JP2016051778A - Metal-ceramic bonded substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属−セラミックス接合基板に関し、特に、窒化アルミニウムからなるセラミックス基板に金属板として銅板または銅合金板が接合された金属−セラミックス接合基板に関する。 The present invention relates to a metal / ceramic bonding substrate, and more particularly to a metal / ceramic bonding substrate in which a copper plate or a copper alloy plate is bonded as a metal plate to a ceramic substrate made of aluminum nitride.
従来、電気自動車、電車、工作機械などの大電力を制御するためにパワーモジュールが使用されており、このパワーモジュール用の絶縁基板として、セラミックス基板の表面に金属板が接合された金属−セラミックス接合基板が使用されている。 Conventionally, power modules have been used to control high power in electric vehicles, trains, machine tools, etc., and metal-ceramic bonding in which a metal plate is bonded to the surface of a ceramic substrate as an insulating substrate for this power module. A substrate is used.
近年のパワーモジュール用の絶縁基板では、基板上に搭載する半導体チップなどの電子部品の高出力化や高密度実装化により発熱量が増大しており、熱伝導率が高く、放熱性に優れた窒化アルミニウム焼結体からなるセラミックス基板を使用した金属−セラミックス接合基板の使用が増大している。 In recent years, insulation substrates for power modules have increased heat generation due to higher output and higher density mounting of electronic components such as semiconductor chips mounted on the substrate, resulting in high thermal conductivity and excellent heat dissipation. The use of metal-ceramic bonding substrates using a ceramic substrate made of an aluminum nitride sintered body is increasing.
このような金属−セラミックス接合基板として、厚さ０．２〜０．７ｍｍの窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスの絶縁層の両面又は片面に厚さ０．１〜０．４ｍｍの銅板が接合された絶縁性放熱板などの金属−セラミックス接合基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 As such a metal-ceramic bonding substrate, a copper plate having a thickness of 0.1 to 0.4 mm is bonded to both surfaces or one surface of a ceramic insulating layer mainly composed of aluminum nitride having a thickness of 0.2 to 0.7 mm. Metal-ceramic bonding substrates such as insulating heat sinks have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、窒化アルミニウムからなるセラミックス基板に金属板として銅板が接合された金属−セラミックス接合基板では、金属−セラミックス接合基板に搭載された半導体チップなどの電子部品からの繰り返しの発熱によって、金属−セラミックス接合基板のセラミックス基板の強度が低下したり、セラミック基板にクラックが生じ易くなって、耐ヒートサイクル特性が低下する場合があった。 However, in a metal-ceramic bonding substrate in which a copper plate is bonded to a ceramic substrate made of aluminum nitride as a metal plate, the metal-ceramic bonding is caused by repeated heat generation from an electronic component such as a semiconductor chip mounted on the metal-ceramic bonding substrate. In some cases, the strength of the ceramic substrate of the substrate is reduced, or cracks are easily generated in the ceramic substrate, resulting in deterioration of heat cycle resistance.
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、放熱性に優れた窒化アルミニウムからなるセラミックス基板と金属板としての銅板または銅合金板との接合強度に優れるとともに、耐ヒートサイクル特性に優れた金属−セラミックス接合基板を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such a conventional problem, the present invention has excellent bonding strength between a ceramic substrate made of aluminum nitride excellent in heat dissipation and a copper plate or a copper alloy plate as a metal plate, and has heat cycle resistance. An object is to provide an excellent metal / ceramic bonding substrate.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、窒化アルミニウムからなるセラミックス基板の各々の面に金属板として銅板または銅合金板が接合された金属−セラミックス接合基板において、セラミックス基板の厚さを０．２５〜０．４５ｍｍ、金属板の厚さを０．２０〜０．２８ｍｍにすれば、放熱性に優れた窒化アルミニウムからなるセラミックス基板と金属板としての銅板または銅合金板との接合強度に優れるとともに、耐ヒートサイクル特性に優れた金属−セラミックス接合基板を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a ceramic substrate is a metal-ceramic bonding substrate in which a copper plate or a copper alloy plate is bonded to each surface of a ceramic substrate made of aluminum nitride as a metal plate. If the thickness of the metal plate is 0.25 to 0.45 mm and the thickness of the metal plate is 0.20 to 0.28 mm, a ceramic substrate made of aluminum nitride having excellent heat dissipation and a copper plate or copper alloy plate as the metal plate The present inventors have found that a metal / ceramic bonding substrate having excellent bonding strength and excellent heat cycle characteristics can be provided, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明による金属−セラミックス接合基板は、窒化アルミニウムからなるセラミックス基板の各々の面に金属板として銅板または銅合金板が接合された金属−セラミックス接合基板において、セラミックス基板の厚さが０．２５〜０．４５ｍｍ、金属板の厚さが０．２０〜０．２８ｍｍであることを特徴とする。 That is, the metal-ceramic bonding substrate according to the present invention is a metal-ceramic bonding substrate in which a copper plate or a copper alloy plate is bonded as a metal plate to each surface of a ceramic substrate made of aluminum nitride. The metal plate has a thickness of 25 to 0.45 mm and a thickness of 0.20 to 0.28 mm.
この金属−セラミックス接合基板において、金属板がろう材を介してセラミックス基板に接合されているのが好ましい。また、金属板の一方が回路用金属板であり、この回路用金属板の厚さが他方の金属板の厚さ以上であるのが好ましい。さらに、セラミックス基板の３点曲げ強度が５００ＭＰａ以上であるのが好ましい。 In this metal / ceramic bonding substrate, the metal plate is preferably bonded to the ceramic substrate via a brazing material. One of the metal plates is a circuit metal plate, and the thickness of the circuit metal plate is preferably equal to or greater than the thickness of the other metal plate. Further, the three-point bending strength of the ceramic substrate is preferably 500 MPa or more.
また、金属−セラミックス接合基板の３点曲げ強度が５００ＭＰａ以上であり、最大たわみ量が４５０（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのが好ましい。また、金属−セラミックス接合基板に対して室温から２０分間で３８０℃まで昇温させて１０分間保持した後に５分間で室温に戻す通炉処理を３回繰り返した後の金属−セラミックス接合基板の３点曲げ強度が４００ＭＰａ以上であり、最大たわみ量が４００（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのが好ましい。さらに、金属−セラミックス接合基板に対して室温から２０分間で３８０℃まで昇温させて１０分間保持した後に５分間で室温に戻す通炉処理を繰り返したときの金属−セラミックス接合基板の通炉耐量が１０回以上であるのが好ましい。 In addition, the three-point bending strength of the metal / ceramic bonding substrate is preferably 500 MPa or more, and the maximum deflection is preferably 450 (μm / 30 mm) or more. Further, 3 of the metal-ceramic bonding substrate after the furnace treatment was repeated three times by heating the metal-ceramic bonding substrate from room temperature to 380 ° C. in 20 minutes and holding it for 10 minutes, and then returning to room temperature in 5 minutes. The point bending strength is preferably 400 MPa or more, and the maximum deflection amount is preferably 400 (μm / 30 mm) or more. Further, the metal-ceramic bonding substrate was subjected to a furnace resistance of the metal-ceramic bonding substrate when the furnace treatment was repeated after raising the temperature from room temperature to 380 ° C. in 20 minutes and holding it for 10 minutes and then returning to room temperature in 5 minutes. Is preferably 10 times or more.
本発明によれば、放熱性に優れた窒化アルミニウムからなるセラミックス基板と金属板としての銅板または銅合金板との接合強度に優れるとともに、耐ヒートサイクル特性に優れた金属−セラミックス接合基板を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being excellent in the joining strength of the ceramic substrate which consists of aluminum nitride excellent in heat dissipation, and the copper plate or copper alloy plate as a metal plate, the metal-ceramics joining substrate excellent in the heat cycle characteristic is provided. be able to.
図１に示すように、本発明による金属−セラミックス接合基板の実施の形態では、窒化アルミニウムからなるセラミックス基板１０の各々の面に（好ましくはろう材１２を介して）金属板（金属回路板１４と放熱用金属板１６）として銅板または銅合金板が接合された金属−セラミックス接合基板において、セラミックス基板の厚さが０．２５〜０．４５ｍｍ、金属板の厚さが０．２０〜０．２８ｍｍである。
As shown in FIG. 1, in the embodiment of the metal / ceramic bonding substrate according to the present invention, a metal plate (metal circuit plate 14) is provided on each surface of the
セラミックス基板の厚さは、０．２５〜０．４５ｍｍであり、０．３０〜０．４２ｍｍであるのが好ましい。このような厚さのセラミックス基板は、従来の厚さ０．６３５ｍｍのセラミックス基板よりも熱抵抗が小さく、放熱性が良好である。このセラミックス基板について、ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法）に準拠した３点曲げ（抗折）試験を支点間距離３０ｍｍで行って測定した３点曲げ強度（試験片を一定距離に配置された２支点上に置き、支点間の中央の一点に荷重を加えて折れたときの最大曲げ応力）は、５００ＭＰａ以上であるのが好ましく、５３０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましく、５５０ＭＰａ以上であるのが最も好ましい。この３点曲げ強度が５００ＭＰａ未満であると、金属−セラミックス接合基板の銅板または銅合金板上に半田付けする際に、良好に半田付けすることができなくなって半田付け性が低下するおそれがある。 The thickness of the ceramic substrate is 0.25 to 0.45 mm, and preferably 0.30 to 0.42 mm. The ceramic substrate having such a thickness has a lower thermal resistance and better heat dissipation than a conventional ceramic substrate having a thickness of 0.635 mm. For this ceramic substrate, a three-point bending strength measured by performing a three-point bending (bending) test according to JIS R1601 (bending strength test method for fine ceramics) with a distance between supporting points of 30 mm (the test pieces are arranged at a fixed distance). The maximum bending stress when a load is applied to a central point between the fulcrums and then bent is preferably 500 MPa or more, more preferably 530 MPa or more, and more preferably 550 MPa or more. Is most preferred. When the three-point bending strength is less than 500 MPa, when soldering on a copper plate or a copper alloy plate of a metal / ceramic bonding substrate, it is not possible to perform good soldering and solderability may be deteriorated. .
金属板の厚さは、０．２０〜０．２８ｍｍであり、０．２２〜０．２ ７ｍｍであるのが好ましい。また、金属板の一方が回路用金属板であり、この回路用金属板の厚さが他方の金属板（放熱側の金属板）の厚さ以上であるのが好ましい。金属板として、純銅板の他、銅合金板を使用してもよい。 The thickness of the metal plate is 0.20 to 0.28 mm, and preferably 0.22 to 0.27 mm. One of the metal plates is a circuit metal plate, and the thickness of the circuit metal plate is preferably equal to or greater than the thickness of the other metal plate (metal plate on the heat dissipation side). In addition to a pure copper plate, a copper alloy plate may be used as the metal plate.
金属−セラミックス接合基板の３点曲げ強度は、５００ＭＰａ以上であるが好ましく、５５０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましく、６００ＭＰａ以上であるのが最も好ましい。また、金属−セラミックス接合基板の最大たわみ量（３点曲げ試験における破壊時のたわみ量）は、４５０（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのが好ましく、５００（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのがさらに好ましく、５５０（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのが最も好ましい。 The three-point bending strength of the metal / ceramic bonding substrate is preferably 500 MPa or more, more preferably 550 MPa or more, and most preferably 600 MPa or more. The maximum deflection amount of the metal-ceramic bonding substrate (a deflection amount at the time of fracture in the three-point bending test) is preferably 450 (μm / 30 mm) or more, and more preferably 500 (μm / 30 mm) or more. It is preferably 550 (μm / 30 mm) or more.
また、金属−セラミックス接合基板に対して（室温から２０分間で３８０℃まで昇温させて１０分間保持した後に５分間で室温に戻す）通炉処理を３回行った後に測定した（３回通炉後の）３点曲げ強度は、４００ＭＰａ以上であるのが好ましく、４５０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましい。また、金属−セラミックス接合基板の３回通炉後の最大たわみ量は、４００（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのが好ましく、４５０（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのがさらに好ましく、５００（μｍ／３０ｍｍ）以上であるのが最も好ましい。 In addition, the measurement was carried out after performing the furnace treatment three times (three times for the metal-ceramic bonding substrate) (heating from room temperature to 380 ° C. in 20 minutes, holding for 10 minutes and then returning to room temperature in 5 minutes). The three-point bending strength (after the furnace) is preferably 400 MPa or more, and more preferably 450 MPa or more. The maximum deflection of the metal / ceramic bonding substrate after three rounds of furnace is preferably 400 (μm / 30 mm) or more, more preferably 450 (μm / 30 mm) or more, and 500 (μm / 30 mm). 30 mm) or more is most preferable.
また、金属−セラミックス接合基板に対して室温から２０分間で３８０℃まで昇温させて１０分間保持した後に５分間で室温に戻す通炉処理を繰り返したときの金属−セラミックス接合基板の通炉耐量が１０回以上であるのが好ましい。 In addition, the metal-ceramic bonding substrate was subjected to a furnace resistance when the furnace treatment was repeated after raising the temperature from room temperature to 380 ° C. in 20 minutes and holding it for 10 minutes and then returning to room temperature in 5 minutes. Is preferably 10 times or more.
ろう材としては、活性金属成分として１．５〜６．５質量％のチタンを含む活性金属ろう材（例えば、１．５〜６．５質量％のＴｉと５〜７０質量％のＣｕと残部としてＡｇを含むろう材）を使用することができる。このろう材の厚さは、平均５〜１５μｍであるのが好ましく、６〜１２μｍであるのがさらに好ましく、７〜１０μｍであるのが最も好ましい。また、ろう材を金属板からはみ出させてフィレットを形成してもよく、このフィレットの長さは、３００μｍ以下であるのが好ましく、３０μｍ以下の長さであるのがさらに好ましい。 As the brazing material, an active metal brazing material containing 1.5 to 6.5% by mass of titanium as an active metal component (for example, 1.5 to 6.5% by mass of Ti, 5 to 70% by mass of Cu, and the balance) As a brazing material containing Ag). The average thickness of the brazing material is preferably 5 to 15 μm, more preferably 6 to 12 μm, and most preferably 7 to 10 μm. Further, a fillet may be formed by protruding the brazing material from the metal plate, and the length of the fillet is preferably 300 μm or less, and more preferably 30 μm or less.
金属−セラミックス接合基板のセラミックス基板と金属板の接合強度（ピール強度）は、１５０（Ｎ／ｃｍ）以上であるのが好ましく、２００（Ｎ／ｃｍ）以上であるのがさらに好ましい。 The bonding strength (peel strength) between the ceramic substrate and the metal plate of the metal-ceramic bonding substrate is preferably 150 (N / cm) or more, and more preferably 200 (N / cm) or more.
また、金属板の表面に厚さ３μｍ以下、好ましくは２μｍ以下のＮｉ−Ｐめっき皮膜を形成してもよい。 Further, a Ni—P plating film having a thickness of 3 μm or less, preferably 2 μm or less may be formed on the surface of the metal plate.
以下、本発明による金属−セラミックス接合基板の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, examples of the metal / ceramic bonding substrate according to the present invention will be described in detail.
［実施例１］
まず、セラミックス基板として３９ｍｍ×３２ｍｍ×０．３８ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板を用意した。なお、この窒化アルミニウム基板（試験片）について、ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法）に準拠して、３点曲げ（抗折）試験を支点間距離３０ｍｍで行って、試験片が破壊したときの最大荷重から、３点曲げ強度（試験片を一定距離に配置された２支点上に置き、支点間の中央の一点に荷重を加えて破壊したときの最大曲げ応力）を算出したところ、３点曲げ強度は５３４ＭＰａであり、そのとき（破壊時）のたわみ量（最大たわみ量）は６４７（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Example 1]
First, an aluminum nitride substrate having a size of 39 mm × 32 mm × 0.38 mm was prepared as a ceramic substrate. In addition, about this aluminum nitride board | substrate (test piece), based on JISR1601 (bending strength test method of fine ceramics), a three-point bending (bending) test is done by the distance between fulcrums of 30 mm, and a test piece destroys. When calculating the three-point bending strength (maximum bending stress when the specimen is placed on two fulcrums arranged at a fixed distance and a load is applied to the center point between the fulcrums to break) The three-point bending strength was 534 MPa, and the deflection amount (maximum deflection amount) at that time (at the time of fracture) was 647 (μm / 30 mm).
次に、この窒化アルミニウム基板の両面に、活性金属成分として２質量％のチタンを含む活性金属ろう材（Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝６８：３０：２）をスクリーン印刷した後、その上に（回路側と放熱側の）金属板としてそれぞれ３９ｍｍ×３２ｍｍ×０．２５ｍｍの大きさの銅板を配置し、真空中で８５０℃に加熱して窒化アルミニウム基板の両面に銅板を接合した。 Next, an active metal brazing material (Ag: Cu: Ti = 68: 30: 2) containing 2% by mass of titanium as an active metal component is screen-printed on both surfaces of the aluminum nitride substrate, and then (circuit Copper plates each having a size of 39 mm × 32 mm × 0.25 mm were disposed as metal plates (on the side and the heat radiation side), and heated to 850 ° C. in a vacuum to bond the copper plates to both surfaces of the aluminum nitride substrate.
次に、窒化アルミニウム基板の両面の銅板上に所定の回路パターンのレジストを塗布した後、塩酸銅を含むエッチング液により不要な銅板をエッチングして除去し、ＥＤＴＡを含むエッチング液により不要なろう材をエッチングして除去し、水酸化ナトリウム水溶液によりレジストを除去して銅回路を形成した。 Next, after applying a resist having a predetermined circuit pattern on the copper plates on both sides of the aluminum nitride substrate, the unnecessary copper plate is removed by etching with an etching solution containing copper hydrochloride, and the unnecessary brazing material is removed with an etching solution containing EDTA. Was removed by etching, and the resist was removed with an aqueous sodium hydroxide solution to form a copper circuit.
このようにして作製した金属−セラミックス接合基板を切断してろう材の厚さを測定したところ、１５μｍであった。また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板のセラミックス基板と金属板との間の接合強度（ピール強度）を測定したところ、２００（Ｎ／ｃｍ）以上であり、パワーモジュールなどに使用するのに十分な強い接合強度であった。 The metal-ceramic bonding substrate thus prepared was cut and the thickness of the brazing material was measured. As a result, it was 15 μm. Further, when the bonding strength (peel strength) between the ceramic substrate and the metal plate of the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example was measured, it was 200 (N / cm) or more, and it was used for a power module or the like. The bonding strength was strong enough to achieve this.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の銅回路側の銅板の互いに離間する銅回路間をＡｌ線のワイヤーボンディングによって接続し、窒化アルミニウム基板の両面の銅板の各々に電極を設置し、絶縁油（３Ｍ社製のフロリナート（登録商標））中において、試験電圧０．５ｋＶで３０秒間保持し、絶縁破壊しない場合に試験電圧をさらに０．５ｋＶ上げて３０秒間保持し、同様に試験電圧をさらに上げていき、絶縁破壊したときの電圧を絶縁破壊電圧として測定したところ、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であった。 Also, the copper circuits on the copper circuit side of the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example are connected to each other by wire bonding of Al wires, and electrodes are placed on each of the copper plates on both sides of the aluminum nitride substrate. In an insulating oil (Fluorinert (registered trademark) manufactured by 3M), the test voltage is maintained at 0.5 kV for 30 seconds, and if the dielectric breakdown does not occur, the test voltage is further increased by 0.5 kV and maintained for 30 seconds. When the test voltage was further increased and the breakdown voltage was measured as the breakdown voltage, the breakdown voltage was 9 kV or higher.
さらに、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の銅板上に、放熱用金属ベース板としての７９ｍｍ×４２ｍｍ×３ｍｍの大きさの銅板の一方の面の中央部を（その銅板がセラミックス基板の長手方向両端部からそれぞれ２０ｍｍ突出し、幅方向両端部からそれぞれ５ｍｍ突出するように）半田付けしたところ、良好に半田付けすることができ、半田付け性は良好であった。 Further, on the copper plate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example, the central portion of one surface of a 79 mm × 42 mm × 3 mm copper plate as a heat radiating metal base plate (the copper plate is a ceramic substrate). When soldering was carried out so that each protruded 20 mm from both ends in the longitudinal direction and 5 mm respectively protruded from both ends in the width direction, soldering was good and the solderability was good.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板（試験片）の３点曲げ強度を（銅回路と反対側の面に荷重を加えて）上記と同様の方法により求めたところ、３点曲げ強度（初期の３点曲げ強度）は８０６ＭＰａであり、最大たわみ量は４９７（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Further, the three-point bending strength of the aluminum nitride substrate (test piece) of the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example was obtained by the same method as described above (by applying a load to the surface opposite to the copper circuit). However, the three-point bending strength (initial three-point bending strength) was 806 MPa, and the maximum deflection amount was 497 (μm / 30 mm).
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、（室温から２０分間で３８０℃まで昇温させて１０分間保持した後に５分間で室温に戻す）通炉処理を３回行った後に３点曲げ強度を上記と同様の方法により求めたところ、窒化アルミニウム基板の３点曲げ強度（３回通炉後の３点曲げ強度）は７３３ＭＰａであり、最大たわみ量は４３５（μｍ／３０ｍｍ）であった。 In addition, after the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example was subjected to a furnace treatment three times (the temperature was raised from room temperature to 380 ° C. in 20 minutes and held for 10 minutes and then returned to room temperature in 5 minutes). When the three-point bending strength was determined by the same method as described above, the three-point bending strength (three-point bending strength after three-pass furnace) of the aluminum nitride substrate was 733 MPa, and the maximum deflection amount was 435 (μm / 30 mm). Met.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、上記の通炉処理を繰り返した後に、銅板の剥離やセラミックス基板のクラックの発生などの異常が生じるか否かを拡大鏡で外観検査して、金属−セラミックス接合基板の信頼性を評価した。その結果、通炉処理を繰り返しても異常が生じない通炉回数（通炉耐量）は１０回以上であった。 In addition, for the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example, after repeating the furnace treatment, whether or not an abnormality such as peeling of the copper plate or generation of a crack in the ceramic substrate occurs is visually inspected with a magnifying glass. Then, the reliability of the metal / ceramic bonding substrate was evaluated. As a result, the number of times of furnace passage (furnace resistance) in which no abnormality occurred even when the furnace treatment was repeated was 10 times or more.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、−４０℃×３０分→１５０℃×３０分を１サイクルとするヒートサイクルを２００回行った後、銅板とろう材を除去して窒化アルミニウム基板の表面を光学顕微鏡で観察したところ、窒化アルミニウム基板にクラックの発生はなく、ヒートサイクルに対する信頼性（耐ヒートサイクル性（ＨＣ））は良好であった。 Moreover, about the metal-ceramics bonding board | substrate obtained by the present Example, after performing the heat cycle which makes -40 degreeC x 30 minutes-> 150 degreeC x 30 minutes into 1 cycle 200 times, a copper plate and a brazing material were removed. When the surface of the aluminum nitride substrate was observed with an optical microscope, no cracks were generated in the aluminum nitride substrate, and the heat cycle reliability (heat cycle resistance (HC)) was good.
［実施例２］
セラミックス基板として３６ｍｍ×３０ｍｍ×０．４ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板（ＴＤパワーマテリアル株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本実施例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を測求めたところ、それぞれ５３４ＭＰａ、６４７（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Example 2]
A metal / ceramic bonding substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate (manufactured by TD Power Material Co., Ltd.) having a size of 36 mm × 30 mm × 0.4 mm was used as the ceramic substrate. The three-point bending strength and the maximum deflection amount of the aluminum nitride substrate used in this example were measured by the same method as in Example 1, and were 534 MPa and 647 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 Moreover, about the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板（試験片）について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ６６４ＭＰａ、５８２（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ５９４ＭＰａ、４５６（μｍ／３０ｍｍ）であった。 In addition, with respect to the aluminum nitride substrate (test piece) of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example, the same three-point bending strength and maximum deflection amount as in Example 1 and after three rounds of furnace passing When the three-point bending strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 664 MPa and 582 (μm / 30 mm), respectively. The amounts of deflection were 594 MPa and 456 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は１０回以上であった。 Moreover, when the reliability of the metal-ceramic bonding substrate was evaluated for the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example by the same method as in Example 1, the furnace resistance was 10 times or more.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［実施例３］
セラミックス基板として３６ｍｍ×３０ｍｍ×０．４ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本実施例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５４２ＭＰａ、６１５（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Example 3]
A metal / ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate having a size of 36 mm × 30 mm × 0.4 mm was used as the ceramic substrate. For the aluminum nitride substrate used in this example, the three-point bending strength and the maximum deflection amount were determined in the same manner as in Example 1, and were 542 MPa and 615 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 Moreover, about the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ６１１ＭＰａ、４９９（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ５９３ＭＰａ、４２７（μｍ／３０ｍｍ）であった。 In addition, with respect to the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example, the same three-point bending strength and maximum deflection amount as in Example 1 and three-point bending after three-time furnace passing were performed in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 611 MPa and 499 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after passing through the furnace three times were They were 593 MPa and 427 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は１０回以上であった。 Moreover, when the reliability of the metal-ceramic bonding substrate was evaluated for the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example by the same method as in Example 1, the furnace resistance was 10 times or more.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［実施例４］
セラミックス基板として３６ｍｍ×３０ｍｍ×０．３７ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板（ＴＤパワーマテリアル株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本実施例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５３４ＭＰａ、６４７（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Example 4]
A metal / ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate (manufactured by TD Power Material Co., Ltd.) having a size of 36 mm × 30 mm × 0.37 mm was used as the ceramic substrate. The three-point bending strength and the maximum deflection amount of the aluminum nitride substrate used in this example were determined in the same manner as in Example 1, and were 534 MPa and 647 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 Moreover, about the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８５７ＭＰａ、５９３（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８１７ＭＰａ、５５３（μｍ／３０ｍｍ）であった。 In addition, with respect to the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example, the same three-point bending strength and maximum deflection amount as in Example 1 and three-point bending after three-time furnace passing were performed in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 857 MPa and 593 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after the three-time furnace were respectively It was 817 MPa, 553 (μm / 30 mm).
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は１０回以上であった。 Moreover, when the reliability of the metal-ceramic bonding substrate was evaluated for the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example by the same method as in Example 1, the furnace resistance was 10 times or more.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［実施例５］
セラミックス基板として３６ｍｍ×３０ｍｍ×０．３７ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本実施例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５４２ＭＰａ、６１５（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Example 5]
A metal / ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate having a size of 36 mm × 30 mm × 0.37 mm was used as the ceramic substrate. For the aluminum nitride substrate used in this example, the three-point bending strength and the maximum deflection amount were determined in the same manner as in Example 1, and were 542 MPa and 615 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 Moreover, about the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８３７ＭＰａ、５７３（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ９２０ＭＰａ、５６３（μｍ／３０ｍｍ）であった。 In addition, with respect to the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example, the same three-point bending strength and maximum deflection amount as in Example 1 and three-point bending after three-time furnace passing were performed in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 837 MPa and 573 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after the third furnace pass were They were 920 MPa and 563 (μm / 30 mm), respectively.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は１０回以上であった。 Moreover, when the reliability of the metal-ceramic bonding substrate was evaluated for the metal-ceramic bonding substrate obtained in this example by the same method as in Example 1, the furnace resistance was 10 times or more.
また、本実施例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［比較例１］
セラミックス基板として５５ｍｍ×３９ｍｍ×０．３７ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板（ＴＤパワーマテリアル株式会社製）を使用し、金属板として５５ｍｍ×３９ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの銅板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本比較例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５３４ＭＰａ、６４７（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Comparative Example 1]
Except for using a 55 mm × 39 mm × 0.37 mm aluminum nitride substrate (manufactured by TD Power Material Co., Ltd.) as the ceramic substrate and using a copper plate of 55 mm × 39 mm × 0.3 mm as the metal plate, A metal / ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1. For the aluminum nitride substrate used in this comparative example, the three-point bending strength and the maximum deflection amount were determined by the same method as in Example 1, and the values were 534 MPa and 647 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であったが、半田付けしたときにセラミックス基板が割れ、半田付け性は良好でなかった。 In addition, with respect to the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more and the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more. However, when soldering, the ceramic substrate was cracked and the solderability was not good.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ７４２ＭＰａ、４６４（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ６２３ＭＰａ、３１８（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Further, for the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount and the three-point bending after the three-time furnace were carried out in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 742 MPa and 464 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after passing through the furnace three times were They were 623 MPa and 318 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は７回であった。 Further, the metal-ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated for the reliability of the metal-ceramic bonding substrate by the same method as in Example 1. As a result, the furnace resistance was 7 times.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［比較例２］
セラミックス基板として５５ｍｍ×３９ｍｍ×０．３７ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板を使用し、金属板として５５ｍｍ×３９ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの銅板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本比較例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５４２ＭＰａ、６１５（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Comparative Example 2]
According to the same method as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate having a size of 55 mm × 39 mm × 0.37 mm was used as the ceramic substrate and a copper plate having a size of 55 mm × 39 mm × 0.3 mm was used as the metal plate. A metal-ceramic bonding substrate was prepared. The three-point bending strength and the maximum deflection amount of the aluminum nitride substrate used in this comparative example were determined by the same method as in Example 1, and were 542 MPa and 615 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であったが、半田付けしたときにセラミックス基板が割れ、半田付け性は良好でなかった。 In addition, with respect to the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more and the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more. However, when soldering, the ceramic substrate was cracked and the solderability was not good.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ７２２ＭＰａ、４４９（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ６３３ＭＰａ、３０８（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Further, for the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount and the three-point bending after the three-time furnace were carried out in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 722 MPa and 449 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after three-pass furnaces were: They were 633 MPa and 308 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は７回であった。 Further, the metal-ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated for the reliability of the metal-ceramic bonding substrate by the same method as in Example 1. As a result, the furnace resistance was 7 times.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［比較例３］
セラミックス基板として５３ｍｍ×３９ｍｍ×０．３７ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板（ＴＤパワーマテリアル株式会社製）を使用し、金属板として５３ｍｍ×３９ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの銅板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本比較例で使用した窒化アルミニウム基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５３４ＭＰａ、６４７（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Comparative Example 3]
Except for using a 53 mm × 39 mm × 0.37 mm aluminum nitride substrate (manufactured by TD Power Material Co., Ltd.) as the ceramic substrate and using a copper plate of 53 mm × 39 mm × 0.3 mm as the metal plate, A metal / ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1. For the aluminum nitride substrate used in this comparative example, the three-point bending strength and the maximum deflection amount were determined by the same method as in Example 1, and the values were 534 MPa and 647 (μm / 30 mm), respectively. It was.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 In addition, with respect to the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ９３３ＭＰａ、５３６（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ９７５ＭＰａ、５０７（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Further, for the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount and the three-point bending after the three-time furnace were carried out in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 933 MPa and 536 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after passing through the furnace three times were They were 975 MPa and 507 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は８回であった。 Moreover, when the reliability of the metal / ceramic bonding substrate was evaluated by the same method as in Example 1 for the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the furnace resistance was 8 times.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［比較例４］
セラミックス基板として５３ｍｍ×３９ｍｍ×０．３７ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板を使用し、金属板として５３ｍｍ×３９ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの銅板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本比較例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５４２ＭＰａ、６１５（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Comparative Example 4]
The same method as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate having a size of 53 mm × 39 mm × 0.37 mm was used as the ceramic substrate, and a copper plate having a size of 53 mm × 39 mm × 0.3 mm was used as the metal plate. A metal-ceramic bonding substrate was prepared. The three-point bending strength and the maximum deflection amount of the aluminum nitride substrate used in this comparative example were determined by the same method as in Example 1, and were 542 MPa and 615 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 In addition, with respect to the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８６６ＭＰａ、５１１（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８３５ＭＰａ、４４４（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Further, for the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount and the three-point bending after the three-time furnace were carried out in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 866 MPa and 511 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after passing through the furnace three times were They were 835 MPa and 444 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は７回であった。 Further, the metal-ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated for the reliability of the metal-ceramic bonding substrate by the same method as in Example 1. As a result, the furnace resistance was 7 times.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［比較例５］
窒化アルミニウム基板の両面に銅板を接合した後に、銅板の表面にＮｉ−Ｐめっきを施した以外は、比較例４と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。
[Comparative Example 5]
A metal / ceramic bonding substrate was prepared in the same manner as in Comparative Example 4 except that a copper plate was bonded to both surfaces of the aluminum nitride substrate and then Ni-P plating was applied to the surface of the copper plate.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であり、半田付け性は良好であった。 In addition, with respect to the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more, the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more, and the solderability was good.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量と、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量を求めたところ、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８６６ＭＰａ、５１１（μｍ／３０ｍｍ）であり、３回通炉後の３点曲げ強度および最大たわみ量は、それぞれ８３５ＭＰａ、４４４（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Further, for the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount and the three-point bending after the three-time furnace were carried out in the same manner as in Example 1. When the strength and the maximum deflection amount were determined, the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were 866 MPa and 511 (μm / 30 mm), respectively, and the three-point bending strength and the maximum deflection amount after passing through the furnace three times were They were 835 MPa and 444 (μm / 30 mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は７回であった。 Further, the metal-ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated for the reliability of the metal-ceramic bonding substrate by the same method as in Example 1. As a result, the furnace resistance was 7 times.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
［比較例６］
セラミックス基板として５２ｍｍ×２８ｍｍ×０．６３５ｍｍの大きさの窒化アルミニウム基板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、金属−セラミックス接合基板を作製した。なお、本比較例で使用した窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、３点曲げ強度と最大たわみ量を求めたところ、それぞれ５５０ＭＰａ、４３０（μｍ／３０ｍｍ）であった。
[Comparative Example 6]
A metal / ceramic bonding substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that an aluminum nitride substrate having a size of 52 mm × 28 mm × 0.635 mm was used as the ceramic substrate. In addition, about the aluminum nitride board | substrate used by this comparative example, when the 3 point | piece bending strength and the maximum deflection amount were calculated | required by the method similar to Example 1, they were 550 MPa and 430 (micrometer / 30mm), respectively.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、接合強度（ピール強度）と絶縁破壊電圧を測定し、半田付け性を評価したところ、接合強度（ピール強度）は２００（Ｎ／ｃｍ）以上、絶縁破壊電圧は９ｋＶ以上であったが、半田付けしたときにセラミックス基板が割れ、半田付け性は良好でなかった。 In addition, with respect to the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example, the bonding strength (peel strength) and the dielectric breakdown voltage were measured by the same method as in Example 1, and the solderability was evaluated. The peel strength was 200 (N / cm) or more and the dielectric breakdown voltage was 9 kV or more. However, when soldering, the ceramic substrate was cracked and the solderability was not good.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板の窒化アルミニウム基板について、実施例１と同様の方法により、初期の３点曲げ強度および最大たわみ量とを求めたところ、それぞれ４９０ＭＰａ、３００（μｍ／３０ｍｍ）であった。 Moreover, when the initial three-point bending strength and the maximum deflection amount were determined for the aluminum nitride substrate of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example by the same method as in Example 1, 490 MPa and 300 ( μm / 30 mm).
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、金属− セラミックス接合基板の信頼性を評価したところ、通炉耐量は１０回以上であった。 Moreover, when the reliability of the metal-ceramic bonding substrate was evaluated for the metal-ceramic bonding substrate obtained in this comparative example by the same method as in Example 1, the furnace resistance was 10 times or more.
また、本比較例で得られた金属−セラミックス接合基板について、実施例１と同様の方法により、耐ヒートサイクル性を評価したところ、耐ヒートサイクル性は良好であった。 Moreover, when the heat cycle resistance of the metal / ceramic bonding substrate obtained in this comparative example was evaluated by the same method as in Example 1, the heat cycle resistance was good.
これらの実施例および比較例の金属−セラミックス接合基板の製造条件および特性を表１〜表３に示す。なお、表２において、半田付け性が良好であった場合を「○」、良好でなかった場合を「×」で示し、表３において、耐ヒートサイクル性（ＨＣ）が良好であった場合を「○」で示している。 Tables 1 to 3 show the manufacturing conditions and characteristics of the metal / ceramic bonding substrates of these examples and comparative examples. In Table 2, the case where the solderability is good is indicated by “◯”, and the case where it is not good is indicated by “x”. In Table 3, the case where the heat cycle resistance (HC) is good. It is indicated by “◯”.
１０ セラミックス基板
１２ ろう材
１４ 金属回路板
１６ 放熱用金属板
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