接合体的制造方法及功率模块用基板的制造方法技术

本发明专利技术的制造方法为制造接合由陶瓷构成的陶瓷部件与由Cu或Cu合金构成的Cu部件而成的接合体的方法，所述接合体的制造方法具备：层叠工序，通过含3质量％以上10质量％以下的P的Cu-P系钎料和活性金属材料层叠所述陶瓷部件与所述Cu部件；及加热处理工序，对层叠的所述陶瓷部件及所述Cu部件进行加热处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该专利技术涉及一种陶瓷部件与Cu部件接合而成的接合体的制造方法及在陶瓷基板的其中一个面配设有由Cu或Cu合金构成的电路层的功率模块用基板的制造方法。本申请主张基于2013年8月26日申请的日本专利申请第2013-175003号的优先权，并将所有内容援用于本说明书中。
技术介绍
LED或功率模块等半导体装置具备在由导电材料构成的电路层上接合有半导体元件的结构。用于控制风力发电、电动汽车等电动车辆等而使用的大功率控制用功率半导体元件的发热量较多。因此，作为搭载这种功率半导体元件的基板，至今以来广泛使用例如在由AlN(氮化铝)等构成的陶瓷基板的其中一个面接合导电性优异的金属板以作为电路层的功率模块用基板。并且，也有在陶瓷基板的另一个面接合金属板以作为金属层。例如，专利文献1所示的功率模块用基板结构如下，即在陶瓷基板(陶瓷部件)的其中一个面通过接合Cu板(Cu部件)来形成电路层。该功率模块用基板中，在陶瓷基板的其中一个面夹着Cu-Mg-Ti钎料配置Cu板的状态下进行加热处理，从而接合Cu板。专利文献1：日本专利第4375730号公报然而，如专利文献1中所公开的，若通过Cu-Mg-Ti钎料将陶瓷基板与Cu板接合而形成电路层，则在陶瓷基板与钎料的接合界面较厚地形成包含Cu、Mg或Ti的金属间化合物层。由于形成于该陶瓷基板与钎料的接合界面的金属间化合物层较硬，因此存在使陶瓷基板与电路层的接合率变差，而无法良好地接合陶瓷基板与电路层的问题。
技术实现思路
该专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够良好地接合陶瓷部件与Cu部件的接合体的制造方法及功率模块用基板的制造方法。为解决上述课题，本专利技术的第一方式所涉及的接合体的制造方法为制造由陶瓷构成的陶瓷部件与由Cu或Cu合金构成的Cu部件接合而成的接合体的方法，所述接合体的制造方法具备：层叠工序，通过含3质量％以上10质量％以下的P的Cu-P系钎料及活性金属材料层叠所述陶瓷部件与所述Cu部件；及加热处理工序，对层叠的所述陶瓷部件及所述Cu部件进行加热处理。根据本专利技术的第一方式所涉及的接合体的制造方法，其具备：通过含3质量％以上10质量％以下的P的Cu-P系钎料和活性金属材料来层叠所述陶瓷部件与所述Cu部件的层叠工序；及对层叠的所述陶瓷部件及所述Cu部件进行加热处理的加热处理工序，因此在加热处理工序中，通过Cu-P系钎料中所含的P与活性金属材料中所含的活性元素的结合，从而形成含P的金属间化合物，且P进入到该金属间化合物中而在陶瓷部件侧形成Cu层。此时，由于没有在陶瓷部件与Cu层的接合界面形成较硬的金属间化合物层，因此陶瓷部件与Cu部件的接合率得到提高，能够良好地接合陶瓷部件与Cu部件。并且，由于含3质量％以上10质量％以下的P的Cu-P系钎料的熔点较低，因此能够以较低的温度接合陶瓷部件与Cu部件。其结果，能够在进行接合时减轻施加于陶瓷部件的热负载。其中，活性金属材料为例如含有Ti、Zr、Nb、Hf等活性元素中的任意一种或两种以上的物质。并且，活性金属材料的形状例如为箔或粉末等。并且，优选在所述陶瓷部件侧配置所述Cu-P系钎料，在所述Cu部件侧配置所述活性金属材料。在该结构中，通过对Cu部件与活性金属材料进行加热处理，能够通过固相扩散来接合Cu部件与活性金属材料。因此，通过Cu-P系钎料熔融液的凝固，能够可靠地接合陶瓷部件与Cu部件。并且，所述Cu-P系钎料优选为选自Cu-P钎料、Cu-P-Sn钎料、Cu-P-Sn-Ni钎料、Cu-P-Zn钎料中的任意一种。当使用这种钎料时，由于钎料的熔点较低，因此即便在低温条件下也能够可靠地接合陶瓷部件与Cu部件。并且，在接合陶瓷部件与Cu部件时，钎料中所含的P等通过与活性金属材料中所含的元素结合而形成金属间化合物，且能够在陶瓷部件侧可靠地形成不具有含P的金属间化合物或含P的金属间化合物极少的Cu层。并且，在上述接合体的制造方法中，所述活性金属材料优选含Ti。此时，在加热处理工序中，Ti与Cu-P系钎料中所含的P经过结合而形成含P及Ti的金属间化合物，且P进入到该金属间化合物中，从而在陶瓷部件侧可靠地形成Cu层。因此，能够可靠地抑制在陶瓷部件与Cu层的接合界面形成较硬的金属间化合物层，能够提高陶瓷部件与Cu部件的接合率，从而能够良好地接合陶瓷部件与Cu部件。本专利技术的第二方式所涉及的功率模块用基板的制造方法为制造在陶瓷基板的第一面配设有由Cu或Cu合金构成的电路层的功率模块用基板的方法，所述功率模块用基板的制造方法的特征在于，通过上述接合体的制造方法来接合所述陶瓷基板与所述电路层。根据本专利技术的第二方式所涉及的功率模块用基板的制造方法，在加热处理工序中，通过活性金属材料与P的结合而形成含P的金属间化合物，且P进入到该金属间化合物中而在陶瓷基板侧形成Cu层。此时，由于没有在陶瓷基板与Cu层的接合界面形成较硬的金属间化合物层，因此陶瓷基板与电路层的接合率得到提高，能够良好地接合陶瓷基板与电路层。并且，Cu-P系钎料的熔点较低，能够以较低的温度在陶瓷基板的第一面形成电路层，因此能够抑制在形成电路层时陶瓷基板热劣化。并且，本专利技术的第三方式所涉及的功率模块用基板的制造方法可以如下：其作为制造在陶瓷基板的第一面配设有Cu或Cu合金构成的电路层且在第二面配设有由Cu或Cu合金构成的金属层的功率模块用基板的方法，通过上述接合体的制造方法来接合所述陶瓷基板与所述电路层以及所述陶瓷基板与所述金属层。在该结构中，在陶瓷基板的第一面及第二面，通过活性金属材料与Cu-P系钎料中所含的P的结合而形成含P的金属间化合物，从而形成Cu层，且不会在陶瓷基板与Cu层的接合界面形成较硬的金属间化合物层。因此，能够提高陶瓷基板与电路层的接合率以及陶瓷基板与金属层的接合率，能够良好地接合陶瓷基板与电路层以及陶瓷基板与金属层。并且，能够以较低的温度在陶瓷基板的第一面形成电路层且在第二面形成金属层，因此能够抑制陶瓷基板热劣化。并且，在该功率模块用基板的制造方法中，能够在陶瓷基板的第一面形成电路层的同时在第二面形成金属层。其结果，既能够减少施加于陶瓷基板的热负载，又能够减少制造成本。并且，本专利技术的第四方式所涉及的功率模块用基板的制造方法可以如下：其作为制造在陶瓷基板的第一面配设有由Cu或Cu合金构成的电路层且在第二面配设有由Al或Al合金构成的金属层的功率模块用基板的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合体的制造方法，其为制造接合由陶瓷构成的陶瓷部件与由Cu或Cu合金构成的Cu部件而成的接合体的方法，所述接合体的制造方法具备：层叠工序，通过含3质量％以上10质量％以下的P的Cu‑P系钎料和活性金属材料层叠所述陶瓷部件与所述Cu部件；及加热处理工序，对层叠的所述陶瓷部件及所述Cu部件进行加热处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.26 JP 2013-1750031.一种接合体的制造方法，其为制造接合由陶瓷构成的陶瓷部件与由Cu或Cu
合金构成的Cu部件而成的接合体的方法，所述接合体的制造方法具备：
层叠工序，通过含3质量％以上10质量％以下的P的Cu-P系钎料和活性金属材
料层叠所述陶瓷部件与所述Cu部件；及
加热处理工序，对层叠的所述陶瓷部件及所述Cu部件进行加热处理。
2.根据权利要求1所述的接合体的制造方法，其中，
在所述层叠工序中，在所述陶瓷部件侧配置所述Cu-P系钎料，在所述Cu部件侧
配置所述活性金属材料。
3.根据权利要求1或2所述的接合体的制造方法，其中，
所述Cu-P系钎料为选自Cu-P钎料、Cu-P-Sn钎料、Cu-P-Sn-Ni钎料及Cu-P-Zn
钎料中的任意一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接合体的制造方法，其中，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺崎伸幸，长友义幸，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP