复合基板制造技术

本公开文本的一个方面提供复合基板，其具有陶瓷板、设置于上述陶瓷板上的钎料层、和介由上述钎料层而与上述陶瓷板接合的金属基材，所述钎料层含有银及锡，所述金属基材包含由银及锡扩散而形成的区域，将与上述陶瓷板和上述金属基材的接合面正交的截面中的、银分散区域的厚度设为X，将锡分散区域的厚度设为Y时，上述Y相对上述X之比为0.10～1.00。述Y相对上述X之比为0.10～1.00。述Y相对上述X之比为0.10～1.00。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合基板


[0001]本公开文本涉及复合基板。

技术介绍

[0002]伴随着机器人及马达等产业设备的高性能化，由搭载于功率模块的半导体元件产生的热也日趋增加。为了使该热高效地散发，使用了具备具有良好的热传导的陶瓷板的电路基板。在这样的电路基板中，由于将陶瓷板与金属板介由钎料接合时的加热及冷却工序、以及使用时的热循环而产生热应力。有时由于该热应力而在陶瓷基板中产生裂纹或者金属板剥离。
[0003]对此，在专利文献1中记载了一种陶瓷电路基板，其通过使钎料的热膨胀系数接近于陶瓷基板而提高了热循环特性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2014
‑
118310号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]电路基板根据所使用的用途而需要可靠性充分优异。例如，在电车的驱动部及电动汽车等功率模块的领域中，期望能够缓和热应力以使得陶瓷板与金属板以充分的接合强度接合、并且即使经过严酷的使用条件下的热循环也能够维持特性。为了发挥充分的接合强度，可考虑通过于高温进行接合而使与陶瓷板的接合牢固，但根据本申请的专利技术人的研究，若于高温进行接合，则钎料层附近的硬度变高，有在热循环时产生的热应力的缓和变得困难的倾向。若为能够同时实现接合强度和热循环特性的复合基板，则是有用的。
[0009]本公开文本的目的在于提供陶瓷板与金属基材的接合强度及热循环特性优异的复合基板。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本公开文本的一个方面提供复合基板，其具有陶瓷板、设置于上述陶瓷板上的钎料层、和介由上述钎料层而与上述陶瓷板接合的金属基材，所述钎料层含有银及锡，所述金属基材包含由银及锡扩散而形成的区域，将与上述陶瓷板和上述金属基材的接合面正交的截面中的、银分散区域的厚度设为X，将锡分散区域的厚度设为Y时，上述Y相对上述X之比为0.10～1.00。
[0012]就上述复合基板而言，关于银及锡从钎料层向金属基材的扩散，通过使锡分散区域的厚度相对银分散区域的厚度之比在规定的范围内，能成为陶瓷板与金属基材的接合强度及热循环特性优异的复合基板。本申请的专利技术人如下所述地推测实现这样的效果的原因。即，上述Y相对X的值在上述范围内时，意味着抑制了锡向金属基材中的扩散距离、即控制了制造复合基板时的钎料成分的过度扩散，能够缩小钎料层附近的推断硬度高的区域，
从而充分地缓和因热循环而产生的热应力，因此，能成为接合强度及热循环特性优异的复合基板。
[0013]上述Y相对上述X之比可以为0.20～0.90。通过使上述Y相对上述X之比在上述范围内，能够进一步提高陶瓷板与金属基材的接合强度，能够以更高水平同时实现接合强度和热循环特性。
[0014]上述钎料层可以还含有钛，将与上述陶瓷板和上述金属基材的接合面正交的截面中的、钛分散区域的厚度设为Z时，上述X相对上述Z之比(X/Z的值)大于1.00。钛是活性金属中对陶瓷板与金属基材的接合强度的提高影响较大的金属。通过使上述X/Z的值在上述范围内，从而使钛遍及陶瓷板与金属基材的接合界面附近，能够提高接合强度，并且，通过使银适度地向金属基材中扩散而降低钎料层与金属基材的硬度的差别，由此还能够提高热循环特性。
[0015]上述陶瓷板可以含有氮化硅。
[0016]上述钎料层的厚度可以为20μm以下。
[0017]专利技术效果
[0018]根据本公开文本，可以提供陶瓷板与金属基材的接合强度及热循环特性优异的复合基板。
附图说明
[0019][图1]图1为示出复合基板的一个例子的示意图。
[0020][图2]图2为复合基板中的接合面附近的放大截面图。
[0021][图3]图3为示出复合基板的截面的一个例子的电子显微镜照片。
[0022][图4]图4为示出图3所示的复合基板的截面的由电子束显微分析仪得到的银的映射分析的结果的元素分布图。
[0023][图5]图5为示出图3所示的复合基板的截面的由电子束显微分析仪得到的锡的映射分析的结果的元素分布图。
[0024][图6]图6为示出图3所示的复合基板的截面的由电子束显微分析仪得到的钛的映射分析的结果的元素分布图。
具体实施方式
[0025]以下，根据情况，参照附图对本公开文本的实施方式进行说明。但是，以下的实施方式是用于对本公开文本进行说明的示例，并非旨在将本公开文本限定于以下内容。在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素，使用相同的附图标记，根据情况省略重复的说明。另外，只要没有特别说明，则上下左右等位置关系以附图所示的位置关系为基准。此外，各要素的尺寸比率不限于图示的比率。
[0026]只要没有特别说明，则本说明书中例示的材料可以单独使用1种或者组合使用2种以上。关于组合物中的各成分的含量，在存在多种属于组合物中的各成分的物质的情况下，只要没有特别说明，则是指存在于组合物中的该多种物质的合计量。
[0027]复合基板的一个实施方式具有：陶瓷板；设置于上述陶瓷板上的钎料层，所述钎料层含有银及锡；和介由上述钎料层而与上述陶瓷板接合的金属基材，所述金属基材包含由
银及锡扩散而形成的区域。就上述复合基材而言，陶瓷板与金属基材介由钎料层而接合，在接合时作为构成钎料层的成分的活性金属(钛等)向金属基材中扩散，在金属基材中形成了分散有该活性金属的区域。上述接合可以是利用活性金属法来进行接合。复合基板可以具有一个或多个金属基材。
[0028]图1为示出复合基板的一个例子的示意截面图，针对复合基板而示出了与后述的接合面正交的截面。复合基板100具备陶瓷板10、电路板40和散热板50。电路板40在接合面40a中与陶瓷板10的表面10A接合，具有金属基材30介由钎料层20而与陶瓷板10接合的构成。散热板50在接合面50a中与陶瓷板10的背面10B接合，具有金属基材32介由钎料层22而与陶瓷板10接合的构成。图1中，在陶瓷板10的表面10A上接合有2个电路板40，在陶瓷板10的背面10B接合有散热板50，但电路板40及散热板50的个数等可以根据情况适当地变更。
[0029]电路板40具有传导电信号的功能，与之相对，散热板50可以具有传导热的功能。需要说明的是，散热板50也可以进一步具有传导电信号的功能。
[0030]电路板40与散热板50可以由相同的材质构成，也可以由不同的材质构成。从提高导电性及散热性的观点考虑，金属基材30、32例如可以含有铜作为主成分。在该情况下，电路板40及散热板50可以由钎料层和铜板构成。
[0031]上述复合基板100中，将与上述陶瓷板和上述金属基材的接合面正交的截面中的、银分散区域的厚度设为X，将锡分散区域的厚度设为Y时，上述Y相对上述X之比为0.10～1.00。上述比的上限值例如可以为0.95以下、0.90以下或0.85以下。上述比的上限值在上述范围内时，意味着抑制了制造复合基板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.复合基板，其具有：陶瓷板；设置于所述陶瓷板上的钎料层，所述钎料层含有银及锡；和介由所述钎料层而与所述陶瓷板接合的金属基材，所述金属基材包含由银及锡扩散而形成的区域，将与所述陶瓷板和所述金属基材的接合面正交的截面中的、银分散区域的厚度设为X，将锡分散区域的厚度设为Y时，所述Y相对所述X之比为0.10～1.00。2.如权利要求1所述的复合基板，其中，所述Y相对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：青野良太，竹藤隆之，牛岛穰，田中淳一，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：