[发明专利]接合体及绝缘电路基板

说明书

一种接合体(10)，其接合由Si系陶瓷构成的陶瓷部件(11)与由铜或铜合金构成的铜部件(12)而成，在形成在陶瓷部件(11)与铜部件(12)之间的接合层(30)中，在陶瓷部件(11)侧形成有由含有活性金属的化合物构成的结晶质的活性金属化合物层(31)。

技术领域

本发明涉及一种接合陶瓷部件与铜部件而成的接合体、具备该接合体的绝缘电路基板。

本申请主张基于2017年11月2日于日本申请的专利申请2017-213155号及于2018年10月30日于日本申请的专利申请2018-204040号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

在LED或功率模块等半导体装置中，设为在由导电材料构成的电路层上接合有半导体元件的结构。

在为了控制风力发电、电动汽车、混合动力汽车等而使用的大电力控制用功率半导体元件中，由于发热量较多而作为搭载该半导体元件的基板，从以往广泛使用了具备例如由Si₃N₄(氮化硅)等构成的陶瓷基板和在该陶瓷基板的一个表面接合导电性优异的金属板而形成的电路层的绝缘电路基板。另外，作为绝缘电路基板，还提供在陶瓷基板的另一个表面接合金属板而形成了金属层的基板。

例如，专利文献1中提出了一种电路基板，其在陶瓷基板的一个表面及另一个表面通过接合铜板而形成有电路层及金属层。在该电路基板中，在陶瓷基板的一个表面及另一个表面夹着Ag-Cu-Ti钎料而配置铜板，并通过加热处理而与铜板接合(所谓的活性金属钎焊法)。在该活性金属钎焊法中使用含有作为活性金属的Ti的钎料，因此所熔融的钎料与陶瓷基板的润湿性得到提高，陶瓷基板与铜板被良好地接合。

在此，当通过专利文献1中所记载的活性金属钎焊法将陶瓷基板与铜板接合时，在陶瓷基板与铜板的接合界面会形成TiN层。该TiN层硬且脆，因此在负载冷热循环时有可能在陶瓷基板中产生裂纹。

于是，在专利文献2中提出了一种接合体，其在铜部件与陶瓷部件的接合界面形成有含有活性元素和氧的活性元素氧化物层，该活性元素氧化物层的厚度在5nm以上且200nm以下的范围内。

在该结构的接合体中，形成在铜部件与陶瓷部件的接合界面的活性元素氧化物层的厚度为5nm以上，因此陶瓷部件与铜部件可靠地接合，并能够确保接合强度。另一方面，活性元素氧化物层的厚度为200nm以下，因此相对硬且脆的活性元素氧化物层的厚度较薄，例如能够抑制因负载冷热循环时的热应力而在陶瓷基板中产生裂纹。

专利文献1：日本专利第3211856号公报

专利文献2：日本专利第5828352号公报

但是，在上述的绝缘电路基板的电路层中，有时超声波接合端子材料。

在此，在形成在陶瓷部件侧的活性金属氧化物层为非晶质的情况下，负载有超声波时，有可能以非晶质活性金属氧化物层作为起点产生龟裂而导致电路层剥离。

发明内容

本发明鉴于上述情况而成，其目的在于提供一种即使在进行了超声波接合的情况下，也能够抑制陶瓷部件与铜部件剥离的接合体及绝缘电路基板。

为了解决上述课题，本发明的接合体接合由Si系陶瓷构成的陶瓷部件与由铜或铜合金构成的铜部件而成，所述接合体的特征在于，在形成在所述陶瓷部件与所述铜部件之间的接合层中，在所述陶瓷部件侧形成有由含有活性金属的化合物构成的结晶质的活性金属化合物层。

在该结构的接合体中，在形成在所述陶瓷部件与所述铜部件之间的接合层的所述陶瓷部件侧形成有由含有活性金属的化合物构成的结晶质的活性金属化合物层，因此即使在负载有超声波的情况下，也能够抑制以活性金属化合物层作为起点而产生有龟裂的情况，并能够抑制陶瓷部件与铜部件剥离。