JP4339976B2

JP4339976B2 - パワーモジュール基板

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Publication number: JP4339976B2
Application number: JP35915299A
Authority: JP
Inventors: 修濱田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP2001177203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車、ハイブリット車、新幹線、地下鉄、通勤電車、エレベーター、クレーンや空調装置等に搭載されるパワーデバイスであるIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、半導体素子が収容搭載される半導体素子収納用パッケージや、半導体素子の他にコンデンサや抵抗体等の各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等で、大電流を流すことが可能な低抵抗配線導体を有する放熱回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パワーデバイスは最も歴史ある半導体素子であるが、近年、高耐圧化、大電流化、高速・高周波化、高機能化が著しく進み、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＩＰＭ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の高速のＭＯＳ系パワーデバイスが出現するに至った。これらのパワーデバイスは、自動車、インバータ電車、ストロボ、電子レンジ、ゴルフカート等に広く利用されている。しかしながら、環境問題を背景にハイブリッド車、電気自動車が一般に普及しつつある昨今では、これらのパワーデバイス、特にＩＧＢＴの高耐電圧化、小型化、薄型化、軽量化が要求されている。
【０００３】
一方、大電流化に伴い半導体素子から発生する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よく放散するため、大電力のパワーモジュール基板では、良好な熱伝導率を有する窒化アルミニウム質のセラミック基板を利用したものや、更に金属放熱板や金属放熱フィンを取り付けたものも採用されるようになった。
【０００４】
このようなパワーモジュール基板は、当初、簡単な工作機械等に使用されてきたが、ここ数年、電車の駆動部、電気自動車、ハイブリットカー等で使用されるようになり、より厳しい環境条件下で使用されるようになってきた。このような背景により、そのパワーモジュール基板の重要な構成部材として使用される窒化アルミニウム質のセラミック基板に対しても、耐熱性の向上、熱負荷時の熱応力に対する強度の向上が要求されるようになってきた。
【０００５】
従来、窒化アルミニウム質のセラミック基板は、窒化アルミニウム粉末と希土類元素酸化物またはアルカリ土類金属との混合粉末の成形体を常圧窒素雰囲気中で焼結させる方法や、上記混合粉末をホットプレス焼結する方法などにより窒化アルミニウム質のセラミック基板を作製し、それをさらに加工して製造されていた。
【０００６】
一方、金属とセラミックスを接合する方法としては、Ｍｏ−Ｍｎ法、活性金属ろう付け法、硫化銅法、ＤＢＣ法、銅メタライズ法などがあるが、特に大電力パワーモジュール基板では、従来のアルミナ質のセラミック基板に変わって高熱伝導の窒化アルミニウム質のセラミック基板が注目されており、ある程度の繰り返し耐熱衝撃に耐えうる銅板の接合方法としては、例えば特開平３−２６１６６９号公報に記載されている銅板の外周部全周に０．２５ｍｍ以上のろう材フィレットを形成する方法、特開平６−２７５９４８号公報、特開平６−３５０２１５号公報、特開平８−１３９４２０号公報に記載されている非酸化性雰囲気下もしくは真空中で熱処理する方法が提案されている。
【０００７】
ここで、図３を用いて、従来のパワーモジュール基板の構造を説明する。
窒化アルミニウム質のセラミック基板５の片面には表面にＮｉメッキからなる金属層３が施された多孔質金属層４からなる導電性電極、もう一方の面には同じく表面にＮｉメッキからなる金属層１４が施された接合用の多孔質金属層１３が接合されており、Ｎｉメッキからなる金属層３の上にはさらに半導体素子１がはんだ２により固定されている。また、多孔質金属層１３は、Ｎｉメッキからなる金属層１４を介して、放熱板１６とはんだ１５もしくは樹脂により接合されている。更に放熱板１４は押さえ治具８及びネジ９により冷却器７に熱伝導性グリス６を介して組み付けられている。セラミック基板５は概ね素子２〜３個の実装可能な小型サイズに分割された構造となっている。
【０００８】
ところが、従来のパワーモジュール基板では、多孔質金属層４にはんだ２で半導体素子１を固定する際に、多孔質金属層４にニッケルメッキからなる金属層３を形成し、はんだ２との濡れを向上させているが、従来の手法でははんだ２内にボイドが残留し、これが半導体素子１からの熱放散に悪影響を与えている事が判った。
【０００９】
図２（ａ）（ｂ）は、従来のパワーモジュール基板のはんだ層のボイドを示す図であり、多孔質金属層４の上には、はんだ流れを改善するため金属層３が形成され、この上に半導体素子１がはんだ２により固定される構造となっていた。図２（ａ）は、透過Ｘ線によりはんだ２のボイドの分布を調べたものであるが、図に示すように、従来は大小のボイドがはんだ２中に散在していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、パワーモジュール用回路基板の多孔質金属層４には、はんだやロウ材の流れを良くするために、表面に無電解ニッケルメッキからなる金属層３が施されるが、半導体素子１を搭載するはんだ付けの際にはんだ２内にボイドが発生したり、はんだの濡れが悪くなるという問題があった。
【００１１】
このため、１００Ａ以上の大電流を扱う場合には、はんだ２内にボイド等が存在するとボイド上の半導体素子１が部分発熱し、半導体素子１が発生する熱が均一に十分放熱されないために半導体素子１が劣化するという問題が発生していた。
【００１２】
【課題を解決する為の手段】
本発明者等は、鋭意検討した結果、セラミックス基板少なくとも一方の面に形成した多孔質金属層を３００〜７００ＭＰａの引張り応力が残留した金属層で被覆するとともに、該金属層上に半導体素子等を搭載したことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、はんだ濡れ性が良好で、且つはんだ内部に発生するボイドが極めて少ないパワーモジュール基板とすることができるので、半導体素子からの発熱を有効に放熱することができ、多孔質金属層とセラミック基板との熱膨張差に起因する熱応力によって誘発されるセラミック基板へのクラック発生や進展を防ぎ、導電性電極に１００Ａ以上の大電流を流すことが可能なパワーモジュール基板を提供できるようになる。しかもそのパワーモジュール基板を実際の車載条件である−４０℃〜１５０℃の冷熱環境で繰り返し使用しても不具合の起こらない高信頼性のパワーモジュール基板の提供が可能となる。
【００１４】
また、本発明は、前記金属層の厚みが０．５〜５．０μｍであり、その表面粗さが０．５〜３．０μｍであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパワーモジュール基板を図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明のパワーモジュール基板の一実施例を示す断面図である。セラミック基板５の表面には、多孔質金属層４および金属層３が順次積層された導電性電極が設けられ、前記多孔質電極層４には、３００〜７００ＭＰａの引張り応力が残留した金属層３が被覆されている。そして、半導体素子１がはんだ２により前記金属層３上に搭載されている。
【００１７】
さらに、セラミック基板５は、押さえ治具８のネジ９を締め付けることにより、高熱伝導性グリース６を介して放熱板７に密着固定されている。また、半導体素子１は、ワイヤーボンド１２により、バスバー１０や信号配線１１と接続されている。
【００１８】
前記多孔質金属層４は、ＪＩＳ−Ｃ２１４１に基づき気孔率が３〜２５％、特に５〜１５％であることが好ましい。これは多孔質金属層４に形成される気孔率が３％未満であると、多孔質金属層４のヤング率を、セラミックス基板５との間に発生する熱応力を吸収できるものとすることができず、また２５％を越えると多孔質金属層４の電気抵抗、熱抵抗が大きくなり、半導体素子１と外部電気回路との接続を良好に行うことができなくなるためである。
【００１９】
なお、この多孔質金属層４を形成する金属は、低抵抗であればいかなる材料から構成されてもよいが、特に銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）の群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、特に熱伝導性に優れ、安価である等の点から銅（Ｃｕ）が最適である。
【００２０】
又、この多孔質金属層４中の気孔は、直径の平均が３０μｍを越えると配線電極の単位面積あたりの密度のばらつきが大きくなり、多孔質金属層４の電気抵抗、熱抵抗に部分的に大きな部分が発生して半導体素子１と外部電気回路との電気的接続を良好に行えなくなる場合があることから、この気孔の直径は３０μｍ以下、特に１０μｍ以下であることが望ましい。
【００２１】
この多孔質金属層４の厚さは５０〜６００μｍであることが望ましい。これは、厚さが５０μｍよりも薄いと、熱膨張差によって発生する応力を十分に緩和できず、６００μｍを越える厚さに形成することが難しく、また、熱抵抗が悪化する恐れがあるためである。
【００２２】
さらに、多孔質金属層４の表面には、金属層３が形成される。この金属層３を形成する理由は、多孔質金属層４の表面に直接はんだ２を流そうとしても、はんだ２が多孔質金属層４にうまく濡れず半導体素子１を固定できないからである。また、金属層３は、はんだ２の流れを良くするため、還元雰囲気中で熱処理する。還元雰囲気中で処理する理由は、酸化雰囲気中で処理し金属層３の表面が酸化すると、はんだ２の濡れが悪くなるからである。
【００２３】
多孔質金属層４の表面に形成する金属層３は、メッキにより形成することが好ましい。これにより、面全体に均質な金属層３を形成することができ、はんだ２層中に発生するボイドを抑制できる。
【００２４】
さらに、前記金属層３は厚み０．５〜５．０μｍであることが望ましい。これは金属層３の厚さが０．５μｍより薄いと多孔質金属層４上にピンホールと呼ばれる金属層３が形成されない部分が発生しやすく、金属層３の外観が悪くなり、金属層３とはんだ２との濡れ性も悪くなってしまう。一方、金属層３の厚みが５．０μｍを越えると多孔質金属層４との接合強度が弱くなってしまったり、金属層３の被膜中にトラップされるガス量が増え、チップ等を鉛−錫を主成分とするはんだ合金で接合する際にトラップされたガスが排出され、ボイドの発生原因となる。
【００２５】
また、金属層３を形成した面の表面粗さ（Ｒａ）については、０．３〜３．０μｍであることが望ましい。ただしこれは、金属層３を形成した下地の表面粗さを意味しており前記金属層３自体の表面粗さを意味するものではなく、はんだの濡れ性に金属層３の下地の表面状態が影響することを意味している。これは前記表面粗さを０．３〜３．０μｍとすると、金属層３の皮膜中にトラップされたガスが、はんだ２と金属層３の界面を移動し外部へ排出されるのにちょうどよい具合になっているものと推定している。
【００２６】
また、還元雰囲気中で熱処理した後の金属層３被膜中の残留応力値を３００〜７００ＭＰａの引っ張り応力とすることが本発明の要旨である。金属層３中の残留応力が引っ張り応力であるのは、金属層３が熱処理により焼結し収縮するためで、その結果、金属層３被膜中に引張り応力が働いている。この引張り応力が、３００ＭＰａ未満であると熱処理が十分でなく、熱処理によるガスの排出が不十分で半導体素子１をはんだ付けする際に、はんだ層２中にボイドが多数発生する。また、引張り応力が７００ＭＰａを越えると、ガスの排出は十分であるが金属層３の濡れ性が良くなりすぎて、却って気孔が残留しやすくなってしまう。
【００２７】
この金属層３の残留応力は、Ｘ線応力解析装置により測定することができる。Ｘ線応力解析装置のメカニズムは、被測定物に残留応力があるとそれに従って被測定物の結晶格子が歪む。この結晶格子の歪みをＸ線回折装置により解析して、残留応力が引っ張り応力なのか圧縮応力なのか、また、その大きさがどれ位なのかを判定することができる。
【００２８】
また、これまで、メッキ等の手法で形成する金属層３について、例えば、熱処理する条件は決めることができても、その状態を具体的に数値化する手法がなかった。例えば、同じＮｉメッキでもボロン系のＮｉメッキとリン系のＮｉメッキでは焼き付け温度が異なる。そこで本発明者等は、前記金属層３の状態を判定する指標として、残留応力を利用しているのである。
【００２９】
そして、金属層３の材質としては、Ｎｉ、Ｃｕが使用可能であるが、耐酸化性、耐熱性を考慮すると、Ｎｉを使用することが好ましい。
【００３０】
また、Ｎｉメッキからなる金属層３に関しては、ボロン（Ｂ）を含む無電界Ｎｉメッキにより形成することが望ましい。はんだのボイド、濡れ性評価においてＮｉ被膜中にボロン（Ｂ）を含まない無電解リンＮｉ（Ｐ−Ｎｉ）メッキ、及び電解Ｎｉメッキについては、はんだボイド、はんだ濡れに対して良好な結果が得られない場合がある。一方、ボロン（Ｂ）を含む無電解Ｎｉ（Ｂ−Ｎｉ）メッキにおいてもメッキによる金属層３の厚みが０．５μｍ以下であるとピンホール等の無メッキ部が発生しやすく、はんだの濡れが悪く引け巣や半導体素子の浮きが発生する。逆にメッキによる金属層３の厚みが５μｍを越えるとボイドは増加する傾向となる。これは、メッキによる金属層３の厚みが厚くなるとメッキの被膜中にトラップするガス量が増大し、はんだリフローの際にメッキ被膜中にトラップされていたガスがはんだ２と半導体素子１間にトラップされるものと考えられる。
【００３１】
図２（ｃ）（ｄ）に、本発明のパワーモジュール基板のはんだ２のボイドを示す図を示した。多孔質金属層４の上には、はんだ流れを改善するため金属層３が形成され、この上に半導体素子１がはんだ２により固定される構造となっている。図２（ａ）に示すように、従来は大小のボイドがはんだ２中に散在していたのに対し、本発明のはんだ２層中のボイド分布を調べた図２（ｃ）には、ボイドがほとんど見られない。このように、金属層３を改善することにより、はんだ２層中のボイドを大きく改善できることが判る。
【００３２】
セラミック基板５は一般に多層配線基板に適用されるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃ ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）のうちの少なくとも１種を主成分とするセラミック焼結体であればいずれも適用できるが、高熱伝導性が要求されるパワーモジュール基板としては窒化アルミニウムを用いることが望ましい。
【００３３】
アルミナとしては、高強度で熱伝導率が高くなる純度９９％以上のアルミナを使用することが望ましい。焼結助剤としては、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯ等が使用できる。窒化アルミニウムとしては、例えば焼結助剤として０．５〜５重量％の希土類元素酸化物を含有するものを使用できる。また、窒化珪素としては、例えば希土類元素酸化物２〜１０重量％、アルミナ１〜３重量％、ＳｉＯ₂２〜５重量％含有するものを使用できる。
【００３４】
次に、図１に示した本発明のパワーモジュール基板を作製する具体的な方法について説明する。
【００３５】
先ず、所定のセラミック原料粉末にアクリル樹脂などの有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合してスラリーを調整し、該スラリーをドクターブレード法、カレンダー法、圧延法などのシート形成法によってセラミックシートを成型する。
【００３６】
前記シートを適宜寸法に加工したものを必要な厚さとなるように積層し、脱脂工程を経てセラミック材料に応じて適当な焼成温度で焼成する。例えばＡｌ₂Ｏ₃の場合は１５００〜１７００℃、ＡｌＮの場合は１７００〜２０００℃、Ｓｉ₃Ｎ₄の場合は１６００〜２０００℃で焼成することが好ましい。
【００３７】
次に、上記のようにして作製されたセラミックス基板５の片面に、金属粒子を粒度配合したスラリーを所定厚みで塗布し、焼き付け処理を施すことにより、所定の気孔率で且つ気孔径が３０μｍ以下である微細な気孔を持つ多孔質金属層４を形成する。より具体的には、前記金属粒子を焼き付ける際に、その金属粒子に適した温度よりもやや低い温度で焼成して焼結の進行を制御することによって、所定の気孔を残存させる。その後、この多孔質金属層４の表面に、所定の厚みの金属層３を形成し、金属層３の引っ張り応力が３００〜７００ＭＰａとなるような熱処理を施すことにより、本発明のパワーモジュール基板を作製することができる。
【００３８】
具体的には、前記金属層３としてリン系のＮｉメッキを用いる場合は３００℃程度、ボロン系のＮｉメッキを用いる場合は、４５０℃程度の温度の還元雰囲気中で熱処理すると、前記金属層３の上に理想的なはんだ２の層を形成することができる。これより極端に温度が低いと、Ｎｉメッキからなる金属層３中のガスの抜けが不十分で、はんだ２の層中にボイドが生成する原因となり、また、極端に温度が高いと、金属層３に対するはんだ２の濡れ性が良くなりすぎて、はんだ２の層中にボイドが生成する。このボイドの生成を管理するのに、代用特性として、金属層３の残留応力を測定する事が有効である。
【００３９】
【実施例】
実施例１
セラミック基板５としてＡｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮからなるセラミック基板５を作製した。Ａｌ₂Ｏ₃粉末にＳｉＯ₂、ＣａＯ及びＭｇＯの粉末を合計で１０重量％添加したＡｌ₂Ｏ₃組成物、あるいはＡｌＮ粉末にＣａＯ０．５重量％、Ｙ₂Ｏ₃５重量％を添加したＡｌＮ組成物に、アクリル系の有機性バインダーと可塑剤、溶剤を添加混合してスラリーを調整し、該スラリーをドクターブレード法により厚さ約３００μｍのシート状に成形した。前記シートを適宜寸法に加工したものを必要な厚さとなるように積層密着したのち所定寸法に切断し、この積層体をＡｌ₂Ｏ₃系については１６００℃、ＡｌＮ系については１８５０℃で焼成し、縦３２ｍｍ、横１７ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの配線基板を作製した。
【００４０】
さらに、セラミック基板５の表面の多孔質金属層４を形成する部分に、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉからなるメタライズ層を９００〜１１００℃の温度で焼き付けた後、粒度配合したＣｕ、Ａｇ、Ａｌ等の粉末を含有するスラリーを所定厚み積層し、焼き付け処理を施して多孔質金属層４とした。より具体的には、所定の金属粒子を焼き付ける際に、その金属粒子に適した温度よりも低い温度で焼成して焼結の進行を制御することによって、所定の気孔を残存することができる。
【００４１】
かくして得られた前記セラミック基板５の多孔質金属層４の表面にＮｉメッキからなる金属層３を所定厚み形成し、還元雰囲気４５０℃でアニール処理を施し、高温はんだリボン（サイズ１３×１３×０．２ｍｍ）を用いて半導体素子のはんだリフローを行った。はんだリフローはＮ₂−Ｈ₂混合雰囲気中にて行い、はんだの濡れ、及び透過Ｘ線によりはんだボイドの発生率を調査した。また、金属層３の残留応力は、理学電気製のＸ線応力解析装置ＲＡＤを用いて、評価した。今回用いたＮｉからなる金属層３については、（３１１）面のピークを使用して、そのピークシフトから残留応力を評価した。また、Ｎｉのヤング率は１９２ＧＰａ、ポアソン比は０．３１として、残留応力を計算した。
【００４２】
また、前記基板のはんだリフローのはんだ濡れ評価は、はんだがチップの周囲にメニスカスを形成したものを○、はんだが濡れ拡がりメニスカス形成不十分のものを△、はんだが濡れず引け巣や半導体素子の浮き等があったものは×として評価した。また、はんだボイド率評価は、透過Ｘ線によりフィルム上にボイドを投影し、半導体素子１の面積に対するボイド部分の合計面積比率を測定し、５％以下のものを○、５〜１０％のものを△、１０％を越えるものを×として評価した。結果は表１に示した。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１から判るように、金属層３の残留応力が２００ＭＰａとなるＮｏ．１は、はんだ中に多数のボイドが残留した。これは、金属槽３中の残留ガスの影響によるものと推定している。また、金属層３の残留応力が８００ＭＰａとなるＮｏ．７は、メニスカスがうまく形成されず、ボイドが残留する傾向となった。
【００４５】
これに対し、前記残留応力が３００〜７００ＭＰａであったＮｏ．２〜６、８〜１０は、メニスカスの状態は良好でボイドが少なく良好であった。
【００４６】
実施例２
実施例１において作製したＮｏ．２、５、８、９と同様の条件でＮｏ．１１〜１４に示すはんだ付け強度評価用のサンプルを各々作製し、高温高湿負荷耐久試験を実施した。耐久試験条件は、これらのサンプルを４０℃×８５％ＲＨと８０℃×８５％ＲＨをそれぞれ５分間保持で、３０００サイクル評価し、１０００サイクル毎に５個づつ引っ張り強度を測定し、その平均値により引っ張り強度の変化を評価した。また、引っ張り試験用のはんだ付け部の形状は、４ｍｍ角とした。結果は、表２に示した。
【００４７】
【表２】

【００４８】
表２から判るように、Ｃｕメッキからなる金属層を形成したＮｏ．１３、１４は、３０００サイクルで、強度が５〜１５％劣化したのに対し、Ｎｉメッキからなる金属層３を施したＮｏ．１１、１２は、３０００サイクルまで、ほとんど強度劣化が見られなかった。
【００４９】
この結果から、金属層３としては、Ｎｉメッキの方がより優れていると判断した。
【００５０】
実施例３
メッキ時間の調整によりＮｉメッキからなる金属層３の厚みを０．３〜７μｍまで変量したサンプルと、メッキの表面粗さ（Ｒａ）に関しては、下地の多孔質金属層の表面粗さを０．２〜４μｍの範囲で調整しその上に形成するＮｉメッキからなる金属層厚みを２μｍに固定したサンプルを準備し、各々実施例１と同様な手法で作製した。各条件、５個のサンプルを作製して、ボイド率とはんだメニスカスの状態を、実施例１と同様な方法で評価した。
結果は、表３に示した。
【００５１】
【表３】

【００５２】
表３から判るように、Ｎｉメッキからなる金属層３の厚みが０．３μｍと薄いＮｏ．２１と前記金属層３が７μｍと厚いＮｏ．２６は、ボイドが多く発生し、好ましくなかった。金属層３の厚みが厚いＮｏ．２１は、前処理の時点でのガス抜きが不十分なため、ボイドが増えたものである。また、前記厚みの薄いＮｏ．２７は、金属層３による下地の被覆が不十分で、はんだがうまく濡れず、そのため、ボイドが残留したものである。これに対し、金属層３の厚みが０．５〜５μｍとなるＮｏ．２２〜２５は、ボイド率、はんだメニスカス共に、良好であった。
【００５３】
また、表面粗さについては、表面粗さが０．２μｍとなるＮｏ．２７は、はんだの流れ性が良すぎてメニスカスがほとんどなくなり、はんだにボイドがたくさん発生した。また、表面粗さが４μｍとなるＮｏ．３２は、はんだの流れ性が悪くメニスカスに巣が発生しはんだにボイドが多く発生した。これに対し、表面粗さが０．３〜３μｍであるＮｏ．２８〜３１は、ボイド率およびはんだメニスカス共に、良好であった。この表面粗さは、ほとんど下地の多孔質金属層４に起因するものであるが、ガス抜けを改善するのに、適当な表面粗さの範囲があるものと判断した。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、セラミックス基板上の少なくとも一方の面に形成した多孔質金属層を３００〜７００ＭＰａの引張り応力が残留する金属層で被覆し、該金属層上に半導体素子等を搭載したことによって、半導体素子等のチップを半田実装する際、はんだ層に発生するボイドを低減することが可能となる。その結果、大電流に適応し得る信頼性に優れた、例えば、車載環境のような厳しい環境下においても故障することのないパワーモジュール基板を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーモジュール基板を示した図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】（ａ）は、従来のパワーモジュール基板のはんだ層のボイドを示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は本発明のパワーモジュール基板のはんだ層のボイドを示す平面図、（ｄ）は（ｃ）中Ｂ―Ｂ断面図である。
【図３】従来のパワーモジュール基板を示した図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１：半導体素子
２：はんだ
３：金属層
４：多孔質金属層
５：セラミック基板
６：高熱伝導性グリース
７：放熱板
８：押さえ治具
９：ネジ
１０：バスバー
１１：信号配線
１２：ワイヤーボンド
１３：多孔質金属層
１４：メッキ層
１５：はんだ
１６：放熱板

Claims

セラミックス基板の少なくとも一方の面に形成した多孔質金属層を３００〜７００ＭＰａの引張り応力が残留した金属層で被覆し、該金属層上に半導体素子等を搭載してなるパワーモジュール基板。
前記金属層がＮｉからなることを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール基板。
前記金属層の厚みが０．５〜５．０μｍであり、その下地の表面粗さ（Ｒａ）が０．５〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール基板。