陶瓷-铜复合体、陶瓷电路基板、功率模块及陶瓷-铜复合体的制造方法技术

陶瓷‑铜复合体，其为具备陶瓷层、铜层和存在于陶瓷层与铜层之间的钎料层的平板状陶瓷‑铜复合体，其中，将陶瓷‑铜复合体沿着与其主面垂直的面切断时，在铜层的切面中，将具有自(102)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(102)％、具有自(101)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(101)％、具有自(111)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(111)％、具有自(112)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(112)％时，满足特定的式(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷-铜复合体、陶瓷电路基板、功率模块及陶瓷-铜复合体的制造方法
本专利技术涉及陶瓷-铜复合体、陶瓷电路基板、功率模块及陶瓷-铜复合体的制造方法。
技术介绍
制造功率模块时,有时使用在氧化铝、氧化铍、氮化硅、氮化铝等陶瓷材料上接合有金属板的陶瓷-金属复合体。近年来，伴随功率模块的高输出功率化、高集成化,来自功率模块的发热量不断增加。为了使该发热高效地散发，倾向于使用具有高绝缘性和高导热性的氮化铝烧结体、氮化硅烧结体的陶瓷材料。作为一例，专利文献1中记载了一种金属-陶瓷接合体，其具有：陶瓷基板；和介由钎料接合于该陶瓷基板上的金属板。该接合体中，从金属板的底面溢出的钎料的长度大于30μm且为250μm以下。作为另一例，专利文献2中记载了一种陶瓷电路基板，其通过在陶瓷基板的至少一面形成沿着多个电路图案的钎料层，介由该钎料层将金属板接合，并对该金属板的多余部分进行蚀刻处理，从而形成有由金属板构成的电路图案，并且，形成有由从金属板的外缘溢出的钎料层构成的溢出部。该陶瓷电路基板中，溢出部的最大面粗糙度Rmax为5～50μm。作为又一例，专利文献3中记载了一种Cu/陶瓷接合体，其是使用包含Ag及Ti的接合材料，将由铜或铜合金形成的铜构件、与由AlN或Al2O3形成的陶瓷构件接合而成的。该接合体中，在铜构件与陶瓷构件的接合界面，形成有由Ti氮化物或Ti氧化物构成的Ti化合物层，并且，该Ti化合物层内分散有Ag粒子。作为又一例，专利文献4中公开了一种功率模块用基板的制造方法，其特征在于，将通过冲压加工而冲裁成型的金属板层叠于陶瓷基板的一面，并通过钎焊而接合，作为金属板，使用通过冲压加工而冲裁成型的金属板，确定该金属板的毛刺的高度等，以将产生该毛刺的一侧的表面重合于陶瓷基板的一面的方式进行层叠并钎焊。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-112980号公报专利文献2：日本特开2005-268821号公报专利文献3：日本特开2015-092552号公报专利文献4：日本特开2016-039163号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，即使使用上述技术，在陶瓷-金属复合体、陶瓷电路基板或功率模块的制造稳定性及成品率方面也存在改善的余地。另外，导致陶瓷-金属复合体、陶瓷电路基板或功率模块的成品率降低的主要原因之一有发生钎料渗出、由钎料渗出引起的陶瓷电路基板上的钎焊润湿性的不良情况；半导体元件的接合不良情况。本专利技术是鉴于上述情况而做出的。本专利技术的一个方面是提高陶瓷-金属复合体、陶瓷电路基板或功率模块的制造稳定性及成品率，更具体而言，提供钎料渗出(其被认为是成品率降低的一个原因)被抑制了的陶瓷-金属复合体。需要说明的是，所谓钎料渗出，是指下述现象：陶瓷基板与铜板的接合中使用的钎料(主要为银)爬上铜板的端面，并蔓延至铜板表面上。用于解决课题的手段本申请的专利技术人进行深入研究，结果完成了以下所提供的专利技术，解决了上述课题。即，根据本专利技术，提供一种陶瓷-铜复合体，其为具备陶瓷层、铜层和存在于陶瓷层与铜层之间的钎料层的平板状陶瓷-铜复合体，将陶瓷-铜复合体沿着与其主面垂直的面切断时，在铜层的切面中，将具有自(102)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(102)％、具有自(101)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(101)％、具有自(111)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(111)％、具有自(112)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(112)％时，满足下述式(1)。式(1)S(102)+S(101)>S(111)+S(112)另外，根据本专利技术，提供上述陶瓷-铜复合体的至少铜层的一部分被除去而形成有电路的陶瓷电路基板。另外，根据本专利技术，提供搭载有上述陶瓷电路基板的功率模块。根据本专利技术，提供陶瓷-铜复合体的制造方法，其包括介由钎料将陶瓷基板与铜板接合的接合工序，就铜板而言，在沿着与其主面垂直的面切断的切面中，将具有自(102)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(102)％、具有自(101)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(101)％、具有自(111)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(111)％、具有自(112)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(112)％时，满足下述式(1)。式(1)S(102)+S(101)>S(111)+S(112)专利技术的效果根据本专利技术，能够提供抑制了钎料渗出的陶瓷-金属复合体、陶瓷电路基板、功率模块以及可抑制钎料渗出的陶瓷-铜复合体的制造方法。附图说明上述目的、及其他目的、特征及优点通过以下所述的优选实施方式、及随附的以下附图而进一步明确。[图1]为示意性地示出本实施方式的陶瓷-铜复合体的图。图1(A)为示意性地示出陶瓷-铜复合体整体的立体图，图1(B)为示意性地示出其截面的图。[图2]为本实施方式涉及的陶瓷-铜复合体的铜层的切面的晶体取向图。[图3]为对钎料渗出进行说明的截面图。[图4]为示出本实施方式的轧制铜板的构成的一例的截面图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式详细地进行说明。在所有的附图中，对同样的构成要素标注同样的标记，适当省略说明。为了避免烦杂，(i)在同一附图内具有多个相同构成要素的情况下，有时仅对其中的一个标注标记而并不对全部标注标记；(ii)例如在图2以后的图中，有时不对与图1同样的构成要素重新标注标记。所有的附图均只是用于进行说明。附图中的各部分的形状、尺寸比等并不一定与现实的物品对应。例如，图中所示的各部分的纵向横向尺寸有时在纵向或横向上夸张表示。<陶瓷-铜复合体>图1(A)为示意性地示出本实施方式的陶瓷-铜复合体(复合体)10的立体图。陶瓷-铜复合体10为平板状。陶瓷-铜复合体10至少具备陶瓷层1、铜层2、和存在于这两层之间的钎料层3。作为另一种说法，陶瓷层1与铜层2经由钎料层3进行了接合。图1(B)为示意性地示出将图1(A)所示的陶瓷-铜复合体10沿着与其主面垂直的面α切断时的切面的图。铜层2的切面可以为沿切面α切断时的切面。需要说明的是，切面α例如可以设定为从平板状的复合体的重心通过。另外，铜层2由轧制铜板构成时，切面α可以为与铜板轧制方向垂直的方向。就本实施方式涉及的陶瓷-铜复合体10而言，将该陶瓷-铜复合体10沿着与其主面垂直的面切断时，在铜层2的切面中，将具有自(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.陶瓷-铜复合体，其为具备陶瓷层、铜层和存在于所述陶瓷层与所述铜层之间的钎料层的平板状陶瓷-铜复合体，/n将该陶瓷-铜复合体沿着与其主面垂直的面切断时，在所述铜层的切面中，/n将具有自(102)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(102)％、/n具有自(101)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(101)％、/n具有自(111)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(111)％、/n具有自(112)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(112)％时，满足下述式(1)，/n式(1)S(102)+S(101)>S(111)+S(112)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181228 JP 2018-2481751.陶瓷-铜复合体，其为具备陶瓷层、铜层和存在于所述陶瓷层与所述铜层之间的钎料层的平板状陶瓷-铜复合体，
将该陶瓷-铜复合体沿着与其主面垂直的面切断时，在所述铜层的切面中，
将具有自(102)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(102)％、
具有自(101)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(101)％、
具有自(111)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(111)％、
具有自(112)面的晶体取向的倾斜为10°以内的晶体取向的铜晶体所占的面积率设为S(112)％时，满足下述式(1)，
式(1)S(102)+S(101)>S(111)+S(112)。


2.如权利要求1所述的陶瓷-铜复合体，其中，所述铜层由轧制铜板构成，所述轧制铜板具有与陶瓷层相对的第一面、和与该第一面相反的第二面。


3.如权利要求2所述的陶瓷-铜复合体，其中，所述第二面中的由截距法测定的铜晶体的平均晶体粒径为250μm以下。


4.如权利要求2或3所述的陶瓷-铜复合体，其中，所述轧制铜板中，Ag的含量为5ppm以上且100ppm以下。


5.如权利要求2至4中任一项所述的陶瓷-铜复合体，其中，所述轧制铜板中，Al的含量为2.0ppm以下。


6.如权利要求2至5中任一项所述的陶瓷-铜复合体，其中，所述轧制铜板在所述第一面的外缘部的一部分或整周具有朝向所述陶瓷层凸出的毛刺。


7.如权利要求6所述的陶瓷-铜复合体，其中，所述轧制铜板在所述第一面的外缘部的一部分存在不具有朝向所述陶瓷层凸出的毛刺的部分、或者在所述第一面的外缘部的一部分具有朝向所述陶瓷层凸出且其高度为20μm以下的毛刺。


8.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浅晃正，中村贵裕，西村浩二，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP