層疊體和層疊體的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供在使用冷噴涂法制作在陶瓷基材上形成有金屬被膜的層疊體時陶瓷與金屬被膜之間的密合強度高的層疊體、以及此類層疊體的制造方法。該層疊體具備具有絕緣性的陶瓷基材（10）、形成于該陶瓷基材（10）的表面的以金屬或合金為主成分的中間層（50）、以及在該中間層（50）的表面形成的金屬被膜層（電路層（20）、散熱片（40）），所述金屬被膜層通過使包含金屬或合金的粉末與氣體一起加速、并且以固相狀態(tài)直接噴射并堆積于所述中間層（50）的表面而形成。
【專利說明】層疊體和層疊體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在絕緣基材上層疊有金屬的層疊體、以及層疊體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為在從產(chǎn)業(yè)用、汽車用等的電力控制到引擎控制的廣泛領(lǐng)域中使用的節(jié)能化的關(guān)鍵器件，已知電源模塊。電源模塊是在作為基材的絕緣基材(例如陶瓷基材)的一個面上隔著由金屬被膜形成的電路圖案而配設芯片(晶體管)、且在其另一個面上隔著金屬被膜配設有溫度調(diào)節(jié)部(冷卻部或加熱部)的裝置(例如參照專利文獻I )。作為溫度調(diào)節(jié)部，使用例如在金屬或合金的部件中設有冷卻用或加熱用的熱介質(zhì)的移動路徑的元件。在此種電源模塊中，使從芯片產(chǎn)生的熱經(jīng)由金屬被膜移動至溫度調(diào)節(jié)部，再向外部散熱，由此可以進行冷卻。
[0003]作為在絕緣基材上形成有金屬被膜的層疊體的制作方法，可列舉例如熱噴涂法、冷噴涂法。熱噴涂法是通過將被加熱至熔融或接近熔融的狀態(tài)的材料(熱噴涂材料)噴射到基材而形成被膜的方法。
[0004]另一方面，冷噴涂法是如下的方法:使材料的粉末、與熔點或軟化點以下的狀態(tài)的不活潑氣體一起從擴散(拉瓦爾)噴嘴噴射，以固相狀態(tài)直接與基材沖撞，由此在基材的表面形成被膜的方法(例如，參照專利文獻2)。冷噴涂法在比熱噴涂法更低的溫度下進行加工，因此熱應力的影響得到緩和。因此，可以得到無相變且氧化也得到抑制的金屬被膜。尤其在基材和形成被膜的材料均為金屬的情況下，當金屬材料的粉末沖撞基材(或之前所形成的被膜)時，在粉末與基材之間產(chǎn)生塑性變形而得到錨固效果，并且彼此的氧化被膜被破壞而產(chǎn)生在新生面之間形成的金屬鍵，因此可以得到密合強度高的層疊體。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2011 - 108999號公報
[0008]專利文獻2:美國專利第5302414號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]然而，在將上述層疊體應用于電源模塊等的情況下，在基材與金屬被膜之間要求較高的密合強度。但是，在對陶瓷基材形成金屬被膜的情況下，冷噴涂法中僅在金屬側(cè)產(chǎn)生塑性變形，因此在陶瓷基材與金屬之間得不到充分的錨固效果。因此，存在形成陶瓷基材和金屬被膜之間的密合強度不充分的層疊體的問題。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供陶瓷基材和金屬被膜之間的密合強度高的層疊體、以及此類層疊體的制造方法。
[0012]用于解決上述課題的方法
[0013]為了解決上述課題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明的層疊體，其特征在于，具備具有絕緣性的陶瓷基材、形成于所述陶瓷基材的表面的中間層、以及在所述中間層的表面形成的金屬被膜層，所述中間層以金屬或合金為主成分，所述金屬被膜層通過使包含金屬或合金的粉末與氣體一起加速、并且以固相狀態(tài)直接噴射并堆積于所述中間層的表面而形成。
[0014]上述層疊體的特征在于，所述中間層通過將板狀的金屬或合金部件釬焊在所述陶瓷基材上而形成。
[0015]上述層疊體的特征在于，所述陶瓷基材包含氮化物系陶瓷。
[0016]上述層疊體的特征在于，所述中間層至少包含以鋁為主成分的層。
[0017]上述層疊體的特征在于，所述中間層含有選自由鍺、鎂、硅、銅中的任意金屬組成的組中的至少一種金屬。
[0018]上述層疊體的特征在于，所述中間層還包含以銀、鎳、金、銅中的任意金屬為主成分的層。
[0019]上述層疊體的特征在于，所述金屬被膜層包含銅或鋁。
[0020]本發(fā)明的層疊體的制造方法，其特征在于，中間層形成工序，在具有絕緣性的陶瓷基材的表面形成以金屬或合金為主成分的中間層；以及被膜形成工序，在所述中間層的表面形成金屬被膜層，所述金屬被膜層通過使包含金屬或合金的粉末與氣體一起加速、并且以固相狀態(tài)直接噴射并堆積于所述中間層的表面而形成。
[0021]上述層疊體的制造方法的特征在于，所述中間層形成工序包括:釬料配置工序，在所述陶瓷基材的表面配置鋁釬料；金屬部件配置工序，在所述鋁釬料上配置板狀的金屬或合金部件；熱處理工序，對依次配置有所述鋁釬料、和所述金屬或合金部件的所述陶瓷基材進行熱處理。
[0022]上述層疊體的制造方法的特征在于，所述釬料配置工序包括以下工序中的任一工序:釬料糊劑在所述陶瓷基材上的涂布、釬料箔在所述陶瓷基材上的載置、和利用蒸鍍法或濺射法而實施的釬料在所述陶瓷基材上的附著。
[0023]上述層疊體的制造方法的特征在于，所述熱處理工序在真空中或不活潑氣體氣氛中進行。
[0024]上述層疊體的制造方法的特征在于，所述鋁釬料含有選自由鍺、鎂、硅、銅中的任意金屬組成的組中的至少一種金屬。
[0025]上述層疊體的制造方法的特征在于，所述金屬或合金部件的厚度為Imm以下。
[0026]發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，在陶瓷基材的表面形成以金屬或合金為主成分的中間層，并且在該中間層的表面形成金屬被膜層，所述金屬被膜層通過使包含金屬或合金的粉末與氣體一起加速、并以固相狀態(tài)直接噴射并堆積于該中間層的表面而形成，因此，金屬被膜層利用錨固效果與中間層密合，并且在粉末沖撞中間層時，朝向陶瓷基材擠壓中間層。由此，可以得到陶瓷基材與金屬被膜層之間的密合強度高的層疊體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的層疊體即電源模塊的構(gòu)成的示意圖。
[0029]圖2是放大表示圖1所示的電源模塊的主要部分的剖面圖。
[0030]圖3是表示圖1所示的電源模塊的制作方法的流程圖。[0031]圖4A是用于說明對陶瓷基材形成鋁釬料層的工序的剖面圖。
[0032]圖4B是用于說明在鋁釬料層上配置鋁箔的工序的剖面圖。
[0033]圖5是表示冷噴涂裝置的概況的示意圖。
[0034]圖6是表示用于進行對層疊體的密合強度試驗的拉伸試驗裝置的概略構(gòu)成的示意圖。
[0035]圖7是表示實施例及比較例的層疊體的制作條件和實驗條件、以及實驗結(jié)果的表。
[0036]圖8A是表示實施例1的層疊體的剖面的照片。
[0037]圖SB是放大表示圖8A所示的鋁箔與銅被膜的邊界附近的照片。
[0038]圖SC是放大表示圖8A所示的鋁釬料層與氮化鋁基材的邊界附近的照片。
[0039]圖9A是表示實施例2的層疊體的剖面的照片。
[0040]圖9B是放大表示圖9A所示的鋁箔與銅被膜的邊界附近的照片。
[0041]圖9C是放大表示圖9A所示的鋁釬料層與氮化硅基材的邊界附近的照片。
【具體實施方式】
[0042]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細地說明。需要說明的是，本發(fā)明不受以下的實施方式的限定。此外，在以下的說明中參照的各圖僅以能理解本
【發(fā)明內(nèi)容】
的程度而概略性地表示形狀、大小和位置關(guān)系。即，本發(fā)明不僅僅限于各圖中例示的形狀、大小和位置關(guān)系。
[0043](實施方式)
[0044]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的層疊體即電源模塊的構(gòu)成的示意圖。此外，圖2是放大表示圖1所示的層疊體的主要部分的剖面圖。
[0045]圖1所示的電源模塊I具有:作為絕緣基板的陶瓷基材10 ;形成于陶瓷基材10的一個面上的電路層20 ;利用焊料Cl接合于電路層20上的芯片30 ;以及設置于陶瓷基材10的與電路層20相反側(cè)的面上的散熱片40。
[0046]陶瓷基材10是由絕緣性材料形成的大致板狀的部件。作為絕緣性材料，使用例如:氮化鋁、氮化硅等氮化物系陶瓷；氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、塊滑石(steatite)、鎂橄欖石、莫來石(mullite)、二氧化鈦、二氧化硅、賽隆(sialon)等氧化物系陶瓷。
[0047]電路層20是利用后述的冷噴涂法形成的金屬被膜層，例如包含銅等具有良好的電導率的金屬或合金。對于該電路層20，形成用于對芯片30等傳送電信號的電路圖案。
[0048]芯片30通過二極管、晶體管、IGBT (絕緣柵雙極晶體管)等半導體元件來實現(xiàn)。需要說明的是，芯片30可根據(jù)使用目的而在陶瓷基材10上設置多個。
[0049]散熱片40是利用后述的冷噴涂法形成的金屬被膜層，散熱片40由銅、銅合金、鋁、鋁合金、銀、銀合金等具有良好的導熱性的金屬或合金制成。通過此類散熱片40，從芯片30產(chǎn)生的熱經(jīng)由陶瓷基材10被放出至外部。
[0050]如圖2所示，在陶瓷基材10與電路層20之間、以及陶瓷基材10與散熱片40之間設置以金屬或合金為主成分的中間層50。如后文詳細地說明的那樣，該中間層50通過使用釬料將板狀的金屬或合金部件(以下，將其統(tǒng)稱為金屬部件)接合于陶瓷基材10而形成。
[0051]釬料的種類可以根據(jù)陶瓷基材10的種類、板狀的金屬部件的種類進行選擇。在本實施方式中，使用以鋁為主成分且含有鍺、鎂、硅、銅中的至少一種的鋁釬料。
[0052]此外，作為板狀的金屬部件，使用能夠?qū)μ沾苫?0利用釬焊進行接合、且具有能夠利用冷噴涂法形成被膜的程度的硬度的金屬或合金。該硬度的范圍還根據(jù)冷噴涂法的成膜條件等而不同，因此不能一概而論，大致上只要是維氏硬度為100HV以下的金屬部件，則均可應用。具體而言，可列舉鋁、銀、鎳、金、銅或包含這些金屬的合金等。在本實施方式中，使用鋁作為板狀的金屬部件，此時，中間層50是就其整體而言以鋁為主成分的層。
[0053]接著，參照圖3?5對電源模塊I的制作方法進行說明。圖3是表示電源模塊I的制作方法的流程圖。
[0054]首先，在工序SI中，如圖4A所示，優(yōu)選在氮化物系的陶瓷基材10的表面配置鋁(Al)釬料 51。
[0055]作為在陶瓷基材10表面配置鋁釬料51的方法，使用公知的各種方法。例如可以利用絲網(wǎng)印刷法將包含有機溶劑及有機粘合劑的糊狀的釬料涂布于陶瓷基材10。此外，也可以將箔狀的釬料(釬料箔)載置于陶瓷基材10上?；蛘?，還可以利用蒸鍍法、濺射法等使釬料附著于陶瓷基材10的表面。
[0056]在接下來的工序S2中，如圖4B所示，在鋁釬料51上配置鋁(Al)箔52。鋁箔52是厚度為例如0.0lmm?0.2mm左右的板狀的軋制部件。在本實施方式中，通過如此使用厚度小的部件，從而防止在后述的熱處理工序中由鋁箔52和陶瓷基材10之間的熱膨脹率之差所致的破損。需要說明的是，作為配置于鋁釬料51上的部件，不限于箔狀的鋁，只要厚度為約1_以下，則也可以配置板狀的鋁部件。
[0057]需要說明的是，如圖2所示，在陶瓷基材10的兩面形成中間層50的情況下，可以利用2片鋁箔52夾持兩面配置有鋁釬料51的陶瓷基材10。
[0058]在接下來的工序S3中，將表面配置有鋁釬料51及鋁箔52的陶瓷基材10在規(guī)定溫度下保持規(guī)定時間，在真空中實施熱處理。利用該熱處理，使鋁釬料51熔融，得到陶瓷基材10與鋁箔52的接合體。由此使設置于陶瓷基材10表面的鋁釬料51及鋁箔52成為中間層50。需要說明的是，也可以代替真空釬焊而在氮氣等不活潑氣體氣氛中進行熱處理。
[0059]在接下來的工序S4中，利用冷噴涂法在中間層50上形成金屬被膜層(電路層20及散熱片40)。圖5是表示用于形成金屬被膜層的冷噴涂裝置的概況的示意圖。
[0060]圖5所示的冷噴涂裝置60具有:加熱壓縮氣體的氣體加熱器61 ;收容金屬被膜層的材料的粉末且將其供給至噴槍63的粉末供給裝置62 ;將加熱后的壓縮氣體和被供給于此處的材料粉末噴射至基材的氣體噴嘴64 ；以及分別用于調(diào)節(jié)氣體加熱器61及壓縮氣體對粉末供給裝置62的供給量的閥門65及66。
[0061]作為壓縮氣體，使用氦氣、氮氣、空氣等。供給至氣體加熱器61的壓縮氣體被加熱至例如50°C以上、且比金屬被膜層的材料粉末的熔點低的范圍的溫度后，被供給至噴槍62。壓縮氣體的加熱溫度優(yōu)選為300?900°C。
[0062]另一方面，供給至粉末供給裝置62的壓縮氣體將粉末供給裝置62內(nèi)的材料粉末以規(guī)定的噴出量供給至噴槍63。
[0063]利用呈擴散形狀的氣體噴嘴64使被加熱后的壓縮氣體成為超音速流(約340m/s以上)。此時的壓縮氣體的氣體壓力優(yōu)選為I?5MPa左右。這是由于:通過將壓縮氣體的壓力調(diào)整至該程度，從而可以實現(xiàn)金屬被膜層與中間層50的密合強度的提高。更優(yōu)選以2?4MPa左右的壓力進行處理。供給至噴槍63的粉末材料通過被投入到該壓縮氣體的超音速流中而被加速，在固相狀態(tài)下直接以高速與陶瓷基材10上的中間層50沖撞而堆積，形成被膜。需要說明的是，只要是能夠使材料粉末以固相狀態(tài)向陶瓷基材10沖撞而形成被膜的裝置，則并不限于圖5所示的冷噴涂裝置60。
[0064]需要說明的是，在形成電路層20作為金屬被膜層的情況下，例如可以在中間層50的上層配置形成有電路圖案的金屬掩模等，并使用例如銅的粉末來形成被膜。另一方面，在形成散熱片40作為金屬被膜層的情況下，例如使用鋁的粉末形成規(guī)定厚度的被膜(堆積層)，之后，利用激光切削等對該被膜(堆積層)形成所需的流路圖案即可。
[0065]進而，根據(jù)需要將芯片30等部件利用焊料接合于電路層20。由此完成圖1所示的電源模塊I。
[0066]如以上說明的那樣，在本實施方式中，在陶瓷基材10的表面使用鋁釬料51及鋁箔52形成中間層50，利用冷噴涂法在該中間層50上形成金屬被膜層。因此，在材料粉末沖撞中間層50時，產(chǎn)生充分的錨固效果，形成牢固密合于中間層50的金屬被膜層。此外，在材料粉末的沖撞時，對中間層50施加陶瓷基材10方向的擠壓力，因此中間層50相對于陶瓷基材10的接合強度提高。其結(jié)果可以得到陶瓷基材10、中間層50和金屬被膜層牢固地密合的層疊體。因此，通過將此類層疊體應用于電源模塊I，從而可以提高模塊整體的機械強度。
[0067]此外，根據(jù)本實施方式，不使用機械締結(jié)部件、焊料、硅潤滑油等即可配設電路層
20、散熱片40。因此，導熱性比以往更為優(yōu)異，結(jié)構(gòu)也簡樸，能夠使尺寸小型化。此外，在電源模塊I的尺寸與以往為相同程度的情況下，可以增大散熱片等主要構(gòu)成部分所占的比例。
[0068]此外，根據(jù)本實施方式，將電路層20及散熱片40僅隔著以具有良好的導熱性的鋁為主成分的中間層50而配設于陶瓷基材10上，因此能夠使電路層20中產(chǎn)生的熱從散熱片40高效地散熱。
[0069]這里，作為例如電源模塊用的絕緣基板，一直以來理想的是使用具有良好導熱性的氮化物系陶瓷。但是，在對氮化物系陶瓷基板大氣釬焊散熱片等部件的情況下，兩者的接合強度變得不充分。此外，在利用真空釬焊對氮化物系陶瓷基板接合散熱片等部件的情況下，在真空釬焊中熱處理溫度變成高溫(例如600°C以上)，因此存在因熱膨脹率差而發(fā)生剝離、破裂的風險。
[0070]與此相對，在本實施方式中，對氮化物系陶瓷基材真空(或在不活潑氣體氣氛中)釬焊鋁箔這樣的厚度較薄的部件而形成中間層，因此即使熱處理溫度達到高溫，也不會因熱膨脹率之差而產(chǎn)生中間層自基板起的剝離、破裂。而且，在該中間層上利用冷噴涂法直接形成作為散熱片等部件的金屬被膜層，因此能夠制作機械強度強且具有良好導熱性的電源模塊。
[0071]需要說明的是，在上述實施方式中，將利用金屬被膜層形成的溫度調(diào)節(jié)裝置作為使產(chǎn)生自芯片的熱進行散熱的散熱片而進行了說明，但也可以是用于對層疊于芯片等陶瓷基材的部件進行加熱而設置的加熱裝置。
[0072]此外，在上述實施方式中，在陶瓷基材10的兩側(cè)形成了中間層50及金屬被膜層，也可以僅在陶瓷基材10的任意一面(例如散熱片40側(cè)的面)設置中間層50及金屬被膜層。
[0073]此外，在上述實施方式中，作為層疊體的基材，可列舉出具有絕緣性的氮化物系陶瓷、氧化物系陶瓷，但對于碳化物系陶瓷等導電性的基材，也可以利用同樣的的方法來制作
層疊體。
[0074]在上述實施方式中，使用鋁釬料51及鋁箔52形成中間層50，因此大多將中間層50作為以鋁為主成分的大致一樣的層來進行觀察。但是，通過對中間層50的元素分布分析、利用SEM的金屬組織觀察等，有時還能夠?qū)碜园鍫畹匿X部件即鋁箔52且大致由鋁形成的層、與來自鋁釬料51且含有鋁以外的成分(鍺、鎂、硅、銅等)的層進行識別。
[0075]此外，在上述實施方式中，在代替鋁箔52而使用銀、鎳、金、銅等等其他種類的金屬部件的情況下，也可以利用同樣的方法來制作層疊體。此時，中間層50有時會成為以該金屬為主成分的層和來自鋁釬料51且以鋁為主成分的層的2層結(jié)構(gòu)。
[0076]實施例
[0077]利用本實施方式的層疊體的制造方法，制作在氮化物系陶瓷的基材上形成有銅(Cu)被膜的層疊體的試驗片，進行了測定基材與銅被膜之間的密合強度的實驗。
[0078]圖6是表示在測定試驗片的密合強度時使用的基于簡易拉伸試驗法的試驗裝置的示意圖。在該試驗裝置70中，經(jīng)由粘接劑73將鋁銷72粘著于被膜層(銅被膜)83，將鋁銷72從上方插穿固定臺71的孔部71a，將試驗片80載置于固定臺71上，將鋁銷72向下方拉伸，由此對基材81與隔著中間層82形成的被膜層83之間的密合強度進行了評價。此夕卜，關(guān)于比較例，在直接形成于基材81上的被膜層83上粘接鋁銷72，進行了同樣的實驗。評價通過被膜層83從基材81剝離的時刻的拉伸應力和剝離狀態(tài)來進行。需要說明的是，關(guān)于基材81的尺寸，實施例、比較例均設為50mmX50mmX0.635mm。
[0079]圖7是表示實施例及比較例的層疊體的制作條件、實驗條件以及實驗結(jié)果的表。在圖7中，“密合強度”欄的數(shù)值表示在基材81與被膜層83之間產(chǎn)生剝離時的拉伸應力的值。此外，“密合強度”欄的60MPa”的記載是指:即使試驗裝置70中產(chǎn)生因粘接劑73的斷裂所致的剝離、即在試驗裝置70中施加能夠測定的最大拉伸應力(60MPa)，基材81與被膜層83也不會發(fā)生剝離。
[0080](實施例1)
[0081]作為實施例1，在氮化鋁(AlN)基材上配置鋁釬料及厚度約0.2mm的鋁(Al)箔，在590°C的真空中實施4小時熱處理，由此形成中間層。在該中間層上利用冷噴涂法形成厚度約1.0mm的銅(Cu)被膜。此時的成膜條件為:氮氣(N2)的溫度400°C、噴射壓力5MPa。
[0082]如圖7所示，在實施例1的情況下，在基材81與被膜層83之間得到60MPa以上的
密合強度。
[0083]圖8A?圖8C是在實施拉伸試驗后利用SEM (掃描型電子顯微鏡)對由實施例1得到的層疊體的剖面進行觀察的照片。圖8A是包括氮化鋁(AlN)基材、中間層(Al箔+ Al釬料層)、銅(Cu)被膜的300倍的放大照片。圖SB是表示圖8A所示的鋁(Al)箔與銅被膜的邊界附近的2000倍的放大照片。圖SC是表示圖8A所示的氮化鋁基材與鋁(Al)釬料層的邊界附近的2000倍的放大照片。
[0084]如圖8A所示，在中間層內(nèi)實施了熱處理的結(jié)果為:在鋁箔與鋁釬料層之間未觀察到明確的邊界。此外，如圖8B所示，在鋁箔的上部觀察到銅被膜陷入鋁箔而使兩者密合的錨固效果。進而，如圖8C所示，在氮化鋁基材與鋁釬料層的邊界觀察到因熱處理而軟化后的鋁釬料層緊密地結(jié)合于氮化鋁基材表面的現(xiàn)象。[0085]在這些圖8A?SC中均未觀察到因拉伸試驗所致的剝離、斷裂的跡象。
[0086](實施例2)
[0087]作為實施例2，在氮化硅(Si3N4)基材上配置鋁釬料及厚度約0.2mm的鋁(Al)箔，在590°C的真空中實施4小時熱處理，由此形成中間層。在該中間層上利用冷噴涂法形成厚度約1.0mm的銅(Cu)被膜。此時的成膜條件與實施例1同樣。
[0088]如圖7所示，在實施例2的情況下，在基材81與被膜層83之間得到60MPa以上的
密合強度。
[0089]圖9A?圖9C是在實施拉伸試驗后利用SEM (掃描型電子顯微鏡)對由實施例2得到的層疊體的剖面進行觀察的照片。圖9A是包括氮化硅(Si3N4)基材、中間層(Al箔+ Al釬料層)、銅(Cu)被膜的300倍的放大照片。圖9B是表示圖9A所示的鋁(Al)箔與銅被膜的邊界附近的2000倍的放大照片。圖9C是表示圖9A所示的氮化硅基材與鋁(Al)釬料層的邊界附近的2000倍的放大照片。
[0090]如圖9A所示，在實施例2中，也與實施例1同樣在中間層內(nèi)未觀察到鋁箔與鋁釬料層之間的明確的邊界。此外，如圖9B所示，在鋁箔的上部觀察到利用錨固效果將銅被膜密合于鋁箔的現(xiàn)象。如圖9C所示，在氮化硅基材與鋁釬料層的邊界也觀察到鋁釬料層緊密結(jié)合于氮化硅基材的狀態(tài)，并未確認到中間層或銅被膜自氮化硅基材的剝離。
[0091](比較例)
[0092]作為比較例1，在氮化鋁(AlN)基材上利用冷噴涂法直接形成銅(Cu)被膜。此外，作為比較例2，在氮化硅(Si3N4)基材上利用冷噴涂法直接形成銅(Cu)被膜。需要說明的是，比較例中的成膜條件與實施例1相同。
[0093]如圖7所示，在比較例I及2中，并未對基材附著銅被膜，在試驗片的制作后銅被膜自基材剝離，無法進行拉伸試驗。
[0094]符號說明
[0095]I 電源模塊
[0096]10 陶瓷基材
[0097]20 電路層
[0098]30 芯片
[0099]40 散熱片
[0100]50 中間層
[0101]51 鋁釬料
[0102]52 鋁箔
[0103]60 冷噴涂裝置
[0104]61 氣體加熱器
[0105]62 粉末供給裝置
[0106]63 噴槍
[0107]64 氣體噴嘴
[0108]65 閥門
[0109]70 試驗裝置
[0110]71 固定臺[0111]71a 孔部
[0112]72鋁銷
[0113]73粘接劑
[0114]80試驗片
[0115]81基材
[0116]82 中間層
[0117]83被膜層(銅被膜)
【權(quán)利要求】
1.一種層疊體，其特征在于，具備具有絕緣性的陶瓷基材、形成于所述陶瓷基材的表面的中間層、以及在所述中間層的表面形成的金屬被膜層， 所述中間層以金屬或合金為主成分， 所述金屬被膜層通過使包含金屬或合金的粉末與氣體一起加速、并且以固相狀態(tài)直接噴射并堆積于所述中間層的表面而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊體，其特征在于，所述中間層通過將板狀的金屬或合金部件釬焊在所述陶瓷基材上而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊體，其特征在于，所述陶瓷基材包含氮化物系陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的層疊體，其特征在于，所述中間層至少包含以鋁為主成分的層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層疊體，其特征在于，所述中間層含有選自由鍺、鎂、硅、銅中的任意金屬組成的組中的至少一種金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的層疊體，其特征在于，所述中間層還包含以銀、鎳、金、銅中的任意金屬為主成分的層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的層疊體，其特征在于，所述金屬被膜層包含銅或招。
8.一種層疊體的制造方法，其特征在于，包括: 中間層形成工序，在具有絕緣性的陶瓷基材的表面形成以金屬或合金為主成分的中間層；以及 被膜形成工序，在所述中間層的表面形成金屬被膜層，所述金屬被膜層通過使包含金屬或合金的粉末與氣體一起加速、并且以固相狀態(tài)直接噴射并堆積于所述中間層的表面而形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層疊體的制造方法，其特征在于，所述中間層形成工序包括: 釬料配置工序，在所述陶瓷基材的表面配置鋁釬料； 金屬部件配置工序，在所述鋁釬料上配置板狀的金屬或合金部件； 熱處理工序，對依次配置有所述鋁釬料、和所述金屬或合金部件的所述陶瓷基材進行熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的層疊體的制造方法，其特征在于，所述釬料配置工序包括以下工序中的任一工序: 釬料糊劑在所述陶瓷基材上的涂布、 釬料箔在所述陶瓷基材上的載置、和 利用蒸鍍法或濺射法而實施的釬料在所述陶瓷基材上的附著。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的層疊體的制造方法，其特征在于，所述熱處理工序在真空中或不活潑氣體氣氛中進行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的層疊體的制造方法，其特征在于，所述鋁釬料含有選自由鍺、鎂、硅、銅中的任意金屬組成的組中的至少一種金屬。
13.根據(jù)權(quán)利要求9?12中任一項所述的層疊體的制造方法，其特征在于，所述金屬或合金部件的厚度為Imm以下。
【文檔編號】B32B15/04GK103648766SQ201280034470
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】山內(nèi)雄一郎, 平野智資, 齋藤慎二, 花待年彥 申請人:日本發(fā)條株式會社