JP6602450B2 - Cu/セラミック基板 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態によるCu/セラミック基板10を示す。Cu/セラミック基板10は、セラミック板12と、金属板14と、金属板16と、化合物層18と、化合物層20とを備える。
先ず、セラミック板12を準備する。セラミック板12は、従来から公知の方法で製造される。
先ず、金属板14及び金属板16を準備する。続いて、金属板14及び金属板16の表面、具体的には、セラミック板12と接合されるべき面に、Cuの酸化物層を形成する。酸化物層を形成する方法としては、従来から公知の方法が採用される。酸化物層を形成する方法は、乾式であってもよいし、湿式であってもよい。
先ず、金属板16を加熱炉内に配置する。続いて、金属板16にセラミック板12を重ねる。続いて、セラミック板12に金属板14を重ねる。その後、加熱炉により、金属板14、金属板16及びセラミック板12を加熱する。加熱温度は、1065〜1084℃である。ここで、加熱温度の下限は、Cu−O共晶点であり、加熱温度の上限は、Cuの融点である。加熱時間は、例えば、1〜60分である。加熱するときの雰囲気は、窒素雰囲気である。上記加熱条件で加熱することにより、金属板14とセラミック板12との接触界面に化合物層18が形成され、金属板16とセラミック板12との接触界面に化合物層20が形成される。加熱後の冷却は、例えば、自然冷却等でよい。
示す。Cuよりも酸素親和性が高いAlが存在すると、上記接合プロセスで重要な二相領域(当該三元系では、厳密にはL+fcc+Al2O3の三相領域)が、高酸素濃度側に移動することがわかる。これは、上記接合プロセスの温度領域において、酸素親和性の高い元素が存在すると、酸素濃度が低い反応場では、酸素親和性の高い元素が酸化物を形成し、接合界面において液相が局所的に消失するおそれがあることを示唆している。
gの液相領域は、Alの液相領域よりも広くなると推定される。つまり、二元系酸化物として2価の酸化物を形成できる元素の液相領域は、Alの液相領域よりも広くなると推定される。なお、図4Bに記載のHaliteとは、MgOを化学組成とし、NaCl構造を有する2価の酸化物を示す。
スにおいて、液相領域が広くなったことを示す。したがって、Cu/セラミック基板10においては、接合不良が発生し難い。
該二元系酸化物のバンドギャップがCu2Oのバンドギャップよりも大きい場合(実施例1〜14)には、全ての評価項目で良好と判断された。一方、酸化数が+3以上である二元系酸化物を形成する場合(比較例11〜15)や、酸化数が+2以下である二元系酸化物を形成できるが、当該二元系酸化物のバンドギャップがCu2Oのバンドギャップよりも小さい場合(比較例1〜10)には、何れかの評価項目で不良と判断された。
Claims (4)
- Al2O3を主成分とするセラミック板と、
Cuを主成分とし、前記セラミック板の少なくとも一方の面に重ね合わされて、前記セラミック板と接合される金属板と、
前記セラミック板と前記金属板との接合界面に形成され、Alと、Al以外の金属と、Oとからなる金属酸化物を含む化合物層とを備え、
前記Al以外の金属は、酸素原子の酸化数が−2の場合、酸化数が+2以下である二元系酸化物を形成でき、且つ、前記二元系酸化物のバンドギャップは、Cu2Oのバンドギャップよりも大きく、
前記Al以外の金属は、Be、Mg、Ca、Mn、Co、Ni、Zn、Sr、Cd、Ba、Li、Na及びKからなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記金属板は、回路パターンを形成する複数の分割金属板を含む、Cu/セラミック基板。 - 請求項1に記載のCu/セラミック基板であって、
前記Al以外の金属がMの場合、前記金属酸化物は、MAlO2又はMAl2O4で表される、Cu/セラミック基板。 - 請求項1に記載のCu/セラミック基板であって、
前記セラミック板は、Al2O3の一部に代えて、ZrO2を含み、
前記Al以外の金属がMの場合、前記金属酸化物は、M2Zr2O5又はMZrO3で表される、Cu/セラミック基板。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載のCu/セラミック基板の製造方法であって、
前記セラミック板のうち、前記金属板と接合されるべき面上に、前記Al以外の金属の酸化物層を形成する工程と、
前記金属板のうち、前記セラミック板と接合されるべき面上に、Cuの酸化物層を形成する工程と、
前記セラミック板と前記金属板とを重ね合わせ、前記Al以外の金属の酸化物層とCuの酸化物層とを接触させながら加熱することにより、前記セラミック板と前記金属板とを接合し、且つ、前記セラミック板と前記金属板との接合界面に前記化合物層を形成する工程とを含む、製造方法。
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