复合基板的制作方法

本公开文本涉及复合基板。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2014-118310号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、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，但根据本申请的发明人的研究，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。

3、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。

4、用于解决课题的手段

5、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。

6、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。本申请的发明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。

7、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。

8、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。

9、上述陶瓷板可以含有氮化硅。

10、上述钎料层的厚度可以为20μm以下。

11、发明效果

12、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。

技术特征：

1.复合基板，其具有：

2.如权利要求1所述的复合基板，其中，所述y相对所述x之比为0.20～0.90。

3.如权利要求1或2所述的复合基板，其中，所述钎料层还含有钛，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钛分散区域的厚度设为z时，所述x相对所述z之比大于1.00。

4.如权利要求1～3中任一项所述的复合基板，其中，所述陶瓷板含有氮化硅。

5.如权利要求1～4中任一项所述的复合基板，其中，所述钎料层的厚度为20μm以下。

技术总结
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。

技术研发人员：青野良太,竹藤隆之,牛岛穰,田中淳一
受保护的技术使用者：电化株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16