[发明专利]陶瓷电路基板的制造方法

说明书

本发明公开了制造陶瓷电路基板的方法，所述陶瓷电路基板具备陶瓷基材和形成于陶瓷基材上的金属电路。公开的方法包括下述工序：将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材的表面吹喷，由此形成与陶瓷基材接触的第一金属层的工序，其中，第一金属粉体被加热至10～270℃后从喷嘴10喷出，喷嘴10的入口处的非活性气体的表压为1.5～5.0MPa；及在非活性气体气氛下对第一金属层进行加热处理的工序等。

技术领域

本发明涉及陶瓷电路基板的制造方法。

背景技术

近年来，随着机器人及电动机等工业设备的高性能化，大电流并且高效率的变换器等功率模块正在发展。因此，由半导体元件产生的热量一直在增加。为了使产生的热高效地扩散，使用了具有良好的导热性的陶瓷电路基板等。

具有陶瓷电路基板的模块最初被用于简单的工作机械，但最近已在焊接机、电车的驱动部、电动汽车那样要求更严苛的环境条件下的耐久性和进一步的小型化的用途中使用。因此，也对陶瓷电路基板要求金属电路厚度的增加(其是为了提高电流密度)、相对于热冲击的耐久性的提高。

作为陶瓷电路基板的金属电路部分的材料，由于数千伏的高电压、数百安培的高电流流通，因此主要使用铜。但是，因使用时的环境变化、由转换带来的热等而反复受到热冲击，因此，存在下述情况：由于因铜与陶瓷的热膨胀差产生的热应力，导致铜电路层从陶瓷基材剥离。

为了提高耐热冲击性，最近开发了具有形成于氮化铝基材上的铝电路层的陶瓷电路基板。但是，铝的电特性比铜差，因此具有铝电路层的陶瓷电路基板没有广泛普及。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-251698号公报

专利文献2：日本特开2013-18190号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了兼顾陶瓷电路基板的耐热冲击性和金属电路的电特性，提出了利用由不同的3种以上金属形成的包层箔来形成金属电路(专利文献1)。其中，作为金属电路中使用的包层箔，使用下述包层箔：其设置拉伸强度及耐力小的铝等作为降低通过与陶瓷的接合而因金属电路与陶瓷的热膨胀差产生的热应力的第一金属层，在第一金属层上设置有电特性良好的铜等第三金属、和夹在第一金属与第三金属之间并防止它们的反应及扩散的镍等第二金属。

期待通过使用上述包层箔能够实现兼顾耐热冲击性和金属电路的电特性的陶瓷电路基板。但是，存在下述问题：用于形成电路的蚀刻的工序因构成包层箔的各金属在蚀刻液中的溶解速度不同而变得非常复杂。

作为在陶瓷基材上形成铝层和铜电路层的方法，提出了通过钎焊将陶瓷基材和铝板接合、并通过冷喷涂法在铝板上形成铜电路层(专利文献2)。期待通过该方法得到高可靠性陶瓷电路基板，但也存在用于形成电路的铝层的蚀刻的工序变复杂的问题。

因此，本发明的主要目的在于，提供能够以简易的工序制造陶瓷电路基板的方法，该陶瓷电路基板在陶瓷基材上具有包含铝的第一金属层及包含铜的第二金属层且电特性良好的金属电路。

用于解决课题的方案

本发明的一方面提供制造陶瓷电路基板的方法，所述陶瓷电路基板具备陶瓷基材、和形成于该陶瓷基材上的金属电路，金属电路具有：包含铝或铝合金中的至少一者的第一金属层、和包含铜或铜合金中的至少一者的第二金属层。该方法包括下述工序：

将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材的表面吹喷，由此形成与前述陶瓷基材接触的前述第一金属层的工序，其中，前述第一金属粉体被加热至10～270℃后从前述喷嘴喷出，前述喷嘴的入口处的前述非活性气体的表压为1.5～5.0MPa；