JP2000226274A - Production of ceramic-metal conjugate - Google Patents

Production of ceramic-metal conjugate

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JP2000226274A
JP2000226274A JP11339719A JP33971999A JP2000226274A JP 2000226274 A JP2000226274 A JP 2000226274A JP 11339719 A JP11339719 A JP 11339719A JP 33971999 A JP33971999 A JP 33971999A JP 2000226274 A JP2000226274 A JP 2000226274A
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JP
Japan
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metal
ceramic
plating
aluminum nitride
heat treatment
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JP11339719A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihito Kobayashi
俊仁 小林
Norikazu Naito
憲和 内藤
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Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability in conjugation between ceramic and a metal by solder and produce a ceramic-metal conjugate at a low cost by absorbing an activated metal onto the surface of a ceramic substrate, heat-treating the surface and applying metal plating onto the surface on which the activated metal is applied. SOLUTION: The above ceramic substrate is preferably formed of one kind of compound selected from boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride and alumina. One or more metals of Pd, Rh, Pt and Ru can be used as the activated metal. Heat treatment is preferably carried out at a temperature not lower than oxidation-starting temperature of the activated metal and is preferably carried out at a temperature not lower than 800 deg.C and not higher than it melting point when the activated metal is Pd. Heat treatment is carried out preferably under vacuum or in non-oxidative atmosphere of hydrogen, nitrogen, a hydrogen- nitrogen mixed gas, helium or argon. The metal plating is preferably electroless plating and a metal usable for plating includes Ni-P, Ni-B, Ni-Cu-P or Cu.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はパワーモジュール等
に用いられるセラミックス−金属接合体の製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic-metal joint used for a power module or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】高熱伝導セラミックス部材をパワーモジ
ュールに使用するには、表面にハンダ付け可能な金属め
っきが必要である。ハンダ耐久性を重視した場合には金
属めっきとしてNiめっきが選ばれる。セラミックスは
めっきしにくい部材の代表的なものである。安価なめっ
き方法として、セラミックス表面をアルカリエッチング
等で粗面化し、Snイオンを吸着させて、続いて塩化パ
ラジウム溶液中で金属Pdを置換析出してめっきの析出
核を形成し、このPdへ無電解Niめっきする方法が知
られている。
2. Description of the Related Art In order to use a high thermal conductive ceramic member for a power module, a metal plating which can be soldered to the surface is required. When importance is placed on solder durability, Ni plating is selected as metal plating. Ceramics are representative of members that are difficult to plate. As an inexpensive plating method, the ceramic surface is roughened by alkali etching or the like, Sn ions are adsorbed, and subsequently, metal Pd is replaced and precipitated in a palladium chloride solution to form a plating nucleus. A method of performing electrolytic Ni plating is known.

【0003】この無電解めっき法は樹脂やセラミックス
等不活性な材料の表面に活性化金属を吸着させて活性化
し、その活性化金属に対してめっきする方法である。こ
の場合、活性化金属とめっき金属とは強固に密着してい
るが、活性化金属とセラミックスとの密着は弱い。そこ
でセラミックス表面を粗面化して、活性化金属とセラミ
ックスとの機械的結合を増してアンカー効果により密着
性を向上させている。この方法の改善案はいくつか提案
されているが、いずれもアンカー効果をいかに増すかの
領域を出ず、信頼性の高い密着性を得るにいたっていな
い。
The electroless plating method is a method in which an activated metal is adsorbed on the surface of an inactive material such as a resin or ceramics to activate it, and the activated metal is plated. In this case, the activation metal and the plating metal are firmly adhered, but the adhesion between the activation metal and the ceramic is weak. Therefore, the ceramic surface is roughened to increase the mechanical coupling between the activated metal and the ceramic, thereby improving the adhesion by the anchor effect. Although some proposals for improvement of this method have been proposed, none of these proposals shows a range of how to increase the anchor effect, and has not achieved a highly reliable adhesion.

【0004】また、窒化アルミニウムセラミックスに対
するタングステンメタライズ法に代表される方法があ
る。この方法は焼成前のセラミックスグリーンシートに
タングステンペーストを印刷、乾燥させ、脱脂加熱後に
1800℃以上でセラミックスとタングステンペースト
を同時焼成する。またあらかじめ白板に焼成したセラミ
ックスにタングステンペーストを印刷、焼成する方法も
ある。
There is also a method represented by a tungsten metallization method for aluminum nitride ceramics. In this method, a tungsten paste is printed and dried on a ceramic green sheet before firing, and the ceramic and the tungsten paste are simultaneously fired at 1800 ° C. or more after degreasing heating. There is also a method of printing and firing a tungsten paste on ceramics which has been fired in advance on a white plate.

【0005】タングステンによってセラミックス表面を
金属化することから、タングステンメタライズ法と呼ば
れ、この後無電解Niめっきし、加熱拡散してタングス
テン上に強固にNiめっきされた金属めっきセラミック
ス基板が得られる。この方法においてもタングステンと
セラミックスとの密着はアンカー効果によるが、180
0℃という高温での焼成によりセラミックスとタングス
テンは強固に密着する。
[0005] Since the ceramic surface is metallized with tungsten, it is called a tungsten metallization method. Thereafter, electroless Ni plating is performed, and then heat diffusion is performed to obtain a metal-plated ceramic substrate that is strongly Ni-plated on tungsten. In this method as well, the adhesion between tungsten and ceramics is due to the anchor effect.
By firing at a high temperature of 0 ° C., the ceramics and tungsten adhere firmly.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】Agロウ等のロウ接合
での耐久性が良い安価なセラミックスー金属接合体の製
造方法を提供することを課題とする。さらには、製造工
程や使用環境での熱サイクルに耐久性のある金属セラミ
ックス接合体が得られるセラミックスー金属接合体の製
造方法を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an inexpensive ceramic-metal joined body having good durability in brazing such as Ag brazing. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic-metal bonded body that can provide a metal-ceramic bonded body that is durable to a manufacturing process and a thermal cycle in a use environment.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者はセラミックス
基材として窒化アルミニウムを用い、その表面にPdを
吸着させ、この状態で800℃の熱処理を施した。この
後無電解Ni−Bめっきを施しセラミックス−金属接合
体を得た。そしてこの接合体の密着力が増加しているこ
とを確認した。そして、活性化金属が吸着された状態で
適切な熱処理を施すことにより、セラミックス基材と活
性化金属との間に強い結合力が作用する現象を用い、本
発明を完成したものである。
The present inventor used aluminum nitride as a ceramic substrate, adsorbed Pd on its surface, and performed a heat treatment at 800 ° C. in this state. Thereafter, electroless Ni-B plating was performed to obtain a ceramic-metal bonded body. Then, it was confirmed that the adhesion of the joined body was increased. The present invention has been completed by using a phenomenon in which a strong bonding force acts between the ceramic base material and the activation metal by performing an appropriate heat treatment in a state where the activation metal is adsorbed.

【0008】すなわち、本発明のセラミックス−金属接
合体の製造方法は、セラミックス基材の表面に活性化金
属を吸着させる吸着工程と、該活性化金属が吸着された
該セラミックス基材を熱処理する熱処理工程と、熱処理
された該活性化金属が吸着された面に金属めっきを施す
金属めっき工程とを含むことを特徴とする。本発明の方
法では、活性化金属とセラミックス基材との密着性が向
上しているため、密着力の高いセラミックス−金属接合
体が製造できる。
That is, in the method for producing a ceramic-metal bonded body of the present invention, an adsorption step of adsorbing an activated metal on the surface of a ceramic substrate and a heat treatment of heat-treating the ceramic substrate adsorbed with the activated metal are provided. A metal plating step of performing metal plating on the surface of the activated metal to which the heat-treated activated metal has been adsorbed. According to the method of the present invention, since the adhesion between the activated metal and the ceramic substrate is improved, a ceramic-metal bonded body having high adhesion can be manufactured.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明のセラミックス−金属接合
体の製造方法は吸着工程と熱処理工程と金属めっき工程
とを含む。本発明のセラミックス−金属接合体の一方を
構成するセラミックス基材としては、窒化硼素、窒化ア
ルミニウム、窒化珪素及びアルミナの一種で形成された
基材を用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a ceramic-metal bonded body according to the present invention includes an adsorption step, a heat treatment step, and a metal plating step. As a ceramic base material constituting one of the ceramic-metal bonded bodies of the present invention, a base material formed of one of boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, and alumina can be used.

【0010】本発明の吸着工程はセラミックス基材の表
面に活性化金属を吸着させる工程で従来から公知の吸着
工程をそのまま採用できる。具体的には、セラミックス
基材を活性化金属を溶かした溶液に浸漬するだけで活性
化金属を吸着させることもできる。また、従来から知ら
れているようにSnイオンを含む溶液で基材表面をセン
シタイズすることにより、活性化金属の吸着をより確実
に実施することができる。
The adsorption step of the present invention is a step of adsorbing the activated metal on the surface of the ceramic substrate, and a conventionally known adsorption step can be employed as it is. Specifically, the activation metal can be adsorbed simply by immersing the ceramic substrate in a solution in which the activation metal is dissolved. In addition, by sensitizing the surface of the base material with a solution containing Sn ions as is conventionally known, the activation metal can be more reliably adsorbed.

【0011】活性化金属としては従来から知られている
パラジウム、ロジウム、白金またはルテニウムの1種ま
たは2種以上を用いることができる。熱処理工程は吸着
された活性化金属とセラミックス基材との密着力を高め
るための処理である。活性化金属としてパラジウムを使
用する場合、熱処理温度は800℃以上とするのが好ま
しい。熱処理により密着力が向上する現象を解析するた
め、Pd触媒を吸着した窒化アルミニウムセラミックス
基材のサンプルを作製し、XPS分析した。熱処理のな
いもののPd層は原子状のPdであったが、800℃で
熱処理したものは窒化アルミニウムとの界面近傍のPd
がPd2+へ酸化されていた。活性化金属の酸化が活性
化金属とセラミックス基材との密着力を高めている要因
ではないかと想像される。
As the activating metal, one or more of conventionally known palladium, rhodium, platinum and ruthenium can be used. The heat treatment step is a treatment for increasing the adhesion between the adsorbed activated metal and the ceramic base material. When palladium is used as the activating metal, the heat treatment temperature is preferably set to 800 ° C. or higher. In order to analyze a phenomenon in which the adhesion is improved by the heat treatment, a sample of an aluminum nitride ceramics base material on which a Pd catalyst was adsorbed was prepared and subjected to XPS analysis. The Pd layer without heat treatment was atomic Pd, but the Pd layer heat-treated at 800 ° C. had Pd near the interface with aluminum nitride.
Was oxidized to Pd2 +. It is supposed that the oxidation of the activated metal is a factor that enhances the adhesion between the activated metal and the ceramic substrate.

【0012】従って、熱処理工程では活性化金属の酸化
開始温度以上で熱処理を行うことが好ましい。Pdの場
合、800℃以上、より具体的には800℃以上で融点
以下の温度で熱処理するのが好ましい。熱処理雰囲気
は、真空、水素、窒素、水素−窒素混合気、ヘリウム、
またはアルゴン等の無酸化雰囲気中で実施するのが好ま
しい。活性化金属の酸化に必要な酸素は極微量であり、
セラミックス基材を構成する酸化物の酸素が使用される
場合もあり得る。
Therefore, in the heat treatment step, the heat treatment is preferably performed at a temperature equal to or higher than the oxidation start temperature of the activated metal. In the case of Pd, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 800 ° C. or more, more specifically, a temperature of 800 ° C. or more and a melting point or less. The heat treatment atmosphere is vacuum, hydrogen, nitrogen, hydrogen-nitrogen mixture, helium,
Alternatively, it is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as argon. The amount of oxygen required for the oxidation of the activated metal is very small,
Oxygen of the oxide constituting the ceramic substrate may be used in some cases.

【0013】金属めっき工程は活性化金属が吸着されか
つ熱処理されたセラミックス基材表面にNi等の金属を
めっきする工程である。この金属めっき工程としては無
電解めっきとすることが好ましいが、無電解めっきに限
られることはない。PVD、CVDのめっき方法や、活
性化金属の吸着を通電できるまで厚く形成すれば、電解
めっきの方法も採用できる。
The metal plating step is a step of plating a metal, such as Ni, on the surface of the ceramic base material on which the activated metal has been adsorbed and which has been heat-treated. This metal plating step is preferably electroless plating, but is not limited to electroless plating. PVD and CVD plating methods, and electrolytic plating methods can also be employed if the active metal is adsorbed thick enough to be energized.

【0014】金属めっき工程で使用できる金属としては
Ni、Cu等、より具体的には、Ni−P、Ni−B、
Ni−Cu−P、Cu等を採用できる。また、コストを
無視すれば、Au、Ag、Pd、Rh等の貴金属めっき
も可能である。本発明の方法において吸着工程の前に、
セラミックス基材の表面を粗面化する粗面化工程を実施
するのが好ましい。粗面化方法は従来の粗面化方法を採
用することができる。具体的には機械的にセラミックス
基材表面を研磨して微細な凹凸を形成したり、化学的に
エッチングすることにより粗面化することができる。
The metals that can be used in the metal plating step include Ni, Cu, etc., more specifically, Ni-P, Ni-B,
Ni-Cu-P, Cu, etc. can be adopted. If the cost is neglected, noble metal plating such as Au, Ag, Pd, and Rh is also possible. Before the adsorption step in the method of the invention,
It is preferable to perform a roughening step of roughening the surface of the ceramic base material. As the surface roughening method, a conventional surface roughening method can be adopted. Specifically, the surface of the ceramic substrate can be mechanically polished to form fine irregularities, or can be roughened by chemical etching.

【0015】また、吸着工程で吸着させた活性化金属の
上に、さらに活性化金属と同一あるいはその合金をめっ
きする活性化金属めっき工程を実施することもできる。
活性化金属の単位面積当たりの付着量を増すことによ
り、活性化金属とセラミックス基材との密着性もさらに
向上する。金属めっき工程の後で得られる金属めっき面
はロウ材に対して極めて高い接合性をもつ。従って、金
属めっき面に金属板をロウ付けすることが容易に実施で
きる。例えば、目的に応じた所定厚さの銅板をロウ付け
で接合することができる。
Further, an activated metal plating step of plating the same or an alloy of the activated metal on the activated metal adsorbed in the adsorption step may be further performed.
By increasing the amount of the activated metal deposited per unit area, the adhesion between the activated metal and the ceramic substrate is further improved. The metal plating surface obtained after the metal plating step has an extremely high bonding property to the brazing material. Therefore, the metal plate can be easily brazed to the metal plating surface. For example, a copper plate having a predetermined thickness according to the purpose can be joined by brazing.

【0016】ロウ付け工程に使用するロウ材はAgロ
ウ、またはハンダを用いることができる。なお、ロウ材
は厚さが40μm以下であるのが好ましい。さらには、
ロウ材は厚さが20μm以下であるのがより好ましい。
ロウ材の厚さが所定厚さよりすなわち、40μm以下と
した場合、ロウ材で接合される2部材間に例えば、熱膨
張が異なるための熱応力で大きな歪みが作用した場合、
薄いロウ材が塑性変形しその歪みを吸収する。すなわ
ち、ロウ材層が歪緩和層として機能する。
The brazing material used in the brazing step may be Ag brazing or solder. Preferably, the brazing material has a thickness of 40 μm or less. Moreover,
More preferably, the brazing material has a thickness of 20 μm or less.
When the thickness of the brazing material is greater than a predetermined thickness, that is, 40 μm or less, for example, when a large strain is applied between two members joined by the brazing material due to thermal stress due to different thermal expansions,
The thin brazing material plastically deforms and absorbs the distortion. That is, the brazing material layer functions as a strain relaxation layer.

【0017】層の厚さが40μmを越えると、セラミッ
クス基材と金属板との熱膨張係数差で生ずる熱応力で、
セラミックス−金属接合体をそらせる曲げモーメントが
増大し、表面側に向かって凹状になるそりが過剰に該接
合体に生じるようになる。また、実製品で一般的な構成
であるセラミックス基材の両面に金属板を接合した接合
材を、連続炉にて冷却速度7〜35℃/minで冷却す
ると、層の厚さが40μmを越えた場合は、セラミック
スにクラックが生じる。
When the thickness of the layer exceeds 40 μm, the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the metal plate causes
The bending moment that deflects the ceramic-metal joint increases, and the warp that becomes concave toward the surface side excessively occurs in the joint. Further, when a joining material in which metal plates are joined to both surfaces of a ceramic base material, which is a general configuration of an actual product, is cooled at a cooling rate of 7 to 35 ° C./min in a continuous furnace, the layer thickness exceeds 40 μm. Cracks occur in the ceramics.

【0018】図1は、厚さ0.635mmの窒化アルミ
ニウム板に厚さ3μmのNiめっきを施した窒化アルミ
ニウム基板の片面にAgロウを用いてCu板を接合した
接合体と、該窒化アルミニウム基板の片面にCu中間層
を有するAgロウを用いてCu板を接合した接合体にお
ける、Agロウの厚さを変化させたときのCu板表面の
凹状のそりを測定した結果を示した図である。ここで、
Cu板表面の凹状のそりは、厚さ0.25mmのCu板
を該窒化アルミニウム基板の片面にAgロウで接合した
ときのCu板表面の曲率半径を測定することにより測定
された。Agロウ層の厚さは、図1の右下円内に示すよ
うに、Agロウ1層の厚さである。また、Agロウ−C
u−Agロウ層の厚さは、図1の右上円内のように、C
u層およびCu層を挟んだ両側のAgロウ層の合計で示
しており、ここでの各Agロウの厚さは20μmで一定
とした。
FIG. 1 shows a joined body in which a Cu plate is joined to one surface of an aluminum nitride substrate having a thickness of 0.635 mm and plated with Ni having a thickness of 3 μm by using an Ag braze; FIG. 10 is a view showing a result of measuring concave warpage of the Cu plate surface when the thickness of the Ag braze is changed in a joined body in which a Cu plate is joined using an Ag braze having a Cu intermediate layer on one surface of the Cu plate. . here,
The concave warpage of the Cu plate surface was measured by measuring the radius of curvature of the Cu plate surface when a 0.25 mm thick Cu plate was joined to one surface of the aluminum nitride substrate with an Ag braze. The thickness of the Ag brazing layer is the thickness of one Ag brazing layer as shown in the lower right circle of FIG. Ag wax-C
The thickness of the u-Ag brazing layer is as shown in the upper right circle of FIG.
The total thickness of the Ag brazing layers on both sides of the u layer and the Cu layer is shown, and the thickness of each Ag brazing is constant at 20 μm.

【0019】図1より、Agロウのみで接合した接合体
の曲率半径からわかるように、Agロウの厚さが厚くな
ると、曲率半径が短くなっている。曲率半径の短縮は、
すなわち、Cu板のそりが大きくなっていることを示し
ている。また、Cu中間層を有するAgロウで接合した
接合体は、曲率半径がAgロウのみで接合した接合体の
それよりも大きく、Cu板のそりが小さくなっているこ
とがわかる。
As can be seen from FIG. 1, as the thickness of the Ag brazing becomes larger, the radius of curvature becomes shorter, as can be seen from the radius of curvature of the joined body joined with only the Ag brazing. The radius of curvature can be reduced by
In other words, this indicates that the warpage of the Cu plate has increased. In addition, it can be seen that the joined body joined by the Ag brazing having the Cu intermediate layer has a larger radius of curvature than that of the joined body joined by only the Ag brazing, and the warpage of the Cu plate is smaller.

【0020】歪緩和層として機能するロウ材は、Agロ
ウ、あるいはハンダ等の低融点の軟質材質のものであ
る。ここで,軟質とは,代表的なAgロウの組成である
Ag−Cu二元系Agロウの再結晶温度以下,特に使用
環境による熱サイクルで想定される170℃以下で、A
g−Cu二元系Agロウの引張り試験における塑性変形
での伸び以上の伸びを示すことを言う。このような歪緩
和層をセラミックス基材と金属板との間に有すること
で、セラミックス−金属接合体は、高温接合後の冷却や
使用環境下の熱サイクルによる熱応力から生じる曲げモ
ーメントを緩和できる。
The brazing material functioning as the strain relief layer is a soft material having a low melting point, such as Ag brazing or solder. Here, the term "soft" means that the temperature is lower than the recrystallization temperature of a typical Ag-Cu binary Ag wax, which is a typical Ag wax composition, particularly 170 ° C. or lower which is assumed in a thermal cycle depending on the use environment.
It means that the g-Cu binary Ag wax exhibits elongation higher than or equal to the elongation due to plastic deformation in a tensile test. By having such a strain relaxation layer between the ceramic base material and the metal plate, the ceramic-metal joined body can relieve a bending moment caused by thermal stress due to cooling after high-temperature joining and thermal cycling in a use environment. .

【0021】セラミックス基材にハンダ付けやロウ付け
ができる金属めっきを施さずに、金属板を直接接合する
方法としては、金属板にCu板を用い、CuとOの共晶
液相を利用して接合する方法や、ロウ材にTi−Ag−
Cu系に代表される活性金属ロウを用いてCu板を接合
する活性金属法がある。しかし、これらの従来法では、
CuとOの共晶層あるいはTiが拡散した接合層が硬質
であり、接合後の冷却におけるセラミックス基材と金属
板との熱収縮の差で発生する熱応力を緩和できない。
As a method of directly joining a metal plate without applying a metal plating which can be soldered or brazed to a ceramic base material, a Cu plate is used for the metal plate, and a eutectic liquid phase of Cu and O is used. Ti-Ag-
There is an active metal method of joining a Cu plate using an active metal brazing represented by a Cu system. However, in these conventional methods,
Since the eutectic layer of Cu and O or the bonding layer in which Ti is diffused is hard, the thermal stress generated due to the difference in heat shrinkage between the ceramic base material and the metal plate during cooling after bonding cannot be reduced.

【0022】高電流回路が必要なパワーモジュールで
は、セラミックス基材に接合する電流回路は、比抵抗が
小さく、熱伝導率が大きいCu板とするのが望ましい。
しかし先の従来法では、結果として、耐冷熱サイクル性
に問題があった。また、セラミックス基材と金属板を直
接接合する方法で、金属板にAlを用いる方法がある。
この方法によれば、Al自身の歪緩和効果が大きく、セ
ラミックス基材とAlの接合部寿命は問題ない。しか
し、接合後の冷却でAl表面に凹凸が生じるため、接合
後にAl表面の研磨が必要になる。また、使用環境での
熱サイクルによってもAlが変形するため、チップ下の
ハンダ接合部やAlワイヤボンディングでの結線がある
場合のボンディング部で、Al面の隆起が生じる危険が
ある。さらに、AlはCuに比べて比抵抗が大きいた
め、パワーモジュールの高出力化、高速化、小型化、へ
の要求に対して満足のいく材料ではなく、電流回路材と
してAlをえらぶことは妥協的な選択と言える。
In a power module requiring a high current circuit, the current circuit bonded to the ceramic substrate is desirably a Cu plate having a low specific resistance and a high thermal conductivity.
However, in the above conventional method, there was a problem in the thermal cycling resistance as a result. Further, there is a method of directly joining a ceramic base and a metal plate, and using Al for the metal plate.
According to this method, the strain relaxation effect of Al itself is large, and there is no problem in the life of the joint between the ceramic substrate and Al. However, since cooling after joining causes irregularities on the Al surface, polishing of the Al surface is necessary after joining. Also, since Al is deformed by a thermal cycle in a use environment, there is a danger that the Al surface may be raised at a soldered portion under the chip or at a bonding portion where there is a connection by Al wire bonding. Furthermore, since Al has a higher specific resistance than Cu, it is not a material that satisfies the demands for higher output, higher speed, and smaller size of power modules. Choosing Al as a current circuit material is a compromise. It can be said that it is a typical choice.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を具体
的に説明する。 (実施例1)セラミックス基材として、厚さ0.635
mmで縦横にそれぞれ17mm、30mm間隔でのブレ
ークラインを有する焼結した窒化アルミニウム白板を用
いた。まずこの窒化アルミニウム白板を脱脂処理した。
脱脂処理は、脱脂剤(50g/lのエースクリーンA−
220、奥野製薬製)を用いて温度60℃で5分間浸漬
処理するものである。この後、窒化アルミニウム白板を
水洗して表面の脱脂剤を除去した。
The present invention will be described below in detail with reference to examples of the present invention. (Example 1) 0.635-thick ceramic substrate
A sintered aluminum nitride white plate having break lines at intervals of 17 mm and 30 mm in length and width in mm was used. First, the aluminum nitride white plate was degreased.
The degreasing treatment was performed using a degreasing agent (50 g / l A-screen A-
220, manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) at a temperature of 60 ° C. for 5 minutes. Thereafter, the aluminum nitride white plate was washed with water to remove the degreasing agent on the surface.

【0024】次に、表面粗化剤を用いて窒化アルミニウ
ム白板の表面を粗面化した。表面粗化剤としては5mo
l/lの水酸化ナトリウム溶液を用い60℃に加温し
た。この水酸化ナトリウム溶液中に25分間浸漬するこ
とによって窒化アルミニウム白板を粗面化し、その後、
窒化アルミニウム白板を水洗して表面の水酸化ナトリウ
ム溶液を除去し、続いて、温風で乾燥した。これによ
り、窒化アルミニウム白板の表面に多数の細孔が形成さ
れ、窒化アルミニウム白板の表面粗さ(Rz)を6μm
とした。
Next, the surface of the aluminum nitride white plate was roughened using a surface roughening agent. 5mo as surface roughening agent
Heated to 60 ° C. using 1 / l sodium hydroxide solution. The aluminum nitride white plate was roughened by immersing it in this sodium hydroxide solution for 25 minutes.
The aluminum nitride white plate was washed with water to remove the surface sodium hydroxide solution, and subsequently dried with warm air. Thereby, many pores are formed on the surface of the aluminum nitride white plate, and the surface roughness (Rz) of the aluminum nitride white plate is set to 6 μm.
And

【0025】次に、表面活性化の前準備として、窒化ア
ルミニウム白板表面におけるニッケルめっきパターンを
形成しない部分に、レジスト膜をスクリーン印刷した。
これによりめっきの不必要な部分がマスキングされ、続
く表面活性化処理を必要部分にのみ行なえるようにし
た。使用したレジスト膜は、ノブコマスクTC580
(サンノブコ製)を用いた。レジスト印刷後は、窒化ア
ルミニウム白板を120℃に加熱し、レジスト膜を硬化
乾燥した。本実施例では後の密着力測定を行うため、窒
化アルミニウム白板の上面(ブレーク溝がない面)のブ
レークライン周縁部をレジスト膜で覆い、上面のブレー
クラインの中央部と下面(ブレーク溝のある面)全面を
残した。
Next, as preparation for surface activation, a resist film was screen-printed on a portion of the surface of the aluminum nitride white plate where no nickel plating pattern was formed.
As a result, unnecessary portions of the plating are masked, and the subsequent surface activation treatment can be performed only on the necessary portions. The resist film used was Nobuco Mask TC580
(Manufactured by Sannobuco) was used. After printing the resist, the aluminum nitride white plate was heated to 120 ° C. to cure and dry the resist film. In this embodiment, in order to measure the adhesion force later, the periphery of the break line on the upper surface (the surface with no break groove) of the aluminum nitride white plate is covered with a resist film, and the center portion and the lower surface of the break line on the upper surface (with the break groove) Surface) The whole surface was left.

【0026】次に、不導体表面に活性化金属を吸着させ
る一般的な方法で、窒化アルミニウム白板表面のマスキ
ングされていない部分を活性化した。すなわち、窒化ア
ルミニウム白板表面に感応性付与剤(100ml/lの
TMPセンシタイザー、奥野製薬)を用いて第1Snイ
オンを吸着させた。水洗後、活性化処理剤(50ml/
lのTMPアクチベーター、奥野製薬)を用いて金属P
dを置換析出させ、その後水洗した。
Next, a non-masked portion of the surface of the aluminum nitride white plate was activated by a general method of adsorbing an activation metal on the surface of the nonconductor. That is, the first Sn ions were adsorbed on the surface of the aluminum nitride white plate using a sensitivity-imparting agent (100 ml / l TMP sensitizer, Okuno Pharmaceutical). After washing with water, the activating agent (50 ml /
l TMP activator, Okuno Pharmaceutical)
d was substituted and precipitated, and then washed with water.

【0027】この感応性付与および活性化処理は、常温
で30秒〜3分間の処理であり、基材の材質や表面の状
態に応じて数回繰り返す。次に、活性化処理された窒化
アルミニウム白板を温風乾燥し、マスキングレジストを
除去した。その後熱処理工程を実施した。この熱処理工
程は、活性化処理された窒化アルミニウム白板を水素−
窒素混合気流中900℃で10分間加熱するものであ
る。次に、この窒化アルミニウム白板に無電解ニッケル
めっきを施した。無電解ニッケルめっきには、硼素含有
量が約1%の皮膜形成ができる市販の無電解Ni−Bめ
っき液を使用した。このめっき液をpH6.3、65℃
に調整し、活性化後に熱処理された窒化アルミニウム白
板を浸漬して、3μmのNi−B膜を形成した。さらに
ブレークラインにそって、この無電解ニッケルめっきし
た窒化アルミニウム白板を分割した。
This sensitivity imparting and activating treatment is a treatment for 30 seconds to 3 minutes at room temperature, and is repeated several times depending on the material and surface condition of the substrate. Next, the activated aluminum nitride white plate was dried with hot air to remove the masking resist. Thereafter, a heat treatment step was performed. In this heat treatment step, the activated aluminum nitride white plate is treated with hydrogen-
The heating is performed at 900 ° C. for 10 minutes in a nitrogen mixed gas stream. Next, the aluminum nitride white plate was subjected to electroless nickel plating. For the electroless nickel plating, a commercially available electroless Ni-B plating solution capable of forming a film having a boron content of about 1% was used. This plating solution is pH 6.3, 65 ° C
The aluminum nitride white plate heat-treated after activation was immersed to form a 3 μm Ni—B film. Further, the electroless nickel-plated aluminum nitride white plate was divided along the break line.

【0028】これにより、所定表面に3μmのNi−B
膜をもつ窒化アルミニウム基板、すなわち実施例1のセ
ラミックス−金属接合体を製造した。比較のために、実
施例1で実施した熱処理を行わず、実施例1と同じ窒化
アルミニウム白板を用い、同じ脱脂処理、表面粗面化処
理、レジスト膜の形成、感応性付与処理、活性化処理と
しての金属Pdの置換析出、レジスト膜の除去及び無電
解ニッケルめっき、ブレークラインでの分割、を行った
窒化アルミニウム基板、すなわち比較例のセラミックス
−金属接合体を製造した。
As a result, 3 μm Ni-B
An aluminum nitride substrate having a film, that is, the ceramic-metal bonded body of Example 1 was manufactured. For comparison, the same aluminum nitride white plate as in Example 1 was used without performing the heat treatment performed in Example 1, and the same degreasing treatment, surface roughening treatment, formation of a resist film, sensitivity imparting treatment, and activation treatment were performed. , An aluminum nitride substrate subjected to substitution precipitation of metal Pd, removal of a resist film, electroless nickel plating, and division at a break line, that is, a ceramic-metal bonded body of a comparative example was manufactured.

【0029】実施例1のセラミックス−金属接合体と比
較例のセラミックス−金属接合体とを用いて、それぞれ
の窒化アルミニウムと、PdおよびNi−B膜で形成さ
れためっき膜との密着力を測定した。このめっき膜の密
着力測定方法を図2に示す。試験試料は次のようにして
作った。まず、実施例1及び比較例のそれぞれの窒化ア
ルミニウム基板3の上面に接合された無電解ニッケルめ
っき膜10上に、全面がニッケルめっきされた(図示せ
ず)0.5×8×11mmの42%Ni−Fe合金板1
2を融点300℃のSn−Pbハンダで接合した。この
接合された42%Ni−Fe合金板12の上面中央にナ
ット9を融点183℃のハンダ4で接合した。
Using the ceramic-metal bonded body of Example 1 and the ceramic-metal bonded body of the comparative example, the adhesion between each aluminum nitride and the plating film formed of the Pd and Ni-B films was measured. did. FIG. 2 shows a method for measuring the adhesion of the plating film. Test samples were made as follows. First, the entire surface of the electroless nickel plating film 10 joined to the upper surface of the aluminum nitride substrate 3 of each of Example 1 and the comparative example was nickel-plated (not shown), and was formed of 0.5 × 8 × 11 mm 42. % Ni-Fe alloy plate 1
2 was joined with Sn-Pb solder having a melting point of 300 ° C. The nut 9 was joined to the center of the upper surface of the joined 42% Ni—Fe alloy plate 12 with the solder 4 having a melting point of 183 ° C.

【0030】その後、窒化アルミニウム基板3の下面側
の無電解ニッケルめっき膜10に4×30×60mmの
Al板11を接着剤2で接合し、試験試料を作成した。
試験はこれらの試験試料を図2に示すように試験試料の
Al板11の窒化アルミニウム基板3が接合されていな
い両端部を固定具8によって押さえた。そして、試験試
料のナット9にステンレス製のフック13を通した。こ
の状態で引張り試験を行った。すなわち、フック13を
上方へ引張った。ナット9はフック13によって引張ら
れ、ついには窒化アルミニウム基板3から引きはがされ
る。密着力の判定はこのときの破断強度によって求め
た。また、破断部位として、窒化アルミニウム内破壊、
めっき剥離、ハンダ接合部破断に類別して観察した。
Thereafter, a 4 × 30 × 60 mm Al plate 11 was bonded to the electroless nickel plating film 10 on the lower surface side of the aluminum nitride substrate 3 with the adhesive 2 to prepare a test sample.
In the test, as shown in FIG. 2, both ends of the Al plate 11 of the test sample where the aluminum nitride substrate 3 was not bonded were pressed by the fixture 8 as shown in FIG. 2. Then, a stainless steel hook 13 was passed through the nut 9 of the test sample. A tensile test was performed in this state. That is, the hook 13 was pulled upward. The nut 9 is pulled by the hook 13 and is finally peeled off the aluminum nitride substrate 3. The determination of the adhesion was obtained from the breaking strength at this time. In addition, as a fracture site, fracture in aluminum nitride,
Observation was made by classifying into plating peeling and solder joint breakage.

【0031】試験結果は、本実施例1の試験試料の密着
力は90kgfであり、破断部位はめっき剥離であっ
た。また、比較材の試験試料の密着力は40kgfであ
り、破断部位はめっき剥離であった。これらの試験結果
より、活性化金属を吸着した後で熱処理を実施すること
により、熱処理を実施しなかった物と比較し、密着力が
2.25倍向上しているのがわかる。すなわち、活性化
金属を吸着した後での熱処理が密着力の増大に大きく寄
与する。 (実施例2)セラミックス基材として、厚さ0.635
mmで縦横にそれぞれ17mm、30mm間隔でのブレ
ークラインを有する焼結した窒化アルミニウム白板を用
いた。この窒化アルミニウム白板を実施例1と同様に脱
脂処理し、次に水酸化ナトリウム溶液でエッチングし
た。得られた窒化アルミニウム白板の表面粗さ(Rz)
は6μmであった。
As a result of the test, the adhesion of the test sample of Example 1 was 90 kgf, and the broken portion was peeling of plating. Further, the adhesion of the test sample of the comparative material was 40 kgf, and the fracture site was peeling of the plating. From these test results, it can be seen that, by performing the heat treatment after adsorbing the activated metal, the adhesion is improved 2.25 times as compared with the case where the heat treatment is not performed. That is, the heat treatment after the adsorption of the activated metal greatly contributes to the increase in the adhesion. (Example 2) 0.635-thick ceramic base material
A sintered aluminum nitride white plate having break lines at intervals of 17 mm and 30 mm in length and width in mm was used. This aluminum nitride white plate was degreased in the same manner as in Example 1, and then etched with a sodium hydroxide solution. Surface roughness (Rz) of the obtained aluminum nitride white plate
Was 6 μm.

【0032】次に、実施例1と同様に、表面活性化の前
準備としてマスキングレジストをスクリーン印刷して加
熱硬化し、引き続き第1Snイオン吸着とPd置換処理
よりなる活性化金属の吸着処理を2回繰り返した。続い
て活性化金属のめっきを施した。すなわち、金属Pdを
置換析出させて吸着させた窒化アルミニウム白板上に、
無電解パラジウムめっきを0.3μm施し、置換析出し
た金属Pdを同種金属で補強した。
Next, in the same manner as in Example 1, a masking resist is screen-printed and heat-cured as a preparation for surface activation, followed by a first Sn ion adsorption and Pd substitution treatment for activated metal adsorption. Repeated times. Subsequently, plating of an activated metal was performed. That is, on the aluminum nitride white plate on which metal Pd is substituted and precipitated and adsorbed,
Electroless palladium plating was performed at 0.3 μm, and the substituted and precipitated metal Pd was reinforced with the same kind of metal.

【0033】使用しためっき液はムデンノーブルPD
(奥野製薬製)であり、pH6.2、55℃に調整して
前記窒化アルミニウム白板を7分間浸漬して、0.3μ
mのパラジウムめっき膜を形成した。その後、温風乾燥
しマスキングレジストを除去した。次に、活性化金属を
めっきした窒化アルミニウム白板に熱処理を施した。す
なわち、この窒化アルミニウム白板を水素−窒素混合気
流中900℃で10分間加熱した。また同様に調製して
Pdをめっきした窒化アルミニウム白板を真空中120
0℃で2時間加熱した。以上の工程により、熱処理条件
の異なる2種類の活性化金属の吸着、めっき及び熱処理
した窒化アルミニウム基板を得た。
The plating solution used was Muden Noble PD
(Manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), pH 6.2, adjusted to 55 ° C., immersed in the aluminum nitride white plate for 7 minutes,
m palladium plating film was formed. Thereafter, the masking resist was removed by hot air drying. Next, a heat treatment was performed on the aluminum nitride white plate plated with the activation metal. That is, this aluminum nitride white plate was heated at 900 ° C. for 10 minutes in a hydrogen-nitrogen mixed gas flow. An aluminum nitride white plate prepared in the same manner and plated with Pd was placed in a vacuum for 120 hours.
Heat at 0 ° C. for 2 hours. Through the above steps, an aluminum nitride substrate obtained by adsorption, plating and heat treatment of two types of activated metals having different heat treatment conditions was obtained.

【0034】次に、これら2種類の窒化アルミニウム基
板を用いて、実施例1と同様に無電解ニッケルめっきを
実施し、3μmのNi−B膜を形成した。さらにブレー
クラインにそって窒化アルミニウム基板を分割した。こ
れにより、実施例2の熱処理の異なる2種類の窒化アル
ミニウム基板であるセラミックス−金属接合体を得た。
Next, using these two types of aluminum nitride substrates, electroless nickel plating was performed in the same manner as in Example 1 to form a 3 μm Ni—B film. Further, the aluminum nitride substrate was divided along the break line. As a result, a ceramic-metal joined body, which was two kinds of aluminum nitride substrates subjected to the different heat treatments in Example 2, was obtained.

【0035】次に、実施例1で説明したのと同じ方法で
これら2種類のセラミックス−金属接合体の密着力を測
定した。900℃で熱処理した実施例2のセラミックス
−金属接合体の密着力は90kgfであり、破壊はめっ
き剥離であった。また、1200℃で熱処理した実施例
2のセラミックス−金属接合体の密着力は180kgf
であり、破壊はナットを接合してしるハンダ内の破断で
あった。
Next, the adhesion between these two types of ceramic-metal bonded bodies was measured in the same manner as described in Example 1. The adhesion of the ceramic-metal bonded body of Example 2 which was heat-treated at 900 ° C. was 90 kgf, and the destruction was peeling of plating. The adhesion of the ceramic-metal bonded body of Example 2 which was heat-treated at 1200 ° C. was 180 kgf.
And the failure was a break in the solder joining the nuts.

【0036】この実施例2より、熱処理は1200℃の
高温で行う方が高い密着力が得られることが明らかにな
った。 (実施例3)実施例2で熱処理温度が高いと密着力が向
上することが明らかになったので、本実施例では熱処理
温度と密着力の関係を調べた。
From Example 2, it was clarified that the higher the heat treatment at 1200 ° C., the higher the adhesion strength. Example 3 In Example 2, it was found that a higher heat treatment temperature improved the adhesion, so in this example, the relationship between the heat treatment temperature and the adhesion was examined.

【0037】実施例の熱処理温度のみを変えて、その他
は実施例2と全く同じ方法で6種類のセラミックス−金
属接合体を調製した。熱処理温度は、600℃、800
℃、1000℃、1100℃、1200℃及び1250
℃の6種類とした。なお、熱処理雰囲気はいずれも真空
中で、熱処理時間は2時間とした。参考例として、実施
例1の参考例と同じセラミックス−金属接合体も調製し
た。
Six kinds of ceramic-metal joints were prepared in exactly the same manner as in Example 2 except that only the heat treatment temperature in Example was changed. The heat treatment temperature is 600 ° C, 800
℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ and 1250
° C. Note that the heat treatment atmosphere was vacuum in all cases and the heat treatment time was 2 hours. As a reference example, the same ceramic-metal joined body as the reference example of Example 1 was also prepared.

【0038】次に、本実施例3の6種類のセラミックス
−金属接合体と比較例の1種類のセラミックス−金属接
合体の合計7種類のセラミックス−金属接合体につい
て、実施例1で行ったのと同じ方法で密着力の測定を行
った。結果を図3に示す。結果は、600℃では僅かに
密着力が高くなり、800℃、1000℃及び1100
℃と高くなるにつれ密着力が向上し、1100℃以上の
温度では、破断部位がめっき剥離からナットを接合して
いるハンダ内の破断に変化した。
Next, in Example 1, a total of seven types of ceramic-metal bonded bodies, that is, the six types of ceramic-metal bonded bodies of Example 3 and the one type of ceramic-metal bonded body of Comparative Example, were used. The adhesion was measured in the same manner as described above. The results are shown in FIG. The results show that at 600 ° C. the adhesion is slightly higher, 800 ° C., 1000 ° C. and 1100 ° C.
As the temperature increased, the adhesion increased, and at a temperature of 1100 ° C. or more, the fracture site changed from peeling of plating to fracture in the solder joining the nut.

【0039】熱処理による密着力の向上の現象を解析す
るため、実施例1の熱処理工程前の吸着した状態のPd
と、これを熱処理した後のPdをXPS分析した。な
お、熱処理後のパラジウムについては、実施例1におけ
る熱処理工程前の窒化アルミニウム白板を高真空下80
0℃で10分間熱処理し、そのまま高真空下で表面をX
PS分析した。その結果、熱処理していないPdは原子
状で存在していることがわかった。一方、800℃で熱
処理したPdは+2価に酸化されていることがわかっ
た。
In order to analyze the phenomenon of the improvement of the adhesion due to the heat treatment, the Pd in the adsorbed state before the heat treatment step in Example 1 was analyzed.
And XPS analysis of Pd after heat treatment. For the palladium after the heat treatment, the aluminum nitride white plate before the heat treatment in
Heat-treated at 0 ° C for 10 minutes, and surface X
PS analysis was performed. As a result, it was found that unheated Pd was present in an atomic state. On the other hand, it was found that Pd heat-treated at 800 ° C. was oxidized to +2 valence.

【0040】さらに、実施例1の別の窒化アルミニウム
白板に0.3μmのPdを高真空下で蒸着した。次に、
高真空を維持したまま800℃に加熱し、10分間熱処
理した。次に、Pdをスパッタエッチングして順次XP
S分析し、窒化アルミニウムとPd層の界面付近まで分
析を継続した。その結果、蒸着Pdの表面は原子状のP
dだが、窒化アルミニウムとPd層の界面付近のPdは
+2価に酸化していることがわかった。
Further, Pd of 0.3 μm was deposited on another aluminum nitride white plate of Example 1 under high vacuum. next,
While maintaining a high vacuum, it was heated to 800 ° C. and heat-treated for 10 minutes. Next, Pd is sputter-etched, and XP
S analysis was performed, and analysis was continued up to the vicinity of the interface between the aluminum nitride and the Pd layer. As a result, the surface of the deposited Pd becomes atomic P
However, it was found that Pd near the interface between the aluminum nitride and the Pd layer was oxidized to +2 valence.

【0041】このことから、熱処理による密着力の上昇
は窒化アルミニウムとPd層の界面付近のPdの酸化に
よると思われる。Pdを酸化させるものとしては、窒化
アルミニウムの焼結助剤または焼結助剤金属とアルミニ
ウムの複合酸化物か、Pd置換処理前に吸着していた残
存第1Snイオンが考えられる。前者であれば窒化アル
ミニウムとPd層が反応拡散している可能性があり、後
者であっても窒化アルミニウムとPd層との親和力が向
上していると推察できる。
From this, it is considered that the increase in adhesion due to the heat treatment is due to oxidation of Pd near the interface between the aluminum nitride and the Pd layer. As a substance that oxidizes Pd, a sintering aid of aluminum nitride, a composite oxide of sintering aid metal and aluminum, or remaining first Sn ions adsorbed before the Pd substitution treatment can be considered. In the former case, there is a possibility that the aluminum nitride and the Pd layer are reactively diffused. Even in the latter case, it can be inferred that the affinity between the aluminum nitride and the Pd layer is improved.

【0042】(実施例4)本実施例では、実施例2の活
性化金属の吸着、めっき及び熱処理した窒化アルミニウ
ム基板を用いて、さらにCu板をAgロウで接合した窒
化アルミニウム−Agロウ−Cu接合体を製造した。 (実施例4の製造方法)本実施例の窒化アルミニウム−
Agロウ−Cu接合体の製造方法を以下に示す。まず、
実施例2と同様に、窒化アルミニウム白板上に金属Pd
を置換析出させ、さらに無電解パラジウムめっきを0.
3μm施し、次に真空中1200℃で2時間加熱後,無
電解めっきで3μmのNi−B膜を形成した。次にブレ
−クラインにそって分割し、実施例2と同様の1200
℃で熱処理した窒化アルミニウム基板を得た。
(Embodiment 4) In this embodiment, the aluminum nitride substrate obtained by adsorbing, plating and heat-treating the activated metal of Example 2 was used, and a Cu plate was further joined by an Ag braze. A joined body was manufactured. (Production method of Example 4) Aluminum nitride of Example 4
The method for producing the Ag braze-Cu joint is described below. First,
In the same manner as in Example 2, metal Pd was placed on an aluminum nitride white plate.
, And electroless palladium plating is further carried out with 0.1.
3 μm, then heated at 1200 ° C. for 2 hours in a vacuum, and a 3 μm Ni—B film was formed by electroless plating. Next, the image is divided along the break line, and the 1200
Thus, an aluminum nitride substrate heat-treated at a temperature of ℃ was obtained.

【0043】次に、カーボン冶具に0.25mmCu板
/(20μmAgロウ/50μmCu箔/20μmAg
ロウ)/窒化アルミニウム基板/(20μmAgロウ/
50μmCu箔/20μmAgロウ)/0.25mmC
u板を順次積層し、200gのウェイトをのせて、H2
−N2(水素−窒素)混合雰囲気下で840℃に加熱し
て、Agロウを溶融接合させて窒化アルミニウム−Ag
ロウ−Cu接合体を製造した。最後に、窒化アルミニウ
ム−Agロウ−Cu接合体表面を形成するCu板の表面
に無電解Ni−Pめっきを4μmの厚さとなるように施
した。得られた窒化アルミニウム−Agロウ−Cu接合
体は、表面のそりが6μm/30mmであった。
Next, 0.25 mm Cu plate / (20 μm Ag brazing / 50 μm Cu foil / 20 μm Ag) was added to the carbon jig.
Row) / aluminum nitride substrate / (20 μm Ag row /
50 μm Cu foil / 20 μm Ag wax) /0.25 mmC
u-plates are sequentially laminated, a weight of 200 g is placed, and H2
-N2 (Hydrogen-Nitrogen) mixed atmosphere, heated to 840 ° C to melt-bond Ag braze to form aluminum nitride-Ag
A wax-Cu joint was manufactured. Finally, electroless Ni-P plating was applied to the surface of the Cu plate forming the surface of the aluminum nitride-Ag braze-Cu joint to a thickness of 4 µm. The obtained aluminum nitride-Ag braze-Cu joint had a surface warpage of 6 μm / 30 mm.

【0044】(実施例5)本実施例は,窒化アルミニウ
ム−Agロウ−Cu接合体であり、Agロウ接合の加熱
方法が真空中840℃で20分である以外は、実施例4
と同様にして製造された。ここで、真空炉中でAgロウ
を溶融接合した後は、そのまま炉中で常温まで冷却し、
450℃以下の冷却速度を3.2℃/minとした。な
お、得られた窒化アルミニウム−Agロウ−Cu接合体
は、実施例4と同じく、表面のそりが6μm/30mm
であった。
(Example 5) This example is an aluminum nitride-Ag braze-Cu joint, except that the heating method of the Ag braze is 840 ° C in vacuum for 20 minutes.
It was manufactured in the same manner as described above. Here, after melting and joining the Ag braze in a vacuum furnace, the Ag braze is cooled to room temperature in the furnace as it is,
The cooling rate at 450 ° C. or lower was 3.2 ° C./min. In addition, the obtained aluminum nitride-Ag brazing-Cu joined body had a surface warpage of 6 μm / 30 mm as in Example 4.
Met.

【0045】(実施例6)実施例6の接合体は、実施例
4の接合体が有していた銅箔よりなる中間層を有してい
ない以外は、実施例4と同様にして製造された。すなわ
ち、変更点は(20μmAgロウ/50μmCu箔/2
0μmAgロウ)の積層Agロウを(20μmAgロ
ウ)の単層Agロウとした点である。
Example 6 The joined body of Example 6 was manufactured in the same manner as in Example 4 except that the joined body of Example 4 did not have the intermediate layer made of copper foil. Was. That is, the changed point is (20 μm Ag wax / 50 μm Cu foil / 2
This is the point that the laminated Ag wax of (0 μm Ag wax) is replaced with a single-layer Ag wax of (20 μm Ag wax).

【0046】(評価)実施例4、実施例5および実施例
6の接合体の評価として、冷熱サイクル試験を行った。
冷熱サイクル試験は、125℃に3分、−40℃に3分
を1サイクルとして、20000サイクルまで冷熱サイ
クルを加えたときの基板の接合強度を測定する試験であ
る。接合強度の測定方法は、実施例4、実施例5および
実施例6の接合体の表面に、M5サイズのナットをはん
だ付けにより接合した試料を作成し、この試料のナット
部分を上方に引張って、破壊したときの強度を測定する
ことで行った。なお、破壊の様子も観察した。そして、
試験試料のナットにステンレス製のフックを通し、この
状態で引っ張り試験を行った。すなわち、フックを上方
へ引張ることで、ナットがフックによって引張られ、つ
いには接合体表面から引きはがされるようになる。接合
強度の判定はこのときの破断強度によって求めた。ま
た、破断部位として、窒化アルミニウム基材内破壊、ハ
ンダ接合部破壊に類別して観察した。
(Evaluation) A thermal cycle test was performed to evaluate the joined bodies of Examples 4, 5 and 6.
The thermal cycle test is a test for measuring the bonding strength of the substrate when the thermal cycle is applied up to 20,000 cycles, with 3 minutes at 125 ° C. and 3 minutes at −40 ° C. as one cycle. The measuring method of the joining strength is as follows. A sample in which an M5 size nut is joined by soldering to the surface of the joined body of Example 4, Example 5, and Example 6 is prepared, and the nut portion of the sample is pulled upward. The measurement was performed by measuring the strength at the time of breaking. The state of destruction was also observed. And
A stainless steel hook was passed through a nut of the test sample, and a tensile test was performed in this state. That is, by pulling the hook upward, the nut is pulled by the hook, and eventually comes off from the surface of the joined body. The joining strength was determined based on the breaking strength at this time. In addition, fracture sites were observed by classifying into fracture in the aluminum nitride base material and fracture in the solder joint.

【0047】(結果)実施例4の接合体は、冷熱サイク
ル数が0での接合強度の値は194kgfであり、この
ときの破壊は、ナットのはんだ接合部が破壊されてい
た。実施例4の接合体は、冷熱サイクル数が1000、
2000、3000、5000、10000、2000
0といずれのサイクル数においても、接合強度が180
kgf以上であり、破壊の様子はともにナットのはんだ
接合部での破壊であった。
(Results) In the joined body of Example 4, the value of the joining strength when the number of cooling / heating cycles was 0 was 194 kgf, and at this time, the solder joint of the nut was broken. The joined body of Example 4 has a cooling / heating cycle number of 1,000,
2000, 3000, 5000, 10,000, 2000
At any cycle number of 0, the bonding strength is 180.
kgf or more, and the destruction was both at the solder joint of the nut.

【0048】次に、実施例5の接合体は、冷熱サイクル
数が0での接合強度は193kgfであり、このときの
破壊は、ナットのはんだ接合部が破壊されていた。ま
た,実施例5の接合体は、実施例4の接合体と同様に、
サイクル数が10010000、20000といずれの
サイクル数においても、接合強度が180kgf以上で
あり、破壊の様子はともにナットのはんだ接合部での破
壊であった。
Next, the joined body of Example 5 had a joint strength of 193 kgf when the number of cooling / heating cycles was 0. At this time, the joint of the nut was destroyed. The joined body of the fifth embodiment is similar to the joined body of the fourth embodiment,
Regardless of the cycle number of 10010000 or 20000, the bonding strength was 180 kgf or more, and the state of destruction was both at the solder joint of the nut.

【0049】一方、実施例6の接合体は、冷熱サイクル
数が0での接合強度の値は201kgfであり、このと
きの破壊は、ナットのハンダ接合部が破壊されていた。
また、実施例6の接合体は、サイクル数が1000、2
000、3000の場合には、接合強度が180kgf
以上であり、破壊の様子はともにナットのハンダ接合部
での破壊であったが、5000サイクルにおいては、接
合強度が90kgfであり、破壊の様子も、窒化アルミ
ニウム基板が割れるという状態であった。
On the other hand, in the joined body of Example 6, the value of the joining strength when the number of cooling / heating cycles was 0 was 201 kgf, and at this time, the solder joint of the nut was broken.
The joined body of Example 6 has a cycle number of 1000, 2
000, 3000, the joint strength is 180 kgf
As described above, both of the fractures were fractures at the solder joints of the nuts. However, in 5000 cycles, the joint strength was 90 kgf, and the fractures were such that the aluminum nitride substrate was cracked.

【0050】比較例として、タングステンメタライズ法
を用いて作製した窒化アルミニウム基板を用いて、窒化
アルミニウム−Agロウ−Cu接合体を製造した。この
窒化アルミニウム基板は市販のものであり、厚さ0.6
35mmの窒化アルミニウムの両面に形成されたタング
ステン層は15μm、さらにタングステン上に無電解め
っきによる3μmのNi−B膜が施されていた。
As a comparative example, an aluminum nitride-Ag braze-Cu joint was manufactured using an aluminum nitride substrate manufactured by using a tungsten metallization method. This aluminum nitride substrate is commercially available and has a thickness of 0.6
The tungsten layer formed on both surfaces of 35 mm aluminum nitride was 15 μm, and a 3 μm Ni—B film was formed on the tungsten by electroless plating.

【0051】比較例の窒化アルミニウム−Agロウ−C
u接合体は、先に記載の(実施例4の製造方法)の欄
の、「次に、カーボン冶具に0.25mmCu板/(2
0μmAgロウ/50μmCu箔/20μmAgロウ)
/窒化アルミニウム基板/(20μmAgロウ/50μ
mCu箔/20μmAgロウ)/0.25mmCu板を
順次積層し、200gのウェイトをのせて、H2−N2
混合雰囲気下で840℃に加熱して、Agロウを溶融接
合させて窒化アルミニウム−Agロウ−Cu接合体を製
造した。」の部分と同様にして実施した。
Aluminum nitride-Ag wax-C of comparative example
The u-joined body was prepared as described in the column of “Production method of Example 4” in the section “Next, 0.25 mm Cu plate / (2
(0 μm Ag wax / 50 μm Cu foil / 20 μm Ag wax)
/ Aluminum nitride substrate / (20 μm Ag wax / 50μ
mCu foil / 20 μm Ag braze) /0.25 mm Cu plate were sequentially laminated, and a weight of 200 g was placed thereon, followed by H2-N2
The mixture was heated to 840 ° C. in a mixed atmosphere to melt-bond the Ag braze to produce an aluminum nitride-Ag braze-Cu joint. ".

【0052】前記窒化アルミニウム−Agロウ−Cu接
合体を製造し、最後に、窒化アルミニウム−Agロウ−
Cu接合体表面を形成するCu板の表面に無電解Ni−
Pめっきを4μmの厚さとなるように施した。比較例の
窒化アルミニウム−Agロウ−Cu接合体は、表面のそ
りが20μm/30mmのものが得られ,次に、冷熱サ
イクル試験を行った。
The aluminum nitride-Ag braze-Cu joint was manufactured, and finally, the aluminum nitride-Ag braze-Cu joint was manufactured.
Electroless Ni- is applied to the surface of the Cu plate forming the Cu joint surface.
P plating was applied to a thickness of 4 μm. The aluminum nitride-Ag braze-Cu joint of the comparative example had a surface warpage of 20 μm / 30 mm, and was then subjected to a thermal cycle test.

【0053】冷熱サイクル数が0での接合強度の値は1
82kgfであり、このときの破壊はナットのはんだ接
合部が破壊されていた。しかし,サイクル数が500で
170kgf,1000サイクルで60kgfとなり、
破壊の様子は窒化アルミニウム基板が割れるという状態
であった。また、3000サイクルにおいては、冷熱サ
イクル試験機から取り出した時点で、すでに窒化アルミ
ニウム基板の厚さ方向の中心部で裂けており、接合強度
は測定不能であった。
The value of the bonding strength when the number of cooling / heating cycles is 0 is 1
The weight was 82 kgf. At this time, the solder joint of the nut was broken. However, when the number of cycles is 500, it becomes 170 kgf, and when it becomes 1000 cycles, it becomes 60 kgf.
The state of destruction was such that the aluminum nitride substrate was cracked. In addition, in 3000 cycles, at the time when the aluminum nitride substrate was taken out of the thermal cycle tester, the aluminum nitride substrate had already been torn at the center in the thickness direction, and the bonding strength could not be measured.

【0054】以上のことから、実施例4及び実施例5の
接合体は20000サイクルの長い劣化試験においても
十分な接合強度を有し、タングステンメタライズ法で同
様に製造した比較例よりも、はるかに耐冷熱性に優れて
いることが分かった。また、実施例6の接合体は、50
00サイクルでは強度が半減したが、3000サイクル
までは強度低下がなかった。
From the above, the joined bodies of Examples 4 and 5 have sufficient joining strength even in a long-term 20,000-cycle deterioration test, and are far more than the comparative example similarly manufactured by the tungsten metallization method. It turned out that it was excellent in cold-heat resistance. Further, the joined body of Example 6
In the 00 cycle, the strength was halved, but there was no strength decrease until 3000 cycles.

【0055】(実施例7)実施例4、実施例5および実
施例6の評価では、耐久性の目標値を冷熱3000サイ
クルとしていた。この耐久性の目標値は車載用途でさら
にエンジンルーム搭載を想定したものであり、CuとO
の共晶液相による接合や活性金属法といった従来法の耐
久性の10倍以上の目標レベルである。しかし、先の実
施例4及び実施例5の評価では、20000サイクルの
長い劣試験でも接合強度が低下しなかった。
(Embodiment 7) In the evaluation of the embodiments 4, 5, and 6, the target value of the durability was 3000 cycles of cooling and heating. The target value of the durability is based on the assumption that the engine room is further mounted in a vehicle-mounted application.
The target level is 10 times or more the durability of the conventional method such as the joining by the eutectic liquid phase and the active metal method. However, in the evaluations of Examples 4 and 5 above, the bonding strength did not decrease even in a long inferior test of 20,000 cycles.

【0056】そこで、より過酷な試験を行って冷熱サイ
クルの限界値の把握を試みた。その手段として、接合す
るCu板を厚くする方法を選択した。Cu板が厚くなる
と、接合後の冷却時に窒化アルミニウム基板にかかる熱
応力が増加する。すなわち、本実施例の接合体は、窒化
アルミニウム−Agロウ−Cu接合体であり、実施例5
の接合体が両面に有していたCu板の厚さを、0.25
mmから、ともに0.3mm、および、ともに0.5m
mとした以外は、実施例5と同様にして製造された。
Therefore, a more severe test was conducted to try to grasp the limit value of the cooling / heating cycle. As the means, a method of increasing the thickness of the Cu plate to be joined was selected. When the Cu plate becomes thicker, thermal stress applied to the aluminum nitride substrate during cooling after joining increases. That is, the joined body of this embodiment is an aluminum nitride-Ag braze-Cu joined body,
The thickness of the Cu plate which the joined body had on both sides was 0.25
mm, both 0.3 mm, and both 0.5 m
Except having changed to m, it manufactured like Example 5.

【0057】(実施例7の製造方法)本実施例での窒化
アルミニウム−Agロウ−Cu接合体の製造方法を以下
に示す。まず、実施例2と同様に、窒化アルミニウム白
板上に金属Pdを置換析出させ、さらに無電解パラジウ
ムめっきを0.3μm施し、次に真空中1200℃で2
時間加熱後,無電解めっきで3μmのNi−B膜を形成
した。次にブレ−クラインにそって分割し、実施例2と
同様の1200℃で熱処理した窒化アルミニウム基板を
得た。
(Manufacturing Method of Embodiment 7) A manufacturing method of an aluminum nitride-Ag braze-Cu joint in this embodiment will be described below. First, in the same manner as in Example 2, a metal Pd was substituted and deposited on an aluminum nitride white plate, and electroless palladium plating was performed thereon at 0.3 μm.
After heating for an hour, a 3 μm Ni—B film was formed by electroless plating. Next, the substrate was divided along a break line, and an aluminum nitride substrate heat-treated at 1200 ° C. as in Example 2 was obtained.

【0058】次に、カーボン冶具にCu板/(20μm
Agロウ/50μmCu箔/20μmAgロウ)/窒化
アルミニウム基板/(20μmAgロウ/50μmCu
箔/20μmAgロウ)/Cu板を順次積層し、200
gのウェイトをのせ、真空中840℃で20分加熱して
Agロウを溶融接合させた。その後、そのまま炉中で常
温まで冷却し、450℃以下の冷却速度を3.2℃/m
inとした。ここで、2箇所のCu板の厚さは同一であ
り、Cu板の厚さを0.3mm、0.5mmの2水準に
ふって、窒化アルミニウム−Agロウ−Cu接合体を製
造した。最後に、これら2種類の窒化アルミニウム−A
gロウ−Cu接合体のCu板表面に無電解Ni−Pめっ
きを4μmの厚さとなるように施した。
Next, a Cu plate / (20 μm
Ag wax / 50 μm Cu foil / 20 μm Ag wax) / aluminum nitride substrate / (20 μm Ag wax / 50 μm Cu)
Foil / 20 μmAg wax) / Cu plate in order,
g weight, and heated at 840 ° C. for 20 minutes in a vacuum to melt-bond the Ag braze. Then, it is cooled as it is in a furnace to room temperature, and a cooling rate of 450 ° C. or less is
in. Here, the thicknesses of the two Cu plates were the same, and the thickness of the Cu plates was changed to two levels of 0.3 mm and 0.5 mm to produce an aluminum nitride-Ag braze-Cu joint. Finally, these two types of aluminum nitride-A
Electroless Ni-P plating was applied to the surface of the Cu plate of the g-Cu-Cu joint to a thickness of 4 μm.

【0059】(評価)実施例4、実施例5および実施例
6の評価と同様、実施例7についても冷熱サイクル試験
を行った。 (結果)実施例7の接合体については、冷熱10000
サイクルまで評価した。実施例7でCu板0.3mmの
接合体は、冷熱5000サイクルをこえ、冷熱1000
0サイクルまで180kgf以上で、破壊の様子はナッ
トのはんだ接合部が破壊されていた。また、Cu板厚
0.5mmの接合体は、冷熱3000サイクルまでは1
80kgf以上でハンダ接合部破壊であったが、500
0サイクルでは50kgfで窒化アルミニウム基板が割
れる状態となり、10000サイクルでは冷熱試験機か
ら取り出した時点で、すでに窒化アルミニウム基板の中
心部で裂けていた。よって、実施例7は、Cu板厚0.
5mmという非常に厳しい条件でも、車載用途でさらに
エンジンルーム搭載を想定した耐久性の目標値である冷
熱3000サイクルを満足している。
(Evaluation) Similar to the evaluation of Examples 4, 5, and 6, a cooling / heating cycle test was also performed on Example 7. (Results) Regarding the joined body of Example 7, cold and
The cycle was evaluated. In Example 7, the joined body of the Cu plate having a thickness of 0.3 mm exceeded the cold / hot cycle of 5,000 cycles,
At 180 kgf or more up to the zero cycle, the state of destruction was that the solder joint of the nut was broken. Further, the joined body having a Cu plate thickness of 0.5 mm is 1 unit up to 3000 cycles of cooling and heating.
At 80 kgf or more, the solder joint was destroyed.
In the 0 cycle, the aluminum nitride substrate cracked at 50 kgf, and in the 10000 cycle, the aluminum nitride substrate had already been torn at the center of the aluminum nitride substrate when it was taken out of the thermal test machine. Therefore, in Example 7, the Cu plate thickness was 0.1 mm.
Even under the extremely strict condition of 5 mm, it satisfies 3000 cycles of cooling and heating, which is the target value of durability assuming that it is mounted in an engine room for in-car use.

【0060】本実施例のセラミックス−金属接合体であ
る窒化アルミニウム基板は、セラミックスとして高熱伝
導性の窒化アルミニウムを使用しているため、パワーモ
ジュール等の絶縁性を有する放熱板として有用である。
従来技術であるタングステンメタライズ法による窒化ア
ルミニウム基板よりも、安価でそりが少ない基板を提供
でき、さらにに優れためっき膜の密着力を有する。ま
た、本実施例の窒化アルミニウム−Agロウ−Cu板よ
りなる接合体、すなわちセラミックス−金属接合体は、
パワーモジュールの絶縁性を有する高電流回路用基板と
して有用である。また、冷熱サイクルに強く、自動車の
エンジンルーム等の過酷な環境でも使用できる。使用の
例として、裏面側にアルミニウムにより形成されたフィ
ンを取り付けたインバータモジュールをあげることがで
きる。
The aluminum nitride substrate of the present embodiment, which is a ceramic-metal bonded body, uses aluminum nitride having high thermal conductivity as ceramics, and thus is useful as an insulating heat sink for power modules and the like.
A substrate that is less expensive and has less warpage than an aluminum nitride substrate formed by a tungsten metallization method, which is a conventional technique, can be provided, and has excellent adhesion of a plating film. Further, the joined body composed of the aluminum nitride-Ag braze-Cu plate of the present embodiment, that is, the ceramic-metal joined body,
It is useful as a substrate for a high current circuit having an insulating property of a power module. In addition, it is resistant to cooling and heating cycles and can be used in harsh environments such as engine rooms of automobiles. As an example of use, an inverter module having a fin made of aluminum attached to the back surface side can be cited.

【0061】[0061]

【作用効果】本発明の製造方法では、吸着工程の後で、
熱処理を実施することに特色がある。この熱処理により
吸着された活性化金属がセラミックス基材と強固に結合
する。活性化金属と次の工程の金属めっき工程で形成さ
れるめっき金属との間は金属と金属との結合であり結合
力は強い。このため本発明で製造できるセラミックス−
金属接合体を構成するセラミツクス基材、活性化金属及
びめっきされためっき金属とのいずれの接合も強固とな
る。
According to the production method of the present invention, after the adsorption step,
There is a special feature in performing the heat treatment. The activated metal adsorbed by this heat treatment is firmly bonded to the ceramic substrate. The connection between the activated metal and the plating metal formed in the subsequent metal plating step is a bond between the metals and the bonding strength is strong. Therefore, ceramics that can be produced by the present invention
Any bonding with the ceramic base material, the activated metal, and the plated metal constituting the metal bonded body becomes strong.

【0062】また、めっきされた金属上にははんだ等を
使用して容易に金属板、リード線等を接合することがで
きる。すなわち、本発明の方法により、強固なめっき密
着力を有する金属めっきセラミックスが得られる。この
方法は、工程が複雑なタングステンメタライズ法に比べ
安価となる。また、タングステンメタライズ法と異なり
セラミックス基材としてそりの小さい白板を使用する
為、さらに厚さが0.3μm程度の活性化金属であるP
dを吸着もしくは吸着かつめっきした状態で熱処理され
るため、白板状態のそりを保存したほぼ平坦なセラミッ
クス−金属接合体を提供できる。
Further, a metal plate, a lead wire and the like can be easily joined on the plated metal by using solder or the like. That is, a metal-plated ceramic having strong plating adhesion can be obtained by the method of the present invention. This method is less expensive than the tungsten metallization method, which has a complicated process. Also, unlike the tungsten metallization method, since a white plate with a small warp is used as the ceramic base material, an active metal P having a thickness of about 0.3 μm is further used.
Since the heat treatment is performed in a state where d is adsorbed or adsorbed and plated, it is possible to provide a substantially flat ceramic-metal joined body in which the warpage in a white plate state is preserved.

【0063】さらに、このセラミックス−金属接合体
は、本実施例で示したAgロウあるいはハンダ等の軟質
材質の低融点金属接合が容易となる。すなわち、Cu板
等の金属板の接合が容易となり、従来技術のCuとOの
共晶液相接合や活性金属法のように、硬質の接合層を形
成しない。結果として、耐冷熱サイクル性に優れた、金
属板を接合したセラミックス−金属接合体を提供でき
る。
Further, this ceramic-metal bonded body facilitates low-melting-point metal bonding of a soft material such as Ag brazing or solder shown in this embodiment. That is, bonding of a metal plate such as a Cu plate is facilitated, and a hard bonding layer is not formed unlike the conventional eutectic liquid phase bonding of Cu and O or the active metal method. As a result, it is possible to provide a ceramic-metal joined body in which a metal plate is joined, which is excellent in resistance to thermal cycling.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 接合に使用される歪緩和層とその歪緩和層を
もつセラミックス−金属接合体の曲率半径との関係を示
す線図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a strain relaxation layer used for bonding and a radius of curvature of a ceramic-metal joined body having the strain relaxation layer.

【図2】 接合の密着力を測定する測定方法の概要を示
す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an outline of a measuring method for measuring a bonding force of bonding.

【図3】 吸着された活性化金属の熱処理温度と得られ
る接合の密着強度との関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a heat treatment temperature of an activated metal adsorbed and an adhesion strength of a bonding obtained.

【符号の説明】 2…接着剤 3…窒化アルミニウム基板 4…ハ
ンダ 8…固定具 9…ナット 10…ニッケルめつき
膜 11…アルミニウム板 12…Ni−Fe合金板
13…フック
[Description of Signs] 2 ... Adhesive 3 ... Aluminum nitride substrate 4 ... Solder 8 ... Fixing tool 9 ... Nut 10 ... Nickel plating film 11 ... Aluminum plate 12 ... Ni-Fe alloy plate
13 ... hook

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C23C 18/16 C23C 18/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) // C23C 18/16 C23C 18/16

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス基材の表面に活性化金属を
吸着させる吸着工程と、 該活性化金属が吸着された該セラミックス基材を熱処理
する熱処理工程と、 熱処理された該活性化金属が吸着された面に金属めっき
を施す金属めっき工程とを含むことを特徴とするセラミ
ックス−金属接合体の製造方法。
1. An adsorption step for adsorbing an activated metal on the surface of a ceramic substrate, a heat treatment step for heat-treating the ceramic substrate on which the activated metal has been adsorbed, and the heat-treated activated metal adsorbed on the ceramic substrate. A metal plating step of performing metal plating on the bent surface.
【請求項2】 前記吸着工程の前に、前記セラミックス
基材の表面を粗面化する粗面化工程を含む請求項1記載
のセラミックス−金属接合体の製造方法。
2. The method for producing a ceramic-metal joined body according to claim 1, further comprising a roughening step of roughening the surface of the ceramic base before the adsorption step.
【請求項3】 前記吸着工程の後に、前記活性化金属を
めっきする活性化金属めっき工程を含む請求項1記載の
セラミックス−金属接合体の製造方法。
3. The method according to claim 1, further comprising an activation metal plating step of plating the activation metal after the adsorption step.
【請求項4】 前記熱処理工程は前記活性化金属の酸化
開始温度以上で熱処理を行う請求項1記載のセラミック
ス−金属接合体の製造方法。
4. The method for manufacturing a ceramic-metal joined body according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than an oxidation start temperature of the activated metal.
【請求項5】 前記金属めっき工程は無電解めっき工程
である請求項1記載のセラミックス−金属接合体の製造
方法。
5. The method according to claim 1, wherein the metal plating step is an electroless plating step.
【請求項6】 前記セラミックス基材は、窒化硼素、窒
化アルミニウム、窒化珪素及びアルミナの一種で形成さ
れた基材である請求項1記載のセラミックス−金属接合
体の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the ceramic substrate is a substrate formed of one of boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, and alumina.
【請求項7】 前記活性化金属はパラジウム、ロジウ
ム、白金またはルテニウムから選ばれる1種または2種
以上である請求項1記載のセラミックス−金属接合体の
製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the activating metal is at least one selected from palladium, rhodium, platinum, and ruthenium.
【請求項8】 前記活性化金属はパラジウムであり、前
記熱処理工程の熱処理温度は800℃以上である請求項
1記載のセラミックス−金属接合体の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the activating metal is palladium, and a heat treatment temperature in the heat treatment step is 800 ° C. or more.
【請求項9】 前記活性化金属はパラジウムであり、前
記熱処理工程の熱処理温度は800℃以上でパラジウム
の融点未満である請求項8記載のセラミックス−金属接
合体の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the activating metal is palladium, and the heat treatment temperature in the heat treatment step is 800 ° C. or higher and lower than the melting point of palladium.
【請求項10】 前記活性化金属はパラジウムであり、
前記吸着工程の後で活性化金属としてさらにパラジウム
またはパラジウム合金がめっきされている請求項9記載
のセラミックス−金属接合体の製造方法。
10. The activated metal is palladium,
The method for producing a ceramic-metal joined body according to claim 9, wherein palladium or a palladium alloy is further plated as an activating metal after the adsorption step.
【請求項11】 前記熱処理工程は、真空、水素、窒
素、水素−窒素混合気、ヘリウム、またはアルゴン等の
無酸化雰囲気中で実施する請求項1記載のセラミックス
−金属接合体の製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed in a non-oxidizing atmosphere such as vacuum, hydrogen, nitrogen, a hydrogen-nitrogen mixture, helium, or argon.
【請求項12】 前記金属めっき工程は、Ni−P、N
i−B、Ni−Cu−PあるいはCuの無電解めっきで
ある請求項1記載のセラミックス−金属接合体の製造方
法。
12. The method according to claim 12, wherein the metal plating step comprises the steps of:
2. The method for producing a ceramic-metal joined body according to claim 1, wherein the ceramic-metal joined body is electroless plating of iB, Ni-Cu-P or Cu.
【請求項13】 前記金属めっき工程の後で得られる金
属めっき面に金属板をロウ付けするロウ付け工程を含む
請求項1記載のセラミックス−金属接合体の製造方法。
13. The method according to claim 1, further comprising a brazing step of brazing a metal plate to a metal plating surface obtained after the metal plating step.
【請求項14】 前記ロウ付け工程に使用するロウ材は
Agロウ、またはハンダの一種である請求項13記載の
セラミックス−金属接合体の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the brazing material used in the brazing step is one of Ag brazing and solder.
【請求項15】 前記ロウ材はその厚さが40μm以下
である請求項14記載のセラミックス−金属接合体の製
造方法。
15. The method according to claim 14, wherein the brazing material has a thickness of 40 μm or less.
【請求項16】 前記ロウ材はその厚さが20μm以下
である請求項14記載のセラミックス−金属接合体の製
造方法。
16. The method according to claim 14, wherein the brazing material has a thickness of 20 μm or less.
【請求項17】 前記ロウ材は1層のCu箔を有し、該
Cu箔の両面にロウ箔を持つ積層ロウ材である請求項1
4記載のセラミックス−金属接合体の製造方法。
17. The brazing material according to claim 1, wherein the brazing material has one layer of Cu foil, and has a brazing foil on both sides of the Cu foil.
5. The method for producing a ceramic-metal joined body according to 4.
【請求項18】 前記積層ロウ材はその厚さが100μ
m以下である請求項17記載のセラミックス−金属接合
体の製造方法。
18. The laminated brazing material has a thickness of 100 μm.
18. The method for producing a ceramic-metal joined body according to claim 17, wherein m is not more than m.
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