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JP2008044009A - 熱膨張係数が異なる部材の接合方法 - Google Patents

熱膨張係数が異なる部材の接合方法 Download PDF

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Takeshi Kato
武士 加藤
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Abstract

【課題】銀の融点より低温で接合でき、熱サイクルに対して優れた耐久性を備える接合層を得られる熱膨張係数が異なる部材の接合方法を提供する。
【解決手段】平均粒子径50nm以下の銀粒子3と、銀箔4または銀よりも縦弾性係数の小さい金属箔4とを、少なくとも一方は銀よりも熱膨張係数が小さい2種の部材1,2間に配置して加熱し、両部材1,2を接合する。平均粒子径50nm以下の銀粒子と、平均粒子径20μm以上の銀粒子または銀よりも縦弾性係数の小さい金属粒子とからなる混合粉末であり、且つ該銀粒子または金属粒子を該混合粉末全体の10〜40%の範囲の体積分率で含むろう材3を、両部材1,2間に配置して加熱し、両部材1,2を接合する。金属箔4、前記金属粒子は、表面に銀被覆層を備える。一方の部材1がSiまたはSiCからなり、他方の部材2がAlまたはCuからなる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、熱膨張係数が異なる2種の部材の接合方法に関するものである。
従来、異なる金属同士または金属とセラミックスとのような2種の被接合部材をAgろう材を用いて接合する方法が知られている。
前記Agろう材として純Agを用いる場合、該Agろう材を被接合部材間に配置して接合層とする。ところが、Agの融点まで加熱して該純Agを溶融させると、Agと他の金属とが反応して合金化し、該接合層が脆化する。そこで、前記被接合部材をAgの融点より低い温度で接合するために、ナノオーダーのAg粒子を含むAgろう材を用いることが検討されている。
前記ナノオーダーのAg粒子を含む組成物としては、例えば、球状Ag粉またはフレークAg粉と、長径10μm以下、結晶子径30nm以上のロッド状Ag粉とを混合した混合Ag粉が知られている(例えば特許文献1参照)。前記混合Ag粉は、樹脂成分及び有機溶剤と混合してAgペーストとすることにより、プリント配線基板の回路形成等の電気的導通確保の手段に用いられる。
ナノオーダーのAg粒子を含むAgろう材を被接合部材間に配置して接合層とする場合、該被接合部材の熱膨張係数がAgよりも小さいときにも、接合は可能である。ところが、前記接合層は純Agからなるので、熱膨張係数が19.1ppm/Kという大きな値となる。従って、前記被接合部材の熱膨張係数がAgよりも小さいときに、加熱と冷却との熱サイクルが繰り返されると、前記接合層は、該被接合部材との熱膨張係数の相違のために、該熱サイクルに対して十分な耐久性が得られないことがある。
特開2006−49106号公報
本発明は、かかる事情に鑑み、互いに熱膨張係数が異なり、少なくとも一方はAgよりも熱膨張係数が小さい2種の被接合部材を、Agの融点よりも低い温度で接合することができる熱膨張係数が異なる部材の接合方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、加熱と冷却との熱サイクルに対して優れた耐久性を備える接合層を得ることができる熱膨張係数が異なる部材の接合方法を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明の第1の態様は、互いに熱膨張係数が異なると共に、少なくとも一方はAgよりも熱膨張係数が小さい2種の部材の接合方法であって、平均粒子径50nm以下のAg粒子と、Ag箔またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属箔とを両部材間に配置して加熱することにより両部材を接合することを特徴とする。
本発明の第1の態様の方法では、前記平均粒子径50nm以下のAg粒子と、Ag箔またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属箔とを前記両部材間に配置して加熱する。ここで、前記Ag粒子は平均粒子径50nm以下であるので、Agの融点よりも低い温度で、前記Ag箔または金属箔と共に接合層を形成することができ、該接合層を介して前記両部材を接合することができる。
前記Ag粒子の平均粒子径が50nmよりも大きいときには、より高い温度に加熱することが必要であり、平均粒子径が50nm以下の場合と同等の温度では前記両部材を接合することはできるものの、加熱と冷却との熱サイクルに対する耐久性が極度に低下する。前記Ag粒子は、5〜50nmの平均粒子径を備えることが好ましい。
また、本発明の第1の態様の方法では、前記Ag粒子と共に、前記Ag箔またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属箔を前記両部材間に配置して加熱するので、形成された前記接合層の剛性を低下させることができる。従って、本発明の第1の態様の方法によれば、接合された前記両部材が加熱と冷却との熱サイクルに曝されたときに、該熱サイクルにより生じる歪を吸収すると共に、発生する応力を低減することができ、該熱サイクルに対して優れた耐久性を得ることができる。
前記Ag箔または金属箔は、20〜200μmの厚さを備えることが好ましい。前記Ag箔または金属箔の厚さが20μm未満では、前記両部材を接合したときに、加熱と冷却との熱サイクルに対して十分な耐久性が得られないことがある。また、前記Ag箔または金属箔の厚さが200μmを超えると、該Ag箔または金属箔と前記Ag粒子との接合界面に欠陥が生じやすくなる。前記金属箔は、多数の貫通孔を均一に穿設したものであってもよい。
また、前記金属箔は、加熱と冷却との熱サイクルに対してさらに優れた耐久性を得るために、その表面にAgからなる被覆層を備えていることが好ましい。前記被覆層は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
次に、本発明の第2の態様は、互いに熱膨張係数が異なると共に、少なくとも一方はAgよりも熱膨張係数が小さい2種の部材の接合方法であって、平均粒子径50nm以下の第1のAg粒子と、平均粒子径20μm以上の第2のAg粒子またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属粒子とからなる混合粉末であり、且つ第2のAg粒子または金属粒子を該混合粉末全体の10〜40%の範囲の体積分率で含むろう材を、両部材間に配置して加熱することにより両部材を接合することを特徴とする。
本発明の第2の態様の方法では、前記ろう材を前記両部材間に配置して加熱する。ここで、前記ろう材は平均粒子径50nm以下の第1のAg粒子を含んでいるので、Agの融点よりも低い温度で接合層を形成することができ、該接合層を介して前記両部材を接合することができる。
前記第1のAg粒子の平均粒子径が50nmよりも大きいときには、より高い温度に加熱することが必要であり、平均粒子径が50nm以下の場合と同等の温度では前記両部材を接合することはできるものの、加熱と冷却との熱サイクルに対する耐久性が極度に低下する。前記第1のAg粒子は、5〜50nmの範囲の平均粒子径を備えることが好ましい。
また、本発明の第2の態様の方法では、前記ろう材を前記第1のAg粒子と、平均粒子径20μm以上の第2のAg粒子またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属粒子とからなる混合粉末とすると共に、該平均粒子径20μm以上の第2のAg粒子または金属粒子を該混合粉末全体の10〜40%の範囲の体積分率で含むようにするので、該ろう材を前記両部材間に配置して加熱することにより形成される前記接合層の剛性を低下させることができる。従って、本発明の第2の態様の方法によれば、接合された前記両部材が加熱と冷却との熱サイクルに曝されたときに、該熱サイクルにより生じる歪を吸収すると共に、発生する応力を低減することができ、該熱サイクルに対して優れた耐久性を得ることができる。
前記第2のAg粒子またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属粒子の平均粒子径が20μm未満であるか、前記混合粉末全体に対する体積分率が前記範囲外であるときには、前記接合層を均一な組織とすることができず、該接合層において加熱と冷却との熱サイクルに対して十分な耐久性を得ることができない。前記第2のAg粒子またはAgよりも縦弾性係数の小さい金属粒子は、20〜40μmの範囲の平均粒子径を備えることが好ましい。
また、前記金属粒子は、加熱と冷却との熱サイクルに対してさらに優れた耐久性を得るために、その表面にAgからなる被覆層を備えていることが好ましい。前記被覆層は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
本発明の各態様の方法において、前記2種の部材のうち第1の部材としては例えばSi、SiC、Al、AlN、Siからなる群から選択される1種の材料を挙げることができ、第2の部材としてはAlまたはCuを挙げることができる。ここで、Si、SiC、Cuの熱膨張係数は、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kよりも小さい。これに対して、Alの熱膨張係数は、Agの熱膨張係数よりも大きい。さらに、Agよりも熱膨張係数の小さい部材として、Al、AlN、Si等を挙げることができ、いずれも本発明の方法によりAlまたはCuと接合することができる。
また、本発明の方法において、前記Agよりも縦弾性係数の小さい金属粒子としては、例えば、Au粒子を挙げることができる。
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
本実施形態の第1の態様の接合方法は、図1,2に示すように、互いに熱膨張係数が異なると共に、少なくとも一方はAgよりも熱膨張係数が小さい2種の被接合部材1,2の間に、ろう材3と、ろう材3中に埋め込まれた金属箔4とを配置する。そして、被接合部材1,2の間に、ろう材3と、ろう材3中に埋め込まれた金属箔4とを配置した状態で、Agの融点(960.8℃)よりも低い温度、例えば380℃に加熱して10分間保持する。これにより、ろう材3と金属箔4とからなる接合層が形成され、該接合層を介して被接合部材1,2が接合される。この結果、例えば、大気中で室温から180℃まで加熱し、再び室温まで冷却する処理を1サイクルとする熱サイクルに対して、5000サイクル以上という優れた耐久性を備える接合層を得ることができる。
被接合部材1としては、Si、SiC、Al、AlN、Si等のAgよりも熱膨張係数の小さい材料からなるものを挙げることができる。ここで、Siの熱膨張係数は2.8ppm/K、SiCの熱膨張係数は4.0ppm/K、Alの熱膨張係数は7.5ppm/K、AlNの熱膨張係数は4.5ppm/K、Siの熱膨張係数は3.0ppm/Kであり、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kよりも小さい。
次に、被接合部材2としては、AlのようにAgよりも熱膨張係数の大きい材料であってもよく、CuのようにAgよりも熱膨張係数の小さい材料であってもよい。Alの熱膨張係数は23.5ppm/Kであり、Cuの熱膨張係数は17.0ppm/Kである。
被接合部材1は、ろう材3と金属箔4との加熱により形成される接合層との接合性を向上させるために、表面にAgコーティング層5を備えることが好ましい。一方、被接合材2は、Alの場合には、図1に示すように、表面にNiメッキ層6を備え、Niめっき層6上にAgコーティング層5を備えることが好ましい。また、被接合材2は、Cuの場合には、図2に示すように、表面にAgコーティング層4を備えない。Agコーティング層5は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
次に、ろう材3は、50nm以下の範囲の平均粒子径を備えるAg粒子からなる。前記Ag粒子は、5〜50nmの範囲の平均粒子径を備えていることが好ましい。
次に、金属箔4は、Ag箔またはAgよりも縦弾性係数(ヤング率)の小さい金属箔である。前記Agよりも縦弾性係数の小さい金属箔として、例えば、Al箔またはAu箔を挙げることができる。ここで、Alの縦弾性係数は70.6GPa、Auの縦弾性係数は78.5GPaであり、いずれもAgの縦弾性係数82.7GPaよりも小さい。
金属箔4は、多数の貫通孔を均一に穿設したものであってもよい。このような金属箔4として、例えば、機械加工により直径100μmの貫通孔を互いの外周縁からの距離が100μmとなるように穿設したもの等を挙げることができる。
また、金属箔4は、Agよりも縦弾性係数の小さい金属箔である場合、その表面にAgコーティング層を備えていることが好ましい。前記Agコーティング層は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
次に、本実施形態の第2の態様の接合方法は、図3,4に示すように、互いに熱膨張係数が異なると共に、少なくとも一方はAgよりも熱膨張係数が小さい2種の被接合部材1,2の間に、ろう材3を配置する。そして、被接合部材1,2の間に、ろう材3を配置した状態で、Agの融点(960.8℃)よりも低い温度、例えば380℃に加熱して10分間保持する。これにより、ろう材3からなる接合層が形成され、該接合層を介して被接合部材1,2が接合される。この結果、例えば、大気中で室温から180℃まで加熱し、再び室温まで冷却する処理を1サイクルとする熱サイクルに対して、5000サイクル以上という優れた耐久性を備える接合層を得ることができる。
ここで、被接合部材1,2としては、前記第1の態様の接合方法と全く同一のものを用いることができる。
被接合部材1は、ろう材3と金属箔4との加熱により形成される接合層との接合性を向上させるために、表面にAgコーティング層5を備えることが好ましい。一方、被接合材2は、Alの場合には、図3に示すように、表面にNiメッキ層6を備え、Niめっき層6上にAgコーティング層5を備えることが好ましい。また、被接合材2は、Cuの場合には、図4に示すように、表面にAgコーティング層4を備えない。Agコーティング層5は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
次に、ろう材3は、50nm以下の範囲の平均粒子径、好ましくは5〜50nmの範囲の平均粒子径を備えるAg粒子(第1のAg粒子)と、20μmより大きい範囲の平均粒子径、好ましくは20〜40μmの範囲の平均粒子径を備える金属粒子との混合粉末である。ここで、前記金属粒子は前記平均粒子径を備えるAg粗粒子(第2のAg粒子)または、前記平均粒子径を備えAgよりも縦弾性係数の小さい金属粗粒子である。ろう材3は、前記Ag粗粒子または金属粗粒子を、前記混合粉末全体の10〜40%の範囲の体積分率で含んでいる。
前記Agよりも縦弾性係数の小さい金属粗粒子としては、例えば、Au粗粒子を挙げることができる。Auの縦弾性係数は前記のとおりである。また、前記Agよりも縦弾性係数の小さい金属粗粒子は、その表面にAgからなる被覆層を備えていることが好ましい。前記被覆層は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
次に、本発明の実施例と比較例とを示す。
本実施例では、まず、ろう材3として平均粒子径15nmのAg粒子を用意した。前記Ag粒子はオクタデカンジオールで被覆されており、被覆の耐熱温度は約220℃である。また、金属箔4として厚さ100μmのAg箔を用意した。尚、室温におけるAgの縦弾性係数は82.7GPaである。
次に、被接合部材1として10mm×10mmのSiチップを用意した。被接合部材1としての前記Siチップは、図1に示すように、表面に蒸着により形成された厚さ50nmのAgコーテイング層5を備えている。
また、被接合部材2として20mm×20mm×5mmのAl板を用意した。被接合部材2としての前記Al板はA1050材からなり、図1に示すように、表面にNiメッキ層6を備え、Niメッキ層6上に蒸着により形成された厚さ120nmのAgコーテイング層5を備えている。
尚、Siの熱膨張係数は2.8ppm/Kであって、Agの熱膨張係数19.1ppm/Kより小であり、Alの熱膨張係数は23.5ppm/Kであって、Agの熱膨張係数19.1ppm/Kより大である。
次に、図1に示すように、被接合部材(Siチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、20μm厚のスクリーンを用いて、ろう材3を10mm×10mmの部分に塗布すると共に、ろう材3中に金属箔(Ag箔、厚さ100μm)4を埋め込んだ。そして、ろう材3と金属箔4とを介して被接合部材1,2を重ね合わせ、2MPaの荷重を負荷して60℃/分の昇温速度で380℃まで加熱し、10分間保持した。この結果、ろう材3と金属箔4とからなる接合層が形成され、該接合層を介して被接合部材1,2が接合された。
次に、接合された被接合部材1,2を、大気中で室温から180℃まで加熱し、再び室温まで冷却する処理を1サイクルとする熱サイクル試験を5000サイクルまで行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAl箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。尚、室温におけるAlの縦弾性係数は70.6GPaであり、Agの縦弾性係数82.7GPaより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。尚、室温におけるAuの縦弾性係数は78.5GPaであり、Agの縦弾性係数82.7GPaより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例1〕
本比較例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS304材の箔(以下、SUS304材の箔をSUS箔と略記する)の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。尚、SUS304材の縦弾性係数は199GPaであり、Agの縦弾性係数82.7GPaより大である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAg箔に機械加工により直径100μmの貫通孔(図示せず)を互いの外周縁からの距離が100μmとなるように穿設したもの(以下、前記貫通孔を穿設したAg箔を多孔Ag箔と略記する)を用い、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3を塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAl箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものに、機械加工により直径100μmの貫通孔(図示せず)を互いの外周縁からの距離が100μmとなるように穿設したもの(以下、前記貫通孔を穿設したAl箔を多孔Al箔と略記する)を用い、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3を塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものに、機械加工により直径100μmの貫通孔(図示せず)を互いの外周縁からの距離が100μmとなるように穿設したもの(以下、前記貫通孔を穿設したAu箔を多孔Au箔と略記する)を用い、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3を塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例2〕
本比較例では、金属箔4として、実施例1で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものに、機械加工により直径100μmの貫通孔(図示せず)を互いの外周縁からの距離が100μmとなるように穿設したもの(以下、前記貫通孔を穿設したSUS箔を多孔SUS箔と略記する)を用い、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3を塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例3〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、20μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例4〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、50μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例5〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、100μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例6〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表1に示す。
Figure 2008044009
表1から、ろう材3として平均粒子径15nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAl箔もしくはAu箔を用いる実施例1〜6の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例1〜6の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例1,2の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
また、金属箔4を全く用いず、平均粒子径15nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例3〜6の方法によれば、ろう材3のみからなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
本実施例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例3と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
〔比較例7〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、比較例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
本実施例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例4と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
本実施例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例6と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
〔比較例8〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、比較例2と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
〔比較例9〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、比較例3と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
〔比較例10〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、比較例5と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
〔比較例11〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、比較例6と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 2008044009
表2から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例7〜10の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例7〜10の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例7,8の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
また、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例9〜11の方法によれば、ろう材3のみからなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
〔比較例12〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例13〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、実施例3と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例14〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、比較例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例15〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、実施例4と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例16〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、実施例6と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例17〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、比較例2と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例18〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、比較例3と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例19〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、比較例5と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
〔比較例20〕
本比較例では、ろう材3として、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子に代えて平均粒子径90nmのAg粒子を用いた以外は、比較例6と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表3に示す。
Figure 2008044009
表3から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmより大きい90nmである比較例12〜20の接合方法によれば、加熱温度が380℃では、金属箔4の材質の如何、有無に関わらず、前記接合層において熱サイクルに対する耐久性が1000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないばかりか、該耐久性が極端に低くなることが明らかである。
本実施例では、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径15nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(Siチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
本実施例では、実施例11で用いた平均粒子径20μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAg粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例11と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
本実施例では、実施例11で用いた平均粒子径20μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径40μmのAg粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例11と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
〔比較例21〕
本比較例では、実施例11で用いた平均粒子径20μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAg粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例11と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
本実施例では、実施例12で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製し、本実施例で調製した以外は、実施例12と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
本実施例では、実施例12で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を30%としてろう材3を調製し、本実施例で調製した以外は、実施例12と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
本実施例では、実施例12で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を40%としてろう材3を調製し、本実施例で調製した以外は、実施例12と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
〔比較例22〕
本比較例では、実施例12で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例12と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
〔比較例23〕
本比較例では、実施例12で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を50%としてろう材3を調製した以外は、実施例12と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表4に示す。
Figure 2008044009
表4から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が15nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が20〜40μmの範囲であり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10〜40%の範囲である実施例11〜16の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例11〜16の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAg粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例21の接合方法、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例22の接合方法、該Ag粗粒子の体積分率が40%より大きい50%である比較例23の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径15nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。尚、室温におけるAuの縦弾性係数は78.5GPaであり、Agの縦弾性係数82.7GPaより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
本実施例では、実施例17で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例17と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
〔比較例24〕
本比較例では、実施例17で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例17と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
本実施例では、実施例18で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製した以外は、実施例18と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
本実施例では、実施例18で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を30%としてろう材3を調製した以外は、実施例18と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
本実施例では、実施例18で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を40%としてろう材3を調製した以外は、実施例18と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
〔比較例25〕
本比較例では、実施例18で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例18と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
〔比較例26〕
本比較例では、実施例18で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を50%としてろう材3を調製した以外は、実施例18と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表5に示す。
Figure 2008044009
表5から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が15nmであり、Agより縦弾性係数が小さいAu粗粒子の平均粒子径が20〜30μmの範囲であり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10〜40%の範囲である実施例17〜21の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例17〜21の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例24の接合方法、前記Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例25の接合方法、該Au粗粒子の体積分率が40%より大きい50%である比較例26の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
〔比較例27〕
本比較例では、実施例1で用いた平均粒子径15nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径15nmのAg粒子と、平均粒子径10μmのSUS304材の粗粒子(以下、SUS粗粒子と略記する)とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本比較例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。SUS粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。尚、室温におけるSUSの縦弾性係数は199GPaであり、Agの縦弾性係数82.7GPaより大である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例28〕
本比較例では、比較例27で用いた平均粒子径10μmのSUS粗粒子に代えて平均粒子径20μmのSUS粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、比較例27と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例29〕
本比較例では、比較例27で用いた平均粒子径10μmのSUS粗粒子に代えて平均粒子径30μmのSUS粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、比較例27と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例30〕
本比較例では、比較例29で用いた平均粒子径30μmのSUS粗粒子の、前記Ag粒子と該SUS粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、比較例29と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例31〕
本比較例では、比較例29で用いた平均粒子径30μmのSUS粗粒子の、前記Ag粒子と該SUS粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製した以外は、比較例29と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例32〕
本比較例では、比較例29で用いた平均粒子径30μmのSUS粗粒子の、前記Ag粒子と該SUS粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を30%としてろう材3を調製した以外は、比較例29と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例33〕
本比較例では、比較例29で用いた平均粒子径30μmのSUS粗粒子の、前記Ag粒子と該SUS粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を40%としてろう材3を調製した以外は、比較例29と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
〔比較例34〕
本比較例では、比較例29で用いた平均粒子径30μmのSUS粗粒子の、前記Ag粒子と該SUS粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を50%としてろう材3を調製した以外は、比較例29と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表6に示す。
Figure 2008044009
表6から、平均粒子径15nmのAg粒子と共にろう材3を形成する金属粗粒子がAgより縦弾性係数の大きいSUS粗粒子である比較例27〜34の接合方法によれば、SUS粗粒子の平均粒子径の如何に関わらず、またSUS粗粒子の体積分率の如何に関わらず、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が1000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないばかりか、該耐久性が極端に低くなることが明らかである。
本実施例では、被接合部材2として実施例1で用いたAl板に代えてCu板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材2としての前記Cu板はC1100材からなり、図2に示すように、被接合部材(Siチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。被接合部材(Cu板)2は、表面にAgコーテイング層5を備えていない。尚、Siの熱膨張係数は2.8ppm/K、Cuの熱膨張係数は17.0ppm/Kであり、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表7に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例22で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例22と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表7に示す。
〔比較例35〕
本比較例では、金属箔4として、実施例22で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例22と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表7に示す。
〔比較例36〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例22と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表7に示す。
Figure 2008044009
表7から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例22,23の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例22,23の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例35の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例36の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例22で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例22と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(Siチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表8に示す。
〔比較例37〕
本比較例では、実施例24で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAg粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例24と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表8に示す。
本実施例では、実施例24で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製し、本実施例で調製した以外は、実施例24と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表8に示す。
〔比較例22〕
本比較例では、実施例24で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製し、本比較例で調製した以外は、実施例24と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表8に示す。
Figure 2008044009
表8から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10〜20%である実施例24,25の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例24,25の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAg粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例37の接合方法、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例38の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例22で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例22と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(Siチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表9に示す。
〔比較例39〕
本比較例では、実施例26で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例26と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表9に示す。
本実施例では、実施例26で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAu粗粒子を用い、該Au粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子からなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製した以外は、実施例26と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表9に示す。
〔比較例40〕
本比較例では、実施例26で用いた平均粒子径20μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAu粗粒子を用い、該Au粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子からなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例26と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表9に示す。
Figure 2008044009
表9から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20〜30μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10〜20%である実施例26,27の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例26,27の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例39の接合方法、前記Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例40の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えてSiCチップを用い、被接合部材2として実施例1で用いたAl板に代えてCu板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記SiCチップは、図2に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Cu板の構成は、実施例22と全く同一である。
本実施例では、図2に示すように、被接合部材(SiCチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、SiCの熱膨張係数は4.0ppm/K、Cuの熱膨張係数は17.0ppm/Kであり、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表10に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例28で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例28と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表10に示す。
〔比較例41〕
本比較例では、金属箔4として、実施例28で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例28と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表10に示す。
〔比較例42〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例28と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表10に示す。
Figure 2008044009
表10から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例28,29の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例28,29の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiCチップと、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例41の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例42の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例28で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例28と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(SiCチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表11に示す。
〔比較例43〕
本比較例では、実施例30で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAg粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例30と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表11に示す。
本実施例では、実施例30で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製した以外は、実施例30と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表11に示す。
〔比較例44〕
本比較例では、実施例30で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例30と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表11に示す。
Figure 2008044009
表11から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10〜20%である実施例30,31の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例30,31の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiCチップと、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAg粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例43の接合方法、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例44の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例30で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例30と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(SiCチップ)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表12に示す。
〔比較例45〕
本比較例では、実施例32で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例32と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表12に示す。
本実施例では、実施例32で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAu粗粒子を用い、該Au粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製した以外は、実施例32と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表12に示す。
〔比較例46〕
本比較例では、実施例32で用いた平均粒子径20μmのAg粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAu粗粒子を用い、該Au粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例32と全く同一にして被接合部材(SiCチップ)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表12に示す。
Figure 2008044009
表12から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20〜30μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10〜20%である実施例32,33の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例32,33の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例45の接合方法、前記Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例46の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えて、10mm×10mm×0.6mmのAl板を用い、被接合部材2として実施例1で用いたAl板に代えてCu板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記Al板は、図2に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Cu板の構成は、実施例22と全く同一である。
本実施例では、図2に示すように、被接合部材(Al板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、Alの熱膨張係数は7.5ppm/K、Cuの熱膨張係数は17.0ppm/Kであり、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表13に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例34で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例34と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表13に示す。
〔比較例47〕
本比較例では、金属箔4として、実施例34で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例34と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表13に示す。
〔比較例48〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例34と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表13に示す。
Figure 2008044009
表13から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例34,35の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例34,35の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例47の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例48の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例34で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例34と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は10%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(Al板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表14に示す。
〔比較例49〕
本比較例では、実施例36で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例36と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表14に示す。
Figure 2008044009
表14から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%である実施例36の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例36の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例49の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例34で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例34と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(Al板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表15に示す。
〔比較例50〕
本比較例では、実施例37で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例37と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表15に示す。
Figure 2008044009
表15から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が20%である実施例37の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例37の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例50の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えて、10mm×10mm×0.6mmのAl板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記Al板は、図1に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Al板の構成は、実施例1と全く同一である。
本実施例では、図1に示すように、被接合部材(Al板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、Alの熱膨張係数は7.5ppm/KであってAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小であり、Alの熱膨張係数は23.5ppm/KであってAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより大である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表16に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例38で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例38と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表16に示す。
〔比較例51〕
本比較例では、金属箔4として、実施例38で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例38と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表16に示す。
〔比較例52〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例38と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表16に示す。
Figure 2008044009
表16から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例38,39の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例38,39の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例51の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例52の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例38で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例34と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は10%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(Al板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表17に示す。
〔比較例53〕
本比較例では、実施例40で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例40と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表17に示す。
Figure 2008044009
表17から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%である実施例40の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例40の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例53の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例38で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例38と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(Al板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表18に示す。
〔比較例54〕
本比較例では、実施例41で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例41と全く同一にして被接合部材(Al板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表18に示す。
Figure 2008044009
表18から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が20%である実施例41の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例41の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例54の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えて、10mm×10mm×0.6mmのAlN板を用い、被接合部材2として実施例1で用いたAl板に代えてCu板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記AlN板は、図2に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Cu板の構成は、実施例22と全く同一である。
本実施例では、図2に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、AlNの熱膨張係数は4.5ppm/K、Cuの熱膨張係数は17.0ppm/Kであり、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表19に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例42で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例42と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表19に示す。
〔比較例55〕
本比較例では、金属箔4として、実施例42で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例42と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表19に示す。
〔比較例56〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例42と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表19に示す。
Figure 2008044009
表19から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例42,43の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例42,43の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAl板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例55の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例56の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例42で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例42と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は10%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表20に示す。
〔比較例57〕
本比較例では、実施例44で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例44と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表20に示す。
Figure 2008044009
表20から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%である実施例44の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例44の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAlN板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例57の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例42で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例42と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表21に示す。
〔比較例58〕
本比較例では、実施例45で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例45と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表21に示す。
Figure 2008044009
表21から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が20%である実施例45の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例45の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAlN板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例58の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えて、10mm×10mm×0.6mmのAlN板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記AlN板は、図1に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Al板の構成は、実施例1と全く同一である。
本実施例では、図1に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、AlNの熱膨張係数は4.5ppm/KであってAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小であり、Alの熱膨張係数は23.5ppm/KであってAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより大である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表22に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例46で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例46と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表22に示す。
〔比較例59〕
本比較例では、金属箔4として、実施例46で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例46と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表22に示す。
〔比較例60〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例46と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表22に示す。
Figure 2008044009
表22から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例46,47の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例46,47の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAlN板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例59の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例60の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例46で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例46と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は10%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表23に示す。
〔比較例61〕
本比較例では、実施例48で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例48と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表23に示す。
Figure 2008044009
表23から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%である実施例48の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例48の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAlN板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例61の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例46で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例46と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表24に示す。
〔比較例62〕
本比較例では、実施例49で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例49と全く同一にして被接合部材(AlN板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表24に示す。
Figure 2008044009
表24から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が20%である実施例49の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例49の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのAlN板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例62の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えて、10mm×10mm×0.6mmのSi板を用い、被接合部材2として実施例1で用いたAl板に代えてCu板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記Si板は、図2に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Cu板の構成は、実施例22と全く同一である。
本実施例では、図2に示すように、被接合部材(Si板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、Siの熱膨張係数は3.0ppm/K、Cuの熱膨張係数は17.0ppm/Kであり、いずれもAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表25に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例50で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例50と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表25に示す。
〔比較例63〕
本比較例では、金属箔4として、実施例50で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例50と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表25に示す。
〔比較例64〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例50と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表25に示す。
Figure 2008044009
表25から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例50,51の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例50,51の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSi板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例55の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例56の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例50で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例50と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は10%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(Si板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表26に示す。
〔比較例65〕
本比較例では、実施例52で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例52と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表26に示す。
Figure 2008044009
表26から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%である実施例52の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例52の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSi板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例65の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例50で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例50と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図4に示すように、被接合部材(AlN板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Cu板)2との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表27に示す。
〔比較例66〕
本比較例では、実施例53で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例53と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Cu板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表27に示す。
Figure 2008044009
表27から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が20%である実施例53の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例53の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSi板と、被接合部材2としてのCu板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例66の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、被接合部材1として実施例1で用いたSiチップに代えて、10mm×10mm×0.6mmのSi板を用いると共に、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いた以外は、実施例1と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。本実施例では、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3に埋め込まれる金属箔4として、実施例1と同一のAg箔を用いている。
被接合部材1としての前記Si板は、図1に示すように、表面にAgコーテイング層5を備えている。被接合部材2としての前記Al板の構成は、実施例1と全く同一である。
本実施例では、図1に示すように、被接合部材(Si板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3が配設されており、ろう材3中に金属箔(Ag箔)4が埋め込まれている。尚、Siの熱膨張係数は3.0ppm/KであってAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより小であり、Alの熱膨張係数は23.5ppm/KであってAgの熱膨張係数19.1ppm/Kより大である。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表28に示す。
本実施例では、金属箔4として、実施例54で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのAu箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例54と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表28に示す。
〔比較例67〕
本比較例では、金属箔4として、実施例54で用いたAg箔に代えて、厚さ100μmのSUS箔の表面に蒸着によりAgコーティング層(図示せず)を形成したものを用いた以外は、実施例54と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表28に示す。
〔比較例68〕
本比較例では、金属箔4を全く用いずに、200μm厚のスクリーンを用いてろう材3のみを塗布した以外は、実施例54と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表28に示す。
Figure 2008044009
表28から、ろう材3として平均粒子径50nmのAg粒子を用いると共に、ろう材3中に埋め込まれる金属箔4として、Ag箔またはAgより縦弾性係数の小さいAu箔を用いる実施例54,55の接合方法によれば、ろう材3と金属箔4とからなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例54,55の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSi板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、金属箔4として、Agより縦弾性係数の大きいSUS箔を用いる比較例67の接合方法、金属箔4を全く用いず、平均粒子径50nmのAg粒子からなるろう材3のみを用いる比較例68の接合方法によれば、接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例54で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径30μmのAg粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例54と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Ag粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は10%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(Si板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表29に示す。
〔比較例69〕
本比較例では、実施例54で用いた平均粒子径30μmのAg粗粒子の、前記Ag粒子と該Ag粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例54と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表29に示す。
Figure 2008044009
表29から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Ag粗粒子の平均粒子径が30μmであり、該Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%である実施例56の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例56の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSi板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、前記Ag粒子と該Ag粗粒子との混合粉末全体に対する該Ag粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例69の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例54で用いた平均粒子径50nmのAg粒子のみからなるろう材3に代えて、平均粒子径50nmのAg粒子と、平均粒子径20μmのAu粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製し、金属箔4を全く用いずに、本実施例で調製したろう材3を200μm厚のスクリーンを用いて塗布した以外は、実施例54と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。ろう材3において、Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
本実施例では、図3に示すように、被接合部材(Si板)1のAgコーテイング層5と、被接合部材(Al板)2のAgコーテイング層5との間に、本実施例で調製したろう材3のみが配設されており、金属箔4は全く用いられていない。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表30に示す。
〔比較例70〕
本比較例では、実施例57で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例57と全く同一にして被接合部材(Si板)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表30に示す。
Figure 2008044009
表30から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が50nmであり、Au粗粒子の平均粒子径が20μmであり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が20%である実施例57の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例57の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSi板と、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例70の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本実施例では、実施例17で用いたAu粗粒子に代えて、表面にAgコーティング層を形成した平均粒子径20μmのAu粗粒子を用いて、平均粒子径15nmのAg粒子と、該Au粗粒子とを混合した混合粉末からなるろう材3を調製した以外は、実施例17と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。Au粗粒子の前記混合粉末全体に対する体積分率は20%とした。
前記Agコーティング層は、スパッタリングにより前記Au粗粒子の表面に形成されている。前記Agコーティング層の厚さは、約0.1μmである。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
本実施例では、実施例58で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径30μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例58と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
〔比較例71〕
本比較例では、実施例58で用いた平均粒子径20μmのAu粗粒子に代えて平均粒子径10μmのAu粗粒子を用いてろう材3を調製した以外は、実施例58と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
本実施例では、実施例59で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を10%としてろう材3を調製した以外は、実施例59と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
本実施例では、実施例59で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を30%としてろう材3を調製した以外は、実施例59と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
本実施例では、実施例59で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を40%としてろう材3を調製した以外は、実施例59と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
〔比較例72〕
本比較例では、実施例59で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を5%としてろう材3を調製した以外は、実施例59と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
〔比較例73〕
本比較例では、実施例59で用いた平均粒子径30μmのAu粗粒子の、前記Ag粒子と該Au粗粒子とからなる混合粉末全体に対する体積分率を50%としてろう材3を調製した以外は、実施例59と全く同一にして被接合部材(Siチップ)1と、被接合部材(Al板)2との接合を行った。
次に、接合された被接合部材1,2に対して、実施例1と全く同一にして熱サイクル試験を行い、該熱サイクルに対する耐久性を評価した。結果を表31に示す。
Figure 2008044009
表31から、ろう材3を形成するAg粒子の平均粒子径が15nmであり、Agより縦弾性係数が小さいAu粗粒子が表面にAgコーティング層を備え、該Au粗粒子の平均粒子径が20〜30μmの範囲であり、該Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10〜40%の範囲である実施例58〜62の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対して5000サイクル以上の優れた耐久性を得ることができることが明らかである。従って、実施例58〜62の接合方法によれば、前記接合層により、Agより熱膨張係数の小さい被接合部材1としてのSiチップと、Agより熱膨張係数の大きい被接合部材2としてのAl板とを確実に接合できることが明らかである。
一方、ろう材3を形成するAu粗粒子の平均粒子径が20μmより小さい10μmである比較例71の接合方法、前記Ag粒子と該Au粗粒子との混合粉末全体に対する該Au粗粒子の体積分率が10%より小さい5%である比較例72の接合方法、該Au粗粒子の体積分率が40%より大きい50%である比較例73の接合方法によれば、ろう材3からなる接合層において熱サイクルに対する耐久性が5000サイクル未満であり、十分な耐久性が得られないことが明らかである。
本発明に係る第1の態様の接合方法を示す説明的断面図。 本発明に係る第1の態様の接合方法を示す説明的断面図。 本発明に係る第2の態様の接合方法を示す説明的断面図。 本発明に係る第3の態様の接合方法を示す説明的断面図。
符号の説明
1…銀よりも熱膨張係数が小さい部材、 2…部材、 3…ろう材、 4…金属箔。

Claims (6)

  1. 互いに熱膨張係数が異なると共に、少なくとも一方は銀よりも熱膨張係数が小さい2種の部材の接合方法であって、
    平均粒子径50nm以下の銀粒子と、銀箔または銀よりも縦弾性係数の小さい金属箔とを両部材間に配置して加熱することにより両部材を接合することを特徴とする熱膨張係数が異なる部材の接合方法。
  2. 請求項1記載の熱膨張係数が異なる部材の接合方法において、
    前記金属箔は、表面に銀からなる被覆層を備えることを特徴とする熱膨張係数が異なる部材の接合方法。
  3. 請求項1または請求項2記載の熱膨張係数が異なる部材の接合方法において、
    前記2種の部材のうちの一方の部材がSiまたはSiCからなり、他方の部材がAlまたはCuからなることを特徴とする熱膨張係数が異なる部材の接合方法。
  4. 互いに熱膨張係数が異なると共に、少なくとも一方は銀よりも熱膨張係数が小さい2種の部材の接合方法であって、
    平均粒子径50nm以下の銀粒子と、平均粒子径20μm以上の銀粒子または銀よりも縦弾性係数の小さい金属粒子とからなる混合粉末であり、且つ該銀粒子または金属粒子を該混合粉末全体の10〜40%の範囲の体積分率で含むろう材を、両部材間に配置して加熱することにより両部材を接合することを特徴とする熱膨張係数が異なる部材の接合方法。
  5. 請求項4記載の熱膨張係数が異なる部材の接合方法において、
    前記金属粒子は、表面に銀からなる被覆層を備えることを特徴とする熱膨張係数が異なる部材の接合方法。
  6. 請求項4または請求項5記載の熱膨張係数が異なる部材の接合方法において、
    前記2種の部材のうちの一方の部材がSiまたはSiCからなり、他方の部材がAlまたはCuからなることを特徴とする熱膨張係数が異なる部材の接合方法。
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