JP2019513664A - 銅−セラミック複合材 - Google Patents

Abstract

本発明は、酸化アルミニウムを含有するセラミック基板、銅又は銅合金からなるセラミック基板上の被膜を含む銅−セラミック複合材であって、酸化アルミニウムが、酸化アルミニウム粒子の形状係数の算術平均値として決定される平均粒子形状係数Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）を有し、銅又は銅合金が、銅又は銅合金粒子の形状係数の算術平均として決定される平均粒子形状係数Ｒａ（Ｃｕ）を有し、酸化アルミニウム及び銅又は銅合金の平均粒子形状係数が以下の条件：０．５≦Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｒａ（Ｃｕ）≦２．０を満たす、上記銅−セラミック複合材に関する。

Description

本発明は、銅−セラミック複合材に関し、また、この複合材を含み、パワーエレクトロニクス部品において使用することができるモジュールにも関する。

セラミック回路支持体は、その高い熱伝導率、高い寸法安定性又は機械的強度、加えてその高い絶縁強度のために、ハイパワーエレクトロニクス分野において特に関心が持たれている。

ダイレクト・カッパー・ボンディング（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｏｐｐｅｒ−Ｂｏｎｄｉｎｇ）（通常、ＤＣＢ法と呼ばれる）又は活性金属ろう付け（Ａｃｔｉｖｅ−Ｍｅｔａｌ−Ｂｒａｚｉｎｇ）（通常、ＡＭＢ法と呼ばれる）などの様々なプロセスが、セラミック基板をメタライズするために利用可能である。

セラミック基板のメタライゼーション後に得られる複合材料は、金属−セラミック基板又は金属−セラミック複合材とも呼ばれる。これが例えばＤＣＢ法によって製造されていれば、「ＤＣＢ基板」という用語もまた頻繁に使用される。

ＤＣＢ法は、酸素によって１０８３℃の銅の融点が１０６５℃の共融点まで低下することを利用する。セラミック基板のメタライゼーション前に銅箔が酸化されること又は高温プロセス（例えば１０６５℃以上１０８０℃以下の範囲内の温度）中に酸素が導入されることにより、薄い共晶溶融層が形成される。これがセラミック基板の表面と反応し、その結果、セラミックと金属を互いに強固に接合させることができる。

ＤＣＢ法は、例えば、ＵＳ３，７４４，１２０又はＤＥ２３１９８５４に記載されている。

メタライゼーションは、例えば、セラミック基板の片側だけに（「単層接合（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｌａｙｅｒ−Ｂｏｎｄｉｎｇ）」、ＳＬＢ）、あるいは、セラミック基板の両側に同時に（「二重層接合（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ−Ｂｏｎｄｉｎｇ）」、ＤＬＢ）行うことができる。まず基板の第１の側を第１のＳＬＢ工程によってメタライズし、続いて基板の反対側もさらなるＳＬＢ工程でメタライズすることもまた可能である。

例えばエッチング法によって、導体路を形成するために貼り付けた金属被膜を構成することも知られている。

パワーエレクトロニクスの多くの用途において、金属−セラミック複合材は強い温度変化ストレスを受け、その場合、顕著な温度変化（例えば−４０℃以上＋１５０℃以下の範囲内）が起こり得る。

セラミック基板と金属被膜は熱膨張係数が異なるために、温度変動が起こった場合にはこれらの層間の遷移部分においてかなりの機械的応力が発生し、この応力によって最終的にはセラミック表面から金属が少なくとも部分的に剥がれる可能性がある。その辺縁領域において金属層を巨視的レベルで特定の構造とすることにより、引張応力及び圧縮応力を低減することができ、よって耐熱衝撃性が向上することが知られている。ＤＥ４００４８４４及びＤＥ４３１８２４１Ａ１は、被膜がそれらの縁端にくぼみ又は穴の形態の辺縁脆弱化を有する、セラミック基板上の金属被膜を記載している。

耐熱衝撃性のほかに、エレクトロニクスでの用途のための銅−セラミック複合材のさらなる関連特性には、その熱伝導率及び機械的強度（特にセラミック基板の熱伝導率及び機械的強度）、ボンディングワイヤに対する銅被膜の良好な接合挙動、さらにセラミック表面に対する金属被膜の非常に強力な接合があり、この接合は、長期の温度変化ストレスのもとでも、十分な強度を維持しなければならない。

ＤＥ１０ ２０１２ １１０ ３２２では、金属−セラミック複合材のセラミック基板は、その粒子構造（すなわちその顕微鏡レベルでの構造）に関してより詳細に規定されている。セラミック基板は、酸化ジルコニウムで強化された酸化アルミニウムを含有し、酸化アルミニウムの平均粒径は２μｍ〜８μｍの範囲内であり、Ａｌ_２Ｏ_３粒子の粒界の長さの、全ての粒界の全長に対する比は＞０．６である。ＤＥ １０ ２０１２ １１０ ３２２によれば、この粒子構造は、熱伝導率の向上に寄与する。

本発明の目的は、向上した特性プロファイル、特に向上した耐熱衝撃性を有する金属−セラミック複合材を提供することである。

この目的は、
− 酸化アルミニウムを含有するセラミック基板、
− セラミック基板上に存在する銅又は銅合金からなる被膜、
を有する銅−セラミック複合材であって、
酸化アルミニウムの粒子がそれぞれ、最大直径ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所においてｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}、及び形状係数（Ｆｏｒｍｆａｋｔｏｒ）Ｒ_Ｋ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}を有し、酸化アルミニウムが、酸化アルミニウムの粒子の形状係数Ｒ_Ｋ（Ａｌ_２Ｏ_３）の算術平均として決定される平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）を有し、
銅又は銅合金の粒子がそれぞれ、最大直径ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所においてｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}、及び形状係数Ｒ_Ｋ（Ｃｕ）＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}を有し、銅又は銅合金が、銅又は銅合金の粒子の形状係数Ｒ_Ｋ（Ｃｕ）の算術平均として決定される平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ｃｕ）を有し、
酸化アルミニウム及び銅又は銅合金の平均粒子形状係数が、以下の条件：
０．５≦Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｒ_ａ（Ｃｕ）≦２．０
を満たす、上記銅−セラミック複合材によって達成される。

楕円形粒子構造を有する粒子の形状係数Ｒ_Ｋに関する説明図である。 セラミック基板１がその下側及びその上側の両方に銅又は銅合金からなる被膜２を有する銅−セラミック複合材の模式図である。 セラミック基板１が、銅又は銅合金からなる被膜２をそれぞれ設けた複数の領域を有する銅−セラミック複合材の模式図である。 粒径の決定法を示す模式図である。 Ｋ−Ｋ−Ｖ１のセラミック基板の表面のＳＥＭ画像である。 Ｋ−Ｋ−Ｖ１の銅被膜の表面の光学顕微鏡写真である。

銅−セラミック複合材の銅被膜及びセラミック基板は両方とも、通常、小さな結晶子（これは粒子とも呼ばれる）からなる多結晶材料である。顕微鏡レベルでは、多結晶材料は、それらの粒子構造（例えば粒径分布、粒子形状、テクスチュアなど）に関してより詳細に特徴付けることができる。

個々の粒子の形状は、その形状係数Ｒ_Ｋによって表すことができ、形状係数Ｒ_Ｋは、最大粒子直径ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所においてｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}に対するｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の比（すなわちＲ_Ｋ＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}）である。これを、楕円形粒子構造を有する粒子について図１に模式的に示す。

材料の平均粒子形状係数Ｒ_ａは、粒子の形状係数Ｒ_Ｋの算術平均から得られる。材料が、例えば細長い粒子を高比率で含有していれば、この材料の平均粒子形状係数は比較的低い値と推定される。一方、丸い円形粒子の比率が高ければ、平均粒子形状係数の値は１．０に近づく。

本発明では、驚くべきことに、金属被膜の銅又は銅合金の粒子及びセラミック基板の酸化アルミニウムの粒子が類似の形状を有し、したがって酸化アルミニウム及び銅又は銅合金の平均粒子形状係数が以下の条件：
０．５≦Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｒ_ａ（Ｃｕ）≦２．０
を満たす場合に、銅−セラミック複合材の耐熱衝撃性が向上し得ることが見いだされた。

本発明によれば、耐熱衝撃性は、銅−セラミック基板のセラミックから銅層が剥離することに対する耐性又は耐性能力であり、この耐性は、セラミックに対する銅層の少なくとも１回の温度変化の後に決定される。耐熱衝撃性の向上は、耐えられる温度変化の回数が増えることを意味する。

本発明によれば、ワイヤボンディングの向上は、銅−セラミック複合材の銅表面からボンディングワイヤを剥がすために必要とされる力が増大することを意味する。
本発明によれば、銅接着強度の向上とは、銅−セラミック複合材に対する銅の接着強度、すなわち銅−セラミック複合材のセラミック表面から、接合された銅箔を剥がすために必要とされる力が増大することをいう。例示的な測定方法は、ＤＥ１０２００４０１２２３１Ｂ４から当業者に公知である（ＤＥ１０２００４０１２２３１Ｂ４の図２及び３）。

本発明によれば、セラミックの曲げ破壊強度の向上は、３点曲げ試験で破壊が起こる力が増大することを意味する。セラミックの曲げ破壊強度測定の例は、ＤＩＮ ＥＮ ８４３−１（２００８）から当業者に公知であろう。試験片の幾何学的形状は、好ましくは、試験片が２０×４０×０．３８ｍｍ^３又は２０×４０×０．６３ｍｍ^３の寸法を有するという点で、ＤＩＮ ＥＮ ８４３−１（２００８）の幾何学的形状とは異なる。

酸化アルミニウムの平均粒子形状係数の、銅又は銅合金の平均粒子形状係数に対する比は、好ましくは０．７５〜１．５０の範囲内、より好ましくは０．８０〜１．２０の範囲内である。

酸化アルミニウムの平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、好ましくは≧０．４０、より好ましくは≧０．６０又は≧０．８０であり、銅又は銅合金の平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ｃｕ）は、好ましくは≧０．４０、より好ましくは≧０．６０又は≧０．８０であり、ただし、Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｒ_ａ（Ｃｕ）比は上述の条件を満たす。

銅又は銅合金の粒径は、好ましくは１０μｍから３００μｍの範囲内、より好ましくは１５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは２０μｍ以上２１０μｍ以下の範囲内である。この粒径範囲では、銅−セラミック複合材が多くの温度変化ストレスにさらされる場合であっても、銅又は銅合金はセラミック基板への良好な接着を示す。同時に、銅又は銅合金は、これらの粒径で効率的なワイヤボンディングが可能である。ボンディングワイヤに対して非常に強力な接合を形成することができる場合、金属被膜は良好なワイヤボンディングを示し、ボンディングワイヤの望ましくない剥離のリスクはそれによって最小限に抑えられる。本発明において、これらの値は粒径分布の厳密な上限及び下限とみなされるべきではなく、＋／−１０％まで変わり得る。しかしながら、好ましい実施形態において、これらの値は銅又は銅合金の粒径分布の下限及び上限であり、粒径はそれより大きく及び小さくするべきではない。したがって、この好ましい実施形態において、銅又は銅合金は、上述の範囲外の粒子を有さない。よって、ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）が≧１０μｍかつｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）が≦３００μｍであることが好ましく、より好ましくはｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）が≧１５μｍかつｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）が≦２５０μｍであり、さらにより好ましくはｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）が≧２０μｍかつｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）が≦２１０μｍであり、ここで、ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）及びｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）は銅の最小粒径及び最大粒径である。

好適な粒径分布を有する銅箔を出発材料として使用することにより、銅−セラミック複合材中で所望の粒径を設定することが可能となる。そのような銅箔は市販されているか、又は標準的な方法によって得ることができる。粒径の微調整は、任意に、出発箔の熱処理によって達成することができる。

当業者に原則として知られているように、粒径分布の決定は、粒子の数（すなわち数分布）に基づいて、あるいは粒子の質量（すなわち質量分布）又は体積に基づいて行うことができる。本発明の目的のためには、粒径の分布は粒子の数に基づいて決定される。

好ましい実施形態において、銅又は銅合金は、粒子の５％以下が１５μｍ未満、好ましくは２０μｍ未満、より好ましくは２５μｍ未満の粒径を有し、かつ／又は、粒子の少なくとも９５％が２５０μｍ未満、好ましくは２３０μｍ未満、より好ましくは２００μｍ未満の粒径を有する、粒径の数分布を有する。

一般に知られているように、粒径分布の特性値は、特にそのｄ_５０、ｄ_５及びｄ_９５である。ｄ_５０は、しばしば中央値とも呼ばれ、以下の通り定義される：粒子の５０％がｄ_５０より小さい直径を有する。

同様に、ｄ_５は、粒子の５％がこのｄ_５より小さい直径を有するものであり、ｄ_９５は、粒子の９５％がこのｄ_９５より小さい直径を有するものである。

粒径分布の算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}は、個々の粒子の粒径の和を粒子の数で割ったものである。

銅又は銅合金の粒径の数分布は、好ましくは、≦２５０μｍ、より好ましくは１４０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは１４０μｍから２３０μｍの範囲内、なおより好ましくは１５０μｍから２００μｍの範囲内のｄ９５を有する。銅又は銅合金の粒径数分布のｄ５は、好ましくは≧１５μｍであり、ｄ５は、より好ましくは１５μｍ以上８０μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは２０μｍ以上７５μｍ以下の範囲内、なおより好ましくは２５μｍから７０μｍの範囲内である。銅又は銅合金の耐熱衝撃性及び接合挙動のさらなる最適化は、このように達成することができる。

銅又は銅合金の粒径数分布の好ましいｄ_５０は、例えば、５５μｍ以上１１５μｍ以下の範囲内である。

本発明の目的のために、銅又は銅合金の粒径数分布のｄ_５、ｄ_９５及びｄ_５０値は、以下の条件：
４．０≧（ｄ_９５−ｄ_５）／ｄ_５０≧０．５
を満たすように選択することが好ましい。

粒径分布の対称性は、この分布の中央値ｄ_５０の、算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}に対する比によって（すなわちｄ_５０／ｄ_{ａｒｉｔｈ}比によって；以下、対称性値（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｅｗｅｒｔ）Ｓとも呼ぶ）表すことができる。対称性値が１．０に近いほど、粒径分布はより対称である。好ましい実施形態において、銅又は銅合金は、ｄ_５０のｄ_{ａｒｉｔｈ}に対する比（すなわちｄ_５０／ｄ_{ａｒｉｔｈ}）が０．７５以上１．１０以下の範囲内、より好ましくは０．７８以上１．０５以下の範囲内、さらにより好ましくは０．８０以上１．００以下の範囲内であるような中央値ｄ_５０及び算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}を有する粒径の数分布を有する。耐熱衝撃性及びワイヤボンディング特性のさらなる最適化は、このように達成することができる。銅中で、例えば事前に出発材料としての銅箔（以下、「銅出発箔」）中で、粒径分布の対称性を設定することができる好適な方法は、当業者に知られている。例えば、銅箔中の粒径分布の対称性は、好適な加工温度又は圧延プロセスによって影響を受ける。最終的な銅−セラミック複合材において上述の対称性値を実現することができる銅出発箔は市販されているか、又は標準的な方法によって得ることができる。

粒径分布の幅は、ｄ_５のｄ_９５に対する比によって表すことができる。好ましい実施形態において、銅又は銅合金は、ｄ_５のｄ_９５に対する比が０．１以上０．４以下の範囲内、より好ましくは０．１１以上０．３５以下の範囲内、さらにより好ましくは０．１２以上０．３０以下の範囲内であるｄ_５及びｄ_９５を有する粒径の数分布を有する。耐熱衝撃性及びワイヤボンディング特性のさらなる最適化は、このように達成することができる。

銅又は銅合金の平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ｃｕ）は、好ましくは≧０．４０、さらにより好ましくは≧０．６０又は≧０．８０である。銅中で、例えば事前に銅出発箔中で、粒子の形状を設定することができる好適な方法は、当業者に知られている。例えば、銅箔中の粒子形状は、好適な加工温度又は圧延プロセスに影響を受ける。最終的な銅−セラミック複合材において上述の平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ｃｕ）を実現することができる銅出発箔は市販されているか、又は標準的な方法によって得ることができる。

銅−セラミック複合材における銅又は銅合金からなる被膜の好適な厚さは、当業者に公知である。下記で説明するように、銅又は銅合金の部分を、被膜中の、特に辺縁領域中の幾つかの箇所で除去して、例えば辺縁の脆弱な部位を形成することができる。したがって本発明においては、金属被膜の厚さは変わり得る。銅又は銅合金からなる被膜は、通常、その面積の少なくとも７０％にわたって０．２〜１．２ｍｍの範囲内の厚さを有する。例えば、厚さは約３００μｍとすることが可能である。

銅又は銅合金からなる被膜の厚さ（Ｄ_Ｃｕ）及び銅又は銅合金の粒径数分布の中央値ｄ_５０は、好ましくは、Ｄ_Ｃｕのｄ_５０に対する比が０．０５以上０．４０以下の範囲内となるように選択される。この目的のために、銅又は銅合金の厚さＤ_Ｃｕを被膜中の１箇所で測定し、銅又は銅合金の粒径数分布の中央値ｄ_５０で割る。Ｄ_Ｃｕ／ｄ_５０比は、好ましくは、銅又は銅合金からなる被膜の面積の少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％にわたって、０．０５以上０．４０以下の範囲内である。

被膜の銅は、好ましくは、≧９９．５０％、より好ましくは≧９９．９０％、さらにより好ましくは≧９９．９５％又はさらには≧９９．９９％の純度を有する。

銅又は銅合金からなる被膜は、好ましくは、ＤＣＢ法によってセラミック基板に設けられる。上記で示したように、一般的なＤＣＢ法は、例えば以下のプロセス工程を有し得る：
− 酸化銅層がその表面に形成されるように銅箔を酸化する工程、
− 酸化銅層を有する銅箔をセラミック基板上に積層する工程、
− １０８３℃未満の温度（例えば１０６５〜１０８０℃の範囲内の温度）まで複合材を加熱する工程、
− 室温まで冷却する工程。

ＤＣＢ法の結果として、銅又は銅合金からなる被膜とセラミック基板との間にスピネル型結晶子（例えば銅−アルミニウムスピネル）が存在し得る。

銅又は銅合金からなる被膜は、例えば、セラミック基板の片側だけに設けてもよい。あるいは、セラミック基板の両側（すなわち上側及び下側）に、銅又は銅合金からなる被膜を設けることもできる。セラミック基板１がその下側及びその上側の両方に銅又は銅合金からなる被膜２を有する例示的な銅−セラミック複合材を、図２に示す。セラミック基板１が、銅又は銅合金からなる被膜２をそれぞれ設けた複数の領域を有する例示的な銅−セラミック複合材を、図３に示す。下記で説明するように、個々のメタライズされた領域は、好適破壊線（Ｓｏｌｌｂｒｕｃｈｌｉｎｉｅｎ）（図３に図示せず）によって互いに分離することができ、その結果、これらの領域は、これらの好適破壊線に沿った破壊によって切り離すことができる。

電気的接触領域を形成するために、銅又は銅合金からなる被膜は、少なくとも部分的に構造化することができる。金属被膜の構造化は、公知の方法で、特にエッチング法によって（例えばエッチングマスクを使用して）行うことができる。

エッチング法では、銅又は銅合金を小領域において完全に除去することができ、その結果、これらの小領域においてセラミック基板の表面が露出する。さらに、エッチング法において導入されるくぼみの領域において銅又は銅合金を部分的にのみ除去し、したがってこの領域においてセラミック基板の表面が依然として銅又は銅合金で被覆されていることによって得られる、１又は２以上のくぼみ（好ましくは丸いくぼみ）を、銅又は銅合金からなる被膜が有することもまた可能である。あるいは又は加えて、銅又は銅合金を貫通してセラミック表面まで、くぼみをエッチングすることが可能である。好ましくは、銅又は銅合金からなる被膜の辺縁領域におけるそのようなくぼみの可能な配置に関しては、例えば、ＤＥ４００４８４４Ｃ１及びＤＥ４３１８２４１Ａ１を参照することができる。

上記で示したように、セラミック基板は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含有する。

酸化アルミニウムの粒径は、好ましくは、０．０１μｍ以上２５μｍ以下の範囲内、より好ましくは０．３μｍ以上２３μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内である。この範囲内の粒径の場合、銅−セラミック複合材のセラミック基板は、高い機械的強度に加えて高い熱伝導率の両方を有する。本発明において、これらの値は、粒径分布の厳密な下限及び上限とみなされるべきではなく、＋／−１０％まで変わり得る。しかしながら好ましい実施形態において、これらの値は、酸化アルミニウムの粒径分布の下限及び上限であり、酸化アルミニウムの粒径分布は上記下限を下回らず、上記上限を超えない。したがって、この好ましい実施形態において、酸化アルミニウムは、上述の範囲外にある粒子を有さない。よって、ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）は≧０．０１μｍかつｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は≦２５μｍであり、より好ましくはｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）は≧０．３μｍかつｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は≦２３μｍであり、さらにより好ましくはｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）は≧０．５μｍかつｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は≦２０μｍであることが好ましく、ここで、ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）及びｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は酸化アルミニウムの最小粒径及び最大粒径である。

好適なＡｌ_２Ｏ_３粒径分布を有するセラミック出発材料を使用することによって、銅−セラミック複合材中で所望のＡｌ_２Ｏ_３粒径を設定することが可能となる。そのようなセラミック材料は市販されているか、又は標準的な方法によって得ることができる。粒径の微調整は、任意に、セラミック出発材料の熱処理によって達成することができる。

上記の通り、本発明の目的において、粒径の分布は粒子の数に基づいて決定される（すなわち粒径数分布）。

好ましい実施形態において、セラミック基板の酸化アルミニウムは、粒子の５％以下が、０．１μｍ未満、より好ましくは０．３μｍ未満、さらにより好ましくは０．５μｍ未満の粒径を有し、かつ／又は、粒子の少なくとも９５％が、１５μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満、さらにより好ましくは７μｍ未満の粒径を有する、粒径の数分布を有する。

金属−セラミック複合材におけるセラミック基板の機械的強度及び熱伝導率のさらなる最適化は、Ａｌ_２Ｏ_３の粒径分布のｄ_５値及びｄ_９５値が特定の必要条件を満たす場合に達成することができる。

酸化アルミニウムの粒径の数分布は、好ましくは≦１５．０μｍ、より好ましくは４．０μｍ以上１５．０μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは４．５μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲内、なおより好ましくは５．０μｍ以上８．０μｍ以下の範囲内のｄ_９５を有する。酸化アルミニウムの粒径数分布のｄ_５は、好ましくは≧０．１μｍであり、ｄ_５は、より好ましくは０．１μｍ以上２．５μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは０．３μｍ以上２．５μｍ以下の範囲内、なおより好ましくは０．５μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内である。金属−セラミック複合材におけるセラミック基板の機械的強度及び熱伝導率のさらなる最適化は、このように達成することができる。

酸化アルミニウムの粒径数分布の好ましいｄ_５０は、例えば、１．０μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。

本発明の目的において、酸化アルミニウムの粒径数分布のｄ_５、ｄ_９５及びｄ_５０値は、これらが以下の条件：
９．５≧（ｄ_９５−ｄ_５）／ｄ_５０≧０．７
を満たすように選択されることが好ましい。

好ましい実施形態において、酸化アルミニウムは、ｄ_５０のｄ_{ａｒｉｔｈ}に対する比（すなわちｄ_５０／ｄ_{ａｒｉｔｈ}；以下、酸化アルミニウムの粒径数分布の対称性値Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）とも呼ぶ）が、０．７５以上１．１０以下の範囲内、より好ましくは０．７８以上１．０５以下の範囲内、さらにより好ましくは０．８０以上１．００以下の範囲内となるような中央値ｄ_５０及び算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}を有する粒径の数分布を有する。金属−セラミック複合材におけるセラミック基板の機械的強度及び熱伝導率のさらなる最適化は、このように達成することができる。

例えば事前に出発基板の製造において、酸化アルミニウムの粒径分布の対称性を調整することができる好適な方法は、当業者に知られている。例えば、粒径分布の対称性は、出発基板の製造における焼結時間及び焼結温度に影響を受ける。最終的な銅−セラミック複合材において上述の対称性値を実現することができるＡｌ_２Ｏ_３基板は市販されているか、又は標準的な方法によって得ることができる。

粒径分布の幅は、ｄ_５のｄ_９５に対する比によって表すことができる。好ましい実施形態において、酸化アルミニウムは、ｄ_５のｄ_９５に対する比が０．１以上０．４以下の範囲内、より好ましくは０．１１以上０．３５以下の範囲内、さらにより好ましくは０．１２以上０．３０以下の範囲内となるようなｄ_５及びｄ_９５を有する粒径の数分布を有する。金属−セラミック複合材におけるセラミック基板の機械的強度及び熱伝導率のさらなる最適化は、このように達成することができる。

酸化アルミニウムの平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、好ましくは≧０．４０、より好ましくは≧０．６０、さらにより好ましくは≧０．８０である。上記の通り、個々の粒子の形状はその形状係数Ｒ_Ｋによって表すことができ、Ｒ_Ｋは、最大粒子直径ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所においてｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する直交する粒子直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}に対するｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の比である（すなわちＲ_Ｋ＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}）。酸化アルミニウムの平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、粒子の形状係数Ｒ_Ｋの算術平均から得られる。例えば事前に出発基板の製造において、酸化アルミニウム粒子の形状を設定することができる好適な方法は、当業者に知られている。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３粒子の形状は、出発基板の製造における焼結時間及び焼結温度に影響を受ける。最終的な銅−セラミック複合材において上述の形状係数Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）を実現することができるＡｌ_２Ｏ_３基板は市販されているか、又は標準的な方法によって得ることができる。

銅−セラミック複合材におけるセラミック基板の好適な厚さは当業者に公知である。セラミック基板は通常、その面積の少なくとも７０％、より好ましくはその面積の少なくとも９０％にわたって、０．２〜１．２ｍｍの範囲内の厚さを有する。セラミック基板の厚さは、例えば約０．３８ｍｍ又は約０．６３ｍｍである。

セラミック基板の厚さ（Ｄ_ｃｅｒ）及びセラミック基板中の酸化アルミニウムの粒径数分布の中央値ｄ_５０は、好ましくは、Ｄ_ｃｅｒのｄ_５０に対する比（すなわちＤ_ｃｅｒ／ｄ_５０）が、０．００１以上０．０１以下の範囲内、より好ましくは０．００２以上０．００９以下の範囲内、さらにより好ましくは０．００４以上０．００８以下の範囲内となるように選択される。この目的のために、セラミック基板の厚さＤ_ｃｅｒを１箇所で測定し、酸化アルミニウムの粒径数分布の中央値ｄ_５０で割る。Ｄ_ｃｅｒ／ｄ_５０比は、好ましくは、セラミック基板の面積の少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％にわたって、０．０５以上０．４０以下の範囲内である。

酸化アルミニウムは、任意に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）で強化することができる。そのようなＺｒＯ_２強化Ａｌ_２Ｏ_３は通常、その総質量に対して０．５〜３０重量％の比率の酸化ジルコニウムを含有する。そして次に酸化ジルコニウムは、任意に、１又は２以上のドーピング酸化物、特に酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化セリウム又は酸化マグネシウムを、通常は酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウムの総質量に対して０．０１重量％まで又はさらには５重量％までの比率で、ドープすることができる。

セラミック基板は、好ましくは少なくとも６５重量％のＡｌ_２Ｏ_３を含有する。Ａｌ_２Ｏ_３を強化するためのＺｒＯ_２が存在しない場合、セラミック基板は少なくとも９５重量％、好ましくは９６重量％のＡｌ_２Ｏ_３を含有し得る。

ＺｒＯ_２強化酸化アルミニウムが使用される場合（この場合、ＺｒＯ_２は上記の通り任意にドープされている）、セラミック基板は、少なくとも９６重量％、より好ましくは少なくとも９８重量％の上記ＺｒＯ_２強化Ａｌ_２Ｏ_３を含有してもよい。

セラミック基板は、例えば、≧２０Ｗ／ｍＫの熱伝導率、及び／又は≧４００ＭＰａの曲げ破壊強度を有することができる。

セラミック基板は、単基板（Ｅｉｎｚｅｌｓｕｂｓｔｒａｔ）の形態で存在することができる。あるいは、セラミック基板は、セラミック基板を２つ以上の領域に分ける１本又は２本以上の（好ましくは直線状の）好適破壊線を有していてもよく、銅又は銅合金からなる被膜は少なくともこれらの領域のうちの１つに設けられる。そのような好適破壊線を有する多数個取り基板（Ｍｅｈｒｆａｃｈｓｕｂｓｔｒａｔ）の構造については、例えば、ＤＥ４３１９９４４Ａ１及びＤＥ１９９２７０４６Ａ１を参照することができる。

金属−セラミック複合材におけるセラミック基板（単基板又は多数個取り基板のいずれであっても）の好適な寸法（長さ×幅）は、当業者に公知である。例えば、セラミック基板は、長さ×幅が（１８０〜２００ｍｍ）×（１３０〜１５０ｍｍ）又は（１８０〜２００ｍｍ）×（２７０〜２９０ｍｍ）の寸法を有し得る。より小さい寸法、例えば（８〜１２ｍｍ）×（８〜１２ｍｍ）もまた可能である。

好ましい実施形態において、酸化アルミニウムはｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）以上ｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）以下の範囲内の粒径を有し、銅又は銅合金はｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）以上ｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）以下の範囲内の粒径を有し、
ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）のｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）に対する比及びｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）のｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）に対する比は、下記の条件（ｉ）及び（ｉｉ）：
（ｉ） ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）≧１×１０^−５及び
（ｉｉ） ２．５≧ｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）
を満たす。

さらにより好ましくは、ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）のｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）に対する比及びｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）のｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）に対する比は、下記の条件（ｉ）及び（ｉｉ）：
（ｉ） ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）≧０．００１及び
（ｉｉ） １．５≧ｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）、
を満たし、
最も好ましくは下記の条件（ｉ）及び（ｉｉ）：
（ｉ） ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）≧０．００２及び
（ｉｉ） １．０≧ｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）
を満たす。

特に好ましい実施形態においては、
（ｉ） ０．００５≧ｄ_ｍｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）≧０．００２及び
（ｉｉ） １．０≧ｄ_ｍａｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）≧０．０５、
である。

頻繁な温度変化ストレスにも耐える金属被膜とセラミック基板との間の強力な接合は、このように実現することができる。上記の通り、ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）は≧１０μｍかつｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）は≦３００μｍであることが好ましく、より好ましくはｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）は≧１５μｍかつｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）は≦２５０μｍであり、さらにより好ましくはｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）は≧２０μｍかつｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）は≦２１０μｍであり、ここで、ｄ_ｍｉｎ（Ｃｕ）及びｄ_ｍａｘ（Ｃｕ）は銅の最小粒径及び最大粒径である。

好ましい実施形態において、ｄ_５０（Ａｌ_２Ｏ_３）のｄ_５０（Ｃｕ）に対する比は、０．００８以上０．０５５以下の範囲内、より好ましくは０．０１０以上０．０４５以下の範囲内である。金属−セラミック複合材における接着及び耐熱衝撃性のさらなる最適化は、このように達成することができる。

好ましい実施形態において、銅又は銅合金は、中央値ｄ_５０、算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}及び対称性値Ｓ（Ｃｕ）＝ｄ_５０／ｄ_{ａｒｉｔｈ}を有する粒径の数分布を有し、酸化アルミニウムは、中央値ｄ_５０、算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}及び対称性値Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝ｄ_５０／ｄ_{ａｒｉｔｈ}を有する粒径の数分布を有し、ここで、Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）及びＳ（Ｃｕ）は、以下の条件：
０．７≦Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｓ（Ｃｕ）≦１．４
を満たす。

より好ましくは、Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）及びＳ（Ｃｕ）は、以下の条件：
０．７４≦Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｓ（Ｃｕ）≦１．３５、
を満たし、
さらにより好ましくは以下の条件
０．８０≦Ｓ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｓ（Ｃｕ）≦１．２５
を満たす。

銅−セラミック複合材の耐熱衝撃性はこのように向上させることができる。

本発明は、上記の少なくとも１種の銅−セラミック複合材と、１又は２以上のボンディングワイヤと、を有するモジュールをさらに提供する。１又は２以上のボンディングワイヤは通常、銅又は銅合金からなる被膜に接続される。ワイヤを金属被膜に接続するための好適な接続方法は、当業者に公知である。モジュールは、加えて、１又は２以上のチップなどの１又は２以上の電子部品を有することができる。

セラミック基板の酸化アルミニウム及び金属被膜の銅又は銅合金の粒子構造は、本発明の目的のために以下の通り決定される。

セラミック基板の酸化アルミニウムの粒径分布
セラミック基板の表面の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ画像）を撮影する。研磨片の形態の特別な試験片の製造は不要である。前もって銅で被覆しエッチングで露出させたセラミック基板の箇所で、ＳＥＭ画像を撮影する。

粒径は直線交差法によって決定する。直線交差法は当業者に公知であり、例えばＡＳＴＭ １１２−１３に記載されている。

倍率は、少なくとも５０個のＡｌ_２Ｏ_３粒子が直線のパターンと交差するように選択される。セラミック基板が異なる化学組成を有する粒子、例えばＺｒＯ_２粒子をも含有する場合、これらは、二次電子コントラストによってＳＥＭ画像においてＡｌ_２Ｏ_３粒子とは容易に識別することができ、よってその後の計算には含まれない。

本発明の目的のために、光学顕微鏡写真において、ｘ方向に２本の平行線を引き、ｙ方向に２本の平行線を引く。線は、画像を等幅の３つの帯に分ける。これを図４に模式的に示す。粒子が、これらの線のうちの１本と長さＬにわたって交差するとき、この長さＬを粒径とみなす。これらの線のうちの１本と交差する各粒子に関して、このようにして粒径を得る。２本の線の交差点では、１つの粒子に関して２つの値が得られ、これらの値の両方が粒径分布の決定に用いられる。

交差する粒子の粒径から粒径分布が得られ、この分布から、次にｄ_５、ｄ_５０及びｄ_９５値及びさらに算術平均ｄ_{ａｒｉｔｈ}を決定することができる。

上記で説明し、かつ当業者に一般に知られているように、しばしば中央値とも呼ばれるｄ_５０について以下のことが言える：粒子の５０％がｄ_５０より小さい直径を有する。同様に、ｄ_５は、粒子の５％がこのｄ_５より小さい直径を有する値であり、ｄ_９５は、粒子の９５％がこのｄ_９５より小さい直径を有する値である。

粒径分布の算術平均は、個々の粒子の粒径の和を交差した粒子の数で割ることによって求められる。

銅又は銅合金の粒径分布
（被覆された基板表面に平行な）銅又は銅合金からなる被膜の表面の光学顕微鏡写真を撮影する。研磨片の形態の特別な試験片の製造は不要である。

粒径は、直線交差法によって決定する。直線交差法は当業者に公知であり、例えばＡＳＴＭ １１２−１３に記載されている。

倍率は、少なくとも５０個の粒子が線のパターンと交差するように選択する。

直線交差法によるさらなる評価については、酸化アルミニウムの場合に上記で述べたものを参照してもよい。

よって、銅又は銅合金の粒径及びＡｌ_２Ｏ_３の粒径は両方とも、被覆された基板表面と平行な、又は前記基板表面と同一平面上である平面内で決定される。

個々の粒子の形状係数、平均粒子形状係数
酸化アルミニウム
粒径分布の決定において使用したＳＥＭ画像を用いる。

個々の粒子の形状係数を決定するために、以下の手順を用いる：
その最長寸法ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}を決定する。続いて、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する粒子直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}を、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所において決定する。個々の粒子の形状係数Ｒ_Ｋは、ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}のｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に対する比によって求められ、すなわちＲ_Ｋ＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}である。
これを、楕円形粒子構造を有する粒子について図３に模式的に示す。粒子の形状がその２次元投影図上で円に近づくほど、粒子の形状係数は１．０の値に近づく。したがって形状係数はまた、粒子の円形度（Ｋｒｅｉｓｆｏｅｒｍｉｇｋｅｉｔ）／円磨度（ｒｕｎｄｈｅｉｔ）の尺度でもある。

形状係数は、ＳＥＭ画像において少なくとも５０個の粒子について決定される。通常、直線交差法の際にラインと交差した粒子を評価する。

次に、酸化アルミニウムの平均粒子形状係数を、個々のＡｌ_２Ｏ_３粒子の形状係数の算術平均（すなわち個々の形状係数の総計を調べた粒子の数で割ったもの）によって求める。

銅、銅合金
粒径分布の決定において使用した光学顕微鏡写真を用いる。

銅又は銅合金の個々の粒子の形状係数及び平均粒子形状係数の測定に関しては、上記のＡｌ_２Ｏ_３についての記載を参照することができる。

よって、銅又は銅合金の粒子形状係数及びＡｌ_２Ｏ_３の粒子形状係数は両方とも、被覆された基板表面と平行な、又は前記基板表面と同一平面上である平面内で決定される。

本発明の銅−セラミック基板を製造するために好ましく使用される接合プロセスを以下に記載する。

銅被膜をセラミック基板に設けるために、本発明において好ましく使用される典型的な方法は、例えば、文献ＵＳ３，７４４，１２０、ＵＳ３，９９４，４３０、ＥＰ００８５９１４Ａ又はＤＥ２３１９８５４Ａから公知であり、その対応する開示が参照により本発明に援用される。

例えばダイレクト・カッパー・ボンディング法（ＤＣＢ法）の形態のような、そこで開示されている製造方法の全てに共通することだが、まず銅箔を、本質的に均一な酸化銅層が得られるように酸化する。次に、得られた銅箔をセラミック基板上に配置し、セラミック基板と銅箔の複合材を、約１０２５℃以上１０８３℃以下の範囲内の加工又は接合温度まで加熱し、その結果、メタライズされたセラミック基板が形成される。よって、接合後、銅箔は被膜となる。最後に、得られたメタライズされたセラミック基板を冷却する。

セラミック基板と銅箔の接合は炉内で行われ、接合炉が一般に使用される。しばしばトンネル窯とも呼ばれる対応する接合炉は、特に、細長いトンネルのような炉空間（マッフルとも呼ばれる）、及び加熱装置によって加熱される炉空間を通って処理されている材料を輸送するための、例えば柔軟な耐熱性のコンベヤベルトの形態の、輸送要素を有する輸送装置を含む。セラミック基板を、銅箔と一緒にコンベヤベルト上の支持体上に配置し、続いて、コンベヤベルトで駆動して加熱領域を通過させ、上記加熱領域内では、接合炉に要求される接合温度に達している。接合プロセスの終了時に、得られた本発明のセラミック基板と銅箔の複合材を再度冷却する。

この方法は原則的に、片側がメタライズされたセラミック基板を製造するために、及び両側がメタライズされた基板を製造するために用いられる。両側がメタライズされた基板の製造は一般に、２段階接合法によって、すなわち２段階単層法（ＳＬＢ法）によって行われる。本発明においては、２段階接合法を使用することが好ましい。

本発明の両側がメタライズされたセラミック基板を製造するためのこの２段階接合法では、炉を２回通過させる間に、セラミック基板の両側でセラミックを銅箔に接合する。
この目的のために、セラミック基板をまず支持体上に配置し、続いて、上側、すなわち支持体に向いていない側を銅箔で被覆する。熱の作用の結果としてセラミック基板のこの側が金属層に接合され、その後、得られた構成物を冷却する。
続いて基板を裏返し、第２の接合工程において、同じように基板のもう一方の側に金属層、すなわち銅箔を設ける。

単基板（Ｅｉｎｚｅｌ−Ｔｅｉｌ−Ｋａｒｔｅｎ）又は複数の単基板に割ることができる大型基板（Ｇｒｏｓｓｋａｒｔｅｎ）を製造することが可能である。

以下の実施例は、銅とＡｌ_２Ｏ_３の平均形状係数を互いに近づけた場合に、銅−セラミック複合材の耐熱衝撃性をどのように向上させることができるかを示す。

３つの銅−セラミック試験片をＤＣＢ法によって製造した。
銅−セラミック複合材１、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ１」（本発明による）
銅−セラミック複合材２、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ２」（比較試験片）
銅−セラミック複合材３、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ３」（比較試験片）

これらの３つの銅−セラミック複合材のそれぞれにおいて、セラミック基板の上側及び下側の両方に銅被膜を設けた。まず、ＳＬＢ法によってセラミック基板の片側に銅被膜を接合した。続いて、セラミックの２つの側のそれぞれに銅箔が接合されている銅−セラミック基板を形成するために、セラミック基板の反対側にＳＬＢ法によってさらなる銅被膜を設けた。続いて、各試験片の２つの銅被膜のうちの１つをエッチング法によって構造化した（全ての試験片で同じ構造化）。全ての実施例で、基板は９６重量％のＡｌ_２Ｏ_３を含んでいた。

これらの３つの銅−セラミック複合材のそれぞれにおいて、セラミック基板は以下の寸法を有していた。
セラミック基板の厚さ：０．３８ｍｍ；
セラミック基板の長さ×幅：１９０×１４０ｍｍ^２

それぞれの場合の銅被膜は、厚さが０．３ｍｍであった。

図５は、Ｋ−Ｋ−Ｖ１のセラミック基板の表面のＳＥＭ画像を示し、これを用いてＡｌ_２Ｏ_３粒子構造を決定した。
図６は、Ｋ−Ｋ−Ｖ１の銅被膜の表面の光学顕微鏡写真を示し、これを用いて銅粒子構造を決定した。

これらの３つの試験片のそれぞれについて、金属−セラミック複合材の耐熱衝撃性を以下の方法によって決定した。
銅−セラミック基板の耐熱衝撃性を決定するために、単基板を大型基板から取り出した。単基板を、当業者に公知の装置において以下の通り構成された温度変化サイクルに供した：
− １５０℃で（好ましくは温度変化キャビネットの第１のチャンバ内で）１５分間保管
− −４０℃（マイナス４０℃）で（好ましくは温度変化キャビネットの第２のチャンバ内で）１５分間保管、
− 一方のチャンバから他方のチャンバ中へ輸送するための移行時間が１５秒。

５サイクル（１５０℃から−４０℃で保管して元に戻るまでが１サイクルに相当）が経過する間、それぞれの場合において、銅とセラミックの境界面の接合領域を超音波顕微鏡で剥離について検査した。

複合材Ｋ−Ｋ−Ｖ１、Ｋ−Ｋ−Ｖ２及びＫ−Ｋ−Ｖ３について、平均粒子形状係数の比（すなわちＲ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｒ_ａ（Ｃｕ））及び耐熱衝撃性試験の結果を下記表１に要約する：

実施例が示すように、銅及びＡｌ_２Ｏ_３の粒子の平均形状、したがって平均粒子形状係数を互いに近づけた場合、銅−セラミック複合材の耐熱衝撃性を向上させることができる。

個々の粒子の形状係数を決定するために、以下の手順を用いる：
その最長寸法ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}を決定する。続いて、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する粒子直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}を、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所において決定する。個々の粒子の形状係数Ｒ_Ｋは、ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}のｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に対する比によって求められ、すなわちＲ_Ｋ＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}である。
これを、楕円形粒子構造を有する粒子について図１に模式的に示す。粒子の形状がその２次元投影図上で円に近づくほど、粒子の形状係数は１．０の値に近づく。したがって形状係数はまた、粒子の円形度（Ｋｒｅｉｓｆｏｅｒｍｉｇｋｅｉｔ）／円磨度（ｒｕｎｄｈｅｉｔ）の尺度でもある。
［その他］ [００９０]の補正は、出願時の明細書における「図３」の記載を「図１」に正したものである。[００１７]及び［００４３］の記載並びに図面の図１及び図３より、上記「図３」の記載が誤りであり、「図１」と訂正すべきことは明らかであると思料する。

Claims (9)

1. − 酸化アルミニウムを含有するセラミック基板、
   − 前記セラミック基板上に存在する銅又は銅合金からなる被膜
   を有する銅−セラミック複合材であって、
   酸化アルミニウムの粒子がそれぞれ、最大直径ｄ_Ｋｍａｘ、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所においてｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}、及び形状係数Ｒ_Ｋ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}を有し、酸化アルミニウムが、酸化アルミニウムの粒子の形状係数Ｒ_Ｋ（Ａｌ_２Ｏ_３）の算術平均として決定される平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）を有し、
   銅又は銅合金の粒子がそれぞれ、最大直径ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}、ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}の長さを半分にする箇所においてｄ_{Ｋ，ｍａｘ}に直交する直径ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}、及び形状係数Ｒ_Ｋ（Ｃｕ）＝ｄ_{Ｋ，ｏｒｔｈｏ}／ｄ_{Ｋ，ｍａｘ}を有し、銅又は銅合金が、銅又は銅合金の粒子の形状係数Ｒ_Ｋ（Ｃｕ）の算術平均として決定される平均粒子形状係数Ｒ_ａ（Ｃｕ）を有し、
   酸化アルミニウム及び銅又は銅合金の平均粒子形状係数が、以下の条件：
   ０．５≦Ｒ_ａ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｒ_ａ（Ｃｕ）≦２．０
   を満たす、上記銅−セラミック複合材。
2. 銅又は銅合金が、１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内、より好ましくは１５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは２０μｍ以上２１０μｍ以下の範囲内の粒径を有する、請求項１に記載の銅−セラミック複合材。
3. 酸化アルミニウムが、０．０１μｍ以上２５μｍ以下の範囲内、より好ましくは０．３μｍ以上２３μｍ以下の範囲内、さらにより好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内の粒径を有する、請求項１又は２に記載の銅−セラミック複合材。
4. 酸化アルミニウムの平均粒子形状係数の、銅又は銅合金の平均粒子形状係数に対する比が、０．７５〜１．５０の範囲内、より好ましくは０．８０〜１．２０の範囲内である、請求項１から３のいずれか１項に記載の銅−セラミック複合材。
5. 前記セラミック基板が、少なくとも６５重量％の量の酸化アルミニウムを含有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の銅−セラミック複合材。
6. 銅又は銅合金からなる前記被膜が、ＤＣＢ法によって前記セラミック基板に設けられる、請求項１から５のいずれか１項に記載の銅−セラミック複合材。
7. 銅又は銅合金からなる前記被膜が、少なくとも部分的に、電気的接触領域を形成するための構造を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の銅−セラミック複合材。
8. 銅又は銅合金からなる前記被膜が、その面積の少なくとも７０％にわたって０．２〜１．２ｍｍの範囲内の厚さを有し、かつ／又は、前記セラミック基板が、その面積の少なくとも７０％にわたって０．２〜１．２ｍｍの範囲内の厚さを有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の銅−セラミック複合材。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の少なくとも１種の銅−セラミック複合材と、１又は２以上のボンディングワイヤとを有するモジュール。

Images