[发明专利]接合体及功率模块用基板

说明书

本发明的接合体为由陶瓷构成的陶瓷部件与由Cu或Cu合金构成的Cu部件通过Cu‑P‑Sn系钎料及Ti材接合而成的接合体，其中，在所述陶瓷部件与所述Cu部件的接合界面形成有：位于所述陶瓷部件侧且Sn固溶于Cu中的Cu‑Sn层；及位于所述Cu部件与所述Cu‑Sn层之间的Ti层，在所述Cu部件与所述Ti层之间形成有由Cu和Ti构成的第一金属间化合物层，在所述Cu‑Sn层与所述Ti层之间形成有含P的第二金属间化合物层。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷部件与Cu部件接合而成的接合体及在陶瓷基板的其中一个面形成有电路层的功率模块用基板。

本申请主张基于2013年8月26日申请的日本专利申请第2013-175000号的优先权，并将所有内容援用于本说明书中。

背景技术

LED或功率模块等半导体装置具备在由导电材料构成的电路层上接合有半导体元件的结构。

用于控制风力发电、电动汽车等电动车辆等而使用的大功率控制用功率半导体元件的发热量较多。因此，作为搭载这种功率半导体元件的基板，至今以来广泛使用例如在由AlN(氮化铝)等构成的陶瓷基板的其中一个面接合导电性优异的金属板以作为电路层的功率模块用基板。并且，也有在陶瓷基板的另一个面接合金属板以作为金属层。

例如，专利文献1所示的功率模块用基板结构如下，即在陶瓷基板(陶瓷部件)的其中一个面通过接合Cu板(Cu部件)来形成电路层。该功率模块用基板中，在陶瓷基板的其中一个面夹着Cu-Mg-Ti钎料配置Cu板的状态下进行加热处理，从而接合Cu板。

专利文献1：日本专利第4375730号公报

然而，如专利文献1中所公开，若通过Cu-Mg-Ti钎料接合陶瓷基板与Cu板，则在陶瓷基板的附近形成包含Cu、Mg或Ti的金属间化合物层。

由于形成在该陶瓷基板附近的金属间化合物较硬，因此存在当功率模块用基板受到冷热循环时，使得在陶瓷基板产生的热应力变大，从而存在容易在陶瓷基板产生裂纹的问题。并且，由于上述金属间化合物层比较脆，因此受到冷热循环时，会使金属间化合物破损，使陶瓷基板与电路层的接合率变差，从而有可能降低接合可靠性。

尤其在近些年，功率模块的使用环境越来越苛刻，且冷热循环的条件也变得苛刻。因此，在功率模块用基板中具有如下趋势：容易在陶瓷基板产生裂纹，并且容易使陶 瓷基板与电路层的接合可靠性下降。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在受到冷热循环时抑制陶瓷部件产生裂纹，并且能够提高陶瓷部件与Cu部件的接合可靠性的接合体及功率模块用基板。

为解决上述课题，本发明的第一方式所涉及的接合体，由陶瓷构成的陶瓷部件与由Cu或Cu合金构成的Cu部件通过Cu-P-Sn系钎料及Ti材接合而成，在所述陶瓷部件与所述Cu部件的接合界面形成有：位于所述陶瓷部件侧且Sn固溶于Cu中的Cu-Sn层；及位于所述Cu部件与所述Cu-Sn层之间的Ti层，在所述Cu部件与所述Ti层之间形成有由Cu和Ti构成的第一金属间化合物层，在所述Cu-Sn层与所述Ti层之间形成有含P的第二金属间化合物层。

根据本发明的第一方式所涉及的接合体，在陶瓷部件与Cu部件的接合界面，Cu-P-Sn系钎料中所含的P进入到形成于Ti层侧的第二金属间化合物层中。由此，在陶瓷部件侧形成不具有含P的金属间化合物或含P的金属间化合物极少的Cu-Sn层。即，由于没有在陶瓷部件的附近形成较硬的金属间化合物，因此能够减少受到冷热循环时在陶瓷部件产生的热应力。其结果，能够抑制在陶瓷部件产生裂纹。并且，由于没有在陶瓷基板的附近形成较脆的金属间化合物，因此在受到冷热循环时能够抑制陶瓷部件与Cu部件的接合率下降，且能够提高接合可靠性。