62 shown in FIG. 14 can be applied as the cooler 70. The heat sink 62 at this time can also have a fin.
  • the power module substrate 10 and the power module 100 are not limited to the examples described in the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present disclosure.

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Abstract

絶縁基板１と、該絶縁基板１にろう材３で接合されている少なくとも１つの金属板２とを備えており、該金属板２は、その側面における厚み方向の中間部に前記側面の他の部分よりも表面粗さの大きい粗部２ａを有しており、前記金属板２の前記粗部２ａより前記絶縁基板１側の領域（第１領域２ｂ）と前記絶縁基板１とが前記ろう材３で接合されているパワーモジュール用基板１０。

Description

パワーモジュール用基板およびパワーモジュール
　本開示は、金属板が絶縁基板に接合されたパワーモジュール用基板およびパワーモジュールに関するものである。
　従来、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の電子部品が搭載されたパワーモジュール等に用いられる回路基板として、例えば、セラミック焼結体等からなる絶縁基板の上面に銅等の金属材料からなる金属板が接合されたパワーモジュール用基板が用いられている。
　また、パワーモジュールを小型化するために、打ち抜き加工で金属板を作製して、絶縁基板の上面に対して垂直な側面を有する金属板とすることで、金属板（の側面）同士の間隔を小さくすることが行なわれている（例えば、特許文献１を参照。）。このとき、打ち抜き加工で金属板の側面に形成された、表面粗さの大きい部分を絶縁基板側にして、表面粗さの大きい部分をろう材で覆って接合することで、隣接する金属板間の絶縁性を向上させている。
特開２００７－５３３４９号公報
　本開示の１つの態様のパワーモジュール用基板は、絶縁基板と、該絶縁基板にろう材で接合されている複数の金属板とを備えており、該金属板は、その側面における厚み方向の中間部に前記側面の他の部分よりも表面粗さの大きい粗部を有しており、前記金属板の前記粗部より前記絶縁基板側の領域と前記絶縁基板とが前記ろう材で接合されている。
　本開示の１つの態様のパワーモジュールは、上記構成のパワーモジュール用基板と、該パワーモジュール用基板の前記金属板上に搭載された電子部品とを備える。
　本開示のパワーモジュール用基板によれば、上記構成であることから、ろう材の這い上がりが抑えられ、金属板の側面から絶縁基板上へのろう材の広がりが小さくなり過ぎないので、金属板と絶縁基板と間の接合信頼性に優れたパワーモジュール用基板となる。
　本開示のパワーモジュールによれば、上記構成のパワーモジュール用基板を備えていることから、信頼性が向上したパワーモジュールとなる。
パワーモジュール用基板の一例を示す上面側からの斜視図である。 図１のパワーモジュール用基板の下面側からの斜視図である。 図１に示すパワーモジュール用基板の上面図であある。 図１に示すパワーモジュール用基板の下面図である。 図１に示すパワーモジュール用基板のＸ－Ｘ線における断面図である。 図５のＣ部を拡大して示す断面図である。 図３のＡ部を拡大して示す斜視図である。 図５のＣ部の拡大図の他の一例を示す断面図である。 図５のＣ部の拡大図の他の一例を示す断面図である。 パワーモジュールの一例を示す斜視図である。 図１０に示すパワーモジュールの上面図である。 図１１のＢ－Ｂ線における断面図である。 パワーモジュールの他の一例を示す断面図である。 パワーモジュールの他の一例を示す断面図である。
　本開示の実施形態のパワーモジュール用基板およびパワーモジュールについて図面を参照して説明する。各図面には、説明の便宜上、ｘｙｚ直交座標を付しており、以下、ｚ方向の正側を上方として上面等の語を用いて説明する場合がある。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際にパワーモジュール用基板およびパワーモジュール等が使用される際の上下を限定するものではない。
　図１はパワーモジュール用基板の一例を示す上面側からの斜視図である。図１Ｂは図１のパワーモジュール用基板の下面側からの斜視図である。図３は図１に示すパワーモジュール用基板の上面図である。図４は図１に示すパワーモジュール用基板の下面図である。図５は図１に示すパワーモジュール用基板のＸ－Ｘ線における断面図である。図３は図５のＣ部を拡大して示す断面図である。図７は図３のＡ部を拡大して示す斜視図である。図７においては、上面側のろう材３を破線で示し、透過して示している。図８および図９は、図３と同様に、図５のＣ部の拡大断面図の他の一例を示す。図１０はパワーモジュールの一例を示す斜視図である。図１１は図１０に示すパワーモジュールの上面図である。図１２は図１１のＢ－Ｂ線における断面図である。図１３および図１４は、いずれもパワーモジュールの他の一例を示す断面図である。
　特許文献１に記載のパワーモジュール用基板において、ろう材は表面粗さの大きい部分だけでなく、その上の表面粗さの小さい部分まで濡れ広がって接合されるものであった。ろう材が金属板の側面の全面にわたって濡れ広がると、その分だけ絶縁基板上での広がりが小さくなってしまうものであった。金属板の側面から絶縁基板上へのろう材の広がりが小さくなり過ぎると、金属板およびろう材と絶縁基板との熱膨張差による熱応力が集中しやすくなり、信頼性が低下してしまうという問題があった。
　本開示の一態様のパワーモジュール用基板１０は、図１～図５に示す例のように、絶縁基板１と、絶縁基板１の主面（上下面）にろう材３で接合されている金属板２とを備えている。金属板２は、図６および図７に示す例のように、その側面における厚み方向の中間部に表面粗さの大きい粗部２ａを有している。金属板２の粗部２ａより絶縁基板１側の領域と絶縁基板１とがろう材３で接合されている。
　パワーモジュール用基板１０においては、例えば、半導体素子等の電子部品４０を搭載してパワーモジュール１００として動作させた際の、電子部品４０に発生する熱によって、金属板２と絶縁基板１との間の熱膨張差、およびろう材３と絶縁基板１との間の熱膨張差による上述した熱応力が発生する。この熱応力は金属板２の端の直下およびろう材３の外側の端部に集中しやすい。ろう材３が金属板２からはみ出していると、熱応力の集中しやすい金属板２の端とろう材３の端とが離れることで熱応力が分散しやすくなる。すなわち、金属板２から絶縁基板１へのろう材３の広がり（はみ出し）が大きいほど、熱応力の集中が抑えられ、金属板２と絶縁基板１との接合信頼性が高くなる。
　金属板２の側面は、金属板２の両主面（上下面）の間に位置し、金属板２の両主面（上下面）に対して、また絶縁基板１の主面に対して略垂直な面である。これにより、金属板２同士の間の間隔を小さくすることができるので、パワーモジュール用基板１０をより小型化することができる。金属板２は、ろう材３によって絶縁基板１に接合されており、金属板２と絶縁基板１との間にろう材３が介在している。また、ろう材３は金属板２の側面から絶縁基板１の表面にかけて広がっており、いわゆるメニスカス形状のフィレット部を形成している。このろう材３のフィレット部は平面視で金属板２からはみ出した部分である。このように、金属板２の主面だけでなく側面もまたろう材３で絶縁基板１と接合されている。ろう材３が金属板２からはみ出して接合されていることで熱応力の集中が抑えられる。また、ろう材３の金属板２の側面から絶縁基板１にかけての部分の表面形状は、メニスカス形状、言い換えれば凹曲面であるので、熱応力がさらに分散されやすくなる。
　金属板２の側面には、粗部２ａがある。粗部２ａは、側面における厚み方向の中間部にあり、側面における絶縁基板１側（絶縁基板１に近い領域）の第１領域２ｂと絶縁基板１から離れた側（絶縁基板１から遠い領域）の第２領域２ｃとの間の領域である。金属板２の側面は、側面における厚み方向の中間部に位置している粗部２ａと、粗部２ａより絶縁基板１側の第１領域２ｂと、粗部２ａを挟んで第１領域２ｂとは反対側の第２領域２ｃとを有している。粗部２ａは、図７に示す例のように、金属板２の１つの側面から隣接する他の側面にかけて２つの側面の間の角部を越えて連続しており、金属板２を取り囲んでいる。粗部２ａの表面粗さは、第１領域２ｂの表面粗さおよび第２領域２ｃの表面粗さよりも大きい。
　本開示のパワーモジュール用基板１０によれば、金属板２の側面における厚み方向の中間部に表面粗さの大きい粗部２ａを有していることから、ろう材３が金属板２の側面の全面に濡れ広がり難くなる。表面粗さの大きい粗部２ａはろう材３の濡れ性が悪いので、金属板２の側面におけるろう材３の這い上がりは、粗部２ａの設けられた中間部までにとどまりやすくなる。金属板２の側面へのろう材３の這い上がりが抑えられるので、這い上がりによって絶縁基板１上へのろう材３の広がりが小さくなりすぎることがない。例えば、金属板が側面に表面粗さの大きい粗部を有していない、従来のパワーモジュール用基板における金属板から絶縁基板の主面へかけてのろう材の広がり形状は、図６に示す例において、二点鎖線で示すようなものとなる。従来に比較して、金属板２の側面へのろう材３の這い上がりが抑えられた分だけ絶縁基板１上への広がりが大きくなっている。そのため、金属板２の端部と、その外側に位置するろう材３の端部との距離が大きくなって熱応力が分散され、金属板２と絶縁基板１との接合信頼性が向上する。
　ろう材の量を多くすることで金属板２の全面にろう材が這い上がっても金属板２から絶縁基板１上へのろう材３の広がりを大きくすることはできる。しかしながら、ろう材３が金属板２の側面へ這い上がることで絶縁基板１上のろう材３がひけてしまう分を考慮すると、ろう材３となるろう材ペーストの金属板２からのはみ出しをより大きくしておかなければならない。ろう材ペーストのはみ出しが大きいと、隣接する金属板２間においてろう材ペーストが接して、ろう材３によって隣接する金属板２間で短絡してしまう可能性がある。そのため、金属板２間の距離を小さくして小型のパワーモジュール用基板１０とすることが困難となってしまう。これに対して、金属板２の側面に粗部２ａを有していると、ろう材３の金属板２の側面への這い上がりによる、絶縁基板１上におけるろう材３のひけ分のマージンを小さくすることができる。そのため、ろう材３の広がりを確保して高い接合信頼性を備えつつ、上記した金属板２の側面が絶縁基板１の主面に対して略垂直であることと併せて、金属板２間の距離がより小さい小型のパワーモジュール用基板１０とすることが容易となる。
　金属板２の側面における粗部２ａが設けられる、金属板２の側面における厚み方向の中間部とは、金属板２の絶縁基板１側の主面と絶縁基板１とは反対側の主面との間である。粗部２ａの位置が金属板２の絶縁基板１とは反対側の主面に近すぎると、ろう材３は金属板２の側面のほぼ全面まで這い上がってしまうことになる。また、粗部２ａの位置が金属板２の絶縁基板１側の主面に近すぎると、ろう材３のフィレット部の凹面の曲率半径が小さくなって、応力分散の効果が小さくなってしまう。そのため、中間部とは、例えば、金属板２の側面を厚み方向に６等分したうちの厚み方向の中央に位置する、金属板２の厚みの３分の２程度の領域である。すなわち、粗部２ａは、金属板２の側面における絶縁基板１側の主面から金属板２の厚みの６分の１の位置から６分の５の位置までの領域である中間部に位置している。なお、図６に示す例では、粗部２ａの絶縁基板１側の端部は、金属板２の側面における絶縁基板１側の主面から金属板２の厚みの６分の２程度の位置にある。
　金属板２の側面を、金型による打ち抜き加工によって形成した場合、この側面における破断面を粗部２ａ、剪断面（だれ面）を第１領域２ｂおよび第２領域２ｃとすることができる。金属素板を金属板２の形状の金型で打ち抜き加工をする際に、まず、金属素板の厚みの途中まで打ち抜いて、引き続き逆方向に打ち抜き加工する、いわゆる平押し法で加工することができる。この加工方法によって、側面が、厚み方向の途中（中間部）に粗部２ａである破断面を有し、それを挟んで粗部２ａより表面粗さの小さい第１領域２ｂおよび第２領域２ｃである剪断面（だれ面）を有する金属板２とすることができる。金属素板を金型による通常の打ち抜き加工をすると、表面粗さの大きい破断面が一方の主面側に形成され、他方の主面側に剪断面（だれ面）が形成される。すなわち、厚み方向の中間部に粗部２ａである破断面を有し、厚み方向に粗部２ａを挟んで、粗部２ａよりも表面粗さの小さい第１領域２ｂおよび第２領域２ｃを有するものとはならない。通常の打ち抜き加工をした後に、追加工することでも、側面が厚み方向の途中（中間部）に粗部２ａである破断面を有する金属板２とすることができる。例えば、金属素板を通常の打ち抜き加工をすると、一方主面側が破断面で、一方主面から突出するバリを有するものが形成される。これの一方主面を金型等にはめ込んでバリを押し戻すとともに、破断面の一方主面側の部分をダレさせて破断面より表面粗さの小さい面に加工する。この加工方法によって、粗部２ａである破断面を厚み方向に挟んで、打ち抜き加工による剪断面と追加工によるだれ面である第１領域２ｂおよび第２領域２ｃが形成される。
　ここで、金属板２の側面の表面粗さの測定は、金属板２の厚み方向に測定する。ろう材３の金属板２の側面における這い上がりの程度に影響を与えるのは、ろう材３の這い上がり方向である金属板２の厚み方向であるからである。表面粗さは、平均粗さＲａであり、レーザー顕微鏡を用いて測定することができる。例えば、キーエンス社製のレーザー顕微鏡（ＫＶ９５１０）を用いて、測定レンジが５０μｍ、カットオフが０．０８ｍｍ、測定ピッチが０．０５μｍの条件で測定することができる。例えば、粗部２ａの幅（金属板２の厚み方向の長さ）は１０μｍ～１００μｍである。例えば、金属板２が銅からなり、ろう材３が銀－銅合金を主成分とするものである場合であれば、粗部２ａの表面粗さが０．５μｍ～２．５μｍで、粗部２ａを挟んで位置する第１領域２ｂおよび第２領域２ｃの表面粗さが０．１～１．０μｍとすることができる。このときの第１領域２ｂおよび第２領域２ｃの表面粗さと粗部２ａの表面粗さとで、例えば０．１μｍ以上の差があれば、上記のような効果を奏するものとなる。
　上述したように、ろう材３が金属板２の側面において粗部２ａを越えて絶縁基板１とは反対側の主面まで這い上がらない（濡れ広がらない）ことで、金属板２の粗部２ａより絶縁基板１側の領域（第１領域２ｂ）と絶縁基板１とがろう材３で接合されているパワーモジュール用基板１０となる。例えば、絶縁基板１上にろう材ペーストを塗布し、その上に上述した方法で作製した粗部２ａを有する金属板２を載置して加熱することで、金属板２がろう材３によって絶縁基板１に接合される。このとき、ろう材ペーストは金属板２の粗部２ａより絶縁基板１とは反対側、すなわち第２領域２ｃに接触しないようにする。ろう材ペーストは、金属板２の第１領域２ｂ側の主面のみ、またはこの主面と第１領域２ｂに接触するように金属板２をろう材ペースト上に載置する。ろう材ペーストの上に金属板２を載置した後に金属板２を押圧しても、金属板２が粗部２ａを越えてろう材ペーストに埋まり込まないようにする。このような状態で加熱すると、ろう材ペーストのろう材成分が溶融して金属板２の側面を絶縁基板１側から第１領域２ｂを濡れ広がって粗部２ａまで這い上がっても、粗部２ａを越えて第２領域２ｃまでは這い上がらないようにすることができる。ろう材３は溶融状態で金属板２の表面では濡れ広がりやすいが、セラミック製の絶縁基板１の表面では金属板２と比較して濡れ広がらないので、隣接する金属板２を接合するろう材３のろう材ペーストとの間に必要な間隔を設けて印刷塗布すればよい。
　ここで、図６に示す例においては、粗部２ａと第１領域２ｂおよび第２領域２ｃとは、粗さの違いはあるが、縦断面視において金属板２の厚み方向に直線状に並んでおり、金属板２の側面は全体が金属板２の主面に垂直な平面状である。これに対して、図８および図９に示す例では、第１領域２ｂおよび第２領域２ｃはともに隣接する主面（および絶縁基板１の主面）に対して略垂直であるが、これらの間の粗部２ａは金属板２の主面（および絶縁基板１の主面）に対して傾斜している。より具体的には、図８に示す例では、第１領域１ｂに対して第２領域２ｃは外側（図面における左側の金属板２１においては右側で、右側の金属板２２においては左側）に位置しており、粗部２ａは、第１領域２ｂと第２領域２ｃとの間の、第１領域２ｂおよび第２領域２ｃに対して傾斜した段差面に位置している。また、図９に示す例では、左側の金属板２（２１）では、第１領域１ｂに対して第２領域２ｃは内側（図面における左側）に位置しており、粗部２ａは、第１領域２ｂと第２領域２ｃとの間の、第１領域２ｂおよび第２領域２ｃに対して傾斜した段差面に位置している。一方、右側の金属板２（２２）では、第１領域１ｂに対して第２領域２ｃは外側（図面における左側）に位置しており、粗部２ａは、第１領域２ｂと第２領域２ｃとの間の、第１領域２ｂおよび第２領域２ｃに対して傾斜した段差面に位置している。ここでいう内側および外側は、金属板２の平面視における内側（中央側）および外側である。
　このように、金属板２の側面が、粗部２ａより絶縁基板１側の第１領域２ｂと、粗部２ａを挟んで第１領域２ｂとは反対側の第２領域２ｃとを有しており、金属板２の平面方向における第１領域２ｂの位置と第２領域２ｃの位置とが異なっていて、第１領域２ｂと第２領域２ｃとの間に段差面を有しており、段差面に粗部２ａを有しているものとすることができる。このような構成の場合には、金属板２の側面は平面ではなく屈曲したような面である。また、屈曲部の間の段差面に粗さの粗い粗部２ａがある。そのため、後述する図１３および図１４に示す例のような、封止樹脂５０で絶縁基板１から金属板２および金属板２上の電子部品４０等を覆っているパワーモジュール１０１，１０２とした場合に、封止樹脂５０の金属板２の側面への接合強度が高まる。よって、封止樹脂５０による電子部品４０の封止信頼性の高いパワーモジュール１０１，１０２を得ることが容易なパワーモジュール用基板１０となる。
　ここで、図１～図５に示す例においては、絶縁基板１の上面には大きさの大きい金属板２（２１）と小さい金属板２（２２）が接合されている。例えば、このようなパワーモジュール用基板１０を用いたパワーモジュール１００では、図１０～図１２に示す例のように、大きさの大きい金属板２（２１）には電子部品４０が搭載され、電子部品４０の電極（不図示）と小さい金属板２（２２）とがボンディングワイヤ４１で電気的に接続される。上述した熱応力は、金属板２と絶縁基板１との接合長さが長いほど大きくなるので、図１に示す例のような、大きさの大きい金属板２（２１）の外周部近傍における熱応力は大きさの小さい金属板２（２２）の外周部近傍における熱応力よりも大きくなる。
　上述したように、金属板２から絶縁基板１へのろう材３の広がり（はみ出し）が大きいほど、熱応力の集中が抑えられ、金属板２と絶縁基板１との接合信頼性が高くなる。しかしながら、パワーモジュール用基板１０の小型化のために隣接する金属板２同士の間隔を小さくした場合は、ろう材３のはみ出しを大きくすると隣接する金属板２間において絶縁信頼性が低下してしまう。
　ここで、図９に示す例では、左側の金属板２（２１）と右側の金属板２（２２）とで、それぞれの粗部２ａの絶縁基板１からの高さが異なっている。言い換えれば、左側の金属板２（２１）と右側の金属板２（２２）とで、それぞれの第１領域２ｂの金属板２（２１，２２）の厚み方向における長さが異なっている。このように、絶縁基板１上で隣接する２つの金属板２１，２２間において、絶縁基板１からそれぞれの粗部２ａまでの高さが互いに異なっているパワーモジュール用基板１０とすることができる。隣り合う金属板２（２１，２２）同士の間において、表面粗さの大きい粗部２ａ同士の間隔が小さいと、金属板２に大電流が印可された場合にこれらの間で放電が発生して絶縁性が低下する可能性がある。上記のように隣り合う金属板２（２１，２２）同士の間において粗部２ａの絶縁基板１からの高さが異なっていることで、粗部２ａ同士の間隔が大きくなるので、絶縁性が低下する可能性が低減されている。
　また、図９に示す例では、左側の大きさの大きい金属板２（２１）の粗部２ａの絶縁基板１からの高さの方が、右側の大きさの小さい金属板２（２２）の粗部２ａの絶縁基板１からの高さよりも高い。言い換えれば、大きさの大きい金属板２（２１）の第１領域２ｂの長さの方が、大きさの小さい金属板２（２２）のの第１領域２ｂの長さよりも長い。この場合の第１領域２ｂの長さも、金属板２（２１，２２）の厚み方向の長さである。
　このように、絶縁基板１上に平面視の大きさの異なる金属板２１，２２が接合されており、絶縁基板１から粗部２ａまでの高さは、大きさの小さい金属板２２の粗部２ａよりも大きさの大きい金属板２１の粗部２ａの方が高いパワーモジュール用基板１０とすることができる。言い換えれば、複数の金属板２（２１，２２）は平面視の大きさが互いに異なっており、大きさの大きい金属板２１の絶縁基板１から粗部２ａまでの高さは、大きさの小さい金属板２１の絶縁基板１から粗部ま２ａでの高さよりも高いパワーモジュール用基板１０とすることができる。このようにすると、大きさの大きい金属板２１からのろう材３の広がり（はみ出し）の方が、大きさの小さい金属板２２からのろう材３の広がり（はみ出し）よりも大きくなる。そのため、大きさの大きい金属板２１の外周部近傍に発生する大きい熱応力をより低減させやすい構造となるので、パワーモジュール用基板１０全体としての金属板２の接合信頼性を高いものとすることができる。すなわち、金属板２の大きさに比例して大きくなる熱応力に対応するように、ろう材３の金属板２からのはみ出し量を設定することができるということである。熱応力の大きくなる大きい金属板２１からのろう材３の広がり（はみ出し）を大きく、熱応力が比較的小さくなる小さい金属板２２からのろう材３の広がり（はみ出し）を小さくすることができる。そのため、特に、パワーモジュール用基板１０およびパワーモジュール１００の小型化のために金属板２間の間隔を小さくした場合であっても、パワーモジュール用基板１０に発生する最大熱応力（大きい金属板２１の外周部に発生する熱応力）をより低減することができる構造となる。
　なお、図９に示す例においては、大きさの大きい金属板２１の第１領域２ｂの長さと、大きさの小さい金属板２２の第２領域２ｃの長さが同程度で、大きさの大きい金属板２１の第２領域２ｃの長さと、大きさの小さい金属板２２の第１領域２ｂの長さが同程度である。例えば、上記のような打ち抜き方法により、大きさの大きい金属板２１と大きさの小さい金属板２２とを同時に形成して粗部２ａが金属板２の厚み方向における中央よりどちらかの主面側に位置するようにし、２つの金属板２１，２２のうちの一方をひっくり返して絶縁基板１上に並べて接合するとこのようになる。すなわち、金属板２の大きさに応じて打ち抜き条件等を変えることなく、粗部２ａの位置を異ならせたパワーモジュール用基板１０とすることができる。
　また、図９に示す例においては、粗部２ａまでの高さの低い左側の金属板２１では上方を向いて傾斜した段差面に粗部２ａがあり、粗部２ａまでの高さの高い右側の金属板２２では下方を向いて傾斜した段差面に粗部２ａがある。そのため、２つの金属板２１，２２間において、粗部２ａのある段差面が向かい合っている。これに対して、２つの金属板２（２１，２２）間において、粗部２ａのある段差面が互いに向かい合わないようにすることができる。すなわち、２つの金属板２（２１，２２）間において、いずれも上方を向いた段差面あるいはいずれも下方を向いた段差面を有しており、それぞれの段差面に粗部２ａがあるパワーモジュール用基板１０することができる。あるいは、粗部２ａまでの高さの低い金属板２では下方を向いて傾斜した段差面に粗部２ａがあり、粗部２ａまでの高さの高い金属板２では上方を向いて傾斜した段差面に粗部２ａがあるパワーモジュール用基板１０とすることができる。粗部２ａ同士が向かい合わないので、上述した放電による絶縁性の低下が発生する可能性がより低減される。
　パワーモジュール１００は、図１０～図１２に示す例のように、上述したようなパワーモジュール用基板１０と、パワーモジュール用基板１０の金属板２（２１）上に搭載された電子部品４０とを備える。このようなパワーモジュール１００によれば、上記構成のパワーモジュール用基板１０を備えていることから、金属板２と絶縁基板１との接合信頼性が向上したものとなる。
　図１０～図１２に示す例におけるパワーモジュール用基板１０は、図１に示す例のパワーモジュール用基板１０と同じであり、絶縁基板１の上面に１つの大きい金属板２（２１）と２つの小さい金属板２（２２）とを備えている。大きい金属板２（２１）に電子部品４０が搭載されており、電子部品４０と小さい金属板２（２２）とは、ボンディングワイヤ４１によって電気的に接続されている。図１０～図１２に示す例のパワーモジュール１００においては、例えば、金属板２１は、電子部品４０の搭載用かつ放熱用として機能し、金属板２２は、電子部品４０を外部電気回路（図示せず）に電気的に接続するための接続する端子として機能する。この場合、金属板２２は、後述する図１３に示す例のパワーモジュール１０１のパワーモジュール用基板１０のように、絶縁基板１の外縁から突出していてもよい。また、図１～図５に示す例においては、絶縁基板１の下面にも金属板２３がろう材３によって接合されている。この例における金属板２３は絶縁基板１の下面より一回り小さい四角形状のものである。金属板２３の側面もまた、金属板２１，２２と同様に、厚み方向の中間部に粗部２ａを有しており、粗部２ａより絶縁基板１側と絶縁基板１とがろう材３で接合されている。この金属板２３は、例えば電子部品４０で発生した熱をパワーモジュール１００外に放出するための放熱板として機能する。これによって、パワーモジュール１００としての放熱性が向上し、電子部品４０の長期の作動信頼性が向上する。この絶縁基板１の下面に接合された金属板２３は、電子部品４０を搭載したり、外部回路と接続したりするための回路板として機能するものであってもよい。
　絶縁基板１は、パワーモジュール用基板１０において、金属板２を固定して支持するための基体部分である。また、絶縁基板１は、絶縁基板１の上面における金属板２１と金属板２２あるいは絶縁基板１の上面の金属板２１，２２と絶縁基板１の下面の金属板２３とを互いに電気的に絶縁させるための絶縁部材として機能する。
　絶縁基板１は、セラミック焼結体からなり、高い機械的強度および高い伝熱特性（冷却特性）などの特性を有するものがよい。セラミック焼結体としては、公知の材料を用いることができ、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）質焼結体および炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体などを用いることができる。絶縁基板１は、例えば、縦が１０～５００ｍｍ、横が１０～５００ｍｍ厚さが０．２～３．０ｍｍの矩形板状のものを用いることができる。このような絶縁基板１は、公知の製造方法によって製造することができ、例えば、アルミナ粉末に焼結助剤を添加した原料粉末に有機バインダー等を加えて混練して、基板状に成形したのち、焼成することで製造することができる。
　金属板２は、上述したように、パワーモジュール１００において、電子部品４０が搭載され、電子部品４０を外部電気回路に電気的に接続するための回路導体として、あるいは電子部品４０に発生する熱を放熱する機能する。そのため、その形状は特に定まったものはなく、パワーモジュール１００における配線設計に応じて設定されるものである。金属板２の厚みは、電気抵抗や強度、放熱性を考慮して、例えば、０．２ｍｍ～２．０ｍｍに設定することができる。また、金属板２の数および配置もまた図１～図５に示す例に限られるものではない。
　金属板２は、例えば銅（Ｃｕ）または銅合金あるいはアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金等の金属材料によって形成されている。いわゆる９９％以上の純銅や純アルミニウムであると電気抵抗が小さく、熱伝導性にも優れている。また金属板２の成分として酸素が含有される場合には、金属板２における含有量が少ない方が、ボンディングワイヤ４１と金属板２との接合強度の向上に関して有利である。
　金属板２は、上述したような、金属母基板（金属素板）の平押し法の打ち抜き加工で、あるいは通常の打ち抜き加工後にさらに側面の表面粗さを調整するための追加工をすることで作製することができる。打ち抜き加工により、側面と主面との間の角度がほぼ直角である金属板２とすることができる。そのため、パワーモジュール用基板１０においては、金属板２間の距離を小さくすることができ、小型化することができる。金属板２の形状は、打ち抜き加工の際の金型の形状によって設定することができる。上述した金型による追加工以外に、例えば、バレル研磨、ブラスト加工あるいはエッチング加工を用いることができる。例えば、金属板２の打ち抜き加工による破断面の一部を露出させて樹脂等からなる保護膜を設けた状態でこのような加工することで、破断面の一部（第１領域２ｂ側）の表面粗さを小さくすることもできる。また、このような追加工によって、打ち抜き加工で発生するバリを除去することもできる。さらには、打ち抜き加工および追加工によって、金属板２の主面と側面の間の角を面取りしてＲ面とすることができ、この角からの放電を抑えることができる。
　金属板２は、ろう材３によって絶縁基板１に接合され（ろう付けされ）ている。ろう材３としては、例えば、金属板２が銅（Ｃｕ）または銅合金からなる場合であれば、銀―銅（Ａｇ－Ｃｕ）合金ろうに、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の活性金属を含む活性金属ろうを用いることができる。金属板２がアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金からなる場合は、Ａｌ－Ｓｉ系合金またはＡｌ－Ｇｅ系合金のろう材を用いることができる。絶縁基板１に、スクリーン印刷等の方法でろう材ペーストを塗布して、その上に金属板２を載置して加圧した状態で加熱することで金属板２は絶縁基板１に接合（ろう付け）される。
　ろう材３は、平面視で金属板２の外縁から絶縁基板１上に広がっており、ろう材３の広がり幅、すなわち、平面視で金属板２の外縁からろう材３の外縁までの距離は、例えば、０．０１ｍｍ～０．５ｍｍ程度とすることができる。また、金属板２（２１）と他の金属板２（２２）との間隔は、例えば、０．８ｍｍ～２．０ｍｍ程度とすることができる。隣接する金属板２同士の間において、ろう材３の外縁間の距離（間隔）は０．５ｍｍ～１．０ｍｍとすることができる。ろう材３および金属板２同士の間隔がこの程度であれば、隣接する金属板２間において絶縁不良となる可能性を小さくすることができるとともに、十分小さいのでパワーモジュール用基板１０およびパワーモジュール１００を小型のものとすることができる。
　絶縁基板１の下面の金属板２３が上述した放熱板として機能するものである場合には、平面視において、下面の金属板２３の大きさは、例えば、上面の金属板２（２１および２２）全体の大きさと同じかそれよりも大きく、絶縁基板１よりも小さいものに設定することができる。下面の金属板２３が上面の金属板２（２１および２２）と同じ大きさである場合には、絶縁基板１の上下での熱応力の相違が低減されるため、パワーモジュール用基板１０の反りを抑制することに関して有利である。また下面の金属板２３を絶縁基板１よりも小さくすることで、下面の金属板２３と上面の金属板２（２１および２２）との間の電気絶縁性を向上させることができる。また、下面の金属板２３が上面の金属板２（２１および２２）よりも大きい場合には、パワーモジュール１００の使用時に発生する熱を下面の金属板２３の水平方向に効果的に拡散することができ、放熱性を向上させることに関しては有利である。より放熱性を向上させたい場合には、下面の金属板２３を絶縁基板１よりも大きくすることができる。この場合、上面の金属板２（２１および２２）は絶縁基板１の外縁より内側になるように接合して、下面の金属板２３との絶縁性を確保するようにすることができる。
　金属板２（２１，２２、２３）の表面には、その表面の保護のため、あるいはろう材３またはボンディングワイヤ４１等の接合性の向上のためにめっき皮膜をもうけてもよい。めっき皮膜は、パラジウム、ニッケル、銀等の金属めっき皮膜とすることができる。
　なお、パワーモジュール用基板１０は、いわゆる多数個取りの形態で作製してこれを分割することで作製することもできる。
　上記のようなパワーモジュール用基板１０に電子部品１１を搭載することで、図１０～図１２に示す例のようなパワーモジュール１００となる。パワーモジュール１００は、例えば、自動車などに用いられ、ＥＣＵ（engine control unit）およびパワーアシストハンドル、モータドライブなどの各種制御ユニットに使用される。パワーモジュール１００は、このような車載の制御ユニットに限られるものではなく、例えば、その他の各種インバータ制御回路、電力制御回路、パワーコンディショナー等に用いられる。
　図１０～図１２に示す例のパワーモジュール１００においては、絶縁基板１の表面（上面）の中央部に接合された金属板２（２１）の上に、１つの電子部品４０が搭載されている。電子部品４０が搭載された金属板２（２１）を挟むように配置されて接合された金属板２（２２）と電子部品４０とはボンディングワイヤ４１によって電気的に接続されている。この外側の金属板２（２２）は、外部の電気回路と接続するための端子として機能する。また、電子部品４０で発生した熱は、絶縁基板１の上面に接合された金属板２（２１、２２）および絶縁基板１を介して絶縁基板１の下面に接合された金属板２（２３）に伝わり、さらに外部へ放熱することができる。つまり、絶縁基板１の下面に接合された金属板２（２３）は放熱板として機能する。電子部品４０の数、大きさおよび搭載位置等については、図１０～図１２に示す例に限られるものではない。
　電子部品４０は、例えばパワー半導体であり、上記のような各種制御ユニットにおいて、電力制御のために用いられる。例えばＳｉを用いたＭＯＳ－ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor－Field Effect Transistor）やＩＧＢＴといったトランジスタ、あるいはＳｉＣやＧａＮを用いたパワー素子があげられる。
　電子部品４０は、不図示の接合材によってパワーモジュール用基板１０の金属板２に接合されて固定される。接合材は、例えば、はんだまたは銀ナノペーストを用いることができる。金属板２の表面に部分的に金属皮膜を設ける場合は、平面視での電子部品４０の大きさが金属皮膜の大きさより小さいと、電子部品４０の側面から金属皮膜の上面にかけて接合材のフィレットが形成されるので、電子部品４０の金属板２（金属皮膜）への接合強度を高めることができる。また、金属皮膜の表面は接合材によって覆われて露出しないので、後述する封止樹脂１３の接合性が向上する。
　ボンディングワイヤ４１は、電子部品４０の端子電極（不図示）と金属板２とを電気的に接続する、接続部材である。ボンディングワイヤ４１としては、例えば、銅もしくはアルミニウム製のものを用いることができる。
　図１３に示す例のパワーモジュール１０１は、図１０～図１２に示す例のパワーモジュール１００が、上面から下面の外周部にかけて封止樹脂５０で覆われて、電子部品４０が封止されているものである。封止樹脂５０は、絶縁基板１の下面に接合された金属板２（２３）の主面（下面）は覆っていない。そのため、放熱板として機能する金属板２（２３）を外部の放熱体等に直接に熱的に接続することができるので、放熱性に優れたパワーモジュール１０１とすることができる。また、端子として機能する金属板２（２２）は、絶縁基板１からはみ出す長さであり、封止樹脂５０からもはみ出している。これによって、端子として機能する金属板２（２２）と外部の電気回路との電気的に接続が容易に可能となっている。
　封止樹脂５０には、熱伝導性、絶縁性、耐環境性および封止性の点から、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。
　図１４に示す例のパワーモジュール１０２は、図１０～図１２に示す例のパワーモジュール１００が、内側空間を有する筐体６０の内部空間に配置され、内部空間に封止樹脂５０が充填されて電子部品４０およびパワーモジュール用基板１０が封止されている例である。
　図１３および図１４に示す例のように、電子部品４０、金属板２および絶縁基板１を覆う封止樹脂５０を備えるパワーモジュール１０１，１０２とすることができる。封止樹脂５０によって電子部品４０の耐環境性が向上し、また隣接する金属板２１，２２間の絶縁性が向上したものとなる。
　筐体６０は、枠体６１と、この枠体６１の一方の開口を塞ぐ放熱板６２とで構成されており、枠体６１と放熱板６２とで囲まれた空間が内側空間となる。また、内側空間から筐体６０の枠体６１を貫通して外部へ導出されたリード端子６３を備えている。そして、リード端子６３の内部空間内の端部とパワーモジュール用基板１０の金属板２とがボンディングワイヤ４１で接続されている。これにより、電子部品４０と外部の電気回路とが電気的に接続可能となっている。
　枠体６１は、樹脂材料、金属材料またはこれらの混合材料からなり、放熱板６２により一方の開口が塞がれてパワーモジュール用基板１０を収納する内側空間を形成している。枠体６１に用いられる材料としては、放熱性、耐熱性、耐環境性および軽量性の点から、銅、アルミニウムなどの金属材料またはポリブチルテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）などの樹脂材料を使用することができる。これらの中でも、入手しやすさの点から、ＰＢＴ樹脂を用いることが望ましい。また、ＰＢＴ樹脂には、ガラス繊維を添加して繊維強化樹脂とすることが、機械的強度が増大するので好ましい。
　リード端子６３は、内側空間から枠体６１を貫通して外部へ導出するように取り付けられている。このリード端子６３の内側空間内にある端部はパワーモジュール用基板１０の金属板２と電気的に接続され、外部の端部は外部の電気回路（図示せず）または電源装置（図示せず）などと電気的に接続される。このリード端子６３に用いられる材料は、例えばＣｕおよびＣｕ合金、ＡｌおよびＡｌ合金、鉄（Ｆｅ）およびＦｅ合金、ステンレススチール等の金属材料を用いることができる。
　放熱板６２は、動作時に電子部品４０で生じた熱を、パワーモジュール１０２の外部に放熱するためのものである。この放熱板６２には、Ａｌ、Ｃｕ、銅―タングステン合金（Ｃｕ－Ｗ）などの高熱伝導性材料を使用することができる。特に、ＡｌはＦｅなどの一般的な構造材料としての金属材料と比べて熱伝導性が高く、電子部品４０で生じた熱をより効率的にパワーモジュール１０２の外部に放熱できるので、電子部品４０を安定して正常に動作させることが可能となる。また、ＡｌはＣｕあるいはＣｕ－Ｗなどの他の高熱伝導性材料と比較して、入手しやすく安価であることから、パワーモジュール１０２の低コスト化にも有利になる点で優れている。
　放熱板６２とパワーモジュール用基板１０の金属板２（２３）とは、不図示の伝熱性接合材で熱的に接続されている。伝熱性接合材としては、ろう材を用いて熱的に接続するとともに機械的に強固に接合してもよく、グリスなどで熱的に接続し、機械的には比較的弱く接合してもよく、さらに後述のように封止樹脂５０によって接合してもよい。
　封止樹脂５０は、内側空間に充填され、パワーモジュール用基板１０に搭載された電子部品４０を封止して保護するものである。パワーモジュール用基板１０と放熱板６２との機械的な接合と内側空間の封止とを同じ封止樹脂５０で行なってもよい。この場合、パワーモジュール用基板１０と放熱板６２との機械的な強固な接合と樹脂封止とを同一工程で行うことができる。
　パワーモジュール１０２は、さらに放熱特性を向上させるために、放熱板６２の、パワーモジュール用基板１０が接合されている側とは反対側の露出した面に、伝熱性接合材７１を介して冷却器７０を接合してもよい。この伝熱性接合材７１は上記した、放熱板６２とパワーモジュール用基板１０の金属板２（２３）とを接続する伝熱性接合材と同様のものを用いることができる。図１４に示す例では、冷却器７０は金属等のブロック体に水等の冷媒を通過させる流路を設けたものを示しているが、これ以外の、例えば冷却フィンであってもよい。このような冷却器７０は、図１０～図１２または図１３に示す例のパワーモジュール１００，１０１にも適用することができ、パワーモジュール用基板１０の金属板２（２３）に接続すればよい。また、図１４に示す放熱板６２だけを冷却器７０として適用することもできる。このときの放熱板６２はフィンを有するものとすることもできる。
　なお、パワーモジュール用基板１０およびパワーモジュール１００は、上記実施形態に記載された例に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内で種々の変更は可能である。
１・・・・絶縁基板
２（２１，２２，２３）・・・・金属板
２ａ・・・粗部
２ｂ・・・第１領域
２ｃ・・・第２領域
３・・・・ろう材
１０・・・パワーモジュール用基板
４０・・・・電子部品
４１・・・・ボンディングワイヤ
５０・・・封止樹脂
１００，１０１，１０２・・・パワーモジュール

Claims (6)

  1. 絶縁基板と、該絶縁基板にろう材で接合されている複数の金属板とを備えており、該金属板は、その側面における厚み方向の中間部に前記側面の他の部分よりも表面粗さの大きい粗部を有しており、前記金属板の前記粗部より前記絶縁基板側の領域と前記絶縁基板とが前記ろう材で接合されているパワーモジュール用基板。
  2. 前記金属板の前記側面は、前記粗部より前記絶縁基板側の第１領域と、前記粗部を挟んで前記第１領域とは反対側の第２領域とを有しており、前記金属板の平面方向における前記第１領域の位置と前記第２領域の位置とが異なっていて、前記第１領域と前記第２領域との間に段差面を有しており、該段差面に前記粗部を有している請求項１に記載のパワーモジュール用基板。
  3. 前記絶縁基板上で隣接する２つの前記金属板間において、前記絶縁基板から前記粗部までの高さが互いに異なっている請求項１または請求項２に記載のパワーモジュール用基板。
  4. 複数の前記金属板は、平面視の大きさが互いに異なっており、大きさの大きい前記金属板の前記絶縁基板から前記粗部までの高さは、大きさの小さい前記金属板の前記絶縁基板から前記粗部までの高さよりも高い請求項３に記載のパワーモジュール用基板。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパワーモジュール用基板と、該パワーモジュール用基板の前記金属板上に搭載された電子部品と、を備えるパワーモジュール。
  6. 前記電子部品、前記金属板および前記絶縁基板を覆う封止樹脂を備える請求項５に記載のパワーモジュール。
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