[發(fā)明專利]陶瓷電路基板及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880048695.7
• 申請(qǐng)日: 2018-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN110945974B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯淺晃正;原田祐作;中村貴裕;森田周平;西村浩二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電化株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H05K1/09
• 分類號(hào): H05K1/09;B23K1/00;B23K1/19;B23K35/30;C22C5/06;H01L23/13;H05K1/03;H05K3/38
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 楊宏軍;唐崢

本發(fā)明提供一種具有高接合性及優(yōu)異的耐熱循環(huán)特性的陶瓷電路基板。一種陶瓷電路基板，其在陶瓷基板上隔著釬料層設(shè)置電路圖案，利用由電路圖案的外周溢出的釬料層形成有溢出部，釬料層含有Ag、Cu及Ti；和Sn或In，從溢出部外周起沿著陶瓷基板與電路圖案的接合界面朝著內(nèi)側(cè)連續(xù)地形成300μm以上的富Ag相，接合空隙率為1.0％以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷電路基板及其制造方法。

背景技術(shù)

在電梯、車輛、混合動(dòng)力汽車等這樣的功率模塊用途中，使用在氧化鋁、氧化鈹、氮化硅、氮化鋁等的陶瓷基板的表面以釬料接合金屬電路板，再在金屬電路板的規(guī)定位置搭載半導(dǎo)體元件而成的陶瓷電路基板。

近年來(lái)，伴隨著半導(dǎo)體元件的高功率化、高集成化，來(lái)自半導(dǎo)體元件的放熱量日趨增加。為了使該放熱高效地?cái)U(kuò)散，使用了具有高絕緣性、高導(dǎo)熱性的氮化鋁燒結(jié)體或氮化硅燒結(jié)體的陶瓷基板。

但是，由于陶瓷基板與金屬板的熱膨脹率大大不同，所以因反復(fù)的冷熱循環(huán)的負(fù)荷而在陶瓷基板與金屬板的接合界面產(chǎn)生由熱膨脹率差引起的熱應(yīng)力。特別是通過(guò)壓縮與拉伸的殘留應(yīng)力作用于接合部附近的陶瓷基板側(cè)，在陶瓷基板中產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致接合不良或熱阻不良，具有作為電子設(shè)備的工作可靠性會(huì)降低等問(wèn)題。

因此，專利文獻(xiàn)1中提出如下構(gòu)造：從金屬板的底面溢出的釬料的長(zhǎng)度控制為大于30μm且為250μm以下，優(yōu)選為50μm～200μm，由此提高陶瓷電路基板的熱循環(huán)特性。

專利文獻(xiàn)2中提出有控制陶瓷電路基板的釬料層的溢出組織，以使富Ag相比富Cu相占有更多，由此抑制由蝕刻所致的釬料溢出部的溶解，防止釬料層溢出部的應(yīng)力緩和效果降低的方法。

專利文獻(xiàn)3中提出有以某一定的比率控制厚度和長(zhǎng)度而使釬料層溢出，由此使陶瓷電路基板的熱循環(huán)特性提高的方法。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本特開2003-112980號(hào)公報(bào)

【專利文獻(xiàn)2】日本特開2005-268821號(hào)公報(bào)

【專利文獻(xiàn)3】國(guó)際公開第2107/056360號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

近來(lái)搭載在電動(dòng)汽車上的功率模塊中，存在高輸出功率化、高集成化進(jìn)一步急劇發(fā)展，施加到陶瓷電路基板的熱應(yīng)力進(jìn)一步增大的傾向。因此，為了保障功能安全性，從將目前為止的-40℃下冷卻15分鐘、室溫下保持15分鐘及125℃下加熱15分鐘、室溫下保持15分鐘的升溫/降溫循環(huán)作為1個(gè)循環(huán)的熱循環(huán)試驗(yàn)開始，到要求將目前為止的-55℃下冷卻15分鐘、室溫下保持15分鐘及175℃下加熱15分鐘、室溫下保持15分鐘的升溫/降溫循環(huán)作為1個(gè)循環(huán)的嚴(yán)苛的熱循環(huán)條件下的耐久性。尤其是通過(guò)冷卻溫度低溫化，從而有在陶瓷部產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力增大，容易在陶瓷電路基板上產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題。在這一點(diǎn)上，通過(guò)控制專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3所記載的釬料層溢出的長(zhǎng)度、距離、比率、組織，從而能夠期待熱應(yīng)力的緩和效果。但是，在更嚴(yán)格的熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)的條件下，有如下的情況：在銅電路圖案部的外周下的釬料層溢出部更大的熱應(yīng)力集中，位于釬料溢出部的根部附近的富Ag相與富Cu相的界面會(huì)開裂。此時(shí)釬料溢出部變短，無(wú)法得到應(yīng)力緩和效果，有在陶瓷電路基板上產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題。

本發(fā)明申請(qǐng)的課題在于提供一種具有高接合性及優(yōu)異的耐熱循環(huán)特性的陶瓷電路基板及其制造方法。

用于解決問(wèn)題的手段

本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的而深入努力的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)從陶瓷電路基板的釬料溢出部的外周起在電路圖案?jìng)?cè)使富Ag相連續(xù)化，減少富Ag相與富Cu相的界面，從而陶瓷電路基板的耐熱循環(huán)特性提高。本發(fā)明基于上述見解而完成。

即，本發(fā)明涉及以下內(nèi)容。