JP2024041251A - Electronic component joining method - Google Patents
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Abstract
【課題】従来より高い接合強度でアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に電子部品を接合することができる、電子部品接合方法を提供する。【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板１０の一方の面をブラスト処理することによって、算術平均粗さＲａが１．７μｍ以上でビッカース硬さＨＶが３０～５０になるように表面処理し、その金属板の一方の面に銀ペーストを塗布して電子部品１４を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層１２を形成し、この銀接合層１２によって電子部品１４を金属板１０の一方の面に接合することによって電子部品搭載基板を製造する。【選択図】図１[Problem] To provide a method for bonding electronic components, capable of bonding electronic components to a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy with a higher bonding strength than conventional methods. [Solution] One side of a metal plate 10 made of aluminum or an aluminum alloy is blasted to provide a surface treatment so that the arithmetic mean roughness Ra is 1.7 μm or more and the Vickers hardness HV is 30 to 50, a silver paste is applied to one side of the metal plate, an electronic component 14 is placed on the one side of the metal plate, and the silver in the silver paste is sintered to form a silver bonding layer 12, and the electronic component 14 is bonded to one side of the metal plate 10 by the silver bonding layer 12, thereby manufacturing an electronic component mounting board. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、電子部品接合方法に関し、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板がセラミックス基板に接合した金属－セラミックス接合基板の金属板の一方の面に半導体チップなどの電子部品が取り付けられた電子部品搭載基板などを製造する際に、金属板の一方の面に電子部品を接合する方法に関する。 The present invention relates to an electronic component bonding method, and in particular to an electronic component bonding method in which an electronic component such as a semiconductor chip is attached to one surface of a metal plate of a metal-ceramic bonded substrate in which a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy is bonded to a ceramic substrate. This invention relates to a method for bonding electronic components to one side of a metal plate when manufacturing a component mounting board or the like.
従来、電気自動車、電車、工作機械などの大電流を制御するために、パワーモジュールが使用されている。従来のパワーモジュールでは、ベース板と呼ばれている金属板または複合材の一方の面に金属－セラミックス絶縁基板が固定され、この金属－セラミックス絶縁基板の金属板上に半導体チップが半田付けにより固定されている。 Conventionally, power modules are used to control large currents in electric vehicles, trains, machine tools, etc. In conventional power modules, a metal-ceramic insulating substrate is fixed to one side of a metal plate or composite material called a base plate, and a semiconductor chip is fixed by soldering onto the metal plate of this metal-ceramic insulating substrate.
近年、銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用し、被接合物間に接合材を介在させ、被接合物間に圧力を加えながら所定時間加熱して、接合材中の銀を焼結させて、被接合物同士を接合することが提案されており（例えば、特許文献１参照）、このような接合材を半田の代わりに使用して、金属－セラミックス絶縁基板の金属板上に半導体チップなどの電子部品を固定する試みがなされている。 In recent years, silver paste containing fine silver particles has been used as a bonding material, the bonding material is interposed between the objects to be bonded, and the silver in the bonding material is sintered by heating for a predetermined period of time while applying pressure between the objects. It has been proposed to bond objects to be bonded together (for example, see Patent Document 1), and using such a bonding material instead of solder, semiconductor chips are bonded onto a metal plate of a metal-ceramic insulating substrate. Attempts have been made to fix electronic components such as
しかし、特許文献１の銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用する場合、銅からなる被接合物や、金、銀、パラジウムなどの高価な貴金属でめっきされた被接合物でなければ、十分な接合強度を得ることができなかった。そのため、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる（電子部品搭載用）金属板がセラミックス基板に接合された金属－セラミックス絶縁基板や、その金属板がニッケルまたはニッケル合金でめっきされた金属－セラミックス絶縁基板の場合には、特許文献１の銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用して、（電子部品搭載用）金属板上に十分な接合強度で半導体チップなどの電子部品を接合することができなかった。 However, when using the silver paste containing fine silver particles of Patent Document 1 as a bonding material, it is not sufficient unless the objects to be bonded are made of copper or plated with expensive noble metals such as gold, silver, or palladium. It was not possible to obtain sufficient bonding strength. Therefore, in the case of a metal-ceramic insulating substrate in which a metal plate made of aluminum or aluminum alloy (for mounting electronic components) is bonded to a ceramic substrate, or a metal-ceramic insulating substrate in which the metal plate is plated with nickel or nickel alloy, could not bond electronic components such as semiconductor chips onto a metal plate (for mounting electronic components) with sufficient bonding strength by using the silver paste containing silver particles disclosed in Patent Document 1 as a bonding material.
このような問題を解消するため、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板の一方の面に電子部品が搭載された電子部品搭載基板の製造方法において、金属板の一方の面の表面粗さが０．２μｍ以上になるように表面加工を行い、その面に銀ペーストを塗布して電子部品を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって電子部品を金属板の一方の面に接合することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In order to solve this problem, in a method for manufacturing an electronic component mounting board in which electronic components are mounted on one side of a metal plate made of aluminum or aluminum alloy, the surface roughness of one side of the metal plate is 0. The surface is processed to a thickness of 2 μm or more, silver paste is applied to that surface, and electronic components are placed.The silver in the silver paste is then sintered to form a silver bonding layer. It has been proposed to bond parts to one side of a metal plate (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献２の方法では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に電子部品を接合する強度が十分ではない場合があることがわかった。そのため、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上にさらに十分な接合強度で電子部品を接合することが望まれている。 However, it has been found that the method of Patent Document 2 may not have sufficient strength to bond electronic components onto a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy. Therefore, it is desired to bond electronic components onto a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy with even more sufficient bonding strength.
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、従来より高い接合強度でアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に電子部品を接合することができる、電子部品接合方法を提供することを目的とする。 Therefore, in consideration of these conventional problems, the present invention aims to provide a method for joining electronic components that can join electronic components to a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy with a higher joining strength than conventional methods.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板の一方の面を（ブラスト処理によって算術平均粗さＲａが１．７μｍ以上でビッカース硬さＨＶが３０～５０になるように）表面処理した後、その金属板の一方の面に銀ペーストを塗布して電子部品を配置し、その後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって電子部品を金属板の一方の面に接合することにより、従来より高い接合強度でアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に電子部品を接合することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research in order to solve the above problems, the present inventors have found that one side of a metal plate made of aluminum or aluminum alloy (by blasting treatment has an arithmetic mean roughness Ra of 1.7 μm or more and a Vickers hardness of HV). After surface treatment (so that the ratio of discovered that by forming a silver bonding layer and bonding an electronic component to one side of a metal plate using this silver bonding layer, it is possible to bond an electronic component to a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy with higher bonding strength than before; The present invention has now been completed.
すなわち、本発明による電子部品接合方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板の一方の面をブラスト処理することによって、金属板の算術平均粗さＲａが１．７μｍ以上でビッカース硬さＨＶが３０～５０になるように表面処理した後、その金属板の一方の面に銀ペーストを塗布して電子部品を配置し、その後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって電子部品を金属板の一方の面に接合することを特徴とする。 That is, in the electronic component joining method according to the present invention, by blasting one side of a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy, the metal plate has an arithmetic mean roughness Ra of 1.7 μm or more and a Vickers hardness HV of 30 μm. After surface treatment to make it 50%, silver paste is applied to one side of the metal plate and electronic components are placed, and then the silver in the silver paste is sintered to form a silver bonding layer. The silver bonding layer is characterized in that the electronic component is bonded to one surface of the metal plate.
この電子部品接合方法において、銀ペースト中の銀の焼結は、金属板に対して電子部品を加圧しながら加熱することによって行うのが好ましい。また、ブラスト処理の前処理として、金属板の一方の面を水酸化ナトリウム水溶液で化学研磨するのが好ましく、ブラスト処理の後処理として、金属板の一方の面を硝酸水溶液に浸漬するのが好ましい。また、金属板がアルミニウムからなる場合には、アルミニウム純度９９．０％以上の純アルミニウムからなるのが好ましく、金属板の一方の面のビッカース硬さが２５～４０であるのが好ましい。また、金属板がアルミニウム合金からなる場合には、０．１５質量％以下のＳｉと、１．２～１．７質量％のＦｅと、０．０５質量％以下のＣｕを含み、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｂ、Ｚｒをそれぞれ０．０５質量％以下で合計０．１５質量％以下含み、残部がＡｌと不可避不純物であるアルミニウム合金であるのが好ましく、金属板の一方の面のビッカース硬さが２０～３０であるのが好ましい。さらに、電子部品の金属板の一方の面に接合される面が、銀ペーストで接合可能な金属で覆われているのが好ましい。 In this electronic component joining method, sintering of the silver in the silver paste is preferably performed by heating the electronic component while pressurizing it against a metal plate. Furthermore, as a pretreatment for blasting, it is preferable to chemically polish one side of the metal plate with an aqueous sodium hydroxide solution, and as a posttreatment for the blasting, it is preferable to immerse one side of the metal plate in an aqueous nitric acid solution. . Further, when the metal plate is made of aluminum, it is preferably made of pure aluminum with an aluminum purity of 99.0% or more, and it is preferable that one surface of the metal plate has a Vickers hardness of 25 to 40. In addition, when the metal plate is made of an aluminum alloy, it contains Si of 0.15% by mass or less, Fe of 1.2 to 1.7% by mass, Cu of 0.05% by mass or less, Mn, Mg , Cr, Zn, Ga, V, Ni, B, and Zr, each of which is 0.05% by mass or less and a total of 0.15% by mass or less, and the balance is Al and unavoidable impurities. It is preferable that the Vickers hardness of one side of the material is 20 to 30. Furthermore, it is preferable that the surface of the electronic component to be bonded to one surface of the metal plate is covered with a metal that can be bonded with silver paste.
本発明によれば、従来より高い接合強度でアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に電子部品を接合することができる。 According to the present invention, an electronic component can be bonded onto a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy with higher bonding strength than before.
以下、添付図面を参照して、本発明による電子部品接合方法の実施の形態について詳細に説明する。 Below, an embodiment of the electronic component joining method according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
本発明による電子部品接合方法の実施の形態では、図１および図２に示すような電子部品搭載基板などを製造する際に、金属板の一方の面に電子部品を接合する。 In an embodiment of the electronic component bonding method according to the present invention, an electronic component is bonded to one surface of a metal plate when manufacturing an electronic component mounting board as shown in FIGS. 1 and 2.
図１および図２に示す電子部品搭載基板では、平面形状が略矩形の（電子部品搭載用）金属板１０の一方の面に、（銀の焼結体を含む）銀接合層１２により電子部品１４が接合されている。また、金属板１０の他方の面に、平面形状が略矩形のセラミックス基板１６の一方の面を接合し、このセラミックス基板１６の他方の面に、平面形状が略矩形の放熱用金属板（金属ベース板）１８を接合してもよい。なお、金属板１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、金属板１０の一方の面（電子部品１４が接合される面）が（ブラスト処理によって算術平均粗さＲａが１．７μｍ以上でビッカース硬さＨＶが３０～５０になるように）表面処理されている。また、電子部品１４の金属板１０の一方の面に接合される面が、金、銀、銅およびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの合金のように、銀接合層１２で接合可能な金属で覆われているのが好ましい。
In the electronic component mounting substrate shown in FIGS. 1 and 2, a silver bonding layer 12 (containing a sintered body of silver) is formed on one surface of a metal plate 10 (for mounting electronic components) having a substantially rectangular planar shape. 14 are joined. Further, one surface of a
本発明による電子部品接合方法の実施の形態によって図１および図２に示すような電子部品搭載基板を製造する場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板１０の一方の面を粗化および硬化させるように表面処理（ブラスト処理によって算術平均粗さＲａが１．７μｍ以上（好ましくは１．８～２．５μｍ）でビッカース硬さＨＶが３０～５０（好ましくは３１～５０、さらに好ましくは４０～５０）になるように表面処理）し、その金属板１０の一方の面に銀ペーストを塗布して電子部品１４を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層１２を形成し、この銀接合層１２によって電子部品１４を金属板１０の一方の面に接合する。
When manufacturing an electronic component mounting board as shown in FIGS. 1 and 2 using the embodiment of the electronic component joining method according to the present invention, one surface of the
なお、金属板１０がアルミニウムからなる場合には、純アルミニウム（アルミニウム純度が好ましくは９９．０％以上、さらに好ましくは９９．５％以上の純アルミニウム）からなるのが好ましく、金属板１０の一方の面のビッカース硬さは、好ましくは２５～４０、さらに好ましくは３０～４０である。また、金属板１０がアルミニウム合金からなる場合には、０．１５質量％以下のＳｉと、１．２～１．７質量％のＦｅと、０．０５質量％以下のＣｕを含み、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｂ、Ｚｒをそれぞれ０．０５質量％以下で合計０．１５質量％以下含み、残部がＡｌと不可避不純物であるアルミニウム合金であるのが好ましく、金属板１０の一方の面のビッカース硬さが２０～３０であるのが好ましい。
When the
また、ブラスト処理の前処理として、金属板１０の一方の面を水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性の薬液で化学研磨してもよく、ブラスト処理の後処理として、金属板１０の一方の面を硝酸水溶液に浸漬してもよい。水酸化ナトリウム水溶液による化学研磨は、２～４％の水酸化ナトリウム水溶液に１０～５０秒間浸漬することによって行うのが好ましく、硝酸水溶液への浸漬は、５０～６８％の硝酸水溶液に１０～５０秒間浸漬することによって行うのが好ましく、ブラスト処理は、液体中に微粒子を含む研磨材スラリーを金属板の表面に噴射するウエットブラスト処理によって行うのが好ましい。
Further, as a pre-treatment for the blasting process, one side of the
また、銀ペースト中の銀の焼結は、金属板１０に対して電子部品１４を加圧しながら加熱することによって行うのが好ましい。この焼結の際の加熱温度は、２５０～４００℃であるのが好ましく、２８０～３７０℃であるのがさらに好ましい。また、この焼結の際の加熱時間は、３０～６０分間であるのが好ましい。また、この焼結の際に加圧する圧力は、０．５～４ＭＰａであるのが好ましく、１～３ＭＰａであるのがさらに好ましい。
Moreover, it is preferable to sinter the silver in the silver paste by heating the
また、金属板１０の他方の面に、平面形状が略矩形のセラミックス基板１６の一方の面を接合し、このセラミックス基板１６の他方の面に、平面形状が略矩形の放熱用金属板（金属ベース板）１８を接合してもよい。この場合、これらの金属板１０とセラミックス基板１６の間およびセラミックス基板１６と金属ベース板１８の間の接合の後、金属板１０の一方の面（電子部品１４が接合される面）に上記の表面処理を行い、その金属板の一方の面に銀ペーストを塗布して電子部品１４を配置した後、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層１２を形成し、この銀接合層１２によって電子部品１４を金属板１０の一方の面に接合すればよい。
Further, one surface of a
なお、金属板１０とセラミックス基板１６の間およびセラミックス基板１６と金属ベース板１８の間の接合では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板１０と金属ベース板１８をそれぞれセラミックス基板１６に直接接合してもよいが、アルミニウム合金などからなる公知のろう材により、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板１０と金属ベース板１８をそれぞれセラミックス基板１６にろう接してもよい。
Note that in the bonding between the
また、銀ペーストとして、４００℃以下の温度で焼結可能な銀微粒子を含むペーストを使用することができ、例えば、炭素数８以下（好ましくは６～８）の有機化合物で被覆された平均一次粒子径１～２００ｎｍの銀微粒子が分散媒（好ましくは極性溶媒）に分散した接合材（例えば、ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＰＡ－ＨＴ－１５０３Ｍ－Ｃ）を使用することができる。このような銀微粒子が分散した分散媒に平均一次粒径（Ｄ５０径）（累積５０質量％粒径）が０．５～３．０μｍの銀粒子がさらに分散した接合材（例えば、ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＰＡ－ＨＴ－１００１Ｌ）を使用してもよい。 Further, as the silver paste, a paste containing silver fine particles that can be sintered at a temperature of 400°C or lower can be used, such as an average primary coated with an organic compound having 8 or less carbon atoms (preferably 6 to 8). A bonding material (for example, PA-HT-1503M-C manufactured by DOWA Electronics Co., Ltd.) in which fine silver particles with a particle size of 1 to 200 nm are dispersed in a dispersion medium (preferably a polar solvent) can be used. A bonding material ( for example, DOWA Electronics PA-HT-1001L) manufactured by Co., Ltd. may also be used.
本発明による電子部品接合方法の実施の形態では、銀ペースト中の銀の焼結の際に０．５～４ＭＰａ（好ましくは１～３ＭＰａ）程度の低い圧力で加圧しながら２５０～４００℃程度の低温で加熱した場合でも、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板上に（接合部に空隙などの接合欠陥が殆どなく）十分な接合強度で電子部品を接合することができる。 In an embodiment of the electronic component bonding method according to the present invention, when sintering the silver in the silver paste, a temperature of about 250 to 400°C is applied while applying a low pressure of about 0.5 to 4 MPa (preferably 1 to 3 MPa). Even when heated at low temperatures, electronic components can be bonded to a metal plate made of aluminum or aluminum alloy with sufficient bonding strength (almost no bonding defects such as voids in the bonded portion).
なお、本明細書中において、「算術平均粗さＲａ」および「最大高さＲｚ」は、それぞれＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に基づいて算出した算術平均粗さＲａおよび最大高さＲｚをいう。また、「銀粒子の平均一次粒径（Ｄ５０径）（累積５０質量％粒径）」とは、レーザー回折法により測定した銀粒子の５０％粒径（Ｄ５０径）（累積５０質量％粒径）をいい、「銀粒子の平均一次粒径（Ｄ５０径）（累積５０体積％粒径）」とは、レーザー回折法により測定した銀粒子の５０％粒径（Ｄ５０径）（累積５０体積％粒径）をいい、「銀微粒子の平均一次粒子径」とは、透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ像）による銀微粒子の一次粒子径の平均値をいう。 In this specification, "arithmetic mean roughness Ra" and "maximum height Rz" refer to arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz, respectively, calculated based on JIS B0601 (2001). In addition, "average primary particle diameter of silver particles (D 50 diameter) (cumulative 50 mass% particle diameter)" refers to the 50% particle diameter (D 50 diameter) (cumulative 50 mass % particle diameter) of silver particles measured by laser diffraction method. "Average primary particle diameter (D 50 diameter) of silver particles (cumulative 50 volume % particle diameter)" refers to the 50% particle diameter (D 50 diameter) (particle diameter) of silver particles measured by laser diffraction method. The term "average primary particle diameter of fine silver particles" refers to the average value of the primary particle diameter of fine silver particles as measured by a transmission electron micrograph (TEM image).
以下、本発明による電子部品接合方法の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the electronic component joining method according to the present invention will be described in detail.
［実施例１］
（電子部品搭載用）金属板として、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１ｍｍの大きさのアルミニウム合金（Ａ８０２１）（０．１５質量％以下のＳｉと、１．２～１．７質量％のＦｅと、０．０５質量％以下のＣｕを含み、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｂ、Ｚｒをそれぞれ０．０５質量％以下で合計０．１５質量％以下含み、残部がＡｌと不可避不純物であるアルミニウム合金）からなるビッカース硬さＨＶが２４．９の金属板を用意し、この金属板を常温で３％水酸化ナトリウム水溶液に３０秒間浸漬して化学研磨し、ウエットブラスト装置（マコー株式会社製の型番ＮＦＲ－７３７）により金属板の表面をウエットブラスト処理し、金属板を６５．７％硝酸水溶液に３０秒間浸漬することによって、金属板の表面処理を行った。なお、ウエットブラスト装置の処理条件として、エアー圧０．２ＭＰａ、処理速度１０ｍ／秒、投射距離２０ｍｍ、投射角度９０°とし、水中に砥粒として中心粒径１８０μｍのメラミン樹脂＃８０／１００を１８体積％含む研磨材スラリーを使用した。この表面処理後の金属板の表面について、超深度表面形状測定顕微鏡（株式会社キーエンス製のＶＫ－８５００）の線粗さ測定機能を使用して、金属板の表面の任意の１００μｍ×１００μｍの正方形の領域の１辺に平行な長さ１００μｍの任意の直線に沿った線粗さを測定した結果から、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に基づいて表面粗さ（算術平均粗さＲａと最大高さＲｚ）を算出した。その結果、表面処理後の金属板の表面の算術平均粗さＲａは１．９９μｍ、最大高さＲｚは８．７１μｍであった。また、表面処理後の金属板の表面について、微小硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製のＨＭ－２２１）を使用して、試験力（圧子を押し付ける荷重）が１００ｇｆ（１０．２Ｎ）になるまでの時間（負荷所要時間）を４秒間、試験力１００ｇｆを加える時間（保持時間）を５秒間、試験力が０ｇｆになるまでの時間（降荷所要時間）を４秒間として、ＪＩＳ Ｚ２２４４（ビッカース硬さ試験－試験方法）に準じてビッカース硬さＨＶを測定した。その結果、表面処理後の金属板の表面のビッカース硬さＨＶ３３．２であった。
[Example 1]
As a metal plate (for mounting electronic components), an aluminum alloy (A8021) with a size of 40 mm x 40 mm x 1 mm (0.15% by mass or less of Si, 1.2 to 1.7% by mass of Fe, 0.2% by mass or less), Contains 0.05% by mass or less of Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ga, V, Ni, B, and Zr of 0.05% by mass or less each and 0.15% by mass or less in total, and the balance is Al and unavoidable impurities. A metal plate with a Vickers hardness HV of 24.9 is prepared, and the metal plate is chemically polished by immersing it in a 3% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature for 30 seconds. The surface of the metal plate was treated by wet blasting using a model number NFR-737 manufactured by the company, and by immersing the metal plate in a 65.7% nitric acid aqueous solution for 30 seconds. The processing conditions of the wet blasting device were as follows: air pressure of 0.2 MPa, processing speed of 10 m/sec, projection distance of 20 mm, and projection angle of 90°. An abrasive slurry containing % by volume was used. After this surface treatment, the surface of the metal plate was measured using the line roughness measurement function of an ultra-deep surface profile measurement microscope (VK-8500 manufactured by Keyence Corporation). From the results of measuring the line roughness along an arbitrary straight line with a length of 100 μm parallel to one side of the area, the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz ) was calculated. As a result, the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the metal plate after surface treatment was 1.99 μm, and the maximum height Rz was 8.71 μm. In addition, the surface of the metal plate after surface treatment was tested using a microhardness tester (HM-221 manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.) until the test force (load pressing the indenter) reached 100 gf (10.2 N). JIS Z2244 (Vickers hard The Vickers hardness HV was measured according to the method (Test - Test Method). As a result, the Vickers hardness of the surface of the metal plate after surface treatment was HV33.2.
また、平均一次粒径（Ｄ５０径）（累積５０体積％粒径）が６μｍのフレーク状銀粒子と、エーテル系溶媒（株式会社ダイセル製のＣＥＬＴＯＬ ＩＡ）とを質量比（フレーク状銀粒子：エーテル系溶媒）が１３：１になるように混合して銀ペーストを作製した。
次に、表面処理後の金属板の電子部品搭載部分に、上記の銀ペーストを厚さ１００μｍになるように塗布し、その上に電子部品として底面（裏面）にスパッタリングにより厚さ１００ｎｍのＴｉ皮膜と厚さ１μｍのＡｇ皮膜がこの順で形成された（３ｍｍ×３ｍｍの大きさの）ＳｉＣチップを配置し、大気中において、２ＭＰａで加圧しながら、８０℃で１０分間、１２０℃で１０分間、１９０℃で１０分間予備加熱した後に、３００℃で６０分間加熱して、金属板にＳｉＣチップを接合した。
In addition, the mass ratio (flake silver particles: (ether solvent) were mixed in a ratio of 13:1 to prepare a silver paste.
Next, the above-mentioned silver paste is applied to the electronic component mounting area of the metal plate after surface treatment to a thickness of 100 μm, and then a 100 nm thick Ti film is applied to the bottom (back side) of the electronic component by sputtering. A SiC chip (3 mm x 3 mm in size) on which an Ag film with a thickness of 1 μm was formed in this order was placed, and heated at 80°C for 10 minutes and at 120°C for 10 minutes while pressurizing at 2 MPa in the air. After preheating at 190° C. for 10 minutes, heating was performed at 300° C. for 60 minutes to bond the SiC chip to the metal plate.
このようにして作製した電子部品搭載金属板を５ｍｍ×５ｍｍの大きさに細断し、シェア強度測定機（株式会社アドウェルズ製のＳＰＳＴ２０００Ｎ）を使用して、金属板からＳｉＣチップが剥がれたときの力を測定し、シェア強度（接合強度）を求めたところ、２６．８ＭＰａ以上であり、非常に強固に接合していた。 The electronic component-mounted metal plate prepared in this way was cut into pieces of 5 mm x 5 mm, and a shear strength measuring machine (SPST2000N manufactured by Adwells Co., Ltd.) was used to determine when the SiC chip was peeled off from the metal plate. When the force was measured and the shear strength (joining strength) was determined, it was 26.8 MPa or more, indicating a very strong joint.
［実施例２］
（電子部品搭載用）金属板として、３５ｍｍ×３５ｍｍ×１ｍｍの大きさのアルミニウム純度９９．５０％以上の純アルミニウム（Ａ１０５０）からなるビッカース硬さＨＶが３７．２の金属板を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、表面処理後の金属板の表面粗さ（算術平均粗さＲａと最大高さＲｚ）を算出し、表面処理後の金属板の表面のビッカース硬さＨＶを測定し、電子部品搭載金属板を作製してシェア強度を求めた。その結果、Ｒａは１．９８μｍ、Ｒｚは８．７４μｍであり、ビッカース硬さＨＶは４３．１であった。また、シェア強度は３２．３ＭＰａであり、非常に強度に接合していた。
[Example 2]
The metal plate (for mounting electronic components) was a 35 mm x 35 mm x 1 mm metal plate made of pure aluminum (A1050) with an aluminum purity of 99.50% or more and a Vickers hardness HV of 37.2. By the same method as in Example 1, the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz) of the metal plate after surface treatment was calculated, and the Vickers hardness HV of the surface of the metal plate after surface treatment was calculated. The shear strength was determined by measuring and fabricating a metal plate with electronic components mounted on it. As a result, Ra was 1.98 μm, Rz was 8.74 μm, and Vickers hardness HV was 43.1. Further, the shear strength was 32.3 MPa, indicating a very strong bond.
［実施例３］
金属板を硝酸水溶液に浸漬しなかった以外は、実施例１と同様の方法により、表面処理後の金属板の表面粗さ（算術平均粗さＲａと最大高さＲｚ）を算出し、表面処理後の金属板の表面のビッカース硬さＨＶを測定し、電子部品搭載金属板を作製してシェア強度を求めた。その結果、Ｒａは１．９６μｍ、Ｒｚは８．６５μｍであり、ビッカース硬さＨＶは３３．１であった。また、シェア強度は３２．４ＭＰａであり、非常に強度に接合していた。
[Example 3]
The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz) of the metal plate after surface treatment was calculated by the same method as in Example 1, except that the metal plate was not immersed in the nitric acid aqueous solution, and the surface treatment The Vickers hardness HV of the surface of the subsequent metal plate was measured, and the electronic component mounted metal plate was produced to determine the shear strength. As a result, Ra was 1.96 μm, Rz was 8.65 μm, and Vickers hardness HV was 33.1. Further, the shear strength was 32.4 MPa, indicating a very strong bond.
［実施例４］
金属板を硝酸水溶液に浸漬しなかった以外は、実施例２と同様の方法により、表面処理後の金属板の表面粗さ（算術平均粗さＲａと最大高さＲｚ）を算出し、表面処理後の金属板の表面のビッカース硬さＨＶを測定し、電子部品搭載金属板を作製してシェア強度を求めた。その結果、Ｒａは１．８４μｍ、Ｒｚは８．３１μｍであり、ビッカース硬さＨＶは４３．１であった。また、シェア強度は３１．５ＭＰａであり、非常に強度に接合していた。
[Example 4]
The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz) of the metal plate after surface treatment was calculated by the same method as in Example 2, except that the metal plate was not immersed in the nitric acid aqueous solution, and the surface treatment The Vickers hardness HV of the surface of the subsequent metal plate was measured, and the electronic component mounted metal plate was produced to determine the shear strength. As a result, Ra was 1.84 μm, Rz was 8.31 μm, and Vickers hardness HV was 43.1. Further, the shear strength was 31.5 MPa, indicating that the bonding was extremely strong.
［比較例１］
実施例１と同様の金属板を使用し、表面処理を行わなかった以外は、実施例１と同様の方法により、金属板の表面粗さ（算術平均粗さＲａと最大高さＲｚ）を算出し、金属板の表面のビッカース硬さＨＶを測定し、電子部品搭載金属板を作製してシェア強度を求めた。その結果、Ｒａは０．３５μｍ、Ｒｚは１．５５μｍであり、ビッカース硬さＨＶは２４．９であった。また、シェア強度は１６．４ＭＰａであり、接合強度が弱かった。
[Comparative example 1]
The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz) of the metal plate was calculated in the same manner as in Example 1, except that the same metal plate as in Example 1 was used and no surface treatment was performed. Then, the Vickers hardness HV of the surface of the metal plate was measured, and the metal plate with electronic components was prepared to determine the shear strength. As a result, Ra was 0.35 μm, Rz was 1.55 μm, and Vickers hardness HV was 24.9. Further, the shear strength was 16.4 MPa, and the bonding strength was weak.
［比較例２］
実施例２と同様の金属板を使用し、表面処理を行わなかった以外は、実施例１と同様の方法により、金属板の表面粗さ（算術平均粗さＲａと最大高さＲｚ）を算出し、金属板の表面のビッカース硬さＨＶを測定し、電子部品搭載金属板を作製してシェア強度を求めた。その結果、Ｒａは０．４９μｍ、Ｒｚは２．３４μｍであり、ビッカース硬さＨＶは３７．２であった。また、シェア強度は２７．０ＭＰａであり、接合強度が弱かった。
[Comparative example 2]
The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and maximum height Rz) of the metal plate was calculated in the same manner as in Example 1, except that the same metal plate as in Example 2 was used and no surface treatment was performed. Then, the Vickers hardness HV of the surface of the metal plate was measured, and the metal plate with electronic components was prepared to determine the shear strength. As a result, Ra was 0.49 μm, Rz was 2.34 μm, and Vickers hardness HV was 37.2. Moreover, the shear strength was 27.0 MPa, and the bonding strength was weak.
１０ （電子部品搭載用）金属板
１２ 銀接合層
１４ 電子部品
１６ セラミックス基板
１８ 放熱用金属板（金属ベース板）
10 Metal plate (for mounting electronic components) 12
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