JP2024039593A - Copper/ceramic joints and insulated circuit boards - Google Patents
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Abstract
【課題】厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた銅／セラミックス接合体を提供する。【解決手段】銅又は銅合金からなる銅部材１２と、セラミックス部材１１とが接合されてなる銅／セラミックス接合体であって、セラミックス部材１１のうち銅部材１２側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層３１が形成されており、活性金属化合物層３１のうち銅部材１２側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層３４が形成されている。【選択図】図２An object of the present invention is to provide a copper/ceramic bonded body that has excellent bondability between a ceramic member and a copper member even when subjected to severe cooling and heating cycles, and has excellent cooling and heating cycle reliability. [Solution] A copper/ceramic bonded body is formed by bonding a copper member 12 made of copper or a copper alloy and a ceramic member 11, in which a region of the ceramic member 11 on the copper member 12 side contains Ti, Zr. An active metal compound layer 31 containing a compound of one or more active metals selected from , Nb, and Hf is formed. A transition metal layer 34 containing one or more transition metals selected from , Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Ta, and W is formed. [Selection diagram] Figure 2
Description
この発明は、銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅／セラミックス接合体、および、セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板に関するものである。 The present invention relates to a copper/ceramic bonded body formed by bonding a copper member made of copper or a copper alloy to a ceramic member, and an insulating circuit formed by bonding a copper plate made of copper or a copper alloy to the surface of a ceramic substrate. It is related to the board.
パワーモジュール、ＬＥＤモジュールおよび熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子および熱電素子が接合された構造とされている。
例えば、風力発電、電気自動車、ハイブリッド自動車等を制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子は、動作時の発熱量が多いことから、これを搭載する基板としては、セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に導電性の優れた金属板を接合して形成した回路層と、セラミックス基板の他方の面に金属板を接合して形成した放熱用の金属層と、を備えた絶縁回路基板が、従来から広く用いられている。
Power modules, LED modules, and thermoelectric modules have a structure in which power semiconductor elements, LED elements, and thermoelectric elements are bonded to an insulated circuit board that has a circuit layer made of a conductive material formed on one side of an insulating layer. .
For example, power semiconductor elements for controlling high power used to control wind power generation, electric vehicles, hybrid vehicles, etc. generate a large amount of heat during operation, so the substrate on which they are mounted is a ceramic substrate. A circuit layer formed by bonding a metal plate with excellent conductivity to one surface of the ceramic substrate, and a metal layer for heat dissipation formed by bonding a metal plate to the other surface of the ceramic substrate. Insulated circuit boards have been widely used in the past.
例えば、特許文献１には、セラミックス基板の一方の面および他方の面に、銅板を接合することにより回路層および金属層を形成した絶縁回路基板が提案されている。この特許文献１においては、セラミックス基板の一方の面および他方の面に、Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材を介在させて銅板を配置し、加熱処理を行うことにより銅板が接合されている（いわゆる活性金属ろう付け法）。この活性金属ろう付け法では、活性金属であるＴｉが含有されたろう材を用いているため、溶融したろう材とセラミックス基板との濡れ性が向上し、セラミックス基板と銅板とが良好に接合されることになる。
For example,
ところで、最近では、絶縁回路基板に搭載される半導体素子の発熱温度が高くなる傾向にある。また、絶縁回路基板に半導体素子が搭載された半導体デバイスにおいては、高速スイッチングが可能な高温動作デバイスとして使用される。
よって、絶縁回路基板には、短周期で高温条件の熱応力が負荷されることになり、従来にも増して、高い冷熱サイクル信頼性が求められている。
Incidentally, recently, there has been a tendency for the heat generation temperature of semiconductor elements mounted on insulated circuit boards to become higher. Further, in a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on an insulated circuit board, it is used as a high-temperature operation device capable of high-speed switching.
Therefore, the insulated circuit board is subjected to thermal stress under high temperature conditions in a short period of time, and higher thermal cycle reliability is required than ever before.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた銅／セラミックス接合体、および、この銅／セラミックス接合体からなる絶縁回路基板を提供することを目的とする。 This invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is a copper/copper material with excellent bondability between a ceramic member and a copper member and excellent reliability in cooling and heating cycles even when subjected to severe cooling and heating cycles. The present invention aims to provide a ceramic bonded body and an insulated circuit board made of the copper/ceramic bonded body.
前述の課題を解決するために、本発明の態様１の銅／セラミックス接合体は、銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅／セラミックス接合体であって、前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a copper/ceramic joined body according to
本発明の態様１の銅／セラミックス接合体においては、前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域に活性金属化合物層が形成され、前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面に遷移金属層が形成されている。ここで、活性金属化合物層と遷移金属層は、整合性が高く、かつ、遷移金属層は活性金属化合物層と比べて銅との整合性が高いことから、セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域に形成された活性金属化合物層と銅部材との間に遷移金属層が存在することにより、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が大幅に向上することになる。
よって、本発明の態様１の銅／セラミックス接合体においては、短周期で高温条件の冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス部材と銅部材とが剥離せず、冷熱サイクル信頼性に特に優れている。
In the copper/ceramic bonded body according to
Therefore, in the copper/ceramic bonded body of
本発明の態様２の銅／セラミックス接合体は、態様１の銅／セラミックス接合体において、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことを特徴としている。
本発明の態様２の銅／セラミックス接合体によれば、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含んでいるので、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が確実に向上することになる。
A copper/ceramic bonded body according to
According to the copper/ceramic bonded body according to the second aspect of the present invention, the transition metal layer contains one or more transition metals selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni. The reliability of the bond between the ceramic member and the copper member is reliably improved.
本発明の態様３の銅／セラミックス接合体は、態様１または態様２の銅／セラミックス接合体において、前記銅部材のうち前記セラミックス部材側の領域には、Ｃｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されており、前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
本発明の態様３の銅／セラミックス接合体によれば、遷移金属層とＣｕ相およびＡｇ相との整合性が高く、前記銅部材のうち前記セラミックス部材側の領域にＣｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されている場合でも、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が大幅に向上することになる。
A copper/ceramic bonded body according to
According to the copper/ceramic bonded body according to
本発明の態様４の絶縁回路基板は、セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板であって、前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、前記活性金属化合物層のうち前記銅板側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴としている。 An insulated circuit board according to a fourth aspect of the present invention is an insulated circuit board in which a copper plate made of copper or a copper alloy is bonded to the surface of a ceramic substrate, and a region of the ceramic substrate on the copper plate side includes Ti. , Zr, Nb, and Hf. An active metal compound layer containing one or more active metal compounds selected from , Zr, Nb, and Hf is formed, and at the interface on the copper plate side of the active metal compound layer, V, Cr, , Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Ta, and W.
本発明の態様４の絶縁回路基板においては、前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域に活性金属化合物層が形成され、前記活性金属化合物層のうち前記板側の界面に遷移金属層が形成されているので、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が大幅に向上することになる。
よって、本発明の態様４の絶縁回路基板においては、短周期で高温条件の冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス基板と銅板とが剥離せず、冷熱サイクル信頼性に特に優れている。
In the insulated circuit board according to aspect 4 of the present invention, an active metal compound layer is formed in a region of the ceramic substrate on the copper plate side, and a transition metal layer is formed in an interface of the active metal compound layer on the plate side. Therefore, the reliability of the bond between the ceramic substrate and the copper plate is greatly improved.
Therefore, in the insulated circuit board according to aspect 4 of the present invention, even when subjected to short-cycle thermal cycles under high temperature conditions, the ceramic substrate and the copper plate do not separate, and the circuit board has particularly excellent thermal cycle reliability. There is.
本発明の態様５の絶縁回路基板は、態様４の絶縁回路基板において、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことを特徴としている。
本発明の態様５の絶縁回路基板によれば、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含んでいるので、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が確実に向上することになる。
In the insulated circuit board according to
According to the insulated circuit board according to
本発明の態様６の絶縁回路基板は、態様４または態様５の絶縁回路基板において、前記銅板のうち前記セラミックス基板側の領域には、Ｃｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されており、前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
本発明の態様６の絶縁回路基板によれば、遷移金属層とＣｕ相およびＡｇ相との整合性が高く、前記銅板のうち前記セラミックス基板側の領域にＣｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されている場合でも、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が大幅に向上することになる。
In the insulated circuit board according to aspect 6 of the present invention, in the insulated circuit board according to
According to the insulated circuit board according to aspect 6 of the present invention, the transition metal layer has high compatibility with the Cu phase and the Ag phase, and the Cu phase and the Ag phase are contained in the region of the copper plate on the ceramic substrate side. Even when the Ag layer is formed, the reliability of the bond between the ceramic substrate and the copper plate is significantly improved.
本発明によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた銅／セラミックス接合体、および、この銅／セラミックス接合体からなる絶縁回路基板を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a copper/ceramic bonded body which has excellent bondability between a ceramic member and a copper member and has excellent cold/heat cycle reliability even when subjected to severe cold/heat cycles, and this copper/ceramic bonded body. An insulated circuit board consisting of a body can be provided.
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係る銅／セラミックス接合体は、セラミックスからなるセラミックス部材としてのセラミックス基板１１と、銅又は銅合金からなる銅部材としての銅板２２（回路層１２）および銅板２３（金属層１３）とが接合されてなる絶縁回路基板１０である。図１に、本実施形態である絶縁回路基板１０を備えたパワーモジュール１を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the attached drawings.
The copper/ceramic bonded body according to the present embodiment includes a
このパワーモジュール１は、回路層１２および金属層１３が配設された絶縁回路基板１０と、回路層１２の一方の面（図１において上面）に接合層２を介して接合された半導体素子３と、金属層１３の他方側（図１において下側）に配置されたヒートシンク５と、を備えている。
This
半導体素子３は、Ｓｉ等の半導体材料で構成されている。この半導体素子３と回路層１２は、接合層２を介して接合されている。
接合層２は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。
The
The
ヒートシンク５は、前述の絶縁回路基板１０からの熱を放散するためのものである。このヒートシンク５は、銅又は銅合金で構成されており、本実施形態ではりん脱酸銅で構成されている。このヒートシンク５には、冷却用の流体が流れるための流路が設けられている。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク５と金属層１３とが、はんだ材からなるはんだ層７によって接合されている。このはんだ層７は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。
The
Note that, in this embodiment, the
そして、本実施形態である絶縁回路基板１０は、図１に示すように、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１３と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the insulated
セラミックス基板１１は、絶縁性および放熱性に優れた窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスで構成されている。本実施形態では、セラミックス基板１１は、特に放熱性の優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。また、セラミックス基板１１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。
The
回路層１２は、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面（図５において上面）に、銅又は銅合金からなる銅板２２が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、回路層１２は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、回路層１２となる銅板２２の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６ｍｍに設定されている。
As shown in FIG. 5, the
In this embodiment, the
Note that the thickness of the
金属層１３は、図５に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図５において下面）に、銅又は銅合金からなる銅板２３が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、金属層１３は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、金属層１３となる銅板２３の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６ｍｍに設定されている。
As shown in FIG. 5, the
In this embodiment, the
Note that the thickness of the
ここで、図２および図３に、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との接合界面近傍の拡大図を示す。
セラミックス基板１１のうち回路層１２（金属層１３）側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層３１が形成されている。
Here, FIGS. 2 and 3 show enlarged views of the vicinity of the bonding interface between the
An active
活性金属化合物層３１は、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合する際に用いられる活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ）がセラミックス基板１１へ拡散し、セラミックス基板１１の構成元素と反応して形成されるものであり、セラミックス基板１１の一部となる。
活性金属化合物層３１は、より具体的には、セラミックス基板が窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる場合には、これらの活性金属の窒化物を含む層となり、セラミックス基板がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である場合には、これらの活性金属の酸化物を含む層となる。
そして、活性金属化合物層３１は、図２および図３に示すように、複数の活性金属化合物粒子３２が集合した組織とされており、これらの活性金属化合物粒子３２の間には、銅粒界相３３が存在している。
In the active
More specifically, when the ceramic substrate is made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) or aluminum nitride (AlN), the active
As shown in FIGS. 2 and 3, the active
なお、本実施形態では、接合する際に用いられる活性金属としてＴｉを用いており、セラミックス基板１１が窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）で構成されているため、活性金属化合物層３１は、主に窒化チタン（ＴｉＮ）で構成される。
また、本実施形態では、活性金属化合物層３１は、平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の複数の窒化チタン粒子（活性金属化合物粒子３２）が集合して形成されたものとされている。
Note that in this embodiment, Ti is used as the active metal used for bonding, and since the
Further, in this embodiment, the active
そして、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層３４が形成されている。ここで、遷移金属層３４は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことが好ましい。
なお、遷移金属層３４は、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）側の界面のみでなく、活性金属化合物粒子３２と銅粒界相３３との界面に形成されていてもよい。すなわち、遷移金属層３４は、活性金属化合物層３１を構成する活性金属化合物粒子３２の外周面に形成されていてもよい。
At the interface of the active
Note that the
また、本実施形態においては、回路層１２（金属層１３）のうちセラミックス基板１１側の領域には、Ｃｕ相３７とＡｇ相３８とを含むＣｕ－Ａｇ層３６が形成されている。
このＣｕ－Ａｇ層３６は、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合する際に用いられる接合材に含まれるＡｇが、銅板２２（銅板２３）側に拡散することで形成されるものであり、回路層１２（金属層１３）の一部となる。
Further, in this embodiment, a Cu--
This Cu-
ここで、Ｃｕ－Ａｇ層３６は、図２（ｂ）に示すように、Ｃｕ相３７とＡｇ相３８とを含んでいるが、遷移金属層３４は、Ｃｕ相３７と活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間、および、Ａｇ相３８と活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間に形成されている。
なお、複数の活性金属化合物粒子３２の間に形成された銅粒界相３３がＡｇを含んでいてもよい。この場合、銅粒界相３３のＣｕと活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間、および、銅粒界相３３のＡｇと活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間に、遷移金属層３４が形成されていてもよい。
Here, the Cu-
Note that the copper
ここで、本実施形態においては、活性金属化合物層３１の厚さが０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
また、本実施形態においては、Ｃｕ－Ａｇ層３６の厚さが０μｍ以上１５μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
さらに、本実施形態においては、遷移金属層３４の厚さが１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
In this embodiment, the thickness of the active
Further, in this embodiment, the thickness of the Cu--
Furthermore, in this embodiment, the thickness of the
以下に、本実施形態に係る絶縁回路基板１０の製造方法について、図４および図５を参照して説明する。
A method for manufacturing the insulated
（接合材配設工程Ｓ０１）
まず、セラミックス基板１１を準備し、図５に示すように、回路層１２となる銅板２２とセラミックス基板１１との間、および、金属層１３となる銅板２３とセラミックス基板１１との間に、接合材２５として、Ａｇ、Ｃｕ、活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ）、遷移金属（Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ）を配設する。
(Joining material placement step S01)
First, the
ここで、接合材配設工程Ｓ０１では、Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属の配設量を以下のように設定することが好ましい。なお、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合可能であれば、ＡｇやＣｕを配設しなくてもよい。
Ａｇ：０μｍｏｌ／ｃｍ２以上９７．３μｍｏｌ／ｃｍ２以下
Ｃｕ：０μｍｏｌ／ｃｍ２以上７７．８μｍｏｌ／ｃｍ２以下
活性金属：０．８μｍｏｌ／ｃｍ２以上１８．８μｍｏｌ／ｃｍ２以下
遷移金属：１．５μｍｏｌ／ｃｍ２以上１５．０μｍｏｌ／ｃｍ２以下
Here, in the bonding material disposing step S01, it is preferable to set the disposed amounts of Ag, Cu, active metal, and transition metal as follows. Note that as long as the
Ag: 0 μmol/cm 2 or more and 97.3 μmol/cm 2 or less Cu: 0 μmol/cm 2 or more and 77.8 μmol/cm 2 or less Active metal: 0.8 μmol/cm 2 or more and 18.8 μmol/cm 2 or less Transition metal: 1. 5μmol/ cm2 or more 15.0μmol/ cm2 or less
（積層工程Ｓ０２）
次に、銅板２２とセラミックス基板１１を、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）を介して積層するとともに、セラミックス基板１１と銅板２３を、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）を介して積層する。
(Lamination process S02)
Next, the
（接合工程Ｓ０３）
次に、積層された銅板２２、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）、セラミックス基板１１、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）、銅板２３を、積層方向に加圧するとともに、真空炉内に装入して加熱し、銅板２２とセラミックス基板１１と銅板２３を接合する。
このとき、接合材２５の各元素は、銅板２２，２３側、あるいは、セラミックス基板１１側に拡散し、Ｃｕ－Ａｇ層３６、活性金属化合物層３１が形成されることから、接合材２５の各元素が十分に拡散した場合は、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との間に接合層は存在しない。
(Joining process S03)
Next, the
At this time, each element of the
ここで、Ａｇを配設する場合、接合工程Ｓ０３における加熱温度は、８１０℃以上９００℃以下の範囲内とすることが好ましく、８００℃から加熱温度までの昇温工程および加熱温度での保持工程における温度積分値の合計は、２０℃・ｈ以上５０００℃・ｈ以下の範囲内とすることが好ましい。
また、Ａｇを配設しない場合、接合工程Ｓ０３における加熱温度は、９００℃以上１０５０℃以下の範囲内とすることが好ましく、８９０℃から加熱温度までの昇温工程および加熱温度での保持工程における温度積分値の合計は、２０℃・ｈ以上５０００℃・ｈ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、接合工程Ｓ０３における加圧荷重Ｐは、０．０９８ＭＰａ以上１．４７ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。
Here, when disposing Ag, the heating temperature in the bonding step S03 is preferably within the range of 810°C or more and 900°C or less, and the temperature raising step from 800°C to the heating temperature and the holding step at the heating temperature It is preferable that the total temperature integral value in is within the range of 20°C.h or more and 5000°C.h or less.
In addition, when Ag is not provided, the heating temperature in the bonding step S03 is preferably within the range of 900°C or more and 1050°C or less, and in the temperature raising step from 890°C to the heating temperature and the holding step at the heating temperature. The total temperature integral value is preferably within the range of 20°C.h or more and 5000°C.h or less.
Note that the pressurizing load P in the joining step S03 is preferably within the range of 0.098 MPa or more and 1.47 MPa or less.
以上のように、接合材配設工程Ｓ０１と、積層工程Ｓ０２と、接合工程Ｓ０３とによって、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造されることになる。
As described above, the insulated
（ヒートシンク接合工程Ｓ０４）
次に、絶縁回路基板１０の金属層１３の他方の面側にヒートシンク５を接合する。
絶縁回路基板１０とヒートシンク５とを、はんだ材を介して積層して加熱炉に装入し、はんだ層７を介して絶縁回路基板１０とヒートシンク５とをはんだ接合する。
(Heat sink bonding process S04)
Next, the
The insulated
（半導体素子接合工程Ｓ０５）
次に、絶縁回路基板１０の回路層１２の一方の面に、半導体素子３をはんだ付けにより接合する。
前述の工程により、図１に示すパワーモジュール１が製出される。
(Semiconductor element bonding process S05)
Next, the
Through the steps described above, the
以上のような構成とされた本実施形態の絶縁回路基板１０（銅／セラミックス接合体）によれば、セラミックス基板１１の回路層１２（金属層１３）側の領域に活性金属化合物層３１が形成されており、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）の界面に遷移金属層３４が形成されているので、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との接合信頼性が大幅に向上することになる。
According to the insulated circuit board 10 (copper/ceramic bonded body) of this embodiment configured as described above, the active
また、本実施形態の絶縁回路基板１０において、回路層１２（金属層１３）のうちセラミックス基板１１側の領域には、Ｃｕ相３７とＡｇ相３８とを含むＣｕ－Ａｇ層３６が形成されており、Ｃｕ相３７およびＡｇ相３８と活性金属化合物層３１との間に、遷移金属層３４が形成されている場合には、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との接合信頼性が大幅に向上することになる。
Furthermore, in the insulated
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto and can be modified as appropriate without departing from the technical idea of the invention.
For example, in this embodiment, the power module is configured by mounting a semiconductor element on an insulated circuit board, but the present invention is not limited to this. For example, an LED module may be constructed by mounting an LED element on a circuit layer of an insulated circuit board, or a thermoelectric module may be constructed by mounting a thermoelectric element on a circuit layer of an insulated circuit board.
また、本実施形態の絶縁回路基板では、セラミックス基板として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されたものを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の他のセラミックス基板を用いたものであってもよい。 Further, in the insulated circuit board of this embodiment, the ceramic substrate is made of aluminum nitride (AlN), but the ceramic substrate is not limited to this, and alumina (Al 2 O 3 ) , other ceramic substrates such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) may also be used.
さらに、本実施形態においては、回路層を、無酸素銅の圧延板をセラミックス基板に接合することにより形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、銅板を打ち抜いた銅片を回路パターン状に配置された状態でセラミックス基板に接合されることによって回路層を形成してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the circuit layer is formed by bonding a rolled plate of oxygen-free copper to a ceramic substrate, but the circuit layer is not limited to this, and a copper piece punched from a copper plate is formed. The circuit layer may be formed by bonding the circuit layer arranged in a circuit pattern to a ceramic substrate.
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。 Below, the results of a confirmation experiment conducted to confirm the effects of the present invention will be explained.
（実施例１）
まず、表１記載のセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を準備した。なお、厚さは、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は０．６３５ｍｍ、Ｓｉ３Ｎ４は０．３２ｍｍとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、厚さ０．２５ｍｍの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
そして、接合材として表１に示す各元素を、セラミックス基板と銅板との間に配設し、銅板／セラミックス基板／銅板の積層体を得た。
次に、表２に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例１～１６、比較例１～３の絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を得た。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）について、接合界面の観察、および、表面切削試験を実施した。
(Example 1)
First, a ceramic substrate (40 mm x 40 mm) listed in Table 1 was prepared. Note that the thickness was 0.635 mm for AlN and Al 2 O 3 and 0.32 mm for Si 3 N 4 .
In addition, a 37 mm x 37 mm copper plate made of oxygen-free copper and having a thickness of 0.25 mm was prepared as a copper plate serving as a circuit layer and a metal layer.
Then, each element shown in Table 1 was placed as a bonding material between the ceramic substrate and the copper plate to obtain a laminate of copper plate/ceramic substrate/copper plate.
Next, the copper plate and the ceramic substrate were bonded under the conditions shown in Table 2 to obtain insulated circuit boards (copper/ceramic bonded bodies) of Examples 1 to 16 of the present invention and Comparative Examples 1 to 3.
Regarding the obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body), observation of the bonding interface and surface cutting test were performed.
なお、接合界面における各層の観察を以下のように実施した。本発明例１の観察結果を図７に、本発明例２の観察結果を図８に示す。 Note that each layer at the bonding interface was observed as follows. The observation results of Inventive Example 1 are shown in FIG. 7, and the observation results of Inventive Example 2 are shown in FIG.
（活性金属化合物層の観察）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、走査型電子顕微鏡（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＡＧ社製ＧｅｍｉｎｉＳＥＭ ５００）を用いて加速電圧７ｋＶ、倍率３万倍で、高さ３μｍ×幅４μｍの範囲を観察し、活性金属とＮまたはＯが共存する領域が存在し、その領域において活性金属、ＮおよびＯの合計を１００原子％として、活性金属の濃度が２０原子％以上の領域を活性金属化合物層と判断し、当該領域の面積を測定した。なお、活性金属化合物層はセラミックス部材の一部である。測定された面積を測定視野幅で割ることで活性金属化合物層の厚さを算出した。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。
(Observation of active metal compound layer)
Observation samples were taken from the obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body), and the cross section of the bonding interface between the copper plate and the ceramic substrate was examined using a scanning electron microscope (GeminiSEM 500 manufactured by Carl Zeiss AG). An area of 3 μm in height x 4 μm in width was observed at an accelerating voltage of 7 kV and a magnification of 30,000 times. There was a region where the active metal and N or O coexisted, and the total of the active metal, N, and O in that region was 100 atoms. %, a region where the active metal concentration was 20 atomic % or more was determined to be an active metal compound layer, and the area of the region was measured. Note that the active metal compound layer is a part of the ceramic member. The thickness of the active metal compound layer was calculated by dividing the measured area by the measurement field width. Measurements were made in 5 visual fields, and the average values are shown in Table 2.
（Ｃｕ－Ａｇ層の観察）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、ＥＰＭＡ装置（日本電子株式会社製ＪＸＡ－８５３０Ｆ）を用いて加速電圧１５ｋＶで、銅部材と活性金属化合物層の界面から銅部材の方向へ長さ１００μｍの範囲をライン分析し、活性金属、ＡｇおよびＣｕの合計を１００原子％として、Ａｇの濃度が９原子％以上の領域をＣｕ－Ａｇ層と判断し、測定された長さをＣｕ－Ａｇ層の厚さとした。なお、Ｃｕ－Ａｇ層は銅部材の一部である。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。
なお、Ｃｕ－Ａｇ層におけるＣｕ相は銅板のＣｕと一体化しているため組成上は区別できない。
(Observation of Cu-Ag layer)
Observation samples were collected from the obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body), and the cross section of the bonding interface between the copper plate and the ceramic substrate was accelerated using an EPMA device (JXA-8530F manufactured by JEOL Ltd.). At a voltage of 15 kV, line analysis was performed on a 100 μm long range from the interface between the copper member and the active metal compound layer in the direction of the copper member, and the concentration of Ag was 9 at%, assuming the total of the active metal, Ag, and Cu to be 100 at%. The above region was determined to be a Cu--Ag layer, and the measured length was taken as the thickness of the Cu--Ag layer. Note that the Cu--Ag layer is a part of the copper member. Measurements were made in 5 visual fields, and the average values are shown in Table 2.
Note that the Cu phase in the Cu--Ag layer is integrated with the Cu of the copper plate and cannot be distinguished from each other in terms of composition.
（遷移金属層の観察）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、走査透過型電子顕微鏡（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製Ｔｉｔａｎ Ｇ２ ＣｈｅｍｉＳＴＥＭ）を用いて加速電圧２００ｋＶ、倍率６４万倍で、高さ５０ｎｍ×幅２０ｎｍの範囲を観察し、Ｃｕ、Ａｇ、セラミックス構成元素、活性金属および遷移金属の合計を１００原子％として、活性金属化合物層（粒子）中の遷移金属濃度より１原子％以上高い領域を遷移金属層と判断し、当該領域の面積を測定した。測定された面積を測定視野幅で割ることで遷移金属層の厚さを算出した。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。ここでセラミックス構成元素とはＡｌ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏである。
(Observation of transition metal layer)
Observation samples were taken from the resulting insulated circuit board (copper/ceramic bonded body), and the cross section of the bonding interface between the copper plate and the ceramic substrate was examined using a scanning transmission electron microscope (Titan G2 ChemiSTEM manufactured by Thermo Fisher Scientific). The active metal compound layer ( A region having a concentration of 1 atomic % or more higher than the transition metal concentration in the particles) was determined to be a transition metal layer, and the area of the region was measured. The thickness of the transition metal layer was calculated by dividing the measured area by the measurement field width. Measurements were made in 5 visual fields, and the average values are shown in Table 2. Here, the ceramic constituent elements are Al, Si, N, and O.
本発明例１の観察結果を図７に、本発明例２の観察結果を図８に示す。 The observation results of Inventive Example 1 are shown in FIG. 7, and the observation results of Inventive Example 2 are shown in FIG.
（表面切削試験）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して、表面切削試験を行い、銅板とセラミックス基板との接合強度を評価した。
表面切削試験においては、まず、銅板を厚さ３０μｍまで切削した。
そして、図６に示すように、刃幅０．３ｍｍの切削刃を用いて、水平切削速度２μｍ／秒、垂直切削速度０．１μｍ／秒で銅板を切削し（(1)切削段階）、銅板とセラミックス基板との界面に達した時点で切削刃を水平方向のみに移動し（(2)剥離段階）、剥離段階で水平方向の荷重が一定になった時点の水平荷重を測定した。測定された荷重を刃幅で割ることで接合界面の強度を算出した。評価結果を表２に示す。
(Surface cutting test)
A surface cutting test was conducted on the obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body) to evaluate the bonding strength between the copper plate and the ceramic substrate.
In the surface cutting test, first, a copper plate was cut to a thickness of 30 μm.
Then, as shown in Fig. 6, the copper plate was cut using a cutting blade with a blade width of 0.3 mm at a horizontal cutting speed of 2 μm/sec and a vertical cutting speed of 0.1 μm/sec ((1) cutting stage). When the cutting blade reached the interface between the ceramic substrate and the ceramic substrate, the cutting blade was moved only in the horizontal direction ((2) peeling stage), and the horizontal load was measured when the horizontal load became constant in the peeling stage. The strength of the joint interface was calculated by dividing the measured load by the blade width. The evaluation results are shown in Table 2.
セラミックス基板をＡｌＮで構成した本発明例１～７および比較例１を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例１～７においては、遷移金属層が形成されていない比較例１に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
セラミックス基板をＳｉ３Ｎ４で構成した本発明例８～１４および比較例２を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例８～１４においては、遷移金属層が形成されていない比較例２に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
セラミックス基板をＡｌ２Ｏ３で構成した本発明例１５，１６および比較例３を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例１５，１６においては、遷移金属層が形成されていない比較例３に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
Comparing Invention Examples 1 to 7 in which the ceramic substrate was made of AlN and Comparative Example 1, in Invention Examples 1 to 7 in which a transition metal layer was formed, compared to Comparative Example 1 in which a transition metal layer was not formed. It is confirmed that the strength of the bonded interface is improved.
Comparing Inventive Examples 8 to 14 and Comparative Example 2, in which the ceramic substrate was made of Si 3 N 4 , it is found that in Inventive Examples 8 to 14, in which a transition metal layer is formed, compared with Comparative Example 2, in which a transition metal layer is not formed. It is confirmed that the strength of the bonding interface is improved compared to Example 2.
Comparing Invention Examples 15 and 16 in which the ceramic substrate was made of Al 2 O 3 and Comparative Example 3, in Invention Examples 15 and 16 in which a transition metal layer was formed, compared to the comparison in which a transition metal layer was not formed. It is confirmed that the strength of the bonding interface is improved compared to Example 3.
ここで、本発明例１においては、図７に示すように、Ｃｕ相とＴｉＮ（活性金属化合物層）との間に、Ｆｅ相（遷移金属層）が形成されていることが観察される。
また、本発明例２においては、図８に示すように、Ａｇ相とＴｉＮ（活性金属化合物層）との間に、Ｆｅ相（遷移金属層）が形成されていることが観察される。また、図８においては、Ａｇ相とＦｅ相（遷移金属層）の間にＣｕ相が確認される。
Here, in Inventive Example 1, as shown in FIG. 7, it is observed that an Fe phase (transition metal layer) is formed between the Cu phase and TiN (active metal compound layer).
Furthermore, in Inventive Example 2, as shown in FIG. 8, it is observed that a Fe phase (transition metal layer) is formed between the Ag phase and TiN (active metal compound layer). Further, in FIG. 8, a Cu phase is confirmed between the Ag phase and the Fe phase (transition metal layer).
（実施例２）
上述した実施例１と同様に、表３記載のセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を準備した。なお、厚さは、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は０．６３５ｍｍ、Ｓｉ３Ｎ４は０．３２ｍｍとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、厚さ０．２５ｍｍの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
そして、接合材として表３に示す各元素を、セラミックス基板と銅板との間に配設し、銅板／セラミックス基板／銅板の積層体を得た。
次に、表４に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例２１～３０、比較例２１～２３の絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を得た。
(Example 2)
Ceramic substrates (40 mm x 40 mm) listed in Table 3 were prepared in the same manner as in Example 1 described above. Note that the thickness was 0.635 mm for AlN and Al 2 O 3 and 0.32 mm for Si 3 N 4 .
In addition, a 37 mm x 37 mm copper plate made of oxygen-free copper and having a thickness of 0.25 mm was prepared as a copper plate serving as a circuit layer and a metal layer.
Then, each element shown in Table 3 was disposed as a bonding material between the ceramic substrate and the copper plate to obtain a laminate of copper plate/ceramic substrate/copper plate.
Next, the copper plate and the ceramic substrate were bonded under the conditions shown in Table 4 to obtain insulated circuit boards (copper/ceramic bonded bodies) of Invention Examples 21 to 30 and Comparative Examples 21 to 23.
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）について、実施例１と同様に接合界面の観察を行った。評価結果を表４に示す。
また、得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して、液槽にて－４０℃×５ｍｉｎ←→１５０℃×５ｍｉｎの条件で冷熱サイクルを１０００サイクルまで行った。その後、実施例１と同様に、表面切削試験を実施した。評価結果を表４に示す。
Regarding the obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body), the bonding interface was observed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 4.
In addition, the obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body) was subjected to cooling and heating cycles up to 1000 cycles under the conditions of -40° C. x 5 min←→150° C. x 5 min in a liquid bath. Thereafter, a surface cutting test was conducted in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 4.
セラミックス基板をＡｌＮで構成した本発明例２１～２４および比較例２１を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例２１～２４においては、遷移金属層が形成されていない比較例２１に比べて、冷熱サイクル負荷後の接合界面の強度が向上していることが確認される。 Comparing Inventive Examples 21 to 24 and Comparative Example 21, in which the ceramic substrate was made of AlN, it is found that Inventive Examples 21 to 24 in which a transition metal layer is formed are superior to Comparative Example 21 in which a transition metal layer is not formed. In comparison, it is confirmed that the strength of the joint interface after thermal cycle loading is improved.
セラミックス基板をＳｉ３Ｎ４で構成した本発明例２５～２８および比較例２２を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例２５～２８においては、遷移金属層が形成されていない比較例２２に比べて、冷熱サイクル負荷後の接合界面の強度が向上していることが確認される。 Comparing Inventive Examples 25 to 28 and Comparative Example 22, in which the ceramic substrate was made of Si 3 N 4 , it is found that in Inventive Examples 25 to 28, in which a transition metal layer is formed, the comparative example in which a transition metal layer is not formed. It is confirmed that the strength of the bonded interface after the thermal cycle load is improved compared to Example 22.
セラミックス基板をＡｌ２Ｏ３で構成した本発明例２９，３０および比較例２３を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例２９，３０においては、遷移金属層が形成されていない比較例２３に比べて冷熱サイクル負荷後の接合界面の強度が向上していることが確認される。 Comparing Inventive Examples 29 and 30, in which the ceramic substrate was made of Al 2 O 3 , and Comparative Example 23, in Inventive Examples 29 and 30, in which a transition metal layer was formed, compared to Comparative Example 29, in which a transition metal layer was not formed. It is confirmed that the strength of the bonded interface after the thermal cycle load is improved compared to Example 23.
以上の確認実験の結果から、本発明例によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を提供可能であることが確認された。 From the results of the above confirmation experiments, it has been found that, according to the present invention, an insulated circuit board ( It was confirmed that it is possible to provide a copper/ceramic bonded body).
１０ 絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）
１１ セラミックス基板（セラミックス部材）
１２ 回路層（銅部材）
１３ 金属層（銅部材）
３１ 活性金属化合物層
３４ 遷移金属層
３６ Ｃｕ－Ａｇ層
３７ Ｃｕ相
３８ Ａｇ相
10 Insulated circuit board (copper/ceramic bonded body)
11 Ceramic substrate (ceramic member)
12 Circuit layer (copper material)
13 Metal layer (copper member)
31 Active
Claims (6)
前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、
前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴とする銅／セラミックス接合体。 A copper/ceramic bonded body formed by bonding a copper member made of copper or a copper alloy and a ceramic member,
An active metal compound layer containing a compound of one or more active metals selected from Ti, Zr, Nb, and Hf is formed in a region of the ceramic member on the copper member side,
A transition metal layer containing one or more transition metals selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Ta, and W at the interface on the copper member side of the active metal compound layer. A copper/ceramic bonded body characterized by being formed with.
前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅／セラミックス接合体。 A Cu-Ag layer including a Cu phase and an Ag phase is formed in a region of the copper member on the ceramic member side,
3. The copper/ceramic bonded body according to claim 1, wherein the transition metal layer is formed between the Cu phase and Ag phase and the active metal compound layer.
前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、
前記活性金属化合物層のうち前記銅板側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴とする絶縁回路基板。 An insulated circuit board in which a copper plate made of copper or a copper alloy is bonded to the surface of a ceramic substrate,
An active metal compound layer containing a compound of one or more active metals selected from Ti, Zr, Nb, and Hf is formed in a region of the ceramic substrate on the copper plate side,
A transition metal layer containing one or more transition metals selected from V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Ta, and W is provided at the interface on the copper plate side of the active metal compound layer. An insulated circuit board characterized in that:
前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の絶縁回路基板。 A Cu--Ag layer including a Cu phase and an Ag phase is formed in a region of the copper plate on the ceramic substrate side,
6. The insulated circuit board according to claim 4, wherein the transition metal layer is formed between the Cu phase and Ag phase and the active metal compound layer.
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/032886 WO2024053738A1 (en) | 2022-09-09 | 2023-09-08 | Copper/ceramic bonded body and insulated circuit board |
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