JP2945198B2 - 銅板とセラミックスの接合方法 - Google Patents
銅板とセラミックスの接合方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅板とセラミックスの
接合方法に関し、さらに詳しくはパワー半導体モジュー
ルに利用される銅接合セラミックス基板の製造方法に関
する。
接合方法に関し、さらに詳しくはパワー半導体モジュー
ルに利用される銅接合セラミックス基板の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】パワー半導体モジュールに利用される銅
接合セラミックス基板には （ａ）銅板とセラミックスの接合が強固でしかも欠陥が
ない。 （ｂ）回路のパターン精度が高い。 （ｃ）耐電圧、絶縁抵抗が高い。 （ｄ）耐熱サイクル性がすぐれていること。 が要求される。さらにこれを産業上利用するために、従
来より次の接合体製造方法が提案されている。 （１）窒化アルミニウム基板と銅板との間に銀箔、銅
箔、活性金属箔を順次積層し加熱して接合する方法（特
開昭５６−１６３０９３号公報）。 （２）銀、銅、チタニウムからなる合金体を窒化アルミ
ニウム基板と銅板との間に置いて加熱接合する方法（特
開平２−６４０７０号公報）。 （３）銀粉、銅粉、水素化チタン粉に有機結合剤、有機
溶剤を添加したペーストを窒化アルミニウムニウム基板
に塗布した後、不活性雰囲気中で熱処理して銅板と接合
する方法（特開平２−１４９４７８号公報）。 （４）上記（３）において銀粉と銅粉の混合粉末１００
重量部に対して水素化チタン量が５〜２０重量部である
ことを特徴とする接合方法。
接合セラミックス基板には （ａ）銅板とセラミックスの接合が強固でしかも欠陥が
ない。 （ｂ）回路のパターン精度が高い。 （ｃ）耐電圧、絶縁抵抗が高い。 （ｄ）耐熱サイクル性がすぐれていること。 が要求される。さらにこれを産業上利用するために、従
来より次の接合体製造方法が提案されている。 （１）窒化アルミニウム基板と銅板との間に銀箔、銅
箔、活性金属箔を順次積層し加熱して接合する方法（特
開昭５６−１６３０９３号公報）。 （２）銀、銅、チタニウムからなる合金体を窒化アルミ
ニウム基板と銅板との間に置いて加熱接合する方法（特
開平２−６４０７０号公報）。 （３）銀粉、銅粉、水素化チタン粉に有機結合剤、有機
溶剤を添加したペーストを窒化アルミニウムニウム基板
に塗布した後、不活性雰囲気中で熱処理して銅板と接合
する方法（特開平２−１４９４７８号公報）。 （４）上記（３）において銀粉と銅粉の混合粉末１００
重量部に対して水素化チタン量が５〜２０重量部である
ことを特徴とする接合方法。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記方法（１）（２）
は、銅板とセラミックスの接合は強固であるが、接合時
にろう材が流れ出し回路間の耐電圧、絶縁抵抗を低下さ
せる。また箔あるいは合金体を精度良くセラミックスと
銅板の間に置くことが困難で回路のパターン精度が低
い。方法（３）（４）では、接合欠陥が発生しやすい、
ろう材が流れ出しやすい、耐熱サイクル性が低いなどの
問題があった。
は、銅板とセラミックスの接合は強固であるが、接合時
にろう材が流れ出し回路間の耐電圧、絶縁抵抗を低下さ
せる。また箔あるいは合金体を精度良くセラミックスと
銅板の間に置くことが困難で回路のパターン精度が低
い。方法（３）（４）では、接合欠陥が発生しやすい、
ろう材が流れ出しやすい、耐熱サイクル性が低いなどの
問題があった。
【０００４】本発明は、接合が強固で欠陥がなく、回路
のパターン精度が高く、耐電圧と絶縁抵抗が高く、耐熱
サイクル性に優れた銅接合セラミックス基板の製造方法
を提供するものである。
のパターン精度が高く、耐電圧と絶縁抵抗が高く、耐熱
サイクル性に優れた銅接合セラミックス基板の製造方法
を提供するものである。
【０００５】
【課題解決のための手段】本発明者らは、上記課題を解
決すべく鋭意研究した結果、ろう材の酸素含有量とIVa
族の金属またはこれらの金属の水素化物の添加量を特定
範囲に限定することにより上記課題を解決し得ることを
見い出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明
は、セラミックスと銅板の接合において、ろう材の化学
成分が、酸素含有量：０．０５〜０．５ｗｔ％の銀ろう
粉末とIVa 族の金属またはこれらの金属の水素化物を１
種以上含み、かつこれらの金属または水素化物の添加量
の総和が金属換算で銀ろうに対して０．０２０〜０．０
９０モル％であるろう材を用いて接合することを特徴と
する銅板とセラミックスの接合方法である。
決すべく鋭意研究した結果、ろう材の酸素含有量とIVa
族の金属またはこれらの金属の水素化物の添加量を特定
範囲に限定することにより上記課題を解決し得ることを
見い出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明
は、セラミックスと銅板の接合において、ろう材の化学
成分が、酸素含有量：０．０５〜０．５ｗｔ％の銀ろう
粉末とIVa 族の金属またはこれらの金属の水素化物を１
種以上含み、かつこれらの金属または水素化物の添加量
の総和が金属換算で銀ろうに対して０．０２０〜０．０
９０モル％であるろう材を用いて接合することを特徴と
する銅板とセラミックスの接合方法である。
【０００６】また本発明は、上記銀ろう粉末と添加物の
混合物に有機結合剤、有機溶剤を添加してペースト化
し、銅板またはセラミックスまたは両方にこのペースト
を塗布し、不活性雰囲気で脱脂すると好適であり、さら
に脱脂後のペーストの炭素量を０．０５〜０．７ｗｔ％
に制御した後、接合することが好ましい。
混合物に有機結合剤、有機溶剤を添加してペースト化
し、銅板またはセラミックスまたは両方にこのペースト
を塗布し、不活性雰囲気で脱脂すると好適であり、さら
に脱脂後のペーストの炭素量を０．０５〜０．７ｗｔ％
に制御した後、接合することが好ましい。
【０００７】
【作用】以下、本発明を作用と共にさらに詳細に説明す
る。本発明が適用されるセラミックスは、窒化アルミニ
ウム、窒化珪素などの窒化物、炭化珪素などの炭化物、
酸化アルミニウムなどの酸化物である。これらのセラミ
ックスには、焼結助剤が含まれてもよく含まれなくても
よい。製造は常圧焼結、ホットプレスなどいずれの方法
で製造したものでもよい。
る。本発明が適用されるセラミックスは、窒化アルミニ
ウム、窒化珪素などの窒化物、炭化珪素などの炭化物、
酸化アルミニウムなどの酸化物である。これらのセラミ
ックスには、焼結助剤が含まれてもよく含まれなくても
よい。製造は常圧焼結、ホットプレスなどいずれの方法
で製造したものでもよい。
【０００８】銅板は、特に化学成分などを限定されるも
のではないが、電子部材として一般に用いられている無
酸素銅第１種、または無酸素銅第２種が特に好ましい。
銀ろうとしては、銀と銅の組成比で特に限定されるもの
ではないが、融点の最も低い銀７２ｗｔ％、銅２８ｗｔ
％共晶組成のものが最も好ましい。銀ろうの酸素含有量
は、０．０５〜０．５ｗｔ％でなければならない。酸素
含有量が０．０５ｗｔ％より小さいと、ろう材が流れ出
し易くなり回路の耐電圧、絶縁抵抗を低下させる原因と
なる。また酸素含有量が０．５ｗｔ％より大きいと未接
合部分が発生し易くなる。
のではないが、電子部材として一般に用いられている無
酸素銅第１種、または無酸素銅第２種が特に好ましい。
銀ろうとしては、銀と銅の組成比で特に限定されるもの
ではないが、融点の最も低い銀７２ｗｔ％、銅２８ｗｔ
％共晶組成のものが最も好ましい。銀ろうの酸素含有量
は、０．０５〜０．５ｗｔ％でなければならない。酸素
含有量が０．０５ｗｔ％より小さいと、ろう材が流れ出
し易くなり回路の耐電圧、絶縁抵抗を低下させる原因と
なる。また酸素含有量が０．５ｗｔ％より大きいと未接
合部分が発生し易くなる。
【０００９】IVa 族の金属とは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆをさ
す。これらの金属のみでもよいが、これらの金属の水素
化物あるいはこれらの金属とこれらの金属の水素化物と
の混合物を用いてもよい。またこれらの金属または水素
化物の添加量の総和は、金属換算で銀ろうに対して０．
０２０〜０．０９０モル％でなければならない。添加量
の総和が０．０２０モル％より小さいと未接合部分が発
生しやすくなる。添加量の総和が０．９０モル％より大
きいと強固な接合が得られるが、ろう材がセラミックス
上に流れ出し易くなり回路の耐電圧、絶縁抵抗を低下さ
せる原因となる。また耐熱サイクルも低下する。
す。これらの金属のみでもよいが、これらの金属の水素
化物あるいはこれらの金属とこれらの金属の水素化物と
の混合物を用いてもよい。またこれらの金属または水素
化物の添加量の総和は、金属換算で銀ろうに対して０．
０２０〜０．０９０モル％でなければならない。添加量
の総和が０．０２０モル％より小さいと未接合部分が発
生しやすくなる。添加量の総和が０．９０モル％より大
きいと強固な接合が得られるが、ろう材がセラミックス
上に流れ出し易くなり回路の耐電圧、絶縁抵抗を低下さ
せる原因となる。また耐熱サイクルも低下する。
【００１０】ろう材の塗布方法は、特に限定されるもの
ではないが、回路のパターン精度、接合層厚さの均一性
などの観点からスクリーン印刷法が好ましい。印刷用ペ
ーストの調整方法は、特に限定されるものではなく、一
般のスクリーン印刷用の有機結合剤と有機溶剤をろう材
原料とともに混合すればよい。銅板表面またはセラミッ
クス表面または両方にペーストを塗布し乾燥させる。さ
らに添加した有機結合剤を除去するために脱脂する。こ
のとき不活性雰囲気で熱処理しなければならない。酸化
性雰囲気で脱脂するとろう材の酸素含有量が増加し、未
接合部分が発生する。脱脂後のペーストの炭素量は、
０．０５〜０７ｗｔ％でなければならない。０．０５ｗ
ｔ％未満であると、ろう材がセラミックス上に流れ出し
易くなり、０．７ｗｔ％を越えると未接合部分が発生し
やすくなる。脱脂後の炭素量は、有機結合剤の種類ある
いは添加量、脱脂条件例えば温度、圧力により制御すれ
ばよい。脱脂後にセラミックスと銅板を重ね合わせて不
活性雰囲気下で接合する。その際の銅板は、あらかじめ
回路形状に加工したものでもよいし、平板でもよい。但
し平板を用いた場合は、接合後エッチングなどにより回
路を形成しなければならない。接合温度は、使用した銀
ろうの融点以上、銅板の融点以下であればよく特に限定
されるものではない。
ではないが、回路のパターン精度、接合層厚さの均一性
などの観点からスクリーン印刷法が好ましい。印刷用ペ
ーストの調整方法は、特に限定されるものではなく、一
般のスクリーン印刷用の有機結合剤と有機溶剤をろう材
原料とともに混合すればよい。銅板表面またはセラミッ
クス表面または両方にペーストを塗布し乾燥させる。さ
らに添加した有機結合剤を除去するために脱脂する。こ
のとき不活性雰囲気で熱処理しなければならない。酸化
性雰囲気で脱脂するとろう材の酸素含有量が増加し、未
接合部分が発生する。脱脂後のペーストの炭素量は、
０．０５〜０７ｗｔ％でなければならない。０．０５ｗ
ｔ％未満であると、ろう材がセラミックス上に流れ出し
易くなり、０．７ｗｔ％を越えると未接合部分が発生し
やすくなる。脱脂後の炭素量は、有機結合剤の種類ある
いは添加量、脱脂条件例えば温度、圧力により制御すれ
ばよい。脱脂後にセラミックスと銅板を重ね合わせて不
活性雰囲気下で接合する。その際の銅板は、あらかじめ
回路形状に加工したものでもよいし、平板でもよい。但
し平板を用いた場合は、接合後エッチングなどにより回
路を形成しなければならない。接合温度は、使用した銀
ろうの融点以上、銅板の融点以下であればよく特に限定
されるものではない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。実施例、比較例中に出て来る欠陥発生率は、接合
基板を超音波探傷試験し接合欠陥の有無を調べ発生頻度
を下式に基づき算出したものである。 欠陥発生率（％）＝（接合欠陥のあった試験片数／全試
験片数）×１００ 流れ出し発生率も同様である。耐熱サイクル性は、接合
基板に−４５℃〜１２５℃の熱衝撃を繰り返し１００回
与えた後、銅板と接合層を溶解し亀裂長を顕微鏡で測定
し下式に基づき評価した。
する。実施例、比較例中に出て来る欠陥発生率は、接合
基板を超音波探傷試験し接合欠陥の有無を調べ発生頻度
を下式に基づき算出したものである。 欠陥発生率（％）＝（接合欠陥のあった試験片数／全試
験片数）×１００ 流れ出し発生率も同様である。耐熱サイクル性は、接合
基板に−４５℃〜１２５℃の熱衝撃を繰り返し１００回
与えた後、銅板と接合層を溶解し亀裂長を顕微鏡で測定
し下式に基づき評価した。
【００１２】亀裂率（％）＝（亀裂長さの積算値／サー
キット側銅板の周長さ）×１００ 超音波探傷試験、耐熱サイクル試験にはそれぞれ、１０
個の試験片を使用した。耐電圧は、印加時間１分、カッ
トオフ電流０．５ｍｍＡで、絶縁抵抗は印加電圧１ｋＶ
で測定した。実施例、比較例に供した基板と銅板の形状
は全て以下の通りである。
キット側銅板の周長さ）×１００ 超音波探傷試験、耐熱サイクル試験にはそれぞれ、１０
個の試験片を使用した。耐電圧は、印加時間１分、カッ
トオフ電流０．５ｍｍＡで、絶縁抵抗は印加電圧１ｋＶ
で測定した。実施例、比較例に供した基板と銅板の形状
は全て以下の通りである。
【００１３】 銅板：サーキット側：３０×５４×０．３（ｍｍ） ヒートシンク側：３０×５４×０．２５（ｍｍ） セラミックス：３０×５４×０．６３５ｍｍ またろう材は、全て銀７２ｗｔ％、銅２８ｗｔ％の共晶
組成の合金粉を用いた。ろう材のペースト化には、全て
乳鉢と３本ロールを用い、十分に混練して調整した。ま
たそれらのろう材ペーストは全てスクリーン印刷法によ
りセラミックスの両面に塗布し、１２０℃×３０分で乾
燥させた。
組成の合金粉を用いた。ろう材のペースト化には、全て
乳鉢と３本ロールを用い、十分に混練して調整した。ま
たそれらのろう材ペーストは全てスクリーン印刷法によ
りセラミックスの両面に塗布し、１２０℃×３０分で乾
燥させた。
【００１４】また結果表中の上段の数字は欠陥発生率
を、下段の数字は流れ出し発生率を表す。 実施例１ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを
金属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，
０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉末をペ
ースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布し乾燥し
た。
を、下段の数字は流れ出し発生率を表す。 実施例１ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを
金属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，
０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉末をペ
ースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布し乾燥し
た。
【００１５】ペースト化の際、メチルセルロースを用
い、銀ろう粉末に対し３重量部添加した。ペーストを塗
布した面に銅板を配置し、窒素気流中５００℃×１時間
で脱脂した後、真空中８３０℃×１０分で接合した。ま
た脱脂後の試料について炭素分析を行った。これらの試
験片の欠陥発生率、流れ出し発生率はいずれも０％であ
り、熱サイクル負荷後の亀裂率はいずれも５％以下であ
った。また脱脂後の炭素分析値は０．４５ｗｔ％であっ
た。耐電圧は、１．５ｋＶ、絶縁抵抗は１０11Ωであっ
た。 実施例２ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに金属チタンをそ
れぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，０．０７モル
％，０．０９モル％添加した混合粉末を、実施例１と同
じ条件でペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布
し、実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
い、銀ろう粉末に対し３重量部添加した。ペーストを塗
布した面に銅板を配置し、窒素気流中５００℃×１時間
で脱脂した後、真空中８３０℃×１０分で接合した。ま
た脱脂後の試料について炭素分析を行った。これらの試
験片の欠陥発生率、流れ出し発生率はいずれも０％であ
り、熱サイクル負荷後の亀裂率はいずれも５％以下であ
った。また脱脂後の炭素分析値は０．４５ｗｔ％であっ
た。耐電圧は、１．５ｋＶ、絶縁抵抗は１０11Ωであっ
た。 実施例２ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに金属チタンをそ
れぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，０．０７モル
％，０．０９モル％添加した混合粉末を、実施例１と同
じ条件でペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布
し、実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
【００１６】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４７ｗｔ％であった。耐電圧は、絶縁抵抗は実施
例１と同等であった。 実施例３ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化ジルコニ
ウムを金属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モ
ル％，０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉
末を、実施例１と同じ条件でペースト化し、窒化アルミ
ニウム焼結体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合
した。
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４７ｗｔ％であった。耐電圧は、絶縁抵抗は実施
例１と同等であった。 実施例３ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化ジルコニ
ウムを金属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モ
ル％，０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉
末を、実施例１と同じ条件でペースト化し、窒化アルミ
ニウム焼結体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合
した。
【００１７】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４９ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例
１と同等であった。 実施例４ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化ハフニウ
ムを金属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モル
％，０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉末
を実施例１と同じ条件でペースト化し、窒化アルミニウ
ム焼結体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合し
た。
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４９ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例
１と同等であった。 実施例４ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化ハフニウ
ムを金属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モル
％，０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉末
を実施例１と同じ条件でペースト化し、窒化アルミニウ
ム焼結体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合し
た。
【００１８】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４９ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例
１と同等であった。 実施例５ 実施例１と同じ条件でペーストを調整し、アルミナ焼結
体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。これ
らの試験片の欠陥発生率、流れ出し発生率はいずれも０
％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率はいずれも０％で
あった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例１と同等であった。 実施例６ 実施例１と同じ条件でペーストを調整し、窒化珪素焼結
体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４９ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例
１と同等であった。 実施例５ 実施例１と同じ条件でペーストを調整し、アルミナ焼結
体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。これ
らの試験片の欠陥発生率、流れ出し発生率はいずれも０
％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率はいずれも０％で
あった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例１と同等であった。 実施例６ 実施例１と同じ条件でペーストを調整し、窒化珪素焼結
体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
【００１９】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも０％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例１
と同等であった。 実施例７ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを金
属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，
０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉末をペ
ースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布し乾燥し
た。ペースト化の際、メチルセルロースを銀ろう粉末に
対し１ｗｔ％，２ｗｔ％，３ｗｔ％，５ｗｔ％添加し
た。脱脂、接合は実施例１と同じ条件で行った。
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも０％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例１
と同等であった。 実施例７ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを金
属換算でそれぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，
０．０７モル％，０．０９モル％添加した混合粉末をペ
ースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布し乾燥し
た。ペースト化の際、メチルセルロースを銀ろう粉末に
対し１ｗｔ％，２ｗｔ％，３ｗｔ％，５ｗｔ％添加し
た。脱脂、接合は実施例１と同じ条件で行った。
【００２０】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．０５ｗｔ％，０．２８ｗｔ％，０．４５ｗｔ％，
０．７０ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例１
と同等であった。 実施例８ 実施例１と同じ混合粉末にニトロセルロースを３ｗｔ％
添加してペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布
し乾燥した。脱脂、接合は実施例１と同じ条件で行っ
た。
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．０５ｗｔ％，０．２８ｗｔ％，０．４５ｗｔ％，
０．７０ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例１
と同等であった。 実施例８ 実施例１と同じ混合粉末にニトロセルロースを３ｗｔ％
添加してペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布
し乾燥した。脱脂、接合は実施例１と同じ条件で行っ
た。
【００２１】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４０ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例
１と同等であった。 比較例１ 酸素含有量がそれぞれ０．３０ｗｔ％，０．６ｗｔ％，
０．８ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを金属換算でそれ
ぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，０．０７モル
％，０．０９モル％添加した混合粉末を実施例１と同じ
条件でペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布し
実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
生率はいずれも０％であり、熱サイクル負荷後の亀裂率
はいずれも５％以下であった。また脱脂後の炭素分析値
は０．４０ｗｔ％であった。耐電圧、絶縁抵抗は実施例
１と同等であった。 比較例１ 酸素含有量がそれぞれ０．３０ｗｔ％，０．６ｗｔ％，
０．８ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを金属換算でそれ
ぞれ０．０２モル％，０．０４モル％，０．０７モル
％，０．０９モル％添加した混合粉末を実施例１と同じ
条件でペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布し
実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
【００２２】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率を表１にまとめた。ろう材が流れ出した試験片のほ
とんどは、導通していた。
生率を表１にまとめた。ろう材が流れ出した試験片のほ
とんどは、導通していた。
【００２３】
【表１】
【００２４】比較例２ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを
金属換算でそれぞれ０．０１モル％，０．０１５モル
％，０．１０モル％，０．１５モル％添加した混合粉末
を実施例１と同じ条件でペースト化し、窒化アルミニウ
ム焼結体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合し
た。
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを
金属換算でそれぞれ０．０１モル％，０．０１５モル
％，０．１０モル％，０．１５モル％添加した混合粉末
を実施例１と同じ条件でペースト化し、窒化アルミニウ
ム焼結体に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合し
た。
【００２５】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率を表２にまとめた。水素化チタンを金属換算で０．
１０モル％，０．１５モル％添加した試験片の亀裂率
は、それぞれ２５％、６８％であり実施例に比較し大き
かった。
生率を表２にまとめた。水素化チタンを金属換算で０．
１０モル％，０．１５モル％添加した試験片の亀裂率
は、それぞれ２５％、６８％であり実施例に比較し大き
かった。
【００２６】
【表２】
【００２７】比較例３ 酸素含有量がそれぞれ０．０５ｗｔ％，０．１ｗｔ％，
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを
金属換算でそれぞれ０．０１モル％，０．０１５モル
％，０．１０モル％，０．１５モル％添加した混合粉末
を実施例１と同じ条件でペースト化し、アルミナ焼結体
に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
０．３ｗｔ％，０．５ｗｔ％の銀ろうに水素化チタンを
金属換算でそれぞれ０．０１モル％，０．０１５モル
％，０．１０モル％，０．１５モル％添加した混合粉末
を実施例１と同じ条件でペースト化し、アルミナ焼結体
に塗布し実施例１と同じ条件で脱脂、接合した。
【００２８】これらの試験片の欠陥発生率、流れ出し発
生率を表３に示した。
生率を表３に示した。
【００２９】
【表３】
【００３０】比較例４ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうと金属換算で０．０
４モル％の水素化チタンからなる混合粉末に、メチルセ
ルロースを０．５ｗｔ％，６ｗｔ％，１０ｗｔ％加えて
ペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布した。脱
脂、接合は実施例１と同じ条件で行った。
４モル％の水素化チタンからなる混合粉末に、メチルセ
ルロースを０．５ｗｔ％，６ｗｔ％，１０ｗｔ％加えて
ペースト化し、窒化アルミニウム焼結体に塗布した。脱
脂、接合は実施例１と同じ条件で行った。
【００３１】これらの試験片の欠陥発生率、順に０％，
２０％，１００％で、流れ出し発生率は、８０％，０
％，０％であった。また脱脂後の炭素分析値は０．０３
ｗｔ％，０．８５ｗｔ％，０．９４ｗｔ％であった。 比較例５ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうと金属換算で０．０
４モル％の水素化チタンからなる混合粉末に、ＰＭＭＡ
を２，４ｗｔ％加えてペースト化し、窒化アルミニウム
焼結体に塗布した。脱脂、接合は実施例１と同じ条件で
行った。
２０％，１００％で、流れ出し発生率は、８０％，０
％，０％であった。また脱脂後の炭素分析値は０．０３
ｗｔ％，０．８５ｗｔ％，０．９４ｗｔ％であった。 比較例５ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうと金属換算で０．０
４モル％の水素化チタンからなる混合粉末に、ＰＭＭＡ
を２，４ｗｔ％加えてペースト化し、窒化アルミニウム
焼結体に塗布した。脱脂、接合は実施例１と同じ条件で
行った。
【００３２】これらの試験片の欠陥発生率はいずれも０
％で、一方流れ出し発生率は、７０％と５０％であっ
た。また脱脂後の炭素分析値は０．０３，０，０．０４
ｗｔ％であった。 比較例６ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうと金属換算で０．０
４モル％の水素化チタンからなる混合粉末にニトロセル
ロースを３ｗｔ％加えてペースト化し、窒化アルミニウ
ム焼結体に塗布した。これに銅板を配置し真空中５００
℃×１時間で脱脂し、接合は実施例１と同じ条件で行っ
た。これらの試験片の欠陥発生率、いずれも０％であっ
たが、一方流れ出し発生率は、４０％であった。また脱
脂後の炭素分析値は０．０４ｗｔ％であった。
％で、一方流れ出し発生率は、７０％と５０％であっ
た。また脱脂後の炭素分析値は０．０３，０，０．０４
ｗｔ％であった。 比較例６ 酸素含有量が０．３ｗｔ％の銀ろうと金属換算で０．０
４モル％の水素化チタンからなる混合粉末にニトロセル
ロースを３ｗｔ％加えてペースト化し、窒化アルミニウ
ム焼結体に塗布した。これに銅板を配置し真空中５００
℃×１時間で脱脂し、接合は実施例１と同じ条件で行っ
た。これらの試験片の欠陥発生率、いずれも０％であっ
たが、一方流れ出し発生率は、４０％であった。また脱
脂後の炭素分析値は０．０４ｗｔ％であった。
【００３３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の製造
方法を用いることにより、接合が強固で欠陥がなく、回
路のパターン精度が高く、耐電圧と絶縁抵抗が高く、耐
熱サイクル性に優れた銅接合セラミックス基板が得られ
るようになった。
方法を用いることにより、接合が強固で欠陥がなく、回
路のパターン精度が高く、耐電圧と絶縁抵抗が高く、耐
熱サイクル性に優れた銅接合セラミックス基板が得られ
るようになった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 正人 千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平４−187574（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−88482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65859（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299888（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−154898（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 37/02
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックスと銅板の接合において、酸
素含有量：０．０５〜０．５ｗｔ％の銀ろう粉末とIVa
族の金属または該金属の水素化物を１種以上含み、かつ
該金属または該水素化物の添加量の総和が金属換算で該
銀ろうに対して０．０２０〜０．０９０モル％であるろ
う材を用いて接合することを特徴とする銅板とセラミッ
クスの接合方法。 - 【請求項２】 銀ろう粉末と添加物の混合物に有機結合
剤、有機溶剤を添加してペースト化し、銅板またはセラ
ミックスまたは両方に該ペーストを塗布し、不活性雰囲
気で脱脂することを特徴とする請求項１記載の銅板とセ
ラミックスの接合方法。 - 【請求項３】 脱脂後のペーストの炭素量が、０．０５
〜０．７ｗｔ％であることを特徴とする請求項２記載の
銅板とセラミックスの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34321691A JP2945198B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 銅板とセラミックスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34321691A JP2945198B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 銅板とセラミックスの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05170563A JPH05170563A (ja) | 1993-07-09 |
| JP2945198B2 true JP2945198B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=18359815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34321691A Expired - Fee Related JP2945198B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 銅板とセラミックスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945198B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3834351B2 (ja) * | 1996-04-09 | 2006-10-18 | 株式会社東芝 | セラミックス回路基板 |
| DE112015003408T5 (de) * | 2014-07-24 | 2017-05-11 | Denka Company Limited | Hartlot und unter dessen Anwendung hergestelltes Keramiksubstrat |
| JP2023013631A (ja) * | 2021-07-16 | 2023-01-26 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、および、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP34321691A patent/JP2945198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05170563A (ja) | 1993-07-09 |
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