JP7243793B2 - Ceramic/aluminum joints, insulated circuit boards, LED modules, ceramic members - Google Patents
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Description
この発明は、セラミックス部材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム部材とが接合されてなるセラミックス/アルミニウム接合体、セラミックス基板と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板とが接合されてなる絶縁回路基板、この絶縁回路基板を備えたLEDモジュール、上述のセラミックス/アルミニウム接合体に用いられるセラミックス部材に関するものである。 The present invention provides a ceramic/aluminum bonded body formed by bonding a ceramic member and an aluminum member made of aluminum or an aluminum alloy, an insulated circuit board formed by bonding a ceramic substrate and an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy, The present invention relates to an LED module provided with this insulating circuit board and a ceramic member used in the ceramic/aluminum bonded body described above.
パワーモジュール、LEDモジュール及び熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、LED素子及び熱電素子が接合された構造とされている。
また、上述の絶縁回路基板においては、セラミックス基板の一方の面に導電性の優れた金属板を接合して回路層とし、また、他方の面に放熱性に優れた金属板を接合して金属層を形成した構造のものも提供されている。
さらに、回路層に搭載した素子等から発生した熱を効率的に放散させるために、絶縁回路基板の金属層側にヒートシンクを接合したヒートシンク付き絶縁回路基板も提供されている。
A power module, an LED module, and a thermoelectric module have a structure in which a power semiconductor element, an LED element, and a thermoelectric element are joined to an insulating circuit board in which a circuit layer made of a conductive material is formed on one side of an insulating layer. .
In the insulating circuit board described above, a metal plate having excellent conductivity is bonded to one surface of the ceramic substrate to form the circuit layer, and a metal plate having excellent heat dissipation is bonded to the other surface of the ceramic substrate. Layered constructions are also provided.
Furthermore, in order to efficiently dissipate heat generated from elements mounted on the circuit layer, an insulating circuit board with a heat sink is also provided, in which a heat sink is bonded to the metal layer side of the insulating circuit board.
例えば、特許文献1に示すパワーモジュールにおいては、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム板からなる回路層が形成されるとともに他方の面にアルミニウム板からなる金属層が形成された絶縁回路基板と、この回路層上にはんだ材を介して接合された半導体素子と、を備えた構造とされている。
また、特許文献2、3に示すLEDモジュールにおいては、セラミックスからなる基材の一方の面に導電性の回路層が形成され、絶縁基板の他方の面に放熱体が接合され、回路層上に発光素子が搭載された構造とされている。
ここで、セラミックス基板と回路層及び金属層となるアルミニウム板を接合する際には、通常、Al-Si系ろう材が用いられている。
For example, in the power module disclosed in
Further, in the LED modules disclosed in
Here, an Al—Si based brazing filler metal is usually used when joining the ceramic substrate to the circuit layer and the aluminum plate serving as the metal layer.
ところで、上述のLEDモジュール等においては、発光素子が搭載される回路層の厚さをさらに薄くすることが求められており、例えば厚さ100μm以下のアルミニウム板をセラミックス基板に接合する場合がある。
このように厚さの薄いアルミニウム板をAl-Si系ろう材を用いて接合した場合には、回路層となるアルミニウム板にろう材のSiが拡散して融点が低下し、回路層の一部が溶融してしまうおそれがあった。
By the way, in the above-mentioned LED module and the like, it is required to further reduce the thickness of the circuit layer on which the light emitting element is mounted.
When such a thin aluminum plate is joined using an Al—Si brazing filler metal, the Si of the brazing filler metal diffuses into the aluminum plate serving as the circuit layer, lowering the melting point of the circuit layer. was likely to melt.
回路層の溶融を抑制するために、接合温度を低下させたり、ろう材のSi量を少なくしたりした場合には、接合が不十分となり、接合信頼性が低下してしまう。このため、発熱密度が高い用途には適用することができなかった。
以上のように、従来の絶縁回路基板においては、回路層を薄く形成した場合には、回路層の溶融を抑制し、かつ、回路層とセラミックス基板との接合信頼性を向上させることは困難であった。
If the bonding temperature is lowered or the amount of Si in the brazing filler metal is reduced in order to suppress the melting of the circuit layer, the bonding becomes insufficient and the bonding reliability is lowered. For this reason, it could not be applied to applications with high heat generation density.
As described above, in the conventional insulated circuit board, when the circuit layer is formed thin, it is difficult to suppress the melting of the circuit layer and to improve the bonding reliability between the circuit layer and the ceramic substrate. there were.
また、LEDモジュールにおいて強度を確保するために、窒化ケイ素(Si3N4)からなるセラミックス基板が用いられることがある。しかしながら、窒化ケイ素(Si3N4)からなるセラミックス基板は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の間に形成されたガラス相と、を備えており、このガラス相とアルミニウム板との接合が不十分となるため、接合強度を十分に保つことができなかった。なお、このガラス相は、窒化ケイ素の原料を焼結する際に添加される焼結助剤によって形成されるものである。
以上のことから、窒化ケイ素(Si3N4)からなるセラミックス基板においては、窒化アルミニウム(AlN)や酸化アルミニウム(Al2O3)からなるセラミックス基板と比べて、金属板(特にアルミニウム板)との接合信頼性が劣っていた。
Also, in order to ensure strength in LED modules, ceramic substrates made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) are sometimes used. However, a ceramic substrate made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) has a silicon nitride phase and a glass phase formed between the silicon nitride phase, and bonding between this glass phase and an aluminum plate is difficult. As a result, the bonding strength could not be sufficiently maintained. This glass phase is formed by a sintering aid added when sintering the silicon nitride raw material.
From the above, in the ceramic substrate made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), compared with the ceramic substrate made of aluminum nitride (AlN) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ), the metal plate (especially aluminum plate) was inferior in bonding reliability.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、アルミニウム部材が溶融することなく窒化ケイ素(Si3N4)からなるセラミックス部材と信頼性高く接合されたセラミックス/アルミニウム接合体、絶縁回路基板、この絶縁回路基板を備えたLEDモジュール、上述のセラミックス/アルミニウム接合体に用いられるセラミックス部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a ceramics/aluminum joined body which is highly reliable and is joined to a ceramics member made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) without melting the aluminum member. It is an object of the present invention to provide a circuit board, an LED module provided with this insulating circuit board, and a ceramic member used in the ceramic/aluminum bonded body described above.
上記課題を解決するために、本発明のセラミックス/アルミニウム接合体は、セラミックス部材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム部材とが接合されてなるセラミックス/アルミニウム接合体であって、前記セラミックス部材は、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、このセラミックス本体のうち前記アルミニウム部材との接合面に形成された窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を有し、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層を介して前記アルミニウム部材が接合されており、前記セラミックス本体は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の粒界に形成されたガラス相と、を備えており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層は、前記セラミックス本体の表面から内部に侵食する方向に形成されており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層には、前記セラミックス本体から延在する前記ガラス相が存在しており、前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the ceramic/aluminum bonded body of the present invention is a ceramic/aluminum bonded body formed by bonding a ceramic member and an aluminum member made of aluminum or an aluminum alloy, wherein the ceramic member comprises: It has a ceramic body made of silicon nitride, and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on a joint surface of the ceramic body with the aluminum member, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is interposed between the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer. An aluminum member is joined, and the ceramic body includes a silicon nitride phase and a glass phase formed at grain boundaries of the silicon nitride phase, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer includes the The glass phase extending from the ceramic body exists in the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer, and the glass of the ceramic body is formed in a direction that erodes from the surface of the ceramic body to the inside. Among the phases, Al is present in the portion on the interface side with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer.
この構成のセラミックス/アルミニウム接合体によれば、前記セラミックス部材は、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、このセラミックス本体のうち前記アルミニウム部材との接合面に形成された窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を有しており、前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることから、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層とが強固に結合していることになる。
また、セラミックス部材の窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層とアルミニウム部材とが接合されているので、アルミニウム部材とセラミックス部材との接合信頼性が高い。
よって、接合信頼性に優れたセラミックス/アルミニウム接合体を提供することが可能となる。
According to the ceramic/aluminum bonded body having this configuration, the ceramic member includes a ceramic body made of silicon nitride, an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on a joint surface of the ceramic body with the aluminum member, Since Al is present in the glass phase of the ceramic body on the interface side with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer, the ceramic body made of silicon nitride and the aluminum nitride layer or It means that the aluminum oxide layer is strongly bonded.
Moreover, since the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer of the ceramic member is bonded to the aluminum member, the bonding reliability between the aluminum member and the ceramic member is high.
Therefore, it is possible to provide a ceramics/aluminum bonded body with excellent bonding reliability.
ここで、本発明のセラミックス/アルミニウム接合体においては、前記セラミックス本体のうち前記アルミニウム部材との接合面に前記窒化アルミニウム層が形成されており、前記窒化アルミニウム層は、前記セラミックス本体側から順に、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有していてもよい。
この場合、前記窒化アルミニウム層が、上述のように、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有しているので、セラミックス本体の窒化ケイ素が反応することで窒化アルミニウム層が形成されていることになり、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と窒化アルミニウム層とがさらに強固に結合していることになる。これにより、セラミックス/アルミニウム接合体に対して冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材とアルミニウム部材との接合率が低下することを抑制できる。
Here, in the ceramic/aluminum bonded body of the present invention, the aluminum nitride layer is formed on the bonding surface of the ceramic body with the aluminum member, and the aluminum nitride layer is formed in order from the ceramic body side, A first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration of 50 atomic % or more and 80 atomic % or less and having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction, and a second aluminum nitride layer having a nitrogen concentration of 30 atomic % or more and less than 50 atomic %. and may have
In this case, as described above, the aluminum nitride layer has a nitrogen concentration of 50 atomic % or more and 80 atomic % or less, and includes a first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction, and a nitrogen concentration of 30 atomic %. % or more and less than 50 atomic %, the aluminum nitride layer is formed by the reaction of the silicon nitride of the ceramic body, and the ceramic made of silicon nitride This means that the main body and the aluminum nitride layer are bonded more firmly. As a result, even when a thermal cycle is applied to the ceramics/aluminum bonded body, it is possible to suppress a decrease in the bonding rate between the ceramics member and the aluminum member.
本発明の絶縁回路基板は、セラミックス基板と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板とが接合されてなる絶縁回路基板であって、前記セラミックス基板は、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、このセラミックス本体のうち前記アルミニウム板との接合面に形成された窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を有し、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層を介して前記アルミニウム板が接合されており、前記セラミックス本体は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の間に形成されたガラス相と、を備えており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層は、前記セラミックス本体の表面から内部に侵食する方向に形成されており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層には、前記セラミックス本体から延在する前記ガラス相が存在しており、前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることを特徴としている。 The insulating circuit board of the present invention is an insulating circuit board formed by bonding a ceramic substrate and an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy, wherein the ceramic substrate comprises a ceramic body made of silicon nitride and a ceramic body made of silicon nitride. and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on a joint surface with the aluminum plate, wherein the aluminum plate is joined via the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer, and the ceramic body is , a silicon nitride phase, and a glass phase formed between the silicon nitride phases, wherein the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is formed in a direction of eroding from the surface of the ceramic body to the inside. The aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer includes the glass phase extending from the ceramic body, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is present in the glass phase of the ceramic body. It is characterized in that Al exists in the interface side portion of the .
この構成の絶縁回路基板によれば、前記セラミックス基板が、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を有しており、前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることから、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層とが強固に結合していることになる。
また、セラミックス基板の窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層とアルミニウム板とが接合されているので、アルミニウム板とセラミックス基板との接合信頼性に優れた絶縁回路基板を提供することが可能となる。
According to the insulating circuit board having this configuration, the ceramic substrate has a ceramic body made of silicon nitride, and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer, and the aluminum nitride layer in the glass phase of the ceramic body Since Al exists in the interface side portion with the layer or the aluminum oxide layer, the ceramic main body made of silicon nitride and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer are firmly bonded.
In addition, since the aluminum nitride layer or aluminum oxide layer of the ceramic substrate is bonded to the aluminum plate, it is possible to provide an insulated circuit board with excellent bonding reliability between the aluminum plate and the ceramic substrate.
ここで、本発明の絶縁回路基板においては、前記セラミックス本体のうち前記アルミニウム板との接合面に前記窒化アルミニウム層が形成されており、前記窒化アルミニウム層は、前記セラミックス本体側から順に、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有していてもよい。
この場合、前記窒化アルミニウム層が、上述のように、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有しているので、セラミックス本体の窒化ケイ素が反応することで窒化アルミニウム層が形成されていることになり、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と窒化アルミニウム層とがさらに強固に結合していることになる。これにより、絶縁回路基板に対して冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス基板とアルミニウム板との接合率が低下することを抑制できる。
Here, in the insulating circuit board of the present invention, the aluminum nitride layer is formed on the bonding surface of the ceramic body with the aluminum plate, and the aluminum nitride layer has a nitrogen concentration of is 50 atomic % or more and 80 atomic % or less, the first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction, and the second aluminum nitride layer having a nitrogen concentration of 30 atomic % or more and less than 50 atomic %, may have
In this case, as described above, the aluminum nitride layer has a nitrogen concentration of 50 atomic % or more and 80 atomic % or less, and includes a first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction, and a nitrogen concentration of 30 atomic %. % or more and less than 50 atomic %, the aluminum nitride layer is formed by the reaction of the silicon nitride of the ceramic body, and the ceramic made of silicon nitride This means that the main body and the aluminum nitride layer are bonded more firmly. As a result, even when the insulated circuit board is subjected to a thermal cycle, it is possible to suppress a decrease in the bonding rate between the ceramic substrate and the aluminum plate.
本発明のLEDモジュールは、上述の絶縁回路基板と、前記アルミニウム板の一方の面側に接合されたLED素子と、を備えていることを特徴としている。
この構成のLEDモジュールにおいては、セラミックス基板とアルミニウム板との接合信頼性に優れた絶縁回路基板を用いているので、冷熱サイクルが負荷された場合であっても、剥離等の不具合が生じることを抑制できる。
The LED module of the present invention is characterized by comprising the insulating circuit board described above and an LED element bonded to one surface of the aluminum plate.
In the LED module with this configuration, an insulated circuit board with excellent bonding reliability between the ceramic substrate and the aluminum plate is used, so even when a thermal cycle is applied, problems such as peeling do not occur. can be suppressed.
本発明のセラミックス部材は、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、このセラミックス本体の表面に形成された窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を備え、前記セラミックス本体は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の間に形成されたガラス相と、を備えており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層は、前記セラミックス本体の表面から内部に侵食する方向に形成されており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層には、前記セラミックス本体から延在する前記ガラス相が存在しており、前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることを特徴としている。 A ceramic member of the present invention comprises a ceramic body made of silicon nitride and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on the surface of the ceramic body, the ceramic body comprising a silicon nitride phase and the silicon nitride phase. and a glass phase formed between the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is formed in a direction of erosion from the surface of the ceramic body to the inside, and the aluminum nitride layer or the oxide The glass phase extending from the ceramic body exists in the aluminum layer, and Al exists in the interface side portion with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer in the glass phase of the ceramic body. It is characterized by having
この構成のセラミックス部材によれば、前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在しているので、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層とが強固に結合していることになる。
また、窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層を備えているので、アルミニウム部材と良好に接合することができる。
According to the ceramic member having this configuration, since Al is present in the glass phase of the ceramic body on the interface side with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer, the ceramic body made of silicon nitride and the aluminum nitride layer or aluminum oxide layer.
Moreover, since the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is provided, it can be well bonded to the aluminum member.
ここで、本発明のセラミックス部材においては、前記セラミックス本体の表面に前記窒化アルミニウム層が形成されており、前記窒化アルミニウム層は、前記セラミックス本体側から順に、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有している構成としてもよい。
この場合、前記窒化アルミニウム層が、上述のように、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有しているので、セラミックス本体の窒化ケイ素が反応することで窒化アルミニウム層が形成されていることになり、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と窒化アルミニウム層とがさらに強固に結合していることになる。
Here, in the ceramic member of the present invention, the aluminum nitride layer is formed on the surface of the ceramic body, and the aluminum nitride layer has a nitrogen concentration of 50 atomic % to 80 atomic % in order from the ceramic body side. and a first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction and a second aluminum nitride layer having a nitrogen concentration of 30 atomic % or more and less than 50 atomic %. good.
In this case, as described above, the aluminum nitride layer has a nitrogen concentration of 50 atomic % or more and 80 atomic % or less, and includes a first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction, and a nitrogen concentration of 30 atomic %. % or more and less than 50 atomic %, the aluminum nitride layer is formed by the reaction of the silicon nitride of the ceramic body, and the ceramic made of silicon nitride This means that the main body and the aluminum nitride layer are bonded more firmly.
また、本発明のセラミックス部材においては、前記セラミックス本体の表面に前記窒化アルミニウム層が形成されており、この窒化アルミニウム層のうち前記セラミックス本体とは反対側の面に、金属アルミニウム部が形成されている構成としてもよい。
この場合、金属アルミニウム部を介してアルニウム部材を接合することが可能となり、アルミニウム部材をさらに容易に接合することができる。なお、金属アルミニウム部は、窒化アルミニウム層のうち前記セラミックス本体とは反対側の面の全体に形成されている必要はなく、部分的に形成されていてもよい。
Further, in the ceramic member of the present invention, the aluminum nitride layer is formed on the surface of the ceramic body, and a metal aluminum portion is formed on the surface of the aluminum nitride layer opposite to the ceramic body. It is good also as a structure with.
In this case, the aluminum member can be joined through the metal aluminum portion, and the aluminum member can be joined more easily. The metal aluminum portion need not be formed on the entire surface of the aluminum nitride layer opposite to the ceramic body, and may be formed partially.
本発明によれば、アルミニウム部材が溶融することなく窒化ケイ素(Si3N4)からなるセラミックス部材と信頼性高く接合されたセラミックス/アルミニウム接合体、絶縁回路基板、この絶縁回路基板を備えたLEDモジュール、上述のセラミックス/アルミニウム接合体に用いられるセラミックス部材を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a ceramic/aluminum bonded body, an insulating circuit board, and an LED provided with the insulating circuit board, in which the aluminum member is not melted and is joined to a ceramic member made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) with high reliability. It is possible to provide the ceramic member used for the module and the ceramic/aluminum bonded body described above.
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the attached drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について、図1から図6を参照して説明する。
本実施形態に係るセラミックス/アルミニウム接合体は、セラミックス部材であるセラミックス基板11と、アルミニウム部材であるアルミニウム板22、23(回路層12、金属層13)とが接合されることにより構成された絶縁回路基板10とされている。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
The ceramic/aluminum bonded body according to the present embodiment is an insulating material formed by bonding a ceramic substrate 11, which is a ceramic member, and
図1に、本発明の第1の実施形態である絶縁回路基板10(セラミックス/アルミニウム接合体)及びこの絶縁回路基板10を用いたLEDモジュール1を示す。
このLEDモジュール1は、絶縁回路基板10と、この絶縁回路基板10の一方側(図1において上側)の面に接合層2を介して接合されたLED素子3と、絶縁回路基板10の他方側(図1において下側)に配置されたヒートシンク51と、を備えている。
FIG. 1 shows an insulating circuit board 10 (ceramic/aluminum joint) and an
The
LED素子3は、半導体材料で構成されており、電気エネルギーを光に変換する光電変換素子である。なお、LED素子3の光変換効率は20~30%程度であり、残りの70~80%のエネルギーは熱となるため、LEDモジュール1においては効率的に熱を放散させることが求められる。
ここで、このLED素子3と絶縁回路基板10とを接合する接合層2は、例えばAu-Sn合金はんだ材等とされている。
The
Here, the
そして、本実施形態に係る絶縁回路基板10は、図1に示すように、セラミックス基板30と、このセラミックス基板30の一方の面(図1において上面)に配設された回路層12と、セラミックス基板30の他方の面(図1において下面)に配設された金属層13と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the insulating
セラミックス基板30は、絶縁性の高いSi3N4(窒化珪素)で構成されている。ここで、セラミックス基板30の厚さは、0.2~1.5mmの範囲内に設定されており、本実施形態では、0.32mmに設定されている。
ここで、本実施形態におけるセラミックス基板30は、図4に示すように、窒化ケイ素からなるセラミックス本体31と、このセラミックス本体31のうち回路層12及び金属層13との接合面に形成された窒化アルミニウム層36と、を有している。
The
Here, as shown in FIG. 4, the
回路層12は、図6に示すように、セラミックス基板30の一方の面(図6において上面)にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板22(アルミニウム部材)が接合されることで形成されている。回路層12を構成するアルミニウム板22(アルミニウム部材)としては、例えば、純度が99質量%以上のアルミニウム(2Nアルミニウム)や純度99.9質量%以上のアルミニウムや純度が99.99質量%以上のアルミニウム等の圧延板が用いることが好ましく、本実施形態では、純度が99質量%以上のアルミニウム(2Nアルミニウム)を用いている。なお、回路層12の厚さは、例えば0.05mm以上0.8mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.2mmに設定されている。
As shown in FIG. 6, the
金属層13は、図6に示すように、セラミックス基板30の他方の面(図6において下面)にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板23(アルミニウム部材)が接合されることで形成されている。金属層13を構成するアルミニウム板23(アルミニウム部材)としては、例えば、純度が99質量%以上のアルミニウム(2Nアルミニウム)や純度99.9質量%以上のアルミニウムや純度が99.99質量%以上のアルミニウム等の圧延板が用いることが好ましく、本実施形態では、純度が99質量%以上のアルミニウム(2Nアルミニウム)を用いている。なお、金属層13の厚さは、例えば0.05mm以上1.6mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.6mmに設定されている。
As shown in FIG. 6, the
ヒートシンク51は、前述の絶縁回路基板10を冷却するためのものであり、本実施形態においては、熱伝導性が良好な材質で構成された放熱板とされている。本実施形態においては、ヒートシンク51は、A6063(アルミニウム合金)で構成されている。
このヒートシンク51は、本実施形態においては、絶縁回路基板10の金属層13にろう材を用いて直接接合されている。
The
In this embodiment, the
ここで、セラミックス基板30と回路層12及び金属層13との接合界面の拡大説明図を図2に示す。
セラミックス基板30は、上述のように、窒化ケイ素からなるセラミックス本体31と、このセラミックス本体31のうち回路層12及び金属層13との接合面に形成された窒化アルミニウム層36と、を有しており、この窒化アルミニウム層36と回路層12及び金属層13とが接合された構造とされている。
ここで、窒化アルミニウム層36の厚さは4nm以上100nm以下の範囲内とされていることが好ましい。
Here, FIG. 2 shows an enlarged explanatory view of the bonding interface between the
As described above, the
Here, the thickness of the
また、本実施形態においては、図3に示すように、窒化アルミニウム層36は、セラミックス本体31側から順に、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層36Aと、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされ、窒素濃度が厚さ方向でほぼ一定である第2窒化アルミニウム層36Bと、を有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
そして、セラミックス本体31は、図2に示すように、窒化ケイ素相32とガラス相33とを備えており、このガラス相33の内部にAlが存在している。ガラス相33は、窒化ケイ素の原料を焼結する際に用いられる焼結助剤によって形成されるものであり、図2に示すように、窒化ケイ素相32同士の粒界部分に存在する。
As shown in FIG. 2, the
ここで、本実施形態においては、接合界面を分析した際に、Al,Si,O,Nの合計値を100原子%とした際に、Siが15原子%未満、且つ、Oが3原子%以上25原子%以下の範囲内の領域をガラス相33とした。
このガラス相33中に存在するAl量は、Al,Si,O,Nの合計値を100原子%とした際に、35原子%以上65原子%以下の範囲内であることが好ましい。
Here, in the present embodiment, when the bonding interface is analyzed, Si is less than 15 atomic % and O is 3 atomic % when the total value of Al, Si, O, and N is 100 atomic %. The region within the range of 25 atomic % or less was defined as the
The amount of Al present in the
次に、上述した本実施形態である絶縁回路基板10の製造方法について、図5及び図6を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the insulating
(アルミニウム層形成工程S01)
窒化ケイ素からなる板材(セラミックス本体31)を準備し、このセラミックス本体31の表面に厚さ20μm以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム層41を形成する。本実施形態では、アルミニウム層41は、純度99質量%以上の純アルミニウムで構成されたものとした。
ここで、厚さ1μm未満のアルミニウム層41を形成する場合には、スパッタ等の成膜技術を適用することが好ましい。また、厚さ1μm以上20μm以下のアルミニウム層41を形成する場合には、圧延箔等をセラミックス本体31の表面に積層することが好ましい。
なお、アルミニウム層41の厚さの下限は5μm以上とすることが好ましく、アルミニウム層41の厚さの下限は10μm以下とすることが好ましい。
(Aluminum layer forming step S01)
A plate material (ceramic body 31 ) made of silicon nitride is prepared, and an
Here, when forming the
The lower limit of the thickness of the
(窒化アルミニウム層形成工程S02)
次に、アルミニウム層41が形成されたセラミックス本体31を、アルミニウム層41を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金の固相線温度以上の温度で熱処理を行い、窒化アルミニウム層36を形成する。窒化アルミニウム層36はセラミックス本体31の表面から内部に浸食する方向に形成される。
ここで、熱処理を行う際には、溶融したアルミニウムが球状になることを抑制するために、アルミニウム層41の表面をカーボン板等で押さえておくことが好ましい。また、熱処理温度の上限は、蒸発等を抑制するために、750℃以下とすることが好ましい。
(Aluminum nitride layer forming step S02)
Next, the
Here, when performing the heat treatment, it is preferable to press the surface of the
なお、本実施形態においては、図4に示すように、アルミニウム層41の全てが窒化アルミニウム層36にならず、一部が金属アルミニウム部38として存在している。そして、金属アルミニウム部38とセラミックス本体31の間には窒化アルミニウム層36が存在している。
ここで、セラミックス本体31を上面視した場合における、窒化アルミニウム層36の面積率はアルミニウム層41を形成した面積に対して80%以上とされている。本実施形態では、金属アルミニウム部38とセラミックス本体31の間には窒化アルミニウム層36が存在していることから、金属アルミニウム部38の面積と窒化アルミニウム層36の面積は同じであるとみなす。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, not all of the
Here, when the
(アルミニウム板接合工程S03)
次に、セラミックス基板30の窒化アルミニウム層36を介して、回路層12及び金属層13となるアルミニウム板22,23を接合する。ここで、接合手段としては、ろう材を用いた接合、固相拡散接合、過渡液相接合(TLP)等の既存の手段を適宜選択することができる。本実施形態では、図6に示すように、Al-Si系ろう材26,27を用いて接合している。
(Aluminum plate bonding step S03)
Next, the
具体的には、セラミックス基板30とアルミニウム板22,23とを、Al-Si系のろう材26、27を介在させて積層し、積層方向に1kgf/cm2以上10kgf/cm2以下(0.098MPa以上0.980MPa以下)の範囲で加圧した状態で真空加熱炉に装入し、セラミックス基板30とアルミニウム板22,23とを接合し、回路層12及び金属層13を形成する。
このときの接合条件として、接合雰囲気は、アルゴンや窒素等の不活性雰囲気や、真空雰囲気等で行う。真空雰囲気の場合は、10-6Pa以上10-3Pa以下の範囲内とするとよい。加熱温度は580℃以上630℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は10分以上45分以下の範囲内に設定する。
Specifically, the
As the bonding conditions at this time, the bonding atmosphere is an inert atmosphere such as argon or nitrogen, or a vacuum atmosphere. In the case of a vacuum atmosphere, the pressure should be in the range of 10 −6 Pa or more and 10 −3 Pa or less. The heating temperature is set in the range of 580° C. or more and 630° C. or less, and the holding time at the heating temperature is set in the range of 10 minutes or more and 45 minutes or less.
ここで、積層方向の加圧荷重の下限は3kgf/cm2以上とすることが好ましく、5kgf/cm2以上とすることがさらに好ましい。一方、積層方向の加圧荷重の上限は8kgf/cm2以下とすることが好ましく、7kgf/cm2以下とすることがさらに好ましい。
また、加熱温度の下限は、585℃以上とすることが好ましく、590℃以上とすることがさらに好ましい。一方、加熱温度の上限は、625℃以下とすることが好ましく、620℃以下とすることがさらに好ましい。
さらに、加熱温度での保持時間の下限は、15分以上とすることが好ましく、20分以上とすることがさらに好ましい。一方、加熱温度での保持時間の上限は、40分以下とすることが好ましく、30分以下とすることがさらに好ましい。
Here, the lower limit of the applied load in the stacking direction is preferably 3 kgf/cm 2 or more, more preferably 5 kgf/cm 2 or more. On the other hand, the upper limit of the applied load in the stacking direction is preferably 8 kgf/cm 2 or less, more preferably 7 kgf/cm 2 or less.
Also, the lower limit of the heating temperature is preferably 585° C. or higher, more preferably 590° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 625° C. or lower, more preferably 620° C. or lower.
Furthermore, the lower limit of the holding time at the heating temperature is preferably 15 minutes or longer, more preferably 20 minutes or longer. On the other hand, the upper limit of the holding time at the heating temperature is preferably 40 minutes or less, more preferably 30 minutes or less.
また、本実施形態では、上述のように、アルミニウム板22,23との接合面の80%以上に金属アルミニウム部38(窒化アルミニウム層36)が形成されているので、この金属アルミニウム部38とアルミニウム板22,23とを接合することになる。このため、比較的低温条件であっても、セラミックス基板30とアルミニウム板22,23とを強固に接合することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the metal aluminum portion 38 (aluminum nitride layer 36) is formed on 80% or more of the joint surfaces with the
以上のような工程により、本実施形態である絶縁回路基板10が製造されることになる。
The insulated
(ヒートシンク接合工程S04)
次に、絶縁回路基板10の金属層13の他方の面側に、ヒートシンク51を接合する。
絶縁回路基板10とヒートシンク51とを、ろう材を介して積層し、積層方向に加圧するとともに真空炉内に装入してろう付けを行う。これにより、絶縁回路基板10の金属層13とヒートシンク51を接合する。このとき、ろう材としては、例えば、厚さ20~110μmのAl-Si系ろう材箔を用いることができ、ろう付け温度は、アルミニウム板接合工程S03におけるろう付け温度よりも低温に設定することが好ましい。
(Heat-sink bonding step S04)
Next, the
The insulated
(LED素子接合工程S05)
次に、絶縁回路基板10の回路層12の一方の面に、LED素子3をはんだ付けにより接合する。
以上の工程により、図1に示すLEDモジュール1が製出される。
(LED element bonding step S05)
Next, the
Through the steps described above, the
以上のような構成の絶縁回路基板10によれば、セラミックス基板30が、窒化ケイ素からなるセラミックス本体31と窒化アルミニウム層36とを有しており、セラミックス本体31のガラス相33のうち窒化アルミニウム層36との界面側部分にAlが存在していることから、窒化ケイ素からなるセラミックス本体31と窒化アルミニウム層36とが強固に結合している。また、セラミックス基板30の窒化アルミニウム層36と回路層12(アルミニウム板22)及び金属層13(アルミニウム板23)とが接合されているので、セラミックス基板30と回路層12及び金属層13との接合信頼性が高い。よって、接合信頼性に優れた絶縁回路基板10を提供することが可能となる。
According to the insulating
さらに、本実施形態においては、図3に示すように、窒化アルミニウム層36が、セラミックス本体31側から順に、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層36aと、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされ、窒素濃度が厚さ方向でほぼ一定である第2窒化アルミニウム層36bと、を有しているので、セラミックス本体31の窒化ケイ素が反応することで窒化アルミニウム層36が形成されていることになり、窒化ケイ素からなるセラミックス本体31と窒化アルミニウム層36とがさらに強固に結合していることになる。これにより、絶縁回路基板10に対して冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス基板30と回路層12及び金属層13との接合率が低下することを抑制できる。
Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、本実施形態においては、接合前のセラミックス基板30において、窒化アルミニウム層36のうちアルミニウム板22,23のとの接合面に金属アルミニウム部38が形成されており、この金属アルミニウム部38の前記接合面における面積率が80%以上とされているので、アルミニウム板22,23と金属アルミニウム部38とがアルミニウム同士の接合となり、接合温度を比較的低く設定しても、アルミニウム板22,23とセラミックス基板30とを強固に接合することができる。
In this embodiment, in the
さらに、本実施形態である絶縁回路基板10の製造方法によれば、窒化ケイ素からなるセラミックス本体31の表面に、厚さ20μm以下のアルミニウム層41を形成するアルミニウム層形成工程S01と、アルミニウム層41が形成されたセラミックス本体31を、アルミニウム層41を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金の固相線温度以上の温度まで加熱し、窒化アルミニウム層36を形成する窒化アルミニウム層形成工程S02と、を備えているので、この窒化アルミニウム層形成工程S02において、セラミックス本体31のガラス相33にAlが侵入するとともに、窒化ケイ素相32のSi3N4が分解して生じた窒素(N)とアルミニウム層41のアルミニウム(Al)とが反応することで、窒化アルミニウム層36を形成することができる。
そして、窒化アルミニウム層36(金属アルミニウム部38)を介してアルミニウム板22,23を接合するアルミニウム板接合工程S03を備えているので、セラミックス基板30とアルミニウム板22,23とを容易に接合することができる。
Furthermore, according to the method of manufacturing the insulated
Since the aluminum plate bonding step S03 of bonding the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図7から図10を参照して説明する。なお、第1の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態に係るセラミックス/アルミニウム接合体は、セラミックス部材であるセラミックス基板130と、アルミニウム部材であるアルミニウム板122(回路層112)とが接合されることにより構成された絶縁回路基板110とされている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10. FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the same member as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate|omitted.
The ceramic/aluminum bonded body according to the present embodiment is an insulated
図7に、本発明の第2の実施形態である絶縁回路基板110及びこの絶縁回路基板110を用いたLEDモジュール101を示す。
このLEDモジュール101は、絶縁回路基板110と、この絶縁回路基板110の一方側(図7において上側)の面に接合層2を介して接合されたLED素子3と、を備えている。
FIG. 7 shows an insulating
The
本実施形態に係る絶縁回路基板110は、図7に示すように、セラミックス基板130と、このセラミックス基板130の一方の面(図7において上面)に配設された回路層112と、を備えている。
As shown in FIG. 7, the insulating
セラミックス基板130は、絶縁性の高いSi3N4(窒化珪素)で構成されており、その厚さが0.2~1.5mmの範囲内に設定されており、本実施形態では、0.32mmに設定されている。
ここで、本実施形態におけるセラミックス基板130は、図8に示すように、窒化ケイ素からなるセラミックス本体131と、このセラミックス本体131のうち回路層112との接合面に形成された酸化アルミニウム層136と、を有している。
The
Here, as shown in FIG. 8, the
回路層112は、図10に示すように、セラミックス基板130の一方の面(図10において上面)にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板122(アルミニウム部材)が接合されることで形成されている。回路層112を構成するアルミニウム板122(アルミニウム部材)としては、例えば、純度が99質量%以上のアルミニウム(2Nアルミニウム)や純度99.9質量%以上のアルミニウムや純度が99.99質量%以上のアルミニウム等の圧延板が用いることが好ましく、本実施形態では、純度が99質量%以上のアルミニウム(2Nアルミニウム)を用いている。なお、回路層112の厚さは、例えば0.05mm以上0.8mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.1mmに設定されている。
As shown in FIG. 10, the
ここで、セラミックス基板130と回路層112との接合界面の拡大説明図を図8に示す。
セラミックス基板130は、上述のように、窒化ケイ素からなるセラミックス本体131と、このセラミックス本体131のうち回路層112との接合面に形成された酸化アルミニウム層136と、を有しており、この酸化アルミニウム層136と回路層112とが接合された構造とされている。
ここで、酸化アルミニウム層136の厚さは4nm以上100nm以下の範囲内とされていることが好ましい。
Here, FIG. 8 shows an enlarged explanatory view of the bonding interface between the
The
Here, the thickness of the
そして、セラミックス本体131は、図8に示すように、窒化ケイ素相132とガラス相133とを備えており、このガラス相133の内部にAlが存在している。ガラス相133は、窒化ケイ素の原料を焼結する際に用いられる焼結助剤によって形成されるものであり、図8に示すように、窒化ケイ素相132同士の粒界部分に存在する。
As shown in FIG. 8, the
ここで、本実施形態においては、接合界面を分析した際に、Al,Si,O,Nの合計値を100原子%とした際に、Siが15原子%未満、且つ、Oが3原子%以上25原子%以下の範囲内の領域をガラス相133とした。
このガラス相133中に存在するAl量は、Al,Si,O,Nの合計値を100原子%とした際に、35原子%以上65原子%以下の範囲内であることが好ましい。
Here, in the present embodiment, when the bonding interface is analyzed, Si is less than 15 atomic % and O is 3 atomic % when the total value of Al, Si, O, and N is 100 atomic %. The
The amount of Al present in the
次に、上述した本実施形態である絶縁回路基板110の製造方法について、図9及び図10を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the insulating
(アルミニウム層形成工程S101)
窒化ケイ素からなる板材(セラミックス本体131)を準備し、このセラミックス本体131の表面に厚さ20μm以下のアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム層141を形成する。本実施形態では、アルミニウム層141は、純度99質量%以上の純アルミニウムで構成されたものとした。
(Aluminum layer forming step S101)
A plate material (ceramic body 131) made of silicon nitride is prepared, and an
(窒化アルミニウム層形成工程S102)
次に、アルミニウム層141が形成されたセラミックス本体131を、アルミニウム層141を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金の固相線温度以上の温度で熱処理を行い、窒化アルミニウム層136aを形成する。
ここで、熱処理を行う際には、溶融したアルミニウムが球状になることを抑制するために、アルミニウム層141の表面をカーボン板等で押さえておくことが好ましい。また、熱処理温度の上限は、蒸発等を抑制するために、750℃以下とすることが好ましい。
なお、アルミニウム層141の全てが窒化アルミニウム層136aになる必要はなく、一部のアルミニウム層141が金属アルミニウム部として存在していてもよい。
(Aluminum nitride layer forming step S102)
Next, the
Here, when performing the heat treatment, it is preferable to press the surface of the
It should be noted that not all of the
(酸化処理工程S103)
次に、窒化アルミニウム層136aが形成されたセラミックス本体131を雰囲気炉に装入して酸化処理を行い、酸化アルミニウム層136を形成する。このとき、上述の金属アルミニウム部も酸化され、酸化アルミニウム層136の一部となる。
酸化処理工程S103においては、露点-20℃以下の乾燥空気雰囲気中で、処理温度:1100℃以上1300℃以下の範囲内、上述の処理温度での保持時間:1分以上30分以下の範囲内の条件で、窒化アルミニウム層136aの酸化処理を実施している。
(Oxidation treatment step S103)
Next, the
In the oxidation treatment step S103, in a dry air atmosphere with a dew point of −20° C. or less, the treatment temperature is in the range of 1100° C. or higher and 1300° C. or lower, and the holding time at the above-described treatment temperature is in the range of 1 minute or more and 30 minutes or less. The oxidation treatment of the
ここで、雰囲気の露点は、-30℃以下とすることが好ましく、-40℃以下とすることがさらに好ましい。
また、酸化処理工程S103における処理温度の下限は、1130℃以上とすることが好ましく、1180℃以上とすることがさらに好ましい。一方、酸化処理工程S103における処理温度の上限は、1250℃以下とすることが好ましく、1200℃以下とすることがさらに好ましい。
さらに、酸化処理工程S103における処理温度での保持時間の下限は、3分以上とすることが好ましく、5分以上とすることがさらに好ましい。一方、処理温度での保持時間の上限は、20分以下とすることが好ましく、10分以下とすることがさらに好ましい。
なお、この酸化処理工程S103において、窒化アルミニウム層136aは、ほぼ全て酸化アルミニウム層136になる。
Here, the dew point of the atmosphere is preferably −30° C. or lower, more preferably −40° C. or lower.
The lower limit of the treatment temperature in the oxidation treatment step S103 is preferably 1130° C. or higher, more preferably 1180° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the treatment temperature in the oxidation treatment step S103 is preferably 1250° C. or lower, more preferably 1200° C. or lower.
Furthermore, the lower limit of the holding time at the treatment temperature in the oxidation treatment step S103 is preferably 3 minutes or longer, more preferably 5 minutes or longer. On the other hand, the upper limit of the holding time at the treatment temperature is preferably 20 minutes or less, more preferably 10 minutes or less.
It should be noted that substantially all of the
(アルミニウム板接合工程S104)
次に、セラミックス基板130の酸化アルミニウム層136を介して、回路層112となるアルミニウム板122を接合する。ここで、接合手段としては、ろう材を用いた接合、固相拡散接合、過渡液相接合(TLP)等の既存の手段を適宜選択することができる。本実施形態では、図10に示すように、Al-Si系ろう材126を用いて接合している。
(Aluminum plate bonding step S104)
Next, the
具体的には、セラミックス基板130とアルミニウム板122とを、Al-Si系のろう材126を介在させて積層し、積層方向に1kgf/cm2以上10kgf/cm2以下(0.098MPa以上0.980MPa以下)の範囲で加圧した状態で真空加熱炉に装入し、セラミックス基板130とアルミニウム板122とを接合し、回路層112を形成する。
このときの接合条件は、真空条件は10-6Pa以上10-3Pa以下の範囲内、加熱温度は580℃以上630℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は10分以上45分以下の範囲内に設定する。
Specifically, the
The bonding conditions at this time are as follows: the vacuum condition is in the range of 10 -6 Pa to 10 -3 Pa, the heating temperature is in the range of 580 ° C. to 630 ° C., and the holding time at the above heating temperature is 10 minutes to 45 minutes. Set within the following range.
以上のような工程により、本実施形態である絶縁回路基板110が製造されることになる。
The insulated
(LED素子接合工程S105)
次に、絶縁回路基板110の回路層112の一方の面に、LED素子3をはんだ付けにより接合する。
以上の工程により、図7に示すLEDモジュール101が製出される。
(LED element bonding step S105)
Next, the
Through the above steps, the
以上のような構成の絶縁回路基板110、およびLEDモジュール101によれば、セラミックス基板130が、窒化ケイ素からなるセラミックス本体131と酸化アルミニウム層136とを有しており、セラミックス本体131と酸化アルミニウム層136との界面において、セラミックス本体131のガラス相133にAlが存在していることから、窒化ケイ素からなるセラミックス本体131と酸化アルミニウム層136とが強固に結合している。また、セラミックス基板130の酸化アルミニウム層136と回路層112(アルミニウム板122)とが接合されているので、セラミックス基板130と回路層112との接合信頼性が高い。よって、接合信頼性に優れた絶縁回路基板110を提供することが可能となる。
According to the insulating
さらに、本実施形態である絶縁回路基板110の製造方法によれば、窒化ケイ素からなるセラミックス本体131の表面に、厚さ20μm以下のアルミニウム層141を形成するアルミニウム層形成工程S101と、アルミニウム層141が形成されたセラミックス本体131を、アルミニウム層141を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金の固相線温度以上の温度まで加熱し、窒化アルミニウム層136aを形成する窒化アルミニウム層形成工程S102と、窒化アルミニウム層136aが形成されたセラミックス本体131に対して酸化処理を行い、酸化アルミニウム層136を形成する酸化処理工程S103と、を備えているので、窒化アルミニウム層形成工程S102において、セラミックス本体131のガラス相133にAlが侵入するとともに、窒化ケイ素相132の窒素(N)とアルミニウム層141のアルミニウム(Al)とが反応することで、窒化アルミニウム層136aが形成され、酸化処理工程S103によって酸化アルミニウム層136を形成することができる。
そして、酸化アルミニウム層136を介してアルミニウム板122を接合するアルミニウム板接合工程S104を備えているので、セラミックス基板130とアルミニウム板122とを容易に接合することができる。
Furthermore, according to the method of manufacturing the insulated
Since the aluminum plate bonding step S104 of bonding the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and can be modified as appropriate without departing from the technical idea of the invention.
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板にLED素子を搭載してLEDモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にパワー半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。 For example, in the present embodiment, an LED module is configured by mounting LED elements on an insulating circuit board, but the present invention is not limited to this. For example, a power semiconductor element may be mounted on the circuit layer of the insulating circuit board to form a power module, or a thermoelectric element may be mounted on the circuit layer of the insulating circuit board to form a thermoelectric module.
また、本実施形態では、セラミックス基板とアルミニウム板とをろう材を用いて接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、固相拡散接合によって接合してもよい。さらに、接合面にCu、Si等の添加元素を固着させ、これらの添加元素を拡散させることで溶融・凝固させる過渡液相接合法(TLP)によって接合してもよい。また、接合界面を半溶融状態として接合してもよい。 Also, in the present embodiment, the ceramic substrate and the aluminum plate are joined using a brazing material, but the present invention is not limited to this, and they may be joined by solid-phase diffusion bonding. Furthermore, an additive element such as Cu or Si may be adhered to the joining surface, and the additive element may be diffused to melt and solidify by a transient liquid phase joining method (TLP). Alternatively, the joining interface may be joined in a semi-molten state.
さらに、セラミックス本体に形成するアルミニウム層として純度99質量%以上のアルミニウムで構成されたものを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、他のアルミニウム又はアルミニウム合金であってもよい。ここで、アルミニウム層としてMgを含むアルミニウム合金を用いた場合には、窒化アルミニウム層及び酸化アルミニウム層にMgが存在することになる。なお、Mgは活性元素であるため、窒化ケイ素とアルミニウム層との反応が促進され、窒化アルミニウム層(及びこれを酸化処理されて得られた酸化アルミニウム層)が十分な厚さで形成され、セラミックス本体と窒化アルミニウム層(酸化アルミニウム層)とがさらに強固に接合されることになる。 Furthermore, although the aluminum layer formed on the ceramic body is made of aluminum with a purity of 99% by mass or more, it is not limited to this, and other aluminum or aluminum alloys may be used. good. Here, when an aluminum alloy containing Mg is used as the aluminum layer, Mg is present in the aluminum nitride layer and the aluminum oxide layer. Since Mg is an active element, the reaction between the silicon nitride and the aluminum layer is promoted, the aluminum nitride layer (and the aluminum oxide layer obtained by oxidizing this) is formed with a sufficient thickness, and the ceramics The main body and the aluminum nitride layer (aluminum oxide layer) are joined more firmly.
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。 The results of confirmatory experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described below.
(実施例1)
窒化ケイ素から成るセラミックス板(40mm×40mm×0.32mmt)を準備し、上述した実施形態に記載された方法で、表1に示す条件で窒化アルミニウム層を、表2に示す条件で酸化アルミニウム層を形成した。なお、従来例では、窒化アルミニウム層及び酸化アルミニウム層を形成しなかった。
そして、得られたセラミックス基板に対して、アルミニウム板を表3,4に示す方法で接合し、アルミニウム/セラミックス接合体(絶縁回路基板)を製造した。
(Example 1)
A ceramic plate (40 mm × 40 mm × 0.32 mmt) made of silicon nitride is prepared, and an aluminum nitride layer is formed under the conditions shown in Table 1 and an aluminum oxide layer is formed under the conditions shown in Table 2 by the method described in the above embodiment. formed. Incidentally, in the conventional example, the aluminum nitride layer and the aluminum oxide layer were not formed.
Then, an aluminum plate was bonded to the obtained ceramic substrate by the method shown in Tables 3 and 4 to produce an aluminum/ceramic bonded body (insulating circuit substrate).
なお、表3,4において「ろう付け」は、Al-Si系ろう材(Si:5mass%、厚さ7μm)を用いて接合した。
表3,4において「固相拡散」は、アルミニウム板とセラミックス基板を固相拡散接合によって接合した。
表3,4において「TLP」は、アルミニウム板の接合面にCuを0.2mg/cm2となるように固着し、過渡液相接合法(TLP)によって接合した。
なお、表3,4のアルミニウム板接合工程の雰囲気は2.0×10-4Paの真空雰囲気とした。
In Tables 3 and 4, "brazing" means joining using an Al--Si brazing material (Si: 5 mass%, thickness 7 μm).
In Tables 3 and 4, "solid phase diffusion" means that the aluminum plate and the ceramic substrate were bonded by solid phase diffusion bonding.
In Tables 3 and 4, "TLP" means that Cu was adhered to the bonding surface of the aluminum plate so as to be 0.2 mg/cm 2 and bonded by transient liquid phase bonding (TLP).
The atmosphere in the aluminum plate bonding process in Tables 3 and 4 was a vacuum atmosphere of 2.0×10 −4 Pa.
上述のようにして得られたアルミニウム/セラミックス接合体(絶縁回路基板)について、以下のように評価した。 The aluminum/ceramic bonded body (insulating circuit board) obtained as described above was evaluated as follows.
(窒化アルミニウム層、酸化アルミニウム層、ガラス相中のAlの有無の確認)
本発明例1~9においては窒化アルミニウム層形成工程S02後に、本発明例11~18においては酸化処理工程S103後に、セラミックス基板の断面を透過型電子顕微鏡(FEI社製Titan ChemiSTEM、加速電圧200kV)を用いて観察し、窒化アルミニウム層の有無、酸化アルミニウム層の有無、ガラス相中のAlの有無を確認した。なお、従来例においては、アルミニウム板を接合する前のセラミックス基板を観察した。
なお、ガラス相は、Al,Si,O,Nの合計値を100原子%とした際に、Siが15原子%未満、且つ、Oが3原子%以上25原子%以下の範囲内の領域とした。評価結果を表1及び表2に示す。また、本発明例1の観察結果を図11に示す。
(Confirmation of the presence or absence of Al in the aluminum nitride layer, aluminum oxide layer, and glass phase)
After the aluminum nitride layer forming step S02 in Examples 1 to 9 of the present invention, and after the oxidation treatment step S103 in Examples 11 to 18 of the present invention, the cross section of the ceramic substrate was observed with a transmission electron microscope (Titan ChemiSTEM manufactured by FEI, acceleration voltage 200 kV). to confirm the presence or absence of an aluminum nitride layer, the presence or absence of an aluminum oxide layer, and the presence or absence of Al in the glass phase. In addition, in the conventional example, the ceramic substrate was observed before the aluminum plate was joined.
The glass phase is defined as a region in which Si is less than 15 atomic % and O is in the range of 3 atomic % or more and 25 atomic % or less when the total value of Al, Si, O, and N is 100 atomic %. bottom. Evaluation results are shown in Tables 1 and 2. In addition, the observation results of Inventive Example 1 are shown in FIG.
(窒化アルミニウム層の面積率)
窒化アルミニウム層の面積率は、窒化アルミニウム層を形成後(窒化アルミニウム層形成工程S02)に、セラミックス本体を上面からEPMA(日本電子株式会社製JXA-8539F)を用いて観察する。ここで、金属アルミニウム部とセラミックス本体の間には窒化アルミニウム層が存在していることから、金属アルミニウム部の面積と窒化アルミニウム層の面積は同じであると見做し、(金属アルミニウム部の面積/アルミニウム層の面積×100)を窒化アルミニウム層の面積率(%)とした。
(Area ratio of aluminum nitride layer)
After forming the aluminum nitride layer (aluminum nitride layer forming step S02), the area ratio of the aluminum nitride layer is observed from the upper surface of the ceramic body using an EPMA (JXA-8539F manufactured by JEOL Ltd.). Here, since the aluminum nitride layer exists between the metal aluminum portion and the ceramic body, it is assumed that the area of the metal aluminum portion and the area of the aluminum nitride layer are the same. /Aluminum layer area×100) was taken as the area ratio (%) of the aluminum nitride layer.
(冷熱サイクル試験)
冷熱衝撃試験機(エスペック株式会社製TSA-72ES)を使用し、絶縁回路基板に対して、気相で、-40℃×5分←→175℃×5分の800サイクルを実施した。
この後、セラミックス基板とアルミニウム板との接合率を以下のようにして評価した。
なお、接合率の評価は、冷熱サイクル試験前(初期接合率)と冷熱サイクル試験後(サイクル後接合率)に行った。
(Heat cycle test)
Using a thermal shock tester (TSA-72ES manufactured by Espec Co., Ltd.), the insulated circuit board was subjected to 800 cycles of −40° C.×5 minutes←→175° C.×5 minutes in the gas phase.
After that, the bonding ratio between the ceramic substrate and the aluminum plate was evaluated as follows.
The bonding rate was evaluated before the thermal cycle test (initial bonding rate) and after the thermal cycle test (post-cycle bonding rate).
接合率の評価は、絶縁回路基板に対し、セラミックス基板とアルミニウム板(回路層及び金属層)との界面の接合率について超音波探傷装置(株式会社日立パワーソリューションズ製FineSAT200)を用いて評価し、以下の式から接合率を算出した。
ここで、初期接合面積とは、接合前における接合すべき面積、すなわち本実施例では回路層及び金属層の面積(37mm×37mm)とした。
(接合率)={(初期接合面積)-(剥離面積)}/(初期接合面積)
超音波探傷像を二値化処理した画像において剥離は接合部内の白色部で示されることから、この白色部の面積を剥離面積とした。これらの結果を表3,4に記載した。
Evaluation of the bonding rate is performed using an ultrasonic flaw detector (FineSAT200 manufactured by Hitachi Power Solutions Co., Ltd.) for the bonding rate of the interface between the ceramic substrate and the aluminum plate (circuit layer and metal layer) with respect to the insulated circuit board. The joining ratio was calculated from the following formula.
Here, the initial bonding area is the area to be bonded before bonding, that is, the area (37 mm×37 mm) of the circuit layer and the metal layer in this example.
(bonding rate) = {(initial bonding area) - (peeling area)}/(initial bonding area)
In the image obtained by binarizing the ultrasonic flaw detection image, peeling is indicated by a white portion in the joint portion, so the area of this white portion was defined as the peeling area. These results are shown in Tables 3 and 4.
窒化ケイ素から成るセラミックス板のアルミニウム板との接合面に窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層を形成しなかった従来例においては、冷熱サイクル後に接合率が大きく低下した。
これに対して、アルミニウム板との接合面に窒化アルミニウム層を形成し、セラミックス板のガラス相にAlが存在する本発明例1-9、及び、アルミニウム板との接合面に酸化アルミニウム層を形成し、セラミックス板のガラス相にAlが存在する本発明例11-19においては、冷熱サイクル前後での接合率の変化が小さかった。
In the conventional example in which the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer was not formed on the joint surface of the ceramic plate made of silicon nitride with the aluminum plate, the joining ratio was greatly reduced after the cooling/heating cycles.
On the other hand, an aluminum nitride layer is formed on the joint surface with the aluminum plate, and the present invention example 1-9 in which Al is present in the glass phase of the ceramic plate, and an aluminum oxide layer is formed on the joint surface with the aluminum plate. On the other hand, in Examples 11 to 19 of the present invention, in which Al is present in the glass phase of the ceramic plate, the change in bonding ratio before and after the thermal cycle was small.
また、本発明例1~9、11~19に示すように、アルミニウム板の接合方式によらず、ろう付け、固相拡散接合、TLPのいずれの接合方式においても、接合体の冷熱サイクル後の接合信頼性が向上することが確認された。
さらに、本発明例1~9、11~19に示すように、アルミニウム層及びアルミニウム板の組成によらず、純アルミニウム及び各種アルミニウム合金であっても、接合体の冷熱サイクル後の接合信頼性が向上することが確認された。
また、表1及び表3に示すように、窒化アルミニウム層の面積率が高くなるに従い、冷熱サイクル負荷時の接合信頼性が向上することが確認された。
Further, as shown in Examples 1 to 9 and 11 to 19 of the present invention, regardless of the bonding method of the aluminum plate, in any of the bonding methods of brazing, solid phase diffusion bonding, and TLP, after cooling and heating cycles of the bonded body It was confirmed that the bonding reliability was improved.
Furthermore, as shown in Examples 1 to 9 and 11 to 19 of the present invention, regardless of the composition of the aluminum layer and the aluminum plate, even with pure aluminum and various aluminum alloys, the bonding reliability after thermal cycling of the bonded body is high. confirmed to improve.
Moreover, as shown in Tables 1 and 3, it was confirmed that as the area ratio of the aluminum nitride layer increased, the bonding reliability under thermal cycle load improved.
(実施例2)
次に、窒化ケイ素から成るセラミックス板(40mm×40mm×0.32mmt)を準備し、上述した実施形態に記載された方法で、表5に示す条件で窒化アルミニウム層を形成した。
なお、比較例では、セラミックス板の表面に、スパッタによって窒化アルミニウム層を成膜した。
そして、得られたセラミックス基板に対して、純度99.99質量%以上(4N)のアルミニウム板(厚さ20μm)を、Al-Si系ろう材(Si:5mass%、厚さ7μm)を用いて、接合温度620℃、保持時間30min、加圧圧力0.098MPaの条件で接合し、アルミニウム/セラミックス接合体(絶縁回路基板)を製造した。
(Example 2)
Next, a ceramic plate (40 mm×40 mm×0.32 mmt) made of silicon nitride was prepared, and an aluminum nitride layer was formed under the conditions shown in Table 5 by the method described in the above embodiment.
In the comparative example, an aluminum nitride layer was formed on the surface of the ceramic plate by sputtering.
Then, an aluminum plate (20 μm thick) with a purity of 99.99% by mass or more (4N) is placed on the obtained ceramic substrate using an Al—Si brazing material (Si: 5 mass%, thickness 7 μm). , a bonding temperature of 620° C., a holding time of 30 minutes, and an applied pressure of 0.098 MPa to produce an aluminum/ceramic bonded body (insulated circuit board).
上述のようにして得られたアルミニウム/セラミックス接合体(絶縁回路基板)について、実施例1と同様に、窒化アルミニウム層、ガラス相中のAlの有無、窒化アルミニウム層の面積率、冷熱サイクル負荷前後の接合率を評価した。評価結果を表5に示す。 Regarding the aluminum/ceramic bonded body (insulating circuit board) obtained as described above, the aluminum nitride layer, the presence or absence of Al in the glass phase, the area ratio of the aluminum nitride layer, and before and after the thermal cycle load were performed in the same manner as in Example 1. was evaluated. Table 5 shows the evaluation results.
窒化ケイ素から成るセラミックス板の表面にスパッタリングによって窒化アルミニウム層を成膜した比較例においては、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層が形成されていなかった。また、セラミックス本体のガラス相にはAlが確認されなかった。そして、冷熱サイクル負荷後の接合率が大きく低下した。 In a comparative example in which an aluminum nitride layer was formed by sputtering on the surface of a ceramic plate made of silicon nitride, the nitrogen concentration was 50 atomic % or more and 80 atomic % or less, and the first nitriding having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction No aluminum layer was formed. Moreover, Al was not confirmed in the glass phase of the ceramic body. Then, the bonding rate after the thermal cycle load decreased significantly.
これに対して、窒化アルミニウム層が、窒素濃度が50原子%以上80原子%以下とされ、厚さ方向に窒素の濃度傾斜を有する第1窒化アルミニウム層と、窒素濃度が30原子%以上50原子%未満とされた第2窒化アルミニウム層と、を有している本発明例21-24においては、冷熱サイクル前後での接合率の変化が小さかった。 On the other hand, the aluminum nitride layer is composed of a first aluminum nitride layer having a nitrogen concentration of 50 atomic % or more and 80 atomic % or less and having a nitrogen concentration gradient in the thickness direction, and a nitrogen concentration of 30 atomic % or more and 50 atomic %. % of the second aluminum nitride layer, the change in bonding rate before and after the thermal cycle was small.
以上のことから、本発明例によれば、窒化ケイ素(Si3N4)からなるセラミックス部材の接合面に、窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層を形成することにより、アルミニウム部材が溶融することなく、セラミックス部材とアルミニウム部材とを信頼性高く接合されたセラミックス/アルミニウム接合体を提供できることが確認された。 From the above, according to the example of the present invention, by forming an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer on the bonding surface of a ceramic member made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), the aluminum member does not melt, It was confirmed that a ceramic/aluminum joined body in which a ceramic member and an aluminum member are joined with high reliability can be provided.
1、101 LEDモジュール
10、110 絶縁回路基板(セラミックス/アルミニウム接合体)
12、112 回路層(アルミニウム板,アルミニウム部材)
13 金属層(アルミニウム板,アルミニウム部材)
30、130 セラミックス基板(セラミックス部材)
31、131 セラミックス本体
32、132 窒化ケイ素相
33、133 ガラス相
36 窒化アルミニウム層
36A 第1窒化アルミニウム層
36B 第2窒化アルミニウム層
38 金属アルミニウム部
136 酸化アルミニウム層
1, 101
12, 112 circuit layer (aluminum plate, aluminum member)
13 metal layer (aluminum plate, aluminum member)
30, 130 ceramic substrate (ceramic member)
31, 131
Claims (8)
前記セラミックス部材は、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、このセラミックス本体のうち前記アルミニウム部材との接合面に形成された窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を有し、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層を介して前記アルミニウム部材が接合されており、
前記セラミックス本体は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の粒界に形成されたガラス相と、を備えており、
前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層は、前記セラミックス本体の表面から内部に侵食する方向に形成されており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層には、前記セラミックス本体から延在する前記ガラス相が存在しており、
前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることを特徴とするセラミックス/アルミニウム接合体。 A ceramic/aluminum joined body obtained by joining a ceramic member and an aluminum member made of aluminum or an aluminum alloy,
The ceramic member has a ceramic body made of silicon nitride, and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on a joint surface of the ceramic body with the aluminum member, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer The aluminum member is joined via a layer,
The ceramic body comprises a silicon nitride phase and a glass phase formed at grain boundaries of the silicon nitride phase,
The aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is formed in a direction of eroding from the surface of the ceramic body to the inside, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer includes the glass phase extending from the ceramic body. exists and
A ceramic/aluminum joined body, wherein Al is present in a portion of the glass phase of the ceramic body on the interface side with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer.
前記セラミックス基板は、窒化ケイ素からなるセラミックス本体と、このセラミックス本体のうち前記アルミニウム板との接合面に形成された窒化アルミニウム層又は酸化アルミニウム層と、を有し、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層を介して前記アルミニウム板が接合されており、
前記セラミックス本体は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の間に形成されたガラス相と、を備えており、
前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層は、前記セラミックス本体の表面から内部に侵食する方向に形成されており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層には、前記セラミックス本体から延在する前記ガラス相が存在しており、
前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることを特徴とする絶縁回路基板。 An insulated circuit board formed by bonding a ceramic substrate and an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy,
The ceramic substrate has a ceramic body made of silicon nitride, and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on a joint surface of the ceramic body with the aluminum plate, wherein the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is The aluminum plate is joined via a layer,
The ceramic body comprises a silicon nitride phase and a glass phase formed between the silicon nitride phases,
The aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is formed in a direction of eroding from the surface of the ceramic body to the inside, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer includes the glass phase extending from the ceramic body. exists and
An insulated circuit board, wherein Al is present in a portion of the glass phase of the ceramic body on the interface side with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer.
前記セラミックス本体は、窒化ケイ素相と、この窒化ケイ素相の間に形成されたガラス相と、を備えており、
前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層は、前記セラミックス本体の表面から内部に侵食する方向に形成されており、前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層には、前記セラミックス本体から延在する前記ガラス相が存在しており、
前記セラミックス本体の前記ガラス相のうち前記窒化アルミニウム層又は前記酸化アルミニウム層との界面側部分にAlが存在していることを特徴とするセラミックス部材。 A ceramic body made of silicon nitride, and an aluminum nitride layer or an aluminum oxide layer formed on the surface of the ceramic body,
The ceramic body comprises a silicon nitride phase and a glass phase formed between the silicon nitride phases,
The aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer is formed in a direction of eroding from the surface of the ceramic body to the inside, and the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer includes the glass phase extending from the ceramic body. exists and
A ceramic member, wherein Al is present in a portion of the glass phase of the ceramic body on the interface side with the aluminum nitride layer or the aluminum oxide layer.
7. The aluminum nitride layer is formed on the surface of the ceramic body, and a metal aluminum portion is formed on the surface of the aluminum nitride layer opposite to the ceramic body. The ceramic member according to claim 7.
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