[發(fā)明專(zhuān)利]接合體及絕緣電路基板

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880066970.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111225890A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寺崎伸幸
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 三菱綜合材料株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C04B37/02
• 分類(lèi)號(hào): C04B37/02;B23K1/00;H01L23/12;H01L23/36;B23K35/26;B23K35/28;B23K35/30;C22C9/00;C22C9/02;C22C9/06;C22C13/00;C22C21/00
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 樸圣潔;王珍仙

一種接合體(10)，其接合由Si系陶瓷構(gòu)成的陶瓷部件(11)與由銅或銅合金構(gòu)成的銅部件(12)而成，在形成在陶瓷部件(11)與銅部件(12)之間的接合層(30)中，在陶瓷部件(11)側(cè)形成有由含有活性金屬的化合物構(gòu)成的結(jié)晶質(zhì)的活性金屬化合物層(31)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種接合陶瓷部件與銅部件而成的接合體、具備該接合體的絕緣電路基板。

本申請(qǐng)主張基于2017年11月2日于日本申請(qǐng)的專(zhuān)利申請(qǐng)2017-213155號(hào)及于2018年10月30日于日本申請(qǐng)的專(zhuān)利申請(qǐng)2018-204040號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。

背景技術(shù)

在LED或功率模塊等半導(dǎo)體裝置中，設(shè)為在由導(dǎo)電材料構(gòu)成的電路層上接合有半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)。

在為了控制風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)等而使用的大電力控制用功率半導(dǎo)體元件中，由于發(fā)熱量較多而作為搭載該半導(dǎo)體元件的基板，從以往廣泛使用了具備例如由Si₃N₄(氮化硅)等構(gòu)成的陶瓷基板和在該陶瓷基板的一個(gè)表面接合導(dǎo)電性?xún)?yōu)異的金屬板而形成的電路層的絕緣電路基板。另外，作為絕緣電路基板，還提供在陶瓷基板的另一個(gè)表面接合金屬板而形成了金屬層的基板。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出了一種電路基板，其在陶瓷基板的一個(gè)表面及另一個(gè)表面通過(guò)接合銅板而形成有電路層及金屬層。在該電路基板中，在陶瓷基板的一個(gè)表面及另一個(gè)表面夾著Ag-Cu-Ti釬料而配置銅板，并通過(guò)加熱處理而與銅板接合(所謂的活性金屬釬焊法)。在該活性金屬釬焊法中使用含有作為活性金屬的Ti的釬料，因此所熔融的釬料與陶瓷基板的潤(rùn)濕性得到提高，陶瓷基板與銅板被良好地接合。

在此，當(dāng)通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所記載的活性金屬釬焊法將陶瓷基板與銅板接合時(shí)，在陶瓷基板與銅板的接合界面會(huì)形成TiN層。該TiN層硬且脆，因此在負(fù)載冷熱循環(huán)時(shí)有可能在陶瓷基板中產(chǎn)生裂紋。

于是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出了一種接合體，其在銅部件與陶瓷部件的接合界面形成有含有活性元素和氧的活性元素氧化物層，該活性元素氧化物層的厚度在5nm以上且200nm以下的范圍內(nèi)。

在該結(jié)構(gòu)的接合體中，形成在銅部件與陶瓷部件的接合界面的活性元素氧化物層的厚度為5nm以上，因此陶瓷部件與銅部件可靠地接合，并能夠確保接合強(qiáng)度。另一方面，活性元素氧化物層的厚度為200nm以下，因此相對(duì)硬且脆的活性元素氧化物層的厚度較薄，例如能夠抑制因負(fù)載冷熱循環(huán)時(shí)的熱應(yīng)力而在陶瓷基板中產(chǎn)生裂紋。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利第3211856號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利第5828352號(hào)公報(bào)

但是，在上述的絕緣電路基板的電路層中，有時(shí)超聲波接合端子材料。

在此，在形成在陶瓷部件側(cè)的活性金屬氧化物層為非晶質(zhì)的情況下，負(fù)載有超聲波時(shí)，有可能以非晶質(zhì)活性金屬氧化物層作為起點(diǎn)產(chǎn)生龜裂而導(dǎo)致電路層剝離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于上述情況而成，其目的在于提供一種即使在進(jìn)行了超聲波接合的情況下，也能夠抑制陶瓷部件與銅部件剝離的接合體及絕緣電路基板。

為了解決上述課題，本發(fā)明的接合體接合由Si系陶瓷構(gòu)成的陶瓷部件與由銅或銅合金構(gòu)成的銅部件而成，所述接合體的特征在于，在形成在所述陶瓷部件與所述銅部件之間的接合層中，在所述陶瓷部件側(cè)形成有由含有活性金屬的化合物構(gòu)成的結(jié)晶質(zhì)的活性金屬化合物層。

在該結(jié)構(gòu)的接合體中，在形成在所述陶瓷部件與所述銅部件之間的接合層的所述陶瓷部件側(cè)形成有由含有活性金屬的化合物構(gòu)成的結(jié)晶質(zhì)的活性金屬化合物層，因此即使在負(fù)載有超聲波的情況下，也能夠抑制以活性金屬化合物層作為起點(diǎn)而產(chǎn)生有龜裂的情況，并能夠抑制陶瓷部件與銅部件剝離。