复合基板制造技术

本公开文本的一个方面提供复合基板，其具有陶瓷板和介由钎料层而接合于上述陶瓷板上的金属基材，所述钎料层含有银及活性金属，将从上述陶瓷板起朝向上述金属基材20μm位置处的维氏硬度设为X，将从上述陶瓷板起朝向上述金属基材70μm位置处的维氏硬度设为Y时，上述X为70～110HV，上述Y相对上述X之比为0.92以下。下。下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合基板


[0001]本公开文本涉及复合基板。

技术介绍

[0002]伴随着机器人及马达等产业设备的高性能化，由搭载于功率模块的半导体元件产生的热也日趋增加。为了使该热高效地散发，使用了具备具有良好的热传导的陶瓷板的电路基板。在这样的电路基板中，由于将陶瓷板与金属板介由钎料接合时的加热及冷却工序、以及使用时的热循环而产生热应力。有时由于该热应力而在陶瓷基板中产生裂纹或者金属板剥离。
[0003]对此，在专利文献1中记载了一种陶瓷电路基板，其通过使钎料的热膨胀系数接近于陶瓷基板而提高了热循环特性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2014
‑
118310号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]电路基板根据所使用的用途而需要可靠性充分优异。例如，在电车的驱动部及电动汽车等功率模块的领域中，期望能够缓和热应力以使得陶瓷板与金属板以充分的接合强度接合、并且即使经过严酷的使用条件下的热循环也能够维持特性。为了发挥充分的接合强度，可考虑通过于高温进行接合而使与陶瓷板的接合牢固，但根据本申请的专利技术人的研究，若于高温进行接合，则钎料层附近的硬度变高，有在热循环时产生的热应力的缓和变得困难的倾向。若为能够同时实现接合强度和热循环特性的复合基板，则是有用的。
[0009]本公开文本的目的在于提供陶瓷板与金属基材的接合强度及热循环特性优异的复合基板。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本公开文本的一个方面提供复合基板，其具有陶瓷板和介由钎料层而接合于上述陶瓷板上的金属基材，所述钎料层含有银及活性金属，将从上述陶瓷板起朝向上述金属基材20μm位置处的维氏硬度设为X，将从上述陶瓷板起朝向上述金属基材70μm位置处的维氏硬度设为Y时，上述X为70～110HV，上述Y相对上述X之比为0.92以下。
[0012]上述复合基板具有上述X在规定范围内的维氏硬度，因此，在从上述陶瓷板起朝向上述金属基材20μm以下的范围内，能充分地将接合固定化，在陶瓷板与金属基材之间发挥优异的接合强度。另外，上述Y相对上述X之比(Y/X的值)在上述范围内时，意味着除了在陶瓷板与钎料层的界面附近维氏硬度优异之外，还抑制了由于钎料成分向金属基材中广泛地扩散而使金属基材中的维氏硬度大幅上升的情况，能够缓和因热循环而产生的热应力。因此，上述复合基板还充分地抑制了由于热循环而使金属基材从陶瓷板剥离等情况。即，上述
复合基板能成为陶瓷板与金属基材之间的接合强度及热循环特性优异的复合基板。
[0013]就上述复合基板而言，上述Y相对上述X之比可以为0.50以上。通过使上述Y相对上述X之比在上述范围内，能够进一步提高陶瓷板与金属基材的接合强度，能够以更高水平同时实现接合强度和热循环特性。
[0014]上述活性金属可以含有选自由钛、锆、铪、钒、铌及钽组成的组中的至少一种。通过使钎料层包含上述活性金属，能够进一步提高陶瓷板与金属基材的粘接性。
[0015]上述陶瓷板可以含有氮化硅。
[0016]上述钎料层的厚度可以为20μm以下。
[0017]专利技术效果
[0018]根据本公开文本，可以提供陶瓷板与金属基材的接合强度及热循环特性优异的复合基板。
附图说明
[0019][图1]图1为示出复合基板的一个例子的示意图。
[0020][图2]图2为复合基板中的接合面附近的放大截面图。
具体实施方式
[0021]以下，根据情况，参照附图对本公开文本的实施方式进行说明。但是，以下的实施方式是用于对本公开文本进行说明的示例，并非旨在将本公开文本限定于以下内容。在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素，使用相同的附图标记，根据情况省略重复的说明。另外，只要没有特别说明，则上下左右等位置关系以附图所示的位置关系为基准。此外，各要素的尺寸比率不限于图示的比率。
[0022]只要没有特别说明，则本说明书中例示的材料可以单独使用1种或者组合使用2种以上。关于组合物中的各成分的含量，在存在多种属于组合物中的各成分的物质的情况下，只要没有特别说明，则是指存在于组合物中的该多种物质的合计量。
[0023]复合基板的一个实施方式具有陶瓷板和介由钎料层而接合于上述陶瓷板上的金属基材，所述钎料层含有活性金属。上述接合可以是利用活性金属法来进行接合。复合基板可以具有一个或多个金属基材。
[0024]图1为示出复合基板的一个例子的示意截面图，针对复合基板而示出了与后述的接合面正交的截面。复合基板100具备陶瓷板10、电路板40和散热板50。电路板40在接合面40a中与陶瓷板10的表面10A接合，具有金属基材30介由钎料层20而与陶瓷板10接合的构成。散热板50在接合面50a中与陶瓷板10的背面10B接合，具有金属基材32介由钎料层22而与陶瓷板10接合的构成。图1中，在陶瓷板10的表面10A上接合有2个电路板40，在陶瓷板10的背面10B接合有散热板50，但电路板40及散热板50的个数等可以根据情况适当地变更。
[0025]电路板40具有传导电信号的功能，与之相对，散热板50可以具有传导热的功能。需要说明的是，散热板50也可以进一步具有传导电信号的功能。
[0026]电路板40与散热板50可以由相同的材质构成，也可以由不同的材质构成。从提高导电性及散热性的观点考虑，金属基材30、32例如可以含有铜作为主成分。在该情况下，电路板40及散热板50可以由钎料层和铜板构成。
[0027]上述复合基板100中，将从上述陶瓷板10起朝向上述金属基材30 20μm位置处的维氏硬度设为X，将从上述陶瓷板10起朝向上述金属基材30 70μm位置处的维氏硬度设为Y时，上述X为70～110HV。上述X例如可以为72～97HV或73～95HV。通过使上述X在上述范围内，能够进一步提高陶瓷板10与金属基材30的接合强度。
[0028]上述Y相对上述X之比(Y/X的值)为0.92以下。上述比的上限值例如可以为0.90以下或0.88以下。通过使上述比的上限值在上述范围内，能够进一步提高复合基板100的热循环特性。上述比的下限值例如可以为0.50以上、0.52以上或0.53以上。通过使上述比的下限值在上述范围内，从而在钎料层及金属基材的界面处使活性金属向金属基材中适度地扩散，能够进一步提高接合强度。上述比可以在上述的范围内调整，例如可以为0.50～0.92或0.53～0.90。
[0029]本说明书中，维氏硬度是指依照JIS Z 2244：2009“维氏硬度试验
‑
试验方法”中记载的方法测得的值。参照图2进行说明。图2为复合基板中的接合面附近的放大截面图，以与陶瓷板和金属基材的接合面正交的截面表示。将上述陶瓷板10与金属基材30的接合面作为基准位置，从该基准位置朝向与接合面垂直的方向、并且朝向钎料层20及金属基材30的方向进行计测，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.复合基板，其具有陶瓷板和介由钎料层接合于所述陶瓷板上的金属基材，所述钎料层含有银及活性金属，将从所述陶瓷板起朝向所述金属基材20μm位置处的维氏硬度设为X，将从所述陶瓷板起朝向所述金属基材70μm位置处的维氏硬度设为Y时，所述X为70～110HV，所述Y相对所述X之比为0.92以下。2.如权利要求1所述的复合基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：青野良太，竹藤隆之，牛岛穰，田中淳一，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：