[发明专利]铜-陶瓷接合体、绝缘电路基板、铜-陶瓷接合体的制造方法及绝缘电路基板的制造方法

权利要求书

1.一种铜-陶瓷接合体，通过接合由铜或铜合金构成的铜部件及由含氮陶瓷构成的陶瓷部件而成，其特征在于，

在所述铜部件与所述陶瓷部件之间，在所述陶瓷部件侧形成有活性金属氮化物层，所述活性金属氮化物层包含选自Ti、Zr、Nb及Hf中的一种以上的活性金属的氮化物，在该活性金属氮化物层与所述铜部件之间形成有在Cu的母相中固溶了Mg的Mg固溶层，

在所述活性金属氮化物层的内部分散有由Cu粒子及Cu与活性金属的化合物粒子中的任一者或两者构成的含Cu粒子，

从所述陶瓷部件侧界面起到所述活性金属氮化物层的总厚度的25%位置的区域的平均铜浓度C1与从所述铜部件侧界面起到所述活性金属氮化物层的总厚度的25%位置的区域的平均铜浓度C2之比C2/C1为0.8以下，其中，所述平均铜浓度C1和所述平均铜浓度C2的单位是原子%，

所述活性金属的量在0.4μmol/cm²以上且18.8μmol/cm²以下的范围内，所述Mg的量在14μmol/cm²以上且86μmol/cm²以下的范围内。

2.根据权利要求1所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，

所述含Cu粒子的粒径在10nm以上且100nm以下的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的铜-陶瓷接合体，其特征在于，

在所述活性金属氮化物层的内部存在Mg。

4.一种绝缘电路基板，通过在由含氮陶瓷构成的陶瓷基板的表面接合由铜或铜合金构成的铜板而成，其特征在于，

在所述铜板与所述陶瓷基板之间，在所述陶瓷基板侧形成有活性金属氮化物层，所述活性金属氮化物层包含选自Ti、Zr、Nb及Hf中的一种以上的活性金属的氮化物，在该活性金属氮化物层与所述铜板之间形成有在Cu的母相中固溶了Mg的Mg固溶层，

在所述活性金属氮化物层的内部分散有由Cu粒子及Cu与活性金属的化合物粒子中的任一者或两者构成的含Cu粒子，

从所述陶瓷基板侧界面起到所述活性金属氮化物层的总厚度的25%位置的区域的平均铜浓度C1与从所述铜板侧界面起到所述活性金属氮化物层的总厚度的25%位置的区域的平均铜浓度C2之比C2/C1为0.8以下，其中，所述平均铜浓度C1和所述平均铜浓度C2的单位是原子%，

所述活性金属的量在0.4μmol/cm²以上且18.8μmol/cm²以下的范围内，所述Mg的量在14μmol/cm²以上且86μmol/cm²以下的范围内。

5.根据权利要求4所述的绝缘电路基板，其特征在于，

所述含Cu粒子的粒径在10nm以上且100nm以下的范围内。

6.根据权利要求4或5所述的绝缘电路基板，其特征在于，

在所述活性金属氮化物层的内部存在Mg。

7.一种铜-陶瓷接合体的制造方法，其特征在于，制造权利要求1至3中任一项所述的铜-陶瓷接合体，该制造方法具备：

活性金属及Mg配置工序，在所述铜部件与所述陶瓷部件之间，配置选自Ti、Zr、Nb及Hf中的一种以上的活性金属及Mg；

层叠工序，将所述铜部件与所述陶瓷部件通过活性金属及Mg进行层叠；和

接合工序，将通过活性金属及Mg层叠的所述铜部件与所述陶瓷部件沿层叠方向进行了加压的状态下，在真空气氛下进行加热处理来接合，

在所述活性金属及Mg配置工序中，将活性金属量设定在0.4μmol/cm²以上且18.8μmol/cm²以下的范围内，Mg量设定在14μmol/cm²以上且86μmol/cm²以下的范围内，

在所述接合工序中，在440℃以上且小于480℃的中间温度下保持30min以上且150min以下，然后在700℃以上的温度下保持15min以上。

8.一种绝缘电路基板的制造方法，其特征在于，制造权利要求4至6中任一项所述的绝缘电路基板，该制造方法具备：

活性金属及Mg配置工序，在所述铜板与所述陶瓷基板之间，配置选自Ti、Zr、Nb及Hf中的一种以上的活性金属及Mg；

层叠工序，将所述铜板与所述陶瓷基板通过活性金属及Mg进行层叠；和

接合工序，将通过活性金属及Mg层叠的所述铜板与所述陶瓷基板沿层叠方向进行了加压的状态下，在真空气氛下进行加热处理来接合，

在所述活性金属及Mg配置工序中，将活性金属量设定在0.4μmol/cm²以上且18.8μmol/cm²以下的范围内，Mg量设定在14μmol/cm²以上且86μmol/cm²以下的范围内，

在所述接合工序中，在440℃以上且小于480℃的中间温度下保持30min以上且150min以下，然后在700℃以上的温度下保持15min以上。