WO2023286862A1 - 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板 - Google Patents

銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板 Download PDF

Info

Publication number
WO2023286862A1
WO2023286862A1 PCT/JP2022/027881 JP2022027881W WO2023286862A1 WO 2023286862 A1 WO2023286862 A1 WO 2023286862A1 JP 2022027881 W JP2022027881 W JP 2022027881W WO 2023286862 A1 WO2023286862 A1 WO 2023286862A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
copper
active metal
layer
ceramic
area
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/027881
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸幸 寺▲崎▼
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱マテリアル株式会社 filed Critical 三菱マテリアル株式会社
Publication of WO2023286862A1 publication Critical patent/WO2023286862A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal

Definitions

  • the present invention provides a copper/ceramic bonded body in which a copper member made of copper or a copper alloy and a ceramic member are joined together, and an insulating circuit in which a copper plate made of copper or a copper alloy is joined to the surface of a ceramic substrate. It relates to substrates.
  • a power module, an LED module, and a thermoelectric module have a structure in which a power semiconductor element, an LED element, and a thermoelectric element are joined to an insulating circuit board in which a circuit layer made of a conductive material is formed on one side of an insulating layer.
  • power semiconductor elements for high power control used to control wind power generation, electric vehicles, hybrid vehicles, etc. generate a large amount of heat during operation.
  • Patent Document 1 proposes an insulated circuit board in which a circuit layer and a metal layer are formed by bonding copper plates to one side and the other side of a ceramic substrate.
  • copper plates are arranged on one surface and the other surface of a ceramic substrate with an Ag—Cu—Ti brazing material interposed therebetween, and the copper plates are joined by heat treatment (so-called active metal brazing method).
  • Patent Document 2 proposes a power module substrate in which a copper plate made of copper or a copper alloy and a ceramic substrate made of AlN or Al 2 O 3 are bonded using a bonding material containing Ag and Ti. ing. Furthermore, Patent Document 3 proposes a power module substrate in which a copper plate made of copper or a copper alloy and a ceramic substrate made of silicon nitride are bonded using a bonding material containing Ag and Ti. As described above, when a copper plate and a ceramic substrate are bonded using a bonding material containing Ti, Ti, which is an active metal, reacts with the ceramic substrate, thereby improving the wettability of the bonding material and the copper plate. The bonding strength with the ceramic substrate is improved.
  • the heat generation temperature of the semiconductor elements mounted on the insulated circuit board tends to be higher, and the insulated circuit board is required to have higher cooling/heating cycle reliability to withstand severe cooling/heating cycles.
  • Ti which is an active metal
  • an intermetallic compound containing Cu and Ti precipitates.
  • the vicinity of the joint interface becomes hard, cracks may occur in the ceramic member during thermal cycle loading, and there is a risk of deterioration in thermal cycle reliability.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. It is an object of the present invention to provide an insulated circuit board made of this copper/ceramic bonded body.
  • the inventors of the present invention conducted intensive studies, and found that when a ceramic member and a copper member are joined using a joining material containing Ag and an active metal, it is formed at the joining interface. It was found that the bonding layer contains an Ag-enriched phase with a high Ag concentration and active metal-containing precipitates containing active metals, and that the bonding interface is hardened by precipitation hardening due to the active metal-containing precipitates. Therefore, the present inventors have found that by optimizing the amount of active metal-containing precipitates present, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the ceramic member during thermal cycle loads.
  • a copper/ceramic joined body is a copper member obtained by joining a copper member made of copper or a copper alloy and a ceramic member.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m or less in a field of view of 200 ⁇ m in the width direction of the joint interface in the cross section and 10 ⁇ m from the surface of the active metal compound layer to the copper member side, and the active metal-containing
  • the ratio A/B between the area A of the precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more is set within a range of 0.03 or more and 0.8 or less.
  • the copper/ceramic joined body has the copper member and the ceramic member, and the
  • the width direction of the bonding interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic member and the copper member is 200 ⁇ m and the copper is separated from the surface of the active metal compound layer. Since the ratio A/B between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more in a field of view of 10 ⁇ m toward the member is 0.03 or more. , the active metal reacts sufficiently, and the ceramic member and the copper member are firmly joined.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less, and the ratio A between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more Since /B is set to 0.8 or less, it is possible to suppress hardening of the joint interface, and suppress the occurrence of cracks in the ceramic member during thermal cycle loads.
  • the thickness t1 of the active metal compound layer is in the range of 0.05 ⁇ m or more and 1.2 ⁇ m or less.
  • the thickness t1 of the active metal compound layer is in the range of 0.05 ⁇ m or more and 1.2 ⁇ m or less, the ceramic member and the copper member are reliably and strongly bonded by the active metal, Hardening of the joint interface is further suppressed.
  • an Ag—Cu alloy layer is formed on the copper member side at the bonding interface between the ceramic member and the copper member, and the Ag— It is preferable that the thickness t2 of the Cu alloy layer is in the range of 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. In this case, the Ag of the bonding material sufficiently reacts with the copper member to reliably and firmly bond the ceramic member and the copper member together, and hardening of the bonding interface is further suppressed.
  • An insulated circuit board is an insulated circuit board in which a copper plate made of copper or a copper alloy is bonded to a surface of a ceramic substrate, wherein the bonding interface between the ceramic substrate and the copper plate includes: An active metal compound layer is formed on the ceramic substrate side, and the width direction of the joint interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic substrate and the copper plate is 200 ⁇ m and from the surface of the active metal compound layer to the copper plate side.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less, and the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more
  • the ratio A/B is in the range of 0.03 or more and 0.8 or less. It can also be said that the insulating circuit board has the ceramic substrate and the copper plate, and the copper plate is joined to the surface of the ceramic substrate.
  • the width direction of the bonding interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic substrate and the copper plate is 200 ⁇ m and from the surface of the active metal compound layer to the copper member side.
  • the ratio A/B between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more is 0.03 or more. reacted sufficiently, and the ceramic substrate and the copper plate were firmly bonded.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less, and the ratio A between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more Since /B is set to 0.8 or less, it is possible to suppress hardening of the bonding interface, and suppress the occurrence of cracks in the ceramic substrate during thermal cycle loads.
  • the thickness t1 of the active metal compound layer is in the range of 0.05 ⁇ m or more and 1.2 ⁇ m or less.
  • the thickness t1 of the active metal compound layer is in the range of 0.05 ⁇ m or more and 1.2 ⁇ m or less, the ceramic substrate and the copper plate are reliably and strongly bonded by the active metal, Hardening of the interface is further suppressed.
  • an Ag—Cu alloy layer is formed on the copper plate side at the bonding interface between the ceramic substrate and the copper plate, and the Ag—Cu alloy layer It is preferable that the thickness t2 is within the range of 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. In this case, the Ag of the bonding material sufficiently reacts with the copper plate to ensure firm bonding between the ceramic substrate and the copper plate, and hardening of the bonding interface is further suppressed.
  • a copper/ceramic joint that can suppress the occurrence of cracks in a ceramic member even when a severe thermal cycle is applied and has excellent thermal cycle reliability, and the copper/ceramic It is possible to provide an insulated circuit board made of a bonded body.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a power module using an insulated circuit board according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a bonding interface between a circuit layer and a metal layer of an insulated circuit board and a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a flowchart of a method for manufacturing an insulated circuit board according to an embodiment of the present invention
  • FIG. It is a schematic explanatory drawing of the manufacturing method of the insulation circuit board which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of calculating the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase in the example of the present invention. 4 is a photograph showing an example of observation results of a joint interface in this example.
  • the copper/ceramic bonded body according to the present embodiment includes a ceramic substrate 11 as a ceramic member made of ceramics, and a copper plate 42 (circuit layer 12) and a copper plate 43 (metal layer 13) as copper members made of copper or a copper alloy. is an insulating circuit board 10 formed by bonding the .
  • FIG. 1 shows a power module 1 having an insulated circuit board 10 according to this embodiment.
  • This power module 1 includes an insulating circuit board 10 on which a circuit layer 12 and a metal layer 13 are arranged, and a semiconductor element 3 bonded to one surface (upper surface in FIG. 1) of the circuit layer 12 via a bonding layer 2. and a heat sink 5 arranged on the other side (lower side in FIG. 1) of the metal layer 13 .
  • the semiconductor element 3 is made of a semiconductor material such as Si.
  • the semiconductor element 3 and the circuit layer 12 are bonded via the bonding layer 2 .
  • the bonding layer 2 is made of, for example, a Sn--Ag-based, Sn--In-based, or Sn--Ag--Cu-based solder material.
  • the heat sink 5 is for dissipating heat from the insulating circuit board 10 described above.
  • the heat sink 5 is made of copper or a copper alloy, and is made of phosphorus-deoxidized copper in this embodiment.
  • the heat sink 5 is provided with a channel through which cooling fluid flows.
  • the heat sink 5 and the metal layer 13 are joined by a solder layer 7 made of a solder material.
  • the solder layer 7 is made of, for example, a Sn--Ag-based, Sn--In-based, or Sn--Ag--Cu-based solder material.
  • the insulating circuit board 10 of the present embodiment includes a ceramic substrate 11, a circuit layer 12 provided on one surface (upper surface in FIG. 1) of the ceramic substrate 11, and a ceramic substrate. and a metal layer 13 disposed on the other surface (lower surface in FIG. 1) of the substrate 11 .
  • the ceramics substrate 11 is made of ceramics such as silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), etc., which are excellent in insulation and heat dissipation.
  • the ceramic substrate 11 is made of aluminum nitride (AlN), which has excellent heat dissipation properties.
  • the thickness of the ceramic substrate 11 is set within a range of, for example, 0.2 mm or more and 1.5 mm or less, and is set to 0.635 mm in this embodiment.
  • the circuit layer 12 is formed by bonding a copper plate 42 made of copper or a copper alloy to one surface (upper surface in FIG. 4) of the ceramic substrate 11. As shown in FIG. In this embodiment, the circuit layer 12 is formed by bonding a rolled plate of oxygen-free copper to the ceramic substrate 11 .
  • the thickness of the copper plate 42 that forms the circuit layer 12 is set within a range of 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, and is set to 0.6 mm in this embodiment.
  • the metal layer 13 is formed by bonding a copper plate 43 made of copper or a copper alloy to the other surface of the ceramic substrate 11 (the lower surface in FIG. 4).
  • the metal layer 13 is formed by bonding a rolled plate of oxygen-free copper to the ceramic substrate 11 .
  • the thickness of the copper plate 43 that forms the metal layer 13 is set within a range of 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, and is set to 0.6 mm in this embodiment.
  • an active metal compound layer 21 and an Ag—Cu alloy layer 22 are formed in order from the ceramic substrate 11 side at the bonding interface between the ceramic substrate 11, the circuit layer 12 and the metal layer 13. ing.
  • the bonding material 45 contains Ti as an active metal and the ceramic substrate 11 is made of aluminum nitride
  • the active metal compound layer 21 is made of titanium nitride (TiN). It can also be said that the active metal compound layer 21 is part of the ceramic substrate 11 . It can also be said that the Ag—Cu alloy layer 22 is part of the circuit layer 12 and the metal layer 13 .
  • the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the circuit layer 12 and metal layer 13 is the interface between the active metal compound layer 21 and the Ag--Cu alloy layer 22.
  • active metal-containing precipitates are present at the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the circuit layer 12 and the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the metal layer 13. ing.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is preferably 10 ⁇ m 2 or more. It is difficult to manufacture an insulated circuit board 10 with an active metal-containing deposit area A of less than 10 ⁇ m 2 .
  • the ratio A/B between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more is within the range of 0.03 or more and 0.8 or less. . As a result, hardening of the joint interface can be suppressed, and cracking of the ceramic substrate 11 under thermal cycle load can be suppressed.
  • the thickness t1 of the active metal compound layer 21 formed at the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the circuit layer 12 and metal layer 13 is within the range of 0.05 ⁇ m or more and 1.2 ⁇ m or less. It is preferable that Further, in the present embodiment, the thickness t2 of the Ag—Cu alloy layer 22 formed at the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the circuit layer 12 and the metal layer 13 is preferably 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. .
  • FIG. 1 A method for manufacturing the insulated circuit board 10 according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 1 A method for manufacturing the insulated circuit board 10 according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a copper plate 42 to be the circuit layer 12 and a copper plate 43 to be the metal layer 13 are prepared. Then, a bonding material 45 is applied to the bonding surfaces of the copper plate 42 to be the circuit layer 12 and the copper plate 43 to be the metal layer 13 and dried.
  • the coating thickness of the paste-like bonding material 45 is preferably within the range of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less after drying. In this embodiment, the paste bonding material 45 is applied by screen printing.
  • the bonding material 45 contains Ag and an active metal (one or more selected from Ti, Zr, Nb, and Hf).
  • an Ag--Ti based brazing material (Ag--Cu--Ti based brazing material) is used as the bonding material 45.
  • the Ag--Ti-based brazing material (Ag--Cu--Ti-based brazing material)
  • the content of Cu is in the range of 0% by mass or more and 45% by mass or less
  • the active metal Ti (active metal) is 0.5%. It is preferable to use a composition in which the content is in the range of 20% by mass or more and the balance is Ag and unavoidable impurities.
  • the specific surface area of the Ag powder contained is preferably 0.15 m 2 /g or more, more preferably 0.25 m 2 /g or more, and more preferably 0.40 m 2 /g or more.
  • the specific surface area of the Ag powder contained in the bonding material 45 is preferably 1.40 m 2 /g or less, more preferably 1.00 m 2 /g or less, and 0.75 m 2 /g or less. is more preferable.
  • the particle size distribution ratio [D 90 -D 10 ] Ag /[D 90 -D 10 ] active metal is more preferably 0.05 or more, more preferably 0.15 or more.
  • the particle size distribution ratio [D 90 ⁇ D 10 ] Ag /[D 90 ⁇ D 10 ] active metal is more preferably 0.80 or less, more preferably 0.50 or less.
  • a copper plate 42 to be the circuit layer 12 is laminated on one surface (upper surface in FIG. 4) of the ceramic substrate 11 with a bonding material 45 interposed therebetween, and on the other surface (lower surface in FIG. 4) of the ceramic substrate 11 , a copper plate 43 to be the metal layer 13 is laminated with a bonding material 45 interposed therebetween.
  • the heating temperature in the pressurizing and heating step S03 is preferably in the range of 800° C. or higher and 850° C. or lower.
  • the sum of temperature integral values in the heating step from 780° C. to the heating temperature and the holding step at the heating temperature is preferably in the range of 7° C. ⁇ h or more and 120° C. ⁇ h or less.
  • the pressure load in the pressurization and heating step S03 is preferably within the range of 0.029 MPa or more and 2.94 MPa or less.
  • the degree of vacuum in the pressurizing and heating step S03 is preferably in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or less.
  • the cooling rate in this cooling step S04 is preferably within the range of 2° C./min or more and 20° C./min or less.
  • the cooling rate here is the cooling rate from the heating temperature to 780° C., which is the Ag—Cu eutectic temperature.
  • the insulated circuit board 10 of the present embodiment is manufactured through the bonding material disposing step S01, the laminating step S02, the pressurizing and heating step S03, and the cooling step S04.
  • Heat-sink bonding step S05 Next, the heat sink 5 is bonded to the other side of the metal layer 13 of the insulated circuit board 10 .
  • the insulating circuit board 10 and the heat sink 5 are laminated with a solder material interposed therebetween and placed in a heating furnace.
  • semiconductor element bonding step S06 Next, the semiconductor element 3 is soldered to one surface of the circuit layer 12 of the insulating circuit board 10 .
  • the power module 1 shown in FIG. 1 is produced by the above-described steps.
  • the bonding interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic substrate 11, the circuit layer 12 and the metal layer 13 is In a field of view of 200 ⁇ m in the width direction and 10 ⁇ m from the surface of the active metal compound layer 21 to the circuit layer 12 and metal layer 13 side, the area A of the active metal-containing precipitate and the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more is 0.03 or more, the active metal reacts sufficiently, and the ceramic substrate 11, the circuit layer 12 and the metal layer 13 are firmly bonded.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is set to 360 ⁇ m 2 or less, and the ratio A/ Since B is set to 0.8 or less, it is possible to suppress hardening of the bonding interface, and suppress the occurrence of cracks in the ceramic substrate 11 during a thermal cycle load.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is preferably 270 ⁇ m 2 or less, more preferably 210 ⁇ m 2 or less.
  • the ratio A/B is preferably 0.04 or more and 0.6 or less, more preferably 0.045 or more and 0.4 or less.
  • the active metal compound layer 21 is formed at the joint interface between the ceramic substrate 11 and the circuit layer 12 and the metal layer 13, and the thickness t1 of the active metal compound layer 21 is 0.05 ⁇ m or more.
  • the thickness is within the range of 2 ⁇ m or less, the ceramic substrate 11, the circuit layer 12 and the metal layer 13 are reliably and strongly bonded by the active metal, and hardening of the bonding interface is further suppressed. .
  • the thickness t1 of the active metal compound layer 21 is preferably 0.08 ⁇ m or less, more preferably 0.15 ⁇ m or less. Further, in order to further suppress the bonding interface from becoming unnecessarily hard, the thickness t1 of the active metal compound layer 21 is preferably 1.0 ⁇ m or less, more preferably 0.6 ⁇ m or less. .
  • the Ag—Cu alloy layer 22 is formed at the bonding interface between the ceramic substrate 11, the circuit layer 12, and the metal layer 13, and the thickness t2 of the Ag—Cu alloy layer 22 is 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m.
  • the Ag of the bonding material sufficiently reacts with the circuit layer 12 and the metal layer 13, and the ceramic substrate 11, the circuit layer 12 and the metal layer 13 are securely and firmly bonded.
  • hardening of the bonding interface is further suppressed.
  • the thickness t2 of the Ag—Cu alloy layer 22 is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more. more preferred. Further, in order to further suppress the bonding interface from becoming unnecessarily hard, the thickness t2 of the Ag—Cu alloy layer 22 is preferably 25 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less.
  • a power module is configured by mounting a semiconductor element on an insulated circuit board, but the present invention is not limited to this.
  • an LED module may be configured by mounting an LED element on the circuit layer of the insulating circuit board, or a thermoelectric module may be configured by mounting a thermoelectric element on the circuit layer of the insulating circuit board.
  • the ceramic substrate is made of aluminum nitride ( AlN).
  • other ceramic substrates such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) may be used.
  • Ti was used as an example of the active metal contained in the bonding material. It suffices if it contains the above active metals. These active metals may be contained as hydrides.
  • the circuit layer was described as being formed by bonding a rolled plate of oxygen-free copper to a ceramic substrate, but the present invention is not limited to this, and a copper piece punched out of a copper plate is used.
  • a circuit layer may be formed by bonding to a ceramic substrate while being arranged in a circuit pattern. In this case, each copper piece should have the interface structure with the ceramic substrate as described above.
  • the bonding material is provided on the bonding surface of the copper plate, but the present invention is not limited to this, and the bonding material may be provided between the ceramic substrate and the copper plate. Alternatively, a bonding material may be provided on the bonding surface of the ceramic substrate.
  • a ceramic substrate (40 mm ⁇ 40 mm) shown in Table 1 was prepared.
  • the thickness of AlN and Al 2 O 3 was 0.635 mm, and the thickness of Si 3 N 4 was 0.32 mm.
  • a copper plate made of oxygen-free copper and having a thickness of 37 mm ⁇ 37 mm and having a thickness shown in Table 1 was prepared as a copper plate serving as a circuit layer and a metal layer.
  • a bonding material containing Ag powder and active metal powder shown in Table 1 was applied to a copper plate serving as a circuit layer and a metal layer so that the target thickness after drying would be the value shown in Table 1.
  • a paste material was used as the bonding material, and the amounts of Ag, Cu, and active metal were as shown in Table 1.
  • the BET value (specific surface area) of the Ag powder was measured by using AUTOSORB-1 manufactured by QUANTACHRROME, vacuum deaeration by heating at 150 ° C. for 30 minutes as pretreatment, N 2 adsorption, liquid nitrogen 77 K, BET multipoint method. It was measured.
  • Particle size distribution of Ag powder [D 90 -D 10 ] Particle size distribution of Ag and active metal powder [D 90 -D 10 ] Active metal was measured as follows.
  • the particle size distribution was measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method using MT3300EXII manufactured by Microtrack. As a condition, a powder was dispersed in an aqueous solution of sodium hexametaphosphate, and a sample subjected to US dispersion for 1 minute was measured. Measurement was performed 3 times and the average value was used. In the measurement results, the particle diameter at which the volume-based cumulative frequency was 10% was defined as D10, and the particle diameter at which the volume-based cumulative frequency was 90% was defined as D90.
  • the particle size of D90-D10 in the Ag powder was defined as [ D90 - D10] Ag
  • the particle size of D90-D10 in the active metal powder was defined as [ D90 - D10] active metal .
  • Table 1 shows the ratio of [D 90 -D 10 ] Ag to [D 90 -D 10 ] active metal ([D 90 -D 10 ] Ag /D 90 -D 10 ] active metal ).
  • This laminate was heated while being pressed in the lamination direction to generate an Ag—Cu liquid phase.
  • the pressure load was set to 0.294 MPa, and the temperature integral value was set as shown in Table 2. Then, by cooling the heated laminate, the copper plate serving as the circuit layer, the ceramic substrate, and the metal plate serving as the metal layer were bonded to obtain an insulated circuit substrate (copper/ceramic bonded body).
  • thermal cycle reliability was evaluated as follows.
  • Table 2 shows the average values of these 10 fields of view. Also, the ratio A/B between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase was calculated and shown in Table 2.
  • FIG. 6 shows an example of observation results of the bonding interface. Active metal-containing precipitates and Ag-enriched phases are observed at the joint interface.
  • inventive examples 1 to 3 using AlN as a ceramic substrate and comparative example 1 are compared.
  • Comparative Example 1 the area of the active metal-containing precipitate was measured in a field of view of 200 ⁇ m in the width direction of the bonding interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic substrate and the copper plate and 10 ⁇ m from the surface of the active metal compound layer to the copper plate side.
  • the ratio A/B between A and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more was set to 0.007, and the number of cracks generated was 50 times in the thermal cycle test.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less, and the area A of the active metal-containing precipitate and the Ag concentration are 10 atomic % or more.
  • the ratio A/B to the area B of a certain Ag-enriched phase is within the range of 0.03 or more and 0.8 or less, and the number of cracks generated in the thermal cycle test is 350 to 500 times, and the thermal cycle reliability is improved. was excellent.
  • inventive examples 4 to 6 using Si 3 N 4 as the ceramic substrate and comparative examples 2 and 3 are compared.
  • Comparative Example 2 in a cross section along the lamination direction of the ceramic substrate and the copper plate, in a field of view of 200 ⁇ m in the width direction of the joint interface and 10 ⁇ m from the surface of the active metal compound layer to the copper plate side, the area A of the active metal-containing precipitate was is 395.7 ⁇ m 2 and the ratio A/B between the area A of the active metal-containing precipitate and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more is 1.256. , and the number of cracks occurred 1200 times in the thermal cycle test.
  • the area of the active metal-containing precipitate was measured in a field of view of 200 ⁇ m in the width direction of the bonding interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic substrate and the copper plate and 10 ⁇ m from the surface of the active metal compound layer to the copper plate side.
  • the ratio A/B between A and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more was set to 1.305, and the number of cracks generated was 1200 times in the thermal cycle test.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less, and the area A of the active metal-containing precipitate and the Ag concentration are 10 atomic % or more.
  • the ratio A/B to the area B of a certain Ag-enriched phase is within the range of 0.03 or more and 0.8 or less, and the number of cracks generated exceeds 1800 to 2000 times in the thermal cycle test, and the thermal cycle reliability was excellent.
  • inventive examples 7 and 8 using Al 2 O 3 as the ceramic substrate and comparative example 4 are compared.
  • Comparative Example 4 the area of the active metal-containing precipitate was measured in a field of view of 200 ⁇ m in the width direction of the bonding interface in the cross section along the lamination direction of the ceramic substrate and the copper plate and 10 ⁇ m from the surface of the active metal compound layer to the copper plate side.
  • the ratio A/B between A and the area B of the Ag-enriched phase having an Ag concentration of 10 atomic % or more was set to 0.018, and the number of cracks occurred 50 times in the thermal cycle test.
  • the area A of the active metal-containing precipitate is 360 ⁇ m 2 or less, and the area A of the active metal-containing precipitate and the Ag concentration are 10 atomic % or more.
  • the ratio A/B to the area B of a certain Ag-enriched phase is in the range of 0.03 or more and 0.8 or less, and the number of cracks generated exceeds 300 to 450 times in the thermal cycle test, and the thermal cycle reliability was excellent.
  • the copper/ceramic bonded body and insulating circuit board of this embodiment are suitably applied to power modules, LED modules and thermoelectric modules.
  • Insulated circuit board (copper/ceramic joint) 11 Ceramic substrate (ceramic member) 12 circuit layer (copper member) 13 metal layer (copper member) 21 Active metal compound layer 22 Ag—Cu alloy layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

この銅／セラミックス接合体（１０）は、銅又は銅合金からなる銅部材（１２，１３）と、セラミックス部材（１１）とを有し、銅部材（１２，１３）とセラミックス部材（１１）とが接合され、セラミックス部材（１１）と銅部材（１２，１３）との接合界面において、セラミックス部材（１１）側には活性金属化合物層（２１）が形成されており、セラミックス部材（１１）と銅部材（１２，１３）との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層（２１）の表面から銅部材（１２，１３）側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、活性金属含有析出物の面積ＡとＡｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされている。

Description

銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
　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。
　本願は、２０２１年７月１６日に、日本に出願された特願２０２１－１１７９５２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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。
　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）。
　また、特許文献２においては、銅又は銅合金からなる銅板と、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３からなるセラミックス基板とが、ＡｇおよびＴｉを含む接合材を用いて接合されたパワーモジュール用基板が提案されている。
　さらに、特許文献３には、銅又は銅合金からなる銅板と、窒化ケイ素からなるセラミックス基板とが、ＡｇおよびＴｉを含む接合材を用いて接合されたパワーモジュール用基板が提案されている。
　前述のように、Ｔｉを含む接合材を用いて銅板とセラミックス基板とを接合した場合には、活性金属であるＴｉがセラミックス基板と反応することにより、接合材の濡れ性が向上し、銅板とセラミックス基板との接合強度が向上することになる。
　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り、絶縁回路基板には、従来にも増して、厳しい冷熱サイクルに耐えることができる冷熱サイクル信頼性が求められている。
　ここで、前述のように、Ｔｉを含む接合材を用いて銅板とセラミックス基板とを接合した場合には、銅板側に活性金属であるＴｉが拡散し、ＣｕとＴｉを含む金属間化合物が析出することで、接合界面近傍が硬くなり、冷熱サイクル負荷時にセラミックス部材に割れが生じ、冷熱サイクル信頼性が低下するおそれがあった。
特許第３２１１８５６号公報 特許第５７５７３５９号公報 特開２０１８－００８８６９号公報
　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、セラミックス部材における割れの発生を抑制でき、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。
　前述の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、セラミックス部材と銅部材とを、Ａｇおよび活性金属を含む接合材を用いて接合した際には、接合界面に形成される接合層には、Ａｇ濃度が高いＡｇ濃化相と活性金属を含む活性金属含有析出物とが存在し、活性金属含有析出物による析出硬化によって接合界面が硬くなることが分かった。
　このため、活性金属含有析出物の存在量を適正化することで、冷熱サイクル負荷時のセラミックス部材の割れの発生を抑制可能となるとの知見を得た。
　本発明は、前述の知見を基になされたものであって、本発明の一態様に係る銅／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と前記銅部材との接合界面において、前記セラミックス部材側には活性金属化合物層が形成されており、前記セラミックス部材と前記銅部材との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび前記活性金属化合物層の表面から前記銅部材側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされていることを特徴としている。
　銅／セラミックス接合体は、前記銅部材と、前記セラミックス部材とを有し、前記銅部材と前記セラミックス部材とが接合されていると言うこともできる。
　本発明の一態様に係る銅／セラミックス接合体によれば、前記セラミックス部材と前記銅部材との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび前記活性金属化合物層の表面から前記銅部材側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０.０３以上とされているので、活性金属が十分に反応しており、セラミックス部材と銅部材とが強固に接合されている。
　また、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．８以下とされているので、接合界面が硬くなることを抑制でき、冷熱サイクル負荷時のセラミックス部材の割れの発生を抑制することができる。
　ここで、本発明の一態様に係る銅／セラミックス接合体においては、前記活性金属化合物層の厚さｔ１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。
　この場合、前記活性金属化合物層の厚さｔ１が０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされているので、活性金属によってセラミックス部材と銅部材とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
　また、本発明の一態様に係る銅／セラミックス接合体においては、前記セラミックス部材と前記銅部材との接合界面において、前記銅部材側にはＡｇ－Ｃｕ合金層が形成されており、前記Ａｇ－Ｃｕ合金層の厚さｔ２が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
　この場合、接合材のＡｇが銅部材と十分に反応してセラミックス部材と銅部材とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
　本発明の一態様に係る絶縁回路基板は、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と前記銅板との接合界面において、前記セラミックス基板側には活性金属化合物層が形成されており、前記セラミックス基板と前記銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび前記活性金属化合物層の表面から前記銅板側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされていることを特徴としている。
　絶縁回路基板は、前記セラミックス基板と、前記銅板とを有し、前記セラミックス基板の表面に前記銅板が接合されていると言うこともできる。
　本発明の一態様に係る絶縁回路基板によれば、前記セラミックス基板と前記銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび前記活性金属化合物層の表面から前記銅部材側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上とされているので、活性金属が十分に反応しており、セラミックス基板と銅板とが強固に接合されている。
　また、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．８以下とされているので、接合界面が硬くなることを抑制でき、冷熱サイクル負荷時のセラミックス基板の割れの発生を抑制することができる。
　ここで、本発明の一態様に係る絶縁回路基板においては、前記活性金属化合物層の厚さｔ１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。
　この場合、前記活性金属化合物層の厚さｔ１が０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされているので、活性金属によってセラミックス基板と銅板とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
　また、本発明の一態様に係る絶縁回路基板においては、前記セラミックス基板と前記銅板との接合界面において、前記銅板側にはＡｇ－Ｃｕ合金層が形成されており、前記Ａｇ－Ｃｕ合金層の厚さｔ２が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
　この場合、接合材のＡｇが銅板と十分に反応してセラミックス基板と銅板とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
　本発明の一態様によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材における割れの発生を抑制でき、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。
本発明の実施形態に係る絶縁回路基板を用いたパワーモジュールの概略説明図である。 本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の回路層および金属層とセラミックス基板との接合界面の拡大説明図である。 本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法のフロー図である。 本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。 本発明の実施例において、活性金属含有析出物の面積ＡおよびＡｇ濃化相の面積Ｂの算出方法を示す説明図である。 本実施例において、接合界面の観察結果の一例を示す写真である。
　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４２（回路層１２）および銅板４３（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　回路層１２は、図４に示すように、セラミックス基板１１の一方の面（図４において上面）に、銅又は銅合金からなる銅板４２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４２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。
　金属層１３は、図４に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図４において下面）に、銅又は銅合金からなる銅板４３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４３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。
　ここで、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３との接合界面においては、図２に示すように、セラミックス基板１１側から順に、活性金属化合物層２１、Ａｇ－Ｃｕ合金層２２が形成されている。
　なお、本実施形態では、接合材４５が活性金属としてＴｉを含有し、セラミックス基板１１が窒化アルミニウムで構成されているため、活性金属化合物層２１は、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成される。
　活性金属化合物層２１は、セラミックス基板１１の一部であると言うこともできる。Ａｇ－Ｃｕ合金層２２は、回路層１２および金属層１３の一部であると言うこともできる。このため、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３（銅板４２，４３）との接合界面は、活性金属化合物層２１とＡｇ－Ｃｕ合金層２２との界面である。Ａｇ－Ｃｕ合金層２２を有しない場合、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３（銅板４２，４３）との接合界面は、活性金属化合物層２１と回路層１２および金属層１３（銅板４２，４３）との界面である。
　そして、本実施形態である絶縁回路基板１０においては、セラミックス基板１１と回路層１２との接合界面、および、セラミックス基板１１と金属層１３との接合界面には、活性金属含有析出物が存在している。
　ここで、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層２１の表面から回路層１２および金属層１３側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされている。これにより、接合界面が硬くなることを抑制でき、冷熱サイクル負荷時のセラミックス基板１１の割れの発生を抑制することができる。なお、活性金属含有析出物の面積Ａの面積は１０μｍ２以上とするとよい。活性金属含有析出物の面積Ａが１０μｍ２未満である絶縁回路基板１０を製造することは困難である。
　また、活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされている。これにより、接合界面が硬くなることを抑制でき、冷熱サイクル負荷時のセラミックス基板１１の割れの発生を抑制することができる。
　さらに、本実施形態においては、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３との接合界面に形成された活性金属化合物層２１の厚さｔ１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、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３との接合界面に形成されたＡｇ－Ｃｕ合金層２２の厚さｔ２が、１μｍ以上３０μｍ以下とされていることが好ましい。
　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３および図４を参照して説明する。
（接合材配設工程Ｓ０１）
　回路層１２となる銅板４２と、金属層１３となる銅板４３とを準備する。
　そして、回路層１２となる銅板４２および金属層１３となる銅板４３の接合面に、接合材４５を塗布し、乾燥させる。ペースト状の接合材４５の塗布厚さは、乾燥後で１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
　本実施形態では、スクリーン印刷によってペースト状の接合材４５を塗布する。
　接合材４５は、Ａｇと活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される１種以上）を含有するものとされている。本実施形態では、接合材４５として、Ａｇ－Ｔｉ系ろう材（Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材）を用いている。なお、Ａｇ－Ｔｉ系ろう材（Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材）としては、例えば、Ｃｕを０質量％以上４５質量％以下の範囲内、活性金属であるＴｉ（活性金属）を０．５質量％以上２０質量％以下の範囲で含み、残部がＡｇおよび不可避不純物とされた組成のものを用いることが好ましい。
　接合材４５にはＡｇとしてはＡｇ粉を用い、活性金属としては活性金属粉を用いる。含まれるＡｇ粉の比表面積は、０．１５ｍ２／ｇ以上とすることが好ましく、０．２５ｍ２／ｇ以上とすることがさらに好ましく、０．４０ｍ２／ｇ以上とすることがより好ましい。一方、接合材４５に含まれるＡｇ粉の比表面積は、１．４０ｍ２／ｇ以下とすることが好ましく、１．００ｍ２／ｇ以下とすることがさらに好ましく、０．７５ｍ２／ｇ以下とすることがより好ましい。
　ここで、本実施形態においては、接合材４５に含まれるＡｇ粉の粒径分布［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇと活性金属粉の粒径分布［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属との比［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇ／［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属を調整することにより、接合界面における活性金属含有析出物の面積Ａ、活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂを調整する。
　粒径分布比［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇ／［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属を０．０１以上とすることにより、活性金属含有析出物の面積Ａおよび面積比Ａ／Ｂが必要以上に高くなることを抑制する。一方、粒径分布比［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇ／［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属を１．００以下とすることにより、活性金属含有析出物の面積Ａおよび面積比Ａ／Ｂが必要以上に低くなることを抑制する。
　なお、粒径分布比［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇ／［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属は０．０５以上とすることがさらに好ましく、０．１５以上とすることがより好ましい。また、粒径分布比［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇ／［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属は０．８０以下とすることがさらに好ましく、０．５０以下とすることがより好ましい。
（積層工程Ｓ０２）
　次に、セラミックス基板１１の一方の面（図４において上面）に、接合材４５を介して回路層１２となる銅板４２を積層するとともに、セラミックス基板１１の他方の面（図４において下面）に、接合材４５を介して金属層１３となる銅板４３を積層する。
（加圧および加熱工程Ｓ０３）
　次に、銅板４２とセラミックス基板１１と銅板４３とを加圧した状態で、真空雰囲気の加熱炉内で加熱し、接合材４５を溶融する。
　ここで、加圧および加熱工程Ｓ０３における加熱温度は、８００℃以上８５０℃以下の範囲内とすることが好ましい。７８０℃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、７℃・ｈ以上１２０℃・ｈ以下の範囲内とすることが好ましい。
　また、加圧および加熱工程Ｓ０３における加圧荷重は、０．０２９ＭＰａ以上２．９４ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。
　さらに、加圧および加熱工程Ｓ０３における真空度は、１×１０－６Ｐａ以上５×１０－２Ｐａ以下の範囲内とすることが好ましい。
（冷却工程Ｓ０４）
　そして、加圧および加熱工程Ｓ０３の後、冷却を行うことにより、溶融した接合材４５を凝固させて、回路層１２となる銅板４２とセラミックス基板１１、セラミックス基板１１と金属層１３となる銅板４３とを接合する。
　なお、この冷却工程Ｓ０４における冷却速度は、２℃／ｍｉｎ以上２０℃／ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。なお、ここでの冷却速度は加熱温度からＡｇ－Ｃｕ共晶温度である７８０℃までの冷却速度である。
　以上のように、接合材配設工程Ｓ０１、積層工程Ｓ０２、加圧および加熱工程Ｓ０３、冷却工程Ｓ０４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。
（ヒートシンク接合工程Ｓ０５）
　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。
（半導体素子接合工程Ｓ０６）
　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。
　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と回路層１２および金属層１３との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層２１の表面から回路層１２および金属層１３側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上とされているので、活性金属が十分に反応しており、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３とが強固に接合されている。
　また、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．８以下とされているので、接合界面が硬くなることを抑制でき、冷熱サイクル負荷時のセラミックス基板１１の割れの発生を抑制することができる。
　活性金属含有析出物の面積Ａを２７０μｍ２以下とすることが好ましく、２１０μｍ２以下とすることがより好ましい。比Ａ／Ｂを０．０４以上０．６以下とすることが好ましく、０．０４５以上０．４以下とすることがより好ましい。
　また、本実施形態において、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３との接合界面に活性金属化合物層２１が形成されており、活性金属化合物層２１の厚さｔ１が０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされている場合には、活性金属によってセラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
　なお、冷熱サイクル信頼性をさらに向上させるためには活性金属化合物層２１の厚さｔ１を０．０８μｍ以下とすることが好ましく、０．１５μｍ以下とすることがより好ましい。
　また、接合界面が必要以上に硬くなることをさらに抑制するためには、活性金属化合物層２１の厚さｔ１を、１．０μｍ以下とすることが好ましく、０．６μｍ以下とすることがより好ましい。
　さらに、本実施形態において、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３との接合界面にＡｇ－Ｃｕ合金層２２が形成されており、このＡｇ－Ｃｕ合金層２２の厚さｔ２が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とされている場合には、接合材のＡｇが回路層１２および金属層１３と十分に反応してセラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
　なお、セラミックス基板１１と回路層１２および金属層１３とをさらに強固に接合するためには、Ａｇ－Ｃｕ合金層２２の厚さｔ２を、３μｍ以上とすることが好ましく、５μｍ以上とすることがより好ましい。
　また、接合界面が必要以上に硬くなることをさらに抑制するためには、Ａｇ－Ｃｕ合金層２２の厚さｔ２を、２５μｍ以下とすることが好ましく、１５μｍ以下とすることがより好ましい。
　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、その発明の技術的要件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。
　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。
　さらに、本実施形態では、接合材に含まれる活性金属としてＴｉを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂから選択される１種又は２種以上の活性金属を含んでいればよい。なお、これらの活性金属は、水素化物として含まれていてもよい。
　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。この場合、それぞれの銅片において、上述のようなセラミックス基板との界面構造を有していればよい。
　また、本実施形態では、銅板の接合面に接合材を配設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、セラミックス基板と銅板の間に接合材が配設されていればよく、セラミックス基板の接合面に接合材を配設してもよい。
　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。
　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、表１に示す厚さの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
　回路層および金属層となる銅板に、表１に示すＡｇ粉および活性金属粉を含む接合材を、乾燥後の目標厚さが表１に示す値となるよう塗布した。
　なお、接合材はペースト材を用い、Ａｇ，Ｃｕ，活性金属の量は表１の通りとした。
　また、Ａｇ粉のＢＥＴ値（比表面積）はＱＵＡＮＴＡＣＨＲＲＯＭＥ社製ＡＵＴＯＳＯＲＢ－１を用い、前処理として１５０℃で３０分加熱の真空脱気を行い、Ｎ２吸着、液体窒素７７Ｋ、ＢＥＴ多点法で測定した。
　Ａｇ粉の粒度分布［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇおよび活性金属粉の粒度分布［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属は、以下のように測定した。
　マイクロトラック社製MT3300EXIIを用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により、粒度分布を測定した。条件として、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に粉末を分散させ、ＵＳ分散を１分行ったサンプルを測定した。測定は３回行い、その平均値を使用した。測定結果において、体積基準で累積頻度が１０％になる粒径をＤ１０とし、体積基準で累積頻度が９０％になる粒径をＤ９０とした。Ａｇ粉におけるＤ９０－Ｄ１０の粒径を［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇとし、活性金属粉におけるＤ９０－Ｄ１０の粒径を［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属とした。［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇと［Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属の比（［Ｄ９０－Ｄ１０］Ａｇ／Ｄ９０－Ｄ１０］活性金属）を表１に記載した。
　セラミックス基板の一方の面に、回路層となる銅板を積層した。また、セラミックス基板の他方の面に、金属層となる銅板を積層した。
　この積層体を、積層方向に加圧した状態で加熱し、Ａｇ－Ｃｕ液相を発生させた。このとき、加圧荷重を０．２９４ＭＰａとし，温度積分値は表２の通りとした。
　そして、加熱した積層体を冷却することにより、回路層となる銅板とセラミックス基板と金属層となる金属板を接合し、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、活性金属含有析出物の面積Ａ、Ａｇ濃化相の面積Ｂ、活性金属化合物層の厚さｔ１、Ａｇ－Ｃｕ合金層の厚さｔ２、冷熱サイクル信頼性を、以下のようにして評価した。
（活性金属含有析出物の面積Ａ）
　回路層および金属層とセラミックス基板との接合界面の断面を、ＥＰＭＡ装置によって観察し、活性金属に関して元素マップ（幅５０μｍ×高さ３０μｍ）を、各５視野ずつ計１０視野を取得した。
　そして、図５に示すように、活性金属化合物層から回路層（金属層）表面に向かって１０μｍまでの領域において、Ａｇ＋Ｃｕ＋活性金属＝１００原子％としたときに、活性金属濃度が３０原子％以上７０原子％以下の範囲内の領域を活性金属含有析出物とし、活性金属含有析出物の面積Ａを算出した。そして、これら１０視野の平均値を表２に記載した。なお、活性金属化合物層にうねりが生じている場合には、うねりに沿って領域を設定する。
（Ａｇ濃化相の面積Ｂ）
　活性金属含有析出物の面積Ａと同様に、回路層および金属層とセラミックス基板との接合界面の断面を、ＥＰＭＡ装置によって観察し、Ａｇに関して元素マップ（幅５０μｍ×高さ３０μｍ）を、各５視野ずつ計１０視野を取得した。
　そして、図５に示すように、活性金属化合物層から回路層（金属層）表面に向かって１０μｍまでの領域において、Ａｇ＋Ｃｕ＋活性金属＝１００原子％としたときに、Ａｇ濃度が１０原子％以上である領域をＡｇ濃化相とし、Ａｇ濃化相の面積Ｂを算出した。なお、これら１０視野の平均値を表２に記載した。
　また、活性金属含有析出物の面積ＡとＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂを算出し、表２に記載した。
　ここで、図６に、接合界面の観察結果の一例を示す。接合界面に、活性金属含有析出物およびＡｇ濃化相が観察される。
（活性金属化合物層）
　回路層とセラミックス基板との接合界面、および、セラミックス基板と金属層との接合界面の断面を、走査型電子顕微鏡（カールツァイスＮＴＳ社製ＵＬＴＲＡ５５、加速電圧１．８ｋＶ）を用いて倍率３００００倍で測定し、エネルギー分散型Ｘ線分析法により、Ｎ、Ｏ及び活性金属元素の元素マッピングを取得した。活性金属元素とＮまたはＯが同一領域に存在する場合に活性金属化合物層が有ると判断した。
　それぞれ５視野で観察を行い、活性金属元素とＮまたはＯが同一領域に存在する範囲の面積を、測定した幅で割ったものの平均値を「活性金属化合物層の厚さ」として表２に記載した。
（Ａｇ－Ｃｕ合金層）
　回路層とセラミックス基板との接合界面、および、セラミックス基板と金属層との接合界面の断面を、ＥＰＭＡ装置を用いて、Ａｇ，Ｃｕ，活性金属の各元素マッピングを取得した。それぞれ５視野で各元素マッピングを取得した。
　そして、Ａｇ＋Ｃｕ＋活性金属＝１００質量％としたとき、Ａｇ濃度が１５質量％以上である領域をＡｇ－Ｃｕ合金層とし、その面積を求めて、測定領域の幅（２００μｍ）で割った値（面積／測定領域の幅（２００μｍ））を求めた。その値の平均をＡｇ－Ｃｕ合金層の厚さとして表２に記載した。
（冷熱サイクル信頼性）
　上述の絶縁回路基板を、セラミックス基板の材質に応じて、下記の冷熱サイクルを負荷し、ＳＡＴ検査（超音波探傷検査）によりセラミックス割れの有無を判定した。評価結果を表２に示す。
　ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３の場合：－４０℃×５ｍｉｎ←→１５０℃×５ｍｉｎを５００サイクルまで５０サイクル毎にＳＡＴ検査。
　Ｓｉ３Ｎ４の場合：－４０℃×５ｍｉｎ←→１５０℃×５ｍｉｎを２０００サイクルまで２００サイクル毎にＳＡＴ検査。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　まず、セラミックス基板としてＡｌＮを用いた本発明例１～３と比較例１とを比較する。
　比較例１においては、セラミックス基板と銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層の表面から銅板側へ１０μｍの視野において、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．００７とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が５０回となった。
　これに対して、本発明例１～３においては、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が３５０～５００回となり、冷熱サイクル信頼性に優れていた。
　次に、セラミックス基板としてＳｉ３Ｎ４を用いた本発明例４～６と比較例２，３とを比較する。
　比較例２においては、セラミックス基板と銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層の表面から銅板側へ１０μｍの視野において、活性金属含有析出物の面積Ａが３９５．７μｍ２とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１．２５６とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が１２００回となった。
　比較例３においては、セラミックス基板と銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層の表面から銅板側へ１０μｍの視野において、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが１．３０５とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が１２００回となった。
　これに対して、本発明例４～６においては、活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が１８００～２０００回超えとなり、冷熱サイクル信頼性に優れていた。
　次に、セラミックス基板としてＡｌ２Ｏ３を用いた本発明例７，８と比較例４とを比較する。
　比較例４においては、セラミックス基板と銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび活性金属化合物層の表面から銅板側へ１０μｍの視野において、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０１８とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が５０回となった。
　これに対して、本発明例７，８においては、性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が３００～４５０回超えとなり、冷熱サイクル信頼性に優れていた。
　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、セラミックス基板における割れの発生を抑制でき、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。
　本実施形態の銅／セラミックス接合体及び絶縁回路基板は、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好適に適用される。
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）
２１　活性金属化合物層
２２　Ａｇ－Ｃｕ合金層

Claims (6)

  1. 　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と前記銅部材との接合界面において、前記セラミックス部材側には活性金属化合物層が形成されており、
    　前記セラミックス部材と前記銅部材との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび前記活性金属化合物層の表面から前記銅部材側へ１０μｍの視野において、
    　活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、
    　前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされていることを特徴とする銅／セラミックス接合体。
  2. 　前記活性金属化合物層の厚さｔ１が０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の銅／セラミックス接合体。
  3. 　前記セラミックス部材と前記銅部材との接合界面において、前記銅部材側にはＡｇ－Ｃｕ合金層が形成されており、
    　前記Ａｇ－Ｃｕ合金層の厚さｔ２が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内と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。
  4. 　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と前記銅板との接合界面において、前記セラミックス基板側には活性金属化合物層が形成されており、
    　前記セラミックス基板と前記銅板との積層方向に沿った断面における接合界面の幅方向に２００μｍおよび前記活性金属化合物層の表面から前記銅板側へ１０μｍの視野において、
    　活性金属含有析出物の面積Ａが３６０μｍ２以下とされるとともに、
    　前記活性金属含有析出物の面積Ａと、Ａｇ濃度が１０原子％以上であるＡｇ濃化相の面積Ｂとの比Ａ／Ｂが０．０３以上０．８以下の範囲内とされていることを特徴とする絶縁回路基板。
  5. 　前記活性金属化合物層の厚さｔ１が０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載の絶縁回路基板。
  6. 　前記セラミックス基板と前記銅板との接合界面において、前記銅板側にはＡｇ－Ｃｕ合金層が形成されており、
    　前記Ａｇ－Ｃｕ合金層の厚さｔ２が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内と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。
PCT/JP2022/027881 2021-07-16 2022-07-15 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板 WO2023286862A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021117952A JP2023013630A (ja) 2021-07-16 2021-07-16 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
JP2021-117952 2021-07-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023286862A1 true WO2023286862A1 (ja) 2023-01-19

Family

ID=84920337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/027881 WO2023286862A1 (ja) 2021-07-16 2022-07-15 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023013630A (ja)
WO (1) WO2023286862A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05194054A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Murata Mfg Co Ltd 窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法
JPH10178270A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板の製造方法
JP2009234895A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Dowa Metaltech Kk 金属−セラミックス接合基板の製造方法
WO2013002407A1 (ja) * 2011-06-30 2013-01-03 日立金属株式会社 ろう材、ろう材ペースト、セラミックス回路基板、セラミックスマスター回路基板及びパワー半導体モジュール
JP2013211545A (ja) * 2012-02-28 2013-10-10 Hitachi Metals Ltd セラミックス回路基板及びその製造方法、半導体モジュール
WO2021200242A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 ろう材およびその製造方法並びに金属－セラミックス接合基板の製造方法
WO2022085654A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 株式会社 東芝 接合体およびそれを用いたセラミックス回路基板並びに半導体装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05194054A (ja) * 1992-01-20 1993-08-03 Murata Mfg Co Ltd 窒化アルミニウム基板と金属板の接合方法
JPH10178270A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板の製造方法
JP2009234895A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Dowa Metaltech Kk 金属−セラミックス接合基板の製造方法
WO2013002407A1 (ja) * 2011-06-30 2013-01-03 日立金属株式会社 ろう材、ろう材ペースト、セラミックス回路基板、セラミックスマスター回路基板及びパワー半導体モジュール
JP2013211545A (ja) * 2012-02-28 2013-10-10 Hitachi Metals Ltd セラミックス回路基板及びその製造方法、半導体モジュール
WO2021200242A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 ろう材およびその製造方法並びに金属－セラミックス接合基板の製造方法
WO2022085654A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 株式会社 東芝 接合体およびそれを用いたセラミックス回路基板並びに半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023013630A (ja) 2023-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3590909B1 (en) Copper/ceramic joined body insulated circuit board, method for producing copper/ceramic joined body, and method for producing insulated circuit board
CN109417056B (zh) 铜-陶瓷接合体及绝缘电路基板
US12027434B2 (en) Bonded body of copper and ceramic, insulating circuit substrate, bonded body of copper and ceramic production method, and insulating circuit substrate production method
WO2018159590A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法
WO2019088285A1 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板およびヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP6870767B2 (ja) 銅／セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板
KR20220106748A (ko) 세라믹스/구리/그래핀 접합체와 그 제조 방법, 및 세라믹스/구리/그래핀 접합 구조
JP2023086688A (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2023286862A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
CN114728857B (zh) 铜-陶瓷接合体、绝缘电路基板、铜-陶瓷接合体的制造方法及绝缘电路基板的制造方法
WO2023008565A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2022224946A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2023286858A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、および、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法
WO2023286860A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2023286857A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2023286856A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2022224958A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2022224949A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
JP2021031315A (ja) 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法
WO2023106226A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
WO2023008562A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
JP7424043B2 (ja) 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法
WO2021112046A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22842203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22842203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1