接合体的制造方法及使用了其的陶瓷电路基板的制造方法

技术领域

后述的实施方式大概涉及接合体的制造方法及使用了其的陶瓷电路基板的制造方法。

背景技术

陶瓷电路基板被用于安装半导体元件的电路基板。例如，在日本专利第6789955号公报(专利文献1)中，公开了控制了接合层溢出部的尺寸的陶瓷电路基板。专利文献1的陶瓷电路基板显示出优异的温度循环试验(TCT)特性。

在陶瓷电路基板中，陶瓷基板与铜板介由钎料层而接合。在钎料层中，使用包含Ti的活性金属钎料。使用了活性金属钎料的接合法被称为活性金属接合法。活性金属接合法在700～900℃下进行。此外，加热工序在真空中进行。通过在真空中进行接合，来促进钎料中的Ti与陶瓷基板的反应。例如，在使用氮化硅基板时，Ti与氮反应而形成氮化钛层。通过形成氮化钛层，氮化硅基板与铜板被牢固地接合。

以往，对于真空中的接合，使用了间歇炉。间歇炉通过将炉内设定为密闭状态而设定为真空。为了设定为真空，需要抽真空工序。此外，由于必须使炉内均匀地温度上升，因此升温速度为1～2℃/分钟左右。因此，间歇炉在至保持到加热温度为止的工序中需要花费时间。此外，从接合温度降低至常温也需要花费时间。就间歇炉而言，若不降低至常温则无法取出接合体。若进行强制性冷却而恢复至常温，则有可能成为间歇炉破损的原因。此外，一次可处理的量取决于炉的尺寸。即，使用了间歇炉的活性金属接合法无法说量产性优异。

为了提高量产性，以连续炉来实施活性金属接合法。例如在日本特开平7-187839号公报(专利文献2)中，公开了使用连续炉在氮气氛中进行接合。由于可在氮气氛中接合，因此不需要抽真空工序。此外，连续炉能够一边以传送带等进行搬送一边进行加热接合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6789955号公报

专利文献2：日本特开平7-187839号公报

发明内容

发明所要解决的课题

即使是专利文献2的陶瓷电路基板，也具有一定的TCT特性。然而，未必可以说成品率良好。此外，接合状态存在偏差，没有实现TCT特性的进一步提高。近年来，半导体元件的工作保证温度上升至170℃左右。今后，预计会达到200℃以上。就专利文献2的陶瓷电路基板而言，没有得到充分的特性。

本发明是用于应对这样的课题的发明，用于提供使用了连续炉的成品率良好的接合体的制造方法。

用于解决课题的手段

实施方式的接合体的制造方法的特征在于，其是使用连续炉将包含金属构件、陶瓷构件和设置于它们之间的钎料层的层叠体一边搬送一边处理的接合体的制造方法，具备以下工序：在不活泼气氛中以从200℃至接合温度为止的上述层叠体的平均升温速度15℃/分钟以上对上述层叠体进行加热的工序；在不活泼气氛中以600℃以上且950℃以下的范围内的上述接合温度将上述层叠体接合的工序；和以上述层叠体的平均降温速度15℃/分钟以上将上述层叠体从上述接合温度冷却至200℃为止的工序。

附图说明

图1是表示实施方式的接合体的一个例子的图。

图2是表示实施方式的接合体的另一个例子的图。

图3是表示使用了连续炉的实施方式的接合体的制造方法的一个例子的图。

图4是表示连续炉中的层叠体的温度曲线的一个例子的图。

图5是表示实施方式的陶瓷电路基板的一个例子的图。

具体实施方式

实施方式的接合体的制造方法的特征在于，其是使用连续炉将包含金属构件、陶瓷构件和设置于它们之间的钎料层的层叠体一边搬送一边处理的接合体的制造方法，具备以下工序：在不活泼气氛中以从200℃至接合温度为止的上述层叠体的平均升温速度15℃/分钟以上对上述层叠体进行加热的工序；在不活泼气氛中以600℃以上且950℃以下的范围内的上述接合温度将上述层叠体接合的工序；以上述层叠体的平均降温速度15℃/分钟以上将上述层叠体从上述接合温度冷却至200℃为止的工序。

所谓连续炉是将加热对象品一边搬送一边加热的炉。连续炉根据搬送方式，被分成传送带方式、步进方式、推进方式、辊底方式等。对于加热对象品的搬送，使用传送带及搬送托盘等。有时也把将炉内的热处理区域围成隧道状而得到的炉称为隧道炉。隧道炉是连续炉的一种。连续炉由于能够将加热对象品一边搬送一边加热，因此量产性优异。

所搬送的加热对象品是具有金属构件、钎料层及陶瓷构件的3层以上的层叠结构的层叠体。通过层叠体被加热接合，成为接合体。图1及图2表示接合体的一个例子。在图1及图2中，1为接合体，2为陶瓷基板，3为钎料层，4为金属板。此外，将仅在陶瓷基板2的一面接合有金属板4的接合体设定为1-1。将在陶瓷基板的两面接合有金属板4的接合体设定为1-2。在接合体1-2中，在陶瓷基板2上分别介由钎料层3而接合有一对金属板4。陶瓷基板2位于一对金属板4之间。

图3表示使用了连续炉的实施方式的接合体的制造方法的一个例子。图3中，5为层叠体，6为传送带，7为导入管，8为排气管，10为连续炉。图3中，例示了传送带方式的连续炉。连续炉的结构并不限定于该例子。此外，为了方便起见，将层叠体的搬送方向设定为从左向右的方向，但并不限定于此。

图1～3中，作为金属构件，例示了金属板，作为陶瓷构件，例示了陶瓷基板。实施方式的接合体的构成并不限定于该例子。金属构件及陶瓷构件中的任一者或两者也可以不为板状，而具有凹凸形状。

以下，参照金属构件为金属板、陶瓷构件为陶瓷基板的例子对实施方式进行说明。在金属构件及陶瓷构件为平板形状以外的情况下，可以将以下的说明中的金属板置换成金属构件，将陶瓷基板置换成陶瓷构件。

用于制作接合体1-1的层叠体具有金属板4、钎料层3、陶瓷基板2的3层结构。用于制作接合体1-2的层叠体具有金属板4、钎料层3、陶瓷基板2、钎料层3、金属板4的5层结构。层叠体也可以如金属板4、钎料层3、陶瓷基板2、钎料层3、金属板4、钎料层3、陶瓷基板2那样具有7层结构。此外，也可以根据需要增加层叠数。

在使用了连续炉的制造方法中，层叠体一边被搬送一边被加热。层叠体的搬送速度可以一定，也可以在途中发生变化。此外，根据需要，也可以在途中停止层叠体的搬送。此外，搬送路径可以为直线，也可以弯曲。此外，搬送路径可以平坦，也可以具有坡道(上坡或下坡)。搬送路径优选为直线并且平坦。若为直线并且平坦，则能够抑制层叠体的层叠结构发生偏离。

使用了连续炉的制造方法具有升温工序、加热接合工序、降温工序这3个工序。升温工序是将层叠体的温度逐渐上升至接合温度为止的工序。加热接合工序是将层叠体保持在接合温度的工序。降温工序是将层叠体的温度从接合温度逐渐降低的工序。

升温工序是将层叠体从200℃加热至接合温度为止的工序。升温工序中的层叠体的平均升温速度为15℃/分钟以上。从200℃至接合温度为止的层叠体的升温速度的平均值为平均升温速度。通过将平均升温速度加快到15℃/分钟以上，能够缩短升温时间。此外，升温速度可以一定，也可以在途中发生变化。此外，也可以在不活泼气氛中进行升温工序。

就间歇炉而言，抽真空的工序需要花费时间。此外，就间歇炉而言，由于在密闭空间中配置层叠体而进行升温，因此升温速度为1～3℃/分钟左右。因此，无法说量产性优异。此外，若增大间歇炉的密闭空间，则抽真空的时间变长。从这一点出发，就使用间歇炉的方法而言量产性的提高也有限。

通过从200℃至接合温度为止将层叠体的平均升温速度设定为15℃/分钟以上，能够缩短升温工序的时间。此外，通过在不活泼气氛中进行，变得不需要抽真空工序。从这一点出发也能够缩短时间。

若平均升温速度低于15℃/分钟，则时间缩短的效果不足。此外，若搬送层叠体时的升温速度慢，则搬送距离变长。若搬送距离长，则会导致装置的大型化。因此，平均升温速度为15℃/分钟以上是有效的。需要说明的是，平均升温速度的上限没有特别限定，但优选100℃/分钟以下。若平均升温速度超过100℃/分钟，则传导至层叠体的热有可能产生偏差。若传导至层叠体的热产生偏差，则接合性产生偏差。接合性的偏差有可能使接合强度或翘曲等产生不良情况。因此，平均升温速度优选为15℃/分钟以上且100℃/分钟以下、进而20℃/分钟以上且70℃/分钟以下的范围内。此外，平均升温速度进一步优选为30℃/分钟以上且70℃/分钟以下的范围内。

此外，关于层叠体的温度测定，使安装有热电偶的层叠体在连续炉内通过的方法是有效的。进行升温工序、加热接合工序、及降温工序，测定层叠体的温度曲线。由温度曲线算出平均升温速度、接合温度的保持时间、及平均降温速度。

加热接合工序是将层叠体在接合温度下加热接合的工序。

升温工序及加热接合工序在选自氮气氛或氩气氛中的1种或2种不活泼气氛中进行。

接合温度为600℃以上且950℃以下的范围内。接合温度低于600℃时接合性降低。若接合温度超过950℃，则接合体中产生翘曲。因此，接合温度优选为600℃以上且950℃以下、进而700℃以上且920℃以下的范围内。此外，将控制为600℃以上且950℃以下的范围内的接合温度±30℃的范围内的温度域设定为接合温度域。例如，在接合温度为850℃的情况下，接合温度域表示控制为850℃±30℃的范围内的温度域。此外，接合温度域优选控制在接合温度±10℃的范围内。换言之，将变动被抑制到60℃以内的温度域中的中心的温度设定为接合温度。若接合温度为一定温度，则接合性稳定。

在金属板为铜板的情况下，接合温度优选为700℃以上且950℃以下、进而850℃以上且920℃以下的范围内。此外，在金属板为铝板的情况下，接合温度优选为600℃℃以上且950℃以下、进而620℃以上且920℃以下的范围内。

将层叠体在接合温度下保持的时间优选为3分钟以上。连续炉将层叠体一边搬送一边加热接合。即，保持在接合温度的层叠体优选在炉内用3分钟以上进行搬送。接合温度的保持时间的上限没有特别限定，但优选60分钟以下。若接合温度的保持时间变长，则有可能搬送距离变长而导致连续炉的大型化。此外，有可能产生接合体的翘曲等。因此，接合温度的保持时间优选为3分钟以上且60分钟以下、进而5分钟以上且40分钟以下。

降温工序是将层叠体从接合温度冷却至200℃为止的工序。降温工序中的层叠体的平均降温速度为15℃/分钟以上。将降温工序的温度范围的边界设定为200℃是由于后述的钎料层的凝固反应可发生至300℃左右为止。在降温工序中，加快直至钎料层的凝固反应基本完成为止的温度域为止的降温速度是有效的。通过加快降温工序的平均降温速度，能够谋求时间的缩短。降温工序也优选在不活泼气氛中进行。不活泼气氛优选为氮气氛。

若平均降温速度低于15℃/分钟，则时间缩短的效果不足。此外，若搬送层叠体时的降温速度慢，则搬送距离变长。若搬送距离长，则会导致装置的大型化。因此，平均降温速度为15℃/分钟以上是有效的。需要说明的是，平均降温速度的上限没有特别限定，但优选100℃/分钟以下。若平均降温速度超过100℃/分钟，则因层叠体的冷却过早而产生热应力，使用了该接合体的电路基板的可靠性降低。此外，有可能产生接合性的偏差、或接合强度及接合体的翘曲等不良情况。因此，平均降温速度优选为15℃/分钟以上且100℃/分钟以下、进而20℃/分钟以上且70℃/分钟以下的范围内。此外，平均降温速度进一步优选为30℃/分钟以上且70℃/分钟以下的范围内。

平均升温速度与平均降温速度之差优选为20℃/分钟以内。平均升温速度与平均降温速度之差以|平均升温速度-平均降温速度|≤20℃/分钟来表示。通过钎料层被加热，产生熔解反应和凝固反应。这些反应在升温工序和降温工序中发生。通过减小平均升温速度与平均降温速度之差，能够使反应中引起的应力均质化。由此，能够抑制翘曲等不良情况。需要说明的是，从室温至200℃为止的升温速度是任意的。同样地从200℃至室温为止的降温速度是任意的。

如上述那样，使用了连续炉的接合体的制造方法包含升温工序、加热接合工序、降温工序这3个工序。这些工序也可以在连续炉内分成处理区来进行。此外，也可以将各个处理区分成多个。在区彼此的边界处，除了层叠体的搬送路径以外还可以设置间隔壁等。各个区的加热温度根据升温工序中的层叠体的平均升温速度及加热接合工序中的层叠体的接合温度来设定是有效的。例如，通过调整设置于各个区中的加热器的温度，变得能够控制加热温度。此外，可列举出在降温工序中进行用于降温的温度管理(例如利用冷却机构的温度管理)。

例如，也可以将升温工序分成像常温区、从常温到200℃、从200℃到400℃、从400℃到600℃、从600℃到接合温度为止、在接合温度下保持的区那样的多个处理区。

在升温工序的最初进行加热的处理区中，层叠体的温度优选为150℃以上且400℃以下的范围内。最初进行加热的处理区是连续炉内的最初的加热区。实施方式所涉及的接合体的制造方法在升温工序中控制从200℃到接合温度为止的升温速度。在最初进行加热的处理区中，通过将层叠体的温度设定为150℃以上且400℃以下的范围内，变得容易控制从200℃起的升温速度。因此，在最初进行加热的处理区中，层叠体的温度优选为150℃以上且400℃以下、进而180℃以上且370℃以下的范围。此外，若为该温度范围，则还可得到将钎料糊剂中的粘合剂进行脱脂的效果。

此外，连续炉内不是密闭空间。例如，连续炉内的压力成为大气压。

升温工序、加热接合工序、降温工序优选在不活泼气氛中进行。不活泼气氛为选自氮气氛或氩气氛中的1种或2种。氮比氩廉价。因此，不活泼气氛优选为氮气氛。氮气氛中的氮比例优选为90体积％以上且100体积％以下的范围内。若氮气氛中的氮比例低于90体积％，则有可能使接合性产生不良影响。例如，若氧气的含量增加，则有可能由于钎料层被氧化而对接合性产生不良影响。因此，氮气氛中的氮的比例优选为90体积％以上且100体积％以下、进而98体积％以上且100体积％以下的范围内。需要说明的是，将被提供至连续炉内的氮气的纯度视为氮气氛中的氮的比例。此外，在升温工序、加热接合工序、降温工序被分成多个处理区的情况下，将被提供至各个处理区内的氮气的纯度(体积％)视为氮气氛中的氮的比例。此外，氮气的露点优选为-50℃以上且0℃以下的范围内。通过测量被供给至连续炉内的氮气的露点，能够把握露点。所谓露点是气体中的水蒸汽结露的温度。通过将氮气的露点设定为上述的范围内，能够抑制在连续炉内产生水蒸汽。若在连续炉内的气氛中存在水蒸汽则对接合性造成影响，因此控制氮气的露点是有效的。

图4是连续炉中的层叠体的温度曲线的一个例子。在图4中所示的图表中，横轴表示时间，纵轴表示层叠体的温度。图4中示出了在连续炉中层叠体的温度为200度以上时的温度曲线。

在图4中所示的例子中，在升温工序的最初进行加热的处理区中，层叠体被加热至200℃为止。在之后的升温工序S1中层叠体被加热至860℃为止。平均升温速度为约70℃/分钟。在升温工序S1之后，在加热接合工序S2中，层叠体在860℃的接合温度下保持50分钟。在加热接合工序S2之后，在降温工序S3中，层叠体被冷却至200℃为止。平均降温速度为约60℃/分钟。

此外，层叠体的平均搬送速度优选为1cm/分钟以上。平均搬送速度是在升温工序、加热接合工序、降温工序中进行搬送时的层叠体的移动速度的平均值。若平均搬送速度低于1cm/分钟，则有可能由于搬送速度慢而量产性降低。需要说明的是，在包含停止搬送的工序的情况下，以搬送速度为0cm/分钟的方式计算停止的时间。例如，在搬送速度5cm/分钟且30分钟、搬送速度10cm/分钟且10分钟的工序的情况下，平均搬送速度成为6.3cm/分钟。此外，在搬送速度5cm/分钟且60分钟、搬送停止30分钟的工序的情况下，平均搬送速度成为3.3cm/分钟。

平均搬送速度的上限没有特别限定，但优选为30cm/分钟以下。若平均搬送速度快，则有可能搬送距离变长，导致工序的大型化。此外，若平均搬送速度快，则有可能热向层叠体的传导方式变得不均匀。因此，平均搬送速度优选为1cm/分钟以上且30cm/分钟以下、进而8cm/分钟以上且20cm/分钟以下的范围内。若为该范围内，则能够使热向层叠体的传导方式变得均匀，并且提高量产性。

不活泼气氛优选从导入管7导入，从排气管8排出。在处理区被分开时，可以对每个处理区设置导入管7及排气管8，也可以使导入管7和排气管8跨越处理区。

若对层叠体进行加热，则有时也从钎料层产生气体。作为气体，可列举出氧气、烃气体、二氧化碳气体、一氧化碳气体等。为了防止从钎料层产生的气体滞留，优选设置排气管8。此外，优选在连续炉10内的层叠体5的搬送方向的前方具有导入管7、在后方具有排气管8。由此，能够抑制从钎料层产生的气体与层叠体5进行接触。若从钎料产生的气体滞留，则有可能金属板表面发生变色。

此外，连续炉内的搬送优选为传送带式。若为传送带式，则变得容易进行搬送速度的控制。在搬送时，也可以在传送带上直接配置层叠体。也可以在搬送托盘上放置层叠体，将搬送托盘配置于传送带上。对于搬送带，也可以使用网带。在使用搬送托盘的情况下，也可以为在连续炉内以步进方式来搬送层叠体的方式。

作为陶瓷基板2，可列举出氮化硅基板、氮化铝基板、氧化铝基板、氧化铝氧化锆基板等。氧化铝氧化锆基板是氧化铝与氧化锆混合而成的基板。

陶瓷基板2的厚度优选为0.1mm以上且2mm以下。基板厚度低于0.1mm时，有可能强度降低。若基板厚度比2mm厚，则有可能陶瓷基板成为热电阻体，陶瓷电路基板的散热性降低。因此，陶瓷基板2的厚度优选为0.1mm以上且2mm以下、进而0.1mm以上且1mm以下。

氮化硅基板优选具有500MPa以上的三点弯曲强度。此外，氮化硅基板优选具有60W/m·K以上的热导率。通过提高氮化硅基板的强度，能够减小基板厚度。因此，氮化硅基板的三点弯曲强度优选为500MPa以上、进而650MPa以上。能够将氮化硅基板的基板厚度减薄至0.40mm以下、进而0.30mm以下。需要说明的是，氮化硅基板的厚度并不限定于0.40mm以下。也可以根据需要改变陶瓷基板的厚度。

氮化铝基板的三点弯曲强度为300～450MPa左右。另一方面，氮化铝基板的热导率为160W/m·K以上。氮化铝基板由于强度低，因此基板厚度优选为0.60mm以上。

氧化铝基板为300～450MPa左右的三点弯曲强度，但廉价。氧化铝氧化锆基板的三点弯曲强度高达550MPa左右，但热导率为30～50W/m·K左右。

作为陶瓷基板，优选氮化硅基板。由于氮化硅基板的强度高，因此即使接合厚的铜板，也能够得到优异的可靠性。

作为金属板4，可列举出铜板、铝板、铁合金板。此外，铜板并不限于纯铜板，也可以为铜合金板。作为铜板，可列举出JIS-H-3100(2018)中所示的铜板。JIS-H-3100(2018)对应于ISO1337等。其中，优选无氧铜(铜纯度为99.96质量％以上)。无氧铜为纯铜板的一种。铝板并不限于纯铝板，也可以为铝合金板。作为铝板，可列举出JIS-H-4000(2014)中所示的铝板。JIS-H-4000(2014)对应于ISO209(2007)。此外，金属板优选为铜板。这是因为铜板与铝板相比热导率高。作为铁合金板，可列举出不锈钢。不锈钢是含有Cr的铁合金的一种。不锈钢在JIS标准(日本工业标准)中以SUS表示。

此外，金属板4的厚度优选为0.2mm以上。通过增厚金属板4，能够提高散热性和通电容量这两者。因此，金属板4的厚度优选为0.2mm以上、进而0.5mm以上。金属板4的厚度的上限没有特别限定，但优选为10mm以下。若金属板超过10mm，则有可能加工成目标形状的负担增加。此外，若金属板超过3mm而厚，则有可能变得难以进行后述的蚀刻工序。因此，在进行蚀刻工序的情况下，金属板的厚度优选为0.2mm以上且3mm以下、进而0.5mm以上且2mm以下。此外，在不进行蚀刻工序的情况下，使用加工成目标形状的金属板。

此外，陶瓷基板2的纵横尺寸可以与金属板4的纵横尺寸相同，也可以不同。陶瓷基板2的纵横尺寸与金属板4的纵横尺寸相同表示陶瓷基板2的长度与金属板4的长度之差为±2mm的范围内。

若使陶瓷基板2的纵横尺寸与金属板4的纵横尺寸相同，则利用蚀刻工序的图案形成的自由度提高。此外，当在陶瓷基板2的两面设置金属板4的情况下，若使陶瓷基板2的纵横尺寸与金属板4的纵横尺寸相同，则能够抑制接合体的翘曲。此外，若使陶瓷基板2的纵横尺寸与金属板4的纵横尺寸相同，则利用蚀刻工序的电路图案的自由度提高。

此外，在陶瓷基板2的纵横尺寸与金属板4的纵横尺寸不同的情况下，优选使表侧的金属板的纵横尺寸与背侧的金属板的纵横尺寸相同。由此，也能够抑制翘曲的产生。

金属板4也可以在设置于陶瓷基板2上之前，预先加工成图案形状。通过使用预先加工成图案形状的金属板，能够省略蚀刻工序。

接合体也可以用于取得多个。取得多个是将接合体分割成多个而得到小的接合体的方法。例如，将通过蚀刻加工而赋予了电路形状的接合体进行分割，能够得到多个陶瓷电路基板。如果是实施方式的接合体的制造方法，则即使陶瓷基板的长边大型化至100mm以上，也能够抑制翘曲量。因此，能够制作适于取得多个的接合体。翘曲量大的接合体需要进行翘曲修正工序。通过降低翘曲量，能够变得不需要翘曲修正工序。

图5是将接合体加工而制作的陶瓷电路基板的一个例子。图5中，11为电路部，12为散热板，20为陶瓷电路基板。

电路部11是对表侧的金属板4赋予电路结构而得到的。散热板12是将背侧的金属板4加工而得到的。在图5中所示的例子中，设置有2个电路部11，但陶瓷电路基板的结构并不限定于该例子。电路部11的数目及形状是任意的。此外，陶瓷基板2的两面的金属板4也可以加工成电路部11。此外，也可以在电路部11及散热板12的侧面设置倾斜结构。也可以设置钎料层3从电路部11或散热板12的端部溢出的钎料层溢出部。

在钎料层3中，优选使用活性金属钎料。将使用了活性金属钎料的接合方法称为活性金属接合法。在金属板为铜板时，活性金属为钛(Ti)。活性金属钎料是含有Ti的钎料。Ti能够与陶瓷基板反应而提高接合强度。若陶瓷基板为氮化物系陶瓷基板，则作为反应层形成氮化钛。若陶瓷基板为氧化物系陶瓷基板，则作为反应层形成氧化钛。

钎料优选含有选自Ag(银)、Cu(铜)、Sn(锡)、In(铟)、及C(碳)中的1种或2种以上作为活性金属以外的成分。Ag或Cu是成为钎料的母材的成分。Sn或In具有降低钎料的熔点的效果。C具有控制钎料的流动性、或与其他成分反应而控制接合层的组织的效果。因此，作为钎料的成分，可列举出Ag-Cu-Ti、Ag-Cu-Sn-Ti、Ag-Cu-Ti-C、Ag-Cu-Sn-Ti-C、Ag-Ti、Cu-Ti、Ag-Sn-Ti、Cu-Sn-Ti、Ag-Ti-C、Cu-Ti-C、Ag-Sn-Ti-C、Cu-Sn-Ti-C。代替Sn，也可以使用In。也可以使用Sn和In这两者。代替Sn或In，也可以使用Bi(铋)、Sb(锑)、Ga(镓)等低熔点金属。

钎料组成优选含有0质量％以上且70质量％以下的Ag(银)、15质量％以上且85质量％以下的Cu(铜)、1质量％以上且15质量％以下的Ti(钛)或TiH

钎料组成也可以根据需要含有1质量％以上且50质量％以下的Sn(锡)或In(铟)中的1种或2种。此外，根据需要，钎料组成也可以含有0.1质量％以上且2质量％以下的C(碳)。

此外，在金属板为铝板时，活性金属为硅(Si)。Si以外的钎料成分成为铝。即，接合铝板时的活性金属钎料成为Al-Si钎料。Al-Si钎料优选在0.1质量％以上且30质量％以下的范围内含有Si。此外，除了Al及Si以外还可以在0.01质量％以上且10质量％以下的范围内含有镁。此外，若为这些钎料组成，则能够将接合温度控制在600℃以上且950℃以下的范围内。

钎料组成的比率将混合的原料的合计以100质量％进行计算。例如，在由Ag、Cu、Ti这3种构成的情况下，成为Ag+Cu+Ti＝100质量％。此外，在由Ag、Cu、TiH

钎料的熔点优选比接合温度低。此外，钎料的熔点优选为700℃以下。通过降低钎料的熔点，即使加快升温速度及降温速度，也能够将金属板与陶瓷基板接合。升温速度快成为从常温至接合温度为止的温度上升快。通过降低钎料的熔点，能够在温度上升的过程中将钎料熔化。由此，能够在升温工序中开始接合。钎料的熔点的下限值没有特别限定，但优选为530℃以上。若钎料的熔点低于530℃，若熔点过低，则有可能TCT特性降低。近年来，伴随着半导体元件的高性能化，结温变高至170℃左右。认为若高性能化进一步进展，则结温变成250℃。若钎料的熔点低，则有可能在结温下钎料层熔出。因此，钎料的熔点优选为530℃以上且700℃以下、进而530℃以上且590℃以下的范围内。

钎料的熔点通过调查DSC曲线来获知。DSC曲线是使用差示扫描热量计(DSC)测定吸热反应或发热反应的峰而得到的。负方向的峰成为吸热反应，正方向的峰成为发热反应。

此外，测定DSC曲线设定为以包含升温工序、一定的温度下的保持工序、降温工序的温度曲线来进行。温度曲线中，升温工序从常温以升温速度5℃/分钟升温至500℃为止。接着，在500℃下保持60分钟。接着，以升温速度5℃/分钟升温至845℃为止。设定为进行在845℃下保持30分钟的保持工序。降温工序是以降温速度5℃/分钟从845℃降低至常温为止的工序。

此外，DSC的测定装置设定为使用NETZSCH公司制TGA-DSC同时热分析装置STA449-F3-Jupiter或具有与其同等性能的装置。此外，测定设定为在氧化铝容器中适量滴加钎料并在Ar(氩)气流中进行。通过在Ar气氛中进行测定来防止钎料与气氛发生反应是需要的。

将DSC曲线的升温工序中处于530℃以上且900℃以下的温度范围的最大的吸热峰的检测温度设定为熔点。钎料的熔点为700℃以下表示最大的吸热峰成为530～700℃的范围内。此外，熔点超过700℃的钎料的最大的吸热峰在超过700℃至900℃被检测到。需要说明的是，即使在低于550℃存在负方向的峰，也可以不计数为吸热峰。吸热反应起因于活性金属钎料的熔化、分解等。例如，若使用氢化钛(TiH

此外，为了降低钎料的熔点，将钎料中包含的Ag的质量相对于Cu的质量的质量比Ag/Cu设定为0以上且1.3以下的范围内是有效的。最优选不含Ag的组成(质量比Ag/Cu＝0)。“不含Ag”是指Ag的含有比例为0.01质量％以下(包括零)。如果Ag的含有比例为0.01质量％以下，则质量比Ag/Cu可以视为零。此外，优选在钎料中添加选自Sn或In中的1种或2种。钎料中包含的成分中，使Sn或In的粒径最大也是有效的。例如，在包含Cu、Sn、Ti的钎料中，使Sn的粒径最大。此外，在包含Ag、Cu、Sn、TiH

构成钎料的材料的平均粒径优选为0.5μm以上且15μm以下的范围内。在该范围内控制Sn粉末或In粉末的粒径是有效的。构成钎料的材料中，Sn粉末或In粉末的熔点低。通过在熔点低的材料的周围存在其他的材料，即使加快升温速度也能够顺利地产生熔化反应。

将构成活性金属钎料的各材料粉末混合后，制备活性金属钎料糊剂。通过在混合粉末中添加溶剂、粘合剂等，得到活性金属钎料糊剂。通过制成糊剂，能够调整钎料层的涂布范围、厚度等。

此外，活性金属钎料层的厚度优选为10μm以上且60μm以下的范围内。按照加热接合后的钎料层的厚度成为上述范围内的方式涂布糊剂。

在陶瓷基板2上涂布活性金属钎料糊剂，配置铜板4。此外，也可以在铜板4上涂布活性金属钎料糊剂，配置陶瓷基板2。也可以在陶瓷基板2的两面涂布活性金属钎料糊剂，在两面上分别配置铜板4。

制作层叠体后，适用上述的使用了连续炉的制造方法。

(实施例1～5、比较例1～2、参考例1)

作为陶瓷基板，准备氮化硅基板、氮化铝基板、氧化铝基板。氮化硅基板的热导率为90W/m·K，三点弯曲强度为650MPa。氮化铝基板的热导率为170W/m·K，三点弯曲强度为400MPa。氧化铝基板的热导率为20W/m·K，三点弯曲强度为430MPa。各基板的纵向的长度、横向的长度、及厚度如表1中所示的那样。

表1

接着，准备表2中所示的钎料层。钎料层是含有Ti的活性金属钎料。构成钎料的材料的平均粒径为0.5μm以上且15μm以下的范围内。此外，在钎料1～4中，Sn粉末的粒径最大。在钎料5中，Cu粉末的粒径最大。

表2

接着，准备铜板及铝板。作为铜板，使用由纯铜形成的无氧铜板。铜板及铝板的厚度如表3中所示的那样。

表3

接着，将活性金属钎料调整为糊剂。之后，制作具有铜板/钎料层/陶瓷基板/钎料层/铜板的5层结构的层叠体。需要说明的是，表侧及背侧的铜板的纵横尺寸、以及表侧及背侧的铝板的纵横尺寸比陶瓷基板的纵横尺寸小2mm。此外，在活性金属钎料糊剂的印刷后，在100℃的大气气氛中干燥20分钟。干燥后的钎料层的厚度为10μm以上且60μm以下的范围内。层叠体的构成如表4中所示的那样。

表4

使用连续炉对各层叠体进行接合工序。接合条件如表5中所示的那样。使用了传送带式的连续炉。加热接合工序中的保持时间是保持在接合温度±10℃的范围内的时间。“最初的处理区温度”表示在升温工序的最初的处理区中层叠体被加热的温度。

升温工序、加热接合工序、降温工序都在氮气氛中进行。氮气氛是氮气的比例为98体积％以上且100体积％以下的范围内的气氛。氮气从导入管供给，从排气管排出。此外，导入管设置于层叠体的前进方向前方。

连续炉内被分成多个处理区，在多个处理区中分别执行升温工序、加热接合工序、降温工序。此外，在升温工序中将层叠体最初进行加热的处理区中，将层叠体加热至表5中所示的温度为止。

此外，在比较例1中，接合温度为600℃以上且950℃以下的范围外。在比较例2中，平均升温速度及平均降温速度低于15℃/分钟。此外，接合温度为600℃以上且950℃以下的范围外。参考例1是在实施例3中将平均升温速度及平均降温速度设定为低于15℃/分钟的例子。

通过上述方法，制造了接合体。分别制作100个接合体。首先，测定所得到的接合体的翘曲量。翘曲量的测定是测定陶瓷基板的长边侧的翘曲量。求出翘曲量为“1mm以下”及“超过1mm且3mm以下”的接合体的比例。

此外，测定接合不良的比例。若在钎料层中存在空隙，则包含空隙的部分成为未接合部。接合不良通过用超声波探伤装置取得接合体的探伤图像并进行图像解析，求出未接合部的面积率(％)。超声波探伤将分辨率设定为0.5mm

将未接合部的面积率(％)为0％以上且5％以下的接合体设定为“佳品”，将超过5％的接合体设定为“不佳品”。将佳品中满足以下的2个条件的接合体设定为“最佳品”。第1个条件是未接合部的面积率(％)成为0％以上且2％以下。第2个条件是在各未接合部中面积超过3.14mm

将其结果示于表6中。

表6

如由表6获知的那样，关于实施例，获知接合体的成品率良好。这里的“成品率”是翘曲量为1mm以下且未接合部的面积率为3％以下的接合体的比例。通过使用连续炉来加快升温速度及降温速度，能够提高量产性。此外，不需要像间歇炉那样的抽真空工序。从这一点出发量产性也提高。

如果利用实施例的制造方法，则即使是像氮化硅基板2或氮化铝基板1那样长边为100mm以上的接合体也能够接合。因此，也能实施取得多个。

如实施例2那样，若升温速度与降温速度之差超过20℃/分钟，则成品率稍微降低。此外，若将实施例3与参考例1进行对比，则获知即使如实施例3那样加快升温速度及降温速度也能够接合。这是因为使用了熔点为700℃以下的钎料。获知通过使用熔点低的活性金属钎料，即使加快升温速度及降温速度，也能够良好地进行加热接合。

此外，如实施例9、10、14那样，使用三点弯曲强度为500MPa以下的陶瓷基板的接合体的翘曲存在变大的倾向。若从这一点出发，获知对于接合体，优选使用三点弯曲强度高的氮化硅基板。

此外，将接合体的金属构件进行蚀刻加工而制造陶瓷电路基板。进行了低温侧-40℃、高温侧175℃的TCT试验(耐热循环试验)，结果显示出优异的耐久性。使用了实施例的接合体的陶瓷电路基板具有优异的TCT特性。

以上，对本发明的几个实施方式进行了例示，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其他的各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式的变形例包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其同等的范围内。此外，上述的各实施方式可以相互组合而实施。

符号的说明

1、1-1、1-2…接合体

2…陶瓷基板

3…钎料层

4…金属板

5…层叠体

6…传送带

7…导入管

8…排气管

10…连续炉