JP2023044869A - Copper/ceramic joint body and insulated circuit board - Google Patents
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Abstract
【課題】厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材における割れの発生を抑制でき、冷熱サイクル信頼性に優れた銅/セラミックス接合体を提供する。【解決手段】銅又は銅合金からなる銅部材12と、セラミックス部材11とが接合されてなる銅/セラミックス接合体10であって、セラミックス部材11と銅部材12との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層31が形成されており、セラミックス部材11の接合面から銅部材12側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされている。【選択図】図2The present invention provides a copper/ceramic joined body that can suppress the occurrence of cracks in a ceramic member even when subjected to a severe cooling/heating cycle and has excellent cooling/heating cycle reliability. A copper/ceramic joined body (10) in which a copper member (12) made of copper or a copper alloy and a ceramic member (11) are joined together, wherein Cu is present at the joint interface between the ceramic member (11) and the copper member (12). A Mg solid-solution layer 31 in which Mg is solid-dissolved in the matrix is formed, and the maximum value of the indentation hardness in the region E1 from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic member 11 to the copper member 12 side is 90 mgf/. It is within the range of μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less. [Selection drawing] Fig. 2
Description
この発明は、銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅/セラミックス接合体、および、セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板に関するものである。 The present invention provides a copper/ceramic bonded body in which a copper member made of copper or a copper alloy and a ceramic member are joined together, and an insulating circuit in which a copper plate made of copper or a copper alloy is joined to the surface of a ceramic substrate. It relates to substrates.
パワーモジュール、LEDモジュールおよび熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、LED素子および熱電素子が接合された構造とされている。
例えば、風力発電、電気自動車、ハイブリッド自動車等を制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子は、動作時の発熱量が多いことから、これを搭載する基板としては、セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に導電性の優れた金属板を接合して形成した回路層と、セラミックス基板の他方の面に金属板を接合して形成した放熱用の金属層と、を備えた絶縁回路基板が、従来から広く用いられている。
A power module, an LED module, and a thermoelectric module have a structure in which a power semiconductor element, an LED element, and a thermoelectric element are joined to an insulating circuit board in which a circuit layer made of a conductive material is formed on one side of an insulating layer. .
For example, power semiconductor elements for high power control used to control wind power generation, electric vehicles, hybrid vehicles, etc. generate a large amount of heat during operation. A circuit layer formed by bonding a metal plate having excellent conductivity to one surface of the ceramic substrate, and a metal layer for heat dissipation formed by bonding a metal plate to the other surface of the ceramic substrate. Insulated circuit boards have been widely used in the past.
例えば、特許文献1には、セラミックス基板の一方の面及び他方の面に、銅板を接合することにより回路層及び金属層を形成した絶縁回路基板が提案されている。この特許文献1においては、セラミックス基板の一方の面及び他方の面に、Ag-Cu-Ti系ろう材を介在させて銅板を配置し、加熱処理を行うことにより銅板が接合されている(いわゆる活性金属ろう付け法)。この活性金属ろう付け法では、活性金属であるTiが含有されたろう材を用いているため、溶融したろう材とセラミックス基板との濡れ性が向上し、セラミックス基板と銅板とが良好に接合されることになる。
For example,
また、特許文献2においては、Cu-Mg-Ti系ろう材を用いて、セラミックス基板と銅板とを接合した絶縁回路基板が提案されている。
この特許文献2においては、窒素ガス雰囲気下にて560~800℃で加熱することによって接合する構成とされており、Cu-Mg-Ti合金中のMgは昇華して接合界面には残存せず、かつ、窒化チタン(TiN)が実質的に形成しないものとされている。
Further,
In this
さらに、特許文献3においては、Mgを用いて銅板とセラミックス基板とを接合した絶縁回路基板が開示されている。
この特許文献3においては、端子等を超音波接合した場合であっても、銅板とセラミックス基板との接合界面にクラックの発生を抑制することが可能となる。
Furthermore,
In
ところで、最近では、絶縁回路基板に搭載される半導体素子の発熱温度が高くなる傾向にあり、絶縁回路基板には、従来にも増して、厳しい冷熱サイクルに耐えることができる冷熱サイクル信頼性が求められている。
ここで、特許文献1,2に開示されているように、活性金属であるTiを含む接合材を用いて銅板とセラミックス基板とを接合した場合には、銅板側に活性金属であるTiが拡散し、CuとTiを含む金属間化合物が析出することで、接合界面近傍が硬くなり、冷熱サイクル負荷時にセラミックス部材に割れが生じ、冷熱サイクル信頼性が低下するおそれがあった。
By the way, recently, the heat generation temperature of the semiconductor elements mounted on the insulated circuit board tends to be higher, and the insulated circuit board is required to have higher cooling/heating cycle reliability to withstand severe cooling/heating cycles. It is
Here, as disclosed in
また、特許文献3に開示されているように、Mgを用いてセラミックス基板と銅板とを接合した場合には、セラミックス基板と銅板の接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成される。よって、銅板の接合面近傍は、Mgの固溶硬化によって硬くなる。
さらに、接合界面に存在する酸素とMgが反応することで、Mg固溶層にMg酸化物が析出し、この析出硬化によって、さらに接合界面が硬くなるおそれがある。
このように、活性金属であるTiを用いずに、Mgを用いてセラミックス基板と銅板とを接合した場合でも、接合界面が硬くなり、冷熱サイクル信頼性を十分に向上させることができないおそれがあった。
Further, as disclosed in
Furthermore, oxygen present at the bonding interface reacts with Mg to precipitate Mg oxide in the Mg solid-solution layer, and this precipitation hardening may further harden the bonding interface.
As described above, even when the ceramic substrate and the copper plate are joined using Mg without using Ti, which is an active metal, the joint interface becomes hard, and there is a possibility that the thermal cycle reliability cannot be sufficiently improved. rice field.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材における割れの発生を抑制でき、冷熱サイクル信頼性に優れた銅/セラミックス接合体、および、この銅/セラミックス接合体からなる絶縁回路基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. It is an object of the present invention to provide an insulated circuit board made of this copper/ceramic bonded body.
前述の課題を解決するために、本発明の銅/セラミックス接合体は、銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅/セラミックス接合体であって、前記セラミックス部材と前記銅部材との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成されており、前記セラミックス部材の接合面から前記銅部材側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the copper/ceramic joined body of the present invention is a copper/ceramic joined body in which a copper member made of copper or a copper alloy and a ceramic member are joined together, the ceramic member and At the joint interface with the copper member, an Mg solid-solution layer in which Mg is solid-dissolved in the Cu matrix is formed. It is characterized in that the maximum value of indentation hardness is in the range of 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less.
なお、本発明におけるインデンテーション硬度Hとは、バーコビッチ圧子と呼ばれる稜間角が114.8°以上115.1°以下の三角錐ダイヤモンド圧子を用いて試験荷重を5000mgfとして負荷をかけた際の荷重―変位の相関を計測し、以下の式より算出される。
hc=ht-0.75×P/S
(ht:押し込み深さ、P:荷重、S:接触剛性(=dP/ dh|Pmax)、hc:接触深さ)
接触面積A=24.56×hc2
インデンテーション硬さH=P/A
The indentation hardness H in the present invention is the load when a test load of 5000 mgf is applied using a triangular pyramidal diamond indenter called a Berkovich indenter with an inter-ridge angle of 114.8° or more and 115.1° or less. - Measure the correlation of displacement and calculate from the following formula.
hc = ht - 0.75 x P/S
(ht: indentation depth, P: load, S: contact stiffness (=dP/dh|Pmax), hc: contact depth)
Contact area A = 24.56 x hc2
Indentation hardness H = P/A
本発明の銅/セラミックス接合体によれば、前記セラミックス部材と前記銅部材との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成されており、前記セラミックス部材の接合面から前記銅部材側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上とされているので、接合界面近傍の銅が十分に溶融して液相が生じており、セラミックス部材と銅部材とが強固に接合されている。
一方、前述の領域におけるインデンテーション硬さの最大値が150mgf/μm2以下に抑えられているので、接合界面近傍が必要以上に硬くなく、冷熱サイクル負荷時におけるクラックの発生を抑制することができる。
よって、接合強度が高く、かつ、冷熱サイクル信頼性に特に優れた銅/セラミックス接合体を得ることができる。
According to the copper/ceramic joined body of the present invention, an Mg solid-solution layer in which Mg is solid-dissolved in a Cu parent phase is formed at the joint interface between the ceramic member and the copper member, and the ceramic member The maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the joint surface to the copper member side is 90 mgf / μm 2 or more, so the copper in the vicinity of the joint interface is sufficiently melted to generate a liquid phase. The ceramic member and the copper member are firmly joined together.
On the other hand, since the maximum value of the indentation hardness in the above-mentioned region is suppressed to 150 mgf/μm 2 or less, the vicinity of the joint interface is not unnecessarily hard, and the occurrence of cracks under thermal cycle load can be suppressed. .
Therefore, it is possible to obtain a copper/ceramic bonded body having high bonding strength and particularly excellent thermal cycle reliability.
ここで、本発明の銅/セラミックス接合体においては、前記セラミックス部材の接合面から前記銅部材側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの平均値が80mgf/μm2以上140mgf/μm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記セラミックス部材の接合面から前記銅部材側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの平均値が80mgf/μm2以上140mgf/μm2以下の範囲内とされているので、Mgによってセラミックス部材と銅部材とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
よって、接合強度が高く、かつ、冷熱サイクル信頼性に特に優れた銅/セラミックス接合体を得ることができる。
Here, in the copper/ceramic joined body of the present invention, the average value of indentation hardness in a region from 20 μm to 50 μm from the joint surface of the ceramic member to the copper member side is 80 mgf/μm 2 or more and 140 mgf/μm 2 It is preferable to be within the following range.
In this case, the average value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic member to the copper member side is in the range of 80 mgf/μm 2 or more and 140 mgf/μm 2 or less. Thus, the ceramic member and the copper member are reliably and firmly joined, and hardening of the joining interface is further suppressed.
Therefore, it is possible to obtain a copper/ceramic bonded body having high bonding strength and particularly excellent thermal cycle reliability.
また、本発明の銅/セラミックス接合体においては、前記セラミックス部材に接合された前記銅部材の前記セラミックス部材とは反対側の表面から前記セラミックス部材側へ10μm以上30μm以下の領域におけるインデンテーション硬さの平均値が、70mgf/μm2以上85mgf/μm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記銅部材の前記セラミックス部材とは反対側の表面から10μm以上30μm以下の領域におけるインデンテーション硬さの平均値が70mgf/μm2以上85mgf/μm2以下の範囲内とされているので、銅部材全体が硬くなっておらず、この銅部材の表面に他の部材を接合した際に、これらの他の部材との接合信頼性を向上させることができる。
Further, in the copper/ceramic joined body of the present invention, the indentation hardness in a region of 10 μm or more and 30 μm or less from the surface of the copper member joined to the ceramic member opposite to the ceramic member to the ceramic member side is preferably in the range of 70 mgf/μm 2 or more and 85 mgf/μm 2 or less.
In this case, since the average value of the indentation hardness in the region of 10 μm or more and 30 μm or less from the surface of the copper member opposite to the ceramic member is in the range of 70 mgf/μm 2 or more and 85 mgf/μm 2 or less. , the entire copper member is not hardened, and when other members are joined to the surface of this copper member, the reliability of joining with these other members can be improved.
本発明の絶縁回路基板は、セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板であって、前記セラミックス基板と前記銅板との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成されており、前記セラミックス基板の接合面から前記銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされていることを特徴としている。 The insulating circuit board of the present invention is an insulating circuit board in which a copper plate made of copper or a copper alloy is bonded to the surface of a ceramic substrate, and the bonding interface between the ceramic substrate and the copper plate includes a parent phase of Cu. A Mg solid-solution layer in which Mg is solid-dissolved is formed therein, and the maximum value of indentation hardness in a region from 20 μm to 50 μm from the joint surface of the ceramic substrate to the copper plate side is 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/ It is characterized by being in the range of μm 2 or less.
本発明の絶縁回路基板によれば、前記セラミックス基板と前記銅板との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成されており、前記セラミックス基板の接合面から前記銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上とされているので、接合界面近傍の銅が十分に溶融して液相が生じており、セラミックス基板と銅板とが強固に接合されている。
一方、前述の領域におけるインデンテーション硬さの最大値が150mgf/μm2以下に抑えられているので、接合界面近傍が必要以上に硬くなく、冷熱サイクル負荷時におけるクラックの発生を抑制することができる。
よって、接合強度が高く、かつ、冷熱サイクル信頼性に特に優れた絶縁回路基板を得ることができる。
According to the insulated circuit board of the present invention, a Mg solid-solution layer in which Mg is solid-dissolved in a Cu parent phase is formed at the bonding interface between the ceramic substrate and the copper plate, and the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm is 90 mgf/μm 2 or more, so the copper in the vicinity of the bonding interface is sufficiently melted to generate a liquid phase, and the ceramics The substrate and the copper plate are firmly bonded.
On the other hand, since the maximum value of the indentation hardness in the above-mentioned region is suppressed to 150 mgf/μm 2 or less, the vicinity of the joint interface is not unnecessarily hard, and the occurrence of cracks under thermal cycle load can be suppressed. .
Therefore, it is possible to obtain an insulated circuit board having high bonding strength and particularly excellent thermal cycle reliability.
ここで、本発明の絶縁回路基板においては、前記セラミックス基板の接合面から前記銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの平均値が80mgf/μm2以上140mgf/μm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記セラミックス基板の接合面から前記銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの平均値が80mgf/μm2以上140mgf/μm2以下の範囲内とされているので、Mgによってセラミックス基板と銅板とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
よって、接合強度が高く、かつ、冷熱サイクル信頼性に特に優れた絶縁回路基板を得ることができる。
Here, in the insulating circuit board of the present invention, the average value of indentation hardness in a region from 20 μm to 50 μm from the joint surface of the ceramic substrate to the copper plate side is in the range of 80 mgf/μm 2 or more and 140 mgf/μm 2 or less. preferably within.
In this case, the average value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is in the range of 80 mgf/μm 2 or more and 140 mgf/μm 2 or less. The ceramic substrate and the copper plate are reliably and strongly bonded, and hardening of the bonding interface is further suppressed.
Therefore, it is possible to obtain an insulated circuit board having high bonding strength and particularly excellent thermal cycle reliability.
また、本発明の絶縁回路基板においては、前記セラミックス基板に接合された前記銅板の前記セラミックス基板とは反対側の表面から前記セラミックス基板側へ10μm以上30μm以下の領域におけるインデンテーション硬さの平均値が、70mgf/μm2以上85mgf/μm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記銅板の前記セラミックス基板とは反対側の表面から10μm以上30μm以下の領域におけるインデンテーション硬さの平均値が70mgf/μm2以上85mgf/μm2以下の範囲内とされているので、銅板全体が硬くなっておらず、この銅板の表面に他の部材を接合した際に、これらの他の部材との接合信頼性を向上させることができる。
Further, in the insulating circuit board of the present invention, the average value of indentation hardness in a region of 10 μm or more and 30 μm or less from the surface of the copper plate bonded to the ceramic substrate opposite to the ceramic substrate to the ceramic substrate side. is preferably in the range of 70 mgf/μm 2 or more and 85 mgf/μm 2 or less.
In this case, since the average value of the indentation hardness in the region of 10 μm or more and 30 μm or less from the surface of the copper plate opposite to the ceramic substrate is in the range of 70 mgf/μm 2 or more and 85 mgf/μm 2 or less, The entire copper plate is not hardened, and when other members are joined to the surface of this copper plate, the reliability of joining with these other members can be improved.
本発明によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材における割れの発生を抑制でき、冷熱サイクル信頼性に優れた銅/セラミックス接合体、および、この銅/セラミックス接合体からなる絶縁回路基板を提供することができる。 According to the present invention, even when a severe thermal cycle is applied, the occurrence of cracks in the ceramic member can be suppressed, and the copper / ceramics joined body has excellent thermal cycle reliability, and the copper / ceramics joined body It is possible to provide an insulated circuit board that is
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係る銅/セラミックス接合体は、セラミックスからなるセラミックス部材としてのセラミックス基板11と、銅又は銅合金からなる銅部材としての銅板22(回路層12)および銅板23(金属層13)とが接合されてなる絶縁回路基板10である。図1に、本実施形態である絶縁回路基板10を備えたパワーモジュール1を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The copper/ceramic joined body according to the present embodiment includes a
このパワーモジュール1は、回路層12および金属層13が配設された絶縁回路基板10と、回路層12の一方の面(図1において上面)に接合層2を介して接合された半導体素子3と、金属層13の他方側(図1において下側)に配置されたヒートシンク5と、を備えている。
This
半導体素子3は、Si等の半導体材料で構成されている。この半導体素子3と回路層12は、接合層2を介して接合されている。
接合層2は、例えばSn-Ag系、Sn-In系、若しくはSn-Ag-Cu系のはんだ材で構成されている。
The
The
ヒートシンク5は、前述の絶縁回路基板10からの熱を放散するためのものである。このヒートシンク5は、銅又は銅合金で構成されており、本実施形態ではりん脱酸銅で構成されている。このヒートシンク5には、冷却用の流体が流れるための流路が設けられている。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク5と金属層13とが、はんだ材からなるはんだ層7によって接合されている。このはんだ層7は、例えばSn-Ag系、Sn-In系、若しくはSn-Ag-Cu系のはんだ材で構成されている。
The
In addition, in this embodiment, the
そして、本実施形態である絶縁回路基板10は、図1に示すように、セラミックス基板11と、このセラミックス基板11の一方の面(図1において上面)に配設された回路層12と、セラミックス基板11の他方の面(図1において下面)に配設された金属層13と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the insulating
セラミックス基板11は、絶縁性および放熱性に優れた窒化ケイ素(Si3N4)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)等のセラミックスで構成されている。本実施形態では、セラミックス基板11は、特に放熱性の優れた窒化アルミニウム(AlN)で構成されている。また、セラミックス基板11の厚さは、例えば、0.2mm以上1.5mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.635mmに設定されている。
The
回路層12は、図4に示すように、セラミックス基板11の一方の面(図4において上面)に、銅又は銅合金からなる銅板22が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、回路層12は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板11に接合されることで形成されている。
なお、回路層12となる銅板22の厚さは0.1mm以上2.0mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.6mmに設定されている。
As shown in FIG. 4, the
In this embodiment, the
The thickness of the
金属層13は、図4に示すように、セラミックス基板11の他方の面(図4において下面)に、銅又は銅合金からなる銅板23が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、金属層13は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板11に接合されることで形成されている。
なお、金属層13となる銅板23の厚さは0.1mm以上2.0mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.6mmに設定されている。
As shown in FIG. 4, the
In this embodiment, the
The thickness of the
ここで、セラミックス基板11と回路層12(金属層13)との接合界面においては、図2に示すように、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層31が形成されている。
Mg固溶層31は、回路層12(金属層13)とセラミックス基板11との接合界面を、EPMA装置(日本電子株式会社製JXA-8539F)を用いて、倍率200倍、加速電圧15kVの条件で接合界面を含む領域(縦400μm×横600μm)を観察して定量分析を行い、Cu濃度+Mg濃度=100原子%として、Mg濃度が0.01原子%以上6.9原子%以下である領域である。
Here, at the bonding interface between the
The Mg solid-
そして、本実施形態である絶縁回路基板10においては、図2に示すように、セラミックス基板11の接合面から回路層12(金属層13)側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされている。
また、本実施形態においては、上述の領域E1におけるインデンテーション硬さの平均値が80mgf/μm2以上140mgf/μm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
Then, in the insulating
Further, in the present embodiment, the average value of the indentation hardness in the region E1 is preferably within the range of 80 mgf/μm 2 or more and 140 mgf/μm 2 or less.
また、本実施形態においては、セラミックス基板11の一方の面に形成された回路層12およびセラミックス基板11の他方の面に形成された金属層13のセラミックス基板11とは反対側の表面からセラミックス基板11側へ10μm以上30μm以下の領域E2におけるインデンテーション硬さの平均値が70mgf/μm2以上85mgf/μm2以下の範囲内とされていることが好ましい。
In this embodiment, the
以下に、本実施形態に係る絶縁回路基板10の製造方法について、図3および図4を参照して説明する。
A method for manufacturing the insulating
(Mg配置工程S01)
まず、セラミックス基板11を準備し、図4に示すように、回路層12となる銅板22とセラミックス基板11との間、および、金属層13となる銅板23とセラミックス基板11との間に、それぞれMgを配置する。
本実施形態では、回路層12となる銅板22とセラミックス基板11との間、及び、金属層13となる銅板23とセラミックス基板11との間に、Mg箔25を配設している。
ここで、Mg配置工程S01では、配置するMg量を0.34mg/cm2以上4.35mg/cm2以下の範囲内とする。
なお、配置するMg量は、0.52mg/cm2以上とすることが好ましく、0.69mg/cm2以上とすることがさらに好ましい。一方、配置するMg量は、3.48mg/cm2以下とすることが好ましく、2.61mg/cm2以下とすることがさらに好ましい。
(Mg placement step S01)
First, a
In this embodiment, Mg foils 25 are arranged between the
Here, in the Mg placement step S01, the amount of Mg to be placed is set within the range of 0.34 mg/cm 2 or more and 4.35 mg/cm 2 or less.
The amount of Mg to be arranged is preferably 0.52 mg/cm 2 or more, more preferably 0.69 mg/cm 2 or more. On the other hand, the amount of Mg disposed is preferably 3.48 mg/cm 2 or less, more preferably 2.61 mg/cm 2 or less.
(積層工程S02)
次に、銅板22とセラミックス基板11を、Mg箔25を介して積層するとともに、セラミックス基板11と銅板23を、Mg箔25を介して積層する。
(Lamination step S02)
Next, the
(接合工程S03)
次に、積層された銅板22、Mg箔25、セラミックス基板11、Mg箔25、銅板23を、積層方向に加圧するとともに、真空炉内に装入して加熱し、銅板22とセラミックス基板11と銅板23を接合する。
(Joining step S03)
Next, the
ここで、接合工程S03における保持温度は、700℃以上850℃以下の範囲内とすることが好ましい。そして、670℃から保持温度までの昇温過程および加熱温度での保持過程における温度積分値Sは、30℃・h以上500℃・h以下の範囲内とすることが好ましい。
また、接合工程S03における加圧荷重Pは、0.09MPa以上1.96MPa以下の範囲内とすることが好ましい。
Here, the holding temperature in the bonding step S03 is preferably within the range of 700° C. or higher and 850° C. or lower. The temperature integral value S in the heating process from 670° C. to the holding temperature and the holding process at the heating temperature is preferably in the range of 30° C.·h or more and 500° C./h or less.
Moreover, the pressure load P in the joining step S03 is preferably in the range of 0.09 MPa or more and 1.96 MPa or less.
さらに、加圧荷重Pと温度積分値Sの積P×Sは、30℃・h・MPa以上650℃・h・MPa以下の範囲内とすることが好ましい。
加圧荷重Pと温度積分値Sの積P×Sを上述の範囲とすることにより、接合時に生成する液相の排出状態が調整され、Mgの銅板22,23への拡散状態を制御することが可能となる。
Further, the product P×S of the pressure load P and the temperature integral value S is preferably within the range of 30° C.·h·MPa or more and 650° C.·h·MPa or less.
By setting the product P×S of the pressure load P and the temperature integral value S within the above range, the discharge state of the liquid phase generated during bonding is adjusted, and the diffusion state of Mg to the
さらに、接合工程S03における炉内の真空度は、1×10-6Pa以上5×10-2Pa以下の範囲内とすることが好ましい。
また、冷却時における冷却速度は、2℃/min以上20℃/min以下の範囲内とすることが好ましい。なお、ここでの冷却速度は、保持温度から670℃までの冷却速度の平均値である。
Furthermore, it is preferable that the degree of vacuum in the furnace in the bonding step S03 is in the range of 1×10 −6 Pa or more and 5×10 −2 Pa or less.
Also, the cooling rate during cooling is preferably in the range of 2° C./min or more and 20° C./min or less. The cooling rate here is the average value of the cooling rate from the holding temperature to 670°C.
以上のように、Mg配置工程S01と、積層工程S02と、接合工程S03とによって、本実施形態である絶縁回路基板10が製造されることになる。
As described above, the insulating
(ヒートシンク接合工程S04)
次に、絶縁回路基板10の金属層13の他方の面側にヒートシンク5を接合する。
絶縁回路基板10とヒートシンク5とを、はんだ材を介して積層して加熱炉に装入し、はんだ層7を介して絶縁回路基板10とヒートシンク5とをはんだ接合する。
(Heat-sink bonding step S04)
Next, the
The insulating
(半導体素子接合工程S05)
次に、絶縁回路基板10の回路層12の一方の面に、半導体素子3をはんだ付けにより接合する。
前述の工程により、図1に示すパワーモジュール1が製出される。
(Semiconductor element bonding step S05)
Next, the
The
以上のような構成とされた本実施形態の絶縁回路基板10(銅/セラミックス接合体)によれば、セラミックス基板11と回路層12(金属層13)との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層31が形成されており、セラミックス基板11の接合面から回路層12(金属層13)側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上とされているので、接合界面近傍の銅が十分に溶融して液相が生じており、セラミックス基板11と回路層12(金属層13)とが強固に接合されている。
一方、前述の領域E1におけるインデンテーション硬さの最大値が150mgf/μm2以下に抑えられているので、接合界面近傍が必要以上に硬くなく、冷熱サイクル負荷時におけるクラックの発生を抑制することができる。
よって、接合強度が高く、かつ、冷熱サイクル信頼性に特に優れた絶縁回路基板10を得ることができる。
According to the insulated circuit board 10 (copper/ceramic bonded body) of the present embodiment configured as described above, the bonded interface between the
On the other hand, since the maximum value of the indentation hardness in the aforementioned region E1 is suppressed to 150 mgf/μm 2 or less, the vicinity of the joint interface is not unnecessarily hard, and the occurrence of cracks during thermal cycle load can be suppressed. can.
Therefore, it is possible to obtain the insulated
なお、冷熱サイクル信頼性をさらに向上させるためには、セラミックス基板11の接合面から回路層12(金属層13)側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの最大値を145mgf/μm2以下とすることが好ましく、135mgf/μm2以下とすることがより好ましい。
一方、セラミックス基板11と回路層12(金属層13)とをさらに確実に接合するためには、セラミックス基板11の接合面から回路層12(金属層13)側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの最大値を100mgf/μm2以上とすることが好ましく、110mgf/μm2以上とすることがより好ましい。
In order to further improve the thermal cycle reliability, the maximum value of the indentation hardness in the region E1 from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the
On the other hand, in order to more reliably bond the
また、本実施形態の絶縁回路基板10において、セラミックス基板11の接合面から回路層12(金属層13)側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの平均値が80mgf/μm2以上140mgf/μm2以下の範囲内とされている場合には、Mgによってセラミックス基板11と回路層12(金属層13)とが確実に強固に接合されているとともに、接合界面が硬くなることがさらに抑制される。
よって、接合強度が高く、かつ、冷熱サイクル信頼性に特に優れた絶縁回路基板10を得ることができる。
In addition, in the insulating
Therefore, it is possible to obtain the insulated
なお、セラミックス基板11の接合面から回路層12(金属層13)側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さの平均値の下限は、85mgf/μm2以上であることがより好ましく、90mgf/μm2以上であることがさらに好ましい。また、上述の領域E1におけるインデンテーション硬さの平均値の上限は、135mgf/μm2以下であることがより好ましく、125mgf/μm2以下であることがさらに好ましい。
In addition, the lower limit of the average value of the indentation hardness in the region E1 from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the
さらに、本実施形態の絶縁回路基板10において、回路層12(金属層13)のセラミックス基板11とは反対側の表面からセラミックス基板11側へ10μm以上30μm以下の領域E2におけるインデンテーション硬さの平均値が70mgf/μm2以上85mgf/μm2以下の範囲内とされている場合には、回路層12(金属層13)全体が硬くなっておらず、この回路層12(金属層13)の表面に他の部材を接合した際に、これらの他の部材との接合信頼性を向上させることができる。
Furthermore, in the insulating
なお、回路層12(金属層13)のセラミックス基板11とは反対側の表面からセラミックス基板11側へ10μm以上30μm以下の領域E2におけるインデンテーション硬さの平均値の上限は、83mgf/μm2以下であることがより好ましく、80mgf/μm2以下であることがさらに好ましい。
In addition, the upper limit of the average value of the indentation hardness in the region E2 of 10 μm or more and 30 μm or less from the surface of the circuit layer 12 (metal layer 13) opposite to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にLED素子を搭載してLEDモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and can be modified as appropriate without departing from the technical idea of the invention.
For example, in the present embodiment, a power module is configured by mounting a semiconductor element on an insulated circuit board, but the present invention is not limited to this. For example, an LED module may be configured by mounting an LED element on the circuit layer of the insulating circuit board, or a thermoelectric module may be configured by mounting a thermoelectric element on the circuit layer of the insulating circuit board.
また、本実施形態の絶縁回路基板では、セラミックス基板として、窒化アルミニウム(AlN)で構成されたものを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、アルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)等の他のセラミックス基板を用いたものであってもよい。 In addition, in the insulating circuit board of the present embodiment, the ceramic substrate is made of aluminum nitride ( AlN ). , other ceramic substrates such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) may be used.
さらに、本実施形態においては、回路層を、無酸素銅の圧延板をセラミックス基板に接合することにより形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、銅板を打ち抜いた銅片を回路パターン状に配置された状態でセラミックス基板に接合されることによって回路層を形成してもよい。
また、本実施形態では、セラミックス基板と銅板との間にMg箔を配置するものとして説明したが、これに限定されることはなく、セラミックス基板と銅板の間に接合材が配設されていればよく、セラミックス基板の接合面にMgを配設してもよいし、銅板の接合面にMgを配設してもよい。また、セラミックス基板及び/又は銅板にスパッタ、蒸着することによってMgを配置してもよい。銅板とMg箔のクラッド材を用いることもできる。なお、Mg粉及び/又はMgH2粉を含むペーストを用いて、Mgをセラミックス基板と銅板との間に配置することもできる。
Furthermore, in the present embodiment, the circuit layer was described as being formed by bonding a rolled plate of oxygen-free copper to a ceramic substrate, but the present invention is not limited to this, and a copper piece punched out of a copper plate is used. A circuit layer may be formed by bonding to a ceramic substrate while being arranged in a circuit pattern.
Further, in the present embodiment, the Mg foil is arranged between the ceramic substrate and the copper plate, but the present invention is not limited to this, and the bonding material may be arranged between the ceramic substrate and the copper plate. Alternatively, Mg may be provided on the bonding surface of the ceramic substrate, or Mg may be provided on the bonding surface of the copper plate. Alternatively, Mg may be placed on the ceramic substrate and/or copper plate by sputtering or vapor deposition. A clad material of copper plate and Mg foil can also be used. A paste containing Mg powder and/or MgH 2 powder can be used to dispose Mg between the ceramic substrate and the copper plate.
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。 The results of confirmatory experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described below.
まず、表1記載のセラミックス基板(40mm×40mm)を準備した。なお、厚さは、AlNおよびAl2O3は0.635mm、Si3N4は0.32mmとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、表1に示す厚さの37mm×37mmの銅板を準備した。
First, a ceramic substrate (40 mm×40 mm) shown in Table 1 was prepared. The thickness of AlN and Al 2 O 3 was 0.635 mm, and the thickness of Si 3 N 4 was 0.32 mm.
In addition, a copper plate made of oxygen-free copper and having a thickness of 37 mm×37 mm and having a thickness shown in Table 1 was prepared as a copper plate serving as a circuit layer and a metal layer.
そして、表1に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例1~9、比較例1の絶縁回路基板(銅/セラミックス接合体)を得た。なお、接合時の真空炉の真空度は2×10-3Paとした。 Then, the copper plate and the ceramic substrate were bonded under the conditions shown in Table 1 to obtain the insulated circuit substrates (copper/ceramic bonded bodies) of Inventive Examples 1 to 9 and Comparative Example 1. The degree of vacuum in the vacuum furnace during bonding was set to 2×10 −3 Pa.
得られた絶縁回路基板(銅/セラミックス接合体)について、インデンテーション硬さ、冷熱サイクル信頼性(セラミックス基板の割れ、冷熱サイクル負荷後の接合率)を、以下のようにして評価した。 The obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body) was evaluated for indentation hardness and thermal cycle reliability (cracking of ceramic substrate, bonding rate after thermal cycle load) as follows.
(インデンテーション硬さ)
得られた絶縁回路基板(銅/セラミックス接合体)を積層方向に切断し、セラミックス基板と回路層および金属層の接合界面において、セラミックス基板の接合面から回路層および金属層側へ20μmから50μmまでの領域E1におけるインデンテーション硬さをそれぞれ1視野で4点、かつ、5視野の計40箇所で測定および算出し、その最大値及び平均値を求めた。
また、回路層および金属層のセラミックス基板とは反対側の表面からセラミックス基板側へ10μm以上30μm以下の領域E2におけるインデンテーション硬さをそれぞれ1視野で4点、かつ、5視野の計40箇所で測定し、その平均値を算出した。
(indentation hardness)
The obtained insulated circuit board (copper/ceramic bonded body) was cut in the lamination direction, and at the bonding interface between the ceramic substrate and the circuit layer and the metal layer, the distance from the bonding surface of the ceramic substrate to the circuit layer and the metal layer was 20 μm to 50 μm. The indentation hardness in the region E1 was measured and calculated at 4 points in each field of view and 4 points in 5 fields of view in total, and the maximum and average values were obtained.
In addition, the indentation hardness in the region E2 of 10 μm or more and 30 μm or less from the surface of the circuit layer and the metal layer on the opposite side of the ceramic substrate to the ceramic substrate side was measured at 4 points in each field of view, and at 40 points in total of 5 fields of view. was measured and the average value was calculated.
(冷熱サイクル信頼性)
上述の絶縁回路基板に対して、冷熱衝撃試験機(エスペック株式会社製TSA-72ES)を使用し、気相で冷熱サイクルを負荷し、SAT検査によりセラミックス割れの有無を判定した。なお、冷熱サイクルの条件は、セラミックス基板の材質に応じて、下記のように設定した。
AlN,Al2O3の場合:-40℃×15min←→150℃×15minを1000サイクルまで100サイクル毎にSAT検査。
Si3N4の場合:-40℃×15min←→150℃×15minを3000サイクルまで200サイクル毎にSAT検査。
(Cold/heat cycle reliability)
Using a thermal shock tester (TSA-72ES manufactured by Espec Co., Ltd.), the insulating circuit board described above was subjected to a thermal cycle in the gas phase, and the presence or absence of cracks in the ceramics was determined by SAT inspection. In addition, the conditions of the thermal cycle were set as follows according to the material of the ceramic substrate.
For AlN, Al 2 O 3 : −40° C.×15 min←→150° C.×15 min, SAT inspection every 100 cycles up to 1000 cycles.
For Si 3 N 4 : −40° C.×15 min←→150° C.×15 min, SAT inspection every 200 cycles up to 3000 cycles.
(接合率)
上述の冷熱サイクル負荷前の接合率と、冷熱サイクル負荷後の接合率を、以下のようにして評価した。なお、セラミックス基板の割れが確認された場合には、その時点での接合率を評価した。
絶縁回路基板に対し、セラミックス基板と銅板(回路層及び金属層)との界面の接合率について超音波探傷装置(株式会社日立パワーソリューションズ製FineSAT FSP8V)を用いて評価し、以下の式から接合率を算出した。
(bonding rate)
The bonding rate before the thermal cycle load and the bonding rate after the thermal cycle load were evaluated as follows. In addition, when the crack of the ceramics substrate was confirmed, the bonding rate at that time was evaluated.
For the insulated circuit board, the bonding rate at the interface between the ceramic substrate and the copper plate (circuit layer and metal layer) was evaluated using an ultrasonic flaw detector (FineSAT FSP8V manufactured by Hitachi Power Solutions Co., Ltd.). was calculated.
ここで、初期接合面積とは、接合前における接合すべき面積、すなわち本実施例では回路層及び金属層の面積(37mm×37mm)とした。
(接合率)={(初期接合面積)-(剥離面積)}/(初期接合面積)
超音波探傷像を二値化処理した画像において剥離は接合部内の白色部で示されることから、この白色部の面積を剥離面積とした。
Here, the initial bonding area is the area to be bonded before bonding, that is, the area (37 mm×37 mm) of the circuit layer and the metal layer in this example.
(bonding rate) = {(initial bonding area) - (peeling area)}/(initial bonding area)
In the image obtained by binarizing the ultrasonic flaw detection image, peeling is indicated by a white portion in the joint portion, so the area of this white portion was defined as the peeling area.
まず、セラミックス基板としてAlNを用いた本発明例1-3と比較例1,2とを比較する。
比較例1においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が86.3mgf/μm2とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が300回となり、冷熱サイクル負荷後の接合率が64.5%と低くなった。
比較例2においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が170.5mgf/μm2とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が200回となった。
First, invention examples 1-3 using AlN as a ceramic substrate and comparative examples 1 and 2 are compared.
In Comparative Example 1, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is 86.3 mgf/μm 2 , and the number of cracks generated in the thermal cycle test is 300. , and the bonding rate after the thermal cycle load was as low as 64.5%.
In Comparative Example 2, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is 170.5 mgf/μm 2 , and the number of cracks generated is 200 in the thermal cycle test. times.
これに対して、本発明例1-3においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が700~1000回となり、冷熱サイクル負荷後の接合率が90.6~98.9%となり、冷熱サイクル信頼性に優れていた。 On the other hand, in Examples 1-3 of the present invention, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is in the range of 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less. In the thermal cycle test, the number of cracks occurred 700 to 1000 times, and the bonding rate after the thermal cycle load was 90.6 to 98.9%, indicating excellent thermal cycle reliability.
次に、セラミックス基板としてSi3N4を用いた本発明例4-6と比較例3,4とを比較する。
比較例3においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が87.3mgf/μm2とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が1200回となり、冷熱サイクル負荷後の接合率が52.5%と低くなった。
比較例4においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が179.1mgf/μm2とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が1400回となった。
Next, invention examples 4-6 using Si 3 N 4 as the ceramic substrate and comparative examples 3 and 4 are compared.
In Comparative Example 3, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is 87.3 mgf/μm 2 , and the number of cracks generated in the thermal cycle test is 1200. , and the bonding rate after the thermal cycle load was as low as 52.5%.
In Comparative Example 4, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the joint surface of the ceramic substrate to the copper plate side is 179.1 mgf/μm 2 , and the number of cracks generated in the thermal cycle test is 1400. times.
これに対して、本発明例4-6においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が2400~3000回超えとなり、冷熱サイクル負荷後の接合率が95.4~97.9%となり、冷熱サイクル信頼性に優れていた。 On the other hand, in Examples 4-6 of the present invention, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is in the range of 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less. In the thermal cycle test, the number of cracks occurred exceeded 2400 to 3000 times, and the bonding rate after the thermal cycle load was 95.4 to 97.9%, indicating excellent thermal cycle reliability.
次に、セラミックス基板としてAl2O3を用いた本発明例7,8と比較例5とを比較する。
比較例5においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が158.2mgf/μm2とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が300回となった。
Next, inventive examples 7 and 8 using Al 2 O 3 as the ceramic substrate and comparative example 5 are compared.
In Comparative Example 5, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the joint surface of the ceramic substrate to the copper plate side is 158.2 mgf/μm 2 , and the number of cracks generated is 300 in the thermal cycle test. times.
これに対して、本発明例7,8においては、セラミックス基板の接合面から銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされており、冷熱サイクル試験において割れ発生回数が800~900回となり、冷熱サイクル負荷後の接合率が96.5~97.7%となり、冷熱サイクル信頼性に優れていた。 On the other hand, in Examples 7 and 8 of the present invention, the maximum value of the indentation hardness in the region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is in the range of 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less. In the thermal cycle test, the number of cracks occurred 800 to 900 times, and the bonding rate after the thermal cycle load was 96.5 to 97.7%, indicating excellent thermal cycle reliability.
以上の確認実験の結果から、本発明例によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材における割れの発生を抑制でき、冷熱サイクル信頼性に優れた絶縁回路基板(銅/セラミックス接合体)を提供可能であることが確認された。 From the results of the above confirmation experiments, according to the example of the present invention, even when a severe thermal cycle is applied, the occurrence of cracks in the ceramic member can be suppressed, and the insulated circuit board (copper / It was confirmed that it is possible to provide a ceramic bonded body).
10 絶縁回路基板(銅/セラミックス接合体)
11 セラミックス基板(セラミックス部材)
12 回路層(銅部材)
13 金属層(銅部材)
31 Mg固溶層
10 Insulated circuit board (copper/ceramic joint)
11 Ceramic substrate (ceramic member)
12 circuit layer (copper member)
13 metal layer (copper member)
31 Mg solid solution layer
Claims (6)
前記セラミックス部材と前記銅部材との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成されており、
前記セラミックス部材の接合面から前記銅部材側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされていることを特徴とする銅/セラミックス接合体。 A copper/ceramic joined body obtained by joining a copper member made of copper or a copper alloy and a ceramic member,
An Mg solid-solution layer in which Mg is solid-dissolved in a Cu parent phase is formed at the bonding interface between the ceramic member and the copper member,
The maximum value of indentation hardness in a region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic member to the copper member side is in the range of 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less. / ceramic joints.
前記セラミックス基板と前記銅板との接合界面には、Cuの母相中にMgが固溶したMg固溶層が形成されており、
前記セラミックス基板の接合面から前記銅板側へ20μmから50μmまでの領域におけるインデンテーション硬さの最大値が90mgf/μm2以上150mgf/μm2以下の範囲内とされていることを特徴とする絶縁回路基板。 An insulated circuit board formed by bonding a copper plate made of copper or a copper alloy to the surface of a ceramic substrate,
An Mg solid-solution layer in which Mg is solid-dissolved in a Cu parent phase is formed at the bonding interface between the ceramic substrate and the copper plate,
An insulation circuit characterized in that a maximum value of indentation hardness in a region from 20 μm to 50 μm from the bonding surface of the ceramic substrate to the copper plate side is in the range of 90 mgf/μm 2 or more and 150 mgf/μm 2 or less. substrate.
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