JP4969738B2

JP4969738B2 - セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール

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Publication number: JP4969738B2
Application number: JP2001197165A
Authority: JP
Inventors: 隆之那波
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Materials Co Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003017627A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックス回路基板を用いた半導体モジュールに係り、特に金属回路板等の接合部の半田層やセラミックス基板に熱応力や反りによるクラックが発生することを効果的に防止でき、長期間に亘って優れた耐久性と高い信頼性が得られるセラミックス回路基板を用いた半導体モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体などのように絶縁性に優れたセラミックス基板の表面に、導電性を有する金属回路板をろう材や接着剤やメタライズ金属層で一体に接合したセラミックス回路基板がパワートランジスタモジュールなどの半導体モジュール用基板やスイッチング電源モジュール用基板として広く普及している。
【０００３】
しかしながら上記セラミックス回路基板においては、金属回路板とセラミックス基板との間に、ろう材や接着剤やメタライズ層のような介在物が存在するため、両者間の熱抵抗が大きくなり、金属回路上に設けられた半導体素子の発熱を系外に迅速に放熱させることが困難であるという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解消するため、上記ろう材や接着剤やメタライズ層を使用せずに、所定形状に打ち抜いた金属回路板をセラミックス基板上に接触配置させて加熱するだけで直接接合する方法が検討されている。すなわち、直接接合法は、セラミックスと金属とを、ろう材層や接着剤層やメタライズ層などの接合層を介在させずに直接的に接合する方法である。この直接接合法では金属中あるいは金属表面に存在する結合剤（銅の場合は酸素）と金属との共晶液相が生成されて両部材が直接的に接合される。
【０００５】
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれの従来のセラミックス回路基板の構成例を示す平面図，断面図および背面図である。セラミックス基板２の材質としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），ジルコニア（ＺｒＯ_２），ムライト等の酸化物系セラミックス焼結体や窒化けい素（Ｓｉ_３Ｎ_４），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物系焼結体が使用される。
【０００６】
すなわち、Ｓｉ_３Ｎ_４基板などのセラミックス基板２の表面側には、Ｃｕ回路板などの金属回路板４が一体に接合される一方、裏面側にはＣｕ板などの裏金属板５が接合され、金属回路板４の所定位置に半導体素子６が接合されてセラミックス回路基板１が構成されている。
【０００７】
また、上記従来のセラミックス回路基板１においては、発熱時の反りを防止するために、金属回路板４と裏銅板５との体積が１：１と等しくなるように調整されていた。
【０００８】
また、近年の半導体素子の高集積化，高出力化に伴って半導体素子からの発熱量も増大しており、この半導体素子６からの多量の発熱を効率的に拡散させるために、図４（Ｂ）に示すように、半導体モジュールでは、従来からセラミックス回路基板１の素子搭載面と反対側の裏銅板５に、銅（Ｃｕ）やＡｌ−ＳｉＣ系材料から成るヒートシンクベース７を半田付け法によって一体に接合している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のセラミックス回路基板を使用した半導体モジュールにおいては、セラミックス基板の寸法および厚さ，金属回路板のパターン形状や厚さによっては、セラミックス回路基板およびヒートシンクベースの反り量や反り方向が相反することが多いため、ヒートシンクベースに回路基板を半田付けした後に作用する繰り返しの熱履歴によって半田接合部にクラックが発生し、セラミックス回路基板の耐久性および動作信頼性が短期間で低下してしまうという問題点があった。
【００１０】
また、現在までのセラミックス基板の材質や金属回路板等の接合方法の改良により、セラミックス基板と金属回路板との接合に関して、回路基板としての繰り返しの熱サイクル特性（ＴＣＴ特性）の向上はある程度までは達成されている。しかしながら、裏金属板とヒートシンクベースとの接合構造までを含めた回路基板の熱サイクル特性の改善効果は未だに十分な域には達していないといった問題点があった。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、特に金属回路板等の接合部の半田層やセラミックス基板に熱応力や反りによるクラックが発生することを効果的に防止でき、長期間に亘って優れた耐久性と高い信頼性が得られるセラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る半導体モジュールは、セラミックス基板の表面側に金属回路板を接合する一方、裏面側に裏金属板を接合したセラミックス回路基板の裏金属板に半田層を介してヒートシンクベースを配設した半導体モジュールにおいて、上記裏金属板に、上記金属回路板の厚さの１０〜９０％の深さを有する熱応力緩和部を設けるとともに、上記金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比が０．４〜０．６の範囲であり、かつ前記裏金属板の厚さが０．１５〜０．５ｍｍの範囲であり、上記金属回路板および裏金属板は、銅またはアルミニウムから成る一方、上記セラミックス基板が、窒化けい素，窒化アルミニウムまたはアルミナのいずれかから成り、上記熱応力緩和部が裏金属板に形成された段差、複数の溝、凹陥部のいずれかであり、上記裏金属板の熱応力緩和部に充填される半田の割合が１０〜９０容量％の範囲内としたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記セラミックス回路基板において、前記熱応力緩和部が、裏金属板の外周縁に形成された段差であることが好ましい。さらに、前記熱応力緩和部が、裏金属板に形成された複数の溝であることも好ましい。また、前記熱応力緩和部を、裏金属板に形成された凹陥部で形成することもできる。
【００１４】
本発明においては、裏金属板に所定深さの段差，溝，凹陥部で形成した熱応力緩和部を設けているため、ヒートシンクベースと裏金属板との間の一部分に厚い半田層が形成されることになり、繰り返して熱サイクルが作用した場合においても熱応力が大幅に緩和され、半田クラックが発生しにくく、高い信頼性を有する回路基板が得られる。
【００１５】
すなわち、半田層は、熱伝導率が小さいため、可及的に薄く形成することが望ましいが、過度に薄いと繰り返しの熱履歴によって半田層での熱応力が大きくなり、半田クラックが生じ易くなる。しかるに、上記のような熱応力緩和部を設けることにより、ヒートシンクベースと裏金属板とを半田接合した際に、熱応力緩和部に対応する半田層の部分に軟質で厚い半田部が形成される。この半田部によって半田層内に生じる熱応力が大幅に緩和低減されて半田クラックが発生しにくい回路基板が得られるのである。また、熱が作用したときに発生するヒートシンクベースの反りも、上記熱応力緩和部において吸収され、ヒートシンクベースの反りが回路基板に与える影響も少なくなる。
【００１６】
特に半田クラックは、応力集中部となる裏金属板とヒートシンクベースとの接合部の外周部に発生し易いため、熱応力緩和部は外周方向に開放される形状であることが好ましい。その点で、特に熱応力緩和部を裏金属板の外周縁に段差として形成することが好ましい。
【００１７】
また、上記段差，溝，凹陥部から成る熱応力緩和部の深さは、裏金属板表面より、金属回路板の厚さの１０〜９０％の範囲の深さを有することが好ましい。上記深さが１０％未満の場合には熱応力の緩和効果が少ない。一方、９０％を超えるように深くなると、裏金属板の強度が低下してしまうのでセラミックス基板と裏金属板の接合部に生じた応力により裏金属板が変形してしまう可能性がある。そのため、熱応力緩和部の深さは金属回路板の厚さの１０〜９０％とされるが３０〜７０％の範囲がより好ましい。
【００１８】
なお、上記段差，溝，凹陥部からなる熱応力緩和部の形成方法としては、予めプレス加工等により段差等を形成した裏金属板をセラミックス基板の裏面に接合する方法、または金属回路板素材および裏金属板素材をセラミックス基板に接合し、金属回路板素材をエッチング処理して回路形成した後に、裏金属板素材のみをソフトエッチング処理して段差等を形成する方法などが採用できる。
【００１９】
また本発明のセラミックス回路基板においては、金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比を０．６以下とし、相対的に裏金属板量を低減しているため、熱が回路基板に作用したときに裏金属板側が重点的に凹となるように所定量の反りが発生する。このような方向に反りが生じたとしても、裏金属板側に熱応力緩和部があることから、反りにより生じた変形を裏金属板のみで緩和できるのである。
【００２０】
なお、金属回路板または裏金属板が複数の金属板片から成る場合において、金属回路板または裏金属板の体積は、それぞれの金属板片の体積を合計した値として計算したものである。
【００２１】
上記金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比が０．６を超えると、反りの方向が金属回路板側に凹となり易くなり裏金属板に熱応力緩和部を設ける効果が得られなくなる。また、裏金属板の体積があまり小さ過ぎても反り量が増大するので、上記体積比は０．６以下と規定されるが０．４〜０．６の範囲がより好ましい。
【００２２】
また、本発明に係るセラミックス回路基板において、裏金属板のセラミックス基板に対する接合面積をＸ、金属回路板（表金属板）のセラミックス基板に対する接合面積をＹとしたとき、Ｘ＜Ｙとすることも可能である。一般に、金属回路板と裏金属板の材質が同じであった場合、接合面積が大きい方が金属板が伸びるので反り量が大きくなり、接合面積の大きい側が凸状に反りが生じる。しかしながら、本発明に係るセラミックス回路基板では、金属回路板と裏金属板の体積比［（裏金属板の体積比／金属回路板の体積比）］を０．６以下にしているため、熱応力が生じたときに裏金属板側が凹状に反るように反り方向を制御しているため、上記Ｘ＜Ｙのような形状をとることも可能である。
【００２３】
このようなＸ＜Ｙの形状を満たすことにより、金属回路板上に接続された半導体素子等の発熱素子から生じた熱を金属回路板およびセラミックス基板を介して、裏金属板、さらにはヒートシンクベースへ直線的に熱を逃すことができる。そのため、セラミックス基板と表裏金属板との接合部、さらには裏金属板とヒートシンクベースの接合部の熱サイクル特性を向上でき信頼性の高い半導体モジュールが得られる。
【００２４】
さらに本発明に係るセラミックス回路基板において、裏金属板の厚さを０．１５〜０．５ｍｍの範囲とすることにより、セラミックス回路基板の構成材の熱膨張差による変形などの影響を低減することができる。
【００２５】
さらに本発明のセラミックス回路基板を構成する金属回路板および裏金属板としては、特に限定されるものではないが、銅，アルミニウム，タングステン，モリブデンおよびそれらの合金の少なくとも１種から構成するとよい。特に熱伝導性，原料コストおよび導電性の観点から、銅，アルミニウムが好ましい。
【００２６】
また、セラミックス基板の種類についても、特に限定されるものではないが、窒化けい素（Ｓｉ_３Ｎ_４），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），ジルコニア（ＺｒＯ_２）およびＡｌ−Ｚｒセラミックスのいずれかで構成するとよい。特に特開２０００−３４１７２に開示しているように、高強度で６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化けい素焼結体で形成した基板が好ましい。
【００２７】
さらに金属回路板は、直接接合法，活性金属接合法およびアルミニウム系ろう材接合法のいずれかによってセラミックス基板に接合することが好ましい。なお、上記Ａｌ−Ｚｒセラミックスとは、Ａｌ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２の合計量に対し、Ａｌ_２Ｏ_３を２０〜８０質量％含有したセラミックス焼結体のことである。また、各種セラミックスは必要に応じて焼結助剤等を含有してよいことは言うまでもない。
【００２８】
ここで、直接接合法を用いる場合で、金属回路板が銅回路板である場合、銅直接接合法（ＤＢＣ法）における結合剤は酸素であるので、この銅回路板はＣｕ−Ｏ共晶化合物によりセラミックス基板に接合されることになる。さらに金属回路板がアルミニウム回路板である場合、アルミニウム直接接合法（ＤＢＡ法）における結合剤はけい素が好ましいので、このアルミニウム回路板はＡｌ−Ｓｉ共晶化合物によりセラミックス基板に接合される。
【００２９】
また活性金属法は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆなどの活性金属を含有するろう材を介して金属回路板をセラミックス基板に一体に接合する方法であり、Ａｌろう材接合法は、Ａｌを含有するろう材を介して金属回路板をセラミックス基板に一体に接合する方法である。
【００３０】
本発明に係る半導体モジュールは、上記のように調製したセラミックス回路基板の裏金属板に半田層を介してヒートシンクベースを配設して構成される。
【００３１】
上記構成に係るセラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュールによれば、裏金属板に所定深さを有する段差，溝，凹陥部からなる熱応力緩和部を形成しているため、ヒートシンクベースと裏金属板との間の一部分に厚い半田層が形成されることになり、繰り返して熱サイクルが作用した場合においても熱応力が大幅に緩和され、半田クラックが発生しにくく、高い信頼性を有する回路基板が得られる。上記一部分に厚い半田層を形成することにより、裏金属板／（裏金属板＋半田）／半田層／ヒートシンクベース、の傾斜組成構造が実質的に形成されることになり熱応力の緩和効果が得られるものと考えられる。また、必ずしも熱応力緩和部に半田をすべて充填する必要はなく、応力緩和部の体積に対し１０容量％以上、好ましくは１０〜９０容量％で半田が充填されていれば本発明の効果は十分得られる。
【００３２】
なお、本発明の裏金属板とヒートシンクベースの接合には、一般的に使用されている半田のみならず、ＢＡｇ−８等のろう材や高分子を主成分とした接着剤などを使用しても問題はない。また、本発明のヒートシンクベースは、いわゆるヒートシンク（放熱板）のみを示すものではなく、実装ボードなどのセラミックス回路基板が接合または実装されるものは全て含むものとする。
【００３３】
また金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比を０．６以下とし、相対的に裏金属板量を低減しているため、熱が回路基板に作用したときに裏金属板側が重点的に凹となるように所定量の反りが発生する。この反り方向であれば、裏金属板の熱応力緩和部で反りにより生じた応力を緩和できるので、反りにより起きる不具合を解消できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について以下に示す実施例を参照して具体的に説明する。
【００３５】
実施例１〜１０および比較例１〜６
表１に示すように、セラミックス基板として縦５５ｍｍ×横３７ｍｍのＳｉ_３Ｎ_４基板，ＡｌＮ基板およびＡｌ_２Ｏ_３基板を多数用意した。各セラミックス基板の厚さは表１に示す通りである。一方、表１に示す厚さを有するＣｕまたはＡｌ製の表金属板（金属回路板）および裏金属板を多数用意した。
【００３６】
なお、各実施例用の裏金属板にはソフトエッチング加工により、それぞれ熱応力緩和部としての段差，溝，または凹陥部を形成した。すなわち、実施例１，４〜１０用の裏金属板の外周部には、図１に示すように、深さが０．１２ｍｍであり幅が２ｍｍの段差３を形成した。また実施例２用の裏金属板には、図２に示すように幅が０．１ｍｍの半円断面を有する溝３ａを形成した。さらに、実施例３用の裏金属板は、図３に示すように５ｍｍ角で深さが０．１２ｍｍの凹陥部３ｂを形成した。一方、各比較例用の裏金属板は、図４に示すように熱応力緩和部を形成しないものを採用した。
【００３７】
また、表金属板（金属回路板）の体積に対する裏金属板の体積の比は表１に示す値となるように、表金属板の回路パターンを調整した。
【００３８】
こうして調製した表金属板および裏金属板を表１に示す活性金属法、ＤＢＣ法またはＤＢＡ法を使用して各セラミックス基板に接合した。上記活性金属法では、６５％Ａｇ−３０％Ｃｕ−５％Ｔｉ（質量％）から成るろう材ペーストを使用し、表裏金属板とセラミックス基板との積層体を真空中で温度８５０℃で５〜１５分間保持して一体に接合した。
【００３９】
一方、ＤＢＣ法では積層体を窒素ガス雰囲気中で温度１０７５℃で５〜１５分間加熱して一体に接合した。またＤＢＡ法では温度６５０℃で５〜１５分間加熱して一体に接合した。
【００４０】
各接合体の金属回路板の接合面積は、各実施例および比較例とともに、裏金属板の接合面積よりも小さくなるように金属回路板のサイズを調整した。
【００４１】
そして上記のように調整した各接合体の表側の金属回路板の所定位置に、低温半田を用いて半導体素子（Ｓｉチップ）を半田接合して各実施例および比較例に係るセラミックス回路基板を製造した。しかる後に、表２に示す材料から成るヒートシンクベースを裏金属板側に高温半田を介して一体に接合することにより、図１〜図３に示すような各実施例および比較例に係る評価用半導体モジュールを作製した。なお、裏金属板の熱応力緩和部に充填される半田の割合は１０〜９０容量％の範囲内とした。
【００４２】
図１は裏金属板５ａの外周縁に熱応力緩和部３としての段差を形成したセラミックス回路基板１ａの構成を示す図であり、セラミックス基板２の表面側に金属回路板４が接合される一方、裏面側に上記裏金属板５ａが接合されている。また金属回路板４の所定位置に半導体素子６が接合される一方、裏金属板５ａにヒートシンクベース７が一体に接合されて半導体モジュールが形成される。
【００４３】
図２は裏金属板５ｂの縦方向に熱応力緩和部３ａとしての溝を形成したセラミックス回路基板１ｂの構成を示す図であり、セラミックス基板２の表面側に金属回路板４が接合される一方、裏面側に上記裏金属板５ｂが接合されている。また金属回路板４の所定位置に半導体素子６が接合される一方、裏金属板５ｂにヒートシンクベース７が一体に接合されて半導体モジュールが形成される。
【００４４】
図３は裏金属板５ｃの表面部に熱応力緩和部３ｂとしての凹陥部を形成したセラミックス回路基板１ｃの構成を示す図であり、セラミックス基板２の表面側に金属回路板４が接合される一方、裏面側に上記裏金属板５ｃが接合されている。また金属回路板４の所定位置に半導体素子６が接合される一方、裏金属板５ｃにヒートシンクベース７が一体に接合されて半導体モジュールが形成される。
【００４５】
そして上記のように調製した各実施例および比較例に係る評価用半導体モジュールの耐久性および信頼性を評価するために下記のような熱衝撃試験（ヒートサイクル試験：ＴＣＴ）を実施し、裏金属板とヒートシンクベースとの間の半田層におけるクラック発生状況を調査した。ヒートサイクル試験は、各モジュールを−４０℃で３０分間保持し、次に室温（ＲＴ）まで昇温して１０分間保持し、さらに１２５℃まで昇温して３０分間保持し、引き続き室温まで冷却して１０分間保持するまでを１サイクルとする昇温−降温サイクルを１００サイクル繰り返して実施した。そして１００サイクル終了後に、裏金属板とヒートシンクベースとの間の半田層におけるクラックの発生の有無を超音波探傷法により調査し、クラックが発生したモジュールの割合を調査した。
【００４６】
各モジュールに使用したセラミックス回路基板の仕様を表１に示すとともに、各モジュールの評価結果を下記表２に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
上記表１〜２に示す結果から明らかなように、裏金属板に段差，溝，凹陥部のいずれかの熱応力緩和部を設けるとともに、表裏の金属板の体積比を所定の範囲に規定した回路基板を有する各実施例の半導体モジュールでは、ＴＣＴ試験後におけるクラックの発生は皆無であり、優れた耐久性および信頼性を有することが判明した。
【００５０】
一方、熱応力緩和部を設けず、かつ表裏の金属板の体積比が過大な各比較例に係るモジュールでは、いずれも半田クラックが発生し、モジュールとしての特性が低下することが再確認できた。
【００５１】
なお、各実施例および比較例のモジュールを構成するセラミックス回路基板においては、いずれもセラミックス基板自体にはクラックが発生しないことが確認されている。
【００５２】
実施例１１〜１６
前記実施例２に係る半導体モジュールにおいて、セラミックス基板の表裏面に設ける金属回路板の接合面積と裏金属板の接合面積との大小関係を変えるとともに、裏金属板の厚さを表３に示すように種々変えた点以外は実施例２と同様に処理して実施例１１〜１６に係る半導体モジュールを製造した。
【００５３】
次に各モジュールに対して前記した昇温−降温条件による熱衝撃試験（ＴＣＴ）を１０００サイクル実施した後におけるセラミックス基板の反り方向を調査するとともに、半田層におけるクラックの発生率を測定して下記表３に示す結果を得た。また反りの方向によって凹面が形成される側で表示した。
【００５４】
【表３】

【００５５】
上記表３に示す結果から明らかなように、表金属板（金属回路板）の接合面積Ｙが裏金属板の接合面積Ｘより小さい条件を満足する場合には、回路基板の反り方向が裏金属板側になり、そりの反りによって発生した応力が、裏金属板に形成した溝により効果的に緩和されているため、半田クラックの発生率が低下することが判明した。
【００５６】
一方、裏金属板が０．１５ｍｍより薄い実施例１５の場合および表裏金属板の接合面積の大小がＸ＞Ｙを満たさない実施例１６の場合では、熱応力緩和部としての溝を設ける効果が少ないことが確認できた。
【００５７】
特に、Ｘ＜Ｙである実施例１６ではＴＣＴ試験による表金属板の熱収縮が大きいため反り方向が逆になってしまうことが確認された。また、このような形態では表金属板に半導体素子を搭載したときに、素子の熱が直線的にヒートシンクベースに伝わらないので、同様の不具合が生じてしまうといえる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明の通り、本発明に係るセラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュールによれば、裏金属板に所定深さを有する段差，溝，凹陥部からなる熱応力緩和部を形成しているため、ヒートシンクベースと裏金属板との間の一部分に厚い半田層が形成されることになり、繰り返して熱サイクルが作用した場合においても熱応力が大幅に緩和され、半田クラックが発生しにくく、高い信頼性を有する回路基板が得られる。
【００５９】
また金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比を０．６以下とし、相対的に裏金属板量を低減しているため、熱が回路基板に作用したときに裏金属板側が重点的に凹となるように所定量の反りが発生する。この反りの方向および反り量は、ヒートシンクベースの反りの方向および反り量と一致することになるため、反りに起因する曲げ応力による基板の割れは解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例に係るセラミックス回路基板の断面図および背面図。
【図２】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例に係るセラミックス回路基板の断面図および背面図。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例に係るセラミックス回路基板の断面図および背面図。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ従来のセラミックス回路基板の構成を示す平面図、断面図および背面図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃセラミックス回路基板
２セラミックス基板
３，３ａ，３ｂ熱応力緩和部（段差，溝，凹陥部）
４金属回路板
５，５ａ，５ｂ，５ｃ裏金属板
６半導体素子
７ヒートシンクベース

Claims

セラミックス基板の表面側に金属回路板を接合する一方、裏面側に裏金属板を接合したセラミックス回路基板の裏金属板に半田層を介してヒートシンクベースを配設した半導体モジュールにおいて、上記裏金属板に、上記金属回路板の厚さの１０〜９０％の深さを有する熱応力緩和部を設けるとともに、上記金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比が０．４〜０．６の範囲であり、かつ前記裏金属板の厚さが０．１５〜０．５ｍｍの範囲であり、上記金属回路板および裏金属板は、銅またはアルミニウムから成る一方、上記セラミックス基板が、窒化けい素，窒化アルミニウムまたはアルミナのいずれかから成り、上記熱応力緩和部が裏金属板に形成された段差、複数の溝、凹陥部のいずれかであり、上記裏金属板の熱応力緩和部に充填される半田の割合が１０〜９０容量％の範囲内としたことを特徴とする半導体モジュール。
前記金属回路板のセラミックス基板に対する接合面積が前記裏金属板のセラミックス基板に対する接合面積より小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
セラミックス回路基板が、裏金属板側が凹になるように反っていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
前記金属回路板は、直接接合法，活性金属接合法およびアルミニウム系ろう材接合法のいずれかによって前記セラミックス基板に接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。