JP6536442B2

JP6536442B2 - めっき付パワーモジュール用基板の製造方法

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Inventors: 石塚　博弥; 博弥石塚
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Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
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Description

本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるパワーモジュール用基板であって、回路層に無電解めっきを施しためっき付パワーモジュール用基板の製造方法に関する。

パワーモジュールに用いられるパワーモジュール用基板の回路層として、絶縁基板であるセラミックス基板の一方の面にアルミニウム板を接合することにより形成されたものが知られている。また、この種のパワーモジュール用基板としては、セラミックス基板の他方の面にも熱伝導性に優れた金属板を接合することにより金属層を設け、その金属層を介して放熱板を接合することも行われる。そして、パワーモジュール用基板の回路層の上面に、パワー素子等の半導体素子が搭載されることにより、パワーモジュールが製造される。

この種のパワーモジュール用基板においては、はんだ濡れ性を向上させて半導体素子との接合性を高めるために、回路層の表面に部分的にめっき処理が施される。
このような部分的にめっきを形成する技術としては、回路層の表面のめっきを形成したくない部分にめっきレジストやマスキングフィルム等により部分的にマスキング処理を行い、そのマスキング部分へのめっきの形成を防止して部分的にめっきをする方法が一般的である。

また、特許文献１には、金属‐セラミックス接合基板の金属板の表面全体に無電解ニッケル合金めっきを施した後に、ニッケル合金めっきが必要な部分にレジストを付着させ、酸性薬液によりレジストが付着していない部分のニッケル合金めっきをエッチング除去することにより、金属板の表面に部分的にめっきをする方法が記載されている。

特開２００６‐１６１１５８号公報

ところが、回路層に部分的にマスキング処理を行った後でめっき処理を行う一般的な方法では、複雑形状部分の全てにマスキングを施すことが難しいため、半導体素子の実装部分を除いた回路層の側面や、ヒートシンクの上面等にめっきの付着が生じることがある。半導体素子が実装されたパワーモジュールには、絶縁性確保や配線保護等の観点からポッティング樹脂やモールディング樹脂を流し込んで封止することが行われるが、不要な部分にめっきが形成されていると、そのめっき部分により樹脂等とめっきとの密着性が阻害され、パワーモジュールの使用時に冷熱サイクルやパワーサイクル等を負荷した場合に、ポッティング樹脂等がパワーモジュール用基板から剥離する樹脂剥離を引き起こすおそれがある。そして、この樹脂剥離が要因となり、樹脂割れやセラミックス基板の割れ等が生じ、パワーモジュールの絶縁破壊につながるおそれがある。

この点、特許文献１に記載の方法のように、金属板の表面全体にめっき処理を行った後に、めっきが必要な部分のみにレジストを付着させ、めっきを必要としない部分のめっきをエッチングにより除去する場合には、回路層の側面や、ヒートシンクに付着しためっきを除去できると考えられる。しかし、めっきを必要としない部分は大部分であり、複雑な形状を有するヒートシンク、例えばピンフィンを有するヒートシンク等が接合されたパワーモジュール用基板や複雑な回路パターンが形成されたパワーモジュール用基板では、特許文献１に記載の方法を用いた場合にはマスキング処理が煩雑となり手間がかかることで、作業性が低下することが問題である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回路層の側面等の不要な部分へのめっきの形成を防止しつつ、容易に回路層の上面に部分的なめっきを形成できるめっき付パワーモジュール用基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム回路層が形成され、前記セラミックス基板の他方の面に前記セラミックス基板より大きいヒートシンクが形成されてなるパワーモジュール用基板の前記アルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造する方法であって、前記アルミニウム回路層の上面のめっき不要領域に第１マスクを形成する第１マスキング工程と、無電解めっき液に対する耐薬品性を有する有底筒状の弾性カバー部材の開口部内面と前記パワーモジュール用基板の側面とを密着させて、前記パワーモジュール用基板の上面側を前記開口部から露出させておき、前記弾性カバー部材を装着した前記パワーモジュール用基板を無電解めっき液中に浸漬して、前記パワーモジュール用基板の前記開口部から露出した部分であって前記めっき不要領域を除く部分に無電解めっき被膜を形成するめっき処理工程と、前記アルミニウム回路層上面に形成された前記無電解めっき被膜の上面に第２マスクを形成して、前記第１マスクと前記第２マスクとにより前記無電解めっき被膜を覆う第２マスキング工程と、前記パワーモジュール用基板の前記第１マスク及び前記第２マスクから露出した部分に形成された前記無電解めっき被膜を酸性エッチング液により除去するめっき除去工程と、前記第１マスク及び前記第２マスクを前記アルミニウム回路層から剥離するマスク剥離工程とを有する。

弾性カバー部材の開口部内面をパワーモジュール用基板の側面と密着させることで、パワーモジュール用基板の上面を除く部分（側面及び裏面）を弾性カバー部材で覆った状態とすることができる。そして、このように弾性カバー部材をパワーモジュール用基板に装着した状態で無電解めっき液に浸漬させることで、弾性カバー部材で覆われたヒートシンクの側面や裏面へのめっき反応を抑制して、弾性カバー部材から露出する部分であって第１マスクが形成されためっき不要領域を除く部分のアルミニウム回路層の表面やヒートシンクの表面に無電解めっき被膜を形成できる。そして、アルミニウム回路層の上面に形成された無電解めっき被膜と第１マスクとの上から第２マスクを形成して、アルミニウム回路層上の部分的な無電解めっき被膜を保護した後に、めっき除去工程を行うことで、アルミニウム回路層の上面の部分的な無電解めっき被膜を残して、アルミニウム回路層の側面や、ヒートシンクの上面に付着した無電解めっき被膜を除去できる。なお、弾性カバー部材は、その弾性を利用してパワーモジュール用基板に装着しているので、めっき処理工程後の適宜のタイミングで、容易に取り外すことができる。

このようにして製造されるめっき付パワーモジュール用基板においては、マスキング作業はアルミニウム回路層の上面のみに行い、めっきを必要としないヒートシンクの側面や底面は弾性カバー部材で覆った状態とすることで、ヒートシンクの側面及び底面へのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、ヒートシンクの側面や底面へのめっきの形成を防止できる。また、第１マスキング工程においては、アルミニウム回路層の上面のみに第１マスクを設けることで、部分的な無電解めっき被膜を形成できる。そして、第１マスクが形成された状態で、さらに第２マスクを形成して、その状態でめっき除去工程を行うことで、アルミニウム回路層上の無電解めっき被膜をエッチング液から保護でき、無電解めっき被膜を必要としない部分に形成されている無電解めっき被膜のみを除去できる。

したがって、ヒートシンクの側面及び底面へのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、容易にアルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造できる。また、無電解めっき被膜が不要な部分へ付着した無電解めっき被膜をめっき除去工程において確実に除去できるので、ポッティング樹脂等との密着性を良好に維持でき、めっき付パワーモジュール用基板の接合信頼性を良好に維持できる。
さらに、本発明のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法においては、めっきを必要としないアルミニウム回路層の側面やヒートシンクの上面にも一旦、無電解めっき被膜を形成した後に、これらアルミニウム回路層の側面やヒートシンクの上面に形成された無電解めっき被膜を除去することで、無電解めっき被膜の除去後のアルミニウム表面を粗面化して、これらの表面の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａを、めっき形成前よりもめっき除去後において大きくすることができる。したがって、パワーモジュール用基板の上面とポッティング樹脂等との密着性をより向上でき、接合信頼性に優れたパワーモジュールを製造できる。

本発明のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム回路層が形成され、前記セラミックス基板の他方の面に前記セラミックス基板より大きいヒートシンクが形成されてなるパワーモジュール用基板の前記アルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造する方法であって、無電解めっき液に対する耐薬品性を有する有底筒状の弾性カバー部材の開口部内面と前記パワーモジュール用基板の側面とを密着させて、前記パワーモジュール用基板の上面側を前記開口部から露出させておき、前記弾性カバー部材を装着した前記パワーモジュール用基板を無電解めっき液中に浸漬して、前記パワーモジュール用基板の前記開口部から露出した部分に無電解めっき被膜を形成するめっき処理工程と、前記アルミニウム回路層のめっき必要領域に前記アルミニウム回路層に形成された前記無電解めっき被膜の上からマスクを形成するマスキング工程と、前記パワーモジュール用基板の前記マスクから露出して設けられ前記めっき必要領域を除く部分に形成された前記無電解めっき被膜を酸性エッチング液により除去するめっき除去工程と、前記マスクを前記アルミニウム回路層から剥離するマスク剥離工程とを有する。

この場合においても、弾性カバー部材の開口部内面をパワーモジュール用基板の側面と密着させることで、パワーモジュール用基板の上面を除く部分（側面及び裏面）を弾性カバー部材で覆った状態とすることができる。そして、このように弾性カバー部材をパワーモジュール用基板に装着した状態で無電解めっき液に浸漬させることで、弾性カバー部材で覆われたヒートシンクの側面や底面へのめっき反応を抑制して、弾性カバー部材から露出する部分のアルミニウム回路層の表面やヒートシンクの表面に無電解めっき被膜が形成される。そして、アルミニウム回路層の上面に形成された無電解めっき被膜の上からマスクを形成した後、めっき除去工程を行うことで、アルミニウム回路層のめっき必要領域に部分的な無電解めっき被膜を残して、アルミニウム回路層の側面やヒートシンクの上面に付着しためっきを除去できる。なお、弾性カバー部材は、その弾性を利用してパワーモジュール用基板に装着しているので、めっき処理工程後の適宜のタイミングで、容易に取り外すことができる。

このようにして製造されるめっき付パワーモジュール用基板では、めっき処理工程はパワーモジュール用基板の上面のみに行い、めっきを必要としないヒートシンクの側面や裏面は弾性カバー部材で覆った状態とすることで、ヒートシンクの側面及び裏面へのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、ヒートシンクの側面や裏面へのめっきの形成を防止できる。また、マスキング工程においては、アルミニウム回路層の上面のみにマスクを設けることで、マスクから露出しためっきを必要としない部分に形成されている無電解めっき被膜のみを除去できる。
したがって、ヒートシンクの側面及び裏面へのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、容易にアルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造できる。

本発明によれば、マスキング作業はアルミニウム回路層の上面のみに行い、めっきを必要としないヒートシンクの側面や裏面は弾性カバー部材で覆った状態とすることで、ヒートシンクの側面及び裏面へのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、容易にアルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造できる。

本発明の実施形態に係るめっき付パワーモジュール用基板の製造方法により製造されるめっき付パワーモジュール用基板の縦断面図である。本発明の第１実施形態に係るめっき付パワーモジュール用基板の製造方法を説明する模式図であり、パワーモジュール用基板の断面図を示す。本発明の第１実施系形態に係るめっき付パワーモジュール用基板の製造方法を説明するフロー図である。本発明の第２実施形態に係るめっき付パワーモジュール用基板の製造方法を説明する模式図であり、パワーモジュール用基板の断面図を示す。本発明の第２実施系形態に係るめっき付パワーモジュール用基板の製造方法を説明するフロー図である。

以下、本発明に係るめっき付パワーモジュール用基板の製造方法の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る実施形態のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法により製造されるめっき付パワーモジュール用基板を示している。この図１に示すめっき付パワーモジュール用基板１０１は、セラミックス基板１１の一方の面にアルミニウム回路層１２が形成され、他方の面に金属製のヒートシンク３０が形成されており、アルミニウム回路層１２の上面に部分的に無電解めっき被膜１５が形成されている。なお、ヒートシンク３０は、セラミックス基板１１の他方の面にアルミニウム金属層１３を介して設けられている。

セラミックス基板１１は、アルミニウム回路層１２とヒートシンク３０との間の電気的接続を防止するものであって、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等のセラミックス材料により矩形状に形成され、例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍの厚みとされている。

アルミニウム回路層１２とアルミニウム金属層１３は、純度９９．００質量％以上の純アルミニウムや純度９９．９９質量％以上の純アルミニウム又はアルミニウム合金により形成され、例えば０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの厚みとされ、通常はセラミックス基板１１よりも小さい矩形状に形成されている。そして、アルミニウム回路層１２とアルミニウム金属層１３とは、セラミックス基板１１にＡｌ‐Ｓｉ系、Ａｌ‐Ｇｅ系、Ａｌ‐Ｃｕ系、Ａｌ‐Ｍｇ系、又はＡｌ‐Ｍｎ系等の合金のろう材により接合されている。また、アルミニウム回路層１２とアルミニウム金属層１３は、それぞれプレス加工により所望の外形に打ち抜いたものをセラミックス基板１１に接合するか、あるいは平板状のものをセラミックス基板１１に接合した後に、エッチング加工により所望の外形に形成するか、いずれかの方法により、所望の形状に形成されている。そして、このアルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的な無電解めっき被膜１５が形成されている。無電解めっき被膜１５は、例えばＮｉＰめっきにより、例えば厚み１μｍ〜９μｍに形成される。

ヒートシンク３０は、純アルミニウム又はアルミニウム合金により形成され、セラミックス基板１１より大きく形成されている。そして、ヒートシンク３０は、セラミックス基板１１にＡｌ‐Ｓｉ系、Ａｌ‐Ｇｅ系、Ａｌ‐Ｃｕ系、Ａｌ‐Ｍｇ系、又はＡｌ‐Ｍｎ系等の合金のろう材により接合されている。
なお、本実施形態のヒートシンク３０は、一様な平板状ではなく、立壁部３１を有し、底面部３０ｃに複数のピンフィン３２が立設されているが、ヒートシンク３０の形状は特に限定されるものではなく、平板状や、平板の表面にフィンが立設されたもの等の適宜の形状のものが含まれる。

次に、本発明に係る第１実施形態のめっき付パワーモジュール用基板１０１の製造方法について説明する。
（基板形成工程（Ｓ１１））
セラミックス基板１１の各面にろう材を介してアルミニウム回路層１２となるアルミニウム板とアルミニウム金属層１３となるアルミニウム板とを積層し、さらにアルミニウム金属層１３となるアルミニウム板の表面にろう材を介してヒートシンク３０となるアルミニウム板を積層し、これらの積層構造体を積層方向に加圧した状態で加熱し、ろう材を溶融させることによってそれぞれのアルミニウム板とセラミックス基板１１とを接合し、アルミニウム回路層１２とアルミニウム金属層１３とヒートシンク３０とを有するパワーモジュール用基板１０を形成する。具体的には、ろう材としてＡｌ‐７質量％Ｓｉろう材を用い、真空雰囲気中で６１０℃以上６５０℃以下の温度で１分〜６０分加熱することにより、セラミックス基板１１にアルミニウム回路層１２、アルミニウム金属層１３を形成するとともに、アルミニウム金属層１３を介してヒートシンク３０を形成する。

（めっき前処理工程（Ｓ１２））
パワーモジュール用基板１０のアルミニウム回路層１２の表面に存在する油分やアルミニウム酸化物等の不純物を除去するために、脱脂及びアルカリエッチング処理を行う。
そして、無電解めっき被膜１５とアルミニウム回路層１２との密着性を確保するため、めっき処理工程（Ｓ１３）の前に、アルミニウム回路層１２の表面を亜鉛（Ｚｎ）で被覆するジンケート処理を施す。この際、パワーモジュール用基板１０をジンケート液に浸漬させる前に、図２（ａ）に示すように、ジンケート液や無電解めっき液に対する耐薬品性を有する有底筒状の弾性カバー部材４０を、パワーモジュール用基板１０に装着しておく。

弾性カバー部材４０は、その開口部４１にパワーモジュール用基板１０を嵌め込むことにより、開口部４１の内面とパワーモジュール用基板１０の側面（図２（ａ）では、ヒートシンク３０の側面３０ｂ）とを密着させて、パワーモジュール用基板１０の上面側を露出させた状態で取り付けられる。これにより、パワーモジュール用基板１０の上面を除く部分（図２（ａ）ではヒートシンク３０の側面３０ｂ及び裏面３０ｃ）を弾性カバー部材４０により覆った状態とでき、パワーモジュール用基板１０の上面のみを開口部４１から露出させた状態とすることができる。

弾性カバー部材４０の材料としては、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチレン、シリコンゴム又はフッ素系ゴムを好適に用いることができる。これらのシリコンゴム及びフッ素系ゴムは、耐薬品性を有することから、めっき前処理工程（Ｓ１２）におけるジンケート処理だけでなく、ジンケート処理後のめっき処理工程（Ｓ１４）においても、好適に用いることができる。

そして、弾性カバー部材４０をパワーモジュール用基板１０に装着した状態で、パワーモジュール用基板１０をジンケート液に浸漬させる。これにより、ジンケート液に曝されるパワーモジュール用基板１０のアルミニウム回路層１２の表面（上面１２ａ及び側面１２ｂ）のアルミニウムや、アルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の表面（上面３０ａ及び内面３０ｄ）のアルミニウムにジンケート液中の亜鉛が反応し、アルミニウムが溶解して表面に亜鉛が置換析出され、アルミニウム回路層１２の表面とアルミニウム金属層１３の表面とヒートシンク３０の表面に亜鉛被膜が形成される。一方、パワーモジュール用基板１０の側面及び裏面（ヒートシンク３０の側面３０ｂ及び裏面３０ｃ）は弾性カバー部材４０により覆われており、パワーモジュール用基板１０の側面及び裏面への亜鉛の置換析出が抑制される。

なお、ジンケート処理は、具体的には、パワーモジュール用基板１０をジンケート液に３０秒〜６０秒浸漬させることにより行われる。また、ジンケート処理は、２回以上に分けて行ってもよい。１回目のジンケート処理で被覆される亜鉛被膜は粒子が大きい状態であるので、一度、亜鉛被膜を剥離するジンケート剥離処理を施した後に、２回目のジンケート処理を行うことにより、亜鉛粒子が微細な状態で亜鉛被膜が形成される。亜鉛粒子が微細な状態で亜鉛被膜が形成されることにより、アルミニウム回路層１２とニッケルめっきとの密着性をより向上させることができる。なお、ジンケート剥離処理には、１０ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％硝酸を用いることができる。

（第１マスキング工程（Ｓ１３））
ジンケート処理後のパワーモジュール用基板を水洗した後、図２（ｂ）に示すように、アルミニウム回路層１２の上面１２ａのめっき不要領域に第１マスク２１を形成する。第１マスク２１は、アルミニウム回路層１２の上面１２ａにめっき必要領域を残して所定形状のめっきレジストを塗布するか、マスキングテープの貼付すること等により形成できる。たとえば、めっきレジストにより第１マスク２１を形成する場合には、エッチングレジストインキをアルミニウム回路層１２の上面１２ａのめっき必要領域を残してめっき不要領域に塗布し、紫外線を照射することにより所望形状のめっきレジスト（第１マスク２１）を形成する。

（めっき処理工程（Ｓ１４））
図２（ｃ）に示すように、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに第１マスク２１を形成した後、弾性カバー部材４０をパワーモジュール用基板１０に装着した状態で、パワーモジュール用基板１０を無電解めっき液（ＮｉＰめっき液）中に浸漬して、無電解めっき液中で亜鉛被膜（Ｚｎ）をニッケル（Ｎｉ）に置換させ、置換されたニッケルを触媒としてめっき反応を進行させることにより、パワーモジュール用基板１０の上面に露出するアルミニウム回路層１２の表面（上面１２ａ及び側面１２ｂ）やアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の表面（上面３０ａ及び内面３０ｄ）に無電解めっき被膜１５を形成する。この際、パワーモジュール用基板１０の側面や裏面（ヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃ）は、弾性カバー部材４０で覆われた状態であるので、ヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃへのめっき反応が抑制され、また、アルミニウム回路層１２の上面１２ａのめっき不要領域は第１マスク２１により覆われた状態であるので、めっき不要領域へのめっき反応が抑制される。したがって、弾性カバー部材４０の開口部４１から露出した部分であってめっき不要領域を除く部分に無電解めっき被膜１５が形成される。

（第２マスキング工程（Ｓ１５））
めっき処理工程（Ｓ１４）後に、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに形成された無電解めっき被膜１５の上面に第２マスク２２を形成して、図２（ｄ）に示すように、第１マスク２１と第２マスク２２とにより、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的に形成された無電解めっき被膜１５を覆って保護する。
第２マスク２２は、第１マスク２１と同様に、めっきレジストを塗布するか、マスキングテープの貼付すること等により形成できる。

（めっき除去工程（Ｓ１６））
そして、第２マスキング工程（Ｓ１５）後に、図２（ｅ）に示すように、パワーモジュール用基板１０の第１マスク１及び第２マスク２２から露出した部分に形成された無電解めっき被膜１５を酸性エッチング液により除去する。
具体的には、第１マスク２１及び第２マスク２２から露出した部分に酸性エッチング液を接触させることにより、アルミニウム回路層１２の側面１２ｂやアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の上面３０ａ及び内面３０ｄの無電解めっき被膜１５をエッチング（除去）する。酸性エッチング液としては、、ＮＨＯ_３（硝酸）とＮＨ_４Ｆ（フッ化アンモニウム）との混合溶液や、ＮＨＯ_３とＨ_２ＳＯ_４（硫酸）とＮＨ_４Ｆとの混合溶液、ＮＨＯ_３溶液等を好適に用いることができる。

なお、無電解めっき被膜１５に酸性エッチング液を接触させるエッチング方法としては、酸性エッチング液をスプレーする方法や、パワーモジュール用基板１０を酸性エッチング液中に浸漬させる方法のいずれも使用できる。

また、酸性エッチング液により無電解めっき被膜１５を除去した後に、パワーモジュール用基板１０の上面に対するアルカリ性エッチング液によるアルカリエッチング処理を追加することもできる。アルカリ性エッチング液としては水酸化ナトリウム水溶液等を好適に用いることができ、これらのアルカリ性エッチング液中にパワーモジュール用基板１０を一定時間浸漬させることによりアルカリエッチング処理を行うことができる。

（マスク剥離工程（Ｓ１７））
最後に、アルミニウム回路層１２から第１マスク２１及び第２マスク２２をマスク剥離液で剥離して除去する。マスク剥離液は、例えば臭素系溶剤等（例えばカネコ化学社製ｅ‐クリーン等）が好適に用いることができる。これにより、図１に示すように、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的な無電解めっき被膜１５が形成されためっき付パワーモジュール用基板１０１が得られる。

なお、弾性カバー部材４０は、その弾性を利用してパワーモジュール用基板１０に装着されているので、めっき処理工程（Ｓ１４）後の適宜のタイミングで容易に取り外すことができる。
そして、このようにして製造されためっき付パワーモジュール用基板１０１には、図１に示すように、無電解めっき被膜１５に半導体素子５０が接合されて、パワーモジュール用基板が製造される。また、ポッティング樹脂６０等を流し込むことにより半導体素子５０を封止することも行われる。

このように製造されるめっき付パワーモジュール用基板１０１においては、マスキング作業はアルミニウム回路層１２の上面１２ａのみに行い、めっきを必要としないヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃ（ピンフィン３２の表面）は弾性カバー部材４０で覆った状態とすることで、ヒートシンク３０の側面３０ｂ及び裏面３０ｃへのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、ヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃへのめっきの形成を防止できる。また、第１マスキング工程（Ｓ１３）においては、アルミニウム回路層１２の上面１２ａのみに第１マスク２１を設けることで、部分的な無電解めっき被膜１５を形成できる。そして、第２マスキング工程（Ｓ１５）において、第１マスク２１が形成された状態で、さらに第２マスク２２を形成して、その状態でめっき除去工程（Ｓ１６）を行うことで、アルミニウム回路層１２上の無電解めっき被膜１５をエッチング液から保護でき、無電解めっき被膜１５を必要としない部分に形成されている無電解めっき被膜１５のみを除去できる。

したがって、ヒートシンク３０の側面３０ｂ及び裏面３０ｃへのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、容易にアルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的な無電解めっき被膜１５が形成されためっき付パワーモジュール用基板１０１を製造できる。また、無電解めっき被膜１５が不要な部分へ付着した無電解めっき被膜１５をめっき除去工程（Ｓ１６）において確実に除去できるので、ポッティング樹脂等との密着性を良好に維持でき、めっき付パワーモジュール用基板１０１の接合信頼性を良好に維持できる。

さらに、本実施形態のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法では、めっき処理工程（Ｓ１４）において、めっきを必要としないアルミニウム回路層１２の側面１２ｂやアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の上面３０ａ及び内面３０ｄにも一旦、無電解めっき被膜１５を形成した後に、めっき除去工程（Ｓ１６）において、これらアルミニウム回路層１２の側面１２ｂやアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の上面３０ａ及び内面３０ｄに形成された無電解めっき被膜１５を除去することで、無電解めっき被膜１５の除去後のこれらアルミニウム表面を粗面化できる。具体的には、無電解めっき被膜１５の形成前のアルミニウム回路層１２の側面１２ｂやアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の上面３０ａ等の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは０．５程度とされるが、無電解めっき被膜１５の除去後においては表面粗さＲａを０．７〜１．２程度とでき、これらの表面の表面粗さＲａを、めっき形成前よりもめっき除去後において大きくすることができる。なお、めっき必要領域に設けられた無電解めっき被膜１５表面の表面粗さＲａは０．５程度とされる。このように、パワーモジュール用基板１０の上面に露出するアルミニウム表面の表面粗さＲａを大きくすることで、ポッティング樹脂６０等との密着性をより向上でき、接合信頼性に優れたパワーモジュールを製造できる。

また、無電解めっき被膜１５の除去後に露出したアルミニウム表面に対するアルカリ性エッチング液によるエッチング処理を追加することで、無電解めっき被膜１５の除去後のアルミニウム表面をさらに粗面化することができる。この場合、アルミニウム表面の表面粗さＲａを１．２以上とでき、さらにポッティング樹脂６０等との密着性を向上できる。

また、上記の第１実施形態では、図２に示すように、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに第１マスク２１を形成した後に、パワーモジュール用基板１０の上面にめっき処理を行うことにより、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的に無電解めっき被膜１５を形成することとしていたが、図４及び図５に示す第２実施形態のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法のように、アルミニウム回路層１２の上面１２ａ全体の無電解めっき被膜１５を形成した後にマスク２３を形成して、不要な部分の無電解めっき被膜１５を除去することにより、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的な無電解めっき被膜１５を形成して、めっき付パワーモジュール用基板１０１を製造することもできる。

図４及び図５を用いて、本発明に係る第２実施形態のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法について説明する。なお、基板形成工程（Ｓ１１）とめっき前処理工程（Ｓ１２）は、第１実施形態と同様であるので説明を省略し、めっき前処理工程（Ｓ１２）後のめっき処理工程（Ｓ２３）からマスク剥離工程（Ｓ２６）までを順に説明する。

（めっき処理工程（Ｓ２３））
ジンケート処理後のパワーモジュール用基板１０を水洗した後、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、弾性カバー部材４０をパワーモジュール用基板１０に装着した状態で、パワーモジュール用基板１０を無電解めっき液（ＮｉＰめっき液）中に浸漬して、無電解めっき液中で亜鉛被膜（Ｚｎ）をニッケル（Ｎｉ）に置換させ、置換されたニッケルを触媒としてめっき反応を進行させることにより、パワーモジュール用基板１０の上面に露出するアルミニウム回路層１２の表面（上面１２ａ及び側面１２ｂ）やアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の表面（上面３０ａ及び内面３０ｄ）に無電解めっき被膜１５を形成する。この際、パワーモジュール用基板１０の側面や裏面（ヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃ）は、弾性カバー部材４０で覆われた状態であるので、ヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃへのめっき反応が抑制されるが、開口部４１から露出した部分全体に無電解めっき被膜１５が形成される。

（マスキング工程（Ｓ２４））
めっき処理工程（Ｓ２３）後に、図４（ｃ）に示すように、アルミニウム回路層１２のめっき必要領域に、上面１２ａ全体に形成された無電解めっき被膜１５の上からマスク２３を形成し、めっき必要領域の無電解めっき被膜１５をマスク２３により保護する。
マスク２３は、第１実施形態の第１マスク２１や第２マスク２２と同様に、めっきレジストを塗布するか、マスキングテープの貼付すること等により形成できる。

（めっき除去工程（Ｓ２５））
そして、マスキング工程（Ｓ２４）後に、図４（ｄ）に示すように、パワーモジュール用基板１０のマスク２３から露出して設けられ、めっき必要領域を除く部分に形成された無電解めっき被膜１５を酸性エッチング液により除去する。
具体的には、マスク２３から露出した部分に酸性エッチング液を接触させることにより、アルミニウム回路層１２の上面１２ａのめっき必要領域に形成された無電解めっき被膜１５を部分的に残して、めっき不要領域に形成された無電解めっき被膜１５を除去するとともに、アルミニウム回路層１２の側面１２ｂやアルミニウム金属層１３の側面１３ｂ、ヒートシンク３０の上面３０ａや内面３０ｄの無電解めっき被膜１５をエッチング（除去）する。酸性エッチング液としては、第１実施形態と同様のものを用いることができ、無電解めっき被膜１５に酸性エッチング液を接触させるエッチング方法としては、酸性エッチング液をスプレーする方法や、パワーモジュール用基板１０を酸性エッチング液中に浸漬させる方法のいずれも使用できる。
また、酸性エッチング液により無電解めっき被膜１５を除去した後に、パワーモジュール用基板１０の上面に対するアルカリ性エッチング液によるアルカリエッチング処理を追加することもできる。

（マスク剥離工程（Ｓ２６））
最後に、図４（ｅ）に示すように、アルミニウム回路層１２からマスク２３をマスク剥離液で剥離して除去する。マスク剥離液は、第1実施形態と同様に、臭素系溶剤等（例えばカネコ化学社製ｅ‐クリーン等）を好適に用いることができる。これにより、アルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的な無電解めっき被膜１５が形成されためっき付パワーモジュール用基板１０１が得られる。
なお、弾性カバー部材４０は、その弾性を利用してパワーモジュール用基板１０に装着されているので、めっき処理工程（Ｓ２３）後の適宜のタイミングで容易に取り外すことができる。

第２実施形態の製造方法により製造されるめっき付パワーモジュール用基板においても、めっき処理工程（Ｓ２３）はパワーモジュール用基板１０の上面のみに行い、めっきを必要としないヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃは弾性カバー部材４０で覆った状態とすることで、ヒートシンク３０の側面３０ｂ及び裏面３０ｃ（ピンフィン３２の表面）へのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、ヒートシンク３０の側面３０ｂや裏面３０ｃへのめっきの形成を防止できる。また、マスキング工程（Ｓ２４）においては、アルミニウム回路層１２の上面１２ａのみにマスク２３を設けることで、マスク２３から露出しためっきを必要としない部分に形成されている無電解めっき被膜１５のみを除去できる。

したがって、第２実施形態のめっき付パワーモジュール用基板の製造方法においても、ヒートシンク３０の側面３０ｂ及び裏面３０ｃへのめっきレジストの塗布や、マスキングテープの貼付等の複雑なマスキング作業を必要とせずに、容易にアルミニウム回路層１２の上面１２ａに部分的な無電解めっき被膜１５が形成されためっき付パワーモジュール用基板１０１を製造できる。また、無電解めっき被膜１５が不要な部分へ付着した無電解めっき被膜１５をめっき除去工程（Ｓ２５）において確実に除去でき、無電解めっき被膜１５を除去した表面の表面粗さＲａを、無電解めっき被膜１５形成前よりもめっき除去後において大きくすることができるので、ポッティング樹脂６０等との密着性を向上でき、接合信頼性に優れたパワーモジュールを製造できる。

なお、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、細部構成においては、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、上記実施形態では無電解めっき液としてＮｉＰめっき液を用いたが、これに限らず、ＮｉＢめっき液や、他の無電解めっき液を用いることが可能である。

また、上記実施形態の製造方法に加えて、めっき前処理工程（Ｓ１２）において、ジンケート処理の前にデスマット処理を行うこととしてもよい。デスマット処理は、アルミニウム回路層の回路パターンをアルカリエッチング処理により形成した場合に発生するアルミニウム以外の合金金属や酸化物などの不溶物を除去する処理である。

１０パワーモジュール用基板
１１セラミックス基板
１２アルミニウム回路層
１３アルミニウム金属層
１５無電解めっき被膜
２１第１マスク
２２第２マスク
２３マスク
３０ヒートシンク
３１立壁部
４０弾性カバー部材
４１開口部
５０半導体素子
６０ポッティング樹脂
１０１めっき付パワーモジュール用基板

Claims

セラミックス基板の一方の面にアルミニウム回路層が形成され、前記セラミックス基板の他方の面に前記セラミックス基板より大きいヒートシンクが形成されてなるパワーモジュール用基板の前記アルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造する方法であって、
前記アルミニウム回路層の上面のめっき不要領域に第１マスクを形成する第１マスキング工程と、
無電解めっき液に対する耐薬品性を有する有底筒状の弾性カバー部材の開口部内面と前記パワーモジュール用基板の側面とを密着させて、前記パワーモジュール用基板の上面側を前記開口部から露出させておき、前記弾性カバー部材を装着した前記パワーモジュール用基板を無電解めっき液中に浸漬して、前記パワーモジュール用基板の前記開口部から露出した部分であって前記めっき不要領域を除く部分に無電解めっき被膜を形成するめっき処理工程と、
前記アルミニウム回路層上面に形成された前記無電解めっき被膜の上面に第２マスクを形成して、前記第１マスクと前記第２マスクとにより前記無電解めっき被膜を覆う第２マスキング工程と、
前記パワーモジュール用基板の前記第１マスク及び前記第２マスクから露出した部分に形成された前記無電解めっき被膜を酸性エッチング液により除去するめっき除去工程と、
前記第１マスク及び前記第２マスクを前記アルミニウム回路層から剥離するマスク剥離工程とを有することを特徴とするめっき付パワーモジュール用基板の製造方法。
セラミックス基板の一方の面にアルミニウム回路層が形成され、前記セラミックス基板の他方の面に前記セラミックス基板より大きいヒートシンクが形成されてなるパワーモジュール用基板の前記アルミニウム回路層の上面に部分的な無電解めっき被膜が形成されためっき付パワーモジュール用基板を製造する方法であって、
無電解めっき液に対する耐薬品性を有する有底筒状の弾性カバー部材の開口部内面と前記パワーモジュール用基板の側面とを密着させて、前記パワーモジュール用基板の上面側を前記開口部から露出させておき、前記弾性カバー部材を装着した前記パワーモジュール用基板を無電解めっき液中に浸漬して、前記パワーモジュール用基板の前記開口部から露出した部分に無電解めっき被膜を形成するめっき処理工程と、
前記アルミニウム回路層のめっき必要領域に前記アルミニウム回路層に形成された前記無電解めっき被膜の上からマスクを形成するマスキング工程と、
前記パワーモジュール用基板の前記マスクから露出して設けられ前記めっき必要領域を除く部分に形成された前記無電解めっき被膜を酸性エッチング液により除去するめっき除去工程と、
前記マスクを前記アルミニウム回路層から剥離するマスク剥離工程とを有することを特徴とするめっき付パワーモジュール用基板の製造方法。