绝缘基板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种绝缘基板，其是将陶瓷基板、形成于该陶瓷基板的一个表面的第一铜板材、以及形成于该陶瓷基板的另一个表面的第二铜板材进行接合而成。各铜板材具有如下组成：选自Al、Be、Cd、Mg、Pb、Ni、P、Sn以及Cr的金属成分的合计含量为0.1～2.0ppm、铜的质量百分比含量为99.96％以上，在以欧拉角

Insulating substrate and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绝缘基板及其制造方法
本专利技术涉及绝缘基板，尤其涉及功率器件用的绝缘基板及其制造方法。
技术介绍
一般而言，功率器件使用高电压/大电流，因此半导体元件发出的热量所致的材料特性的劣化成为课题。因此，近年来，通过使用将绝缘性以及散热性优异的陶瓷基板接合至铜板而形成的绝缘基板，应对绝缘、散热。在陶瓷基板与铜板的接合中，主要使用通过银系焊料等进行接合的接合方法、不通过焊料而利用铜的共晶反应进行接合的接合方法等。在陶瓷基板中使用氮化铝、氧化铝、氮化硅等，但它们的热膨胀系数与构成铜板的铜板材的热膨胀系数不同。因此，在半导体元件发热时，具有因热膨胀系数之差而在绝缘基板整体发生大的应变的倾向。另外，关于陶瓷基板和铜板材，铜板材具有更高的热膨胀系数，因此，如果进行热处理，则在陶瓷基板中出现拉伸应力增加，在铜板中出现压缩应力增加。由此，在绝缘基板整体产生高的应变，不仅绝缘基板因热膨胀而变形，导致尺寸变化，而且容易出现陶瓷基板与铜板的剥离等。因此，需要一种即使加热也难以变形的绝缘基板。另外，用于铜板的高纯度的铜在接合时的700℃以上的高温下，晶粒显著生长，组织的均质化变得困难，此外，伸长率、抗拉强度也下降。因此，存在如下问题：键合性下降，并且，在应变时成为晶界破坏的起点。因此，通过不仅提高构成绝缘基板且使用高纯度铜的铜板的抗拉强度、伸长率，还适当地微细化晶粒，从而期待增大对负荷的抵抗力，所述负荷伴随热膨胀的变形而产生，并且期待防止晶界破坏以及提高键合性。例如，在专利文献1中，作为用于散热基板的纯铜板，公开了由纯度99.90质量％以上的纯铜构成、且限定了X射线衍射强度的比率的纯铜板。在构成纯铜板的无氧铜中，通过规定100μm以下的结晶粒径、X射线衍射强度的比率，从而使纯铜板的蚀刻性提高。另外，在专利文献2中，作为适于散热用电子部件以及大电流用电子部件等的铜合金板，公开了抗拉强度为350MPa以上、且控制给定位置的结晶取向的聚集度的铜合金板。通过控制给定位置的结晶取向的聚集度，从而使铜合金板的反复弯曲加工性等提高。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1：JP特开2014-189817号公报专利文献2：JP专利第5475914号公报
技术实现思路
(专利技术要解决的问题)然而，专利文献1公开的纯铜板虽然由于不易因蚀刻而在表面产生凹凸，因此与其他构件的密合性优异，但关于在高温下与其他构件的接合，完全没有进行探讨。另外，专利文献2公开的铜合金板虽然对耐热性进行了探讨，但只考虑了基于在200℃进行30分钟的热处理的耐热性。进而，专利文献2公开的铜合金板的抗拉强度为350MPa以上，并不对应作为用于绝缘基板的铜板材而言适当的150～330MPa的范围。另外，在专利文献1、2的任一者中均未提及将铜板接合至绝缘基板后的不良状况。因此，在半导体元件发热时，依然没有解决以下问题：因铜板材与陶瓷基板的热膨胀系数之差而产生的、绝缘基板的变形、陶瓷基板与铜板剥离的问题；在700℃以上的高温对陶瓷基板与铜板进行接合时出现的、晶粒的生长所致的组织的非均质化、键合性下降的问题。鉴于上述事实，本专利技术的目的在于，提供具有铜板材的绝缘基板及其制造方法，所述铜板材耐热特性优异且晶粒被良好地微细化。(用于解决问题的方案)[1]一种绝缘基板，是将陶瓷基板、形成于该陶瓷基板的一个表面的第一铜板材以及形成于该陶瓷基板的另一个表面的第二铜板材进行接合而成的绝缘基板，所述第一及第二铜板材具有如下组成：选自Al、Be、Cd、Mg、Pb、Ni、P、Sn以及Cr中的金属成分的合计含量为0.1～2.0ppm，铜的质量百分比含量为99.96％以上，在以欧拉角(Φ，)表示利用EBSD对所述第一及第二铜板材的表面进行织构解析得到的结晶取向分布函数时，所述第一及第二铜板材具有如下轧制织构：在Φ＝20°～40°、的范围的取向密度的平均值为0.1以上且小于15.0，在Φ＝55°～75°、的范围的取向密度的平均值为0.1以上且小于15.0，所述第一及第二铜板材的平均结晶粒径为50μm以上且400μm以下。[2][1]中记载的绝缘基板，其中，所述第一及第二铜板材的平均结晶粒径大于100μm且为400μm以下。[3][1]或者[2]中记载的绝缘基板，其中，所述陶瓷基板使用以氮化铝、氮化硅、氧化铝、以及氧化铝与氧化锆的化合物中的至少1种为主成分的陶瓷材料而形成。[4][1]至[3]中任一项记载的绝缘基板，其中，所述第一及第二铜板材的抗拉强度为210MPa以上且250MPa以下。[5][1]至[4]中任一项记载的绝缘基板，其中，所述第一及第二铜板材的伸长率为25％以上且小于50％。[6][1]至[5]中任一项记载的绝缘基板，其中，所述第一及第二铜板材的电导率为95％IACS以上。[7]一种绝缘基板的制造方法，是[1]至[6]中任一项记载的绝缘基板的制造方法，其中包含：退火工序，其对所述第一铜板材的材料即第一被轧制材以及所述第二铜板材的材料即第二被轧制材，在升温速度为10℃/秒～50℃/秒、到达温度为250℃～600℃、保持时间为10秒～3600秒、冷却速度为10℃/秒～50℃/秒的条件下实施退火处理；冷轧工序，其在所述退火工序后，进行所述第一被轧制材与所述第二被轧制材的总加工率为10～65％的冷轧；以及接合工序，其在所述冷轧工序后，通过焊料分别将所述第一被轧制材接合在所述陶瓷基板的一个表面，将所述第二被轧制材接合在所述陶瓷基板的另一个表面，从而形成分别接合有所述第一铜板材和所述第二铜板材的绝缘基板，所述接合工序包含：在升温速度为10℃/秒～100℃/秒、到达温度为400℃～600℃、保持时间为10秒～300秒的条件下实施热处理的第一加热处理、以及在升温速度为10℃/秒～100℃/秒、到达温度为750℃～850℃、保持时间为100秒～7200秒的条件下实施热处理的第二加热处理。(专利技术效果)根根据本专利技术，在将陶瓷基板、形成于该陶瓷基板的一个表面的第一铜板材以及形成于该陶瓷基板的另一个表面的第二铜板材进行接合而成的绝缘基板中，所述第一及第二铜板材具有如下组成：选自Al、Be、Cd、Mg、Pb、Ni、P、Sn以及Cr中的金属成分的合计含量为0.1～2.0ppm，铜的质量百分比含量为99.96％以上，在以欧拉角(Φ，)表示利用EBSD对所述第一及第二铜板材的表面进行织构解析而得到的结晶取向分布函数时，所述第一及第二铜板材具有如下轧制织构：在Φ＝20°～40°、的范围内的取向密度的平均值为0.1以上且小于15.0，在Φ＝55°～75°、的范围内的取向密度的平均值为0.1以上且小于15.0，并且，所述第一及第二铜板材的平均结晶粒径为50μm以上且400μm以下，由此能得到耐热特性优异的绝缘基板。另外，根据本专利技术，第一及第二铜板材呈现优异的耐热特性，因此绝缘基板整体的负荷应力降低，对热膨胀所致的负荷的抵抗力增大。由此，能够抑制因第一及第二铜板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘基板，其特征在于，是将陶瓷基板、形成于该陶瓷基板的一个表面的第一铜板材以及形成于该陶瓷基板的另一个表面的第二铜板材进行接合而得到的绝缘基板，/n所述第一铜板材及第二铜板材具有如下组成：选自Al、Be、Cd、Mg、Pb、Ni、P、Sn以及Cr中的金属成分的合计含量为0.1～2.0ppm，铜的含量为99.96质量％以上，/n在以欧拉角(

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 JP 2018-0658561.一种绝缘基板，其特征在于，是将陶瓷基板、形成于该陶瓷基板的一个表面的第一铜板材以及形成于该陶瓷基板的另一个表面的第二铜板材进行接合而得到的绝缘基板，
所述第一铜板材及第二铜板材具有如下组成：选自Al、Be、Cd、Mg、Pb、Ni、P、Sn以及Cr中的金属成分的合计含量为0.1～2.0ppm，铜的含量为99.96质量％以上，
在以欧拉角(Φ，)表示利用EBSD对所述第一铜板材及第二铜板材的表面进行织构解析得到的结晶取向分布函数时，所述第一铜板材及第二铜板材具有如下轧制织构：在Φ＝20°～40°、的范围的取向密度的平均值为0.1以上且小于15.0，在Φ＝55°～75°、的范围的取向密度的平均值为0.1以上且小于15.0，并且，
所述第一铜板材及第二铜板材的平均结晶粒径为50μm以上且400μm以下。


2.根据权利要求1所述的绝缘基板，其中，
所述第一铜板材及第二铜板材的平均结晶粒径大于100μm且为400μm以下。


3.根据权利要求1或2所述的绝缘基板，其中，
所述陶瓷基板使用以氮化铝、氮化硅、氧化铝、以及氧化铝与氧化锆的化合物中的至少1种为主成分的陶瓷材料而形成。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘基板，其中，
所述第一铜板材及第二铜板材的抗拉强度为210MPa以上且250MPa以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀上翔一，樋口优，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP