[發(fā)明專利]陶瓷-鋁接合體及制法、絕緣電路基板及制法、LED模塊、陶瓷部件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880007306.6
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN110191869B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寺崎伸幸
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;B23K1/00;H01L23/12;H01L23/15;H01L33/62;H01L33/64
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 刁興利;康泉

本發(fā)明的陶瓷?鋁接合體為陶瓷部件及由鋁或鋁合金構(gòu)成的鋁部件接合而成，陶瓷部件具有由氮化硅構(gòu)成的陶瓷主體及形成于該陶瓷主體中的與鋁部件的接合面的氮化鋁層或氧化鋁層，通過氮化鋁層或所述氧化鋁層接合鋁部件，陶瓷主體具備氮化硅相及形成于該氮化硅相之間的玻璃相，在陶瓷主體的玻璃相中的與氮化鋁層或所述氧化鋁層的界面?zhèn)炔糠执嬖贏l。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷部件及由鋁或鋁合金構(gòu)成的鋁部件接合而成的陶瓷-鋁接合體、陶瓷基板與由鋁或鋁合金構(gòu)成的鋁板接合而成的絕緣電路基板、具備該絕緣電路基板的LED模塊、用于上述陶瓷-鋁接合體的陶瓷部件以及上述陶瓷-鋁接合體的制造方法、絕緣電路基板的制造方法。

本申請主張基于2017年2月6日于日本申請的專利申請2017-019737號及2018年1月24日于日本申請的專利申請2018-009821號的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。

背景技術(shù)

功率模塊、LED模塊及熱電模塊具備在絕緣層的一面形成由導(dǎo)電材料構(gòu)成的電路層而成的絕緣電路基板上接合功率半導(dǎo)體元件、LED元件及熱電元件的結(jié)構(gòu)。

并且，在上述絕緣電路基板中，提供一種在陶瓷基板的一面接合導(dǎo)電性優(yōu)異的金屬板作為電路層，并且，在另一面接合散熱性優(yōu)異的金屬板而形成金屬層的結(jié)構(gòu)的基板。

而且，為了有效地發(fā)散從搭載于電路層的元件等中產(chǎn)生的熱量，還提供一種在絕緣電路基板的金屬層側(cè)接合散熱器而成的附帶散熱器的絕緣電路基板。

例如，專利文獻(xiàn)1所示的功率模塊具備如下結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)具備在陶瓷基板的一面形成由鋁板構(gòu)成的電路層，并且在另一面形成由鋁板構(gòu)成的金屬層而成的絕緣電路基板及在該電路層上通過焊料接合而成的半導(dǎo)體元件。

并且，專利文獻(xiàn)2、3所示的LED模塊具備如下結(jié)構(gòu)：在由陶瓷構(gòu)成的基材的一面形成有導(dǎo)電性電路層，在絕緣基板的另一面接合散熱體，且在電路層上搭載發(fā)光元件。

在此，接合陶瓷基板與成為電路層及金屬層的鋁板時，通常使用Al-Si系釬料。

專利文獻(xiàn)1：專利第3171234號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2013-153157號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2015-070199號公報

可是，在上述LED模塊等中，要求進(jìn)一步薄化搭載有發(fā)光元件的電路層的厚度，例如有時將厚度100μm以下的鋁板接合于陶瓷基板。

如此，在使用Al-Si系釬料接合厚度較薄的鋁板的情況下，作為釬料的Si擴(kuò)散于成為電路層的鋁板而熔點(diǎn)降低，有可能導(dǎo)致電路層的一部分熔融。

在為了抑制電路層的熔融而降低接合溫度或減少作為釬料的Si的量的情況下，接合變得不夠充分，導(dǎo)致接合可靠性降低。因此，無法應(yīng)用于發(fā)熱密度高的用途。

如上所述，在現(xiàn)有的絕緣電路基板中，在將較薄地形成有電路層的情況下，抑制電路層的熔融且提高電路層與陶瓷基板的接合可靠性會較困難。

并且，在LED模塊中，為了確保強(qiáng)度，有時使用由氮化硅(Si₃N₄)構(gòu)成的陶瓷基板。然而，由氮化硅(Si₃N₄)構(gòu)成的陶瓷基板具備氮化硅相及形成于該氮化硅相之間的玻璃相，且該玻璃相與鋁板的接合變得不夠充分，因此無法充分保持接合強(qiáng)度。另外，該玻璃相由燒結(jié)氮化硅的原料時所添加的燒結(jié)助劑形成。

由以上可知，在由氮化硅(Si₃N₄)構(gòu)成的陶瓷基板中，相比于由氮化鋁(AlN)或氧化鋁(Al₂O₃)構(gòu)成的陶瓷基板，其與金屬板(尤其鋁板)的接合可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容