接合体的制造方法、及功率模块用基板的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种接合体的制造方法，该接合体通过接合陶瓷部件和铜部件而成、 及功率模块用基板的制造方法，该功率模块用基板在陶瓷基板上接合有由铜或铜合金构成 的电路层或金属层。
[0002] 本申请主张基于2013年3月18日于日本申请的专利申请2013-055517号优先权， 并将其内容援用于此。
【背景技术】
[0003] 在L邸或功率模块等的半导体装置中，被设为在由导电材料构成的电路层上接合 半导体元件的结构。
[0004] 在用于控制风力发电、电动汽车等电动车辆等的大功率控制用功率半导体元件 中，由于发热量多，因此作为搭载该元件的基板，从W往就广泛使用例如在由AlN(氮化侣） 等构成的陶瓷基板的一面，将导电性优异的金属板作为电路层而接合的功率模块用基板。 并且，有时在陶瓷基板的另一面将金属板作为金属层而接合。
[0005] 例如，在专利文献1所示的功率模块用基板中，被设为在陶瓷基板（陶瓷部件）的 一面及另一面接合铜板（铜部件）而形成电路层及金属层的结构。该功率模块用基板在陶 瓷基板的一面及另一面，经由Ag-化-Ti系针料而布置铜板，且通过进行加热处理而接合铜 板。
[0006] 由于所述Ag-化-Ti系针料中含有活性金属Ti,因此经由Ag-化-Ti系针料接合陶 瓷基板和铜板时，针料的液相和陶瓷基板的润湿性变得良好，且能够良好地接合陶瓷基板 和铜板。
[0007] 专利文献1 :日本专利第3211856号公报
[000引然而，如专利文献1所公开，当使用Ag-化-Ti系针料接合陶瓷基板和铜板时，由于Ag-化-Ti系针料的烙点高，因此存在陶瓷基板因热而劣化的问题。
[0009] 并且，Ag-化-Ti系针料由于含有昂贵的Ag,因此还存在制造成本变高的问题。
【发明内容】
[0010] 本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的在于提供一种能够W低溫接合陶瓷部件 和铜部件，且制造成本较低的接合体的制造方法、及功率模块用基板的制造方法。
[0011] 本发明的接合体的制造方法的方式为一种接合体的制造方法，该接合体通过接合 由陶瓷构成的陶瓷部件，和由铜或铜合金构成的铜部件而成，其中，具备：层叠工序，经由活 性金属材料及烙点为710°cW下的填充金属，层叠所述陶瓷部件和所述铜部件；及加热处 理工序，对被层叠的所述陶瓷部件及所述铜部件进行加热处理。
[0012] 并且，在本发明中，烙点被设为固相线溫度。而且，在本发明中，填充金属是指针料 或焊料等。
[0013] 根据本发明的接合体的制造方法，经由活性金属材料及烙点为710°CW下的填充 金属将由铜或铜合金构成的铜部件层叠于陶瓷部件，且对所述陶瓷部件及所述铜部件进行 加热处理。加热处理时，活性金属烙入于已烙融的液相的填充金属中，相对于陶瓷部件，液 相的填充金属的润湿性变高，填充金属凝固之后，铜部件经由填充金属而良好地接合于陶 瓷部件。
[0014] 并且，由于填充金属的烙点被设为710°CW下，因此能够W比使用Ag-化-Ti系针 料时还低的溫度来形成填充金属的液相。当在运种低溫区进行加热处理，则能够减轻对陶 瓷部件的热负载。
[0015] 而且，由于使用不含有Ag的填充金属而接合陶瓷部件和铜部件，因此与使用 Ag-化-Ti系针料的情况相比，能够降低制造成本。
[0016] 并且，在所述层叠工序中，可W在所述陶瓷部件侧布置所述填充金属，且在所述铜 部件侧布置所述活性金属材料。
[0017] 运种情况下，能够在加热处理时通过固相扩散接合来将铜部件和活性金属材料予 W接合，且能够抑制在接合界面产生化和活性金属的液相而在接合界面产生凸起，或厚度 变动的情况。并且，由于在填充金属的液相和铜部件之间夹杂有活性金属，因此填充金属的 液相和铜部件不会直接接触，能够可靠地抑制在接合界面产生凸起，或厚度变动的情况。 [001引如上所述，由于填充金属与陶瓷基板良好地接合，并且活性金属材料和铜部件通 过固相扩散接合而接合，因此即使在低溫条件下也能够良好地接合陶瓷部件和铜部件，且 能够抑制陶瓷部件热劣化。
[0019] 并且，在上述接合体的制造方法中，所述填充金属可W为液相线溫度450°CW上的 针料。
[0020] 具体而言，所述针料可W为选自化-P系针料Xu-Sn系针料、及化-Al系针料中的 任一种。
[0021] 当使用运种针料时，由于针料的烙点低，因此即使在低溫条件下也能够可靠地进 行陶瓷部件与铜部件的接合。
[0022] 并且，作为化-P系针料，例如可W使用化-P针料Xu-P-Sn针料Xu-P-Sn-Ni系针 料等。
[0023] 而且，在上述接合体的制造方法中，所述填充金属可W为液相线溫度低于450°C的 焊料。具体而言，所述焊料可W为化-P-Sn-Ni系焊料或化-Sn系焊料。
[0024] 当使用运种焊料时，由于焊料的烙点比所述针料还低，因此即使在更低的低溫条 件下也能够进行陶瓷部件与铜部件的接合。
[0025] 并且，在上述接合体的制造方法中，所述活性金属材料可W为Ti材料。由此，通过 Ti烙入于填充金属的液相中，能够可靠地W填充金属的液相润湿陶瓷基板的表面，且能够 可靠地接合陶瓷部件与铜部件。
[00%] 本发明的功率模块用基板的制造方法为一种在陶瓷基板的一面配设有由铜或铜 合金构成的电路层的功率模块用基板的制造方法，其中，通过上述接合体的制造方法来接 合所述陶瓷基板和所述电路层。由此，能够W比较低的溫度形成电路层，从而能够抑制接合 时陶瓷基板的劣化。
[0027] 并且，本发明的功率模块用基板的制造方法为一种在陶瓷基板的一面配设有由铜 或铜合金构成的电路层，在另一面配设有由侣或侣合金构成的金属层的功率模块用基板的 制造方法，其中，通过上述接合体的制造方法来接合所述陶瓷基板和所述电路层，在所述陶 瓷基板的一面接合所述电路层之后，可W将所述金属层接合于所述陶瓷基板的另一面。由 此，能够W比较低的溫度形成电路层，从而能够抑制接合时陶瓷基板的劣化。
[0028] 并且，本发明的功率模块用基板的制造方法为一种在陶瓷基板的一面配设有由铜 或铜合金构成的电路层，在另一面配设有由铜或铜合金构成的金属层的功率模块用基板的 制造方法，其中，可W通过上述接合体的制造方法来接合所述陶瓷基板和所述电路层W及 接合所述陶瓷基板和所述金属层。由此，能够W比较低的溫度形成电路层及金属层，从而能 够抑制接合时陶瓷基板的劣化。
[0029] 根据本发明，提供一种能够W低溫接合陶瓷部件与铜部件，且制造成本较低的接 合体的制造方法、及功率模块用基板的制造方法。
【附图说明】
[0030] 图1为使用本发明的第一实施方式所设及的功率模块用基板的功率模块的概略 说明图。
[0031] 图2为本发明的第一实施方式所设及的功率模块用基板的概略说明图。
[0032] 图3为对本发明的第一实施方式所设及的功率模块用基板的制造方法及功率模 块的制造方法进行说明的流程图。
[0033] 图4为本发明的第一实施方式所设及的功率模块用基板的制造方法及功率模块 的制造方法的概略说明图。
[0034] 图5为使用本发明的第二实施方式所设及的功率模块用基板的功率模块的概略 说明图。
[0035] 图6为对本发明的第二实施方式所设及的功率模块用基板的制造方法及功率模 块的制造方法进行说明的流程图。
[0036] 图7为本发明的第二实施方式所设及的功率模块用基板的制造方法及功率模块 的制造方法的概略说明图。
[0037] 图8为本发明的其他实施方式所设及的功率模块用基板的制造方法的概略说明 图。
【具体实施方式】
[0038] (第一实施方式）
[0039] W下，结合附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对本发明的第一实施方