【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成的铜-陶瓷接合体、及在陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成的绝缘电路基板。本申请基于2021年7月30日在日本申请的专利申请2021-125531号主张优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
1、功率模块、led模块及热电模块为将功率半导体元件、led元件及热电元件接合到在绝缘层的一面形成有由导电材料构成的电路层的绝缘电路基板上而成的结构。
2、例如，为了控制风力发电、电动汽车、油电混合汽车等而使用的大功率控制用的功率半导体元件在工作时的发热量多，因此作为搭载该功率半导体元件的基板，一直以来被广泛使用如下绝缘电路基板，该绝缘电路基板具备：陶瓷基板；在该陶瓷基板的一面接合导电性优异的金属板而形成的电路层；及在陶瓷基板的另一面接合金属板而形成的散热用金属层。
3、例如，在专利文献1中提出有通过在陶瓷基板的一面及另一面接合铜板而形成电路层及金属层的绝缘电路基板。在该专利文献1中，在陶瓷基板的一面及另一面隔着ag-cu-ti系钎料而配置铜板，通过进行加热处理来接合铜板(所谓活性金属钎焊法)。
4、并且，在专利文献2中提出了一种功率模块用基板，其使用含ag和ti的接合材料来接合由铜或铜合金构成的铜板及由aln或al2o3构成的陶瓷基板而成。
5、此外，在专利文献3中提出了一种功率模块用基板，其使用由al-si系、al-ge系、al-cu系、al-mg系或al-mn系等合金构成的钎料来接合由铝或铝合金构成的铝板及陶瓷基板而
6、专利文献1：日本专利第3211856号公报(b)
7、专利文献2：日本专利第5757359号公报(b)
8、专利文献3：日本专利第5957862号公报(b)
9、然而，近来有搭载于绝缘电路基板的半导体元件的发热温度变高的倾向，对于绝缘电路基板，要求比以往更高的能够耐受严酷的冷热循环的冷热循环可靠性。
10、在此，在接合铜板和陶瓷基板而成的绝缘电路基板中，如专利文献3中所记载，在电路层形成有突出部的情况下，当负载冷热循环时，热应力集中在电路层的端部，接合可靠性有可能会下降。
11、另一方面，在为了确保铜部件的端部的强度，增加端部的接合层的厚度时，配设在铜部件与陶瓷部件之间的接合材料会溢出，有可能产生所谓的被称为“焊料污斑”的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种冷热循环可靠性优异且充分地抑制了焊料污斑的产生的铜-陶瓷接合体及由该铜-陶瓷接合体构成的绝缘电路基板。
2、为了解决上述课题，本专利技术的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体为通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成的铜-陶瓷接合体，其特征在于，在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，并且所述铜部件的端部区域的孔隙率为10％以下。
3、根据本专利技术的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体，由于在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处为3μm以上，并且所述铜部件的端部区域的孔隙率为10％以下，因此确保了端面处的接合层的厚度，能够充分地确保端部的强度。因此，能够抑制负载冷热循环时的陶瓷部件的裂纹或剥离。
4、并且，由于所述陶瓷部件与所述铜部件之间的距离在所述铜部件的端部处为30μm以下，因此能够抑制接合材料的溢出，并且能够抑制“焊料污斑”的产生。
5、在此，本专利技术的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体中，优选在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，在所述陶瓷部件侧形成有活性金属化合物层，所述活性金属化合物层在所述铜部件的所述端部处的厚度t1a和所述活性金属化合物层在所述铜部件的中央部处的厚度t1b在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，厚度比t1a/t1b在0.7以上且1.4以下的范围内。
6、此时，由于所述活性金属化合物层在所述铜部件的所述端部处的厚度t1a和所述活性金属化合物层在所述铜部件的中央部处的厚度t1b在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，因此，陶瓷部件与铜部件通过活性金属可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面变硬。
7、并且，由于厚度比t1a/t1b在0.7以上且1.4以下的范围内，因此在所述铜部件的端部和中央部处，接合界面的硬度不会产生较大的差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷部件的裂纹的产生。
8、并且，本专利技术的一方式所涉及的铜-陶瓷接合体中，优选在所述陶瓷部件与所述铜部件的接合界面处，在所述铜部件侧形成有ag-cu合金层，所述ag-cu合金层在所述铜部件的所述端部处的厚度t2a和所述ag-cu合金层在所述铜部件的中央部处的厚度t2b在3μm以上且30μm以下的范围内，厚度比t2a/t2b在0.7以上且1.4以下的范围内。
9、此时，由于所述ag-cu合金层在所述铜部件的所述端部处的厚度t2a和所述ag-cu合金层在所述铜部件的中央部处的厚度t2b在3μm以上且30μm以下的范围内，因此接合材料的ag与铜部件充分地反应，从而陶瓷部件与铜部件可靠而牢固地接合，并且进一步抑制接合界面变硬。
10、并且，由于厚度比t2a/t2b在0.7以上且1.4以下的范围内，因此在所述铜部件的端部和中央部处，接合界面的硬度不会产生较大的差异，能够进一步抑制负载冷热循环时的陶瓷部件的裂纹的产生。
11、本专利技术的一方式所涉及的绝缘电路基板为通过在陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成的绝缘电路基板，其特征在于，在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处在3μm以上且30μm以下的范围内，并且所述铜板的端部区域的孔隙率为10％以下。
12、根据本专利技术的一方式所涉及的绝缘电路基板，由于在所述陶瓷基板与所述铜板的接合界面处，所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处为3μm以上，并且所述铜板的端部区域的孔隙率为10％以下，因此确保了端面处的接合层的厚度，能够充分地确保端部的强度。因此，能够抑制负载冷热循环时的陶瓷基板的裂纹或剥离。
13、并且，由于所述陶瓷基板与所述铜板之间的距离在所述铜板的端部处为30μm以下，因此能够抑制接合材料的溢出，并且能够抑制“焊料污斑”的产生。
14、在此，本专利技术的一方式所涉及的绝缘电路基板中，优选所述活性金属化合物层在所述铜板的端部处的厚度t1a及所述活性金属化合物层在所述铜板的中央部处的厚度t1b在0.05μm以上且1.2μm以下的范围内，厚度比t1a/t1b在0.7以上且1.4以下的范本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铜-陶瓷接合体，通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，
4.一种绝缘电路基板，通过在陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的绝缘电路基板，其特征在于，
6.根据权利要求4或5所述的绝缘电路基板，其特征在于，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种铜-陶瓷接合体，通过接合由铜或铜合金构成的铜部件和陶瓷部件而成，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：寺崎伸幸，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：
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