纯铜板、铜-陶瓷接合体、绝缘电路基板制造技术

一种纯铜板具有以下组成：Cu的含量为99.96质量％以上，Ag、Sn及Fe的合计含量为9.0质量ppm以上且小于100.0质量ppm，并且剩余部分为不可避免杂质，轧制面中的晶粒的平均晶粒直径为10μm以上，所述纯铜板具有与轧制面平行的晶面为{022}面、{002}面、{113}面、{111}面及{133}面的晶体，通过基于2θ/θ法对所述轧制面进行X射线衍射测定所得的所述各晶面的衍射峰强度满足I{022}/(I{022}+I{002}+I{113}+I{111}+I{133})≤0.15、I{002}/I{111}≥10.0及I{002}/I{113}≥15.0。及I{002}/I{113}≥15.0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纯铜板、铜
‑
陶瓷接合体、绝缘电路基板


[0001]本专利技术涉及一种适于散热器或厚铜电路等电气电子部件的纯铜板，尤其是关于抑制加热时的晶粒的粗大化的纯铜板、使用该纯铜板的铜
‑
陶瓷接合体、绝缘电路基板。
[0002]本申请基于2020年3月6日在日本申请的专利申请2020
‑
038764号主张优先权，并将其内容援用于此。

技术介绍

[0003]以往，在散热器或厚铜电路等电气电子部件中，使用导电性高的铜或铜合金。
[0004]最近，伴随电子设备或电气设备等的大电流化，为了降低电流密度及扩散由焦耳加热产生的热，正在谋求用于这些电子设备或电气设备等中的电气电子部件的大型化、厚壁化。
[0005]在此，在半导体装置中，使用例如在陶瓷基板接合铜材而构成上述散热器或厚铜电路的绝缘电路基板等。
[0006]在接合陶瓷基板与铜板时，接合温度多设为800℃以上，在接合时有可能导致构成散热器或厚铜电路的铜材的晶粒粗大化。尤其，在由导电性及散热性尤其优异的纯铜组成的铜材中，有晶粒容易粗大化的倾向。
[0007]在接合后的散热器或厚铜电路中，当晶粒粗大化时，因晶粒粗大化，有可能产生外观上的问题。
[0008]在此，例如在专利文献1中，提出了抑制晶粒生长的纯铜板。在该专利文献1中，记载有通过含有0.0006wt％～0.0015wt％的S，即使在再结晶温度以上的条件下进行热处理，也能够调整为一定大小的晶粒。
[0009]专利文献1：日本特开平06
‑
002058号公报
[0010]在专利文献1中，通过规定S的含量抑制晶粒的粗大化，但根据热处理条件，仅规定S的含量，是无法得到充分的晶粒粗大化抑制效果。并且，在热处理后，有时会发生晶粒局部地粗大化，从而结晶组织变得不均匀。
[0011]进而，为了抑制晶粒的粗大化，当增加S的含量时，存在热加工性大幅下降，纯铜板的制造收益率大幅下降的问题。

技术实现思路

[0012]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种导电率高，且即使热处理后，也能够抑制晶粒的粗大化及不均匀化的纯铜板、使用该纯铜板的铜
‑
陶瓷接合体及绝缘电路基板。
[0013]为解决该课题，本专利技术人等深入研究的结果，在纯铜中微量含有的杂质元素中，存在具有通过存在于晶界抑制晶粒的粗大化的晶粒生长抑制效果的元素。因此，得到如下见解：通过活用具有该晶粒生长抑制效果的元素(以下称为晶粒生长抑制元素)，即使热处理后，也能够抑制晶粒的粗大化及不均匀化。并且，得到如下见解：为了充分发挥该晶粒生长
抑制元素的作用效果，限制特定元素的含量是有效的。
[0014]进而，得到如下见解：为了抑制加热时的晶体生长的驱动力，将材料中蓄积的应变能抑制得较低是有效的。
[0015]本专利技术是基于上述见解而完成的，本专利技术的纯铜板的特征在于，具有以下组成：Cu的含量为99.96质量％以上，Ag、Sn及Fe的合计含量为9.0质量ppm以上且小于100.0质量ppm，并且剩余部分为不可避免杂质，轧制面中的晶粒的平均晶粒直径为10.0μm以上，所述纯铜板具有与轧制面平行的晶面为{022}面、{002}面、{113}面、{111}面及{133}面的晶体，在将通过基于2θ/θ法对所述轧制面进行X射线衍射测定所得的所述各晶面的衍射峰强度分别设为I{022}、I{002}、I{113}、I{111}、I{133}时，满足
[0016]I{022}/(I{022}+I{002}+I{113}+I{111}+I{133})≤0.15、
[0017]I{002}/I{111}≥10.0、及
[0018]I{002}/I{113}≥15.0。
[0019]根据该构成的纯铜板，具有以下组成：Cu的含量为99.96质量％以上，Ag、Sn及Fe的合计含量为9.0质量ppm以上且小于100.0质量ppm以下，并且剩余部分为不可避免杂质，因此Ag、Sn及Fe固溶于铜的母相中，由此能够抑制晶粒的粗大化。并且，能够确保纯铜板的导电率，并且能够用作大电流用途的电子电气设备用部件及散热用部件的原材料。
[0020]并且，轧制面中的晶粒的平均晶粒直径为10.0μm以上，因此在加热前的状态下，粒径较大，加热时的再结晶的驱动力小，从而能够抑制晶粒生长。
[0021]而且，通过基于2θ/θ法对所述轧制面进行X射线衍射测定所得的所述各晶面的衍射峰强度I{022}、I{002}、I{113}、I{111}、I{133}具有上述关系，因此所蓄积的应变能少，加热时的再结晶的驱动力小，从而能够抑制晶粒生长。
[0022]在此，在本专利技术的纯铜板中，S的含量优选在2.0质量ppm以上且20.0质量ppm以下的范围内。
[0023]此时，通过包含2.0质量ppm以上的相当于晶粒生长抑制元素的S，即使在热处理后，也能够可靠抑制晶粒的粗大化及不均匀化。并且，通过将S的含量限制在20.0质量ppm以下，能够充分确保热加工性。
[0024]并且，在本专利技术的纯铜板中，Mg、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf及Y的合计含量优选为15.0质量ppm以下。
[0025]作为不可避免杂质而可能含有的Mg、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf及Y这些元素与偏析于晶界来抑制晶粒的粗大化的元素(S、Se及Te等)生成化合物，从而有可能阻碍晶粒生长抑制元素的作用。因此，通过将Mg、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf及Y的合计含量限制在15.0质量ppm以下，能够充分发挥由晶粒生长抑制元素所带来的晶粒生长抑制效果，即使在热处理后，也能够可靠抑制晶粒的粗大化及不均匀化。另外，晶粒粗大化抑制元素(S、Se及Te等)作为不可避免杂质而含有。
[0026]进而，在本专利技术的的纯铜板中，优选地，进行在800℃保持1小时的热处理后的50mm
×
50mm的范围内的最大晶粒直径d
max
与平均晶粒直径d
ave
的比率d
max
/d
ave
为20.0以下，平均晶粒直径d
ave
为500μm以下。
[0027]此时，即使在上述条件下进行加热时，也能够可靠抑制晶粒的粗大化以及变得不均匀，且能够进一步抑制外观不良的产生。
[0028]进而，在本专利技术的纯铜板中，维氏硬度优选为150HV以下。
[0029]此时，维氏硬度为150HV以下，足够柔软，从而确保作为纯铜板的特性，因此尤其适合作为大电流用途的电气电子部件的原材料。
[0030]本专利技术的铜
‑
陶瓷接合体的特征在于，通过接合上述纯铜板和陶瓷部件而成。
[0031]根据该构成的铜
‑
陶瓷接合体，即使在为了接合纯铜板与陶瓷部件进行加压热处理的情况下，也会抑制纯铜板的晶粒发生局部地粗大化，从而能够抑制接合不良和外观不良、以及检查工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纯铜板，其特征在于，具有以下组成：Cu的含量为99.96质量％以上，Ag、Sn及Fe的合计含量为9.0质量ppm以上且小于100.0质量ppm，并且剩余部分为不可避免杂质，轧制面中的晶粒的平均晶粒直径为10μm以上，所述纯铜板具有与轧制面平行的晶面为{022}面、{002}面、{113}面、{111}面及{133}面的晶体，在将通过基于2θ/θ法对所述轧制面进行X射线衍射测定所得的所述各晶面的衍射峰强度分别设为I{022}、I{002}、I{113}、I{111}及I{133}时，满足I{022}/(I{022}+I{002}+I{113}+I{111}+I{133})≤0.15、I{002}/I{111}≥10.0、及I{002}/I{113}≥15.0。2.根据权利要求1所述的纯铜板，其特征在于，S的含量在2.0质量ppm以上且20.0质量ppm以下的范围内。3.根据权利要求1或2所述的纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：松永裕隆，伊藤优树，森广行，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：