JP2022027647A - Bonding agent and use thereof - Google Patents

Bonding agent and use thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2022027647A
JP2022027647A JP2021124713A JP2021124713A JP2022027647A JP 2022027647 A JP2022027647 A JP 2022027647A JP 2021124713 A JP2021124713 A JP 2021124713A JP 2021124713 A JP2021124713 A JP 2021124713A JP 2022027647 A JP2022027647 A JP 2022027647A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copper
composition
copper plate
bonding
active metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021124713A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
陽光 森
Akimitsu Mori
広治 小林
Koji Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuboshi Belting Ltd
Original Assignee
Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsuboshi Belting Ltd filed Critical Mitsuboshi Belting Ltd
Publication of JP2022027647A publication Critical patent/JP2022027647A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

To provide a bonding material (active metal wax material or metal paste) which can effectively bond even a thick copper plate to a ceramic substrate at a low temperature, and can form a joint layer (or copper-pasted board) which has excellent durable reliability (thermal shock resistance) and good appearance, a copper-pasted board formed by use of this bonding material, and a method for manufacture of the same.SOLUTION: A bonding agent contains: an inactive metal component (1) containing at least one kind selected from Ag and Cu, and Sn; and an active metal component (2) containing an active metal; and an organic vehicle (3). A composition ratio [unit: atm%] of Ag, Cu and Sn prepares a metal paste existing in an area surrounded by (Ag,Cu,Sn)=(74,0,26), (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (43,46,11), (33,54,13), (23,62,15), (15,65,20), (0,59,41), (0,13,87), (35,13,52), (32,6,62) and (29,0,71) on triangular coordinates or at an outer edge thereof.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パワーモジュールなどに使用される回路基板(特に、銅貼り基板(または銅貼り回路基板)など)などの接合部の接合に利用可能な金属ペースト(接合剤(接合用組成物)またはろう材組成物)およびその用途に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a metal paste (bonding agent (bonding composition) or a bonding agent (bonding composition)) that can be used for bonding a bonding portion such as a circuit board used for a power module or the like (particularly, a copper-coated substrate (or a copper-coated circuit board)). Wax composition) and its uses.

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのパワーモジュールは、発電設備、自動車(ハイブリッドカー(HEV)など)、鉄道車両、家電製品(エアコンなど)などの様々な分野における電力の変換や制御などの役割を担っており、パワーモジュール用回路基板として、絶縁性基板(セラミックス基板)に銅板が接合された回路基板(銅貼り基板または銅貼り回路基板)がよく利用される。 Power modules such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) play a role in power conversion and control in various fields such as power generation equipment, automobiles (hybrid cars (HEV), etc.), railway vehicles, home appliances (air conditioners, etc.). As a circuit board for a power module, a circuit board (copper-pasted substrate or copper-pasted circuit board) in which a copper plate is bonded to an insulating substrate (ceramic substrate) is often used.

セラミックス基板は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などで形成され、熱伝導率や機械的強度などの要求によって使い分けられている。また、セラミックス基板に接合される銅板には0.1~0.5mm程度の厚い銅板が用いられ、半導体素子と接続するための銅回路、半導体素子の発熱を放熱するための銅放熱板などとして接合されている。 The ceramic substrate is made of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, etc., and is used properly according to the requirements such as thermal conductivity and mechanical strength. A thick copper plate of about 0.1 to 0.5 mm is used as the copper plate bonded to the ceramic substrate, and is used as a copper circuit for connecting to a semiconductor element, a copper heat sink for radiating heat generated by the semiconductor element, and the like. It is joined.

セラミックス基板と銅板との接合方法としては、活性金属法が一般的に採用され、活性金属法による銅貼り基板はAMC(Active Metal Brazed Copper)基板と呼ばれている。活性金属法では、Ti、Zrなどの活性金属をAgなどの主成分に添加したろう材(活性金属ろう材)を用いて、セラミックス基板と銅板とをろう付けにより接合する方法であり、接合のメカニズムとしては、ろう材中の活性金属がセラミックス基板との接合界面に優先的に拡散し、セラミックス基板中のN、O、Siなどと反応することで活性金属化合物が形成され、この活性金属化合物を主として含む活性金属化合物層と銅板との間に、ろう材主成分(Agなど)を主として含むろう材層が介在して、異種材料である両者が接合される。すなわち、セラミックス基板と銅板との間に介在する接合層は、セラミックス基板側に位置する活性金属化合物層と、銅板側に位置するろう材層との2層構造で形成される。このような接合層を形成するための活性金属ろう材としては、Ag、Cu、SnおよびTiを含むろう材などが知られている。 The active metal method is generally adopted as a method for joining the ceramic substrate and the copper plate, and the copper-clad substrate by the active metal method is called an AMC (Active Metal Brazed Copper) substrate. The active metal method is a method of joining a ceramic substrate and a copper plate by brazing using a brazing material (active metal brazing material) in which an active metal such as Ti or Zr is added to a main component such as Ag. As a mechanism, the active metal in the brazing material preferentially diffuses to the bonding interface with the ceramic substrate and reacts with N, O, Si, etc. in the ceramic substrate to form an active metal compound, and this active metal compound is formed. A brazing metal layer mainly containing a brazing material main component (Ag or the like) is interposed between the active metal compound layer mainly containing the above and the copper plate, and both of the different materials are bonded to each other. That is, the bonding layer interposed between the ceramic substrate and the copper plate is formed by a two-layer structure consisting of an active metal compound layer located on the ceramic substrate side and a brazing material layer located on the copper plate side. As an active metal brazing material for forming such a bonding layer, a brazing material containing Ag, Cu, Sn and Ti and the like are known.

例えば、特開2002-137974号公報(特許文献1)には、金属成分として、銀75~89%、銅1~23%、錫1~5%、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムから選択された少なくとも一種の活性金属成分1~6%を含む接合ろう材を用いて、800~830℃で所定のセラミック体および無酸素銅板を接合する方法が開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-137974 (Patent Document 1) states that at least one selected from silver 75 to 89%, copper 1 to 23%, tin 1 to 5%, titanium, zirconium and hafnium as metal components. Disclosed is a method of joining a predetermined ceramic body and an oxygen-free copper plate at 800 to 830 ° C. using a bonding brazing material containing 1 to 6% of the active metal component of the above.

また、特開2014-90144号公報(特許文献2)では、ろう材金属成分がAgおよびCuを含み、活性金属成分としてTiHを含む特定のろう材を用いて、接合温度780~810℃の特定の条件下、所定のセラミックス基板と銅回路および銅放熱板とを接合する方法が開示されている。この文献の実施例1、2および5~10では、ろう材金属成分として、さらにSnが使用されている。 Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-90144 (Patent Document 2), a specific brazing material containing Ag and Cu as a brazing metal component and TiH 2 as an active metal component is used, and the bonding temperature is 780 to 810 ° C. Disclosed is a method of joining a predetermined ceramic substrate to a copper circuit and a copper heat sink under specific conditions. In Examples 1, 2 and 5-10 of this document, Sn is further used as the brazing metal component.

特開2017-130686号公報(特許文献3)には、Agと、Cuと、SnまたはInと、Tiとを含有し、かつSnまたはInの含有量が1質量%以上15質量%以下である接合層により所定のセラミックス基板および銅板が接合され、かつ特定の断面形状および特性を有するセラミックス銅回路基板が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-130686 (Patent Document 3) contains Ag, Cu, Sn or In, and Ti, and the content of Sn or In is 1% by mass or more and 15% by mass or less. A ceramic copper circuit board in which a predetermined ceramic substrate and a copper plate are bonded by a bonding layer and has a specific cross-sectional shape and characteristics is disclosed.

国際公開第2019/022133号(特許文献4)には、Agを85.0~95.0質量部、Cuを5.0~13.0質量部、SnまたはInを0.4~2.0質量部、および、TiをAg、Cuおよび、SnまたはInの合計100質量部に対して1.5~5.0質量部含有するろう材を用いて、接合温度770~900℃の所定条件下で、セラミックス基板に銅板を接合する工程を含むセラミックス回路基板の製造方法が開示されている。 In International Publication No. 2019/022133 (Patent Document 4), Ag is 85.0 to 95.0 parts by mass, Cu is 5.0 to 13.0 parts by mass, and Sn or In is 0.4 to 2.0. Using a brazing material containing 1.5 to 5.0 parts by mass of parts by mass and 1.5 to 5.0 parts by mass of Ti with respect to a total of 100 parts by mass of Ag, Cu, and Sn or In, the bonding temperature is 770 to 900 ° C. under predetermined conditions. Discloses a method for manufacturing a ceramic circuit substrate, which comprises a step of joining a copper plate to the ceramic substrate.

国際公開第2018/199060号(特許文献5)には、セラミックス基板と銅板とが、Ag、Cuおよび活性金属を含むろう材を介して接合された所定のセラミックス回路基板が開示され、ろう材にSnが含まれることも記載されている。 International Publication No. 2018/199060 (Patent Document 5) discloses a predetermined ceramic circuit board in which a ceramic substrate and a copper plate are bonded via a brazing material containing Ag, Cu and an active metal, and the brazing material is disclosed. It is also stated that Sn is included.

特開2019-64865号公報(特許文献6)には、セラミックス基板の少なくとも一方の面に、ろう材を特定の塗布領域および非塗布領域を形成するように塗布することを特徴とする金属-セラミックス接合基板の製造方法が開示され、この文献の実施例では、85質量%の銀と、7質量%の銅と、5質量%の錫と、3質量%のチタンを含有するペースト状の活性金属含有ろう材を用いたことが記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-64865 (Patent Document 6) is characterized in that a brazing material is applied to at least one surface of a ceramic substrate so as to form a specific coated region and a non-coated region. A method for producing a bonded substrate is disclosed, and in the examples of this document, a paste-like active metal containing 85% by mass of silver, 7% by mass of copper, 5% by mass of tin, and 3% by mass of titanium. It is described that the contained brazing material was used.

このように、活性金属ろう材は、一般的に、ろう材中の金属成分を含む金属粒子や金属化合物などの粉末に、有機溶剤などの有機ビヒクルを混合して分散させたペースト状組成物(金属ペースト)の形態で使用されることが多い。 As described above, the active metal brazing material is generally a paste-like composition in which an organic vehicle such as an organic solvent is mixed and dispersed in a powder such as metal particles or a metal compound containing a metal component in the brazing material (a paste-like composition). Often used in the form of metal paste).

一方、近年のパワーモジュールは、小型化(高密度化)かつ高出力化が進む傾向にあり、搭載されるチップの温度上昇を抑制するため、より高い放熱特性が要求されている。そのため、パワーモジュール用回路基板としての銅貼り回路基板には放熱性の向上が求められており、接合される銅板を厚くする厚銅化によって放熱量を増加させる検討がなされている。 On the other hand, power modules in recent years tend to be smaller (higher density) and higher in output, and higher heat dissipation characteristics are required in order to suppress the temperature rise of the mounted chip. Therefore, it is required to improve the heat dissipation property of the copper-coated circuit board as the circuit board for the power module, and it is considered to increase the heat radiation amount by making the bonded copper plate thicker.

しかし、厚銅化は、銅板のはく離やセラミックス基板の割れといった接合性および信頼性(耐久信頼性または耐熱衝撃性)の点で不具合を生じさせる。すなわち、異種材料である銅板とセラミックス基板との熱膨張係数には大きな差があるため、稼働時のスイッチング(オン/オフ)動作による熱サイクルなどに伴って熱応力(熱膨張差)が生じ、この熱応力が前記不具合の要因となる。この熱応力は、厚銅化によって一層大きくなるとともに、両者を接合する接合層(接合部)では特に大きな熱応力がかかるため、高い放熱性と、高い接合性および信頼性との充足は困難である。 However, thick copper causes problems in terms of bondability and reliability (durability reliability or heat impact resistance) such as peeling of the copper plate and cracking of the ceramic substrate. That is, since there is a large difference in the thermal expansion coefficient between the copper plate, which is a different material, and the ceramic substrate, thermal stress (thermal expansion difference) occurs due to the thermal cycle due to the switching (on / off) operation during operation. This thermal stress causes the above-mentioned malfunction. This thermal stress becomes even greater due to the thickening of copper, and a particularly large thermal stress is applied to the joint layer (joint portion) that joins the two, so it is difficult to satisfy high heat dissipation, high bondability, and reliability. be.

このような厚銅化に対応するため、国際公開第2017/213207号(特許文献7)には、接合層における接合力の要となる活性金属化合物層の形態制御が重要であることが記載されている。前記特許文献1~6ではペースト状の活性金属ろう材が使用されているが、特許文献7には、ペースト状のろう材では限界があるため、合金化されたバルク状の活性金属ろう材をクラッドした複合材料によりセラミックス基板に接合する方法が開示されている。この文献にはクラッドする活性金属ろう材として、Ag-Cu-Ti-Sn合金が記載されている。 In order to cope with such thickening of copper, International Publication No. 2017/213207 (Patent Document 7) describes that it is important to control the morphology of the active metal compound layer, which is the key to the bonding force in the bonding layer. ing. In Patent Documents 1 to 6, a paste-like active metal brazing material is used, but in Patent Document 7, since there is a limit to the paste-like brazing material, an alloyed bulk-like active metal brazing material is used. A method of joining to a ceramic substrate by a clad composite material is disclosed. This document describes Ag—Cu—Ti—Sn alloys as active metal brazing materials to be clad.

特開2002-137974号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-137974 特開2014-90144号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-90144 特開2017-130686号公報JP-A-2017-130686 国際公開第2019/022133号International Publication No. 2019/022133 国際公開第2018/199060号International Publication No. 2018/199060 特開2019-64865号公報JP-A-2019-64865 国際公開第2017/213207号International Publication No. 2017/213207

しかし、特許文献7のバルク状の活性金属ろう材では、ペースト状のろう材に比べて調製し難く取り扱い性の点で劣るため、生産性が低く、銅貼り基板を効率よく製造できない。 However, the bulk-shaped active metal brazing material of Patent Document 7 is difficult to prepare and inferior in terms of handleability as compared with the paste-shaped brazing material, so that the productivity is low and the copper-coated substrate cannot be efficiently manufactured.

また、厚銅化を適用した際の具体的な銅板の厚みとしては、例えば、SiCパワー半導体素子では0.5mm以上(例えば1mmや3mm)も必要になる。ところが、通常、900℃程度の高温で接合を行うAMC基板では、銅板が厚くなるほど冷却時に生じる熱応力が大きくなるため、厚銅化による銅板の剥がれやセラミックス基板の割れが顕著になるとともに、たとえ接合できたとしても、残留応力のため信頼性に乏しかった。そのため、本発明者らは、セラミックス基板および銅板に対して、動作温度よりも大きな負荷が生じ得る接合時の熱応力を低減して接合性を確保する観点から、より低温で接合することに着目した。 Further, as a specific thickness of the copper plate when thick copper is applied, for example, a SiC power semiconductor element needs to have a thickness of 0.5 mm or more (for example, 1 mm or 3 mm). However, in an AMC substrate that is usually bonded at a high temperature of about 900 ° C., the thicker the copper plate, the greater the thermal stress generated during cooling. Even if it could be joined, it was unreliable due to residual stress. Therefore, the present inventors have focused on joining the ceramic substrate and the copper plate at a lower temperature from the viewpoint of reducing the thermal stress at the time of joining, which may cause a load larger than the operating temperature, and ensuring the bondability. did.

比較的低い接合温度で接合した例として、特許文献5の実施例6では、厚み0.8mmの無酸素銅板を窒化ケイ素基板に接合温度725℃で接合しているが、接合温度を710℃に下げた比較例5~6では銅板がはく離したことが記載されており、低温で良好な接合性を確保するのには限界があった。 As an example of bonding at a relatively low bonding temperature, in Example 6 of Patent Document 5, an oxygen-free copper plate having a thickness of 0.8 mm is bonded to a silicon nitride substrate at a bonding temperature of 725 ° C., but the bonding temperature is set to 710 ° C. In Comparative Examples 5 to 6 in which the copper plate was lowered, it was described that the copper plate was peeled off, and there was a limit in ensuring good bondability at a low temperature.

従って、本発明の目的は、厚い銅板であっても、セラミックス基板と低温で有効に接合できるとともに、耐久信頼性(耐熱衝撃性)に優れ、かつ外観が良好な接合層(または銅貼り基板)を形成可能な接合剤(接合材料、活性金属ろう材または金属ペースト)、ならびにこの接合材料を用いて形成された銅貼り基板およびその製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a bonding layer (or a copper-coated substrate) that can be effectively bonded to a ceramic substrate even at a thick copper plate at a low temperature, has excellent durability and reliability (heat impact resistance), and has a good appearance. It is an object of the present invention to provide a bonding agent (bonding material, active metal brazing material or metal paste) capable of forming the bonding material, and a copper-coated substrate formed using the bonding material and a method for producing the same.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、Ag、CuおよびSnの割合(または原子(元素)比)を特定の範囲に調整して活性金属と組み合わせると、厚い銅板であっても、セラミックス基板に低温で有効に接合できることを見いだし、本発明を完成した。 As a result of diligent studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors adjusted the ratio (or atomic (element) ratio) of Ag, Cu and Sn to a specific range and combined it with an active metal to obtain a thick copper plate. However, we have found that it can be effectively bonded to a ceramic substrate at a low temperature, and completed the present invention.

すなわち、本発明のペースト状組成物(接合剤(接合用組成物)または活性金属ろう材)は、AgおよびCuから選択される少なくとも一種と、Snとを含む非活性金属成分(1)[または合金形成成分(1)]と;活性金属を含む活性金属成分(2)と;有機ビヒクル(3)とを含む金属ペーストであって;
前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比を、Ag、CuおよびSnの総量に対する各原子の割合[単位:atm%]として三角座標上に(Ag,Cu,Sn)と表すとき、前記組成比が、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(43,46,11)、(23,62,15)、(15,65,20)、(0,59,41)、(0,13,87)、(35,13,52)、および(29,0,71)で囲まれた領域[好ましくは(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)、(0,59,41)、(0,13,87)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域(領域A~D)]またはその外縁(または近傍)にある接合剤である。
That is, the paste-like composition (bonding agent (bonding composition) or active metal brazing material) of the present invention is an inactive metal component (1) [or containing Sn and at least one selected from Ag and Cu. Alloy forming component (1)]; A metal paste containing an active metal component (2) containing an active metal; and an organic vehicle (3);
The composition ratio of Ag, Cu and Sn in the non-active metal component (1) is defined as (Ag, Cu, Sn) on triangular coordinates as the ratio of each atom to the total amount of Ag, Cu and Sn [unit: atm%]. When expressed, the composition ratio is (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (43,46,11), (23,62,15), (15). , 65,20), (0,59,41), (0,13,87), (35,13,52), and (29,0,71) [preferably (Ag, Cu). , Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (43,46,11), (33,54,13) ), (23,62,15), (15,65,20), (0,59,41), (0,13,87), (35,13,52), (32,6,62) and (Regions A to D) surrounded by (29,0,71)] or the outer edge (or near) of the bonding agent.

なお、本願において、三角座標上の所定領域の「外縁」(外側近傍)とは、前記所定領域の外側[前記所定領域内(領域内部および境界線上)に含まれない範囲]であって、かつ、前記所定領域を区画(規定)する境界線上の任意の点Pの座標を(Ag,Cu,Sn)=(PAg,PCu,PSn)としたとき(PAg+PCu+PSn=100[atm%])、(Ag,Cu,Sn)=(PAg+α,PCu+β,PSn+γ)で表される点Q(ただし、α、βおよびγは下記式を全て満たす)が形成する範囲(領域)、すなわち、前記所定領域の外側において点Qが存在し得る範囲または領域(前記所定領域の外縁部または外周部)であってもよい。 In the present application, the "outer edge" (near the outside) of the predetermined region on the triangular coordinates is the outside of the predetermined region [the range not included in the predetermined region (inside the region and on the boundary line)] and , When the coordinates of an arbitrary point P on the boundary line that partitions (defines) the predetermined area are (Ag, Cu, Sn) = ( PAg , P Cu , P Sn ), (P Ag + P Cu + P Sn = 100). [Atm%]), (Ag, Cu, Sn) = (P Ag + α, P Cu + β, P Sn + γ) forms a point Q (where α, β and γ satisfy all of the following equations). It may be a range (region) to be used, that is, a range or region (outer edge portion or outer peripheral portion of the predetermined region) in which the point Q may exist outside the predetermined region.

-2≦α≦2
-2≦β≦2
-2≦γ≦2
α+β+γ=0
-2 ≤ α ≤ 2
-2 ≤ β ≤ 2
-2 ≤ γ ≤ 2
α + β + γ = 0

前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比は、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(43,46,11)、(23,62,15)、(15,65,20)、(35,13,52)、および(29,0,71)で囲まれた領域またはその外縁(近傍)にあるのが好ましく;(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(35,13,52)、および(29,0,71)で囲まれた領域またはその外縁(近傍)にあるのがさらに好ましい。 The composition ratios of Ag, Cu and Sn in the inactive metal component (1) are (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (43,46,11). , (23,62,15), (15,65,20), (35,13,52), and (29,0,71), preferably in the area or its outer edge (nearby); Area surrounded by (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (35,13,52), and (29,0,71) or its outer edge (nearby) ) Is more preferable.

特に、前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比は、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)、(22,46,32)、(30,25,45)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域(領域A~C)またはその外縁(近傍)にあるのが好ましく;
(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域(領域A~B)[なかでも、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(48,32,20)、(51,13,36)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域(領域A~B)]またはその外縁(近傍)にあるのがより好ましく;
(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(51,13,36)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域(領域A)またはその外縁(近傍)にあるのがさらに好ましい。
In particular, the composition ratios of Ag, Cu and Sn in the inactive metal component (1) are (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25, 17), (47,40,13), (43,46,11), (33,54,13), (23,62,15), (15,65,20), (22,46,32) , (30,25,45), (35,13,52), (32,6,62) and (29,0,71) in the area (areas A to C) or its outer edge (nearby). Preferably;
(Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (35,13,52), (32) , 6,62) and (29,0,71) surrounded by regions (regions A to B) [among them, (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21) ), (58,25,17), (47,40,13), (48,32,20), (51,13,36), (35,13,52), (32,6,62) and It is more preferably in the region (regions A to B + )] surrounded by (29,0,71) or its outer edge (nearby);
(Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (51,13,36), (35,13,52), (32,6,62) and (29) , 0, 71), more preferably in the region (region A) or its outer edge (nearby).

また、前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比で合金を形成したとき、前記合金の融点(または溶融温度)は、400~650℃程度であってもよい。 Further, when the alloy is formed by the composition ratio of Ag, Cu and Sn in the non-active metal component (1), the melting point (or melting temperature) of the alloy may be about 400 to 650 ° C.

前記活性金属は、Ti、Zr、Hf、およびNbから選択される少なくとも一種であってもよい。前記活性金属成分(2)は、活性金属の水素化物を含んでいてもよい。前記活性金属成分(2)の割合は、前記非活性金属成分(1)の総量100質量部に対して、0.5~30質量部程度であってもよい。 The active metal may be at least one selected from Ti, Zr, Hf, and Nb. The active metal component (2) may contain a hydride of the active metal. The ratio of the active metal component (2) may be about 0.5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the inactive metal component (1).

前記接合剤(金属ペースト)は、銅を含む銅板と、セラミックス基板とが接合された銅貼り基板を形成するための活性金属ろう材であってもよい。前記銅板の平均厚みは、0.5~5mm程度であってもよい。前記セラミックス基板は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、およびアルミナから選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。前記銅貼り基板は、パワーモジュール用回路基板であってもよい。 The bonding agent (metal paste) may be an active metal brazing material for forming a copper-coated substrate in which a copper plate containing copper and a ceramic substrate are bonded. The average thickness of the copper plate may be about 0.5 to 5 mm. The ceramic substrate may contain at least one selected from silicon nitride, aluminum nitride, and alumina. The copper-clad substrate may be a circuit board for a power module.

本発明は、前記銅板および前記セラミックス基板と、この銅板およびセラミックス基板の間に介在し、かつ前記接合剤(金属ペースト)の焼成物(または焼結物)で形成された接合層とを含む銅貼り基板を包含する。 The present invention comprises copper comprising the copper plate and the ceramic substrate and a bonding layer interposed between the copper plate and the ceramic substrate and formed of a fired product (or sintered body) of the bonding agent (metal paste). Includes pasted substrate.

また、本発明は、前記銅板および前記セラミックス基板と、この銅板およびセラミックス基板の間に介在し、かつ前記接合剤(金属ペースト)で形成された金属ペースト層とを含む積層体を形成する積層工程と;
この積層工程で得られた前記積層体を加熱して、前記金属ペースト層が焼成(または焼結)された接合層を形成する接合工程とを含む前記銅貼り基板の製造方法も包含する。前記接合工程における加熱温度(または接合温度)は、430~710℃程度であってもよい。
Further, the present invention is a laminating step of forming a laminate including the copper plate and the ceramic substrate, and a metal paste layer interposed between the copper plate and the ceramic substrate and formed of the bonding agent (metal paste). When;
It also includes a method for manufacturing a copper-coated substrate, which comprises a joining step of heating the laminated body obtained in this laminating step to form a joining layer in which the metal paste layer is fired (or sintered). The heating temperature (or joining temperature) in the joining step may be about 430 to 710 ° C.

なお、本願において、Ag、CuおよびSnの組成比(Ag,Cu,Sn)が、三角座標上に規定された複数の点(または複数の特定組成比)で「囲まれた領域」にあるとは、特に断りがない限り、前記複数の点(または組成比)で形成される多角形(凹多角形または凸多角形)の内部(内側領域)のみならず、前記多角形を構成する辺(または線分)上に、前記組成比(Ag,Cu,Sn)が位置してもよいことを意味する。 In the present application, it is assumed that the composition ratios (Ag, Cu, Sn) of Ag, Cu, and Sn are in the "region surrounded by" a plurality of points (or a plurality of specific composition ratios) defined on the triangular coordinates. Unless otherwise specified, is not only the inside (inner region) of the polygon (concave polygon or convex polygon) formed by the plurality of points (or composition ratio), but also the sides (or the sides) constituting the polygon. It means that the composition ratio (Ag, Cu, Sn) may be located on the line segment).

また、本願において、合金の「融点」(または「溶融温度」)とは、固相線温度を意味する。 Further, in the present application, the "melting point" (or "melting temperature") of the alloy means the solid phase temperature.

本発明の接合剤(接合材料、接合用組成物、金属ペーストまたは活性金属ろう材)は、厚い銅板であっても、セラミックス基板と低温で有効に接合できる。また、高い接合性(接着性または密着性)を示すだけでなく、スイッチング動作などの熱サイクルによって生じる熱応力(または熱膨張差による負荷)が繰り返し加わっても、基板割れや銅板はく離を有効に抑制でき、耐久信頼性(耐熱衝撃性)に優れている。さらに、接合層の外観も良好である。外観は、接合性や耐久信頼性とは同時に満たし難いトレードオフな特性であるにもかかわらず、これらの特性をバランスよく充足できる。また、ペースト状組成物であっても、低温で有効に接合可能なため、銅貼り基板を効率よく(高い生産性で)製造できる。 The bonding agent (bonding material, bonding composition, metal paste or active metal brazing material) of the present invention can effectively bond a thick copper plate to a ceramic substrate at a low temperature. In addition to exhibiting high bondability (adhesiveness or adhesion), even if thermal stress (or load due to thermal expansion difference) generated by thermal cycles such as switching operation is repeatedly applied, substrate cracking and copper plate peeling are effective. It can be suppressed and has excellent durability and reliability (heat impact resistance). In addition, the appearance of the bonding layer is also good. Although the appearance is a trade-off characteristic that is difficult to satisfy at the same time as the bondability and durability reliability, these characteristics can be satisfied in a well-balanced manner. Further, even a paste-like composition can be effectively bonded at a low temperature, so that a copper-coated substrate can be efficiently manufactured (with high productivity).

図1は本発明のAg、CuおよびSnの組成比(Ag,Cu,Sn)の範囲(領域A,B,C,Dおよび境界線X,Y)を説明するための三角座標である。FIG. 1 is a triangular coordinate for explaining a range (regions A, B, C, D and boundary lines X, Y) of the composition ratio (Ag, Cu, Sn) of Ag, Cu, and Sn of the present invention. 図2は実施例における銅貼り基板の作製方法を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic view for explaining a method of manufacturing a copper-clad substrate in an embodiment. 図3は実施例における接合用組成物(金属ペースト)または接合層のAg、CuおよびSnの組成比(Ag,Cu,Sn)を示す三角座標である。FIG. 3 is triangular coordinates showing the composition ratio (Ag, Cu, Sn) of Ag, Cu, and Sn of the bonding composition (metal paste) or the bonding layer in the examples.

[接合剤(接合用組成物または金属ペースト)]
接合剤(接合用組成物または金属ペースト)は、活性金属とは異なる特定の金属を所定の割合で含む非活性金属成分(1)と;活性金属を含む活性金属成分(2)と;有機ビヒクル(3)とを含んでいる。
[Jointing agent (bonding composition or metal paste)]
The bonding agent (bonding composition or metal paste) contains an inactive metal component (1) containing a specific metal different from the active metal in a predetermined ratio; and an active metal component (2) containing an active metal; an organic vehicle. (3) and is included.

(1)非活性金属成分(ろう材層形成金属成分または合金形成成分)
非活性金属成分(1)は、後述する活性金属とは異なる金属成分として、AgおよびCuから選択される少なくとも一種の第1の非活性金属成分と、第2の非活性金属成分としてのSnとを所定の割合(組成比または原子(元素)比)で含んでいる。これらの非活性金属成分(1)は、焼成(または焼結)後の接合層において、ろう材層の主成分となる合金を形成する。
(1) Non-active metal component (metal layer forming metal component or alloy forming component)
The inactive metal component (1) includes at least one first inactive metal component selected from Ag and Cu as a metal component different from the active metal described later, and Sn as a second inactive metal component. Is contained in a predetermined ratio (composition ratio or atomic (element) ratio). These inactive metal components (1) form an alloy that is the main component of the brazing filler metal layer in the bonded layer after firing (or sintering).

第1の非活性金属成分としては、接合性を向上し易い点から、少なくともAgを含むのが好ましく、Cuを含む場合には、後述するようにCuの割合(組成比または原子比)がAgよりも少ないのがさらに好ましく、実質的にCuを含んでいなくてもよい。 The first non-active metal component preferably contains at least Ag from the viewpoint of easily improving bondability, and when Cu is contained, the proportion of Cu (composition ratio or atomic ratio) is Ag, as will be described later. It is more preferably less than, and it does not have to contain substantially Cu.

金属ペーストは、第2の非活性金属成分としてのSnを含むことにより、形成される合金の融点(または溶融温度)が低減されて、従来よりも低温での接合が可能になる。 By including Sn as a second non-active metal component in the metal paste, the melting point (or melting temperature) of the formed alloy is reduced, and bonding at a lower temperature than before is possible.

また、非活性金属成分(1)は、第1および第2の非活性金属成分とは異なる他の非活性金属成分(第3の非活性金属成分)を必要に応じて含んでいてもよい。第3の非活性金属成分としては、例えば、Ni、W、Mo、Au、Pt、Pdなどの高融点金属、Bi、In、Znなどの低融点金属(または易溶融金属)などが挙げられる。これらの第3の非活性金属成分は、単独でまたは2種以上組み合わせて含まれていてもよい。これらの第3の非活性金属成分の割合は、非活性金属成分(1)全体に対して、例えば30質量%以下(例えば0~10質量%)、好ましくは5質量%以下(例えば0.1~3質量%)であり、実質的に0質量%、すなわち、非活性金属成分(1)が第1および第2の非活性金属成分のみで構成されるのがさらに好ましい。 Further, the inactive metal component (1) may contain another inactive metal component (third inactive metal component) different from the first and second inactive metal components, if necessary. Examples of the third non-active metal component include high melting point metals such as Ni, W, Mo, Au, Pt, and Pd, low melting point metals such as Bi, In, and Zn (or easily melted metals). These third inactive metal components may be contained alone or in combination of two or more. The ratio of these third inactive metal components is, for example, 30% by mass or less (for example, 0 to 10% by mass), preferably 5% by mass or less (for example, 0.1) with respect to the entire inactive metal component (1). ~ 3% by mass), which is substantially 0% by mass, that is, it is more preferable that the inactive metal component (1) is composed of only the first and second inactive metal components.

これらの非活性金属成分(1)の形態は特に制限されないが、粒子状の形態で含まれているのが好ましい。非活性金属成分(1)中の金属成分は、それぞれ金属単体粒子(金属粒子)として含まれていてもよく、合金化した合金粒子として含まれていてもよい。合金粒子としては、非活性金属成分(1)中の金属成分のうち、全金属成分が合金化した合金粒子であってもよいが、少なくとも一部が合金化した合金粒子であればよい。非活性金属成分(1)の好ましい形態としては、各金属単体粒子(金属粒子)の混合粒子、または金属単体粒子(金属粒子)と合金粒子とを組み合わせた混合粒子である。 The form of these inactive metal components (1) is not particularly limited, but it is preferably contained in the form of particles. The metal component in the non-active metal component (1) may be contained as a single metal particle (metal particle) or may be contained as an alloyed alloy particle. The alloy particles may be alloy particles in which all the metal components of the metal components in the non-active metal component (1) are alloyed, but at least a part of the metal components may be alloyed. The preferred form of the non-active metal component (1) is a mixed particle of each metal single particle (metal particle) or a mixed particle in which a metal single particle (metal particle) and an alloy particle are combined.

粒子状の非活性金属成分(1)(前記金属単体粒子、合金粒子などの非活性金属粒子)の代表的な形状としては、例えば、球状(真球状または略球状)、楕円体(楕円球)状、多面体状(多角錘状、立方体状や直方体状など多角柱状など)、板状(扁平状、鱗片状、薄片状など)、ロッド状または棒状、繊維状、樹針状、不定形状などが挙げられ、通常、球状、楕円体状、多面体状、不定形状などである。充填密度が高くなる点や、ペーストとしての流動性に優れる点から、球状が好ましい。 Typical shapes of the particulate inactive metal component (1) (inactive metal particles such as the single metal particles and alloy particles) include, for example, a spherical shape (a true spherical shape or a substantially spherical shape) and an ellipsoidal body (an ellipsoidal sphere). Shapes, polyhedrons (polygonites, cubes, rectangular parallelepipeds, etc.), plates (flats, scales, flakes, etc.), rods or rods, fibrous, needles, irregular shapes, etc. These are usually spherical, ellipsoidal, polyhedron, and indefinite. A spherical shape is preferable because the filling density is high and the fluidity as a paste is excellent.

粒子状の非活性金属成分(1)(前記金属単体粒子、合金粒子などの非活性金属粒子)の中心粒径(D50)は、ペーストとしての流動性、焼成後の緻密性ならびに気密性および接合性(密着性)を向上できる点から、100μm以下(特に50μm以下)程度であってもよく、例えば0.001~50μm、好ましくは0.01~20μm、より好ましくは0.1~15μm、さらに好ましくは0.2~10μmである。 The central particle size (D50) of the particulate inactive metal component (1) (inactive metal particles such as the single metal particles and alloy particles) has fluidity as a paste, compactness after firing, and airtightness and bonding. From the viewpoint of improving the property (adhesion), it may be about 100 μm or less (particularly 50 μm or less), for example, 0.001 to 50 μm, preferably 0.01 to 20 μm, more preferably 0.1 to 15 μm, and further. It is preferably 0.2 to 10 μm.

なお、本願において、中心粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定された平均粒径(体積基準)を意味する。 In the present application, the central particle size means an average particle size (volume basis) measured by using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.

粒子状の非活性金属成分(1)(前記金属単体粒子、合金粒子などの非活性金属粒子)は、ペースト中の金属含有量を向上でき、接合層の緻密性(接合性)および熱伝導性を向上できるとともに、ペーストの取り扱い性を向上(粘度を調整)し易い点から、粒径3μm未満(例えば1nm以上3μm未満)の非活性金属小粒子(以下「小粒子」と称する)と、粒径3~50μmの非活性金属大粒子(以下「大粒子」と称する)との組み合わせが好ましい。 The particulate inactive metal component (1) (inactive metal particles such as the single metal particles and alloy particles) can improve the metal content in the paste, and the denseness (bonding property) and thermal conductivity of the bonding layer can be improved. Inactive metal small particles (hereinafter referred to as "small particles") having a particle size of less than 3 μm (for example, 1 nm or more and less than 3 μm) and particles from the viewpoint of improving the handleability of the paste (adjusting the viscosity). A combination with large particles of inactive metal having a diameter of 3 to 50 μm (hereinafter referred to as “large particles”) is preferable.

小粒子の中心粒径は、例えば0.1~2.5μm、好ましくは0.2~2μm、さらに好ましくは0.25~1.5μm、より好ましくは0.3~1μmである。小粒子の中心粒径が小さすぎると、金属ペーストの粘度が上昇して取り扱い性が困難となるおそれがあり、大きすぎると、緻密性(接合性)が低下するおそれがある。 The central particle size of the small particles is, for example, 0.1 to 2.5 μm, preferably 0.2 to 2 μm, more preferably 0.25 to 1.5 μm, and more preferably 0.3 to 1 μm. If the central particle size of the small particles is too small, the viscosity of the metal paste may increase and handleability may become difficult, and if it is too large, the denseness (bondability) may decrease.

大粒子の中心粒径は、例えば3~30μm、好ましくは4~20μm、さらに好ましくは4.5~15μm、より好ましくは5~10μmである。大粒子の中心粒径が小さすぎると、ペーストの焼結収縮が大きくなるおそれがあり、大きすぎると、接合部の緻密性(接合性)が低下するおそれがある。 The central particle size of the large particles is, for example, 3 to 30 μm, preferably 4 to 20 μm, more preferably 4.5 to 15 μm, and more preferably 5 to 10 μm. If the central particle size of the large particles is too small, the sintering shrinkage of the paste may be large, and if it is too large, the denseness (bondability) of the bonded portion may be deteriorated.

粒子状の非活性金属成分(1)(前記金属単体粒子、合金粒子などの非活性金属粒子)として、小粒子と大粒子とを組み合わせる場合、小粒子の割合は、大粒子100体積部に対して、例えば1~500体積部、好ましくは50~400体積部、さらに好ましくは70~300体積部、より好ましくは90~230体積部である。小粒子の割合が少なすぎると、接合部の緻密性(接合性)が低下するおそれがあり、多すぎると、取り扱い性が低下するおそれがある。 When small particles and large particles are combined as the particulate inactive metal component (1) (inactive metal particles such as the single metal particles and alloy particles), the ratio of the small particles to 100 parts by volume of the large particles is For example, it is 1 to 500 parts by volume, preferably 50 to 400 parts by volume, more preferably 70 to 300 parts by volume, and more preferably 90 to 230 parts by volume. If the proportion of small particles is too small, the denseness (bondability) of the bonded portion may be deteriorated, and if it is too large, the handleability may be deteriorated.

なお、本願において、体積割合は、25℃、大気圧下での体積割合を示す。 In the present application, the volume ratio indicates the volume ratio at 25 ° C. and under atmospheric pressure.

粒子状の非活性金属成分(1)(前記金属単体粒子、合金粒子などの非活性金属粒子)は、慣用の方法で製造でき、例えば、湿式還元法、電解法、アトマイズ法、水アトマイズ法などの各種製法によって製造できる。 The particulate inactive metal component (1) (inactive metal particles such as the elemental metal particles and alloy particles) can be produced by a conventional method, for example, a wet reduction method, an electrolysis method, an atomizing method, a water atomizing method, or the like. It can be manufactured by various manufacturing methods.

(非活性金属成分(1)の組成比)
非活性金属成分(1)において、Ag、CuおよびSnの組成比、すなわち、Ag、CuおよびSnの総量(100atm%)に対する各原子の割合[単位:atm%]は、所定の範囲に調整されている。Ag、CuおよびSnの各割合(原子比または元素比)[単位:atm%]を三角座標上に(Ag,Cu,Sn)と表すとき、前記組成比は、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)、(0,59,41)、(0,13,87)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域、すなわち、図1に示すように、領域A、B(Bを含む)、CおよびDのいずれかの領域またはその外縁(好ましくは前記領域)にある。
(Composition ratio of inactive metal component (1))
In the non-active metal component (1), the composition ratio of Ag, Cu and Sn, that is, the ratio of each atom to the total amount (100 atm%) of Ag, Cu and Sn [unit: atm%] is adjusted to a predetermined range. ing. When each ratio (atomic ratio or element ratio) [unit: atm%] of Ag, Cu and Sn is expressed as (Ag, Cu, Sn) on the triangular coordinates, the composition ratio is (Ag, Cu, Sn) =. (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (43,46,11), (33,54,13), (23) , 62,15), (15,65,20), (0,59,41), (0,13,87), (35,13,52), (32,6,62) and (29,0) , 71), that is, in any of regions A, B (including B + ), C and D, or the outer edge thereof (preferably said region), as shown in FIG.

なお、本願において、「領域A」は、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(51,13,36)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域(内部および境界線上)の組成比を意味し;
「領域B」は、(Ag,Cu,Sn)=(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(35,13,52)および(51,13,36)で囲まれた領域[ただし、(67,12,21)、(51,13,36)および(35,13,52)をこの順で結ぶ直線(線分)上は除く]の組成比を意味し;
「領域B」は、(Ag,Cu,Sn)=(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(48,32,20)および(51,13,36)で囲まれた領域[ただし、(67,12,21)および(51,13,36)を結ぶ直線(線分)上は除く]の組成比を意味し;
「領域C」は、(Ag,Cu,Sn)=(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)、(22,46,32)、(30,25,45)および(35,13,52)で囲まれた領域[ただし、(47,40,13)および(35,13,52)を結ぶ直線(線分)上は除く]の組成比を意味し;
「領域D」は、(Ag,Cu,Sn)=(15,65,20)、(0,59,41)、(0,13,87)、(35,13,52)、(30,25,45)および(22,46,32)で囲まれた領域[ただし、(15,65,20)、(22,46,32)、(30,25,45)および(35,13,52)をこの順で結ぶ直線(線分)上は除く]の組成比を意味する。
In the present application, the "region A" is (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (51,13,36), (35,13,52). , (32,6,62) and (29,0,71) means the composition ratio of the region (inside and on the boundary);
"Region B" includes (Ag, Cu, Sn) = (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (35,13,52) and (51,13). , 36) [except on the straight line (line segment) connecting (67,12,21), (51,13,36) and (35,13,52) in this order] Means ratio;
"Region B + " means (Ag, Cu, Sn) = (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (48,32,20) and (51, It means the composition ratio of the region surrounded by 13,36) [except on the straight line (line segment) connecting (67,12,21) and (51,13,36)];
"Region C" is (Ag, Cu, Sn) = (47,40,13), (43,46,11), (33,54,13), (23,62,15), (15,65). , 20), (22,46,32), (30,25,45) and (35,13,52) [however, (47,40,13) and (35,13,52). Except on the straight line (line segment) connecting the]] means the composition ratio;
"Region D" is (Ag, Cu, Sn) = (15,65,20), (0,59,41), (0,13,87), (35,13,52), (30,25). , 45) and the area enclosed by (22,46,32) [however, (15,65,20), (22,46,32), (30,25,45) and (35,13,52). Except on the straight line (line segment) connecting in this order].

厚い銅板に対しても(または銅板とセラミックス基板との熱膨張係数の差が大きくても)、低温でより有効に接合性を向上できる点から、前記組成比は、領域A~C(領域A+B+Cともいう)またはその外縁(近傍)にあるのが好ましく、より好ましくは領域A~B(領域A+Bともいう)またはその外縁、さらに好ましくは領域A~B(領域A+Bともいう)またはその外縁、特に領域Aまたはその外縁が好ましい。すなわち、領域Dから領域A側へ行くにつれて[または領域A~Dにおいて、Agが増える方向および/またはCuが減る方向(図1における左側および/または下側)へ向かうにつれて]、接合性を向上し易くなるようである。 The composition ratios are in regions A to C (regions A + B + C) because the bondability can be improved more effectively at low temperatures even for thick copper plates (or even if the difference in the coefficient of thermal expansion between the copper plate and the ceramic substrate is large). Also referred to) or its outer edge (nearby), more preferably regions A to B (also referred to as region A + B) or its outer edge, and even more preferably regions A to B + (also referred to as region A + B + ) or its outer edge. Especially, the region A or the outer edge thereof is preferable. That is, the bondability is improved from the region D toward the region A [or in the regions A to D, in the direction in which Ag increases and / or in the direction in which Cu decreases (left side and / or lower side in FIG. 1)]. It seems to be easier to do.

なお、同様の観点から、前記組成比は、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(43,46,11)、(23,62,15)、(15,65,20)、(35,13,52)および(29,0,71)で囲まれた領域にあるのが好ましく、さらに好ましくは(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(35,13,52)、および(29,0,71)で囲まれた領域にあってもよい。 From the same viewpoint, the composition ratios are (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (43,46,11), (23,62,15). ), (15,65,20), (35,13,52) and (29,0,71), more preferably (Ag, Cu, Sn) = (74, It may be in the area enclosed by 0,26), (67,12,21), (35,13,52), and (29,0,71).

本発明の接合用組成物(金属ペースト)では、このようにAg、CuおよびSnの組成比が所定の範囲となるよう調整されているため、ろう材層を形成する合金の融点(または溶融温度)が低減されて、従来よりも低温であっても接合できるものと推察されるが、本発明者らが当初着目したように、単純に接合温度(または合金の融点)を低下させて、接合時の加熱(焼成または焼結)および冷却によって生じる熱応力さえ低減できれば、接合性を改善できるわけではなかった。また、合金の融点(溶融温度)および接合温度(焼成または焼結温度)は、接合性のみならず、耐久信頼性(耐熱衝撃性)および接合後の外観とも密接に関係しているため、これらの特性を同時に満たすのは特に困難であった。 In the bonding composition (metal paste) of the present invention, since the composition ratios of Ag, Cu and Sn are adjusted to be within a predetermined range in this way, the melting point (or melting temperature) of the alloy forming the brazing filler metal layer is formed. ) Is reduced, and it is presumed that bonding can be performed even at a lower temperature than before, but as the present inventors initially focused on, the bonding temperature (or the melting point of the alloy) is simply lowered to perform bonding. If only the thermal stress generated by heating (firing or sintering) and cooling at the time could be reduced, the bondability could not be improved. In addition, the melting point (melting temperature) and bonding temperature (firing or sintering temperature) of the alloy are closely related not only to the bonding property but also to the durability reliability (heat impact resistance) and the appearance after bonding. It was particularly difficult to satisfy the characteristics of.

詳しくは、合金の融点(溶融温度)を低下させた場合、低い接合温度で合金を溶融して接合層(またはろう材層)を形成できるため、接合時の熱応力を抑制でき、接合性を向上できる反面、接合温度が低すぎて活性金属成分(2)がセラミックス基板と十分に反応できず、接合性が低下したり、耐久信頼性(耐熱衝撃性)が低下するおそれがある。しかし、活性金属成分(2)の反応性を向上するために接合温度を上げすぎると、接合層またはろう材層(または非活性金属成分(1))の流動性が高くなり過ぎるため、非活性金属成分(1)が流出して、セラミックス基板上へのはみ出しや銅板上への這い上がりが生じ、外観不良の原因となる。このような外観不良は、銅貼り基板製造後の後工程において、銅板面などにめっき処理やはんだ付けを施す際に悪影響を及ぼすのみならず、特に過剰に流出してしまうと接合性の低下も引き起こすおそれがある。また、このような外観不良は、セラミックス基板や銅板に対するぬれ性も関係しており、Ag、CuおよびSnの組成比によっても変化するため、前記特性を同時に満たすのは極めて困難であったが、本発明では、Ag、CuおよびSnの組成比を所定範囲に調整したため、これらの特性を有効に充足できる。 Specifically, when the melting point (melting temperature) of the alloy is lowered, the alloy can be melted at a low bonding temperature to form a bonding layer (or brazing material layer), so that thermal stress during bonding can be suppressed and the bonding property can be improved. On the other hand, the bonding temperature is too low and the active metal component (2) cannot sufficiently react with the ceramic substrate, which may reduce the bonding property or the durability reliability (heat impact resistance). However, if the bonding temperature is raised too high in order to improve the reactivity of the active metal component (2), the fluidity of the bonding layer or the brazing filler metal layer (or the inactive metal component (1)) becomes too high, so that the bonding layer is inactive. The metal component (1) flows out, causing protrusion on the ceramic substrate and crawling on the copper plate, which causes poor appearance. Such poor appearance not only has an adverse effect when plating or soldering the copper plate surface in the post-process after manufacturing the copper-coated substrate, but also deteriorates the bondability especially when it is excessively discharged. May cause. Further, such poor appearance is related to the wettability to the ceramic substrate or the copper plate and changes depending on the composition ratio of Ag, Cu and Sn, so that it is extremely difficult to satisfy the above-mentioned characteristics at the same time. In the present invention, since the composition ratios of Ag, Cu and Sn are adjusted within a predetermined range, these characteristics can be effectively satisfied.

前記Ag、CuおよびSnの組成比で合金を形成したときの融点は、例えば400~650℃(例えば450~630℃)程度であってもよく、好ましくは470~650℃(例えば490~600℃)、さらに好ましくは500~650℃(例えば510~550℃)である。合金の融点(溶融温度)が高すぎると、接合性(またはぬれ性)を確保するために高い接合温度(焼成または焼結温度)が必要となり、冷却時に生じる大きな熱応力(負荷)により銅板の反りやセラミックス基板の割れが生じ易く、特に、大きな負荷が生じる厚い銅板を有効に接合できないおそれがある。一方、合金の融点(溶融温度)が低すぎると、接合層(またはろう材層)の流出による外観および/または接合不良を抑制するために接合温度を低く調整する必要があり、活性金属成分(2)がセラミックス基板と十分に反応できず、接合性が低下したり、耐久信頼性(耐熱衝撃性)が低下するおそれがある。 The melting point when the alloy is formed with the composition ratios of Ag, Cu and Sn may be, for example, about 400 to 650 ° C. (for example, 450 to 630 ° C.), preferably 470 to 650 ° C. (for example, 490 to 600 ° C.). ), More preferably 500 to 650 ° C (for example, 510 to 550 ° C). If the melting point (melting temperature) of the alloy is too high, a high bonding temperature (firing or sintering temperature) is required to ensure bonding (or wettability), and the large thermal stress (load) generated during cooling causes the copper plate to have a high bonding temperature. Warpage and cracking of the ceramic substrate are likely to occur, and in particular, a thick copper plate that causes a large load may not be effectively bonded. On the other hand, if the melting point (melting temperature) of the alloy is too low, it is necessary to adjust the bonding temperature low in order to suppress the appearance and / or bonding failure due to the outflow of the bonding layer (or brazing material layer), and the active metal component (or active metal component). 2) may not sufficiently react with the ceramic substrate, resulting in deterioration of bondability and durability reliability (heat impact resistance).

なお、前記Ag、CuおよびSnの組成比で合金を形成したときの融点は、慣用の方法、例えば、示差走査熱量測定(DSC)などにより測定できる。 The melting point when the alloy is formed with the composition ratios of Ag, Cu and Sn can be measured by a conventional method, for example, differential scanning calorimetry (DSC).

なお、図1において、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)および(0,59,41)をこの順に結ぶ直線(線分)で構成される境界線、すなわち、領域A~Dと、この領域A~Dの外側に位置し、かつSnの割合が低い領域(後述の参考例1~5および参考例9~10が含まれる領域)との境界線をXとし;
(Ag,Cu,Sn)=(0,13,87)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)をこの順に結ぶ線分で構成される境界線、すなわち、領域A~Dと、この領域A~Dの外側に位置し、かつSnの割合が高い領域(後述の参考例6~8が含まれる領域)との境界線をYとした。
In addition, in FIG. 1, (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (43,46). , 11), (33,54,13), (23,62,15), (15,65,20) and (0,59,41). That is, the boundary line between the regions A to D and the region located outside the regions A to D and having a low Sn ratio (the region including Reference Examples 1 to 5 and Reference Examples 9 to 10 described later). Let X;
Boundary composed of line segments connecting (Ag, Cu, Sn) = (0,13,87), (35,13,52), (32,6,62) and (29,0,71) in this order. The boundary line between the lines, that is, the regions A to D and the regions located outside the regions A to D and having a high Sn ratio (regions including Reference Examples 6 to 8 described later) was defined as Y.

前記境界線X付近に600~650℃程度の固液境界(または融点)の組成比が存在し、境界線Y付近に400℃程度の固液境界が存在し、この境界線Xと境界線Yとの間(合金の融点が400~650℃程度の組成比)の領域では、焼成温度700℃程度以下の低温で厚い銅板を接合可能なようである。 A composition ratio of a solid-liquid boundary (or melting point) of about 600 to 650 ° C. exists near the boundary line X, and a solid-liquid boundary of about 400 ° C. exists near the boundary line Y, and the boundary line X and the boundary line Y exist. In the region between and (the melting point of the alloy is about 400 to 650 ° C.), it seems that a thick copper plate can be bonded at a low temperature of about 700 ° C. or lower.

そのため、前記Ag、CuおよびSnの組成比は、前述のように前記領域内(内部および境界線上)にあってもよいが、本願発明の効果を害しない範囲で(接合性を確保できる範囲で)、前記領域の外縁(外側近傍、例えば、境界線XおよびYの外縁(近傍)など)であってもよい。 Therefore, the composition ratio of Ag, Cu, and Sn may be within the region (inside and on the boundary line) as described above, but within a range that does not impair the effect of the present invention (within a range that can ensure bondability). ), The outer edge of the region (near the outside, for example, the outer edge (near) of the boundaries X and Y).

前記領域の外縁(前記領域の外側近傍)としては、領域を区画する境界線上から外側に向かって(境界線の垂直方向に向かって)、各成分が、例えば2atm%(例えば1.5atm%)、好ましくは1atm%(例えば0.5atm%)、さらに好ましくは0.3atm%(例えば0.1atm%)程度の範囲内となる領域であってもよい。例えば、領域の外縁(近傍)は、領域を区画する境界線上の任意の点Pの座標を(Ag,Cu,Sn)=(PAg,PCu,PSn)としたとき、(Ag,Cu,Sn)=(PAg+α,PCu+β,PSn+γ)で表される点Q(ただし、α、βおよびγは下記式を全て満たす)が形成する領域であってもよい。 As the outer edge of the region (near the outside of the region), each component is, for example, 2 atm% (for example, 1.5 atm%) from the boundary line that divides the region to the outside (toward the vertical direction of the boundary line). The region may be preferably in the range of about 1 atm% (for example, 0.5 atm%), more preferably about 0.3 atm% (for example, 0.1 atm%). For example, the outer edge (nearby) of a region is (Ag, Cu, Cu) when the coordinates of an arbitrary point P on the boundary line that divides the region are (Ag, Cu, Sn) = (P Ag , P Cu , P Sn ). , Sn) = (P Ag + α, P Cu + β, P Sn + γ) may be a region formed by a point Q (where α, β and γ satisfy all of the following equations).

-2≦α≦2
-2≦β≦2
-2≦γ≦2
α+β+γ=0
-2 ≤ α ≤ 2
-2 ≤ β ≤ 2
-2 ≤ γ ≤ 2
α + β + γ = 0

好ましいαは、-1.5≦α≦1.5(例えば、-1≦α≦1)、さらに好ましくは-0.5≦α≦0.5(例えば、-0.3≦α≦0.3)、特に、-0.1≦α≦0.1であってもよい。なお、好ましいβの範囲およびγの範囲も、それぞれ上記αの好ましい範囲と同様である。これらのα、βおよびγの各範囲は、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。 Preferred α is −1.5 ≦ α ≦ 1.5 (for example, -1 ≦ α ≦ 1), and more preferably −0.5 ≦ α ≦ 0.5 (for example, −0.3 ≦ α ≦ 0. 3) In particular, −0.1 ≦ α ≦ 0.1 may be used. The preferred range of β and the range of γ are also the same as the preferred range of α, respectively. The ranges of α, β and γ may be the same or different.

また、Agの組成比(原子比)は前記範囲(領域)内またはその外縁(近傍)にあればよいが、非活性金属成分(1)全体(特に、Ag、CuおよびSnの総量)に対して、0~76atm%程度から選択してもよく、例えば0~74atm%(例えば15~74atm%)、好ましくは29~74atm%(例えば35~74atm%)、さらに好ましくは44~74atm%(例えば60~74atm%)である。また、Agの組成比(原子比)は、非活性金属成分(1)全体(特に、Ag、CuおよびSnの総量)に対して、例えば0~72質量%(例えば20~72質量%)、好ましくは27~72質量%(例えば35~72質量%)、さらに好ましくは44~72質量%(例えば58~72質量%)である。Agの組成比(原子比)が少なすぎると、接合性が低下するおそれがある。 Further, the composition ratio (atomic ratio) of Ag may be within the above range (region) or its outer edge (nearby), but with respect to the entire inactive metal component (1) (particularly, the total amount of Ag, Cu and Sn). It may be selected from about 0 to 76 atm%, for example, 0 to 74 atm% (for example, 15 to 74 atm%), preferably 29 to 74 atm% (for example, 35 to 74 atm%), and more preferably 44 to 74 atm% (for example). 60-74 atm%). The composition ratio (atomic ratio) of Ag is, for example, 0 to 72% by mass (for example, 20 to 72% by mass) with respect to the entire non-active metal component (1) (particularly, the total amount of Ag, Cu and Sn). It is preferably 27 to 72% by mass (for example, 35 to 72% by mass), and more preferably 44 to 72% by mass (for example, 58 to 72% by mass). If the composition ratio (atomic ratio) of Ag is too small, the bondability may deteriorate.

Cuの組成比(原子比)は前記範囲内またはその外縁(近傍)にあればよいが、非活性金属成分(1)全体(特に、Ag、CuおよびSnの総量)に対して、例えば0~65atm%(例えば0~53atm%)、好ましくは0~46atm%(例えば0~32atm%)、さらに好ましくは0~19atm%(例えば0~13atm%)、特に好ましくは0~12atm%である。また、Cuの組成比(原子比)は、非活性金属成分(1)全体(特に、Ag、CuおよびSnの総量)に対して、例えば0~51質量%(例えば0~39質量%)、好ましくは0~33質量%(例えば0~21質量%)、さらに好ましくは0~12質量%(例えば0~7.8質量%)、特に好ましくは0~7質量%であり、実質的にCuを含んでいなくてもよい。Cuの組成比(原子比)が多すぎると、接合性や耐久信頼性が低下するおそれがある。 The composition ratio (atomic ratio) of Cu may be within the above range or at the outer edge (near) thereof, but is, for example, 0 to 0 with respect to the entire inactive metal component (1) (particularly, the total amount of Ag, Cu and Sn). It is 65 atm% (for example, 0 to 53 atm%), preferably 0 to 46 atm% (for example, 0 to 32 atm%), more preferably 0 to 19 atm% (for example, 0 to 13 atm%), and particularly preferably 0 to 12 atm%. The composition ratio (atomic ratio) of Cu is, for example, 0 to 51% by mass (for example, 0 to 39% by mass) with respect to the entire inactive metal component (1) (particularly, the total amount of Ag, Cu and Sn). It is preferably 0 to 33% by mass (for example, 0 to 21% by mass), more preferably 0 to 12% by mass (for example, 0 to 7.8% by mass), particularly preferably 0 to 7% by mass, and is substantially Cu. It does not have to contain. If the composition ratio (atomic ratio) of Cu is too large, the bondability and durability reliability may deteriorate.

Snの組成比(原子比)は前記範囲内またはその外縁(近傍)にあればよいが、非活性金属成分(1)全体(特に、Ag、CuおよびSnの総量)に対して、10~89atm%程度から選択してもよく、例えば11~87atm%(例えば15~71atm%)、好ましくは20~52atm%(例えば21~44atm%)、さらに好ましくは25~40atm%である。 The composition ratio (atomic ratio) of Sn may be within the above range or at the outer edge (near) thereof, but is 10 to 89 atm with respect to the entire inactive metal component (1) (particularly, the total amount of Ag, Cu and Sn). It may be selected from about%, for example, 11 to 87 atm% (for example, 15 to 71 atm%), preferably 20 to 52 atm% (for example, 21 to 44 atm%), and more preferably 25 to 40 atm%.

また、Snの組成比(原子比)は、非活性金属成分(1)全体(特に、Ag、CuおよびSnの総量)に対して、例えば15~92.5質量%(例えば22~73質量%)、好ましくは24~57.2質量%(例えば25~49質量%)、さらに好ましくは28~42質量%である。Snの組成比(原子比)が少なすぎると、合金の融点(溶融温度)を十分に低減できずに高い接合温度が必要となり、接合時に生じる熱応力が大きくなって接合性や耐久信頼性が低下するおそれがある。Snの組成比(原子比)が多すぎると、合金の融点(溶融温度)が低すぎて(接合時に流動性が高くなり過ぎて)、接合層(ろう材層)が過剰に流出し、外観不良や接合性の低下を招くおそれがあるとともに、この接合層の流出を抑制するために接合温度を下げると、活性金属成分(2)が十分に反応できず、接合性や耐久信頼性が低下するおそれがある。 The composition ratio (atomic ratio) of Sn is, for example, 15 to 92.5% by mass (for example, 22 to 73% by mass) with respect to the entire inactive metal component (1) (particularly, the total amount of Ag, Cu and Sn). ), It is preferably 24 to 57.2% by mass (for example, 25 to 49% by mass), and more preferably 28 to 42% by mass. If the composition ratio (atomic ratio) of Sn is too small, the melting point (melting temperature) of the alloy cannot be sufficiently reduced and a high bonding temperature is required. It may decrease. If the composition ratio (atomic ratio) of Sn is too large, the melting point (melting temperature) of the alloy is too low (the fluidity becomes too high at the time of bonding), and the bonding layer (wax layer) flows out excessively, resulting in an appearance. If the bonding temperature is lowered in order to suppress the outflow of the bonding layer, the active metal component (2) cannot sufficiently react, and the bonding property and durability reliability are reduced. There is a risk of

(2)活性金属成分
活性金属成分に含まれる活性金属としては、例えば、Ti、Zr、Hf、Nbなどが挙げられる。これらの活性金属は、単独でまたは2種以上組み合わせて含まれていてもよい。これらの活性金属のうち、接合(焼成または焼結)工程での活性に優れ、セラミックス基板と銅板との接合性を向上できる点から、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種が好ましく、Tiおよび/またはZrがさらに好ましく、Tiが特に好ましい。
(2) Active metal component Examples of the active metal contained in the active metal component include Ti, Zr, Hf, Nb and the like. These active metals may be contained alone or in combination of two or more. Of these active metals, at least one selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb because it has excellent activity in the bonding (firing or sintering) process and can improve the bonding property between the ceramic substrate and the copper plate. Is preferred, Ti and / or Zr is even more preferred, and Ti is particularly preferred.

活性金属成分(2)は、活性金属を含んでいればよく、前記活性金属単体および/または活性金属を含む化合物として含まれていてもよいが、接合工程での活性に優れる点から、活性金属を含む化合物であるのが好ましい。 The active metal component (2) may contain an active metal and may be contained as a simple substance of the active metal and / or a compound containing the active metal, but the active metal is excellent in activity in the joining step. It is preferably a compound containing.

活性金属を含む化合物としては、特に限定されないが、例えば、水素化チタン(TiH)、水素化ジルコニウム(ZrH)、水素化ニオブ(NbH)などの活性金属水素化物、ホウ化チタンなどの活性金属ホウ化物などが挙げられる。これらの活性金属を含む化合物は、単独でまたは2種以上組み合わせて含んでいてもよい。これらのうち、接合工程での活性に優れる点から水素化物が好ましく、水素化チタン(TiH)が特に好ましい。 The compound containing an active metal is not particularly limited, and for example, the activity of an active metal hydride such as titanium hydride (TiH 2), zirconium hydride (ZrH 2 ) , niobium hydride (NbH), and titanium borohydride. Examples include metal boroides. The compounds containing these active metals may be contained alone or in combination of two or more. Of these, hydride is preferable from the viewpoint of excellent activity in the joining step, and titanium hydride (TiH 2 ) is particularly preferable.

活性金属成分(2)の形態は特に制限されないが、粒子状の形態、すなわち、活性金属を含む活性金属含有粒子として含まれているのが好ましい。このような活性金属含有粒子としては、水素化チタン粒子および/または水素化ジルコニウム粒子が好ましく、水素化チタン粒子がさらに好ましい。 The form of the active metal component (2) is not particularly limited, but it is preferably contained as a particulate form, that is, as an active metal-containing particle containing an active metal. As such active metal-containing particles, titanium hydride particles and / or zirconium hydride particles are preferable, and titanium hydride particles are more preferable.

前記活性金属含有粒子の形状は、好ましい態様も含めて、前記粒子状の非活性金属成分(1)の形状として例示された形状から選択できる。 The shape of the active metal-containing particles can be selected from the shapes exemplified as the shape of the particulate inactive metal component (1), including preferred embodiments.

前記活性金属含有粒子の中心粒径(D50)は0.1~100μm程度の範囲から選択でき、金属ペーストの取り扱い性などの点から、例えば0.2~50μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~10μmである。 The central particle size (D50) of the active metal-containing particles can be selected from the range of about 0.1 to 100 μm, and from the viewpoint of handleability of the metal paste, for example, 0.2 to 50 μm, preferably 0.5 to 20 μm. More preferably, it is 1 to 10 μm.

活性金属成分(2)の割合は、前記非活性金属成分(1)の総量100質量部に対して、例えば0.1~50質量部(例えば0.3~40質量部)程度、具体的には0.5~30質量部(例えば1~20質量部、好ましくは2~15質量部、さらに好ましくは3~10質量部)程度の範囲から選択してもよく、好ましくは1.5~10質量部(例えば2~5質量部)、さらに好ましくは2~4質量部である。活性金属成分(2)の割合が少なすぎると、接合性、特に接合層(活性金属化合物層)とセラミックス基板との接合性を十分に向上できないおそれがあり、逆に多すぎると、熱伝導性(放熱性)や焼結性が低下するおそれがある。 The ratio of the active metal component (2) is, for example, about 0.1 to 50 parts by mass (for example, 0.3 to 40 parts by mass), specifically, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the inactive metal component (1). May be selected from the range of about 0.5 to 30 parts by mass (for example, 1 to 20 parts by mass, preferably 2 to 15 parts by mass, more preferably 3 to 10 parts by mass), and preferably 1.5 to 10 parts. It is by mass (for example, 2 to 5 parts by mass), more preferably 2 to 4 parts by mass. If the ratio of the active metal component (2) is too small, the bondability, especially the bondability between the bond layer (active metal compound layer) and the ceramic substrate may not be sufficiently improved, and conversely, if it is too large, the thermal conductivity (Heat dissipation) and sinterability may decrease.

(3)有機ビヒクル
接合用組成物(金属ペースト)は、ペースト状(流動性のある状態)にするために、前記非活性金属成分(1)および活性金属成分(2)に加えて、有機ビヒクル(第1の有機ビヒクル)をさらに含んでいる。
(3) The organic vehicle bonding composition (metal paste) is made into an organic vehicle in addition to the inactive metal component (1) and the active metal component (2) in order to form a paste (in a fluid state). Further contains (first organic vehicle).

有機ビヒクルは、金属粒子を含む金属ペーストの有機ビヒクルとして利用される慣用の有機ビヒクル、例えば、有機バインダーおよび/または有機溶剤であってもよい。有機ビヒクルは、有機バインダーおよび有機溶剤のいずれか一方であってもよいが、通常、有機バインダーと有機溶剤との組み合わせ(有機バインダーの有機溶剤による溶解物または混合物)である。 The organic vehicle may be a conventional organic vehicle used as an organic vehicle for a metal paste containing metal particles, for example, an organic binder and / or an organic solvent. The organic vehicle may be either an organic binder or an organic solvent, but is usually a combination of the organic binder and the organic solvent (dissolution or mixture of the organic binder by the organic solvent).

有機バインダーとしては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂(オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体など)、熱硬化性樹脂(熱硬化性アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂など)などが挙げられる。これらの有機バインダーは、単独でまたは2種以上組み合わせて含まれていてもよい。これらの有機バインダーのうち、接合工程(焼成または焼結過程)で容易に焼失し、かつ灰分の少ない樹脂、例えば、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなど)、セルロース誘導体(ニトロセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、酢酸セルロースなど)、ポリエーテル系樹脂(ポリオキシメチレンなど)、ゴム類(ポリブタジエン、ポリイソプレンなど)などが好ましく、熱分解性などの点から、ポリ(メタ)アクリル酸メチルやポリ(メタ)アクリル酸ブチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1-10アルキルエステル(特に、ポリアクリル酸ブチルなどのポリアクリル酸C1-6アルキルエステル)が好ましい。 The organic binder is not particularly limited, and is, for example, a thermoplastic resin (olefin resin, vinyl resin, acrylic resin, styrene resin, polyether resin, polyester resin, polyamide resin, cellulose derivative, etc.). Examples thereof include thermosetting resins (thermosetting acrylic resins, epoxy resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, etc.). These organic binders may be contained alone or in combination of two or more. Among these organic binders, resins that are easily burned out in the bonding process (baking or sintering process) and have a low ash content, such as acrylic resins (polymethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, etc.), cellulose derivatives (nitrocellulose, etc.) Ethyl cellulose, butyl cellulose, cellulose acetate, etc.), polyether resins (polyoxymethylene, etc.), rubbers (polybutadiene, polyisoprene, etc.), etc. are preferable. Poly (meth) acrylic acid C 1-10 alkyl esters such as butyl poly (meth) acrylate (particularly, polyacrylic acid C 1-6 alkyl esters such as butyl polyacrylate) are preferred.

有機溶剤としては、特に限定されず、ペーストに適度な粘性を付与し、かつペーストをセラミックス基板および/または銅板に塗布した後に乾燥処理によって容易に揮発できる有機化合物であればよく、高沸点の有機溶剤であってもよい。このような有機溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素(パラキシレンなど)、エステル類(乳酸エチルなど)、ケトン類(イソホロンなど)、アミド類(ジメチルホルムアミドなど)、脂肪族アルコール(オクタノール、デカノール、ジアセトンアルコールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテートなど)、カルビトール類(カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトールなど)、カルビトールアセテート類(エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、トリエチレングリコール、グリセリンなど)、脂環族アルコール類[例えば、シクロヘキサノールなどのシクロアルカノール類;テルピネオール、ジヒドロテルピネオールなどのテルペンアルコール類(モノテルペンアルコールなど)など]、芳香族アルコール類(メタクレゾールなど)、芳香族カルボン酸エステル類(ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど)、窒素含有複素環化合物(ジメチルイミダゾール、ジメチルイミダゾリジノンなど)などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独でまたは2種以上組み合わせて含まれていてもよい。これらの有機溶剤のうち、ペーストの流動性などの点から、カルビトールなどのカルビトール類、テルピネオールなどの脂環族アルコール類が好ましく、テルピネオールなどの脂環族アルコール類がさらに好ましい。 The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic compound that imparts appropriate viscosity to the paste and can be easily volatilized by a drying treatment after the paste is applied to a ceramic substrate and / or a copper plate, and has a high boiling point. It may be a solvent. Examples of such organic solvents include aromatic hydrocarbons (paraxylene, etc.), esters (ethyl lactate, etc.), ketones (isophorone, etc.), amides (dimethylformamide, etc.), and aliphatic alcohols (octanol, decanol). , Diacetone alcohol, etc.), cellosolves (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.), cellosolve acetates (ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, etc.), carbitols (carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, etc.), carbitol Acetates (ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate), aliphatic polyhydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, triethylene glycol, glycerin, etc.), alicyclic alcohols [eg, cyclo Cycloalkanols such as hexanol; terpine alcohols such as terpineol and dihydroterpineol (monoterpene alcohol, etc.)], aromatic alcohols (metacresol, etc.), aromatic carboxylic acid esters (dibutylphthalate, dioctylphthalate, etc.), Examples thereof include nitrogen-containing heterocyclic compounds (dimethylimidazole, dimethylimidazolidinone, etc.). These organic solvents may be contained alone or in combination of two or more. Among these organic solvents, carbitols such as carbitol and alicyclic alcohols such as terpineol are preferable, and alicyclic alcohols such as terpineol are more preferable from the viewpoint of the fluidity of the paste.

有機バインダーと有機溶剤とを組み合わせる場合、有機バインダーの割合は、有機溶剤100質量部に対して、例えば1~200質量部、好ましくは10~100質量部、さらに好ましくは30~60質量部程度であり、有機ビヒクル全体に対して5~80質量%、好ましくは10~50質量%、さらに好ましくは20~40質量%である。 When the organic binder and the organic solvent are combined, the ratio of the organic binder is, for example, 1 to 200 parts by mass, preferably 10 to 100 parts by mass, and more preferably about 30 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organic solvent. It is 5 to 80% by mass, preferably 10 to 50% by mass, and more preferably 20 to 40% by mass with respect to the entire organic vehicle.

有機ビヒクルの割合は、非活性金属成分(1)の総量100質量部に対して、例えば1~300質量部(例えば1~50質量部)、好ましくは5~30質量部(例えば10~15質量部)である。有機ビヒクルの割合が少なすぎると、取り扱い性が低下するおそれがあり、多すぎると、焼成後の接合層に空隙が形成され易くなって緻密性および気密性が低下するおそれがあり、特に、前記空隙が絶縁性基板(セラミックス基板)との界面付近に形成されると、活性金属成分(2)が前記基板と十分に反応できず、接合性(密着性)が低下するおそれがある。 The ratio of the organic vehicle is, for example, 1 to 300 parts by mass (for example, 1 to 50 parts by mass), preferably 5 to 30 parts by mass (for example, 10 to 15 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the total amount of the inactive metal component (1). Department). If the proportion of the organic vehicle is too small, the handleability may be deteriorated, and if it is too large, voids are likely to be formed in the bonding layer after firing, and the denseness and airtightness may be deteriorated. If voids are formed near the interface with the insulating substrate (ceramic substrate), the active metal component (2) may not sufficiently react with the substrate, and the bondability (adhesion) may deteriorate.

[銅貼り基板(銅貼り回路基板)]
本発明の接合用組成物(金属ペースト)は、銅を含む銅板と、絶縁性基板(セラミックス基板)とが接合された銅貼り基板を形成するための活性金属ろう材として有効に利用できる。すなわち、前記銅貼り基板は、銅板と、絶縁性基板(セラミックス基板)と、これらの間に介在し、かつ前記活性金属ろう材(接合用組成物(金属ペースト))の焼成物(または焼結物)で形成された接合層とを有するAMC基板である。特に、本発明の接合用組成物(金属ペースト)を用いることにより、銅板の厚みを厚くして放熱性を向上するための厚銅化に対応可能なため、前記銅貼り基板は、パワーモジュール用回路基板として好適に利用できる。
[Copper-pasted board (copper-pasted circuit board)]
The bonding composition (metal paste) of the present invention can be effectively used as an active metal brazing material for forming a copper-coated substrate in which a copper plate containing copper and an insulating substrate (ceramic substrate) are bonded. That is, the copper-coated substrate is interposed between the copper plate, the insulating substrate (ceramic substrate), and the fired product (or sintering) of the active metal brazing material (bonding composition (metal paste)). It is an AMC substrate having a bonding layer formed of (article). In particular, by using the bonding composition (metal paste) of the present invention, it is possible to increase the thickness of the copper plate to make it thicker to improve heat dissipation. Therefore, the copper-coated substrate is used for a power module. It can be suitably used as a circuit board.

なお、前記活性金属ろう材(接合用組成物(金属ペースト))の焼成物で形成された接合層は、銅板と絶縁性基板(セラミックス基板)との接合面の少なくとも一部の領域に形成されていればよく、接合面全面に形成されているのが好ましい。また、接合層は、前述のように、銅板側に位置するろう材層と、絶縁性基板(セラミックス基板)側に位置する活性金属化合物層との2層構造で形成されている。前記ろう材層は、前記非活性金属成分(1)が合金化した合金を主成分として(ろう材層全体に対して、例えば50質量%以上、好ましくは90質量%以上の割合で)含んでいてもよい。また、活性金属化合物層は、前記活性金属成分(2)が絶縁性基板(セラミックス基板)との接合界面でN、O、Siなどの原子と反応することで形成した活性金属化合物を主成分として(活性金属化合物層全体に対して、例えば50質量%以上、好ましくは90質量%以上の割合で)含んでいてもよい。 The bonding layer formed of the fired product of the active metal brazing material (bonding composition (metal paste)) is formed in at least a part of the bonding surface between the copper plate and the insulating substrate (ceramic substrate). It suffices if it is formed, and it is preferable that it is formed on the entire surface of the joint surface. Further, as described above, the bonding layer is formed by a two-layer structure consisting of a brazing material layer located on the copper plate side and an active metal compound layer located on the insulating substrate (ceramic substrate) side. The brazing filler metal layer contains an alloy in which the inactive metal component (1) is alloyed as a main component (for example, in a proportion of 50% by mass or more, preferably 90% by mass or more with respect to the entire brazing filler metal layer). You may. The active metal compound layer is mainly composed of an active metal compound formed by the reaction of the active metal component (2) with atoms such as N, O, and Si at the bonding interface with the insulating substrate (ceramic substrate). It may be contained (for example, in a proportion of 50% by mass or more, preferably 90% by mass or more with respect to the entire active metal compound layer).

焼成後の接合層(ろう材層および活性金属化合物層の総厚み)の平均厚みは、例えば5~30μm程度であってもよく、好ましくは10~20μmである。平均厚みが薄すぎると接合性が低下するおそれがあり、厚すぎると耐久信頼性が低下するおそれがある。 The average thickness of the bonded layer (total thickness of the brazing material layer and the active metal compound layer) after firing may be, for example, about 5 to 30 μm, preferably 10 to 20 μm. If the average thickness is too thin, the bondability may decrease, and if it is too thick, the durability reliability may decrease.

(銅板)
銅貼り基板を形成するための銅板としては、少なくとも銅を含んでいればよく、銅または銅合金などが挙げられる。銅としては、例えば、無酸素銅、タフピッチ銅などの純銅などが挙げられる。銅合金としては、例えば、Cu-W合金、Cu-Mo合金、Cu-Fe-P合金などが挙げられる。また、Cuと、WやMoなどの異種金属を一枚の板に圧延した複合材であるクラッド材を用いてもよい。クラッド材としては、例えば接合面にCu層を圧着したCu-Mo-Cu、Cu-W-Cuのようなクラッド材が挙げられる。なお、銅の割合は、銅板中の金属成分全体に対して、例えば1質量%以上(例えば5~100質量%)程度であってもよく、例えば10質量%以上(例えば20~100質量%)、好ましくは50質量%以上(例えば70~100質量%)、さらに好ましくは80質量%以上(例えば90~100質量%)程度であってもよい。これらの銅板は、単独でまたは2種以上組み合わせて用いることもできる。これらの銅板のうち、接合性などの点から無酸素銅が好ましい。
(Copper plate)
The copper plate for forming the copper-coated substrate may contain at least copper, and examples thereof include copper and copper alloys. Examples of copper include oxygen-free copper and pure copper such as tough pitch copper. Examples of the copper alloy include Cu-W alloy, Cu-Mo alloy, Cu-Fe-P alloy and the like. Further, Cu and a clad material which is a composite material obtained by rolling dissimilar metals such as W and Mo into one plate may be used. Examples of the clad material include clad materials such as Cu—Mo—Cu and Cu—W—Cu in which a Cu layer is pressure-bonded to a joint surface. The proportion of copper may be, for example, about 1% by mass or more (for example, 5 to 100% by mass) or 10% by mass or more (for example, 20 to 100% by mass) with respect to the entire metal component in the copper plate. It may be preferably about 50% by mass or more (for example, 70 to 100% by mass), and more preferably about 80% by mass or more (for example, 90 to 100% by mass). These copper plates can be used alone or in combination of two or more. Of these copper plates, oxygen-free copper is preferable from the viewpoint of bondability and the like.

銅板は、半導体素子と接続するための銅回路(回路用の銅板または銅回路板)および/または半導体素子の発熱を放熱するための銅放熱板(放熱用の銅板)であってもよい。例えば、銅貼り基板において、絶縁性基板(セラミックス基板)の一方の面に接合層を介して銅回路を接合し、他方の面に接合層を介して銅放熱板を接合してもよい。 The copper plate may be a copper circuit (copper plate or copper circuit plate for circuit) for connecting to the semiconductor element and / or a copper heat dissipation plate (copper plate for heat dissipation) for dissipating heat generated by the semiconductor element. For example, in a copper-coated substrate, a copper circuit may be bonded to one surface of an insulating substrate (ceramic substrate) via a bonding layer, and a copper heat sink may be bonded to the other surface via a bonding layer.

銅板の平均厚みは、用途に応じて適宜選択してもよく、例えばパワーモジュール用(出力の大きいパワーモジュール用)では、0.1mm以上0.5mm未満程度であってもよいが、前述のように本発明の接合用組成物(金属ペースト)を用いることで、厚銅化しても高い接合性で有効に接合可能なため、銅板の平均厚みは、例えば0.1~5mm(例えば0.1~3mm)程度の範囲から選択してもよく、好ましくは0.5mm以上(例えば0.5~4mm)、さらに好ましくは1mm以上(例えば1.5~3.5mm)、特に2mm以上(例えば2.5~3.5mm、好ましくは2.7~3.3mm)である。 The average thickness of the copper plate may be appropriately selected depending on the intended use. For example, for a power module (for a power module having a large output), the average thickness may be about 0.1 mm or more and less than 0.5 mm, as described above. By using the bonding composition (metal paste) of the present invention, the copper plate can be effectively bonded with high bonding properties even if it is made thick copper, so that the average thickness of the copper plate is, for example, 0.1 to 5 mm (for example, 0.1). It may be selected from a range of about 3 mm), preferably 0.5 mm or more (for example, 0.5 to 4 mm), more preferably 1 mm or more (for example, 1.5 to 3.5 mm), and particularly 2 mm or more (for example, 2). It is 5.5 to 3.5 mm, preferably 2.7 to 3.3 mm).

(絶縁性基板(セラミックス基板))
銅貼り基板を形成するための基板(絶縁性基板)としては、接合(焼成または焼結)工程を経るため、耐熱性が要求され、エンジニアリングプラスチックなどの有機材料であってもよいが、通常、無機材料(無機素材)で形成された基板であり、前記活性金属が反応可能なセラミックス基板であるのが好ましい。
(Insulating substrate (ceramic substrate))
The substrate (insulating substrate) for forming the copper-clad substrate is required to have heat resistance because it undergoes a bonding (firing or sintering) step, and may be an organic material such as engineering plastic, but is usually used. It is a substrate made of an inorganic material (inorganic material), and is preferably a ceramic substrate on which the active metal can react.

無機材料としては、例えば、セラミックス{金属酸化物(アルミナまたは酸化アルミニウム(サファイアなどのコランダムも含む)、ジルコニアまたは酸化ジルコニウム、フェライトまたは酸化鉄、チタニアまたは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、ベリリアまたは酸化ベリリウムなど)、酸化ケイ素(石英、二酸化ケイ素など)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化チタンなど)、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化炭素、金属炭化物(炭化チタン、炭化タングステンなど)、炭化ケイ素、炭化ホウ素、金属ホウ化物(ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウムなど)、金属複酸化物[ムライト、チタン酸金属塩(チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ニオブ、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなど)、ジルコン酸金属塩(ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛など)など]など}、ガラス類(ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、バリウム含有ガラス、ストロンチウム含有ガラス、ホウ素含有ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、シリカガラス、石英ガラス、耐熱ガラスなど)、ケイ素類(半導体ケイ素など)などが挙げられる。無機材料は、これらの無機材料と金属との複合材料(例えば、ほうろうなど)であってもよい。 Inorganic materials include, for example, ceramics {metal oxides (alumina or aluminum oxide (including corundum such as sapphire), zirconia or zirconate oxide, ferrite or iron oxide, titania or titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, verilia or oxidation. Berylium, etc.), Silicon oxide (quartz, silicon dioxide, etc.), metal nitride (aluminum nitride, titanium nitride, etc.), silicon nitride, boron nitride, carbon nitride, metal carbide (titanium carbide, tungsten carbide, etc.), silicon carbide, carbonized Boron, metal borides (titanium borate, zirconate titanate, etc.), metal compound oxides [Murite, metal titanate salts (barium titanate, strontium titanate, lead titanate, niobium titanate, calcium titanate, titanic acid) Magnesium, etc.), Zirconate metal salt (barium zirconate, calcium zirconate, lead zirconate, etc.)], etc.}, Glasses (soda glass, borosilicate glass, crown glass, barium-containing glass, strontium-containing glass, boron-containing Examples thereof include glass, low-alkali glass, non-alkali glass, crystallized transparent glass, silica glass, quartz glass, heat-resistant glass, etc.) and silicon (semiconductor silicon, etc.). The inorganic material may be a composite material of these inorganic materials and a metal (for example, enamel).

前記絶縁性基板は、例えば、セラミックス基板、ガラス基板、シリコン基板、ほうろう基板などの耐熱性基板であってもよいが、これらの耐熱性基板のうち、アルミナ基板、サファイア基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板、炭化ケイ素基板などのセラミックス基板が好ましく、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板がさらに好ましく、外観が良好で、かつ耐久信頼性にも優れる点では、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板がさらに好ましく、接合性に優れる点では、窒化ケイ素基板が特に好ましい。 The insulating substrate may be, for example, a heat-resistant substrate such as a ceramic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, or a brazing substrate. Among these heat-resistant substrates, an alumina substrate, a sapphire substrate, an aluminum nitride substrate, or a nitride substrate may be used. Ceramic substrates such as silicon substrates and silicon carbide substrates are preferable, alumina substrates, aluminum nitride substrates, and silicon nitride substrates are more preferable, and in terms of good appearance and excellent durability and reliability, alumina substrates, aluminum nitride substrates, and silicon nitride are preferred. A silicon substrate is more preferable, and a silicon nitride substrate is particularly preferable in terms of excellent bondability.

なお、絶縁性基板(セラミックス基板)表面は、酸化処理[表面酸化処理、例えば、放電処理(コロナ放電処理、グロー放電処理、高温酸化処理など)、酸処理(クロム酸処理など)、紫外線照射処理、焔処理など]、表面凹凸処理(溶剤処理、サンドブラスト処理など)などの表面処理が施されていてもよい。 The surface of the insulating substrate (ceramic substrate) is subjected to oxidation treatment [surface oxidation treatment, for example, discharge treatment (corona discharge treatment, glow discharge treatment, high temperature oxidation treatment, etc.), acid treatment (chromic acid treatment, etc.), ultraviolet irradiation treatment, etc. , Flame treatment, etc.], surface unevenness treatment (solvent treatment, sandblast treatment, etc.) and other surface treatments may be applied.

絶縁性基板(セラミックス基板)の平均厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば0.01~10mm(例えば0.05~5mm)、好ましくは0.1~1mm、さらに好ましくは0.2~0.8mmである。 The average thickness of the insulating substrate (ceramic substrate) may be appropriately selected depending on the intended use, and is, for example, 0.01 to 10 mm (for example, 0.05 to 5 mm), preferably 0.1 to 1 mm, and more preferably 0. It is 2 to 0.8 mm.

また、絶縁性基板(セラミックス基板)の25℃における熱伝導率は、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば1~500W/(m・K)(例えば10~400W/(m・K))、好ましくは15~300W/(m・K)、さらに好ましくは20~200W/(m・K)である。 The thermal conductivity of the insulating substrate (ceramic substrate) at 25 ° C. may be appropriately selected depending on the intended use, for example, 1 to 500 W / (m · K) (for example, 10 to 400 W / (m · K)). It is preferably 15 to 300 W / (m · K), more preferably 20 to 200 W / (m · K).

なお、本願において、熱伝導率は、慣用の方法、例えば、JIS R 1611などに準じて測定できる。 In the present application, the thermal conductivity can be measured according to a conventional method, for example, JIS R 1611.

(銅貼り基板の特性)
本発明の銅貼り基板は、前述のように、厚い銅板であっても有効に接合できるとともに、セラミックス基板上へのはみ出しや銅板上への這い上がりが抑制されており、外観が良好である。具体的には、銅貼り基板において、銅板の縁部(側面)からの距離が0.5mm以上のはみ出しおよび/または這い上がりがなく、好ましくははみ出しおよび/または這い上がりが全く見られない。このように銅貼り基板は外観が良好なため、悪影響を及ぼすことなく、めっき処理やはんだ付けなどの後処理(後工程)に供することができる。
(Characteristics of copper-coated substrate)
As described above, the copper-coated substrate of the present invention can be effectively bonded even if it is a thick copper plate, and the protrusion on the ceramic substrate and the creeping up on the copper plate are suppressed, and the appearance is good. Specifically, in the copper-coated substrate, there is no protrusion and / or crawling at a distance of 0.5 mm or more from the edge (side surface) of the copper plate, and preferably no protrusion and / or crawling is observed. Since the copper-coated substrate has a good appearance as described above, it can be used for post-treatment (post-process) such as plating and soldering without adversely affecting it.

また、本発明の銅貼り基板は、高い接合性のみならず、耐久信頼性(耐熱衝撃性)にも優れているため、急熱/急冷による熱衝撃を繰り返し与えても、基板のはく離や割れなどの不具合を有効に抑制できる。例えば、低温域(例えば-55℃~-35℃、好ましくは-50℃~-40℃程度)と、高温域(例えば140~160℃、好ましくは145~155℃程度)とをそれぞれ約30分間保持して急熱/急冷する操作を1サイクルとして、この操作を繰り返し行ったとき、例えば1000サイクル以上(例えば1000~10000サイクル)、好ましくは2000サイクル以上(例えば2000~8000サイクル)、さらに好ましくは3000サイクル以上(例えば3000~5000サイクル)繰り返しても、基板のはく離や割れなどの不具合を有効に抑制できる。 Further, since the copper-coated substrate of the present invention is excellent not only in high bondability but also in durability reliability (heat impact resistance), the substrate is peeled off or cracked even if thermal shock due to rapid heating / quenching is repeatedly applied. Such problems can be effectively suppressed. For example, a low temperature range (for example, -55 ° C. to -35 ° C., preferably about -50 ° C. to -40 ° C.) and a high temperature range (for example, 140 to 160 ° C., preferably about 145 to 155 ° C.) are each for about 30 minutes. When this operation is repeated with the operation of holding and rapidly heating / quenching as one cycle, for example, 1000 cycles or more (for example, 1000 to 10000 cycles), preferably 2000 cycles or more (for example, 2000 to 8000 cycles), more preferably. Even if it is repeated for 3000 cycles or more (for example, 3000 to 5000 cycles), defects such as peeling and cracking of the substrate can be effectively suppressed.

[銅貼り基板(銅貼り回路基板)の製造方法]
本発明の銅貼り基板の製造方法は、銅板と絶縁性基板(セラミックス基板)とを、前記接合剤(接合用組成物または金属ペースト)で形成された金属ペースト層(接合用組成物層または接合層前駆体層)を介して積層した積層体(銅貼り基板前駆体または予備成形体)を形成する積層工程と;この積層工程で得られた前記積層体を加熱して、前記金属ペースト層が焼成された接合層を形成する接合工程とを含んでいる。
[Manufacturing method of copper-pasted board (copper-pasted circuit board)]
In the method for manufacturing a copper-coated substrate of the present invention, a copper plate and an insulating substrate (ceramic substrate) are bonded to a metal paste layer (bonding composition layer or bonding) formed of the bonding agent (bonding composition or metal paste). A laminating step of forming a laminated body (copper-pasted substrate precursor or preformed body) laminated via a layer precursor layer); the metal paste layer is formed by heating the laminated body obtained in this laminating step. It includes a joining step of forming a fired joining layer.

(積層工程)
積層工程において、銅板および絶縁性基板(セラミックス基板)の間に介在する金属ペースト層(接合用組成物層または接合層前駆体層)を形成する方法は特に制限されないが、銅板および/または絶縁性基板(セラミックス基板)に対して、前記接合剤(接合用組成物または金属ペースト)を塗布して形成するのが好ましい。塗布方法は特に制限されないが、スクリーン印刷法が好ましい。
(Laminating process)
In the laminating step, the method for forming the metal paste layer (bonding composition layer or bonding layer precursor layer) interposed between the copper plate and the insulating substrate (ceramic substrate) is not particularly limited, but the copper plate and / or the insulating property is not particularly limited. It is preferable to apply the bonding agent (bonding composition or metal paste) to the substrate (ceramic substrate) to form the substrate (ceramic substrate). The coating method is not particularly limited, but a screen printing method is preferable.

なお、金属ペースト層(接合用組成物層または接合層前駆体層)は、銅板と絶縁性基板(セラミックス基板)との接合面の少なくとも一部の領域に形成されていればよく、接合面全面に形成されているのが好ましい。 The metal paste layer (bonding composition layer or bonding layer precursor layer) may be formed in at least a part of the bonding surface between the copper plate and the insulating substrate (ceramic substrate), and the entire surface of the bonding surface may be formed. It is preferably formed in.

積層工程では、銅板と絶縁性基板(セラミックス基板)とを積層する前に、金属ペースト層(接合用組成物層または接合層前駆体層)に対して乾燥処理を施してもよい。乾燥処理は、自然乾燥であってもよいが、加熱して乾燥するのが好ましい。加熱温度は、前記有機ビヒクル(または有機溶媒)の種類に応じて選択してもよく、例えば50~200℃、好ましくは80~180℃、さらに好ましくは100~150℃である。加熱時間は、例えば1分~3時間、好ましくは5分~2時間、さらに好ましくは10分~1時間である。 In the laminating step, the metal paste layer (bonding composition layer or bonding layer precursor layer) may be subjected to a drying treatment before laminating the copper plate and the insulating substrate (ceramic substrate). The drying treatment may be natural drying, but it is preferably heated and dried. The heating temperature may be selected depending on the type of the organic vehicle (or organic solvent), and is, for example, 50 to 200 ° C, preferably 80 to 180 ° C, and more preferably 100 to 150 ° C. The heating time is, for example, 1 minute to 3 hours, preferably 5 minutes to 2 hours, and more preferably 10 minutes to 1 hour.

乾燥後の金属ペースト層(または乾燥膜)の平均厚みは、5~50μmが好ましく、10~30μmがさらに好ましい。平均厚みが薄すぎると接合性が低下するおそれがあり、厚すぎると耐久信頼性が低下するおそれがある。 The average thickness of the metal paste layer (or the dried film) after drying is preferably 5 to 50 μm, more preferably 10 to 30 μm. If the average thickness is too thin, the bondability may decrease, and if it is too thick, the durability reliability may decrease.

積層工程では、絶縁性基板(セラミックス基板)の少なくとも一方の面に対して、金属ペースト層を介して銅板を積層(接合)すればよいが、片面のみに積層(接合)した場合、焼成後に熱応力の違いによって銅板の反りおよび/または絶縁性基板(セラミックス基板)の割れが生じ易くなるため、絶縁性基板(セラミックス基板)の両面に対して、金属ペースト層を介して銅板を積層するのが好ましい。そのため、前述のように、絶縁性基板(セラミックス基板)の一方の面に銅回路板、他方の面に銅放熱板を積層(接合)してもよい。 In the laminating step, a copper plate may be laminated (bonded) to at least one surface of the insulating substrate (ceramic substrate) via a metal paste layer, but when laminated (bonded) to only one surface, heat is generated after firing. Since the difference in stress tends to cause warpage of the copper plate and / or cracking of the insulating substrate (ceramic substrate), it is recommended to laminate the copper plate on both sides of the insulating substrate (ceramic substrate) via the metal paste layer. preferable. Therefore, as described above, a copper circuit board may be laminated (bonded) on one surface of the insulating substrate (ceramic substrate), and a copper heat sink may be laminated (bonded) on the other surface.

(接合工程)
接合工程では、積層工程で得られた前記積層体(銅貼り基板前駆体または予備成形体)を加熱(焼成または焼結)して、前記金属ペースト層が焼成(または焼結)された接合層を形成する。接合(焼成)工程は、バッチ炉またはベルト搬送式のトンネル炉を用いて行なってもよい。
(Joining process)
In the joining step, the laminated body (copper-coated substrate precursor or preformed body) obtained in the laminating step is heated (baked or sintered), and the metal paste layer is fired (or sintered). To form. The joining (firing) step may be performed using a batch furnace or a belt transport type tunnel furnace.

接合工程における加熱温度(接合温度、焼成(または焼結)温度)は、前記接合用組成物(金属ペースト)中の非活性金属成分(1)の組成比(または前記組成比で非活性金属成分(1)が合金化したときの合金の融点(溶融温度))によって異なり、前記合金の融点よりも低い温度では溶融しないため、高い接合性で接合できない。そのため、接合温度は、前記合金の融点よりも高い温度に設定される。代表的な接合温度(設定温度またはピーク温度)としては、前記合金の融点に対して、例えば30~150℃高い温度(例えば35~120℃高い温度)、好ましくは40~110℃高い温度(例えば45~105℃高い温度)であり、50~100℃程度高い温度(例えば60~90℃高い温度)に設定するのがさらに好ましい。前記合金の融点(溶融温度)は、前記(非活性金属成分(1)の組成比)の項で記載したAg、CuおよびSnの組成比で合金を形成したときの融点と好ましい態様を含めて同様であってもよい。より具体的な接合温度(設定温度)としては、例えば430~710℃、好ましくは450~700℃(例えば500~700℃、好ましくは550~700℃)、さらに好ましくは600~700℃(例えば650~700℃)である。接合温度が高すぎると、冷却時に生じる大きな熱応力(負荷)によって銅板の反りやセラミックス基板の割れが生じ易く、特に、大きな負荷が生じる厚い銅板を有効に接合できないおそれがあるとともに、接合層(ろう材層または非活性金属成分(1)で形成される合金)の流動性が高くなり過ぎて、セラミックス基板上へのはみ出しや銅板上への這い上がりが生じ、外観および/または接合不良を引き起こすおそれがある。一方、接合温度が低すぎると、接合用組成物中の活性金属成分(2)がセラミックス基板と十分に反応できず、接合性が低下したり、耐久信頼性(耐熱衝撃性)が低下するおそれがある。 The heating temperature (bonding temperature, firing (or sintering) temperature) in the bonding step is the composition ratio of the inactive metal component (1) in the bonding composition (metal paste) (or the composition ratio of the inactive metal component). It depends on the melting point (melting temperature) of the alloy when (1) is alloyed, and since it does not melt at a temperature lower than the melting point of the alloy, it cannot be joined with high bondability. Therefore, the joining temperature is set to a temperature higher than the melting point of the alloy. As a typical joining temperature (set temperature or peak temperature), for example, a temperature 30 to 150 ° C. higher (for example, 35 to 120 ° C. higher), preferably 40 to 110 ° C. higher (for example) with respect to the melting point of the alloy. The temperature is 45 to 105 ° C. higher), and it is more preferable to set the temperature to be about 50 to 100 ° C. higher (for example, 60 to 90 ° C. higher temperature). The melting point (melting temperature) of the alloy includes the melting point when the alloy is formed with the composition ratios of Ag, Cu and Sn described in the above section (composition ratio of the inactive metal component (1)) and a preferable embodiment. It may be similar. As a more specific joining temperature (set temperature), for example, 430 to 710 ° C., preferably 450 to 700 ° C. (for example, 500 to 700 ° C., preferably 550 to 700 ° C.), still more preferably 600 to 700 ° C. (for example, 650 ° C.). ~ 700 ° C.). If the joining temperature is too high, the copper plate is likely to warp or crack the ceramic substrate due to the large thermal stress (load) generated during cooling, and in particular, a thick copper plate that causes a large load may not be effectively joined, and the joining layer (joint layer). The fluidity of the brazing filler metal layer or the alloy formed of the non-active metal component (1) becomes too high, causing protrusion on the ceramic substrate and creeping up on the copper plate, resulting in appearance and / or poor bonding. There is a risk. On the other hand, if the bonding temperature is too low, the active metal component (2) in the bonding composition may not sufficiently react with the ceramic substrate, resulting in deterioration of bonding properties and durability reliability (heat impact resistance). There is.

接合工程は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中または真空雰囲気中のいずれの雰囲気(焼成雰囲気)で行ってもよい。生産性(または低コスト化)の観点からは、不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。特に、本発明では、窒素ガス雰囲気中であっても、銅板と絶縁性基板(セラミックス基板)とを有効に接合できるため、窒素ガス雰囲気中が特に好ましい。 The joining step may be performed in any atmosphere (firing atmosphere) in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or in a vacuum atmosphere. From the viewpoint of productivity (or cost reduction), it is preferable to carry out in an inert gas atmosphere. In particular, in the present invention, the copper plate and the insulating substrate (ceramic substrate) can be effectively bonded even in a nitrogen gas atmosphere, so that the nitrogen gas atmosphere is particularly preferable.

接合工程では、銅板の反りを防ぐために、接合面に対して荷重を付加しつつ焼成してもよい。荷重のかけ方は特に限定されず、銅貼り基板(または銅板)の上面に重りを載せて、荷重をかけてもよい。また、接合面に対する荷重(または圧力)は、例えば0.1~10gf/mm、好ましくは0.5~5gf/mmである。なお、荷重を付加する場合、銅板と重りとの間に、重りの接触面よりも大きなサイズのセラミック基板(銅貼り基板を形成するための絶縁性基板とは異なるセラミックス基板)を挟んだ状態で焼成するのが好ましい。 In the joining step, in order to prevent the copper plate from warping, firing may be performed while applying a load to the joining surface. The method of applying the load is not particularly limited, and a weight may be placed on the upper surface of the copper-clad substrate (or copper plate) to apply the load. The load (or pressure) on the joint surface is, for example, 0.1 to 10 gf / mm 2 , preferably 0.5 to 5 gf / mm 2 . When a load is applied, a ceramic substrate (a ceramic substrate different from the insulating substrate for forming the copper-clad substrate) having a size larger than the contact surface of the weight is sandwiched between the copper plate and the weight. It is preferable to bake.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下に、使用した材料、調製方法、評価方法などの詳細について示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Details of the materials used, preparation method, evaluation method, etc. are shown below.

[使用した材料]
(非活性金属成分)
Ag(銀)粒子:中心粒径0.5μmの銀粒子、融点962℃
Cu(銅)粒子:中心粒径2.0μmの銅粒子、融点1085℃
AgCu(銀銅)合金粒子:中心粒径5.0μm、72Ag-28Cu合金粒子、融点780℃
Sn(錫)粒子:中心粒径5.0μmの錫粒子、融点232℃
(活性金属成分)
水素化チタン:中心粒径6.0μmの水素化チタン粒子
水素化ジルコニウム:中心粒径5.0μmの水素化ジルコニウム粒子
(有機ビヒクル)
有機バインダーであるアクリル樹脂(ポリアクリル酸ブチル)と、有機溶剤であるテレピネオールとを、有機バインダー:有機溶剤=4:9の質量比で混合した混合物
(銅板(または銅合金板))
銅板(0.5mm):30mm×30mm×0.5mm、C1020材(無酸素銅)
銅板(1mm):30mm×30mm×1.0mm、C1020材(無酸素銅)
銅板(2mm):30mm×30mm×2.0mm、C1020材(無酸素銅)
銅板(3mm):30mm×30mm×3.0mm、C1020材(無酸素銅)
Cu-W合金板(2mm):30mm×30mm×2.0mm、銅-タングステン合金板、組成80W-20Cu
Cu-W合金板(3mm):30mm×30mm×3.0mm、銅-タングステン合金板、組成80W-20Cu
(セラミックス基板)
窒化ケイ素(Si)基板:50.8mm×50.8mm×0.3mm、熱伝導率90W/(m・K)
アルミナ(Al)基板:76.2mm×76.2mm×0.635mm、純度96%、熱伝導率24W/(m・K)
窒化アルミニウム(AlN)基板:76.2mm×76.2mm×0.635mm、熱伝導率170W/(m・K)。
[Material used]
(Nonactive metal component)
Ag (silver) particles: Silver particles with a central particle size of 0.5 μm, melting point 962 ° C.
Cu (copper) particles: Copper particles with a central particle size of 2.0 μm, melting point 1085 ° C.
AgCu (silver-copper) alloy particles: center particle size 5.0 μm, 72Ag-28Cu alloy particles, melting point 780 ° C.
Sn (tin) particles: tin particles with a central particle size of 5.0 μm and a melting point of 232 ° C.
(Active metal component)
Titanium hydride: Titanium hydride particles with a central particle size of 6.0 μm Zirconium hydride: Zirconium hydride particles with a central particle size of 5.0 μm (organic vehicle)
A mixture (copper plate (or copper alloy plate)) in which acrylic resin (butyl polyacrylate), which is an organic binder, and telepineol, which is an organic solvent, are mixed in a mass ratio of organic binder: organic solvent = 4: 9.
Copper plate (0.5 mm): 30 mm x 30 mm x 0.5 mm, C1020 material (oxygen-free copper)
Copper plate (1 mm): 30 mm x 30 mm x 1.0 mm, C1020 material (oxygen-free copper)
Copper plate (2 mm): 30 mm x 30 mm x 2.0 mm, C1020 material (oxygen-free copper)
Copper plate (3 mm): 30 mm x 30 mm x 3.0 mm, C1020 material (oxygen-free copper)
Cu-W alloy plate (2 mm): 30 mm x 30 mm x 2.0 mm, copper-tungsten alloy plate, composition 80W-20Cu
Cu-W alloy plate (3 mm): 30 mm x 30 mm x 3.0 mm, copper-tungsten alloy plate, composition 80W-20Cu
(Ceramics substrate)
Silicon Nitride (Si 3 N 4 ) Substrate: 50.8 mm x 50.8 mm x 0.3 mm, thermal conductivity 90 W / (m · K)
Alumina (Al 2 O 3 ) substrate: 76.2 mm × 76.2 mm × 0.635 mm, purity 96%, thermal conductivity 24 W / (m · K)
Aluminum nitride (AlN) substrate: 76.2 mm × 76.2 mm × 0.635 mm, thermal conductivity 170 W / (m · K).

[接合用組成物(金属ペースト)の調製]
表1~5または12に示す組成で各原料を秤量し、ミキサーにより混合した後、三本ロールで均一に混練することによって、接合用組成物(金属ペースト)を調製した。
[Preparation of bonding composition (metal paste)]
Each raw material was weighed according to the composition shown in Tables 1 to 5 or 12, mixed with a mixer, and then uniformly kneaded with three rolls to prepare a bonding composition (metal paste).

[銅貼り基板の作製]
図2(a)~(e)に示すように、銅貼り基板を作製した。すなわち、(a)セラミックス基板2の両面に、(b)表1~5または12に示す接合用組成物(金属ペースト)を用いて、30mm×30mmの正方形パターンをスクリーン印刷で塗布して、印刷膜(金属ペースト層)3a,3bを形成した。印刷膜3a,3bの乾燥前の平均膜厚はそれぞれ20μm程度であり、120℃の送風乾燥機で印刷膜3a,3bを10分間乾燥させた後の平均膜厚はそれぞれ17μm程度であった。(c)乾燥後、30mm×30mmの正方形の2枚の銅板4a,4bを、それぞれセラミックス基板2の両面(上面と下面)の印刷膜(金属ペースト層)3a,3bに合わせて積層して、銅貼り基板の前駆体(積層体)1を形成した。(d)そして、銅貼り基板の前駆体(積層体)1の両面を耐熱板(セラミックス板)5a,5bで挟み上側から1kgの重り6により荷重をかけた状態で、ベルト式連続焼成炉内に配置し、窒素雰囲気中、所定のピーク温度(焼成温度または接合温度)で、15分間(ピーク保持時間)焼成を行い、(e)銅貼り基板10(セラミックス基板2の両面に接合層13a,13bを介して銅板4a,4bが積層された基板)を作製した。なお、焼成後の接合層13a,13bの平均膜厚はそれぞれ12μm程度であった。
[Manufacturing of copper-coated substrate]
As shown in FIGS. 2A to 2E, copper-coated substrates were produced. That is, (a) using the bonding composition (metal paste) shown in Tables 1 to 5 or 12 on both sides of the ceramic substrate 2, a 30 mm × 30 mm square pattern is applied by screen printing and printed. Films (metal paste layers) 3a and 3b were formed. The average film thickness of the printed films 3a and 3b before drying was about 20 μm, respectively, and the average film thickness after drying the printed films 3a and 3b for 10 minutes with a blower dryer at 120 ° C. was about 17 μm, respectively. (C) After drying, two 30 mm × 30 mm square copper plates 4a and 4b are laminated together with the printed films (metal paste layers) 3a and 3b on both sides (upper surface and lower surface) of the ceramic substrate 2, respectively. A precursor (laminated body) 1 of a copper-pasted substrate was formed. (D) Then, in a state where both sides of the precursor (laminated body) 1 of the copper-clad substrate are sandwiched between heat-resistant plates (ceramic plates) 5a and 5b and a load is applied from the upper side by a weight 6 of 1 kg, the inside of the belt-type continuous firing furnace. In a nitrogen atmosphere, firing is performed for 15 minutes (peak holding time) at a predetermined peak temperature (firing temperature or bonding temperature), and (e) the copper-clad substrate 10 (bonding layers 13a on both sides of the ceramic substrate 2). A substrate on which copper plates 4a and 4b were laminated via 13b) was produced. The average film thickness of the bonded layers 13a and 13b after firing was about 12 μm, respectively.

[接合性評価]
各接合用組成物(金属ペースト)に対して、厚銅化に対する接合性を検証し、優劣判定(ランク付け)を行った。具体的には、銅板の厚みを0.5mm、1mm、3mmの順に増加(厚銅化)して、どの厚みまで接合できるか検証し、厚み1mmの銅板を接合できたが、厚み3mmの銅板を接合できなかった場合は、厚み2mmの銅板に対する接合性も検証した。なお、銅板としては、実施例37以外の例では無酸素銅を用いた。また、各接合用組成物におけるろう材成分または非活性金属成分(Ag(銀)、Cu(銅)、Sn(錫))の組成と、その合金化の状態によって融点が異なるため、焼成の設定温度(ピーク温度、焼成温度または接合温度)を少なくとも450℃、600℃、700℃の3水準で行い(さらに、組成に応じて500℃、550℃または650℃でも行い)、接合できる温度を検証した。
[Evaluation of bondability]
For each bonding composition (metal paste), the bonding property against thick copper was verified, and superiority or inferiority judgment (ranking) was performed. Specifically, the thickness of the copper plate was increased in the order of 0.5 mm, 1 mm, and 3 mm (thick copper), and it was verified to what thickness the copper plate could be joined. If it could not be joined, the bondability to a copper plate with a thickness of 2 mm was also verified. As the copper plate, oxygen-free copper was used in the examples other than Example 37. Further, since the melting point differs depending on the composition of the brazing material component or the non-active metal component (Ag (silver), Cu (copper), Sn (tin)) in each bonding composition and the alloying state thereof, the firing setting is set. The temperature (peak temperature, firing temperature or joining temperature) was set at least at three levels of 450 ° C, 600 ° C and 700 ° C (and also at 500 ° C, 550 ° C or 650 ° C depending on the composition), and the temperature at which joining was possible was verified. did.

接合性については、上記検証で接合(作製)した銅貼り基板において、セラミックス基板の割れや、銅板の反りが発生しておらず、さらに、銅板とセラミックス基板との間の接合層に剃刀を入れても、銅板がセラミックス基板から容易に剥離しなかった場合は「接合できた(合格)」と判断して「○」で示した。その一方で、セラミックス基板の割れや銅板の反りが発生したり、接合層に剃刀を入れて容易に剥離した場合は「接合できなかった(不合格)」と判断して「×」で示した。また、接合(合格)できた各接合用組成物(金属ペースト)の中で、最も厚い3mmの銅板を接合できた接合用組成物をaランク、2mmの銅板を接合できた接合用組成物をbランク、1mmの銅板を接合できた接合用組成物をcランク、0.5mmの銅板を接合できた接合用組成物をdランクとしてランク付けした。 Regarding the bondability, in the copper-coated substrate bonded (manufactured) in the above verification, the ceramic substrate was not cracked or warped, and a razor was inserted in the bonding layer between the copper plate and the ceramic substrate. However, when the copper plate was not easily peeled off from the ceramic substrate, it was judged as "joined (passed)" and indicated by "○". On the other hand, if the ceramic substrate is cracked, the copper plate is warped, or if a razor is inserted into the joint layer and the material is easily peeled off, it is judged as "unable to join (failure)" and is indicated by "x". .. In addition, among the bonding compositions (metal pastes) that have been bonded (passed), the bonding composition that can bond the thickest 3 mm copper plate is a rank, and the bonding composition that can bond the 2 mm copper plate is The bonding composition capable of joining b rank and 1 mm copper plate was ranked as c rank, and the bonding composition capable of joining 0.5 mm copper plate was ranked as d rank.

(判定基準)
aランク:厚み3mmの銅板を接合できる(合格)
bランク:厚み2mmの銅板を接合できる(合格)
cランク:厚み1mmの銅板を接合できる(合格)
dランク:厚み0.5mmの銅板を接合できる(合格)
eランク:いずれの接合温度でも、厚み0.5mmの銅板を接合できない、または基板に割れが生じる、もしくは銅板に反りが発生する(不合格)。
(criterion)
a rank: A copper plate with a thickness of 3 mm can be joined (passed)
Rank b: A copper plate with a thickness of 2 mm can be joined (passed)
c rank: A copper plate with a thickness of 1 mm can be joined (passed)
d rank: A copper plate with a thickness of 0.5 mm can be joined (passed)
e rank: At any joining temperature, a copper plate with a thickness of 0.5 mm cannot be joined, the substrate cracks, or the copper plate warps (failure).

[外観評価]
接合性評価で作製した銅貼り基板のうち、合格(a、b、cまたはdランク)となった銅貼り基板に対して外観評価を行った。外観評価は、各接合用組成物およびその焼成温度において、接合できた最も厚い銅板を使用した銅貼り基板に対して行った。外観評価では、接合層の銅板への這い上がりや、セラミックス基板へのはみ出しがないかをルーペ(15倍)で観察した。結果を以下の基準で判定し、bランク以上を合格とした。
[Appearance evaluation]
Among the copper-coated substrates produced in the bondability evaluation, the appearance of the copper-coated substrates that passed (a, b, c or d rank) was evaluated. Appearance evaluation was performed on a copper-coated substrate using the thickest copper plate that could be bonded at each bonding composition and its firing temperature. In the appearance evaluation, it was observed with a loupe (15 times) whether the bonding layer crawls up to the copper plate or protrudes from the ceramic substrate. The results were judged according to the following criteria, and rank b or higher was regarded as acceptable.

(判定基準)
aランク:這い上がりやはみ出しが全く見られない(合格)
bランク:銅板の縁部(側面)からの距離が0.5mm未満の這い上がりやはみ出しが見られる(合格)
cランク:銅板の縁部(側面)からの距離が0.5mm以上の這い上がりやはみ出しが見られる(不合格)。
(criterion)
a rank: No crawling or protrusion is seen (pass)
Rank b: Crawling up or protruding from the edge (side surface) of the copper plate is less than 0.5 mm (passed)
Rank c: Crawling up or protruding at a distance of 0.5 mm or more from the edge (side surface) of the copper plate is seen (failure).

[耐久信頼性評価(熱衝撃試験)]
接合性評価で作製した銅貼り基板のうち、接合性評価および外観評価で合格となった銅貼り基板に対して、熱衝撃試験を行った。低温域(-45℃)と高温域(150℃)とでそれぞれ30分間保持して加熱冷却する操作を1サイクルとして繰り返し、銅板の剥離や、セラミックス基板の割れなどの不具合を確認した。1000サイクル後に初期確認を行い、不具合がなければ2000サイクルまで継続した。2000サイクル後にも不具合がない場合は、さらに3000サイクルを上限に継続した。結果を以下の基準で判定し、cランク以上を合格とした。
[Durability reliability evaluation (heat impact test)]
Among the copper-clad substrates produced in the bondability evaluation, the copper-clad substrate that passed the bondability evaluation and the appearance evaluation was subjected to a thermal shock test. The operation of holding for 30 minutes each in the low temperature region (-45 ° C.) and the high temperature region (150 ° C.) and heating and cooling was repeated as one cycle, and defects such as peeling of the copper plate and cracking of the ceramic substrate were confirmed. Initial confirmation was performed after 1000 cycles, and if there were no problems, it continued until 2000 cycles. If there were no problems after 2000 cycles, the procedure was continued up to 3000 cycles. The result was judged according to the following criteria, and c rank or higher was regarded as acceptable.

(判定基準)
aランク:3000サイクル後に不具合(銅板の剥離、セラミックス基板の割れ)がない(合格)
bランク:2000サイクル後に不具合がない(合格)
cランク:1000サイクル後に不具合がない(合格)
dランク:1000サイクル後に不具合が確認された(不合格)。
(criterion)
a rank: No defects (peeling of copper plate, cracking of ceramic substrate) after 3000 cycles (pass)
Rank b: No problem after 2000 cycles (passed)
c rank: No problem after 1000 cycles (pass)
d rank: A defect was confirmed after 1000 cycles (failed).

[総合的な判定]
接合性評価、外観評価、および耐久信頼性評価の総合的な判定として、以下の基準で、厚銅化に対する接合性の観点で、優劣判定(ランク付け)を行った。最も厚い3mmの銅板を接合できた接合用組成物を最も優れたAランクとし、Dランク以上を合格とした。
[Comprehensive judgment]
As a comprehensive judgment of bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation, superiority or inferiority judgment (ranking) was performed from the viewpoint of bondability to thick copper based on the following criteria. The bonding composition capable of bonding the thickest 3 mm copper plate was regarded as the best A rank, and the D rank or higher was regarded as acceptable.

(判定基準)
Aランク:接合性評価がaランクで、外観評価および耐久信頼性評価がいずれも合格レベル(外観評価がaまたはbランク、耐久信頼性評価がa、bまたはcランク)
Bランク:接合性評価がbランクで、外観評価および耐久信頼性評価がいずれも合格レベル
Cランク:接合性評価がcランクで、外観評価および耐久信頼性評価がいずれも合格レベル
Dランク:接合性評価がdランクで、外観評価および耐久信頼性評価がいずれも合格レベル
Eランク:接合性評価、外観評価および耐久信頼性評価のうち、いずれか1つでも不合格レベル(外観評価がcランク、または耐久信頼性評価がdランク)がある。
(criterion)
A rank: The bondability evaluation is a rank, and both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation are pass levels (appearance evaluation is a or b rank, durability reliability evaluation is a, b or c rank).
B rank: Bondability evaluation is b rank, both appearance evaluation and durability reliability evaluation are pass level C rank: Joinability evaluation is c rank, appearance evaluation and durability reliability evaluation are both pass level D rank: Joining The sex evaluation is d rank, and the appearance evaluation and the durability reliability evaluation are all pass levels. E rank: Any one of the bondability evaluation, the appearance evaluation and the durability reliability evaluation is a fail level (the appearance evaluation is c rank). , Or the durability reliability evaluation is d rank).

[実施例1](Ag、Snの2成分)
セラミックス基板として窒化ケイ素基板、および接合用組成物として(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物1)を用いて、銅貼り基板を作製し、各種評価を行った。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板(無酸素銅)も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。
[Example 1] (two components, Ag and Sn)
Using a silicon nitride substrate as a ceramic substrate and a metal paste (composition 1) having a composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (74, 0, 26) as a bonding composition, a copper-coated substrate was formed. It was prepared and evaluated in various ways. When the firing temperature is 700 ° C., any copper plate (oxygen-free copper) of 0.5 mm, 1 mm, and 3 mm can be bonded, and good results are obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation. It became A rank.

[実施例2](Ag、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(70,0,30)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。
[Example 2] (two components, Ag and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 2) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (70, 0, 30) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm could be joined, and good results were obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation, and the rank was A. ..

[実施例3](Ag、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(60,0,40)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物3)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が600℃の場合に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。
[Example 3] (two components, Ag and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 3) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (60, 0, 40) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 600 ° C, any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm could be joined, and good results were obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation, and the result was A rank. ..

[実施例4(4a,4b)](Ag、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(29,0,71)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物4)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 4 (4a, 4b)] (two components, Ag and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 4) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (29,0,71) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が450℃の場合(実施例4a)、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 When the firing temperature was 450 ° C. (Example 4a), 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be joined, but 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

一方、焼成温度が500℃の場合(実施例4b)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。 On the other hand, when the firing temperature is 500 ° C. (Example 4b), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and good results can be obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation. , A rank.

[実施例5(5a,5b)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(35,13,52)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物5)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 5 (5a, 5b)] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 5) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (35, 13, 52) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が450℃の場合(実施例5a)、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 When the firing temperature was 450 ° C. (Example 5a), 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be joined, but 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

一方、焼成温度が500℃の場合(実施例5b)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。 On the other hand, when the firing temperature is 500 ° C. (Example 5b), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and good results can be obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation. , A rank.

[実施例6](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(67,12,21)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物6)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。
[Example 6] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 6) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (67,12,21) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm could be joined, and good results were obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation, and the rank was A. ..

[実施例7(7a,7b,7c)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(65,2,33)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物7)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 7 (7a, 7b, 7c)] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 7) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (65,2,33) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が600℃の場合(実施例7a)および700℃の場合(実施例7c)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(aまたはbランク)が得られ、Aランクとなった。 When the firing temperature is 600 ° C. (Example 7a) and 700 ° C. (Example 7c), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be joined, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation can be performed. Good results (rank a or b) were obtained in both cases, and the rank was A.

なお、実施例7a,7cを比較すると、焼成温度が低い実施例7aの方が、外観評価が優れていたのに対して、耐久信頼性評価は、焼成温度が高い実施例7cの方が優れていた。 Comparing Examples 7a and 7c, Example 7a having a low firing temperature was superior in appearance evaluation, whereas Example 7c having a high firing temperature was superior in durability reliability evaluation. Was there.

一方、焼成温度を650℃にすると(実施例7b)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(全てaランク)が得られ、Aランクとなった。 On the other hand, when the firing temperature is set to 650 ° C. (Example 7b), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation all have good results (all a). Rank) was obtained, and it became A rank.

[実施例8(8a,8b,8c)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(62,11,27)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物8)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 8 (8a, 8b, 8c)] (three components of Ag, Cu, Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 8) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (62,11,27) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が600℃の場合(実施例8a)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(aまたはcランク)が得られ、Aランクとなった。 When the firing temperature is 600 ° C. (Example 8a), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be joined, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation all have good results (a or c rank). ) Was obtained, and it became A rank.

焼成温度が700℃の場合(実施例8c)、実施例8aと同様に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(aまたはbランク)が得られ、Aランクとなった。 When the firing temperature is 700 ° C. (Example 8c), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded as in Example 8a, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation are all good. A good result (rank a or b) was obtained, and it became rank A.

なお、実施例8a,8cを比較すると、焼成温度が低い実施例8aの方が、外観評価が優れていたのに対して、耐久信頼性評価は、焼成温度が高い実施例8cの方が優れていた。 Comparing Examples 8a and 8c, Example 8a having a low firing temperature was superior in appearance evaluation, whereas Example 8c having a high firing temperature was superior in durability reliability evaluation. Was there.

一方、焼成温度を650℃にすると(実施例8b)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(全てaランク)が得られ、Aランクとなった。 On the other hand, when the firing temperature is set to 650 ° C. (Example 8b), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation all have good results (all a). Rank) was obtained, and it became A rank.

[実施例9(9a,9b)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(44,12,44)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物9)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 9 (9a, 9b)] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 9) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (44, 12, 44) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度を550℃にすると(実施例9a)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(全てaランク)が得られ、Aランクとなった。 When the firing temperature is set to 550 ° C. (Example 9a), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation all have good results (all a rank). Was obtained, and it became A rank.

一方、焼成温度が600℃の場合(実施例9b)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(aまたはbランク)が得られ、Aランクとなった。 On the other hand, when the firing temperature is 600 ° C. (Example 9b), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation all have good results (a or). B rank) was obtained, and it became A rank.

[実施例10(10a,10b)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(32,6,62)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物10)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 10 (10a, 10b)] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 10) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (32, 6, 62) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が450℃の場合(実施例10a)、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 When the firing temperature was 450 ° C. (Example 10a), 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be joined, but 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

一方、焼成温度を500℃にすると(実施例10b)、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(全てaランク)が得られ、Aランクとなった。 On the other hand, when the firing temperature is set to 500 ° C. (Example 10b), any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be bonded, and the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation all have good results (all a). Rank) was obtained, and it became A rank.

[実施例11](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(43,2,55)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物11)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が600℃の場合に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(全てaランク)が得られ、Aランクとなった。
[Example 11] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 11) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (43,2,55) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature is 600 ° C., any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be joined, and good results (all a rank) are obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation. It became A rank.

[実施例12](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(51,13,36)の組成(領域A)の金属ペースト(組成物12)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が600℃の場合に、0.5mm、1mm、3mmのいずれの銅板も接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果(全てaランク)が得られ、Aランクとなった。
[Example 12] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 12) having the composition (region A) of (Ag, Cu, Sn) = (51, 13, 36) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature is 600 ° C., any copper plate of 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm can be joined, and good results (all a rank) are obtained in the bondability evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation. It became A rank.

[実施例13(13a,13b)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(56,19,25)の組成(領域B)の金属ペースト(組成物13)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 13 (13a, 13b)] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 13) having the composition (region B) of (Ag, Cu, Sn) = (56, 19, 25) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が600℃の場合(実施例13a)、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 When the firing temperature was 600 ° C. (Example 13a), 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be joined, but 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

焼成温度が700℃の場合(実施例13b)、実施例13aと異なり、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。 When the firing temperature was 700 ° C. (Example 13b), unlike Example 13a, 0.5 mm and 1 mm copper plates could be bonded, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

なお、実施例13a,13bを比較すると、焼成温度が低い実施例13aの方が、接合性および外観評価が優れていた。耐久信頼性評価は双方とも優れていた。 Comparing Examples 13a and 13b, Example 13a having a lower firing temperature was superior in bondability and appearance evaluation. Both endurance reliability evaluations were excellent.

[実施例14(14a,14b)](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(48,32,20)の組成(領域B)の金属ペースト(組成物14)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 14 (14a, 14b)] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 14) having the composition (region B) of (Ag, Cu, Sn) = (48, 32, 20) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が600℃の場合(実施例14a)、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。 When the firing temperature was 600 ° C. (Example 14a), 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

焼成温度が700℃の場合(実施例14b)、実施例14aと異なり、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 When the firing temperature was 700 ° C. (Example 14b), unlike Example 14a, 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be bonded, but 3 mm copper plates could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

なお、実施例14a,14bを比較すると、焼成温度が低い実施例14aの方が、外観評価が優れていたのに対して、接合性および耐久信頼性評価は、焼成温度が高い実施例14bの方が優れていた。 Comparing Examples 14a and 14b, Example 14a having a low firing temperature was superior in appearance evaluation, whereas bonding resistance and durability reliability were evaluated in Example 14b having a high firing temperature. Was better.

[実施例15](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(58,25,17)の組成(領域B)の金属ペースト(組成物15)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。
[Example 15] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 15) having the composition (region B) of (Ag, Cu, Sn) = (58, 25, 17) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be joined, but 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

[実施例16](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(47,40,13)の組成(領域B)の金属ペースト(組成物16)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。
[Example 16] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 16) having the composition (region B) of (Ag, Cu, Sn) = (47, 40, 13) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be joined, but 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

[実施例17](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(43,46,11)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物17)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 17] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 17) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (43,46,11) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例18](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(23,62,15)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物18)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 18] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 18) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (23, 62, 15) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例19](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(15,65,20)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物19)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 19] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 19) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (15, 65, 20) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例20](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(23,53,24)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物20)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 20] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 20) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (23,53,24) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例21](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(33,54,13)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物21)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 21] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 21) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (33, 54, 13) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例22](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(22,46,32)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物22)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 22] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 22) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (22, 46, 32) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例23](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(30,25,45)の組成(領域C)の金属ペースト(組成物23)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が600℃の場合に、0.5mm、1mmの銅板を接合できたが、2mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Cランクとなった。
[Example 23] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 23) having the composition (region C) of (Ag, Cu, Sn) = (30, 25, 45) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 600 ° C., 0.5 mm and 1 mm copper plates could be joined, but 2 mm and 3 mm copper plates could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and the grade was C.

[実施例24](Cu、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(0,59,41)の組成(領域D)の金属ペースト(組成物24)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。
[Example 24] (two components of Cu and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 24) having the composition (region D) of (Ag, Cu, Sn) = (0,59,41) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., a 0.5 mm copper plate could be joined, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

[実施例25(25a,25b)](Cu、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(0,40,60)の組成(領域D)の金属ペースト(組成物25)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
[Example 25 (25a, 25b)] (two components of Cu and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 25) having the composition (region D) of (Ag, Cu, Sn) = (0, 40, 60) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as.

焼成温度が600℃の場合(実施例25a)、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。 When the firing temperature was 600 ° C. (Example 25a), a 0.5 mm copper plate could be joined, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

焼成温度が700℃の場合(実施例25b)、実施例25aと同様に、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。 When the firing temperature was 700 ° C. (Example 25b), a 0.5 mm copper plate could be bonded, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be bonded, as in Example 25a. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

なお、実施例25a,25bを比較すると、焼成温度が低い実施例25aの方が、外観評価が優れていたのに対して、耐久信頼性評価は、焼成温度が高い実施例25bの方が優れていた。 Comparing Examples 25a and 25b, Example 25a having a low firing temperature was superior in appearance evaluation, whereas Example 25b having a high firing temperature was superior in durability reliability evaluation. Was there.

[実施例26](Cu、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(0,20,80)の組成(領域D)の金属ペースト(組成物26)を用いた。焼成温度が600℃の場合に、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。
[Example 26] (Two components of Cu and Sn)
Instead of the metal paste (composition 1), a metal paste (composition 26) having a composition (region D) of (Ag, Cu, Sn) = (0,20,80) was used. When the firing temperature was 600 ° C., a 0.5 mm copper plate could be joined, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

[実施例27](Cu、Snの2成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(0,13,87)の組成(領域D)の金属ペースト(組成物27)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃の場合に、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。
[Example 27] (two components of Cu and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 27) having the composition (region D) of (Ag, Cu, Sn) = (0,13,87) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 450 ° C., a 0.5 mm copper plate could be joined, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

[実施例28](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(9,48,43)の組成(領域D)の金属ペースト(組成物28)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が700℃の場合に、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。
[Example 28] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 28) having the composition (region D) of (Ag, Cu, Sn) = (9,48,43) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 700 ° C., a 0.5 mm copper plate could be joined, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

[実施例29](Ag、Cu、Snの3成分)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(15,22,63)の組成(領域D)の金属ペースト(組成物29)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が600℃の場合に、0.5mmの銅板を接合できたが、1mm、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Dランクとなった。
[Example 29] (three components of Ag, Cu, and Sn)
Example 1 except that the metal paste (composition 29) having the composition (region D) of (Ag, Cu, Sn) = (15, 22, 63) was used instead of the metal paste (composition 1). It was verified in the same way as. When the firing temperature was 600 ° C., a 0.5 mm copper plate could be joined, but a 1 mm and 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked D.

[参考例1](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(80,0,20)の組成の金属ペースト(組成物30)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 1] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 30) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (80, 0, 20) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例2](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(65,25,10)の組成の金属ペースト(組成物31)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 2] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 31) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (65, 25, 10) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例3](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(55,40,5)の組成の金属ペースト(組成物32)を用いた。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 3] (Composition not included in regions A to D)
Instead of the metal paste (composition 1), a metal paste (composition 32) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (55, 40, 5) was used. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例4](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(19,67,14)の組成の金属ペースト(組成物33)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 4] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 33) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (19, 67, 14) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例5](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(0,65,35)の組成の金属ペースト(組成物34)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。
焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 5] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 34) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (0,65,35) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it.
When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例6](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(0,10,90)の組成の金属ペースト(組成物35)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 6] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 35) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (0,10,90) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例7](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(20,0,80)の組成の金属ペースト(組成物36)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 7] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 36) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (20, 0, 80) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例8](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(30,10,60)の組成の金属ペースト(組成物37)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 8] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 37) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (30, 10, 60) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例9](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(73,9,18)の組成の金属ペースト(組成物38)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 9] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 38) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (73, 9, 18) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

[参考例10](領域A~Dに含まれない組成)
金属ペースト(組成物1)に代えて、(Ag,Cu,Sn)=(34,56,10)の組成の金属ペースト(組成物39)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして検証した。焼成温度が450℃、600℃、700℃のいずれの場合にも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Reference Example 10] (Composition not included in regions A to D)
The same as in Example 1 except that the metal paste (composition 39) having the composition of (Ag, Cu, Sn) = (34, 56, 10) was used instead of the metal paste (composition 1). I verified it. When the firing temperature was 450 ° C., 600 ° C., or 700 ° C., even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so the rank was E.

結果を表1~10および図3に示す。 The results are shown in Tables 1-10 and FIG.

Figure 2022027647000002
Figure 2022027647000002

Figure 2022027647000003
Figure 2022027647000003

Figure 2022027647000004
Figure 2022027647000004

Figure 2022027647000005
Figure 2022027647000005

Figure 2022027647000006
Figure 2022027647000006

Figure 2022027647000007
Figure 2022027647000007

Figure 2022027647000008
Figure 2022027647000008

Figure 2022027647000009
Figure 2022027647000009

Figure 2022027647000010
Figure 2022027647000010

Figure 2022027647000011
Figure 2022027647000011

表1~10および図3から明らかなように、Ag、CuおよびSnの組成比を三角座標上の特定の領域に調整した金属ペースト組成物を用いた実施例では、平均厚み0.5mm以上の厚い銅板であっても、700℃以下の低温でセラミックス基板に対して有効に接合できた。また、実施例では、高い接合性のみならず、耐久信頼性(耐熱衝撃性)および外観評価も良好であり、これらの特性をバランスよく充足していた。 As is clear from Tables 1 to 10 and FIG. 3, in the example using the metal paste composition in which the composition ratio of Ag, Cu and Sn was adjusted to a specific region on the triangular coordinates, the average thickness was 0.5 mm or more. Even a thick copper plate could be effectively bonded to a ceramic substrate at a low temperature of 700 ° C. or lower. Further, in the examples, not only high bondability but also durability reliability (heat impact resistance) and appearance evaluation were good, and these characteristics were satisfied in a well-balanced manner.

なお、図3の三角座標上には、焼成温度(接合温度)700℃で接合できた組成物(金属ペースト)を「●」(丸)、600℃で接合できた組成物を「■」(四角)、500℃で接合できた組成物を「◆」(菱)、450℃で接合できた組成物を「▲」(三角)、いずれの温度でも接合できなかった組成物を「×」(バツ)でそれぞれ表示した(なお、複数の温度で接合できた組成物では、高い方の温度に合わせて表示した)。 In addition, on the triangular coordinates of FIG. 3, the composition (metal paste) that can be bonded at the firing temperature (bonding temperature) of 700 ° C. is "●" (circle), and the composition that can be bonded at 600 ° C. is "■" (. Square), the composition that could be bonded at 500 ° C is "◆" (ryo), the composition that could be bonded at 450 ° C is "▲" (triangle), and the composition that could not be bonded at any temperature is "x" (x). (X) is indicated for each (Note that for compositions that can be joined at multiple temperatures, they are indicated according to the higher temperature).

また、図3では、実施例を「実」、参考例を「参」とし、その直後に対応する番号をそれぞれ表記した(例えば、実施例1を「実1」、参考例1を「参1」と表記した)。 Further, in FIG. 3, the embodiment is referred to as “actual” and the reference example is referred to as “reference example”, and the corresponding numbers are indicated immediately after that (for example, Example 1 is “actual 1” and reference example 1 is “reference example 1”. ").

焼成温度700℃で接合できた組成物(合金化時の融点が600~650℃程度となる組成)が、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26):実施例1、(67,12,21):実施例6、(58,25,17):実施例15、(47,40,13):実施例16、(43,46,11):実施例17、(33,54,13):実施例21、(23,62,15):実施例18、(15,65,20):実施例19、および(0,59,41):実施例24をこの順に結ぶ線分で構成される境界線X付近に点在することから、600~650℃程度での固液境界が境界線X付近に存在すると推察できる。また、焼成温度450~500℃で接合できた組成物(合金化時の融点が400~450℃程度となる組成)が、(Ag,Cu,Sn)=(0,13,87):実施例27、(35,13,52):実施例5、(32,6,62):実施例10および(29,0,71):実施例4をこの順に結ぶ線分で構成される境界線Y付近に点在することから、400~450℃程度での固液境界が境界線Y付近に存在すると推察できる。そのため、境界線Xと境界線Yとの間(合金の融点が400~650℃程度の組成)の領域が焼成温度700℃以下の低温で厚い銅板を接合可能な領域になると推察できる。 The composition (composition having a melting point of about 600 to 650 ° C. at the time of alloying) that could be bonded at a firing temperature of 700 ° C. is (Ag, Cu, Sn) = (74, 0, 26): Example 1, (67). , 12, 21): Example 6, (58, 25, 17): Example 15, (47, 40, 13): Example 16, (43, 46, 11): Example 17, (33, 54). , 13): Example 21, (23,62,15): Example 18, (15,65,20): Example 19, and (0,59,41): Line segment connecting Example 24 in this order. Since it is scattered in the vicinity of the boundary line X composed of, it can be inferred that the solid-liquid boundary at about 600 to 650 ° C. exists in the vicinity of the boundary line X. Further, the composition (composition having a melting point of about 400 to 450 ° C. at the time of alloying) that could be bonded at a firing temperature of 450 to 500 ° C. is (Ag, Cu, Sn) = (0,13,87): Example. 27, (35, 13, 52): Example 5, (32, 6, 62): Example 10 and (29, 0, 71): Boundary line Y composed of line segments connecting Example 4 in this order. Since it is scattered in the vicinity, it can be inferred that the solid-liquid boundary at about 400 to 450 ° C. exists near the boundary line Y. Therefore, it can be inferred that the region between the boundary line X and the boundary line Y (the composition of the alloy having a melting point of about 400 to 650 ° C.) becomes a region where a thick copper plate can be bonded at a low temperature of 700 ° C. or lower.

実際に、厚み0.5mm以上の銅板を接合できた組成物は全て、境界線Xと境界線Yとの間の領域(領域A~D)内の組成物であり、領域を外れた参考例の組成物では、厚み0.5mm以上の銅板を低温で接合できなかった。 In fact, all the compositions in which the copper plates having a thickness of 0.5 mm or more can be joined are the compositions in the region (regions A to D) between the boundary line X and the boundary line Y, and are reference examples outside the region. In the above composition, a copper plate having a thickness of 0.5 mm or more could not be bonded at a low temperature.

また、境界線Xと境界線Yとの間の領域(領域A~D)のなかでも、領域Aの組成物で作製した銅貼り基板(実施例1~12)の総合評価はランクAであり、領域Bの組成物で作製した銅貼り基板(実施例13~16)の総合評価はランクBであり、領域Cの組成物で作製した銅貼り基板(実施例17~23)の総合評価はランクCであり、領域Dの組成物で作製した銅貼り基板(実施例24~29)の総合評価はランクDであった。そのため、領域D側からA側の方向へ(領域D,C,B,Aの順に)近づくほど(好ましくは領域A~D中を左側(特に左下側)へ向かうほど)、外観および耐久信頼性を両立しつつ高い接合性を確保でき、特に領域Aの組成が最も厚銅化に対応できることがわかった。 Further, among the regions (regions A to D) between the boundary line X and the boundary line Y, the comprehensive evaluation of the copper-coated substrates (Examples 1 to 12) produced by the composition of the region A is rank A. , The overall evaluation of the copper-coated substrate (Examples 13 to 16) prepared with the composition of region B is rank B, and the comprehensive evaluation of the copper-coated substrate (Examples 17 to 23) prepared with the composition of region C is The overall evaluation of the copper-coated substrates (Examples 24 to 29) having rank C and prepared from the composition of region D was rank D. Therefore, the closer it is from the area D side to the A side (in the order of areas D, C, B, A) (preferably toward the left side (particularly the lower left side) in the areas A to D), the appearance and durability reliability. It was found that high bondability can be ensured while achieving both, and in particular, the composition of region A is most suitable for thick copper.

なお、特許文献1~7の実施例で使用された具体的なろう材成分において、Ag、CuおよびSnの総量(100atm%)に対する各原子比(Ag,Cu,Sn)[単位:atm%]を算出すると、下記表11のような範囲にある。 In the specific brazing filler metal components used in the examples of Patent Documents 1 to 7, each atomic ratio (Ag, Cu, Sn) to the total amount of Ag, Cu and Sn (100 atm%) [unit: atm%]. Is calculated and is in the range shown in Table 11 below.

Figure 2022027647000012
Figure 2022027647000012

表11から明らかなように、特許文献1~7における組成比では、いずれもSnの割合が少なく、図3の三角座標上では境界線X(特に領域A~C)よりも左側に大きく離れた位置(領域外)にある。なお、これらの中では本願領域(領域B,C)に比較的近いと思われる特許文献7の組成比は(Ag,Cu,Sn)=(55.5,40.6,3.9)程度であるが、この特許文献7の組成比に近接する本願参考例3(Ag,Cu,Sn)=(55,40,5)の総合評価がEランクであることから、従来のろう材成分では、高い接合性で銅板を接合できないことが推察される。 As is clear from Table 11, in the composition ratios in Patent Documents 1 to 7, the proportion of Sn is small in all of them, and on the triangular coordinates of FIG. 3, they are far to the left of the boundary line X (particularly, regions A to C). Located in position (outside the area). Among these, the composition ratio of Patent Document 7, which seems to be relatively close to the region of the present application (regions B and C), is about (Ag, Cu, Sn) = (55.5, 40.6, 3.9). However, since the comprehensive evaluation of Reference Example 3 (Ag, Cu, Sn) = (55, 40, 5) of the present application, which is close to the composition ratio of Patent Document 7, is E rank, the conventional brazing filler metal component is used. It is presumed that the copper plate cannot be joined due to its high bondability.

[実施例30](Ag、Snの2成分、活性金属成分の種類を変更した例)
活性金属成分を水素化ジルコニウムに変更した金属ペースト(組成物40)を用いたこと以外は、実施例3と同様の方法で、焼成温度を600℃として検証した。Aランクとなった実施例3に対して、実施例30では、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。
[Example 30] (Example in which the types of the two components Ag and Sn and the active metal component are changed)
The firing temperature was verified as 600 ° C. by the same method as in Example 3 except that the metal paste (composition 40) in which the active metal component was changed to zirconium hydride was used. In Example 30, 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be bonded to Example 3, which was ranked A, but 3 mm copper plates could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

[実施例31(31a,31b)](Ag、Cu、Snの3成分、活性金属成分の種類を変更した例)
活性金属成分を水素化ジルコニウムに変更した金属ペースト(組成物41)を用いたこと以外は、実施例7(7a,7c)と同様の方法で検証した。Aランクとなった実施例7(7a,7c)に対して、焼成温度が600℃(実施例31a)および700℃(実施例31b)のいずれの場合においても、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。
[Example 31 (31a, 31b)] (Example in which the types of the three components Ag, Cu, and Sn and the active metal component are changed)
It was verified by the same method as in Example 7 (7a, 7c) except that the metal paste (composition 41) in which the active metal component was changed to zirconium hydride was used. With respect to Example 7 (7a, 7c) having an A rank, the firing temperature was 0.5 mm, 1 mm, or 2 mm in both cases of 600 ° C. (Example 31a) and 700 ° C. (Example 31b). The copper plate could be joined, but the 3 mm copper plate could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

[比較例1](活性金属成分を含まない例)
活性金属成分を含まない金属ペースト(組成物42)を用いたこと以外は、実施例7と同様の方法で、焼成温度を450℃、600℃、700℃として検証したが、いずれの焼成温度でも、0.5mmの銅板でさえ接合できなかったので、Eランクとなった。
[Comparative Example 1] (Example not containing the active metal component)
The firing temperatures were verified as 450 ° C, 600 ° C, and 700 ° C by the same method as in Example 7 except that the metal paste (composition 42) containing no active metal component was used, but any firing temperature was used. , Even a 0.5 mm copper plate could not be joined, so it was ranked E.

[実施例32(32a,32b)](Ag、Cu、Snの3成分、活性金属成分の割合を変更した例)
非活性金属成分100質量部に対する活性金属成分の割合を0.5質量部に減量した金属ペースト(組成物43)を用いたこと以外は、実施例7(7a,7c)と同様の方法で検証した。焼成温度が600℃(実施例32a)および700℃(実施例32b)のいずれの場合においても、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。
[Example 32 (32a, 32b)] (Example in which the ratios of the three components Ag, Cu, and Sn and the active metal component are changed)
Verification by the same method as in Example 7 (7a, 7c) except that the metal paste (composition 43) in which the ratio of the active metal component to 100 parts by mass of the inactive metal component was reduced to 0.5 parts by mass was used. did. At both the firing temperatures of 600 ° C. (Example 32a) and 700 ° C. (Example 32b), 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be bonded, but 3 mm copper plates could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

[実施例33(33a,33b)](Ag、Cu、Snの3成分、活性金属成分の割合を変更した例)
活性金属成分の割合を10.0質量部に増量した金属ペースト(組成物44)を用いたこと以外は、実施例7(7a,7c)と同様の方法で検証した。焼成温度600℃(実施例33a)および700℃(実施例33b)のいずれの場合においても、実施例7(7a,7c)と同様に0.5mm、1mm、3mmの銅板を接合でき、接合性評価、外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Aランクとなった。
[Example 33 (33a, 33b)] (Example in which the ratios of the three components Ag, Cu, and Sn and the active metal component are changed)
It was verified by the same method as in Example 7 (7a, 7c) except that the metal paste (composition 44) in which the ratio of the active metal component was increased to 10.0 parts by mass was used. At any of the firing temperatures of 600 ° C. (Example 33a) and 700 ° C. (Example 33b), 0.5 mm, 1 mm, and 3 mm copper plates can be bonded in the same manner as in Example 7 (7a, 7c), and the bondability is as good as possible. Good results were obtained in all of the evaluation, appearance evaluation, and durability reliability evaluation, and the product was ranked A.

[実施例34(34a,34b)](Ag、Cu、Snの3成分、活性金属成分の割合を変更した例)
活性金属成分の割合を30.0質量部まで増量した金属ペースト(組成物45)を用いたこと以外は、実施例7(7a,7c)と同様の方法で検証した。焼成温度600℃(実施例34a)および700℃(実施例34b)のいずれの場合においても、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。
[Example 34 (34a, 34b)] (Example in which the ratios of the three components Ag, Cu, and Sn and the active metal component are changed)
It was verified by the same method as in Example 7 (7a, 7c) except that the metal paste (composition 45) in which the ratio of the active metal component was increased to 30.0 parts by mass was used. At both the firing temperatures of 600 ° C. (Example 34a) and 700 ° C. (Example 34b), 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm copper plates could be bonded, but 3 mm copper plates could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

結果を表12~13に示す。 The results are shown in Tables 12-13.

Figure 2022027647000013
Figure 2022027647000013

Figure 2022027647000014
Figure 2022027647000014

表12~13の結果から、活性金属成分を含まない比較例1では接合不可であったのに対して、いずれの実施例でも接合性、外観および耐久信頼性が優れていた。また、活性金属成分としては、接合性および耐久信頼性の点から、特に水素化チタンが好ましいと云える。さらに、非活性金属成分100質量部に対する活性金属成分の割合は、0.5~30質量部では良好な結果が得られ、特に3~10質量部程度が好ましいと云える。 From the results shown in Tables 12 to 13, the bonding was not possible in Comparative Example 1 containing no active metal component, whereas in each of the examples, the bonding property, appearance and durability reliability were excellent. Further, as the active metal component, titanium hydride is particularly preferable from the viewpoint of bondability and durability reliability. Further, the ratio of the active metal component to 100 parts by mass of the non-active metal component gives good results at 0.5 to 30 parts by mass, and it can be said that it is particularly preferably about 3 to 10 parts by mass.

[実施例35~36](実施例7cに対してセラミックス基板の種類を変更した例)
セラミックス基板として、アルミナ基板(実施例35)または窒化アルミニウム基板(実施例36)を用いたこと以外は、実施例7cと同様にして検証した。結果を表14に示す。
[Examples 35 to 36] (Example in which the type of ceramic substrate is changed with respect to Example 7c)
The verification was performed in the same manner as in Example 7c, except that an alumina substrate (Example 35) or an aluminum nitride substrate (Example 36) was used as the ceramic substrate. The results are shown in Table 14.

Figure 2022027647000015
Figure 2022027647000015

アルミナ基板の場合(実施例35)、実施例7cと同様の焼成温度700℃において、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 In the case of the alumina substrate (Example 35), the copper plates of 0.5 mm, 1 mm and 2 mm could be bonded at the same firing temperature of 700 ° C as in Example 7c, but the copper plates of 3 mm could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

窒化アルミニウム基板の場合(実施例36)、実施例7cと同様の焼成温度700℃において、0.5mm、1mm、2mmの銅板を接合できたが、3mmの銅板は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。 In the case of the aluminum nitride substrate (Example 36), the copper plates of 0.5 mm, 1 mm and 2 mm could be bonded at the same firing temperature of 700 ° C. as in Example 7c, but the copper plates of 3 mm could not be bonded. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B.

実施例7c,35,36を比較すると、窒化ケイ素基板を用いた実施例7cの方が、実施例35および36に比べて接合性は優れる一方で、外観評価は実施例35,36の方が優れていた。 Comparing Examples 7c, 35 and 36, Example 7c using a silicon nitride substrate has better bondability than Examples 35 and 36, while Examples 35 and 36 evaluate the appearance. It was excellent.

[実施例37](Ag、Cu、Snの3成分、銅板の種類を変更した例)
銅板の種類を無酸素銅から銅-タングステン合金に変更したこと以外は、実施例7bと同様の方法で、焼成温度を650℃として検証した。3mmの銅板(無酸素銅)を接合できAランクとなった実施例7bに対して、実施例37では2mmの銅板(銅-タングステン合金)を接合できたが、3mmの銅板(銅-タングステン合金)は接合できなかった。外観評価、耐久信頼性評価はいずれも良好な結果が得られ、Bランクとなった。結果を表15に示す。
[Example 37] (Example in which the three components of Ag, Cu, and Sn, and the type of copper plate are changed)
The firing temperature was verified as 650 ° C. by the same method as in Example 7b except that the type of the copper plate was changed from oxygen-free copper to copper-tungsten alloy. In Example 37, a 2 mm copper plate (copper-tungsten alloy) could be bonded, whereas a 3 mm copper plate (oxygen-free copper) could be bonded to the A rank in Example 7b, but a 3 mm copper plate (copper-tungsten alloy) could be bonded. ) Could not be joined. Good results were obtained in both the appearance evaluation and the durability reliability evaluation, and it was ranked B. The results are shown in Table 15.

Figure 2022027647000016
Figure 2022027647000016

本発明の接合剤(接合材料または金属ペースト)は、銅板と、セラミックス基板とを接合するための活性金属ろう材として有効に利用できる。特に、厚い銅板を用いても優れた接合性および耐久信頼性を示すとともに、外観も良好なため、得られる銅貼り基板は、発電設備、自動車(電気自動車(EV)、ハイブリッドカー(HEV)、燃料電池自動車など)、鉄道車両(新幹線など)、家電製品(エアコン、冷蔵庫など)、エレベーターなどの様々な用途において、電力の変換および/または制御するためのパワーモジュール用の回路基板として好適に利用できる。 The bonding agent (bonding material or metal paste) of the present invention can be effectively used as an active metal brazing material for bonding a copper plate and a ceramic substrate. In particular, even if a thick copper plate is used, it exhibits excellent bondability and durability reliability, and also has a good appearance. Therefore, the obtained copper-clad substrate can be used for power generation equipment, automobiles (electric vehicles (EV), hybrid cars (HEV), etc. Suitable as a circuit board for power modules for power conversion and / or control in various applications such as fuel cell vehicles), railway vehicles (Shinkansen, etc.), home appliances (air conditioners, refrigerators, etc.), elevators, etc. can.

1…銅貼り基板の前駆体(積層体)
2…セラミックス基板(絶縁性基板)
3a、3b…金属ペースト層(接合用組成物層または接合層前駆体層)
4a、4b…銅板
10…銅貼り基板
13a、13b…接合層
1 ... Precursor (laminated body) of copper-clad substrate
2 ... Ceramic substrate (insulating substrate)
3a, 3b ... Metal paste layer (bonding composition layer or bonding layer precursor layer)
4a, 4b ... Copper plate 10 ... Copper-clad substrate 13a, 13b ... Bonding layer

Claims (13)

AgおよびCuから選択される少なくとも一種と、Snとを含む非活性金属成分(1)と;活性金属を含む活性金属成分(2)と;有機ビヒクル(3)とを含む金属ペーストであって;
前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比を、Ag、CuおよびSnの総量に対する各原子の割合[単位:atm%]として三角座標上に(Ag,Cu,Sn)と表すとき、前記組成比が、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)、(0,59,41)、(0,13,87)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域またはその外縁にあり、
前記外縁が、前記領域を区画する境界線上の任意の点Pの座標を(PAg,PCu,PSn)としたとき、(PAg+α,PCu+β,PSn+γ)で表される点Q(ただし、α、βおよびγは下記式を満たす)が形成する領域である接合剤。
-2≦α≦2
-2≦β≦2
-2≦γ≦2
α+β+γ=0
A metal paste containing at least one selected from Ag and Cu, an inactive metal component (1) containing Sn; an active metal component (2) containing an active metal; and an organic vehicle (3);
The composition ratio of Ag, Cu and Sn in the non-active metal component (1) is defined as (Ag, Cu, Sn) on triangular coordinates as the ratio of each atom to the total amount of Ag, Cu and Sn [unit: atm%]. When expressed, the composition ratio is (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17), (47,40,13), (43). , 46,11), (33,54,13), (23,62,15), (15,65,20), (0,59,41), (0,13,87), (35,13) , 52), (32,6,62) and (29,0,71) in the area or its outer edge.
The outer edge is represented by (P Ag + α, P Cu + β, P Sn + γ), where (PA Ag , P Cu , P Sn ) is the coordinate of an arbitrary point P on the boundary line that divides the region. A bonding agent which is a region formed by the point Q (where α, β and γ satisfy the following formula).
-2 ≤ α ≤ 2
-2 ≤ β ≤ 2
-2 ≤ γ ≤ 2
α + β + γ = 0
前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比が、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(43,46,11)、(33,54,13)、(23,62,15)、(15,65,20)、(22,46,32)、(30,25,45)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域またはその外縁にある請求項1記載の接合剤。 The composition ratios of Ag, Cu and Sn in the inactive metal component (1) are (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17). , (47,40,13), (43,46,11), (33,54,13), (23,62,15), (15,65,20), (22,46,32), ( 30, 25, 45), (35, 13, 52), (32, 6, 62) and (29, 0, 71), the bonding agent according to claim 1, which is in the region surrounded by or the outer edge thereof. 前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比が、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(58,25,17)、(47,40,13)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域またはその外縁にある請求項1または2記載の接合剤。 The composition ratios of Ag, Cu and Sn in the inactive metal component (1) are (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (58,25,17). , (47,40,13), (35,13,52), (32,6,62) and (29,0,71). Agent. 前記非活性金属成分(1)におけるAg、CuおよびSnの組成比が、(Ag,Cu,Sn)=(74,0,26)、(67,12,21)、(51,13,36)、(35,13,52)、(32,6,62)および(29,0,71)で囲まれた領域またはその外縁にある請求項1~3のいずれか一項に記載の接合剤。 The composition ratios of Ag, Cu and Sn in the inactive metal component (1) are (Ag, Cu, Sn) = (74,0,26), (67,12,21), (51,13,36). , (35,13,52), (32,6,62) and (29,0,71). 前記活性金属が、Ti、Zr、Hf、およびNbから選択される少なくとも一種である請求項1~4のいずれか一項に記載の接合剤。 The bonding agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the active metal is at least one selected from Ti, Zr, Hf, and Nb. 前記活性金属成分(2)の割合が、前記非活性金属成分(1)の総量100質量部に対して、0.5~30質量部である請求項1~5のいずれか一項に記載の接合剤。 The invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of the active metal component (2) is 0.5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the non-active metal component (1). Bonding agent. 銅を含む銅板と、セラミックス基板とが接合された銅貼り基板を形成するための活性金属ろう材である請求項1~6のいずれか一項に記載の接合剤。 The bonding agent according to any one of claims 1 to 6, which is an active metal brazing material for forming a copper-coated substrate in which a copper plate containing copper and a ceramic substrate are bonded. 前記銅板の平均厚みが、0.5~5mmである請求項7記載の接合剤。 The bonding agent according to claim 7, wherein the copper plate has an average thickness of 0.5 to 5 mm. 前記セラミックス基板が、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、およびアルミナから選択される少なくとも一種を含む請求項7または8記載の接合剤。 The bonding agent according to claim 7 or 8, wherein the ceramic substrate contains at least one selected from silicon nitride, aluminum nitride, and alumina. 前記銅貼り基板が、パワーモジュール用回路基板である請求項7~9のいずれか一項に記載の接合剤。 The bonding agent according to any one of claims 7 to 9, wherein the copper-clad substrate is a circuit board for a power module. 前記銅板および前記セラミックス基板と、この銅板およびセラミックス基板の間に介在し、かつ請求項7~10のいずれか一項に記載の接合剤の焼成物で形成された接合層とを含む銅貼り基板。 A copper-coated substrate comprising the copper plate and the ceramic substrate, and a bonding layer interposed between the copper plate and the ceramic substrate and formed of a fired product of the bonding agent according to any one of claims 7 to 10. .. 前記銅板および前記セラミックス基板と、この銅板およびセラミックス基板の間に介在し、かつ請求項7~10のいずれか一項に記載の接合剤で形成された金属ペースト層とを含む積層体を形成する積層工程と;
この積層工程で得られた前記積層体を加熱して、前記金属ペースト層が焼成された接合層を形成する接合工程とを含む請求項11記載の銅貼り基板の製造方法。
A laminate including the copper plate and the ceramic substrate and a metal paste layer interposed between the copper plate and the ceramic substrate and formed with the bonding agent according to any one of claims 7 to 10 is formed. With the laminating process;
The method for manufacturing a copper-coated substrate according to claim 11, further comprising a bonding step of heating the laminated body obtained in this laminating step to form a bonding layer in which the metal paste layer is fired.
前記接合工程における加熱温度が、430~710℃である請求項12記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 12, wherein the heating temperature in the joining step is 430 to 710 ° C.
JP2021124713A 2020-07-30 2021-07-29 Bonding agent and use thereof Pending JP2022027647A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020129363 2020-07-30
JP2020129363 2020-07-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022027647A true JP2022027647A (en) 2022-02-10

Family

ID=80264038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021124713A Pending JP2022027647A (en) 2020-07-30 2021-07-29 Bonding agent and use thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022027647A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7219810B2 (en) Silicon nitride substrate, silicon nitride-metal composite, silicon nitride circuit substrate, and semiconductor package
JP5664625B2 (en) Semiconductor device, ceramic circuit board, and semiconductor device manufacturing method
JP6319643B2 (en) Ceramics-copper bonded body and method for manufacturing the same
JP3575068B2 (en) Ceramic metallized substrate having smooth plating layer and method of manufacturing the same
CN108463440B (en) Lead-free glass composition, glass composite material, glass paste, sealed structure, electrical/electronic component, and coated component
JP5707886B2 (en) Power module substrate, power module substrate with cooler, power module, and power module substrate manufacturing method
JP3629783B2 (en) Circuit board
JP6309335B2 (en) Wiring board and semiconductor device
CN110034090B (en) Nano metal film auxiliary substrate and preparation method thereof
JP2012178513A (en) Power module unit and manufacturing method of the same
JP2017063109A (en) Via filling substrate, manufacturing method thereof, and precursor
JPH09275166A (en) Semiconductor device member using aluminum nitride base material and its manufacturing method
WO2020215739A1 (en) Preparation method for nano-metal film module and substrate preparation method using nano-metal film module
TWI711141B (en) Semiconductor device
JP6870767B2 (en) Copper / ceramic joints and insulated circuit boards
CN112192085A (en) Composite solder preformed sheet and preparation method and packaging method thereof
JP2939444B2 (en) Multilayer silicon nitride circuit board
JP2022027647A (en) Bonding agent and use thereof
JP2013125779A (en) Solder joint structure, power module, substrate for power module with radiation plate, and substrate for power module with cooler
TW201324701A (en) Connecting body
TW201626511A (en) Power module substrate with Ag underlayer and power module
WO2019180914A1 (en) Electronic-component-mounted module
WO2021245912A1 (en) Method for producing filled-via substrate, and conductive paste kit
JP2022013766A (en) Via hole-filled substrate
JP2006120973A (en) Circuit board and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230308

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240426