JPH0423432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、パワーモジユール基盤の製造方法に
関する。さらに詳しくは、複数個の成形銅板がタ
ブ部分により互いに連結された形の成形銅板集合
体を酸化物セラミツクス基板に直接接合させ、接
合後、該タブ部分を切り取る事により、熱放散性
に優れ、回路構成されたパワーモジユール基盤を
製造する方法を提供する事に関する。

［従来の技術］ 従来のパワーモジユール基盤製造方法では、酸
化物セラミツクス基盤に、モリブデン又はタング
ステンをメタライズさせ、ニツケルメツキし、そ
の後、ハンダ付けを行ない銅の熱拡散板を接合さ
せている。しかし、このような従来技術の方法で
は回路構成が比較的容易なため、熱伝導度の悪い
モリブデンおよびタングステンが用いられ、放熱
性に欠点があつた。又、特開昭49−17381号公報
に詳細に述べられている様に、酸化物セラミツク
スと銅とを直接接触させて接合させる直接接合法
があるが、銅板を回路構成した時、多くの小さな
要素に分かれるため、酸化物セラミツクス基盤上
に精度よく配置し、直接接合することは難しく、
高コストとなる欠点がある。さらに、酸化物セラ
ミツクス基盤の表面に無電解銅メツキするパワー
モジユール基盤の製造方法がある。通常、酸化物
セラミツクスへの無電解銅メツキは、セラミツク
スを溶融アルカリ液に浸漬して表面を粗化し、そ
れをパラジウムを含有する前処理液に浸漬してセ
ラミツクス表面をメツキに対して活性化した後、
銅メツキ液に浸漬することにより行う。しかし、
通常、酸化物セラミツクス基盤に無電解銅メツキ
を厚くつけるには時間がかかるため、該方法によ
り得られる銅メツキ層は薄いものである。このた
め、放熱性に劣り、熱を多量に発生する電子部品
を搭載すると故障の原因となる欠点があり、ま
た、銅メツキを行うために酸化物セラミツクス基
盤の表面処理が必要となり高コストとなる欠点が
ある。

又、酸化物セラミツクス基盤に接合された銅
に、必要な回路構成を行なう方法として、エツチ
ングが考えられるが、接合された銅が厚い場合、
エツチングが表面から行なわれていくため、第５
図に示すごとく、レジストを塗布した表面層と、
酸化物セラミツクスとの接合面に差が生じ、精度
のよい回路構成が行なえない欠点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上述のごとき欠点がなく、しかも安
価なパワーモジユール基盤の製造方法を提供せん
とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、回路構成された要素となる銅板部分
がタブ部分でつなぎ合わされた形の複数の銅板の
集合体をプレスで成形加工してつくり、次に酸化
物セラミツクス基盤にタブ部分が接触しない様に
するため、プレスで成形加工された成形銅板の回
路構成された各要素部分だけをレジストでおお
い、露出したタブ部分をエツチングにより各要素
部分より薄くし、次いでレジストを除去し、酸化
物セラミツクス基盤上に精度よく配置して直接接
合させた後、接合されずに残つているタブ部分
を、カツターあるいはルータ等で除去することか
らなるパワーモジユール基盤の製造方法を提供せ
んとするものである。

回路構成された要素となる銅板部分がタブでつ
なぎ合わされた状態の銅板集合体をプレスで成形
加工してつくり、酸化物セラミツクス基盤上に精
度よく配置し、直接接合させる時、タブ部分と回
路構成された各要素の銅板となる部分の厚さが同
一であれば、タブ部分も接合され、接合後タブ部
分の除去が必要となる。そこで、タブ部分を接合
させないため、プレスで成形した銅板の回路構成
された各要素部分をレジストでおおい、タブ部分
だけをエツチングにより、板厚を、各要素より薄
くし、レジストを除去したあと、酸化物セラミツ
クス基盤上に精度よく配置し、直接接合させる
と、タブ部分は、回路構成された各要素部分の銅
板より板厚が薄いので、酸化物セラミツクス基盤
に接触しないため、接合せず、カツターあるいは
ルータ等で容易に除去できる。なお、レジストと
してはエツチング用やメツキ用等のいろいろな種
類のものが市販されており、形態としては液状及
びフイルム状のものが代表的であるが、本発明方
法においては、該方法に適用することが可能ない
かなる公知のものであつてもよい。本発明方法に
おいて用いることの出来るレジスト及びその適用
方法は、当業者には明らかであろう。またタブ部
分のエツチングは、回路構成された各要素となる
部分の成形銅板を酸化物セラミツクス基盤上に精
度よく配置して直接接合を行う際に、タブ部分が
酸化物セラミツクス基盤に接触しない程度であれ
ばよい。このようにエツチングの程度を最小限に
留めれば、エツチングによる銅板サイドのアンダ
ーカツトが大きくならないので、成形銅板の板厚
が厚くても、精度よく回路構成された、パワーモ
ジユール基盤が製造出来る。

酸化物セラミツクス基盤に直接接合される成形
銅板部分が厚くなるに従い、タブ部分の板厚を、
切除可能な厚さにエツチングする必要性を生じ
る。

しかし、厚さ方向に、一方向からのみエツチン
グを続けると、アンダーカツトが著しくなり、垂
直なエツジを呈さなくなる。そこで成形銅板の回
路構成された各要素部分をレジストでおおい、タ
ブ部分を両面からエツチングし、エツチングサイ
ドのアンダーカツトが著しくならない程度でエツ
チングを止め、レジストを除去し、酸化物セラミ
ツクス基盤上に、精度良く配置し、直接接合を行
なえば、カツターおよびルータ等で、切除可能な
タブ部分の厚さが実現できる。パワーモジユール
基盤に搭載される電子部品の消費電力が大きくな
るに従い、酸化物セラミツクス基盤に直接接合さ
せる成形銅板の板厚が厚くなるので、タブ部分を
両面からエツチングすることにより、精度よく回
路構成されたパワーモジユール基盤を製造するこ
とができる。しかしながら、この方法により、さ
らに厚い成形銅板をエツチングしようとすると
き、エツチングサイドのアンダーカツトが激しく
なり、実用的でない場合がある。そこで、上記製
造方法により製造されたパワーモジユール基盤の
回路構成された成形銅板部分の上に、銅メツキを
施す事により、所定の厚さの、アンダーカツトの
少ない成形銅板を得ることができ、精度の良い、
パワーモジユール基盤が製造出来る。この場合、
回路構成された各要素の中で、さらに厚くする必
要のない要素となる部分の成形銅板をレジストで
おおう事により、必要とする要素部分の成形銅板
だけに銅メツキを施す事も出来る。

実施例 １ 第１図に示すように、20mm×10mm×0.3mmの２
個の銅板１が幅２mmのタブ２で接続された形の連
結体をプレスで成形加工してつくつた。

銅板１間の隙間は0.8mmであつた。タブ部分以
外の銅板表面に、エツチングレジストとして市販
のスクリーン印刷インキ：商品名Protokote（吉
川化工株式会社製）を筆で塗布し、乾燥後、塩化
第二鉄溶液の中に浸漬し、タブ部分の厚さが0.1
mmになるまでエツチングした。水洗い後、５％
NaOH溶液に浸漬してレジストを除去し、水洗、
乾燥後アルミナ基盤（96％Al₂O₃）に上記銅板を
載せて、1065℃で５分間、酸素濃度2ppmの雰囲
気中で加熱し、銅板とセラミツクス基盤を直接接
合させた。タブ部分と回路構成された銅板部分と
の境界をカツターで切断した。切断したときの銅
板の断面形状を第３図に示す。銅板のエツチング
時にサイドエツチによりアンダーカツトが発生し
た。しかし、カツターで切除した断面はアルミナ
基盤に対して直角に切り落とされており、製品と
して精度的には問題はない程度であつた。

実施例 ２ 実施例１と同様の手順で同様の銅−アルミナ基
盤接合体を作成した。タブ部分を切除して良好な
接合体を得た後、メツキ用レジストとして市販の
商品名フロンマスクMA−１（古藤産業株式会社
製）を、銅板の表面部以外の面、すなわち銅板の
タブ部とサイドエツチ部及びアルミナ面に筆で塗
布して乾燥させた後に無電解銅メツキを施した。
無電解銅メツキは、市販されているメツキ液：商
品名ナイコウプロセス（キザイ株式会社製）を用
い、銅を50μｍ厚付けし、銅の厚さを銅板の厚さ
と併せて0.35mmとした。メツキ終了後、５％
NaOH溶液でレジストを除去した。この時の断
面を第４図に示す。図から理解出来る様に、タブ
部分のエツチング時に形成されたアンダーカツト
が若干残つている。又、メツキ層の断面もかなら
ずしも垂直ではない。しかし銅板と銅板のギヤツ
プが設計仕様内に入つており、パワーモジユール
基盤としての使用に問題はない製品であつた。こ
の方法によれば、メツキにより、最終の板厚を所
望の厚さに仕上げる事が可能である。

比較例 １ 第１図に示した回路構成された銅板のギヤツプ
にタブ部分を設けず、連続した一枚の銅板をアル
ミナ基盤に直接接合させ、回路構成された銅板に
相当する面積に、レジストを塗布し、乾燥後、エ
ツチングによりギヤツプを作成した。この時の基
盤の断面図を第５図に示す。サイドエツチが激し
く、銅板表面近傍のギヤツプはかなり大きくな
り、このため銅板表面の面積が小さくなり電子部
品の搭載が難かしい製品となつた。

［発明の効果］ 上記のごとき本発明の方法によつて製造したパ
ワーモジユール基盤は、成形銅板より薄いタブ部
分で複数個の成形銅板が互いに連結された形の
まゝ酸化物セラミツクス基盤に直接接合された後
タブを切除してつくられるものであるため、低コ
ストで回路構成された要素を精度よく配置出来、
厚い銅板を接合体として形成出来るため、熱放散
性の優れた製品として得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる回路構成された銅板２
枚がタブ部分で連結された形の銅板集合体を表わ
す。第２図はアルミナ基盤に、エツチングされた
タブ部分で連結されている成形銅板集合体を直接
接合した時の断面図を表わす。第３図は接合した
銅板のタブ部分をカツターで切除した後の断面図
を表わす。第４図は接合した銅板の表面にメツキ
を施した後の断面図を表す。第５図は本発明の方
法によらずにエツチングを行なつた場合の銅−セ
ラミツクス接合体の断面図を表す。図中の参照番
号は次のものを表わす。 １……回路構成された銅板、２……タブ、３…
…アルミナ基盤、４……メツキ層、５……エツチ
ングによるアンダーカツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続した１枚の銅板から、複数個の成形銅板
   がタブ部分により互いに連結された形の成形銅板
   集合体をつくり、該集合体のタブ部分以外の部分
   をレジストで覆つてエツチングすることにより、
   タブ部分がタブ以外の部分の成形銅板より薄くな
   るように処理した後レジストを除去して前記集合
   体をセラミツクス基板上に位置精度よく配置して
   成形銅板とセラミツク基板とを直接接合させ、接
   合後にタブ部分を切除することを特徴とするパワ
   ーモジユール基盤の製造方法。 ２ タブのエツチングを両面から行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 接合させた成形銅板の表面にメツキを施すこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１〜２項のいず
   れかに記載の方法。 ４ 接合させた成形銅板の中で、特定の成形銅板
   の表面だけにメツキを施すことを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の方法。