工序S113的加熱溫度設(shè)定為比較低的溫度的情況下，也能夠可靠地接合銅板122、123與 陶瓷基板111。
[0133] 其中，在本實(shí)施方式中，加熱工序S113的加熱溫度設(shè)定在790°C以上830°C以下的 范圍內(nèi)、為比較低的溫度，因此能夠減輕接合時(shí)對(duì)陶瓷基板111的熱負(fù)荷，且能夠抑制陶瓷 基板111的劣化。此外，如上所述，具有低溫保持工序S112,因此加熱工序S113的加熱溫度即 使為比較低的溫度，也能夠可靠地接合陶瓷基板111與銅板12 2、12 3。
[0134] (第三實(shí)施方式）
[0135] 其次，結(jié)合圖11至圖15對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0136] 本實(shí)施方式的Cu-陶瓷接合體中，如圖11所示，具備功率模塊用基板210，該功率模 塊用基板210通過(guò)接合作為陶瓷部件的陶瓷基板211、作為銅部件的銅板222(電路層212)而 構(gòu)成。
[0137] 陶瓷基板211，由絕緣性較高的Al2〇3(氧化鋁)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施方式相同。
[0138] 如圖14所示，電路層212通過(guò)在陶瓷基板211的一面接合由銅或銅合金構(gòu)成的銅板 222而形成，其結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施方式相同。
[0139] 其中，如圖14所示，使用Ag-Ti系釬料膏224來(lái)接合陶瓷基板211與電路層212(銅板 222) 〇
[0140]如圖12所示，在該陶瓷基板211與電路層212(銅板222)的接合界面形成有由Ti02 (氧化鈦)構(gòu)成的Ti化合物層231與Ag-Cu共晶層232。
[0141] 并且，在該Ti化合物層231內(nèi)分散有Ag粒子235。
[0142] Ag粒子235多分布于Ti化合物層231的陶瓷基板211側(cè)，Ti化合物層231中的從與陶 瓷基板211的界面起直到500nm為止的界面附近區(qū)域231A的Ag濃度為0.3原子％以上，優(yōu)選 在0.3原子％以上15原子％以下的范圍內(nèi)。并且，本實(shí)施方式中，在Ti化合物層231內(nèi)觀察到 的Ag粒子235的90%以上分布于所述的界面附近區(qū)域231A。并且，分布于所述界面附近區(qū)域 231A的Ag粒子235的優(yōu)選比例為95%以上，上限值為100%，但并不限定于此。
[0143] 并且，本實(shí)施方式中，分散于Ti化合物層231內(nèi)的Ag粒子235的粒徑在10nm以上 lOOnm以下的范圍內(nèi)。并且，Ag粒子235的粒徑也可以設(shè)定在10nm以上50nm以下的范圍內(nèi)。
[0144] 其次，結(jié)合圖13至圖15,對(duì)上述本實(shí)施方式的功率模塊用基板210的制造方法進(jìn)行 說(shuō)明。
[0145] 首先，在陶瓷基板211的一面，通過(guò)網(wǎng)版印刷涂布Ag-Ti系釬料膏224(釬料膏涂布 工序S211)。并且，Ag-Ti系釬料膏224的厚度在干燥后為20μπι以上300μπι以下。
[0146] 其中，Ag-Ti系釬料膏224含有，含Ag與Ti的粉末成分、樹(shù)脂、溶劑、分散劑、增塑劑、 還原劑。
[0147] 在本實(shí)施方式中，粉末成分的含量為Ag-Ti系釬料膏224全體的40質(zhì)量％以上90質(zhì) 量％以下。此外，在本實(shí)施方式中，Ag-Ti系釬料膏224的粘度為10Pa · s以上500Pa · s以下， 進(jìn)一步優(yōu)選為調(diào)整成50Pa · s以上300Pa · s以下。
[0148] 粉末成分的組成中，Ti含量為0.4質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下，剩余部分為Ag及不可 避免的雜質(zhì)。在本實(shí)施方式中，含10質(zhì)量％的!1，剩余部分為Ag及不可避免的雜質(zhì)。
[0149] 此外，在本實(shí)施方式中，作為含Ag與Ti的粉末成分使用Ag與Ti的合金粉末。該合金 粉末通過(guò)噴霧法制作，通過(guò)將所制作的合金粉末進(jìn)行過(guò)篩，將粒徑設(shè)定為40μπι以下，優(yōu)選為 20μηι以下，進(jìn)一步優(yōu)選為ΙΟμπι以下。
[0150] 其次，在陶瓷基板211的一面層疊成為電路層212的銅板222(層疊工序S212)。
[0151] 進(jìn)而，在對(duì)銅板222及陶瓷基板211在層疊方向以在0.5kgf/cm2以上35kgf/cm 2以下 (4.9 X 104Pa以上343 X 104Pa以下）的范圍內(nèi)進(jìn)行加壓的狀態(tài)下，將這些裝入真空或氬氣氣 氛的加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱而保持(低溫保持工序S213)。其中，低溫保持工序S213的保持溫度 為Ag與A1的共晶點(diǎn)溫度以上且低于Ag與Cu的共晶點(diǎn)溫度的溫度范圍，具體而言在570°C以 上770°C以下的范圍。此外，低溫保持工序S213的保持時(shí)間在30分鐘以上5小時(shí)以下的范圍 內(nèi)。并且，低溫保持工序S213的保持溫度優(yōu)選在590°C以上750°C以下的范圍內(nèi)。此外，低溫 保持工序S213的保持時(shí)間優(yōu)選在60分鐘以上3小時(shí)以下的范圍內(nèi)。
[0152] 在該低溫保持工序S213中，由于保持在Ag與A1的共晶點(diǎn)溫度以上的溫度，如圖15 所示，Ag-Ti系釬料膏224中的Ag與由AI2O3構(gòu)成的陶瓷基板211與Ti的反應(yīng)所產(chǎn)生的A1進(jìn)行 共晶反應(yīng)而產(chǎn)生液相238。在該液相238中，Ag-Ti系釬料膏224中的Ti與陶瓷基板211中的0 (氧)反應(yīng)而產(chǎn)生Ti02。由此，以陶瓷基板211的表面被侵蝕的形式，形成由Ti02構(gòu)成的Ti化合 物層231。
[0153] 低溫保持工序S213之后，在對(duì)銅板222及陶瓷基板211加壓的狀態(tài)下，將這些在真 空氣氛的加熱爐內(nèi)加熱，且對(duì)Ag-Ti系釬料膏224進(jìn)行熔融（加熱工序S214)。此時(shí)，由銅板 222向Ag-Ti系釬料膏224供給Cu，通過(guò)Ag與Cu的共晶反應(yīng)融點(diǎn)降低，Ag-Ti系釬料膏224的熔 融得到促進(jìn)。其中，加熱工序S214的加熱溫度為Ag與Cu的共晶點(diǎn)溫度以上，具體而言在790 °C以上830°C以下的范圍。此外，加熱工序S214的保持時(shí)間在5分鐘以上60分鐘以下的范圍 內(nèi)。并且，加熱工序S214的加熱溫度優(yōu)選在800°C以上820°C以下的范圍內(nèi)。此外，加熱工序 S214的保持時(shí)間優(yōu)選在10分鐘以上30分鐘以下的范圍內(nèi)。
[0154] 接著，通過(guò)在加熱工序S214之后進(jìn)行冷卻，使被熔融的Ag-Ti系釬料膏224凝固（冷 卻工序S215)。并且，對(duì)該冷卻工序S215的冷卻速度雖無(wú)特別限定，但優(yōu)選在2°C/min以上10 °C/min以下的范圍內(nèi)。
[0155] 由此，接合作為陶瓷部件的陶瓷基板211與作為銅部件的銅基板222,制造本實(shí)施 方式的功率模塊用基板210。
[0156] 并且，在由Ti02構(gòu)成的Ti化合物層231內(nèi)分散有Ag粒子235。
[0157] 根據(jù)如上構(gòu)成的本實(shí)施方式的Cu-陶瓷接合體(功率模塊用基板210)，能夠發(fā)揮與 第2實(shí)施方式相同的作用效果。
[0158] 此外，在本實(shí)施方式中具備:釬料膏涂布工序S211，將Ag-Ti系釬料膏224涂布于陶 瓷基板211的一面;層疊工序S212,將銅板222與陶瓷基板211經(jīng)由所涂布的Ag-Ti系釬料膏 224進(jìn)行層疊;低溫保持工序S213,在將層疊的銅板222與陶瓷基板211按壓于層疊方向的狀 態(tài)下，保持在Ag與A1的共晶點(diǎn)溫度以上且低于Ag與Cu的共晶點(diǎn)溫度的溫度范圍；加熱工序 S214,在低溫保持工序S213后，加熱至Ag與Cu的共晶點(diǎn)溫度以上且對(duì)Ag-Ti系釬料膏224進(jìn) 行熔融；以及冷卻工序S215,加熱工序S214之后，通過(guò)進(jìn)行冷卻使被熔融的Ag-Ti系釬料膏 224凝固。其結(jié)果，能夠可靠地接合銅板222與陶瓷基板211。
[0159] 也即，在低溫保持工序S213中，在銅板222與陶瓷基板211的界面產(chǎn)生由A1與Ag的 共晶反應(yīng)所生成的液相238,在該液相238中Ti與0反應(yīng)，由此在陶瓷基板211的界面形成Ti 化合物層231。并且，在該過(guò)程中，Ag粒子235分散于Ti化合物層231內(nèi)。由此，即使將加熱工 序S214的加熱溫度設(shè)定為比較低的溫度的情況下，也能夠可靠地接合銅板222與陶瓷基板 211〇
[0160] 其中，在本實(shí)施方式中，加熱工序S214的加熱溫度設(shè)定在790°C以上830°C以下的 范圍內(nèi)、為比較低的溫度，因此能夠減輕接合時(shí)對(duì)陶瓷基板211的熱負(fù)荷，且能夠抑制陶瓷 基板211的劣化。并且，如上所述，具有低溫保持工序S213,因此加熱工序S214的加熱溫度即 使為比較低的溫度，也能夠可靠地接合陶瓷基板211與銅板222。
[0161] 以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此，在不脫離本發(fā)明 的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。
[0162] 例如，將構(gòu)成電路層或金屬層的銅板作為無(wú)氧銅或韌銅的乳制板的情況進(jìn)行了說(shuō) 明，但并不限定于此，也可以由其他銅或銅合金構(gòu)成。
[0163] 此外，在第1實(shí)施方式中，將構(gòu)成金屬層的鋁板作為以純度99.99質(zhì)量％的純鋁的 乳制板的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限定于此，也可為純度99質(zhì)量％的鋁(2N鋁)等，其他的鋁 或者鋁合金來(lái)構(gòu)成。
[0164] 并且，在本實(shí)施方式中，對(duì)界面附近區(qū)域的Ag濃度以0.3原子％以上的情況進(jìn)行了 說(shuō)明，但并不限定于此。
[0165] 此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)分散于Ti化合物層的Ag粒子的粒徑在10nm以上100nm以 下的范圍內(nèi)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可分散有該范圍以外的尺寸的Ag粒子。
[0166] 進(jìn)而，散熱器或散熱板并不限定于本實(shí)施方式中所例示的散熱器或散熱板，且對(duì) 散熱器的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別限定。
[0167] 此外散熱器的頂板部或散熱板與金屬層之間，可以設(shè)有鋁或鋁合金或者含鋁的復(fù) 合材料(例如A1S i C等)構(gòu)成的緩沖層。
[0168] 進(jìn)而，在第3實(shí)施方式中，對(duì)使用Ag-Ti系釬料膏接合陶瓷基板與銅板的情況進(jìn)行 了說(shuō)明，但并不限定于此，也可使用Ag-Cu-Ti系釬料膏。在這種情況下，在第3實(shí)施方式中具 有與第1實(shí)施方式相同的界面結(jié)構(gòu)。
[0169] 此外，對(duì)將Ag-Ti系釬料膏涂布于陶瓷基板的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限定于此， 也可以在銅板上涂布Ag-Ti系釬料膏。
[0170]并且，對(duì)將Ag-Ti系釬料膏通過(guò)網(wǎng)版印刷來(lái)涂布的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)涂布方法 并未限定。
[0171]此外，層疊工序(S212)之前，可以設(shè)定進(jìn)行干燥Ag-Ti系釬料膏的干燥的工序。
[0172]并且，在第3實(shí)施方式中，作為包含Ag及Ti的粉末成分，使用Ag與Ti的合金粉末，但 并不限定于此，也可使用Ag粉末與Ti粉末的混合粉末。在這種情況下，所使用的Ag粉末的粒 徑為40μηι以下，優(yōu)選為20μηι以下，進(jìn)一步優(yōu)選為ΙΟμπι以下。
[0173]此外，代替Ti粉末可以使用TiH2粉末。在使用TiH2粉末的情況下，粉末成分的組成 中優(yōu)選TiH2含量為0.4質(zhì)量％以上50質(zhì)量％以下，剩余部分為Ag及不可避免的雜質(zhì)。所使用 的T iH2粉末的粒徑優(yōu)選為15μηι以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5μηι以下。此外，在使用Ti H2粉末膏的情況 下，涂布的膏的厚度在干燥后優(yōu)選為20μηι以上300μηι以下。
[0174] 并且，可以使用由Ag粉末、Cu粉末、Ti粉末或者TiH2粉末的混合粉末所構(gòu)成的膏。
[0175] 此外，記載于所述實(shí)施方式的Ag-Cu-Ti系或Ag-Ti系釬料中可以添加選自In、Sn、 Al、Mn及Zn的一種或兩種以上的元素。在這種情況下，可以使接合溫度進(jìn)一步降低。
[0176] 進(jìn)而，作為Ag-Ti系釬料膏，可以使用Ti與選自111、511^1、111及211的一種或兩種以 上的元素，剩余部分為Ag及不可避免的雜質(zhì)所構(gòu)成的膏。在這種情況下，可以使接合溫度進(jìn) 一步降低。
[017