CN106604537A - 无氧铜板、无氧铜板的制造方法以及陶瓷配线基板 - Google Patents

无氧铜板、无氧铜板的制造方法以及陶瓷配线基板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无氧铜板、无氧铜板的制造方法以及陶瓷配线基板，本发明中，即使在陶瓷配线基板反复进行升温与降温的情况下，也能够抑制陶瓷基板的裂纹、从无氧铜板与陶瓷基板的界面产生的剥离等。所述无氧铜板为通过轧制而形成为平板状的无氧铜板，其中，在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上后，在轧制面测定的平均结晶粒径成为500μm以上，并且，当分别测定无氧铜板的与前述轧制面平行的面内存在的各晶面的晶体取向，并将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为(211)面时，轧制面中存在的前述(211)面的合计面积相对于轧制面面积的比例成为80％以上。

Description

无氧铜板、无氧铜板的制造方法以及陶瓷配线基板
技术领域
本发明涉及无氧铜板、无氧铜板的制造方法以及陶瓷配线基板。
背景技术
作为用于安装半导体元件的基板，有时使用陶瓷配线基板(例如参照专利文献1～2)。陶瓷配线基板具备陶瓷基板、以及设置于陶瓷基板上并通过例如蚀刻而去除预定部位从而形成配线图案(铜配线)的无氧铜板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-217362号公报
专利文献2：日本特开平10-4156号公报
发明内容
发明想要解决的课题
在陶瓷配线基板中，由于对所安装的半导体元件反复进行通电、停止通电，从而导致半导体元件反复发生发热、散热。此时源自半导体元件的热也传导于陶瓷配线基板，使得陶瓷配线基板反复进行升温、降温。无氧铜的线膨胀系数为1.7×10-5/K，陶瓷的线膨胀系数为0.3～0.8×10-5/K。由此，若陶瓷配线基板反复发生升温、降温，则因无氧铜板与陶瓷基板的热膨胀差异而导致在无氧铜板与陶瓷基板的界面(接合界面)反复产生应力(热应力)。由此，有时会发生如下的不良现象：陶瓷基板发生裂纹，或者从无氧铜板与陶瓷基板的界面发生剥离，等。
本发明的目的在于解决上述课题，提供如下技术，即，即使在陶瓷配线基板反复进行了升温与降温的情况下，也能够抑制陶瓷基板的裂纹、从无氧铜板与陶瓷基板的界面产生的剥离等的技术。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个实施方式，提供一种无氧铜板，其为通过轧制而形成为平板状的无氧铜板，其中，在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上后，在轧制面测定的平均结晶粒径成为500μm以上，并且，当分别测定前述无氧铜板的与前述轧制面平行的面内存在的各晶面的晶体取向，并将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为前述(211)面时，前述轧制面中存在的前述(211)面的合计面积相对于前述轧制面的面积的比例成为80％以上。
根据本发明的其他实施方式，提供一种无氧铜板的制造方法，其为通过在被设置于陶瓷基板上之后经过热处理从而成为配线材料的无氧铜板的制造方法，其具有如下的冷轧工序：
对于由无氧铜形成的被轧制材料，将单次的加工度为40％以下的冷轧处理进行多次，以使总加工度成为90％以上。
根据本发明的另一实施方式，提供一种陶瓷配线基板，其具备陶瓷基板、以及设置于前述陶瓷基板上的作为配线材料的无氧铜板，所述无氧铜板通过对无氧铜进行轧制加工而形成为平板状，其中，
前述无氧铜板的轧制面的平均结晶粒径为500μm以上，并且，在前述轧制面中存在的晶粒所具有的晶面中，将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为前述(211)面时，前述(211)面的合计面积相对于前述轧制面的面积的比例为80％以上。
发明的效果
根据本发明，即使在陶瓷配线基板反复进行升温与降温的情况下，也能够抑制陶瓷基板的裂纹、从无氧铜板与陶瓷基板的界面产生的剥离。
附图说明
图1是对于本发明的一个实施方式的无氧铜板进行了预定的热处理后的晶体取向图。
图2是表示本发明的一个实施方式的无氧铜板以及陶瓷配线基板的制造工序的流程图。
具体实施方式
<本发明的一个实施方式>
(1)陶瓷配线基板的构成
首先，对本发明的一个实施方式的陶瓷配线基板的构成进行说明。本实施方式的陶瓷配线基板具备预定厚度(例如0.5mm)的陶瓷基板、以及设置于陶瓷基板上的配线材料。作为配线材料，使用无氧铜板。陶瓷配线基板通过介由例如钎料将陶瓷基板与无氧铜板进行贴合(接合)而形成。该贴合通过如下的热处理而进行：在炉中在预定的条件下，例如在800℃以上1080℃以下的温度、在5分钟以上的条件下对陶瓷基板与无氧铜板和钎料的层叠体进行加热。通过进行预定的热处理从而将陶瓷基板与无氧铜板贴合。另外，对于经过预定的热处理而成为配线材料的无氧铜板的预定部位，通过例如蚀刻进行去除，从而形成配线图案(铜配线)。
作为陶瓷基板，可使用例如以氮化铝(AIN)、氮化硅(SiN)等为主要成分的陶瓷烧结体。
作为钎料，例如可使用银(Ag)、铜(Cu)、锡(Sn)、铟(In)、钛(Ti)、钼(Mo)等金属，或者包含这些金属中的至少一个的金属合金。
(2)无氧铜板的构成
以下，对本发明的一个实施方式的无氧铜板的构成进行说明。本实施方式的无氧铜板适于用作例如上述的陶瓷配线基板所具有的配线材料。
本实施方式的无氧铜板通过轧制而形成为平板状。按照如下方式形成：对无氧铜板进行了预定的热处理(例如在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上的热处理)后，在表面(轧制面)测定的平均结晶粒径为500μm以上，优选为500μm以上5cm(50000μm)以下，并且，当分别测定在无氧铜板的与轧制面平行的面内存在的各晶面的晶体取向，并将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为(211)面时，无氧铜板的表面中存在的(211)面的合计面积B相对于无氧铜板的表面的面积(无氧铜板中的任一个主表面的面积)A的比例((B/A)×100)例如为80％以上(即80％以上100％以下)，优选为85％以上。这样，本实施方式的无氧铜板按照如下方式形成：例如通过在形成上述的陶瓷配线基板时进行的将陶瓷基板与无氧铜板贴合的上述热处理(也称为预定的热处理)，从而无氧铜板发生再结晶等，使得无氧铜板的表面的平均结晶粒径成为500μm以上，无氧铜板的表面的(211)面的取向性为80％以上。
予以说明的是，无氧铜板的表面，是指例如在形成了上述的陶瓷配线基板时，成为陶瓷配线基板的上表面的面。即，是与陶瓷基板的对置面相反的一侧的面。
在例如通过使用无氧铜板而形成的上述陶瓷配线基板中，若如上述那样在陶瓷基板与无氧铜板之间的界面(接合界面)产生应力，则在无氧铜板内产生位错。此时，关于陶瓷配线基板所具有的无氧铜板，即在进行了将无氧铜板与陶瓷基板贴合的预定的热处理之后的无氧铜板，如果其轧制面的平均结晶粒径小于500μm，则无氧铜板内存在的晶界多，抑制上述的位错在无氧铜板内的移动，因而不易缓和上述的应力。其结果是，在陶瓷配线基板中，有时无法抑制陶瓷基板的裂纹、从陶瓷基板与无氧铜板的界面发生的剥离。
通过按照在经过预定的热处理后的表面的平均结晶粒径成为500μm以上的方式形成无氧铜板，从而能够充分地减少无氧铜板内的晶界，能够使得上述的位错容易在无氧铜板内移动，能够缓和上述的应力。其结果是，在陶瓷配线基板中，能够抑制陶瓷基板的裂纹、从陶瓷基板与无氧铜板的界面发生的剥离。
无氧铜板按照使经过预定的热处理后的表面的平均结晶粒径成为5cm以下的方式形成。即，就无氧铜板而言，即使在经过预定的热处理后，也不会单晶化，按照成为多晶体的方式形成。
另外，上述的位错具有容易在(211)面中移动这样的性质。因此，如果无氧铜板的表面中存在的(211)面的合计面积B相对于在经过预定的热处理后的无氧铜板的表面面积A的比例(即无氧铜板的表面中存在的(211)面的面积率)小于80％，则上述位错的移动不充分，有时无法充分地缓和上述的应力。
通过按照使经过预定的热处理后的表面中(211)面的面积率成为80％以上的方式形成无氧铜板，从而能够使上述的位错充分地移动，能够充分地缓和上述的应力。另外，通过按照使经过预定的热处理后的表面中(211)面的面积率成为85％以上的方式形成无氧铜板，从而能够使上述的位错更充分地移动，能够更加缓和上述的应力。
予以说明的是，无氧铜板的表面中存在的晶粒的晶面的测定方法如下。无氧铜板的表面中存在的各晶面(各晶粒)的晶体取向可通过SEM/EBSD法进行测定。SEM/EBSD法，是指使用扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)，利用通过对作为试样的无氧铜板照射电子束时生成的电子背散射衍射(EBSD：Electron BackscatteringDiffraction)而形成的衍射图案，对作为试样的无氧铜板的表面中存在的晶面的晶体取向进行解析的方法。例如，在SEM中，以相对于与由SEM照射的电子束的轴正交的轴倾斜约60°～70°的方式配置作为试样的无氧铜板，对试样照射电子束。由此，在从试样(无氧铜板)的表面直到约50nm的深度为止的区域中存在的各晶面产生电子背散射衍射，可获得衍射图案。对所获得的衍射图案进行解析，分别对在试样(无氧铜板)的表面中存在的多个各晶面的晶体取向进行解析。
接着，根据晶体取向对晶粒进行颜色划分，获得例如图1所示那样的晶体取向图。即，对于具有相同的晶体取向的晶面，赋予相同的颜色而获得晶体取向图。此时，将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为(211)面。即，具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面包含在(211)面中。而后，根据所获得的晶体取向图，算出无氧铜板的表面中存在的(211)面的合计面积B相对于无氧铜板的表面面积A的比例((B/A)×100)，从而可以评价无氧铜板的表面的(211)面的取向性。
本实施方式的无氧铜板由如下无氧铜形成，该无氧铜使用纯度例如为99.96质量％以上99.999质量％以下的铜，氧(O)浓度例如为0.001质量％以下、优选为0.0005质量％以下，剩余部分包含不可避免的杂质。就无氧铜板而言，例如，通过对纯度为99.96质量％以上99.999质量％以下、O浓度为0.001质量％以下、剩余部分包含不可避免的杂质的无氧铜进行轧制加工等而形成。
关于在陶瓷配线基板中使用的无氧铜板(铜材)，为了散热、抑制通电时的焦耳热产生，需要具有高热导率、高电传导率。为了实现该目的，减少无氧铜板中的杂质是有效的。若使用纯度低于99.96质量％的铜，则无氧铜板中的杂质变多，因而无氧铜板的热导率、电传导率变低。另外，若纯度低于99.96质量％，则即使对所形成的无氧铜板进行预定的热处理，通过该热处理而在无氧铜板中发生的再结晶、结晶生长也有时不充分，上述的平均结晶粒径有时会小于500μm。通过使用纯度为99.96质量％以上的铜，能够充分地减少无氧铜板中的杂质，通过对无氧铜板进行预定的热处理，能够使得无氧铜板中充分地发生再结晶、结晶生长，能够使上述的平均结晶粒径成为500μm以上。但是，若使用纯度超过99.999质量％的铜，则制造成本会急剧增加。因此，在工业上优选使用纯度为99.999质量％以下的铜。
如上所述，陶瓷配线基板通过将陶瓷基板与无氧铜板介由钎料进行贴合而形成。该贴合如下进行：如上述那样通过在炉中将陶瓷基板与无氧铜板和钎料的层叠体在高温加热以使钎料熔融。若无氧铜板(形成无氧铜板的无氧铜)中的O浓度高(例如无氧铜板中的O浓度超过0.001质量％)，则对钎料进行加热时，钎料中的活性金属与无氧铜中的氧有时会结合，失去钎料的活性。即，陶瓷基板与无氧铜板的接合强度有时会变低，钎焊的可靠性有时会降低。另外，若无氧铜板中的O浓度超过0.001质量％，则即使进行预定的热处理，在无氧铜板中发生的再结晶、结晶生长也会不充分，在预定的热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径有时会小于500μm。
通过将O浓度设为例如0.001质量％以下，从而能够解决这些问题，能够抑制失去钎料的活性，能够抑制钎焊的可靠性的降低。另外，通过预定的热处理，能够使得无氧铜板中充分地发生再结晶、结晶生长，能够确实地使上述的平均结晶粒径成为500μm以上。通过将O浓度设为0.0005质量％以下，能够更加抑制钎焊的可靠性的降低，另外能够更确实地使上述的平均结晶粒径成为500μm以上。
如上所述，无氧铜板形成为平板状。无氧铜板按照厚度例如为100μm以上、优选为100μm以上1mm以下的方式形成。
无氧铜板用于例如上述陶瓷配线基板的情况下，如果无氧铜板的厚度小于100μm，则散热性低，有时无法应用于陶瓷配线基板。通过将无氧铜板的厚度设为100μm以上，从而能够获得充分的散热性。无氧铜板的厚度越厚，则越能获得高的散热性。但是，无氧铜板的厚度相对于上述的陶瓷基板的厚度而言过厚的情况下，有时会因陶瓷的线膨胀系数与无氧铜的线膨胀系数之差异所产生的热膨胀差异而引起陶瓷基板的裂纹、从陶瓷基板与无氧铜板的界面的剥离。通过将无氧铜板的厚度设为1mm以下，能够将其解决，能够抑制由上述的热膨胀差异导致的上述的裂纹、上述的剥离。
(3)无氧铜板以及陶瓷配线基板的制造方法
接着，关于本实施方式的无氧铜板以及使用了无氧铜板的陶瓷配线基板的制造方法，一边参照图2一边进行说明。图2是表示本实施方式的无氧铜板以及陶瓷配线基板的制造工序的流程图。
[无氧铜板形成工序(S10)]
如图2所示，进行铸造工序与轧制工序(热轧工序、冷轧工序)而形成无氧铜板。
(铸造工序(S11))
首先，使用例如高频熔炉等使作为母材的纯度99.99％的电解铜熔化，生成铜的熔液。接着，用木炭将熔液液面被覆，使木炭的碳(C)与熔液中的氧(O)进行反应，将熔液中的O以CO气体的形式从熔液中去除。而后，将该铜的熔液注入于铸模并进行冷却，铸造(熔制)预定形状的铸块。
(热轧工序(S12))
在将铸块维持于高温(例如750℃以上950℃以下)，在该状态下对铸块进行热轧处理，形成预定厚度(例如12mm)的热轧材料。
(冷轧工序(S13))
热轧工序(S12)结束后，对热轧材料多次进行预定的冷轧处理，形成预定厚度(例如100μm以上)的平板状的无氧铜板。
在冷轧工序(S13)中，对被轧制材料进行不发生再结晶等那样的冷轧处理。具体而言，多次进行单次的加工度r为40％以下的冷轧处理(轧制道次)，以使总加工度R成为90％以上。
单次的冷轧处理(单次的轧制道次)的加工度r根据下述的数学式1而求出。予以说明的是，在数学式1中，t0是单次的冷轧处理前的被轧制材料的厚度，t是单次的冷轧处理后的被轧制材料的厚度。
(数学式1)
加工度r(％)＝{(t0-t)/t0}×100
通过使单次的冷轧处理的加工度r设为40％以下，从而能够减少通过进行冷轧处理而产生的加工热的量。因此，能够抑制在进行多次的冷轧处理而形成无氧铜板的期间中，被轧制材料在加工热的作用下被加热到在被轧制材料中发生再结晶等那样的温度。另外，能够抑制在所形成的无氧铜板中产生与通常的轧制组织(通过进行轧制处理而生成的结晶组织)不同的结晶组织。例如，能够抑制在无氧铜板中产生剪切带。剪切带是指倾斜地横穿于无氧铜板的厚度方向的结晶组织，成为阻碍晶面的排列的原因。
总加工度R根据下述的数学式2而求出。予以说明的是，数学式2中，T0是热轧材料的厚度，T是进行了预定次数的冷轧处理后(冷轧工序(S13)结束后)的轧制材料(即无氧铜板)的厚度。
(数学式2)
总加工度R(％)＝{(T0-T)/T0}×100
通过提高总加工度R，能够增多导入于无氧铜板的应变量。由此，通过在后述的陶瓷配线基板形成工序(S20)中进行预定的热处理(加热处理)，从而能够提高无氧铜板的表面的(211)面的取向性。具体而言，通过使总加工度R成为90％以上，从而能够使预定的热处理后的无氧铜板的表面的(211)面的取向性成为80％以上。
予以说明的是，在冷轧工序(S13)中，优选在中间不进行退火处理(退火热处理)的情况下多次连续地进行冷轧处理。即，在以往的用于制造无氧铜板的冷轧工序中，为了恢复因轧制而降低的加工性，进行退火处理，但在本实施方式的冷轧工序中，优选完全不进行退火处理，以使应变蓄积在被轧制材料即所形成的无氧铜板中。由此，能够更加提高在预定的热处理后的无氧铜板的表面的(211)面的取向性。
[陶瓷配线基板形成工序(S20)]
接着，使用上述的无氧铜板而形成陶瓷配线基板。例如，介由钎料将上述的无氧铜板与由以AIN为主要成分的陶瓷烧结体形成的陶瓷基板中的任一个主表面贴合，形成陶瓷配线基板。
具体而言，首先，对陶瓷基板的表面进行清洁化处理。例如，通过将陶瓷基板加热到预定温度(例如800℃～1080℃)，从而将附着于陶瓷基板表面的有机物、残留碳去除。而后，利用例如丝网印刷法，在陶瓷基板中的任一个主表面上涂布糊状的钎料。
接着，在钎料上配置无氧铜板。其后，在预定温度(例如800℃以上1080QC以下)对无氧铜板与陶瓷基板和钎料的层叠体进行预定时间(例如5分钟以上)的加热，将无氧铜板与陶瓷基板贴合而形成陶瓷配线基板。关于将无氧铜板与陶瓷基板贴合时的加热，在真空中或者还原气体气氛中或者非活性气体气氛中进行为佳。
通过将无氧铜板与陶瓷基板贴合时的加热，使得无氧铜板得以加热，从而在无氧铜板发生再结晶、结晶生长。由此，无氧铜板的轧制面(即，从陶瓷基板的主表面方向观看的无氧铜板)的平均结晶粒径成为500μm以上，并且，无氧铜板的表面中存在的(211)面的比例(面积率，即上述的(B/A)×100)成为80％以上(即，无氧铜板的表面的(211)面的取向性为80％以上)。而后，将这样的无氧铜板用作配线材料。
予以说明的是，如果将无氧铜板与陶瓷基板贴合时的热处理的温度(以下，也称为接合温度)低于800℃时，则通过该热处理而在无氧铜板中发生的再结晶、结晶生长有时会不充分。因此，热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径有时会小于500μm。通过将接合温度设为800℃以上，能够解决该问题，能够确实地使热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径成为500μm以上。但是，如果接合温度超过1080℃，则无氧铜板有时会熔融。通过将接合温度设为1080℃以下，能够解决该问题，能够在无氧铜板不熔融的状态下，使得无氧铜板中充分地发生再结晶等。
(4)本实施方式的效果
本实施方式发挥以下所示的1个或者多个效果。
(a)本实施方式的无氧铜板按照如下的方式形成：进行预定的热处理(例如形成陶瓷配线基板时的用于将陶瓷基板与无氧铜板贴合的热处理，具体而言，在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上的热处理)后，表面(轧制面)的平均结晶粒径成为500μm以上，并且，无氧铜板的表面中存在的上述(211)面的合计面积B相对于无氧铜板的表面面积A的比例((B/A)×100)成为80％以上。
据此，在通过使用例如无氧铜板而形成的陶瓷配线基板中，能够缓和在将搭载于陶瓷配线基板上的半导体元件等驱动时在陶瓷基板与无氧铜板的界面产生的上述应力。因此，能够抑制陶瓷基板的裂纹、从陶瓷基板与无氧铜板的界面产生的剥离。其结果是，能够提高陶瓷配线基板的可靠性。
具体而言，通过在预定的热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径成为500μm以上，从而能够使预定的热处理后的无氧铜板中的晶界减少。由此，在使用通过利用该无氧铜板而形成的陶瓷配线基板时(例如将搭载于陶瓷配线基板上的半导体元件等驱动时)，能够使得在无氧铜板内发生的上述位错容易移动，能够缓和在陶瓷基板与无氧铜板的界面产生的应力。
另外，通过在预定的热处理后的无氧铜板的表面较多地取向于上述位错容易移动的(211)面，即，上述(211)面的合计面积B相对于经预定的热处理后的无氧铜板的表面面积A的比例((B/A)×100)成为80％以上，从而在使用通过利用该无氧铜板而形成的陶瓷配线基板时能够使上述位错充分地移动，因而能够充分地缓和上述应力。
(b)本实施方式的无氧铜板在应用于搭载大电流用半导体元件(例如大电流开关用半导体元件)的陶瓷配线基板的情况下，特别有效。由于在大电流开关用半导体元件中，使比其他的半导体元件大的电流流通(通电)，因而搭载有大电流用半导体元件的陶瓷配线基板容易变成更高的温度。由此，在该陶瓷配线基板中，由于反复进行升温与降温，从而导致在陶瓷配线基板(陶瓷基板与无氧铜板的界面)产生的应力变得更大。就利用本实施方式的无氧铜板而形成的陶瓷配线基板而言，即使在产生了这样大的应力的情况下，也能够抑制陶瓷基板的裂纹、从陶瓷基板与无氧铜板的界面产生的剥离，还能够提高陶瓷配线基板的可靠性。
(c)通过将在冷轧工序(S13)中进行的单次的冷轧处理的加工度r设为40％以下，从而能够降低由于进行冷轧处理而产生的加工热。即，能够抑制被轧制材料在加工热的作用下被加热到发生再结晶等那样的温度。由此，能够提高无氧铜板的表面的晶面((211)面)的取向性。即，在预定的热处理后(例如形成陶瓷配线基板时的热处理后)，能够使得无氧铜板的表面中存在的(211)面的比例(上述(B/A)×100)成为80％以上。因此，更能够获得上述(a)、(b)的效果。
(d)通过将在冷轧工序(S13)中进行的单次的冷轧处理的加工度r设为40％以下，从而能够抑制在无氧铜板中生成阻碍晶面排列的剪切带。由此，能够更加提高无氧铜板的表面的晶面((211)面)的取向性。即，能够更确实地使在预定的热处理后的无氧铜板的表面中存在的(211)面的面积率成为80％以上。因此，更能够获得上述(a)(b)的效果。
(e)通过使用纯度为99.96质量％以上的铜来形成无氧铜板，从而容易将轧制面的平均结晶粒径制成500μm以上。另外，通过使无氧铜中的氧浓度为0.001质量％以下，从而能够提高上述钎焊的可靠性，另外能够更确实地使上述平均结晶粒径成为500μm以上。
(f)通过使无氧铜板的厚度为100μm以上，从而能够使大电流流通于无氧铜板。即，能够在陶瓷配线基板上搭载大电流用半导体元件。
(本发明的其他实施方式)
以上，具体说明了本发明的一个实施方式，但本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离其宗旨的范围进行适当变更。
在无氧铜板中，也可以在不严重损害热导率的范围内包含Ag、Sn、Mg、Fe、Zr、Ti、Mn、P、Zn等杂质，可容许的杂质的合计含量小于0.04质量％。
上述的实施方式中，在陶瓷配线基板形成工序(S20)中，利用将无氧铜板与陶瓷基板贴合时的加热，使得无氧铜板中发生再结晶等，从而使无氧铜板的表面的结晶粒径成为500μm以上，并且，使无氧铜板的表面中存在的(211)面的比例((B/A)×100)成为80％以上，但不限于此。例如，也可以在冷轧工序(S13)结束后，通过将无氧铜板在预定温度加热预定小时，从而使无氧铜板进行再结晶。
上述的实施方式中，在冷轧工序(S13)中没有进行恢复被轧制材料的加工性的退火处理，但如果能够充分地蓄积应变，那么也可以在冷轧工序(S13)中进行退火处理。予以说明的是，在进行退火处理的情况下，基于进行退火处理(最后的加热处理)后的被轧制材料的厚度和轧制材料的厚度计算得到的总加工度优选设为例如90％以上。即，优选将与90％以上的总加工度相应的应变施加于轧制材料中。
上述的实施方式中，在陶瓷配线基板形成工序(S20)中进行了清洁化处理，但不限定于此。即，清洁化处理根据需要进行即可，也可以不进行清洁化处理。
上述的实施方式中，介由钎料将无氧铜板与陶瓷基板贴合而形成了陶瓷配线基板，但不限定于此。即，也可以不介由钎料而将无氧铜板与陶瓷基板贴合。例如，也可以将无氧铜板与陶瓷基板直接贴合。
实施例
以下，说明本发明的实施例，但本发明不限定于它们。
<试样的制作>
首先，制作成为各试样(试样1～13)的具有陶瓷基板与无氧铜板的陶瓷配线基板(带有无氧铜板的陶瓷配线基板)。
(试样1)
在试样1中，作为母材，使用了纯度为99.990质量％(99.990wt％)的铜(电解铜)。而后，使用具有碳坩埚(石墨坩埚)的高频熔炉，在非活性气体(N2气体)气氛中，将母材加热至预定温度而使其熔化，制作铜的熔液。而后，用木炭将熔液表面(熔液液面)被覆，使木炭的C与熔液中的O进行反应而产生CO气体，从而从熔液中去除O，制成无氧铜的熔液。接着将该熔液注入至铸模而进行冷却，铸造预定形状的无氧铜的铸块(锭料)。
利用等离子体发光分光法(ICP-AES)对所获得的铸块(无氧铜)的杂质进行分析，结果无氧铜(铜)的纯度为99.99质量％(99.99wt％)。另外，通过利用红外线吸收法测定在石墨坩埚内使铜熔化时产生的CO的方法，进行无氧铜中的氧分析(氧气浓度的测定)，结果无氧铜中的氧浓度为0.0002质量％(0.0002wt％)。
接着，对锭料进行热轧处理，形成12mm的热轧材料。而后，实施如下的冷轧工序，即，对于热轧材料，在不中间不进行退火处理的情况下，按照总加工度R成为90％以上的方式连续地进行预定次数(多次)的冷轧处理(轧制道次)，制作厚度为1.0mm的无氧铜板，其中，单次的冷轧处理的加工度r为40％以下。予以说明的是，此时的总加工度R为91.7％。
接着，作为陶瓷基板，准备以AIN为主要成分且厚度为0.5mm的陶瓷烧结体。而后，进行如下的前处理(清洁化处理)对陶瓷基板在800℃以上900℃以下的条件下进行热处理，去除附着于陶瓷基板表面的有机物、残留碳。
其后，利用丝网印刷法，在陶瓷基板中的任一个主表面上按照厚度成为0.03mm的方式涂布糊状的钎料。作为钎料，使用包含70质量％的Ag、28质量％的Cu、2质量％的Ti的钎料。
而后，在钎料上配置所制作的无氧铜板，然后在真空中，将配置有无氧铜板的陶瓷基板(无氧铜板与陶瓷基板和钎料的层叠体)在850℃的条件下加热5分钟，介由钎料将无氧铜板与陶瓷基板贴合(接合)，由此制作陶瓷配线基板。将该陶瓷配线基板设为试样1。
(试样2～13)
在试样2～13中，分别将无氧铜中使用的铜的纯度、无氧铜中的氧浓度、冷轧处理的总加工度R(热轧后的总加工度R)、单次的冷轧处理(轧制道次)的加工度r、接合温度按照下述表1所示来设定。予以说明的是，表1中的单次的轧制道次的加工度r表示在多次进行的轧制道次的各加工度中最大的加工度。另外，接合温度是指将氧铜板与陶瓷基板贴合时的热处理温度(加热温度)。此除此之外，与试样1同样地操作，制作陶瓷配线基板。将它们分别设为试样2～13。
<评价结果>
关于各试样，对于无氧铜板的表面(轧制面)的平均结晶粒径，无氧铜板的表面的(211)面的取向性，无氧铜板与陶瓷基板的接合状态，热循环试验中的裂纹、剥离评价进行了评价。
(平均结晶粒径的评价)
分别测定了试样1～13的各试样所具备的无氧铜板(即经预定的热处理后的无氧铜板)的轧制面(表面)的平均结晶粒径。关于结晶粒径的测定，将相当于无氧铜板的轧制面的面研磨直至成为预定的粗糙度，然后利用添加有过氧化氢的氨水对表面(经研磨的面)进行蚀刻。而后，利用光学显微镜观察经蚀刻的面，利用JIS H 5010的切断法来求出结晶粒径，根据所求出的结晶粒径求出平均结晶粒径。将其结果示于下述表1。
((211)面的取向性的评价)
关于试样1～13的各试样所具备的无氧铜板，对无氧铜板的表面(陶瓷配线基板中无氧铜板的与陶瓷基板相对的一侧相反的一侧的表面)的(211)面的取向性进行了评价。具体而言，利用SEM/EBSD法，分别测定在无氧铜板的表面中存在的各晶面的晶体取向，制作晶体取向图。EBSD的测定装置以及解析软件使用TSL Solutions KK.制的测定装置以及解析软件。此时，将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为(211)面。而后，根据所制作的晶体取向图，算出无氧铜板的表面中存在的(211)面的合计面积B相对于无氧铜板的表面面积A的比例((B/A)×100)。将无氧铜板表面中的(211)面的面积的比例设为无氧铜板的(211)面的取向性而示于下述的表1。
(接合状态的评价)
对于试样1～13的各试样，分别使用超声波显微镜(Hitachi Power SolutionsCo.,Ltd.制的Fine SAT III)而求出无氧铜板与陶瓷基板的接合界面的未接合率。未接合率，是指未接合部分的面积相对于接合界面的面积的比例。将未接合率小于10％的试样的评价设为“○”，将未接合率为10％以上的试样的评价设为“×”。将其结果示于下述的表1。
(裂纹、剥离评价)
分别将试样1～13的各试样交替地投入至将-65℃的乙醇与干冰混合而成的冷冻剂的液浴中和150℃的油浴的液浴中。具体而言，向冷冻剂的液浴中投入5分钟后，向油浴的液浴中投入5分钟，将这样的循环设为1个循环，将该循环反复进行合计500循环。而后，确认在各试样所具备的陶瓷基板中是否没有产生裂纹(裂纹)，另外确认是否没有无氧铜板从陶瓷基板剥离的部位，进行裂纹、剥离评价。对于在陶瓷基板没有发生裂纹、没有无氧铜板从陶瓷基板剥离的部位的试样，将其评价设为“○”，对于在陶瓷基板发生了裂纹、具有无氧铜板从陶瓷基板剥离的部位的试样，将其评价设为“×”。将其结果示于下述表1。
(综合评价)
对试样1～13的各试样进行综合评价。对于无氧铜板的平均结晶粒径为500μm以上，且无氧铜板的表面的(211)面的取向性为80％以上，且接合状态的评价为“○”，并且裂纹、剥离评价为“○”的试样，将其综合评价设为“◎”。对于无氧铜板的结晶粒径小于500μm、或者无氧铜板的(211)面的取向性不足80％、或者接合状态的评价为“×”、或者裂纹、剥离评价为“×”的试样，将其综合评价设为“×”。将评价结果示于下述表1。
表1
根据试样1～8可确认，如果经预定的热处理后(例如形成陶瓷基板时的无氧铜板与陶瓷基板贴合的热处理后)的无氧铜板的表面的平均结晶粒径为500μm以上，并且，经预定的热处理后的无氧铜板的表面中存在的(211)面的比例为80％以上(即无氧铜板的(211)面的取向性为80％以上)，则即使在反复进行陶瓷配线基板(无氧铜板)的升温与降温的情况下，也没有在陶瓷基板产生裂纹(裂纹)，没有从无氧铜板与陶瓷基板的界面产生的剥离(即无氧铜板从陶瓷基板剥离)。
根据试样9～13，可确认如果经预定的热处理后的无氧铜板的表面中存在的(211)面的比例小于80％，则在反复进行陶瓷配线基板的升温与降温的情况下，在陶瓷基板产生裂纹，或者无氧铜板会从陶瓷基板剥离。
通过将试样1、5与试样9进行比较，从而可确认如果冷轧处理的总加工度R(热轧后的总加工度R)小于90％，则与陶瓷基板贴合后(经预定的热处理后)在无氧铜板的表面中存在的(211)面的比例小于80％。
通过将试样1～3与试样10进行比较，从而可确认如果形成无氧铜板的铜的纯度低于99.96质量％，则在预定的热处理中在无氧铜板中发生的再结晶、结晶的生长不充分，经预定的热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径将会小于500μm。
通过将试样4与试样11进行比较，从而可确认如果铜(无氧铜)中的氧浓度超过0.001质量％，则通过预定的热处理而在无氧铜板中发生的再结晶、结晶生长不充分，经预定的热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径将会小于500μm。此外还可以确认，无氧铜板与陶瓷基板的接合状态成为“×”，钎焊的可靠性变低。
通过将试样6、7与试样12进行比较，从而可确认如果接合温度低于800℃，则通过热处理而在无氧铜板中发生的再结晶、结晶生长不充分，经预定的热处理后的无氧铜板的表面的平均结晶粒径将会小于500μm。
另外，通过将试样1、8与试样13进行比较，从而可确认如果在冷轧工序中单次的冷轧处理(轧制道次)的加工度r超过40％，也就是说，在多次进行的冷轧处理中，只要将单次加工度r超过40％的冷轧处理进行了1次，则经预定的热处理后的无氧铜板的(211)面的取向性就会低于80％。
<优选的方式>
以下，附记本发明的优选的方式。
[附记1]
根据本发明的一个方式，提供一种无氧铜板，为通过轧制而形成为平板状的无氧铜板，其中，在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上后，在轧制面测定的平均结晶粒径成为500μm以上，并且，当分别测定前述无氧铜板的与前述轧制面平行的面内存在的各晶面的晶体取向，并将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为前述(211)面时，前述轧制面中存在的前述(211)面的合计面积相对于前述轧制面的面积的比例成为80％以上。
[附记2]
根据本发明的另一方式，提供一种无氧铜板，其为通过对由无氧铜形成的铸块进行轧制加工从而形成为平板状，并在设置于陶瓷基板上之后经过热处理而成为配线材料的无氧铜板，其中，
进行在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上的热处理后，轧制面的平均结晶粒径成为500μm以上，并且在前述轧制面中存在的晶粒所具有的晶面中，将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为前述(211)面时，前述(211)面的合计面积相对于前述轧制面的面积的比例成为80％以上。
[附记3]
附记1或2的无氧铜板，其优选由如下的无氧铜形成，该无氧铜使用纯度为99.96质量％以上的铜，氧浓度为0.001质量％以下，剩余部分包含不可避免的杂质。例如，无氧铜板通过对纯度为99.96质量％以上、且氧气浓度为0.001质量％以下，并且剩余部分包含不可避免的杂质的无氧铜进行轧制加工而形成。
[附记4]
根据附记1至3中任一项所述的无氧铜板，其厚度优选为100μm以上。
[附记5]
根据附记1至4中任一项所述的无氧铜板，其厚度优选为100μm以上1mm以下。
[附记6]
根据本发明的又另一方式，提供一种无氧铜板的制造方法，其为通过在设置于陶瓷基板上之后经过热处理从而成为配线材料的无氧铜板的制造方法，具有如下的冷轧工序：
对于由无氧铜形成的被轧制材料，将单次的加工度为40％以下的冷轧处理进行多次，以使总加工度成为90％以上。
[附记7]
附记6的无氧铜板的制造方法，其中，在前述冷轧工序中，优选不进行退火处理。
[附记8]
根据本发明的又另一方式，提供一种陶瓷配线基板，其具备陶瓷基板、以及设置于前述陶瓷基板上的作为配线材料的无氧铜板，所述无氧铜板通过对无氧铜进行轧制加工而形成为平板状，其中，
前述无氧铜板的轧制面的平均结晶粒径为500μm以上，并且在前述轧制面中存在的结晶所具有的晶面中，将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为前述(211)面时，前述(211)面的合计面积相对于前述轧制面的面积的比例为80％以上。

Claims (6)

1.一种无氧铜板，其为通过轧制而形成为平板状的无氧铜板，其中，在800℃以上1080℃以下的条件下加热5分钟以上后，在轧制面测定的平均结晶粒径成为500μm以上，并且，当分别测定所述无氧铜板的与所述轧制面平行的面内存在的各晶面的晶体取向，并将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为所述(211)面时，所述轧制面中存在的所述(211)面的合计面积相对于所述轧制面的面积的比例成为80％以上。
2.根据权利要求1所述的无氧铜板，其由如下的无氧铜形成，该无氧铜使用纯度为99.96质量％以上的铜，氧浓度为0.001质量％以下，剩余部分包含不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的无氧铜板，其厚度为100μm以上。
4.一种无氧铜板的制造方法，其为通过在设置于陶瓷基板上之后经过热处理从而成为配线材料的无氧铜板的制造方法，具有如下的冷轧工序：
对于由无氧铜形成的被轧制材料，将单次的加工度为40％以下的冷轧处理进行多次，以使总加工度成为90％以上。
5.根据权利要求4所述的无氧铜板的制造方法，其中，在所述冷轧工序中，不进行退火处理。
6.一种陶瓷配线基板，其具备陶瓷基板、以及设置于所述陶瓷基板上的作为配线材料的无氧铜板，所述无氧铜板通过对无氧铜进行轧制加工而形成为平板状，其中，
所述无氧铜板的轧制面的平均结晶粒径为500μm以上，并且在所述轧制面中存在的晶粒所具有的晶面中，将具有与(211)面的晶体取向形成的倾斜度为15°以内的晶体取向的晶面视为所述(211)面时，所述(211)面的合计面积相对于所述轧制面的面积的比例为80％以上。
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