JP2015177045A5

JP2015177045A5 -

Info

Publication number: JP2015177045A5
Application number: JP2014052594A
Authority: JP
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-03-14

Description

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の銅／セラミックス接合体は、銅又は銅合金からなる銅部材と、アルミナからなるセラミックス部材とが接合された銅／セラミックス接合体であって、前記銅部材と前記セラミックス部材との接合界面には、活性元素と酸素と燐とを含有する活性元素酸化物層が形成されており、この活性元素酸化物層の厚さが５ｎｍ以上２２０ｎｍ以下の範囲内とされていることを特徴としている。

この構成の銅／セラミックス接合体においては、銅又は銅合金からなる銅部材とアルミナからなるセラミックス部材との接合界面に、活性元素と酸素と燐とを含有する活性元素酸化物層が形成された構造とされている。そして、本発明では、この活性元素酸化物層の厚さが５ｎｍ以上とされているので、セラミックス部材と銅部材とが確実に接合され、接合強度を確保することが可能となる。一方、活性元素酸化物層の厚さが２２０ｎｍ以下とされているので、比較的硬くて脆い活性元素酸化物層の厚さが薄く、例えば冷熱サイクル負荷時の熱応力によってセラミックス部材に割れが生じることを抑制できる。

ここで、図２に示すように、セラミックス基板１１と回路層１２（銅板２２）との接合界面には、活性元素と酸素と燐とを含む活性元素酸化物層３０が形成されている。本実施形態では、この活性元素酸化物層３０の厚さｔが、５ｎｍ以上２２０ｎｍ以下の範囲内とされている。
本実施形態においては、活性元素としてＴｉを有しており、上述の活性元素酸化物層３０は、Ｔｉと酸素（Ｏ）と燐（Ｐ）とを含むＴｉ−Ｐ−Ｏ層とされている。
なお、活性元素としてＺｒを用いた場合には、活性元素酸化物層３０はＺｒ−Ｐ−Ｏ層とされ、Ｎｂを用いた場合にはＮｂ−Ｐ−Ｏ層とされ、Ｈｆを用いた場合にはＨｆ−Ｐ−Ｏ層とされている。
また、本実施形態においては、活性元素酸化物層３０におけるＰの含有量が１．５ｍａｓｓ％以上１０ｍａｓｓ％以下の範囲内とされている。なお、ここでのＰの含有量は活性金属とＰとＯの合計量を１００とした含有量である。
Ｐの含有量が１．５ｍａｓｓ％以上とされているので、確実に活性元素酸化物層３０を形成することができ、セラミックス基板１１と回路層１２とを確実に接合することができる。また、Ｐの含有量が１０ｍａｓｓ％以下とされているので、活性元素酸化物層３０が過剰に硬くなることがなく、例えば冷熱サイクル負荷時の熱応力によるセラミックス基板への負荷を低減でき、接合界面の信頼性低下を防ぐことができる。

本実施形態では、活性元素酸化物層３０（Ｔｉ−Ｐ−Ｏ層）の厚さｔが５ｎｍ以上とされているので、セラミックス基板１１と銅板２２（回路層１２）とが確実に接合され、これらの接合強度を確保することが可能となる。一方、活性元素酸化物層３０（Ｔｉ−Ｐ−Ｏ層）の厚さｔが２２０ｎｍ以下とされているので、冷熱サイクル負荷時の熱応力によってセラミックス基板１１に割れが生じることを抑制できる。
なお、上述の作用効果を奏するためには、活性元素酸化物層３０（Ｔｉ−Ｐ−Ｏ層）の厚さｔを１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下とすることが好ましい。

活性元素酸化物層の厚さが５ｎｍ未満とされた比較例１では、初期接合率が低く、接合が不十分であった。
活性元素酸化物層の厚さが２２０ｎｍを超える比較例２では、冷熱サイクル後にセラミックス基板に割れが生じた。接合界面に活性元素酸化物層が厚く形成されたためにセラミックス基板にかかる熱応力が増加したためと推測される。

これに対して、活性元素酸化物層の厚さが５ｎｍ以上２２０ｎｍ以下とされた本発明例１−１１においては、比較的低温の条件であっても初期接合率が高く、セラミックス基板と銅板とが確実に接合されていた。また、冷熱サイクル後の接合率が高く、接合信頼性が向上していた。

Claims

銅又は銅合金からなる銅部材と、アルミナからなるセラミックス部材とが接合された銅／セラミックス接合体であって、
前記銅部材と前記セラミックス部材との接合界面には、活性元素と酸素と燐とを含有する活性元素酸化物層が形成されており、
この活性元素酸化物層の厚さが５ｎｍ以上２２０ｎｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする銅／セラミックス接合体。