JP2005252136A - アルミニウム−セラミックス接合基板およびその製造方法 - Google Patents
アルミニウム−セラミックス接合基板およびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 鋳型内にセラミックス基板10を設置した後、0.1〜1.5重量%のシリコンと0.03〜0.10重量%のホウ素を含有するアルミニウム−シリコン系合金の溶湯をセラミックス基板10の少なくとも一方の面に接触するように鋳型内に注湯し、冷却してアルミニウム−シリコン系合金の溶湯を固化させることにより、セラミックス基板10にアルミニウム合金部材12を直接接触させて接合する。
【選択図】 図2
Description
窒化アルミニウム基板を収容した鋳型を炉内に入れ、炉内を窒素雰囲気にした状態で740℃まで加熱し、0.5重量%のシリコンと0.04重量%のホウ素を含有するアルミニウム合金を、酸化被膜を取り除きながら、鋳型内に流し込んだ。その後、鋳型を冷却して溶湯を凝固させ、さらに室温まで冷却した。このようにして、セラミックス基板10の両面にそれぞれ厚さ0.15mmおよび0.4mmのアルミニウム合金板12が直接接触して接合した接合体を製造し、この接合体を鋳型から取り出した。その後、アルミニウム合金板12の表面を研磨し、その上に所定の形状のエッチングレジストを印刷し、塩化第二鉄溶液によってエッチング処理を行って、図1に示すような回路パターンを形成した。
ホウ素の添加量を0.03重量%(実施例2)、0.06重量%(実施例3)、0.08重量%(実施例4)、0.10重量%(実施例5)とした以外は実施例1と同様の方法により得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。その結果、Bの添加量が0.03重量%以上で合金の結晶粒が極端に微細化し、0.06重量%以上では、実施例1および実施例2と比べて合金の結晶粒の微細化の程度は特に変わらなかった。
0.1重量%のシリコンと0.05重量%のホウ素を含有するアルミニウム合金を用いた以外は実施例1と同様の方法により得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。その結果、アルミニウム合金板12の表面の合金の平均結晶粒径は約200〜300μmであり、セラミックス基板10の表面にSiの析出(残留)はなかった。また、アルミニウム合金板12のビッカース硬度はHv22.0であった。
0.2重量%のシリコンと0.05重量%のホウ素を含有するアルミニウム合金を用いた以外は実施例1と同様の方法により得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。その結果、アルミニウム合金板12の表面の合金の平均結晶粒径は約200〜300μmであり、セラミックス基板10の表面にSiの析出(残留)はなかった。また、アルミニウム合金板12のビッカース硬度はHv25.4であった。
1.0重量%のシリコンと0.05重量%のホウ素を含有するアルミニウム合金を用いた以外は実施例1と同様の方法により得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。その結果、アルミニウム合金板12の表面の合金の平均結晶粒径は約200〜300μmであり、セラミックス基板10の表面にSiの析出(残留)はなかった。また、アルミニウム合金板12のビッカース硬度はHv37.2であった。
ホウ素を添加しなかった以外は実施例1と同様の方法により得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。その結果、アルミニウム合金板12の表面の平均結晶粒経は約3cmと非常に大きく、結晶粒内にデンドライトが発生していた。
ホウ素の添加量を0.01重量%とした以外は実施例1と同様の方法により得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。その結果、ホウ素の添加量が少な過ぎるため、合金の結晶粒が大きく、ヒートサイクル1000回後に大きなうねりが発生した。このような大きなうねりは、半田付けした場合に半田クラックの発生原因になる。したがって、ホウ素の添加量が0.01重量%では、合金の結晶粒を微細化するには不十分であることがわかる。
12 アルミニウム合金板
Claims (12)
- アルミニウム−シリコン系合金からなるアルミニウム合金部材がセラミックス基板に接合したアルミニウム−セラミックス接合基板において、アルミニウム−シリコン系合金がホウ素を含有することを特徴とする、アルミニウム−セラミックス接合基板。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.1〜1.5重量%のシリコンを含有することを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム−セラミックス接合基板。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.2〜1.0重量%のシリコンを含有することを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム−セラミックス接合基板。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.02重量%以上のホウ素を含有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のアルミニウム−セラミックス接合基板。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.03〜0.10重量%のホウ素を含有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のアルミニウム−セラミックス接合基板。
- 前記アルミニウム合金部材の表面の全部または一部にNiまたはNi合金めっきを施したことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載のアルミニウム−セラミックス接合基板。
- 鋳型内にセラミックス基板を設置した後、このセラミックス基板の少なくとも一方の面に接触するようにアルミニウム−シリコン系合金の溶湯を鋳型内に注湯し、冷却してアルミニウム−シリコン系合金の溶湯を固化させることにより、セラミックス基板にアルミニウム合金部材を直接接触させて接合するアルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法において、アルミニウム−シリコン系合金がホウ素を含有することを特徴とする、アルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.1〜1.5重量%のシリコンを含有することを特徴とする、請求項7に記載のアルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.2〜1.0重量%のシリコンを含有することを特徴とする、請求項7に記載のアルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.02重量%以上のホウ素を含有することを特徴とする、請求項7乃至9のいずれかに記載のアルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法。
- 前記アルミニウム−シリコン系合金が0.03〜0.10重量%のホウ素を含有することを特徴とする、請求項7乃至9のいずれかに記載のアルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のアルミニウム−セラミックス接合基板を用いたパワーモジュール。
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