[發明專利]接合體及功率模塊用基板

有效

• 申請號: 201480041129.5
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN105393348B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 寺崎伸幸;長友義幸
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: H01L23/13
• 分類號: H01L23/13;B23K35/30;C04B37/02;H01L23/12;H01L23/36;H05K1/02;H05K3/20;H05K3/38;C22C9/00;C22C9/02;C22C9/06
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

本發明的接合體為由陶瓷構成的陶瓷部件與由Cu或Cu合金構成的Cu部件通過Cu?P?Sn系釬料及Ti材接合而成的接合體，其中，在所述陶瓷部件與所述Cu部件的接合界面形成有：位于所述陶瓷部件側且Sn固溶于Cu中的Cu?Sn層；及位于所述Cu部件與所述Cu?Sn層之間的Ti層，在所述Cu部件與所述Ti層之間形成有由Cu和Ti構成的第一金屬間化合物層，在所述Cu?Sn層與所述Ti層之間形成有含P的第二金屬間化合物層。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷部件與Cu部件接合而成的接合體及在陶瓷基板的其中一個面形成有電路層的功率模塊用基板。

本申請主張基于2013年8月26日申請的日本專利申請第2013-175000號的優先權，并將所有內容援用于本說明書中。

背景技術

LED或功率模塊等半導體裝置具備在由導電材料構成的電路層上接合有半導體元件的結構。

用于控制風力發電、電動汽車等電動車輛等而使用的大功率控制用功率半導體元件的發熱量較多。因此，作為搭載這種功率半導體元件的基板，至今以來廣泛使用例如在由AlN(氮化鋁)等構成的陶瓷基板的其中一個面接合導電性優異的金屬板以作為電路層的功率模塊用基板。并且，也有在陶瓷基板的另一個面接合金屬板以作為金屬層。

例如，專利文獻1所示的功率模塊用基板結構如下，即在陶瓷基板(陶瓷部件)的其中一個面通過接合Cu板(Cu部件)來形成電路層。該功率模塊用基板中，在陶瓷基板的其中一個面夾著Cu-Mg-Ti釬料配置Cu板的狀態下進行加熱處理，從而接合Cu板。

專利文獻1：日本專利第4375730號公報

然而，如專利文獻1中所公開，若通過Cu-Mg-Ti釬料接合陶瓷基板與Cu板，則在陶瓷基板的附近形成包含Cu、Mg或Ti的金屬間化合物層。

由于形成在該陶瓷基板附近的金屬間化合物較硬，因此存在當功率模塊用基板受到冷熱循環時，使得在陶瓷基板產生的熱應力變大，從而存在容易在陶瓷基板產生裂紋的問題。并且，由于上述金屬間化合物層比較脆，因此受到冷熱循環時，會使金屬間化合物破損，使陶瓷基板與電路層的接合率變差，從而有可能降低接合可靠性。

尤其在近些年，功率模塊的使用環境越來越苛刻，且冷熱循環的條件也變得苛刻。因此，在功率模塊用基板中具有如下趨勢：容易在陶瓷基板產生裂紋，并且容易使陶 瓷基板與電路層的接合可靠性下降。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠在受到冷熱循環時抑制陶瓷部件產生裂紋，并且能夠提高陶瓷部件與Cu部件的接合可靠性的接合體及功率模塊用基板。

為解決上述課題，本發明的第一方式所涉及的接合體，由陶瓷構成的陶瓷部件與由Cu或Cu合金構成的Cu部件通過Cu-P-Sn系釬料及Ti材接合而成，在所述陶瓷部件與所述Cu部件的接合界面形成有：位于所述陶瓷部件側且Sn固溶于Cu中的Cu-Sn層；及位于所述Cu部件與所述Cu-Sn層之間的Ti層，在所述Cu部件與所述Ti層之間形成有由Cu和Ti構成的第一金屬間化合物層，在所述Cu-Sn層與所述Ti層之間形成有含P的第二金屬間化合物層。

根據本發明的第一方式所涉及的接合體，在陶瓷部件與Cu部件的接合界面，Cu-P-Sn系釬料中所含的P進入到形成于Ti層側的第二金屬間化合物層中。由此，在陶瓷部件側形成不具有含P的金屬間化合物或含P的金屬間化合物極少的Cu-Sn層。即，由于沒有在陶瓷部件的附近形成較硬的金屬間化合物，因此能夠減少受到冷熱循環時在陶瓷部件產生的熱應力。其結果，能夠抑制在陶瓷部件產生裂紋。并且，由于沒有在陶瓷基板的附近形成較脆的金屬間化合物，因此在受到冷熱循環時能夠抑制陶瓷部件與Cu部件的接合率下降，且能夠提高接合可靠性。