电路基板、接合体以及它们的制造方法技术

本发明专利技术提供电路基板，其为陶瓷基板与金属电路板隔着包含银的钎料层接合的电路基板，其中，通过EBSP法求出的上述钎料层中的银部的KAM值的平均值为0.55

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电路基板、接合体以及它们的制造方法


[0001]本公开文本涉及电路基板、接合体以及它们的制造方法。

技术介绍

[0002]随着机器人和电机等工业设备的高性能化，由搭载于功率模块的半导体元件产生的热也在不断增加。为了使该热高效地散发，使用了具备具有良好导热性的陶瓷基板的电路基板。在这样的电路基板中，由于陶瓷基板与金属板接合时的加热和冷却工序以及使用时的热循环而产生热应力。与此相伴，有时陶瓷基板产生裂纹或者金属板发生剥离。
[0003]另一方面，正在研究缓和陶瓷电路基板中产生的热应力以提高可靠性的技术。例如，专利文献1中研究了通过将钎料层的富Cu相的平均尺寸和个数密度设为规定的范围，以提高耐热循环特性。专利文献2中提出了沿着陶瓷基板与电路图案的接合界面形成富Ag相。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2018/221492号
[0007]专利文献2：国际公开第2019/022133号

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的课题
[0009]根据所使用的用途，电路基板要求充分优异的可靠性。例如，在电车的驱动部和电动汽车等的功率模块的领域中，要求即使热循环成为严酷的条件也维持优异的可靠性。这是因为，例如若冷却温度变低，则陶瓷基板中产生的拉伸应力增大，陶瓷基板容易产生裂纹。因此，本公开文本提供对热循环的耐久性优异的电路基板及其制造方法。另外，本公开文本提供对热循环的耐久性优异的接合体及其制造方法。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本公开文本的一个方面涉及的电路基板是陶瓷基板与金属电路板隔着包含银的钎料层而被接合的电路基板，其中，通过EBSP法求出的钎料层中的银部的KAM值的平均值为0.55
°
以下。
[0012]此处，KAM(Kernel Average Misorientation，核平均取向差)值表示晶粒内的相邻测定点间的方位差，通过使用EBSP(Electron Back Scattering Pattern，电子背散射花样)法的晶体取向分析求出。可以说该KAM值越小，晶体的应变越小。
[0013]陶瓷基板与金属电路板的线性热膨胀系数有很大差异，因此陶瓷与金属电路板的接合部由于与接合时的温度的差异而产生残余应力。残余应力是通过钎料层中所包含的成分的晶体结构的应变而呈现出的。若该残余应力增大，则陶瓷基板容易产生裂纹，对热循环的耐久性受损。本公开文本的电路基板由于钎料层中的银部的KAM值的平均值足够小，因此充分降低了陶瓷基板与金属电路板的接合部中的残余应力。因此，本公开文本的电路基板对热循环的耐久性优异。
[0014]金属电路板可以为铜电路板。通过EBSP法求出的、铜电路板中所包含的铜的KAM值的平均值可以为0.36
°
以下。由此，能够充分降低电路基板的接合部中的残余应力，进一步提高对热循环的耐久性。
[0015]上述电路基板的钎料层可以具有从金属电路板的端部露出的露出部。此时，露出部的长度L的平均值可为20μm以上，露出部的厚度T的平均值可为4μm～30μm。由此，能够充分缓和接合部中的应力集中而进一步提高对热循环的耐久性。
[0016]本公开文本的一个方面涉及的接合体是陶瓷基板与金属板隔着包含银的钎料层接合的接合体，其中，通过EBSP法求出的钎料层中的银部的KAM值的平均值为0.55
°
以下。
[0017]陶瓷基板与金属板由于线性热膨胀系数有很大差异，因此陶瓷与金属板的接合部由于与接合时的温度的差异而产生残余应力。残余应力是通过钎料层中所包含的成分的晶体结构产生应变而呈现出的。若该残余应力增大，则陶瓷基板容易产生裂纹，对热循环的耐久性受损。本公开文本的接合体由于钎料层中的银部的KAM值的平均值充分小，因此充分降低了陶瓷基板与金属板的接合部中的残余应力。因此，本公开文本的接合体对热循环的耐久性优异。如果使用这样的接合体，则可以得到对热循环的耐久性优异的电路基板。
[0018]上述金属板可以为铜板。金属板为铜板的情况下，通过EBSP法求出的铜板中所包含的铜的KAM值的平均值可以为0.36
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以下。由此，能够充分降低接合体的接合部中的残余应力，进一步提高对热循环的耐久性。
[0019]上述接合体的钎料层中的银的含量可为70质量％以上，钎料层的厚度T的平均值可为4μm～30μm。由此，能够实现小型化和薄型化，并且能够充分缓和在接合部中产生的应力而进一步提高对热循环的耐久性。
[0020]本公开文本的一个方面涉及的接合体的制造方法包括：在陶瓷基板的主面涂布包含银的钎料的工序；将陶瓷基板与金属板隔着钎料进行叠合而得到层叠体的工序；将层叠体于750℃以上的烧成温度保持10分钟以上而进行烧成的工序；和，将经烧成的层叠体在550℃以上且低于750℃的条件下保持10分钟以上而进行退火的工序。
[0021]在上述制造方法中，在进行将层叠体在750℃以上的烧成温度保持10分钟以上进行烧成的工序后，将经烧成的层叠体在550℃以上且低于750℃的条件下保持10分钟以上而进行退火。通常，若在750℃以上的烧成温度进行烧成并冷却至室温，则由于陶瓷基板与金属板的线性热膨胀系数的差异，在接合体的接合部产生很大的残余应力。然而，在上述制造方法中，由于在550℃以上且低于750℃的条件下保持10分钟以上进行退火，因而能够缓和接合部的残余应力。因此，接合部中的残余应力被充分地降低，能够制造对热循环的耐久性优异的接合体。
[0022]在上述制造方法中，将层叠体在750℃以上的烧成温度保持的时间低于3小时，可从上述烧成温度起至低于750℃为止以1℃/分钟以上的降温速度进行冷却。由此，能够提高制造效率，并且能够抑制钎料中所包含的银在金属板中发生扩散。由此，能够提高热循环特性。
[0023]进行退火而得到的上述接合体中，陶瓷基板与作为金属板的铜板隔着包含银的钎料层而被接合，通过EBSP法求出的钎料层中的银部的KAM值的平均值可为0.55
°
以下、铜板中所包含的铜的KAM值的平均值可为0.36
°
以下。这样的接合体由于钎料层中的银部和铜板中所包含的铜的KAM值的平均值足够小，因此充分降低了陶瓷基板与金属板的接合部中的
残余应力。因此，对热循环的耐久性充分优异。
[0024]本公开文本的一个方面涉及的电路基板的制造方法包括：将利用上述的制造方法得到的接合体中的金属板的一部分除去而形成金属电路板，从而得到电路基板的工序。如此得到的电路基板由于使用了上述的接合体，因而充分降低了陶瓷基板与金属电路板的接合部中的残余应力。因此，对热循环的耐久性优异。
[0025]由上述制造方法得到的电路基板的钎料层可以具有从金属电路板的端部露出的露出部。此时，露出部的长度L的平均值可为20μm以上，钎料层的厚度T的平均值可为4μm～30μm。由此，能够实现小型化和薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电路基板，其为陶瓷基板与金属电路板隔着包含银的钎料层接合的电路基板，其中，通过EBSP法求出的所述钎料层中的银部的KAM值的平均值为0.55
°
以下。2.根据权利要求1所述的电路基板，其中，所述金属电路板为铜电路板，通过EBSP法求出的、所述铜电路板中所包含的铜的KAM值的平均值为0.36
°
以下。3.根据权利要求1或2所述的电路基板，其中，所述钎料层具有从所述金属电路板的端部露出的露出部，所述露出部的长度L的平均值为20μm以上，所述露出部的厚度T的平均值为4μm～30μm。4.接合体，其为陶瓷基板与金属板隔着包含银的钎料层接合的接合体，其中，通过EBSP法求出的所述钎料层中的银部的KAM值的平均值为0.55
°
以下。5.根据权利要求4所述的接合体，其中，所述金属板为铜板，通过EBSP法求出的、所述铜板中所包含的铜的KAM值的平均值为0.36
°
以下。6.根据权利要求4或5所述的接合体，其中，所述钎料层中的银的含量为70质量％以上，所述钎料层的厚度T的平均值为4μm～30μm。7.接合体的制造方法，其包括：在陶瓷基板的主面涂布包含银的钎料的工序；将所述陶瓷基板...

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