WO2021193528A1 - 接合体の製造方法及び絶縁回路基板の製造方法 - Google Patents

接合体の製造方法及び絶縁回路基板の製造方法 Download PDF

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遼平 湯本
丈嗣 北原
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三菱マテリアル株式会社
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    • H05K3/388—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by the use of a metallic or inorganic thin film adhesion layer

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a bonded body composed of a plurality of different metal plates, such as a substrate for a power module having a circuit layer having a two-layer structure, particularly when the metal plates are bonded to each other by solid-phase diffusion bonding.
  • the present invention relates to a suitable manufacturing method and a method for manufacturing an insulated circuit board using a method for manufacturing a conjugate thereof.
  • a power module substrate (insulated circuit board) is generally used in which a circuit layer is formed on one surface of a ceramic substrate to be an insulating layer and a heat radiating layer for heat dissipation is formed on the other surface. Be done.
  • the power module board for example, the power module board in Patent Document 1 is disclosed.
  • a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy, or copper or a copper alloy is bonded to both sides of the ceramic substrate via a brazing material, so that a circuit layer is formed on one surface of the ceramic substrate and the other is formed.
  • a heat dissipation layer is formed on the surface of the surface.
  • a heat radiating plate made of aluminum or an aluminum alloy, or copper or a copper alloy is bonded to the heat radiating layer.
  • the ceramic substrate and the metal plate are joined by pressurizing and heating these laminates with a pressurizing device.
  • a spacer formed by laminating a carbon layer and a graphite layer is interposed between the laminated body and the pressurizing device.
  • the carbon layer is arranged on the laminate side.
  • the circuit layer may have a two-layer structure of aluminum and copper.
  • a copper plate is formed by joining a copper plate on an aluminum layer formed on a ceramic substrate by the method described in Patent Document 1, but aluminum and copper are formed.
  • solid-phase diffusion bonding that pressurizes and heats without using a brazing material may be performed.
  • the surface of the spacer in contact with the laminated body is formed by a carbon layer
  • the carbon layer when the carbon layer is pressed together with the laminated body while being heated, grain loss occurs locally, and the carbon layer is formed on the surface of the laminated body. Part of the material may adhere. In order to remove this foreign matter, even if the surface of the bonded body is soft-etched, it cannot be completely removed, and there arises a problem that a semiconductor element or the like cannot be mounted on the laminated body (on the circuit layer) after the bonding.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and when joining a laminate of a plurality of different metal plates in a pressurized and heated state, the laminate is uniformly pressurized to produce a good bonded body. At the same time, it is intended to prevent foreign matter from adhering to the surface of the laminated body.
  • Another object of the present invention is to manufacture an insulated circuit board using the manufacturing method.
  • the method for manufacturing a bonded body of the present invention is a method for manufacturing a bonded body in which a laminated body of a first plate member and a second plate member is heated while being pressurized, and the first plate member is A first pressing member including a first metal plate in which a first metal foil / carbon sheet or a ceramics sheet / graphite sheet is laminated in this order is brought into contact with the surface of the first metal plate so that the first metal foil comes into contact with the surface of the first metal plate.
  • the first metal foil is made of a material that does not react when heated at the contact surface between the first plate member and the first metal foil, and the young ratio (GPa) and thickness (mm) of the first metal foil. ) Is 0.6 or more and 100 or less.
  • the Young's modulus and thickness in the present invention are values at 25 ° C.
  • the carbon sheet or ceramics sheet It is possible to prevent a part of the laminate (first metal plate) from adhering to the surface.
  • the first metal foil is deformed to absorb minute irregularities on the surface of the laminate and gaps due to flatness due to its ductility, a uniform load is applied to the laminate and the entire surface is evenly joined. Can make a body. Further, since the soft graphite sheet is arranged on the back surface of the hard carbon sheet or the ceramic sheet, the followability of the first metal leaf to the surface shape of the laminated body can be further enhanced, and the bondability can be improved.
  • the laminated body is locally bent so as to follow the surface shape of the laminated body when pressed. Since the entire surface can be pressed, the plate members can be joined with high accuracy.
  • the product of Young's modulus (GPa) and thickness (mm) exceeds 100, the ability of the first metal leaf to follow the surface shape of the laminate is impaired, resulting in poor joining. If it is less than 0.6, the metal foil is torn and carbon or ceramics adheres to the surface of the laminate.
  • the second pressing member in which the second metal foil / carbon sheet or the ceramics sheet / graphite sheet is laminated in this order is arranged so that the second metal foil comes into contact with the surface of the second plate member.
  • the second metal leaf is made of a material that does not react at the contact surface between the second plate member and the second metal leaf when heated, and is the product of the Young's ratio (GPa) and the thickness (mm) of the second metal leaf. Is preferably 0.6 or more and 100 or less.
  • metal foils made of a material that does not react with the surface of the laminate on both sides of the laminate, it is possible to reliably prevent a part of the carbon sheet or the ceramic sheet from adhering to the surface of the laminate.
  • one of the first plate member and the second plate member may be made of copper or a copper alloy, and the other may be made of aluminum or an aluminum alloy.
  • Aluminum and copper are generally solid-phase diffusion bonded, but the present invention is particularly effective when bonding in such a solid phase.
  • the present invention does not exclude liquid phase bonding using a brazing material.
  • the first plate member is made of a metal plate and the second plate member is made of a ceramic substrate, and these are joined by using a brazing material.
  • the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention is a method for manufacturing an insulated circuit board using the above-mentioned method for manufacturing a bonded body, wherein the first plate member is made of a first metal plate made of copper or a copper alloy.
  • the second plate member is composed of a ceramic substrate and a second metal plate made of aluminum or an aluminum alloy bonded to one surface of the ceramic substrate, and the first metal plate bonded to the ceramic substrate.
  • the metal plates are laminated to form the laminate, and the first metal plate and the second metal plate are solid-phase diffusion-bonded in a state where the first metal foil is in contact with the first metal plate.
  • the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention is a method for manufacturing an insulated circuit board using the above-mentioned method for manufacturing a bonded body, wherein the first plate member is carbonized with a first metal plate made of copper or a copper alloy.
  • An AlSiC composite material obtained by impregnating a porous body of silicon with a metal containing aluminum as a main component is laminated, and the second plate member is made of a ceramic substrate and aluminum or aluminum bonded to both sides of the ceramic substrate. It is composed of a second metal plate made of an alloy and the first metal plate laminated on one of the second metal plates, and the other second metal plate of the second plate member and the first plate member.
  • the laminate is formed by contacting the first metal plate and laminating the first plate member and the second plate member, and the first pressing member is applied to the AlSiC composite material of the laminate.
  • the first metal plate and the second metal plate are brought into contact with each other and the second metal foil of the pressing member is brought into contact with the table on the surface of the first metal plate of the second plate member.
  • the metal plate and the first metal plate and the AlSiC composite material are simultaneously solid-phase diffusion-bonded.
  • a uniform pressing force is applied to the laminated body to produce a good bonded body. At the same time, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the surface of the laminated body.
  • This embodiment is a power module board 1 as an example of an insulated circuit board (bonded body).
  • the power module substrate 1 includes a ceramic substrate 10, a circuit layer 20 bonded to one surface of the ceramic substrate 10, and a heat dissipation layer bonded to the other surface of the ceramic substrate 10. 30 and.
  • Ceramic substrate 10 is, for example, AlN (aluminum nitride), Si 3 N 4 can be used oxide ceramics such as nitride ceramics (silicon nitride) or the like, or Al 2 O 3 (alumina).
  • the thickness of the ceramic substrate 10 is 0.2 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the circuit layer 20 and the heat radiating layer 30 have a two-layer structure consisting of a second metal layer 41 made of aluminum or an aluminum alloy and a first metal layer 42 made of copper or a copper alloy, respectively.
  • the second metal layer 41 is formed on both sides of the ceramic substrate 10
  • the first metal layer 42 is formed on the second metal layer 41.
  • the second metal layer 41 is made of pure aluminum having a purity of 99% by mass or more (for example, pure aluminum in the 1000s according to the JIS standard, particularly 1N90 (purity 99.9% by mass or more: so-called 3N aluminum) or 1N99 (purity 99.99). Mass% or more: so-called 4N aluminum), aluminum alloys such as A6063 series, etc. can be used.
  • the second metal layer 41 is used. It is preferable to use pure aluminum.
  • the first metal layer 42 for example, copper having a purity of 99.96% by mass or more (oxygen-free copper) or copper having a purity of 99.90% by mass or more (tough pitch copper) is suitable.
  • the thicknesses of the second metal layer 41 and the first metal layer 42 are not limited, but for example, the second metal layer 41 is 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, and the first metal layer 42 is 0.2 mm or more and 5.0 mm. It is said to be as follows.
  • the circuit layer 20 and the heat radiating layer 30 may use the second metal layer 41 and the first metal layer 42 having the same thickness, or may be a combination of different thicknesses. In the illustrated example, the circuit layer 20 and the heat radiating layer 30 are not distinguished from each other, and the second metal layer 41 and the first metal layer 42 are designated by the same reference numerals.
  • a second metal plate 41a made of aluminum or an aluminum alloy is laminated on both sides of the ceramic substrate 10 via a brazing material 50, and the laminate is pressurized and heated to cause the ceramic substrate 10 And the second metal plate 41a are joined to form a second metal layer 41 on both surfaces of the ceramic substrate 10 (first joining step).
  • a first metal plate 42a made of copper or a copper alloy is laminated on the second metal layer 41, and the laminated body is pressurized and heated to solidify aluminum and copper. Phase diffusion bonding is performed to form the first metal layer 42 on the second metal layer 41 (second bonding step).
  • the second metal plate 41a corresponds to the first plate member of the present invention
  • the ceramic substrate 10 corresponds to the second plate member of the present invention
  • the first metal plate 42a corresponds to the first plate member of the present invention
  • the metal layer 41) corresponds to the second plate member of the present invention.
  • the pressurizing device 110 shown in FIG. 4 is used to pressurize the laminated body in the first joining step and the laminated body in the second joining step.
  • the laminate in the first joining step (the laminate consisting of the ceramic substrate 10 and both the second metal plates 41a) and the laminate in the second joining step (the ceramic substrate 10 on which both the second metal layers 41 are formed)
  • the laminated body composed of the first metal plate 42a will be described as the laminated body S without distinguishing between them.
  • the pressurizing device 110 includes a base plate 111, a guide post 112 vertically attached to the four corners of the upper surface of the base plate 111, a fixing plate 113 fixed to the upper end of the guide post 112, and the base plate 111.
  • a pressing plate 114 supported by the guide post 112 so as to be vertically movable between the fixing plate 113, and a spring or the like provided between the fixing plate 113 and the pressing plate 114 to urge the pressing plate 114 downward. It is provided with a force unit 115.
  • the fixing plate 113 and the pressing plate 114 are arranged in parallel with the base plate 111, and the laminated body S is arranged between the base plate 111 and the pressing plate 114.
  • a spacer 60 for making the pressurization uniform is arranged on the side in contact with the laminated body S.
  • Each spacer 60 corresponds to the first pressing member and the second pressing member of the present invention, and as shown in FIG. 5, the graphite sheet 61, the carbon sheet 62, and the metal foil (first metal foil or second metal foil) 63. And are laminated in this order.
  • the graphite sheet 61 is formed by laminating a plurality of scaly graphite thin films like mica with a soft graphite material having cushioning properties, and is formed into a sheet after acid treatment of natural graphite. It is rolled.
  • the graphite sheet 61 has a bulk density is soft and 0.5Mg / m 3 or more 1.3 mg / m 3 or less.
  • T-5 manufactured by Asahi Graphite Co., Ltd. (thermal conductivity: 75.4 W / mK, elastic modulus: 11.4 GPa)
  • graphite sheet PF manufactured by Toyo Carbon Industry Co., Ltd. compression rate 47%, restoration rate 14%), etc. Can be used.
  • the carbon sheet 62 is formed in a flat plate shape from a hard carbon material having heat resistance and fired at a high temperature of about 3000 ° C.
  • the carbon sheet 62 is formed of a relatively hard and smooth flat surface having a bulk density of 1.6 Mg / m 3 or more and 1.9 Mg / m 3 or less.
  • G-347 manufactured by Asahi Graphite Co., Ltd. thermal conductivity: 116 W / mK, elastic modulus: 10.8 GPa
  • thermal conductivity 116 W / mK
  • elastic modulus 10.8 GPa
  • the metal foil 63 corresponds to the first metal foil and the second metal foil of the present invention, and is made of a material that does not react with the surface of the laminate S when heated.
  • the metal foil 63 is made of copper or a copper alloy or stainless steel.
  • the non-reacting material refers to a material that does not peel off when cooled from the joining temperature to room temperature and in which an intermetallic compound is not formed between the metal foil and the surface of the laminate.
  • the thickness of the spacer 60 is not particularly limited, but for example, the graphite sheet 61 is 0.5 mm or more and 5.0 mm or less, the carbon sheet 62 is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the metal foil 63 is 0. It is set to 005 mm or more and 0.15 mm or less.
  • an appropriate metal can be selected as long as it is a material that does not react with the surface (copper in this case) of the laminate S at the time of heating as described above, but the Young's modulus (GPa) and the thickness (mm) are different.
  • the product is set to be 0.6 or more and 100 or less. If the product is less than 0.6, the metal foil 63 is torn and carbon adheres to the surface of the laminated body S, and if it exceeds 100, the followability of the laminated body S to the surface shape is impaired and bonding failure occurs. Is.
  • the Young's modulus (GPa) and thickness are values at room temperature (25 ° C.).
  • the carbon sheet 62 is used, but the present invention is not limited to this, as long as it is hard and does not deform when heated, for example, a ceramic sheet or the like may be used.
  • the ceramic sheet is, for example, a sintered body obtained by forming various ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, and alumina into a sheet. Specifically, for example, an Al 2 O 3 ceramics sintered body sheet manufactured by MARUWA Co., Ltd. can be mentioned. When a ceramic sheet is used, the thickness can be 0.3 mm or more and 2.0 mm or less.
  • a second metal plate 41a made of aluminum or an aluminum alloy is laminated on both sides of the ceramic substrate 10 via a brazing material 50 to form a laminated body S.
  • a brazing filler metal 50 alloys such as Al—Si, Al—Ge, Al—Cu, Al—Mg, and Al—Mn are used.
  • the laminated body S is pressurized in the stacking direction using the pressurizing device 110 shown in FIG. 4, and the pressurizing device 110 is heated together with the pressurizing device 110 in a vacuum atmosphere to join the second metal plate 41a to the ceramic substrate 10.
  • a second metal layer 41 is formed on both sides of the ceramic substrate 10.
  • the surface of the laminate S is aluminum or an aluminum alloy, an aluminum foil, an aluminum alloy foil, or a stainless steel foil is used for the metal foil 63.
  • the pressing force at this time is, for example, 0.1 MPa or more and 3.4 MPa or less, the bonding temperature is 600 ° C. or more and 655 ° C. or less, and the heating time is 15 minutes or more and 120 minutes or less.
  • a first metal plate 42a made of copper or a copper alloy is laminated on the second metal layer 41 formed on both sides of the ceramic substrate 10 to form a laminated body S.
  • the pressurizing device 110 is heated together with the pressurizing device 110 in a vacuum atmosphere, and the first metal plate 42a is heated with respect to the second metal layer 41.
  • the first metal layer 42 is formed on the second metal layer 41 by solid-phase diffusion bonding.
  • the surface of the laminate S is copper or a copper alloy, a copper foil, a copper alloy foil, or a stainless steel foil is used for the metal foil 63.
  • a foil material of SUS304 can be used.
  • a titanium or nickel foil material can also be used. In this case, it is preferable to use a titanium or nickel foil material having a purity of 99% or more.
  • the pressing force is, for example, 0.3 MPa or more and 3.5 MPa or less
  • the heating temperature is 400 ° C. or more and less than 548 ° C.
  • the spacer 60 is formed between the laminated body S in which the first metal plate 42a is laminated on the second metal layer 41, the base plate 111, and the pressing plate 114. Is interposed, and the metal foil 63 is arranged on the contact surface side of the spacer 60 with the laminated body S.
  • this metal foil 63 is a ductile material, the metal foil 63 is deformed so as to follow the surface shape even when the surface of the laminated body S has irregularities or its flatness is low. Moreover, since the product of the Young's modulus (GPa) and the thickness (mm) of the metal foil 63 is set to 0.6 or more and 100 or less, the deformability is excellent as described above.
  • a uniform pressing force can be applied to the entire surface of the laminated body S, and the entire surface can be joined evenly. Further, since it is not a brittle material such as a carbon sheet, it is not damaged by pressure and does not react with the first metal plate 42a provided on the surface of the laminate S, so that it is a first metal plate. It does not adhere to 42a.
  • the manufacturing method of the present invention can be applied to form a circuit layer having a two-layer structure of an aluminum layer and a copper layer on one surface of a ceramic substrate, as in the embodiment on the other surface of the ceramic substrate. It is not necessary to have a heat dissipation layer having a two-layer structure. In this case, the spacer in contact with the ceramic substrate 10 does not have to include the metal foil 63.
  • the surface of the laminate is made of copper or a copper alloy, but it may be made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the metal foil of the spacer is made of aluminum or an aluminum alloy or stainless steel. Is desirable.
  • the production method of the present invention may be applied not only to joining a metal plate made of copper or a copper alloy to a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy, but also to joining an AlSiC composite material to a copper or a copper alloy.
  • the AlSiC composite material is a composite of aluminum and silicon carbide formed by impregnating a porous body made of silicon carbide (SiC) with a metal containing aluminum (Al: pure aluminum or an aluminum alloy) as a main component, and is a porous body. An aluminum coating layer is formed on the surface of the surface.
  • a first metal plate 42a made of copper or a copper alloy is laminated on each of the second metal layers 41 formed on both sides of the ceramic substrate 10.
  • the plate-shaped AlSiC composite material 70 is laminated on one of the first metal plates 42a to form a laminated body.
  • the metal foil (first metal foil) 63 of the spacer (first pressing material) 60 is brought into contact with the surface of the AlSiC composite material 70, and the spacer (second pressing) is brought into contact with the surface of the first metal plate 42a.
  • the metal foil (second metal foil) 63 of the material) 60 is heated in contact with each other and in a state where the laminated body is pressurized in the laminating direction in a vacuum atmosphere, the second metal layer 41 and each second metal layer 41 are heated.
  • the first metal plate 42a, further, the first metal plate 42a and the AlSiC composite material 70 can be solid-phase diffusion bonded at the same time.
  • a circuit layer composed of a first metal layer and a second metal layer and a heat radiating layer are formed on the ceramic substrate by the method described in the above-described embodiment, and an AlSiC composite material is used as a heat sink on the first metal layer of the heat radiating layer. It can be an insulated circuit board bonded as above.
  • a second metal layer is formed on both sides of the ceramic substrate (by the first joining step), each first metal plate is laminated on each second metal layer, and an AlSiC composite is further formed on one first metal plate. It is preferable to stack the materials and pressurize and heat these laminates to perform solid-phase diffusion bonding (second bonding step).
  • the present invention is not limited to the circuit layer and heat dissipation layer of the power module substrate, and can be applied to a combination of metals that can be bonded in the liquid phase and the solid phase, and in particular, the metal that can be bonded in the solid phase. Effective for combinations.
  • the present invention can also be applied to joining a metal plate and a plate member other than the metal plate (for example, a ceramic substrate).
  • the spacer was a laminated structure of graphite sheet, carbon sheet or ceramic sheet, and metal foil.
  • metal foil any one of SUS304 as stainless steel (SUS), C1020 as copper (Cu), and A6063 as aluminum (Al) was used. These Young's modulus and thickness are as shown in Table 1 (values at room temperature (25 ° C.)).
  • the laminate of both metal plates is pressurized and heated at a pressing pressure of 1.0 MPa, a temperature of 500 ° C., and a holding time of 30 minutes to adhere to the spacer, bondability (followability), and shedding to the surface (adhesion of foreign matter).
  • a pressing pressure of 1.0 MPa a pressure of 1.0 MPa
  • a temperature of 500 ° C. a temperature of 500 ° C.
  • a holding time 30 minutes to adhere to the spacer, bondability (followability), and shedding to the surface (adhesion of foreign matter).
  • Bondability is determined by observing the interface between both metal layers using an ultrasonic flaw detector (FINESAT manufactured by Hitachi Power Solutions), measuring the area to be bonded, and determining the area to be bonded (area of the metal layer) before bonding. The joining rate was calculated, and a joining rate of 95% or more was designated as "A” and a joining rate of less than 95% was designated as "B".
  • FINESAT ultrasonic flaw detector
  • aqueous sodium hydroxide solution concentration 5% by mass
  • ADEKA CL-8 concentration 20% by volume
  • Power module board (bond) (insulated circuit board) 10 Ceramic substrate (second plate member) 20 Circuit layer 30 Heat dissipation layer 41 Second metal layer (second plate member) 41a Second metal plate (first plate member / second plate member) 42 First metal layer 42a First metal plate (first plate member) 50 Brazing material 60 Spacer (first pressing member and second pressing member) 61 Graphite sheet 62 Carbon sheet 63 Metal leaf (first metal leaf and second metal leaf) 70 AlSiC Composite 110 Pressurizer

Abstract

金属板を含む複数の異なる材料の積層体を加圧及び加熱状態で接合する際に、第一金属箔／カーボンシート又はセラミックスシート／グラファイトシートがこの順に積層された第一押圧部材を、前記積層体の第一金属板の表面に第一金属箔が接触するように配置し、第一金属箔は第一板部材と第一金属箔の接触面において加熱時に反応しない材料からなり、第一金属箔のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が０．６以上１００以下であって、積層体を均一に加圧して良好な接合体を製造でき、積層体の表面に異物が付着することを抑制できる。

Description

接合体の製造方法及び絶縁回路基板の製造方法
　本発明は、回路層を二層構造としたパワーモジュール用基板のように、複数の異なる金属板からなる接合体を製造する方法に関し、特に、金属板どうしを固相拡散接合によって接合する場合に好適な製造方法、及びその接合体の製造方法を用いた絶縁回路基板の製造方法に関する。本願は、２０２０年３月２４日に出願された特願２０２０－０５２８２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　パワーモジュール用基板（絶縁回路基板）は、絶縁層となるセラミックス基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、他方の面に放熱のための放熱層が形成された構成のものが一般に用いられる。
　このパワーモジュール用基板として、例えば特許文献１におけるパワーモジュール用基板が開示されている。このパワーモジュール用基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金、もしくは銅又は銅合金からなる金属板がセラミックス基板の両面にそれぞれろう材を介して接合されることにより、セラミックス基板の一方の面に回路層、他方の面に放熱層が形成されている。放熱層には、アルミニウム又はアルミニウム合金、もしくは銅又は銅合金からなる放熱板が接合されている。
　このパワーモジュール用基板においてセラミックス基板と金属板とは、これらの積層体を加圧装置により加圧加熱することにより接合される。このとき、積層体と加圧装置との間には、カーボン層とグラファイト層とを積層してなるスペーサーが介在される。この場合、カーボン層が積層体側に配置される。
特開２０１６－６３１４５号公報
　この種のパワーモジュール用基板として、回路層をアルミニウムと銅との二層構造とする場合がある。このように複数の異なる金属板からなる接合体を製造するには、特許文献１記載の方法によりセラミックス基板に形成したアルミニウム層の上に銅板を接合して銅層を形成するが、アルミニウムと銅との接合には、ろう材を介さずに加圧加熱する固相拡散接合が行われることがある。
　この場合、ろう材を介した接合以上に均一に加圧することが求められるが、特許文献１記載の加圧装置では、スペーサーの積層体と接する側がカーボン層により形成されているため、加圧時の荷重付与による変位が少なく、積層体の表面に微小な凹凸が生じていたり、平面度が大きい場合などには、均一に加圧されずに、接合不良を生じるおそれがある。
　さらに、スペーサーにおける積層体に接する表面がカーボン層により形成されていると、このカーボン層が積層体とともに加熱しながら加圧された際に局所的に脱粒が生じて、積層体の表面にカーボン層の一部が付着することがある。この異物を除去するため接合体表面にソフトエッチング処理を行っても除去しきれず、接合後の積層体上（回路層上）に半導体素子等を搭載できないという問題が生じる。
　一方、異物を除去するため強いエッチング処理を施すと、接合後の積層体の表面が荒れるため、この場合も回路層上に半導体素子等を搭載できない。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる金属板の積層体を加圧及び加熱状態で接合する際に、積層体を均一に加圧して良好な接合体を製造するとともに、積層体の表面に異物が付着することを抑制することにある。また、その製造方法を用いて絶縁回路基板を製造することを目的とする。
　本発明の接合体の製造方法は、第一板部材と第二板部材との積層体を加圧しながら加熱して接合体を製造する接合体の製造方法であって、前記第一板部材は第一金属板を含み、第一金属箔／カーボンシート又はセラミックスシート／グラファイトシートがこの順に積層された第一押圧部材を、前記第一板金属板の表面に前記第一金属箔が接触するように配置し、前記第一金属箔は、前記第一板部材と前記第一金属箔の接触面において加熱時に反応しない材料からなり、前記第一金属箔のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が０．６以上１００以下である。
　なお、本発明におけるヤング率と厚さは２５℃における値である。
　積層体の第一金属板の表面と加熱時に反応しない材料からなる第一金属箔を用いることにより、この第一金属箔を介して積層体を加圧及び加熱したときには、カーボンシート又はセラミックスシートの一部が積層体（第一金属板）の表面に付着することを抑制できる。
　また、第一金属箔はその延性により積層体表面の微小な凹凸や平面度に起因するギャップを吸収するように変形するので、積層体に均一な荷重を付与して全面が均等に接合した接合体を製造できる。さらに、硬いカーボンシート又はセラミックスシートの背面に軟らかいグラファイトシートを配置しているので、積層体の表面形状への第一金属箔の追従性をより高めることができ、接合性を向上できる。
　第一金属箔のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積を０．６以上１００以下とすることで、押圧時に積層体表面形状に追従するように局所的にたわんで積層体の表面全体を押圧できるので、板部材どうしを高精度に接合できる。
　しかも、加圧時に第一金属箔に割れが生じたり、金属箔の一部が剥離して積層体に付着したりするおそれもなく、カーボンシート又はセラミックスシートの破損を抑制しつつ不良品の少ない高品質の接合体を製造できる。
　なお、ヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が１００を超えると、第一金属箔の積層体表面形状への追従性が損なわれ、接合不良が生じる。０．６未満であると、金属箔が破れ、カーボン又はセラミックスが積層体表面に付着する。
　本発明において、第二金属箔／カーボンシート又はセラミックスシート／グラファイトシートがこの順に積層された第二押圧部材を、前記第二板部材の表面に前記第二金属箔が接触するように配置し、前記第二金属箔は、前記第二板部材と前記第二金属箔の接触面において加熱時に反応しない材料からなり、前記第二金属箔のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が０．６以上１００以下であるとよい。
　積層体の両面に積層体の表面と加熱時に反応しない材料からなる金属箔を設けたことにより、カーボンシート又はセラミックスシートの一部が積層体の表面に付着することを確実に抑制できる。
　本発明では、前記第一板部材又は前記第二板部材のうち、いずれか一方が銅又は銅合金からなり、他方がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものとできる。
　アルミニウムと銅とは一般に固相拡散接合されるが、本発明は、このような固相で接合する場合に特に有効である。
　なお、本発明は、ろう材を用いた液相接合を除外するものではない。例えば、第一板部材が金属板からなり、第二板部材がセラミックス基板からなり、これらをろう材を用いて接合する場合にも適用できる。
　本発明の絶縁回路基板の製造方法は、上記の接合体の製造方法を用いた絶縁回路基板の製造方法であって、前記第一板部材は銅又は銅合金からなる第一金属板からなり、前記第二板部材はセラミックス基板と前記セラミックス基板の一方の面に接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板とからなり、前記セラミックス基板に接合された前記第二金属板に前記第一金属板を積層して前記積層体を形成し、前記第一金属板に前記第一金属箔を接触させた状態で前記第一金属板と前記第二金属板とを固相拡散接合する。
　本発明の絶縁回路基板の製造方法は、上記の接合体の製造方法を用いた絶縁回路基板の製造方法であって、前記第一板部材は、銅又は銅合金からなる第一金属板と炭化ケイ素の多孔体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸させてなるＡｌＳｉＣ複合材とが積層されてなり、前記第二板部材は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の両面に接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板と、一方の前記第二金属板に積層された前記第一金属板とからなり、前記第二板部材の他方の前記第二金属板と前記第一板部材の前記第一金属板とを接触させて前記第一板部材と前記第二板部材とを積層することにより前記積層体を形成し、前記積層体の前記ＡｌＳｉＣ複合材に前記第一押圧部材の前記第一金属箔を接触させ、かつ、前記第二板部材の前記第一金属板の表面に前記台に押圧部材の前記第二金属箔を接触させた状態で、前記第一金属板と前記第二金属板、及び前記第一金属板と前記ＡｌＳｉＣ複合材を同時に固相拡散接合する。
　本発明の接合体の製造方法によれば、複数の異なる板部材の積層体を加熱状態で加圧して接合する際に、積層体に均一な加圧力を付与して良好な接合体を製造するとともに、積層体の表面に異物が付着することを抑制できる。
本発明の接合体（絶縁回路基板）の実施形態としてパワーモジュール用基板を示す断面図である。 図１におけるパワーモジュール用基板の製造工程を示す断面図（その１）である。 図１におけるパワーモジュール用基板の製造工程を示す断面図（その２）である。 図２及び図３の製造方法に用いる加圧装置の正面図である。 図４の加圧装置で用いられるスペーサーの断面図である。 実施例における試料Ｎｏ．２の回路層の表面のＳＥＭ画像である。 実施例における試料Ｎｏ．１の回路層の表面のＳＥＭ画像である。 別のパワーモジュール用基板の製造工程を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
　この実施形態は絶縁回路基板（接合体）の例としてのパワーモジュール用基板１である。このパワーモジュール用基板１は、図１に示すように、セラミックス基板１０と、このセラミックス基板１０の一方の面に接合された回路層２０と、セラミックス基板１０の他方の面に接合された放熱層３０とを備える。
　セラミックス基板１０は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、もしくはＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の酸化物系セラミックスを用いることができる。また、セラミックス基板１０の厚さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。
　回路層２０及び放熱層３０は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属層４１と、銅又は銅合金からなる第一金属層４２との二層構造とされている。換言すると、パワーモジュール用基板１において、セラミックス基板１０の両面に第二金属層４１が形成され、その第二金属層４１の上に第一金属層４２が形成されている。
　第二金属層４１は、純度９９質量％以上の純アルミニウム（例えば、ＪＩＳ規格では１０００番台の純アルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は、１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）や、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金等を用いることができる。第一金属層４２とセラミックス基板１０との熱伸縮差を緩衝するためには、第二金属層４１として純アルミニウムを用いるのが好ましい。
　第一金属層４２は、例えば純度９９．９６質量％以上の銅（無酸素銅）や純度９９．９０質量％以上の銅（タフピッチ銅）が好適である。
　これら第二金属層４１及び第一金属層４２の厚さは限定されないが、例えば、第二金属層４１が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、第一金属層４２が０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とされる。回路層２０と放熱層３０とで同じ厚さの第二金属層４１と第一金属層４２とを用いてもよいし、異なる厚さの組み合わせとしてもよい。図示例では、回路層２０と放熱層３０とで区別することなく、第二金属層４１、第一金属層４２として、同一符号を付している。
　このように構成されるパワーモジュール用基板１の製造方法について説明する。
　まず、図２に示すように、セラミックス基板１０の両面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板４１ａをろう材５０を介して積層し、その積層体を加圧加熱することにより、セラミックス基板１０と第二金属板４１ａとを接合して、セラミックス基板１０の両面に第二金属層４１を形成する（第一接合工程）。
　次いで、図３に示すように、その第二金属層４１の上に銅又は銅合金からなる第一金属板４２ａを積層し、その積層体を加圧加熱することにより、アルミニウムと銅とを固相拡散接合して、第二金属層４１の上に第一金属層４２を形成する（第二接合工程）。
　第一接合工程においては、第二金属板４１ａが本発明の第一板部材に相当し、セラミックス基板１０が本発明の第二板部材に相当する。一方、第二接合工程においては、第一金属板４２ａが本発明の第一板部材に相当し、セラミックス基板１０と前記セラミックス基板１０の一方の面に接合された第二金属板４１ａ（第二金属層４１）とが本発明の第二板部材に相当する。
　この製造方法において、第一接合工程における積層体及び第二接合工程における積層体を加圧するために、図４に示す加圧装置１１０が用いられる。以下では、第一接合工程における積層体（セラミックス基板１０と両第二金属板４１ａとからなる積層体）及び第二接合工程における積層体（両第二金属層４１が形成されたセラミックス基板１０と、第一金属板４２ａとからなる積層体）を区別することなく、積層体Ｓとして説明する。
　加圧装置１１０は、ベース板１１１と、ベース板１１１の上面の四隅に垂直に取り付けられたガイドポスト１１２と、これらガイドポスト１１２の上端部に固定された固定板１１３と、これらベース板１１１と固定板１１３との間で上下移動自在にガイドポスト１１２に支持された押圧板１１４と、固定板１１３と押圧板１１４との間に設けられて押圧板１１４を下方に付勢するばね等の付勢部１１５とを備えている。
　固定板１１３および押圧板１１４は、ベース板１１１に対して平行に配置されており、ベース板１１１と押圧板１１４との間に積層体Ｓが配設される。
　ベース板１１１及び押圧板１１４において、積層体Ｓと接する側に、加圧を均一にするためのスペーサー６０が配設される。
　各スペーサー６０は、本発明の第一押圧部材及び第二押圧部材に相当し、図５に示すように、グラファイトシート６１とカーボンシート６２と金属箔（第一金属箔または第二金属箔）６３とをこの順に積層した構造とされている。
　グラファイトシート６１は、クッション性を有する軟質のグラファイト材料により、鱗片状のグラファイト薄膜が雲母のように複数枚積層されて構成されたものであり、天然黒鉛を酸処理した後にシート状に成形してロール圧延してなる。このグラファイトシート６１は、かさ密度が０．５Ｍｇ／ｍ３以上１．３Ｍｇ／ｍ３以下で軟質である。例えば旭グラファイト株式会社製Ｔ－５（熱伝導率：７５．４Ｗ／ｍＫ、弾性率：１１．４ＧＰａ）や、東洋炭素工業株式会社製黒鉛シートＰＦ（圧縮率４７％、復元率１４％）などを用いることができる。
　カーボンシート６２は、耐熱性を有する硬質のカーボン材料により平板状に形成され、３０００℃程度の高温で焼成したものである。カーボンシート６２は、かさ密度が１．６Ｍｇ／ｍ３以上１．９Ｍｇ／ｍ３以下の比較的硬質で平滑な平面に構成される。例えば、旭グラファイト株式会社製Ｇ－３４７（熱伝導率：１１６Ｗ／ｍＫ、弾性率：１０．８ＧＰａ）を用いることができる。
　金属箔６３は、本発明の第一金属箔及び第二金属箔に相当し、積層体Ｓの表面と加熱時に反応しない材料からなる。積層体Ｓの両面に配置された第一金属板４２ａが銅又は銅合金からなる場合、金属箔６３を銅又は銅合金、或いはステンレスとすることが望ましい。なお、反応しない材料とは、接合温度から常温まで冷却した際に剥がれることがなく、かつ、金属箔と積層体表面との金属間化合物が形成されていない材料を示す。
　このスペーサー６０の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、グラファイトシート６１が０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、カーボンシート６２が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、金属箔６３が０．００５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下とされる。
　金属箔６３は、前述したように積層体Ｓの表面（この場合は銅）と加熱時に反応しない材料であれば適宜の金属を選択できるが、ヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が、０．６以上１００以下になるように設定される。その積が０．６未満では、金属箔６３が破れ、積層体Ｓの表面にカーボンが付着し、１００を超えると、積層体Ｓの表面形状への追従性が損なわれ、接合不良が生じるからである。
　なお、ヤング率（ＧＰａ）及び厚さは、常温（２５℃）での値である。
　なお、本実施形態ではカーボンシート６２を用いるが、これに限らず、硬質で加熱時に変形しないものであればよく、例えば、セラミックスシート等を用いてもよい。セラミックスシートは、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナなどの各種セラミックスをシート状にした焼結体である。具体的には、例えば、ＭＡＲＵＷＡ社製Ａｌ２Ｏ３セラミックス焼結体シートが挙げられる。セラミックスシートを用いる場合の厚さは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができる。
　以下、この加圧装置１１０を用いた第一接合工程、第二接合工程を順に説明する。
（第一接合工程）
　図２に示すように、セラミックス基板１０の両面に、それぞれろう材５０を介して、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板４１ａを積層して積層体Ｓを形成する。ろう材５０としては、Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｇｅ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系又はＡｌ－Ｍｎ系等の合金が使用される。
　積層体Ｓを図４に示す加圧装置１１０を用いて積層方向に加圧して、加圧装置１１０ごと真空雰囲気下で加熱することにより、第二金属板４１ａをセラミックス基板１０に接合して、セラミックス基板１０の両面に第二金属層４１を形成する。この場合、積層体Ｓの表面がアルミニウム又はアルミニウム合金であるので、金属箔６３にはアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔、あるいはステンレス箔が用いられる。
　このときの加圧力としては、例えば０．１ＭＰａ以上３．４ＭＰａ以下、接合温度としては６００℃以上６５５℃以下、加熱時間としては１５分以上１２０分以下とされる。
（第二接合工程）
　図３に示すように、セラミックス基板１０の両面に形成された第二金属層４１の上に、それぞれ銅又は銅合金からなる第一金属板４２ａを積層して積層体Ｓを形成する。
　積層体Ｓを図４に示す加圧装置１１０を用いて積層方向に加圧した状態で、加圧装置１１０ごと真空雰囲気下で加熱して、第二金属層４１に対して第一金属板４２ａをそれぞれ固相拡散接合することにより、第二金属層４１の上に第一金属層４２を形成する。この場合、積層体Ｓの表面が銅又は銅合金であるので、金属箔６３には銅箔または銅合金箔、あるいはステンレス箔が用いられる。
　ステンレス箔としては、例えば、ＳＵＳ３０４の箔材を用いることができる。また、チタンやニッケルの箔材を用いることもできる。この場合、純度として９９％以上のチタンやニッケルの箔材を用いることが好ましい。
　この場合の加圧力としては、例えば０．３ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下、加熱温度としては４００℃以上５４８℃未満とされる。この加圧及び加熱状態を５分以上２４０分以下保持することにより、第二金属層４１と第一金属板４２ａとが固相拡散接合され、第二金属層４１の上に第一金属層４２が形成される。
　前述したように、この実施形態の加圧装置１１０では、第二金属層４１の上に第一金属板４２ａを積層状態とした積層体Ｓとベース板１１１及び押圧板１１４との間にスペーサー６０を介在させ、このスペーサー６０の積層体Ｓとの接触面側に金属箔６３を配置している。
　この金属箔６３は、延性材料であるため、積層体Ｓの表面に凹凸が生じている場合やその平面度が低い場合にも、金属箔６３がその表面形状に追従するように変形する。しかも、金属箔６３のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積を０．６以上１００以下に設定しているので、前述したように変形能に優れている。
　このため、積層体Ｓの全面に均一な加圧力を付与して、全面を均等に接合できる。また、カーボンシートのような脆性材料ではないため、加圧によって破損することはなく、かつ積層体Ｓの表面に設けられている第一金属板４２ａとも反応しない材料であるため、第一金属板４２ａに付着することもない。
　以上により、このスペーサー６０を設けた加圧装置１１０を用いることにより、接合不良のない高品質のパワーモジュール用基板(絶縁回路基板)１を製造できる。
　本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、本発明の製造方法は、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム層と銅層との二層構造からなる回路層を形成する場合に適用でき、セラミックス基板の他方の面に実施形態のように二層構造の放熱層を有しなくてもよい。この場合、セラミックス基板１０に接触するスペーサーは、金属箔６３を備えなくてもよい。
　上記実施形態では、積層体の表面が銅又は銅合金からなるものとしたが、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものとしてもよく、その場合、スペーサーの金属箔をアルミニウム又はアルミニウム合金、或いはステンレスとすることが望ましい。
　本発明の製造方法は、銅又は銅合金からなる金属板とアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板との接合だけでなく、ＡｌＳｉＣ複合材と銅又は銅合金との接合に適用してもよい。
　ＡｌＳｉＣ複合材は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる多孔体にアルミニウム（Ａｌ：純アルミニウム又はアルミニウム合金）を主成分とする金属を含浸して形成されたアルミニウムと炭化ケイ素の複合体であり、多孔体の表面にはアルミニウムの被覆層が形成される。
　このＡｌＳｉＣ複合材を用いる場合、図８に示すように、セラミックス基板１０の両面に形成された各第二金属層４１の上に、それぞれ銅又は銅合金からなる第一金属板４２ａを積層するとともに、一方の第一金属板４２ａに板状のＡｌＳｉＣ複合材７０を積層し、積層体を形成する。
　この積層体に対して、ＡｌＳｉＣ複合材７０の表面にスペーサー（第一押圧材）６０の金属箔（第一金属箔）６３を接触させるとともに、第一金属板４２ａの表面にスペーサー（第二押圧材）６０の金属箔（第二金属箔）６３を接触させた状態で、かつ、積層体を積層方向に加圧した状態で、真空雰囲気下で加熱することにより、各第二金属層４１と第一金属板４２ａ、さらに第一金属板４２ａとＡｌＳｉＣ複合材７０とをそれぞれ同時に固相拡散接合できる。
　この場合、前述の実施形態で述べた方法によりセラミックス基板に第一金属層、第二金属層からなる回路層及び放熱層をそれぞれ形成し、その放熱層の第一金属層にＡｌＳｉＣ複合材をヒートシンクとして接合した絶縁回路基板とすることができる。
　すなわち、セラミックス基板の両面に第二金属層を形成しておき（第一接合工程により）、各第二金属層に各第一金属板をそれぞれ積層し、さらに一方の第一金属板にＡｌＳｉＣ複合材を積層して、これらの積層体を加圧加熱して固相拡散接合する（第二接合工程）とよい。
　その他、本発明は、パワーモジュール用基板の回路層および放熱層に限らず、液相及び固相で接合できる金属の組み合わせのものに適用することが可能であり、特に固相で接合できる金属の組み合わせのものに有効である。また、本発明は、金属板と金属板以外の板部材（例えば、セラミックス基板）との接合にも適用できる。
　本発明の効果を確認するために評価試験を実施した。この試験では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板と、銅又は銅合金からなる第一金属板とを積層して接合した。第二金属板としてはアルミニウム合金（Ａ６０６３）を用い、第一金属板としては純銅（Ｃ１０２０）を用いた。スペーサーに接する側の金属板を被着材とした。
　スペーサーは、グラファイトシート、カーボンシート又はセラミックスシート、金属箔の積層構造体とした。金属箔には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）としてＳＵＳ３０４、銅（Ｃｕ）としてＣ１０２０、アルミニウム（Ａｌ）としてＡ６０６３のいずれかを用いた。これらのヤング率及び厚さは、それぞれ表１に示す通り（常温（２５℃）における数値）である。
　グラファイトシート（東洋炭素株式会社製ＰＦ－１００）及びカーボンシート（旭グラファイト株式会社製Ｇ－３４７）、セラミックスシート（ＭＡＲＵＷＡ社製Ａｌ２Ｏ３セラミックス焼結体シート）からなるスペーサーを用いたものも試験した。
　両金属板の積層体を加圧力１．０ＭＰａ、温度５００℃、保持時間３０分加圧加熱して、スペーサーの密着性、接合性（追従性）、及び表面への脱粒（異物の付着性）について評価した。
（スペーサーの密着性の評価）
　スペーサーの密着性については、接合後に常温まで冷却し、積層体から金属箔を人力で剥がすことができ、かつ、金属箔と積層体表面の断面をＳＥＭ観察し、金属箔と積層体表面に金属間化合物が生成されていない場合を「Ａ」と評価し、それ以外の場合を「Ｂ」と評価した。
（接合性の評価）
　接合性は、超音波探傷装置（日立パワーソリューションズ社製ＦＩＮＥＳＡＴ）を用いて、両金属層の界面を観察し、被接合面積を測定し、接合前における接合すべき面積（金属層の面積）から接合率を割り出し、接合率が９５％以上を「Ａ」、９５％未満を「Ｂ」とした。
（表面への脱粒の評価）
　接合後にスペーサーを被着材からはがし、２～３μｍのソフトエッチング後の被着材の表面をＳＥＭ－ＥＤＸで観察した時に、加圧面積に炭素成分又はセラミックス成分が付着していない場合を「Ａ」とし、被着材に金属箔の一部が残留していた場合を「Ｂ」とした。
　ソフトエッチングは、被着材の材質がＡｌであれば水酸化ナトリウム水溶液（濃度５質量％）を使用し、５０℃で２分の条件とした。被着材がＣｕであればＡＤＥＫＡ製ＣＬ－８（希釈率２０体積％）を使用し、常温（２５℃）で２分の条件とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１，２に示されるように、被着材と反応しない金属箔をスペーサーの表面に用い、金属箔のヤング率×厚さの積が０．６以上１００以下の試料Ｎｏ．８～２０では、被着材との接着がないことがわかる。具体的には、図６に示す試料Ｎｏ．８のＳＥＭ画像から、被着材表面に異物が付着していないことがわかる。一方、試料Ｎｏ．１では、図７に示すＳＥＭ画像から、被着材表面に異物が付着していることがわかる。
　試料Ｎｏ．４及び６では、金属箔のヤング率×厚さの積が大きすぎるため、接合不良が生じた。試料Ｎｏ．３及び５では、金属箔のヤング率×厚さの積が小さすぎるため、金属箔が破れ、その箇所から異物が観察された。
　試料Ｎｏ．７では、Ｃｕ／Ａｌ断面ＳＥＭ観察で金属間化合物が確認され、スペーサーが被着材と密着する不良が発生した。
　複数の異なる板部材の積層体を加熱状態で加圧して接合する際に、積層体に均一な加圧力を付与して良好な接合体を製造するとともに、積層体の表面に異物が付着することを抑制できる。
１　パワーモジュール用基板（接合体）(絶縁回路基板)
１０　セラミックス基板（第二板部材）
２０　回路層
３０　放熱層
４１　第二金属層（第二板部材）
４１ａ　第二金属板（第一板部材／第二板部材）
４２　第一金属層
４２ａ　第一金属板（第一板部材）
５０　ろう材
６０　スペーサー（第一押圧部材及び第二押圧部材）
６１　グラファイトシート
６２　カーボンシート
６３　金属箔（第一金属箔及び第二金属箔）
７０　ＡｌＳｉＣ複合材
１１０　加圧装置

Claims (5)

  1. 　第一板部材と第二板部材との積層体を加圧しながら加熱して接合体を製造する接合体の製造方法であって、
    　前記第一板部材は第一金属板を含み、
    　第一金属箔／カーボンシート又はセラミックスシート／グラファイトシートがこの順に積層された第一押圧部材を、前記第一板金属板の表面に前記第一金属箔が接触するように配置し、
    　前記第一金属箔は、前記第一板部材と前記第一金属箔の接触面において加熱時に反応しない材料からなり、
    　前記第一金属箔のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が０．６以上１００以下であることを特徴とする接合体の製造方法。
  2. 　第二金属箔／カーボンシート又はセラミックスシート／グラファイトシートがこの順に積層された第二押圧部材を、前記第二板部材の表面に前記第二金属箔が接触するように配置し、
    　前記第二金属箔は、前記第二板部材と前記第二金属箔の接触面において加熱時に反応しない材料からなり、
    　前記第二金属箔のヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が０．６以上１００以下であることを特徴とする、請求項１記載の接合体の製造方法。
  3. 　前記第一板部材又は前記第二板部材のうち、いずれか一方が銅又は銅合金からなり、他方がアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載の接合体の製造方法を用いた絶縁回路基板の製造方法であって、
    　前記第一板部材は、銅又は銅合金からなる第一金属板からなり、
    　前記第二板部材は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の一方の面に接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板とからなり、
    　前記セラミックス基板に接合された前記第二金属板に前記第一金属板を積層して前記積層体を形成し、前記第一金属板に前記第一金属箔を接触させた状態で前記第一金属板と前記第二金属板とを固相拡散接合することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
  5. 　請求項２に記載の接合体の製造方法を用いた絶縁回路基板の製造方法であって、
    　前記第一板部材は、銅又は銅合金からなる第一金属板と、炭化ケイ素の多孔体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸させてなるＡｌＳｉＣ複合材とが積層されてなり、
    　前記第二板部材は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の両面に接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第二金属板と、一方の前記第二金属板に積層された前記第一金属板とからなり、
    　前記第二板部材の他方の前記第二金属板と前記第一板部材の前記第一金属板とを接触させて前記第一板部材と前記第二板部材とを積層することにより前記積層体を形成し、
    　前記ＡｌＳｉＣ複合材に前記第一押圧部材の前記第一金属箔を接触させ、かつ、前記第二板部材の前記第一金属板の表面に前記第二押圧部材の前記第二金属箔を接触させた状態で、前記第一金属板と前記第二金属板、及び前記第一金属板と前記ＡｌＳｉＣ複合材を同時に固相拡散接合することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
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