CN117769533A - 铜-陶瓷接合体及绝缘电路基板 - Google Patents

铜-陶瓷接合体及绝缘电路基板 Download PDF

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Abstract

本发明的铜‑陶瓷接合体为通过接合由铜或铜合金构成的铜部件(12，13)和陶瓷部件(11)而成的铜‑陶瓷接合体(10)，在陶瓷部件(11)与铜部件(12，13)的接合界面处，陶瓷部件(11)与铜部件(12，13)之间的距离在铜部件(12，13)的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，并且铜部件(12，13)的端部区域(E)的孔隙率为10％以下。

Description

铜-陶瓷接合体及绝缘电路基板
技术领域
本发明涉及一种通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成的铜-陶瓷接合体、及在陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成的绝缘电路基板。
本申请基于2021年7月30日在日本申请的专利申请2021-125531号主张优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
功率模块、LED模块及热电模块为将功率半导体元件、LED元件及热电元件接合到在绝缘层的一面形成有由导电材料构成的电路层的绝缘电路基板上而成的结构。
例如，为了控制风力发电、电动汽车、油电混合汽车等而使用的大功率控制用的功率半导体元件在工作时的发热量多，因此作为搭载该功率半导体元件的基板，一直以来被广泛使用如下绝缘电路基板，该绝缘电路基板具备：陶瓷基板；在该陶瓷基板的一面接合导电性优异的金属板而形成的电路层；及在陶瓷基板的另一面接合金属板而形成的散热用金属层。
例如，在专利文献1中提出有通过在陶瓷基板的一面及另一面接合铜板而形成电路层及金属层的绝缘电路基板。在该专利文献1中，在陶瓷基板的一面及另一面隔着Ag-Cu-Ti系钎料而配置铜板，通过进行加热处理来接合铜板(所谓活性金属钎焊法)。
并且，在专利文献2中提出了一种功率模块用基板，其使用含Ag和Ti的接合材料来接合由铜或铜合金构成的铜板及由AlN或Al2O3构成的陶瓷基板而成。
此外，在专利文献3中提出了一种功率模块用基板，其使用由Al-Si系、Al-Ge系、Al-Cu系、Al-Mg系或Al-Mn系等合金构成的钎料来接合由铝或铝合金构成的铝板及陶瓷基板而成。并且，在该专利文献3中，在形成于陶瓷基板的一面的电路层及形成于陶瓷基板的另一面的散热层的周围形成有突出部。由此，确保了电路层与散热层的绝缘性，并且增加了电路层及散热层的热容量。
专利文献1：日本专利第3211856号公报(B)
专利文献2：日本专利第5757359号公报(B)
专利文献3：日本专利第5957862号公报(B)
然而，近来有搭载于绝缘电路基板的半导体元件的发热温度变高的倾向，对于绝缘电路基板，要求比以往更高的能够耐受严酷的冷热循环的冷热循环可靠性。
在此，在接合铜板和陶瓷基板而成的绝缘电路基板中，如专利文献3中所记载，在电路层形成有突出部的情况下，当负载冷热循环时，热应力集中在电路层的端部，接合可靠性有可能会下降。
另一方面，在为了确保铜部件的端部的强度，增加端部的接合层的厚度时，配设在铜部件与陶瓷部件之间的接合材料会溢出，有可能产生所谓的被称为“焊料污斑”的缺陷。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种冷热循环可靠性优异且充分地抑制了焊料污斑的产生的铜-陶瓷接合体及由该铜-陶瓷接合体构成的绝缘电路基板。
为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体为通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成的铜-陶瓷接合体，其特征在于，在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，并且所述铜部件的端部区域的孔隙率为10％以下。
根据本发明的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体，由于在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处为3μm以上，并且所述铜部件的端部区域的孔隙率为10％以下，因此确保了端面处的接合层的厚度，能够充分地确保端部的强度。因此，能够抑制负载冷热循环时的陶瓷部件的裂纹或剥离。
并且，由于所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处为30μm以下，因此能够抑制接合材料的溢出，并且能够抑制“焊料污斑”的产生。
在此，本发明的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体中，优选在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，在所述陶瓷部件侧形成有活性金属化合物层，所述活性金属化合物层在所述铜部件的所述端部处的厚度t1A和所述活性金属化合物层在所述铜部件的中央部处的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内。
此时，由于所述活性金属化合物层在所述铜部件的所述端部处的厚度t1A和所述活性金属化合物层在所述铜部件的中央部处的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，因此，陶瓷部件与铜部件通过活性金属可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面***。
并且，由于厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内，因此在所述铜部件的端部和中央部处，接合界面的硬度不会产生较大的差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷部件的裂纹的产生。
并且，本发明的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体中，优选在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，在所述铜部件侧形成有Ag-Cu合金层，所述Ag-Cu合金层在所述铜部件的所述端部处的厚度t2A和所述Ag-Cu合金层在所述铜部件的中央部处的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内。
此时，由于所述Ag-Cu合金层在所述铜部件的所述端部处的厚度t2A和所述Ag-Cu合金层在所述铜部件的中央部处的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，因此接合材料的Ag与铜部件充分地反应，从而陶瓷部件与铜部件可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面***。
并且，由于厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内，因此在所述铜部件的端部和中央部处，接合界面的硬度不会产生较大的差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷部件的裂纹的产生。
本发明的一方式所涉及的绝缘电路基板为通过在陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成的绝缘电路基板，其特征在于，在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，并且所述铜板的端部区域的孔隙率为10％以下。
根据本发明的一方式所涉及的绝缘电路基板，由于在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处为3μm以上，并且所述铜板的端部区域的孔隙率为10％以下，因此确保了端面处的接合层的厚度，能够充分地确保端部的强度。因此，能够抑制负载冷热循环时的陶瓷基板的裂纹或剥离。
并且，由于所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处为30μm以下，因此能够抑制接合材料的溢出，并且能够抑制“焊料污斑”的产生。
在此，本发明的一方式所涉及的绝缘电路基板中，优选所述活性金属化合物层在所述铜板的端部处的厚度t1A及所述活性金属化合物层在所述铜板的中央部处的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内。
此时，由于所述活性金属化合物层在所述铜板的端部处的厚度t1A和所述活性金属化合物层在所述铜板的中央部处的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，因此陶瓷基板与铜板通过活性金属可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面***。
并且，由于厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内，因此在所述铜板的端部和中央部处，接合界面的硬度不会产生较大的差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷基板的裂纹的产生。
并且，本发明的一方式所涉及的绝缘电路基板中，优选在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，在所述铜板侧形成有Ag-Cu合金层，所述Ag-Cu合金层在所述铜板的所述端部处的厚度t2A和所述Ag-Cu合金层在所述铜板的中央部处的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内。
此时，由于所述Ag-Cu合金层在所述铜板的端部处的厚度t2A和所述Ag-Cu合金层在所述铜板的中央部处的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，因此接合材料的Ag与铜板充分地反应，从而陶瓷基板与铜板可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面***。
并且，由于厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内，因此在所述铜板的端部和中央部处，接合界面的硬度不会产生较大的差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷基板的裂纹的产生。
根据本发明，能够提供一种冷热循环可靠性优异且充分地抑制了焊料污斑的产生的铜-陶瓷接合体及由该铜-陶瓷接合体构成的绝缘电路基板。
附图说明
图1是使用本发明的实施方式所涉及的绝缘电路基板的功率模块的概略说明图。
图2是本发明的实施方式所涉及的绝缘电路基板的电路层及金属层的端部的放大说明图。
图3A是本发明的实施方式所涉及的绝缘电路基板的电路层及金属层与陶瓷基板的接合界面的放大说明图。
图3B是在图3A的绝缘电路基板中将接合界面的端部放大的图。
图3C是在图3A的绝缘电路基板中将接合界面的中央部放大的图。
图4是本发明的实施方式所涉及的绝缘电路基板的制造方法的流程图。
图5是本发明的实施方式所涉及的绝缘电路基板的制造方法的概略说明图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
本实施方式所涉及的铜-陶瓷接合体为通过接合作为由陶瓷构成的陶瓷部件的陶瓷基板11以及作为由铜或铜合金构成的铜部件的铜板42(电路层12)及铜板43(金属层13)而成的绝缘电路基板10。图1示出具备本实施方式的绝缘电路基板10的功率模块1。
该功率模块1具备：配设有电路层12及金属层13的绝缘电路基板10；在电路层12的一面(在图1中为上面)经由接合层2接合的半导体元件3；及配置于金属层13的另一侧(在图1中为下侧)的散热器5。
半导体元件3由Si等半导体材料构成。该半导体元件3与电路层12经由接合层2接合。
接合层2例如由Sn-Ag系、Sn-In系或Sn-Ag-Cu系的焊料材料构成。
散热器5用于散发来自上述绝缘电路基板10的热。该散热器5由铜或铜合金构成，在本实施方式中，由磷脱氧铜构成。在该散热器5设置有供冷却用流体流动的流路。
另外，在本实施方式中，散热器5与金属层13通过由焊料材料构成的焊料层7接合。该焊料层7例如由Sn-Ag系、Sn-In系或Sn-Ag-Cu系的焊料材料构成。
并且，如图1所示，本实施方式的绝缘电路基板10具备：陶瓷基板11；配设于该陶瓷基板11的一面(在图1中为上面)的电路层12；及配设于陶瓷基板11的另一面(在图1中为下面)的金属层13。
陶瓷基板11由绝缘性及散热性优异的氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)等陶瓷构成。在本实施方式中，陶瓷基板11由尤其散热性优异的氮化铝(AlN)构成。并且，陶瓷基板11的厚度例如设定在0.2mm以上且1.5mm以下的范围内，在本实施方式中，设定为0.635mm。
如图5所示，电路层12通过在陶瓷基板11的一面(在图5中为上面)接合由铜或铜合金构成的铜板42而形成。
在本实施方式中，电路层12是通过在陶瓷基板11上接合无氧铜的轧制板而形成。
另外，成为电路层12的铜板42的厚度设定在0.1mm以上且2.0mm以下的范围内，在本实施方式中，设定为0.6mm。
如图5所示，金属层13通过在陶瓷基板11的另一面(在图5中为下面)接合由铜或铜合金构成的铜板43而形成。
在本实施方式中，金属层13是通过在陶瓷基板11上接合无氧铜的轧制板而形成。
另外，成为金属层13的铜板43的厚度设定在0.1mm以上且2.0mm以下的范围内，在本实施方式中，设定为0.6mm。
并且，如图2所示，在本实施方式的绝缘电路基板10中，在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面处，陶瓷基板11与电路层12及金属层13之间的距离h在电路层12及金属层13的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内。
此外，如图2所示，在本实施方式的绝缘电路基板10中，在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面处，电路层12及金属层13的端部区域E的孔隙率为10％以下。
在此，如图2所示，本实施方式中的端部区域是指如下区域：即，是在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的截面观察中，将电路层12及金属层13的在从陶瓷基板11起至电路层12及金属层13的厚度的1/3的位置处的端面位置的垂线与陶瓷基板11的交点P作为起点，从陶瓷基板11的表面起向电路层12及金属层13侧30μm的高度和沿陶瓷基板11的表面向电路层12及金属层13的中央部侧400μm的宽度的区域。
另外，在电路层12及金属层13的厚度小于90μm时，端部区域是指如下区域：即，是将电路层12及金属层13的在从陶瓷基板11起至电路层12及金属层13的厚度的1/3的位置处的端面位置的垂线与陶瓷基板11的交点P作为起点，从陶瓷基板11的表面起向电路层12及金属层13侧的电路层12及金属层13的厚度的1/3的高度和沿陶瓷基板11的表面向电路层12及金属层13的中央部侧400μm的宽度的区域。
此外，孔隙率以如下方式算出。将在上述端部区域中不存在构成电路层12及金属层13的金属的区域设为孔隙部，并且将孔隙部在上述端部区域中所占的比例设为孔隙率。
并且，如图3A、图3B、图3C所示，在本实施方式中，优选在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面处，从陶瓷基板11侧起依次形成有活性金属化合物层21、Ag-Cu合金层22。
也可以说活性金属化合物层21是陶瓷基板(陶瓷部件)11的一部分。也可以说Ag-Cu合金层22是电路层(铜部件)12及金属层(铜部件)13的一部分。因此，陶瓷基板11与电路层12及金属层13(铜板42、43)的接合界面为活性金属化合物层21与Ag-Cu合金层22的界面。在不具有Ag-Cu合金层22时，陶瓷基板11与电路层12及金属层13(铜板42、43)的接合界面为活性金属化合物层21与电路层12及金属层13(铜板42、43)的界面。
在此，如图3A所示，在本实施方式的绝缘电路基板10中，关于陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的端部A与中央部B处的界面结构，以如下方式规定。
另外，在本实施方式中，如图3A所示，陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的端部A为如下区域：即，是在沿电路层12及金属层13与陶瓷基板11的层叠方向的截面中，从电路层12及金属层13的宽度方向端部起向宽度方向内侧200μm为止的区域。
并且，如图3A所示，陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的中央部B为如下区域：即，是在沿电路层12及金属层13与陶瓷基板11的层叠方向的截面中，包含电路层12及金属层13的宽度方向中心在内的宽度方向200μm的区域。
在本实施方式中，优选在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的端部A形成的活性金属化合物层21A的厚度t1A和在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的中央部B形成的活性金属化合物层21B的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，它们的厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内。
在此，活性金属化合物层21A、21B是由在接合材料45中使用的活性金属(选自Ti、Zr、Nb及Hf中的一种以上)的化合物构成的层。更具体而言，在陶瓷基板由氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)构成时，成为由这些活性金属的氮化物构成的层，在陶瓷基板为氧化铝(Al2O3)时，成为由这些活性金属的氧化物构成的层。活性金属化合物层21A、21B由活性金属化合物的粒子聚集而形成。该粒子的平均粒径为10nm以上且100nm以下。
另外，在本实施方式中，接合材料45含有Ti作为活性金属，由于陶瓷基板11由氮化铝构成，因此活性金属化合物层21(21A、21B)由氮化钛(TiN)构成。即，由平均粒径为10nm以上且100nm以下的氮化钛(TiN)的粒子聚集而形成。
此外，在本实施方式中，优选在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的端部A形成的Ag-Cu合金层22A的厚度t2A和在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面的中央部B形成的Ag-Cu合金层22B的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，它们的厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内。
以下，参考图4及图5对本实施方式所涉及的绝缘电路基板10的制造方法进行说明。
(接合材料配设工序S01)
准备成为电路层12的铜板42和成为金属层13的铜板43。在此，在成为电路层12的铜板42及成为金属层13的铜板43中，在朝向陶瓷基板11侧的面的周缘部形成有倒角部。
并且，在成为电路层12的铜板42和成为金属层13的铜板43的接合面上涂布接合材料45并使其干燥。膏状接合材料45的涂布厚度优选在干燥后设在10μm以上且50μm以下的范围内。
在本实施方式中，通过丝网印刷来涂布膏状接合材料45。
接合材料45含有Ag和活性金属(选自Ti、Zr、Nb及Hf中的一种以上)。在本实施方式中，作为接合材料45，使用Ag-Ti系钎料(Ag-Cu-Ti系钎料)。另外，作为Ag-Ti系钎料(Ag-Cu-Ti系钎料)，例如优选使用如下组成的钎料：该钎料含有0质量％以上且45质量％以下的范围内的Cu以及0.5质量％以上且20质量％以下的范围内的作为活性金属的Ti，剩余部分为Ag及不可避免的杂质。
在此，对于所涂布的接合材料45，调整Ag的换算膜厚及Ag与活性金属的质量比Ag/活性金属。由此，在后述的加压及加热工序S03中，能够控制所产生的Ag-Cu液相的绝对量及流动性。
具体而言，优选将Ag的换算膜厚设为2.5μm以上，更优选设为3.5μm以上。另一方面，优选将Ag的换算膜厚设为20μm以下，更优选设为15μm以下。
并且，优选将Ag与活性金属的质量比Ag/活性金属设为8以上，更优选设为12以上。另一方面，优选将Ag与活性金属的质量比Ag/活性金属设为60以下，更优选设为45以下。
并且，接合材料45中含有的Ag粉末的比表面积优选为0.15m2/g以上，更优选为0.25m2/g以上，进一步优选为0.40m2/g以上。另一方面，接合材料45中含有的Ag粉末的比表面积优选为1.40m2/g以下，更优选为1.00m2/g以下，进一步优选为0.75m2/g以下。
另外，关于膏状接合材料45中含有的Ag粉末的粒径，优选D10在0.7μm以上且3.5μm以下的范围内，并且D100在4.5μm以上且23μm以下的范围内。在通过激光衍射散射式粒度分布测定法测定而得到的粒度分布中，D10是以体积基准计累积频率为10％的粒径，D100是以体积基准计累积频率为100％的粒径。
(层叠工序S02)
接着，在陶瓷基板11的一面(在图5中为上面)经由接合材料45层叠成为电路层12的铜板42，并且在陶瓷基板11的另一面(在图5中为下面)经由接合材料45层叠成为金属层13的铜板43。另外，由于在成为电路层12的铜板42及成为金属层13的铜板43的周缘部形成有倒角部，因此在陶瓷基板11的端部形成有空隙。
(加压及加热工序S03)
接着，在对铜板42、陶瓷基板11及铜板43进行加压的状态下，在真空气氛下的加热炉内进行加热，使接合材料45熔融。
在此，加压及加热工序S03中的加热温度优选在800℃以上且850℃以下的范围内。从780℃至加热温度为止的升温工序和加热温度下的保持工序中的温度积分值的总计优选在7℃·h以上且80℃·h以下的范围内。
并且，加压及加热工序S03中的加压荷载优选在0.029MPa以上且2.94MPa以下的范围内。
此外，加压及加热工序S03中的真空度优选在1×10-6Pa以上且5×10-2Pa以下的范围内。
(冷却工序S04)
并且，在加压及加热工序S03之后进行冷却，从而使熔融的接合材料45凝固，将成为电路层12的铜板42和陶瓷基板11、陶瓷基板11和成为金属层13的铜板43接合。
另外，该冷却工序S04中的冷却速度优选在2℃/分钟以上且20℃/分钟以下的范围内。另外，这里的冷却速度是指从加热温度到Ag-Cu共晶温度即780℃为止的冷却速度。
如上所述，通过接合材料配设工序S01、层叠工序S02、加压及加热工序S03、冷却工序S04，制造本实施方式的绝缘电路基板10。
(散热器接合工序S05)
接着，在绝缘电路基板10的金属层13的另一面侧接合散热器5。
将绝缘电路基板10和散热器5经由焊料材料层叠并装入加热炉，经由焊料层7将绝缘电路基板10和散热器5进行焊料接合。
(半导体元件接合工序S06)
接着，通过焊接而将半导体元件3接合在绝缘电路基板10的电路层12的一面。
通过上述工序，制造出图1所示的功率模块1。
根据如上所述结构的本实施方式的绝缘电路基板10(铜-陶瓷接合体)，由于在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面处，陶瓷基板11与电路层12及金属层13之间的距离h在电路层12及金属层13的端部处为3μm以上，并且电路层12及金属层13的端部区域的孔隙率为10％以下，因此确保了端面处的接合层的厚度，能够充分地确保电路层12及金属层13的端部的强度。因此，能够抑制负载冷热循环时的陶瓷基板11的裂纹或剥离。
并且，由于陶瓷基板11与电路层12及金属层13之间的距离h在电路层12及金属层13的端部处为30μm以下，因此，能够抑制接合材料45的溢出，并且能够抑制“焊料污斑”的产生。
另外，陶瓷基板11与电路层12及金属层13之间的距离h在电路层12及金属层13的端部处优选为5μm以上，更优选为8μm以上。另一方面，陶瓷基板11与电路层12及金属层13之间的距离h在电路层12及金属层13的端部处优选为25μm以下，更优选为20μm以下。
并且，在陶瓷基板11与电路层12及金属层13的接合界面处，电路层12及金属层13的端部区域E的孔隙率优选为8％以下，更优选为5％以下。
并且，在本实施方式中，在电路层12及金属层13的端部A形成的活性金属化合物层21A的厚度t1A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的活性金属化合物层21B的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内时，陶瓷基板11与电路层12及金属层13通过活性金属可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面***。
另外，为了进一步牢固地接合陶瓷基板11与电路层12及金属层13，优选将在电路层12及金属层13的端部A形成的活性金属化合物层21A的厚度t1A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的活性金属化合物层21B的厚度t1B设为0.08μm以上，更优选设为0.15μm以上。
并且，为了进一步可靠地抑制接合界面***，优选将在电路层12及金属层13的端部A形成的活性金属化合物层21A的厚度t1A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的活性金属化合物层21B的厚度t1B设为1.0μm以下，更优选设为0.6μm以下。
此外，本实施方式中，当在电路层12及金属层13的端部A形成的活性金属化合物层21A的厚度t1A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的活性金属化合物层21B的厚度t1B的厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内时，在电路层12及金属层13的端部A和中央部b处，接合界面的硬度不会产生较大的硬差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷基板11的裂纹的产生。
另外，为了进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷基板11的裂纹的产生，更优选将在电路层12及金属层13的端部A形成的活性金属化合物层21A的厚度t1A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的活性金属化合物层21B的厚度t1B之比t1A/t1B设在0.8以上且1.2以下的范围内，进一步优选设在0.9以上且1.1以下的范围内。
并且，在本实施方式中，在电路层12及金属层13的端部A形成的Ag-Cu合金层22A的厚度t2A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的Ag-Cu合金层22B的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内时，后述的接合材料45的Ag与电路层12及金属层13充分地反应，从而陶瓷基板11与电路层12及金属层13可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面***。
另外，为了进一步牢固地接合陶瓷基板11与电路层12及金属层13，优选将在电路层12及金属层13的端部A形成的Ag-Cu合金层22A的厚度t2A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的Ag-Cu合金层22B的厚度t2B设为5μm以上，更优选设为7μm以上。
并且，为了进一步抑制接合界面过度***，优选将在电路层12及金属层13的端部A形成的Ag-Cu合金层22A的厚度t2A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的Ag-Cu合金层22B的厚度t2B设为25μm以下，更优选设为20μm以下。
此外，在本实施方式中，在电路层12及金属层13的端部A形成的Ag-Cu合金层22A的厚度t2A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的Ag-Cu合金层22B的厚度t2B之比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内时，在电路层12及金属层13的端部A和中央部B处，接合界面的硬度不会产生较大的硬差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷基板的裂纹的产生。
另外，为了进一步抑制负荷冷热循环时的陶瓷基板11的裂纹的产生，更优选将在电路层12及金属层13的端部A形成的Ag-Cu合金层22A的厚度t2A和在电路层12及金属层13的中央部B形成的Ag-Cu合金层22B的厚度t2B之比t2A/t2B设在0.8以上且1.2以下的范围内，进一步优选设在0.9以上且1.1以下的范围内。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内可适宜地进行变更。
例如，在本实施方式中，对在绝缘电路基板搭载半导体元件构成功率模块的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，可以在绝缘电路基板的电路层搭载LED元件构成LED模块，也可以在绝缘电路基板的电路层搭载热电元件构成热电模块。
并且，在本实施方式的绝缘电路基板中，作为陶瓷基板，以由氮化铝(AlN)构成的陶瓷基板为例子进行了说明，但并不限定于此，也可以使用氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)等的其他陶瓷基板。
此外，在本实施方式中，作为接合材料中含有的活性金属，以Ti为例子进行了说明，但并不限定于此，只要含有选自Ti、Zr、Hf及Nb中的一种或两种以上的活性金属即可。另外，可以以氢化物的形式含有这些活性金属。
此外，在本实施方式中，对通过将无氧铜的轧制板接合到陶瓷基板来形成电路层的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以在将冲压铜板而成的铜片以电路图案配置的状态下接合到陶瓷基板来形成电路层。此时，每个铜片具有如上述的与陶瓷基板之间的界面结构即可。
实施例
以下，对为了确认本发明的效果而进行的确认实验的结果进行说明。
首先，准备了表1中记载的陶瓷基板(40mm×40mm)。另外，关于厚度，AlN及Al2O3的情况为0.635mm，Si3N4的情况为0.32mm。
并且，作为成为电路层及金属层的铜板，准备了由无氧铜构成且表1所示的厚度的37mm×37mm的铜板。另外，在成为电路层及金属层的铜板中，在陶瓷基板侧的周缘部形成有倒角部。
并且，在成为电路层及金属层的铜板上涂布接合材料。另外，接合材料使用膏状材料，Ag、Cu、活性金属的量如表1所示。在此，如表1所示，调整了Ag换算厚度及Ag与活性金属的质量比Ag/活性金属。
将成为电路层的铜板层叠在陶瓷基板的一面。并且，将成为金属层的铜板层叠在陶瓷基板的另一面。
将该层叠体在沿层叠方向加压的状态下进行加热，产生Ag-Cu液相。此时，加压荷载为0.294MPa，温度积分值如表1所示。
并且，通过对加热后的层叠体进行冷却，将成为电路层的铜板、陶瓷基板和成为金属层的金属板接合，得到绝缘电路基板(铜-陶瓷接合体)。
关于所得到的绝缘电路基板(铜-陶瓷接合体)，如以下方式对端部的孔隙率、端部的陶瓷基板与铜板之间的距离、活性金属化合物层、Ag-Cu合金层、冷热循环可靠性、有无焊料污斑进行了评价。
(端部的孔隙率)
使用EPMA装置(电子探针显微分析仪)，对电路层与陶瓷基板的接合界面及陶瓷基板与金属层的接合界面的端部截面获取Ag、Cu、活性金属的各元素映射。分别在五个视场获取各元素映射。并且，求出在端部区域中未检测出Ag、Cu、活性金属的区域的面积(孔隙面积)，并将孔隙率＝100×孔隙面积/端部区域面积的最大值设为“端部的孔隙率”并记载于表2中。
(端部处的陶瓷基板与铜板之间的距离)
在电路层与陶瓷基板的接合界面及陶瓷基板与金属层的接合界面中，使用EPMA装置，对上述端部截面实施Ag、Cu、活性金属的各元素的线分析。在穿过交点P且与陶瓷基板垂直的方向上朝向电路层或金属层，分别在五个视场实施各元素的线分析。并且，当设为Ag+Cu+活性金属＝100质量％时，测定从陶瓷基板表面起至Cu浓度为90质量％以上的区域为止的距离，将分别在五个视场(共计十个视场)内最短的距离设为“端部处的陶瓷基板与铜板之间的距离”，并记载于表2中。
(活性金属化合物层)
使用扫描型电子显微镜(Carl Zeiss NTS公司制造的ULTRA55，加速电压1.8kV)，在倍率30000倍测定电路层与陶瓷基板的接合界面以及陶瓷基板与金属层的接合界面的截面，通过能量色散型X射线分析法获取N、O及活性金属元素的元素映射。当活性金属元素和N或O存在于同一区域时，判断为有活性金属化合物层。
分别在五个视场进行观察，将活性金属元素与N或O存在于同一区域的范围面积除以已测定的宽度而得到的平均值作为“活性金属化合物层的厚度”，并记载于表2中。
(Ag-Cu合金层)
使用EPMA装置，对电路层与陶瓷基板的接合界面及陶瓷基板与金属层的接合界面的截面获取Ag、Cu、活性金属的各元素映射。分别在五个视场获取各元素映射。
并且，当设为Ag+Cu+活性金属＝100质量％时，将Ag浓度为15质量％以上的区域设为Ag-Cu合金层，求出其面积，并求出该面积除以测定区域的宽度而得到的值(面积/测定区域的宽度)。将该值的平均值设为Ag-Cu合金层的厚度并记载于表2中。
(冷热循环可靠性)
根据陶瓷基板的材质，对上述绝缘电路基板负载下述冷热循环，通过SAT检查(超声波探伤检查)来判定有无陶瓷裂纹。将评价结果示于表2。表2的陶瓷裂纹产生次数是指直到产生陶瓷裂纹为止所需的冷热循环数。
为AlN、Al2O3时：将-40℃×10分钟、150℃×10分钟的负载设为一个循环，每50个循环进行SAT检查，直至进行500个循环为止。
为Si3N4时：将-40℃×10分钟、150℃×10分钟的负载设为一个循环，每200个循环进行SAT检查，直至进行2000个循环为止。
(有无焊料污斑)
使用EPMA装置，对电路层表面及金属层表面获取Ag、Cu、活性金属的各元素映射。并且，当设为Ag+Cu+活性金属＝100质量％时，将Ag浓度为15质量％以上的区域定义为“焊料污斑”，求出其面积并除以距离电路层及金属层的外周100μm的区域的面积，当该值为20％以上时判断为有“焊料污斑”。
[表1]
[表2]
首先，对使用AlN作为陶瓷基板的本发明例1～3与比较例1进行比较。
在比较例1中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为23.2μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率为16.3％，冷热循环试验中裂纹产生次数为100次。并且，确认到焊料污斑。
相对于此，在本发明例1中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为24.7μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率为9.8％，冷热循环试验中裂纹产生次数为400次。并且，未确认到焊料污斑。
在本发明例2中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为20.9μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率为5.3％，冷热循环试验中裂纹产生次数为450次。并且，未确认到焊料污斑。
在本发明例3中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为12.1μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为0.8％，冷热循环试验中裂纹产生次数为500次。并且，未确认到焊料污斑。
接着，对使用Si3N4作为陶瓷基板的本发明例4～6与比较例2进行比较。
在比较例2中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为45.1μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为13.2％，冷热循环试验中裂纹产生次数为1200次。并且，确认到焊料污斑。
相对于此，在本发明例4中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为3.2μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为0.3％，冷热循环试验中裂纹产生次数为1600次。并且，未确认到焊料污斑。
在本发明例5中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为6.4μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为7.1％，冷热循环试验中裂纹产生次数为1800次。并且，未确认到焊料污斑。
在本发明例6中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为8.1μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为0.1％，冷热循环试验中即使2000次也未产生裂纹。并且，未确认到焊料污斑。
接着，对使用Al2O3作为陶瓷基板的本发明例7、8与比较例3进行比较。
在比较例3中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为1.3μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为0.0％，冷热循环试验中裂纹产生次数为50次。另外，未确认到焊料污斑。
相对于此，在本发明例7中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为29.6μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为8.2％，冷热循环试验中裂纹产生次数为350次。并且，未确认到焊料污斑。
在本发明例8中，陶瓷基板与电路层(金属层)之间的距离在电路层(金属层)的端部处为19.6μm，电路层(金属层)的端部区域的孔隙率设为4.8％，冷热循环试验中裂纹产生次数为450次。并且，未确认到焊料污斑。
由以上的确认实验的结果确认到，根据本发明例，能够提供一种冷热循环可靠性优异且充分地抑制了焊料污斑的产生的绝缘电路基板(铜-陶瓷接合体)。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种冷热循环可靠性优异且充分地抑制了焊料污斑的产生的铜-陶瓷接合体及由该铜-陶瓷接合体构成的绝缘电路基板。
符号说明
10绝缘电路基板(铜-陶瓷接合体)
11陶瓷基板(陶瓷部件)
12电路层(铜部件)
13金属层(铜部件)
21(21A、21B) 活性金属化合物层
22(22A、22B) Ag-Cu合金层。

Claims (6)

1.一种铜-陶瓷接合体，通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成，其特征在于，
在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，
并且所述铜部件的端部区域的孔隙率为10％以下。
2.根据权利要求1所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，
在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，在所述陶瓷部件侧形成有活性金属化合物层，
所述活性金属化合物层在所述铜部件的所述端部处的厚度t1A和所述活性金属化合物层在所述铜部件的中央部处的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，
在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，在所述铜部件侧形成有Ag-Cu合金层，
所述Ag-Cu合金层在所述铜部件的所述端部处的厚度t2A和所述Ag-Cu合金层在所述铜部件的所述中央部处的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内。
4.一种绝缘电路基板，通过在陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成，其特征在于，
在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，
并且所述铜板的端部区域的孔隙率为10％以下。
5.根据权利要求4所述的绝缘电路基板，其特征在于，
在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，在所述陶瓷基板侧形成有活性金属化合物层，
所述活性金属化合物层在所述铜板的所述端部处的厚度t1A和所述活性金属化合物层在所述铜板的中央部处的厚度t1B在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，厚度比t1A/t1B在0.7以上且1.4以下的范围内。
6.根据权利要求4或5所述的绝缘电路基板，其特征在于，
在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，在所述铜板侧形成有Ag-Cu合金层，
所述Ag-Cu合金层在所述铜板的所述端部处的厚度t2A和所述Ag-Cu合金层在所述铜板的中央部处的厚度t2B在3μm以上且30μm以下的范围内，厚度比t2A/t2B在0.7以上且1.4以下的范围内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3211856B2 (ja) 1994-11-02 2001-09-25 電気化学工業株式会社 回路基板
JPH104156A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置用絶縁基板及び半導体装置
JP4674983B2 (ja) * 2001-03-13 2011-04-20 電気化学工業株式会社 接合体の製造方法
JP4812985B2 (ja) * 2001-08-23 2011-11-09 電気化学工業株式会社 セラミック体と銅板の接合方法
JP5957862B2 (ja) 2011-12-05 2016-07-27 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板
JP6100501B2 (ja) * 2012-10-31 2017-03-22 デンカ株式会社 セラミック回路基板および製造方法
KR101722893B1 (ko) * 2013-09-30 2017-04-03 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 Ｃｕ/세라믹스 접합체, Ｃｕ/세라믹스 접합체의 제조 방법, 및 파워 모듈용 기판
JP6742073B2 (ja) * 2015-03-11 2020-08-19 デンカ株式会社 セラミックス回路基板
WO2017213207A1 (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 田中貴金属工業株式会社 セラミックス回路基板、及び、セラミックス回路基板の製造方法
JP6904088B2 (ja) * 2016-06-30 2021-07-14 三菱マテリアル株式会社 銅／セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板
CN110537256A (zh) * 2017-04-25 2019-12-03 电化株式会社 陶瓷电路基板及其制造方法和使用了该陶瓷电路基板的组件
KR102504621B1 (ko) * 2017-05-30 2023-02-27 덴카 주식회사 세라믹스 회로 기판 및 그것을 사용한 모듈
JP7117960B2 (ja) * 2018-09-27 2022-08-15 京セラ株式会社 パワーモジュール用基板およびパワーモジュール
JP6939973B2 (ja) * 2019-12-19 2021-09-22 三菱マテリアル株式会社 銅／セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板
JP7200958B2 (ja) 2020-02-04 2023-01-10 株式会社村田製作所 コモンモードチョークコイル

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