(57)【要約】  本発明は、銅−セラミックス複合材料であって、−  セラミック基板と、−  銅又は銅合金からなる被膜とを有し、前記銅又は銅合金は、粒子サイズが１０μｍから３００μｍの範囲内であり、粒子サイズの数分布における中央値ｄ５０及び算術平均ｄａｒｉｔｈについて、ｄａｒｉｔｈに対するｄ５０の比（ｄ５０／ｄａｒｉｔｈ）が０．７５から１．１０の範囲内である、上記銅−セラミックス複合材料に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅−セラミックス複合材料であって、
−  セラミック基板と、
−  前記セラミック基板上に存在し、銅又は銅合金からなる被膜と、を有し、
前記銅又は銅合金は、
−  粒子サイズが１０μｍから３００μｍの範囲内であり、
−  粒子サイズの数分布における中央値ｄ５０及び算術平均ｄａｒｉｔｈについて、ｄａｒｉｔｈに対するｄ５０の比（ｄ５０／ｄａｒｉｔｈ）が０．７５から１．１０の範囲内である、
上記銅−セラミックス複合材料。
【請求項２】
ｄａｒｉｔｈに対するｄ５０の比（ｄ５０／ｄａｒｉｔｈ）が０．７８から１．０５の範囲内、より好ましくは０．８０から１．００の範囲内である、請求項１に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項３】
前記銅又は銅合金は、粒子サイズの数分布におけるｄ５及びｄ９５について、ｄ９５に対するｄ５の比が、０．１から０．４の範囲内、より好ましくは０．１１から０．３５の範囲内、さらに好ましくは０．１２から０．３０の範囲内である、請求項１又は請求項２に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項４】
前記銅又は銅合金の粒子サイズが、１５μｍから２５０μｍの範囲内、より好ましくは２０μｍから２１０μｍの範囲内である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項５】
銅又は銅合金からなる前記被膜が、ＤＣＢ法によって前記セラミック基板に貼り付けられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項６】
銅又は銅合金からなる前記被膜が、少なくとも部分的に電気接触部を形成する構造化部を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項７】
前記セラミック基板が、酸化物、窒化物、炭化物、又はこれら材料の少なくとも２種の混合物若しくは複合材料を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項８】
前記セラミック基板が、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも６５重量％含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項９】
銅又は銅合金からなる前記被膜は、その面積の少なくとも７０％に渡って厚さが０．２ｍｍから１．２ｍｍの範囲内であり；及び／又は、前記セラミック基板は、その面積の少なくとも７０％に渡って厚さが０．２ｍｍから１．２ｍｍの範囲内である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の銅−セラミックス複合材料を少なくとも１種と、１又は２以上のボンドワイヤーとを含むモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅−セラミックス複合材料、及び当該複合材料を備え、パワーエレクトロニクス部品に使用可能なモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス回路基板は、熱伝導性が高く、寸法安定性及び機械的強度に優れ、絶縁強度も高いことから、ハイパワーエレクトロニクスの分野において特に興味を集めている。
【０００３】
セラミック基板を金属化するには、ダイレクト銅ボンディング（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｏｐｐｅｒ−Ｂｏｎｄｉｎｇ）（通常、ＤＣＢ法と呼ばれる。）や活性金属ろう付け法（Ａｃｔｉｖｅ−Ｍｅｔａｌ−Ｂｒａｚｉｎｇ）（通常、ＡＭＢ法と呼ばれる。）等の様々な方法が利用可能である。
【０００４】
セラミック基板の金属化後に得られる複合材料は、金属−セラミック基板又は金属−セラミックス複合材料とも呼ばれる。例えばＤＣＢ法により作製された場合には、「ＤＣＢ基板」という用語がしばしば用いられる。
【０００５】
ＤＣＢ法では、銅の融点が、酸素によって１０８３℃から共晶融点の１０６５℃まで低下することが利用される。セラミック基板の金属化前に銅箔を酸化するか、高温プロセス（例えば１０６５℃から１０８０℃の範囲の温度）中に酸素を供給することによって、薄い共晶溶融層が形成される。この層をセラミック基板の表面と反応させることで、セラミックスと金属を強固に接合することができる。
【０００６】
ＤＣＢ法は、例えばＵＳ３７４４１２０又はＤＥ２３１９８５４に記載されている。
【０００７】
金属化は、例えばセラミック基板の片面のみに行ってもよいし（「単層ボンディング（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｌａｙｅｒ−Ｂｏｎｄｉｎｇ）」、ＳＬＢ）、あるいはセラミック基板の両面に同時に行ってもよい（「２層ボンディング（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ−Ｂｏｎｄｉｎｇ）」ＤＬＢ）。また、基板の第１面を最初のＳＬＢ工程により金属化し、続けて反対側の面を更なるＳＬＢ工程により金属化することも可能である。
【０００８】
貼り付けた金属被膜を、例えばエッチング法により構造化して、導体路を形成することも知られている。
【０００９】
パワーエレクトロニクス用途の多くでは、金属−セラミックス複合材料は、大きな温度変化（例えば−４０℃から＋１５０℃の範囲）が起こりうるような、強い温度変化ストレスにさらされる。
【００１０】
セラミック基板と金属被膜との熱膨張係数の違いから、温度変動の際に、これらの層の遷移部分には相当な機械的ストレスが発生し、最終的には、セラミックス表面からの金属の剥離が少なくとも部分的に起こりうる。金属層の周辺部分に特別な構造化を施すことで、引張及び圧縮ストレスの勾配を減少させて、耐熱衝撃性を高めることができることが知られている。ＤＥ４００４８４４及びＤＥ４３１８２４１Ａ１には、周辺部の弱体化として縁部の凹みや孔を有する、セラミック基板の金属被膜が記載されている。
【００１１】
ハイパワーエレクトロニクスのモジュールや部品として使用するには、金属被膜を配線（しばしば「ボンドワイヤー」とも呼ばれる。）に接合することができる。ボンドワイヤーが脱落してしまうリスクが最小化されるように、この金属被膜とボンドワイヤーとの接続は非常に強いものであるべきである。
【００１２】
したがって、原則として金属被膜は、セラミック基板と良好に接着しており、かつ金属線と良好な結合を形成できることが望ましい。しかし、セラミック基板とボンドワイヤーは材質が大きく異なるため、両者の要求を同時に満たすことは未だに課題である。
【００１３】
エレクトロニクス用途に関連する銅−セラミックス複合材料のさらなる特性としては、熱伝導性及び機械的強度（特にセラミック基板の熱伝導性及び機械的強度）や、長期にわたる温度変化ストレスを受けても十分に強固なままであるような、金属被膜のセラミックス表面への非常に強固な結合が挙げられる。
【００１４】
ＤＥ１０２０１２１１０３２２では、金属−セラミックス複合材料のセラミック基板が、その粒子構造（すなわち、顕微鏡レベルの構造）についてさらに詳細に定義されている。セラミック基板は、酸化ジルコニウムで強化された酸化アルミニウムを含み、当該酸化アルミニウムの平均粒子サイズが２μｍから８μｍの範囲内であり、全粒子境界長に対するＡｌ２Ｏ３粒子の粒子境界長の比が＞０．６である。ＤＥ１０２０１２１１０３２２によれば、この粒子構造が熱伝導性の改善に貢献している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、諸特性が改善された、特に耐熱衝撃性とワイヤーボンディングに対する挙動に優れる金属−セラミックス複合材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本目的は、銅−セラミックス複合材料であって、
−  セラミック基板と、
−  前記セラミック基板上に存在し、粒子サイズが１０μｍから３００μｍの範囲内である銅又は銅合金からなる被膜と、
を有する上記銅−セラミックス複合材料により達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】セラミック基板１が銅又は銅合金からなる被膜２を下面及び上面の両方に有する例示的な銅−セラミックス複合材料を示す模式図である。
【図２】セラミック基板１の複数の領域に銅又は銅合金からなる被膜２を設けた例示的な銅−セラミックス複合材料を示す模式図である。
【図３】粒子サイズの決定法を示す模式図である。
【図４】楕円形粒子構造を有する粒子の形状系数ＲＫに関する説明図である。
【図５】Ｋ−Ｋ−Ｖ１の銅被膜表面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
銅−セラミックス複合材料の銅被膜は、通常、小さな結晶子（粒子とも呼ぶ。）からなる多結晶材である。顕微鏡レベルでは、多結晶材は、粒子構造（例えば、粒子サイズ分布、粒子形状、質感等）という観点からさらに詳細に特徴づけることができる。
【００１９】
本発明では、銅−セラミックス複合材料が長期間にわたる温度変化ストレスにさらされても、粒子サイズが１０μｍから３００μｍの範囲内である銅又は銅合金からなる被膜は、依然としてセラミック基板に対して良好な接着を示すことが実証された。同時に、この粒子サイズの銅又は銅合金によれば、十分なワイヤーボンディングが可能である。
【００２０】
本発明によれば、耐熱衝撃性とは、銅−セラミック基板のセラミックスからの剥離に対する銅層の耐性又は耐久能力であり、当該耐性は、セラミックスに対する銅層の少なくとも１回の温度変化の後に定まる。耐熱衝撃性の改善とは、耐えられる温度変化の回数が増えることを意味する。
【００２１】
本発明によれば、ワイヤーボンディングの改善とは、ボンドワイヤーを銅−セラミックス複合材料の銅表面から分離するのに必要な力が増すことを意味する。
【００２２】
本発明によれば、銅接着力の改善とは、銅−セラミックス複合材料に対する銅の接着力であって、接着された銅箔を銅−セラミックス複合材料のセラミックス表面から剥がすのに必要な力が増すことである。例示的な測定方法は、ＤＥ１０２００４０１２２３１Ｂ４（ＤＥ１０２００４０１２２３１Ｂ４の図２及び図３）によって当業者に公知である。
【００２３】
本発明によれば、セラミックスの曲げ破壊強度の改善とは、３点曲げ試験における破壊に至るまでの力が増すことを意味する。セラミックスの曲げ破壊強度の測定は、例えばＤＩＮ  ＥＮ８４３−１（２００８）によって当業者に公知である。好ましくは、試料の形状については、試料寸法を２０ｘ４０ｘ０．３８ｍｍ３又は２０ｘ４０ｘ０．６３ｍｍ３とするＤＩＮ  ＥＮ８４３−１（２００８）から逸脱する。
【００２４】
銅又は銅合金の粒子サイズは、好ましくは１５μｍから２５０μｍの範囲内、より好ましくは２０μｍから２１０μｍの範囲内である。
【００２５】
本発明において、これらの値は粒子サイズ分布の厳密な上限及び下限とはみなされず、±１０％の範囲内で変動しうる。しかし、好ましい実施形態によれば、これらの値は、銅又は銅合金の粒子サイズ分布の下限及び上限であり、粒子サイズはこれより小さくならず、又はこれを超えない。したがって、好ましい実施形態によれば、銅又は銅合金は、上記の範囲外となる粒子を持たない。よって、銅の最小及び最大粒子サイズをｄｍｉｎ（Ｃｕ）及びｄｍａｘ（Ｃｕ）とすると、好ましくはｄｍｉｎ（Ｃｕ）が≧１０μｍかつｄｍａｘ（Ｃｕ）が≦３００μｍ、より好ましくはｄｍｉｎ（Ｃｕ）が≧１５μｍかつｄｍａｘ（Ｃｕ）が≦２５０μｍ、さらに好ましくはｄｍｉｎ（Ｃｕ）が≧２０μｍかつｄｍａｘ（Ｃｕ）が≦２１０μｍである。
【００２６】
銅−セラミックス複合材料における粒子サイズは、好適な粒子サイズ分布を持つ銅箔原料を用いることにより望ましい値に設定することができる。そのような銅箔は、市販されているか、標準的な方法により得ることができる。銅箔原料を熱処理することにより、任意で粒子サイズの微調整を行うことができる。
【００２７】
原則として当業者に公知であるが、粒子サイズ分布の測定は、粒子数（すなわち数分布）に基づくか、あるいは粒子の質量（すなわち質量分布）又は体積に基づいて行うことができる。本発明では、粒子サイズの分布を粒子数に基づいて求める。
【００２８】
一般に知られているが、粒子サイズ分布の特徴的な値として、特にｄ５０、ｄ５及びｄ９５がある。ｄ５０は、しばしば中央値とも呼ばれ、５０％の粒子の径がｄ５０よりも小さいことを指す。
【００２９】
同様に、ｄ５は、５％の粒子の径がｄ５よりも小さいことを指し、ｄ９５は、９５％の粒子の径がｄ９５よりも小さいことを指す。
【００３０】
粒子サイズ分布の算術平均ｄａｒｉｔｈは、個々の粒子の粒子サイズの合計を粒子数で除することにより得られる。
【００３１】
粒子サイズ分布の対称性は、その分布の算術平均ｄａｒｉｔｈに対する中央値ｄ５０の比（すなわち、比ｄ５０／ｄａｒｉｔｈ、以下、粒子サイズ分布の対称性値Ｓとも呼ぶ。）により表すことができる。対称性値が１．０に近づくほど、粒子サイズ分布はより対称である。
【００３２】
本発明では、驚くべきことに、銅又は銅合金の粒子サイズ分布の対称性を高くすることにより、耐熱衝撃性及びワイヤーボンディング特性のさらなる最適化を実現することができることが明らかとなった。従って、好ましい実施形態によれば、銅又は銅合金は、粒子サイズの数分布における中央値ｄ５０及び算術平均ｄａｒｉｔｈが、ｄａｒｉｔｈに対するｄ５０の比（すなわちｄ５０／ｄａｒｉｔｈ）で０．７５から１．１０の範囲内、より好ましくは０．７８から１．０５の範囲内、さらに好ましくは０．８０から１．００の範囲内である。銅、例えば事前に原料銅箔における粒子サイズ分布の対称性を設定することのできる好適な方法は、当業者に公知である。例えば、銅箔における粒子サイズ分布の対称性は、好適な処理温度又はローラー処理の影響を受けうる。最終的な銅−セラミックス複合材料において上記の対称性値を実現することのできる原料銅箔は、市販されているか、標準的な方法により得ることができる。
【００３３】
さらに、本発明では、驚くべきことに、粒子サイズ分布の広がりが一定の条件を満たすようにすることにより、耐熱衝撃性及びワイヤーボンディング特性のさらなる最適化を実現することができることが明らかとなった。粒子サイズ分布を狭すぎるものとした場合、温度変化耐性に不利になることがある。一方、広すぎる粒子サイズ分布は、ワイヤーボンディング特性に不利になることがある。粒子サイズ分布の広がりは、ｄ９５に対するｄ５の比により表すことができる。好ましい実施形態によれば、銅又は銅合金は、粒子サイズの数分布におけるｄ５及びｄ９５が、ｄ９５に対するｄ５の比で０．１から０．４の範囲内、より好ましくは０．１１から０．３５の範囲内、さらに好ましくは０．１２から０．３０の範囲内である。
【００３４】
銅又は銅合金の粒子サイズの数分布は、好ましくはｄ９５が≦２５０μｍ、より好ましくは１４０μｍから２５０μｍの範囲内、さらに好ましくは１４０μｍから２３０μｍの範囲内、さらに好ましくは１５０μｍから２００μｍの範囲内である。銅又は銅合金の粒子サイズ数分布のｄ５は、好ましくは≧１５μｍであり；ｄ５は、より好ましくは１５μｍから８０μｍの範囲内、さらに好ましくは２０μｍから７５μｍの範囲内、さらに好ましくは２５μｍから７０μｍの範囲内である。
【００３５】
銅又は銅合金の粒子サイズ数分布の好ましいｄ５０は、例えば５５μｍから１１５μｍの範囲内である。
【００３６】
本発明において、銅又は銅合金の粒子サイズ数分布のｄ５、ｄ５０及びｄ９５値は、以下の条件を満たすように選択されることが好ましい：
４．０≧（ｄ９５−ｄ５）／ｄ５０≧０．５。
【００３７】
銅被膜の粒子を、セラミック基板の表面に平行な面への２次元投影において、好ましくは円形又は丸い形とすることにより、温度変化耐性のさらなる最適化を実現することができる。個々の粒子の形状は、形状係数（Ｆｏｒｍｆａｋｔｏｒ）ＲＫにより表すことができる。これは、ｄＫ，ｍａｘの長さを半分にする箇所においてｄＫ，ｍａｘに直交する粒子径ｄＫ，ｏｒｔｈｏに対する最大粒子径ｄＫ，ｍａｘの比である（すなわち、ＲＫ＝ｄＫ，ｏｒｔｈｏ／ｄＫ，ｍａｘ）。
【００３８】
銅又は銅合金の平均粒子形状係数Ｒａ（Ｃｕ）は、銅粒子の形状係数ＲＫの算術平均から得られる。例えば、銅材が細長い粒子を高い割合で含んでいる場合、この銅の平均粒子形状係数は、比較的低い値となるであろう。一方、平均粒子形状係数の値が１．０に近づくほど、丸く円形の粒子の割合が高くなる。銅又は銅合金の平均粒子形状係数Ｒａ（Ｃｕ）は、好ましくは≧０．４０、より好ましくは≧０．６０又は≧０．８０である。銅中、例えば原料銅箔の時点における粒子形状を設定することができる好適な方法は、当業者に公知である。例えば、銅箔における粒子形状は、好適な処理温度又はローラー処理の影響を受けうる。最終的な銅−セラミックス複合材料において上記の平均粒子形状係数Ｒａ（Ｃｕ）を実現することのできる原料銅箔は、市販されているか、標準的な方法により得ることができる。
【００３９】
銅−セラミックス複合材料における銅又は銅合金からなる被膜の好適な厚さは、当業者に公知である。下記のように、銅又は銅合金の一部は、例えば周辺弱体化部を形成するために、被膜のある部分、特に周辺領域で再び除去される。したがって、本発明では、金属被膜は様々な厚さを有しうるものである。通常、銅又は銅合金からなる被膜は、その面積の少なくとも７０％に渡って厚さが０．２ｍｍから１．２ｍｍの範囲内である。例えば、厚さは約３００μｍであってよい。
【００４０】
銅又は銅合金からなる被膜の厚さ（ＤＣｕ）及び銅又は銅合金の粒子サイズ数分布の中央値ｄ５０は、好ましくはｄ５０に対するＤＣｕの比が０．０５から０．４０の範囲内となるように選択される。このために、銅又は銅合金の厚さＤＣｕを被膜の１箇所で求め、これを銅又は銅合金の粒子サイズ数分布の中央値ｄ５０で除する。比ＤＣｕ／ｄ５０は、銅又は銅合金からなる被膜の面積の少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％に渡って、好ましくは０．０５から０．４０の範囲内である。
【００４１】
被膜の銅は、好ましくは純度が≧９９．５０％、より好ましくは≧９９．９０％、さらに好ましくは≧９９．９５％あるいは≧９９．９９％である。
【００４２】
銅又は銅合金からなる被膜は、好ましくはＤＣＢ法によりセラミック基板に貼り付けられる。上記のように、通常のＤＣＢ法は、例えば以下の工程からなる。
−  銅箔を酸化して、表面に酸化銅層を形成する；
−  酸化銅層を形成した銅箔をセラミック基板に載せる；
−  複合材料を＜１０８３℃の温度（例えば１０６５℃から１０８０℃の温度範囲内）で加熱する；
−  室温まで冷却する。
【００４３】
ＤＣＢ法の結果として、スピネル結晶子（例えば、銅−アルミニウムスピネル）が、銅又は銅合金からなる被膜とセラミック基板の間に存在しうる。
【００４４】
銅又は銅合金からなる被膜は、例えばセラミック基板の片面のみに貼り付けられていてもよい。あるいは、セラミック基板の両面（すなわち上面及び下面）に銅又は銅合金からなる被膜が設けられていてもよい。図１に、セラミック基板１が銅又は銅合金からなる被膜２を下面及び上面の両方に有する、例示的な銅−セラミックス複合材料を示す。図２に、セラミック基板１の複数の領域のそれぞれに銅又は銅合金からなる被膜２を設けた例示的な銅−セラミックス複合材料を示す。下記のように、個々の金属化領域は、選択的破壊線（Ｓｏｌｌｂｒｕｃｈｌｉｎｉｅｎ）（図２では図示せず。）により互いに分離されることで、当該選択的破壊線に沿った破壊により個別化されてもよい。
【００４５】
電気接触部を形成するために、銅又は銅合金からなる被膜を少なくとも部分的に構造化することができる。金属被膜の構造化は、公知の方法、特に（例えばエッチングマスクを用いた）エッチング法により行うことができる。
【００４６】
エッチング法では、銅又は銅合金を、いくつかの小領域において完全に除去して、セラミック基板の表面を当該小領域において露出させる。さらに、銅又は銅合金からなる被膜は、１又は２以上の凹部（好ましくは円形凹部）を有していてもよく、これは、エッチング法により凹部を導入する領域の銅又は銅合金を一部のみ除去することにより得てもよく、この領域においてセラミック基板の表面は、依然として銅又は銅合金に覆われている。それに代えて、又はそれに加えて、凹部の銅又は銅合金をセラミック表面まで完全にエッチングしてもよい。好ましくは銅又は銅合金からなる被膜の周辺領域におけるこのような凹部の可能な配置に関しては、例えばＤＥ４００４８４４Ｃ１及びＤＥ４３１８２４１Ａ１が参照される。
【００４７】
セラミック基板の好適な材料は、当業者に公知である。セラミック基板は、好ましくは酸化物、窒化物、炭化物又はこれらのうち少なくとも２種以上の混合物若しくは複合材料を含む。セラミック基板は、１層のみ、あるいは複数層からなりうる。
【００４８】
好適な酸化物としては、例として酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又はＢｅＯを挙げることができる。酸化物が酸化アルミニウムである場合には、任意で酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）により強化されていてもよい。通常、このようなＺｒＯ２強化Ａｌ２Ｏ３は、全質量に対して酸化ジルコニウムを０．５重量％から３０重量％の割合で含む。また、酸化ジルコニウムは、任意で１又は２種以上のドープ酸化物、特に酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化セリウム又は酸化マグネシウムにより、酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウムの全質量に対して通常最大０．０１重量％又は最大５％の割合でドープされていてもよい。
【００４９】
セラミック基板が窒化物を含む場合、当該窒化物は、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素又は窒化チタンであってよい。例えば、セラミック基板は、少なくとも１層の窒化アルミニウム及び少なくとも１層のＡｌ２Ｏ３を含む多層セラミック基板であってよく、銅又は銅合金からなる被膜は、Ａｌ２Ｏ３層上に存在する。
【００５０】
セラミック基板が炭化物を含む場合、当該炭化物は、例えば炭化ケイ素であってよい。
【００５１】
好ましい実施形態によれば、セラミック基板は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む。上記のように、酸化アルミニウムは、ＺｒＯ２強化Ａｌ２Ｏ３であってよい。
【００５２】
セラミック基板は、好ましくはＡｌ２Ｏ３を少なくとも６５重量％含む。Ａｌ２Ｏ３を強化するＺｒＯ２が存在しない場合、セラミック基板は、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも９５重量％、好ましくは９６重量％含みうる。
【００５３】
ＺｒＯ２強化酸化アルミニウムを用いる場合（上記のようにＺｒＯ２は任意でドープされている。）、セラミック基板は、当該ＺｒＯ２強化Ａｌ２Ｏ３を少なくとも９６重量％、好ましくは少なくとも９８重量％含みうる。
【００５４】
酸化アルミニウムの粒子サイズは、好ましくは０．０１μｍから２５μｍの範囲内、より好ましくは０．３μｍから２３μｍの範囲内、さらに好ましくは０．５μｍから２０μｍの範囲内である。粒子サイズがこの範囲内であることにより、銅−セラミックス複合材料のセラミック基板は、機械的強度及び熱伝導性の両方に優れる。本発明において、これらの値は粒子サイズ分布の厳密な上限及び加減とはみなされず、±１０％の範囲内で変化しうる。しかし、好ましい実施形態によれば、これらの値は、酸化アルミニウムの粒子サイズ分布の下限（粒子サイズがそれより小さくならない）及び上限（それを超えない）である。したがって、好ましい実施形態によれば、酸化アルミニウムは、上記の範囲外となる粒子を持たない。よって、酸化アルミニウムの最小及び最大粒子サイズをｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）及びｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）とすると、好ましくはｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）が≧０．０１μｍかつｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）が≦２５μｍ、より好ましくはｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）が≧０．３μｍかつｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）が≦２３μｍ、さらに好ましくはｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）が≧０．５μｍかつｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）が≦２０μｍである。
【００５５】
銅−セラミックス複合材料におけるＡｌ２Ｏ３の粒子サイズは、好適なＡｌ２Ｏ３粒子サイズ分布を持つセラミックス出発原料を用いることにより望ましい値に設定することができる。そのようなセラミックス原料は、市販されているか、標準的な方法により得ることができる。任意でセラミックス出発原料を熱処理することにより、粒子サイズを微調整することができる。
【００５６】
上記のように、本発明において、粒子サイズの分布は、粒子数（すなわち、粒子サイズ数分布）に基づいて求められる。
【００５７】
好ましい実施形態によれば、セラミック基板の酸化アルミニウムは、粒子サイズの数分布において、５％以下の粒子の粒子サイズが０．１μｍ未満、より好ましくは０．３μｍ未満、さらに好ましくは０．５μｍ未満であり、及び／又は、少なくとも９５％の粒子の粒子サイズが、１５μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満、さらに好ましくは７μｍ未満である。
【００５８】
Ａｌ２Ｏ３の粒子サイズ分布のｄ５及びｄ９５値が特定の要件を満たすことにより、金属−セラミックス複合材料のセラミック基板について、機械的強度及び熱伝導性の改善又は最適化を実現できる。
【００５９】
酸化アルミニウムの粒子サイズの数分布は、好ましくはｄ９５が≦１５．０μｍ，より好ましくは４．０μｍから１５．０μｍの範囲内、さらに好ましくは４．５μｍから１０．０μｍの範囲内、さらに好ましくは５．０μｍから８．０μｍの範囲内である。酸化アルミニウムの粒子サイズ数分布のｄ５は、好ましくは≧０．１μｍであり；ｄ５は、より好ましくは０．１μｍから２．５μｍの範囲内、さらに好ましくは０．３μｍから２．５μｍの範囲内、さらに好ましくは０．５μｍから２．０μｍの範囲内である。これにより、金属−セラミックス複合材料のセラミック基板の機械的強度及び熱伝導性のさらなる最適化を実現することができる。
【００６０】
酸化アルミニウムの粒子サイズ数分布の好ましいｄ５０は、例えば１．０μｍから３．０μｍの範囲内である。
【００６１】
本発明では、酸化アルミニウムの粒子サイズ数分布のｄ５、ｄ９５及びｄ５０値が、以下の条件を満たすように選択されることが好ましい。
９．５≧（ｄ９５−ｄ５）／ｄ５０≧０．７。
【００６２】
好ましい実施形態によれば、酸化アルミニウムは、粒子サイズの数分布における中央値ｄ５０及び算術平均ｄａｒｉｔｈが、ｄａｒｉｔｈに対するｄ５０の比（すなわちｄ５０／ｄａｒｉｔｈ、以下酸化アルミニウムの粒子サイズ数分布の対称性値（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｅｗｅｒｔ）Ｓ（Ａｌ２Ｏ３）とも呼ぶ。）で０．７５から１．１０の範囲内、より好ましくは０．７８から１．０５の範囲内、さらに好ましくは０．８０から１．００の範囲内である。これにより、金属−セラミックス複合材料のセラミック基板の機械的強度及び熱伝導性のさらなる最適化を実現することができる。
【００６３】
例えば事前に出発基板の製造において、酸化アルミニウムにおける粒子サイズ分布の対称性を設定することのできる好適な方法は、当業者に公知である。例えば、粒子サイズ分布の対称性は、出発基板の製造における焼成時間及び焼成温度の影響を受ける。最終的な銅−セラミックス複合材料において上記の対称性値を実現することのできるＡｌ２Ｏ３基板は、市販されているか、標準的な方法により得ることができる。
【００６４】
粒子サイズ分布の広がりは、ｄ９５に対するｄ５の比により表すことができる。好ましい実施形態によれば、酸化アルミニウムは、粒子サイズの数分布におけるｄ５及びｄ９５が、ｄ９５に対するｄ５の比で０．１から０．４の範囲内、より好ましくは０．１１から０．３５の範囲内、さらに好ましくは０．１２から０．３０の範囲内である。これにより、金属−セラミックス複合材料のセラミック基板の機械的強度及び熱伝導性のさらなる最適化を実現することができる。
【００６５】
酸化アルミニウムの平均粒子形状係数Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）は、好ましくは≧０．４０、より好ましくは≧０．６０、さらに好ましくは≧０．８０である。上記のように、個々の粒子の形状は、形状係数ＲＫにより表すことができる。これは、ｄＫ，ｍａｘの長さを半分にする箇所においてｄＫ，ｍａｘに直交する粒子径ｄＫ，ｏｒｔｈｏに対する最大粒子径ｄＫ，ｍａｘの比である（すなわち、ＲＫ＝ｄＫ，ｏｒｔｈｏ／ｄＫ，ｍａｘ）。酸化アルミニウムの平均粒子形状係数Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）は、粒子の形状係数ＲＫの算術平均から得られる。例えば事前に出発基板の製造において、酸化アルミニウム粒子の形状を設定することのできる好適な方法は、当業者に公知である。例えば、Ａｌ２Ｏ３粒子の形状は、出発基板の製造における焼成時間及び焼成温度の影響を受けうる。最終的な銅−セラミックス複合材料において上記の形状係数Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）を実現することのできるＡｌ２Ｏ３基板は、市販されているか、標準的な方法により得ることができる。
【００６６】
銅−セラミックス複合材料におけるセラミック基板の好適な厚さは、当業者に公知である。通常、セラミック基板は、その面積の少なくとも７０％、より好ましくはその面積の少なくとも９０％に渡って、厚さが０．２ｍｍから１．２ｍｍの範囲内である。セラミック基板の厚さは、例えば約０．３８ｍｍ又は約０．６３ｍｍである。
【００６７】
セラミック基板の厚さ（Ｄｃｅｒ）及びセラミック基板における酸化アルミニウムの粒子サイズ数分布の中央値ｄ５０は、好ましくは、ｄ５０に対するＤｃｅｒの比（すなわち、Ｄｃｅｒ／ｄ５０）が、０．００１から０．０１の範囲内、より好ましくは０．００２から０．００９の範囲内、さらに好ましくは０．００４から０．００８の範囲となるように選択される。このために、セラミック基板の厚さＤｃｅｒを１箇所で求め、これを酸化アルミニウムの粒子サイズ数分布の中央値ｄ５０で除する。比Ｄｃｅｒ／ｄ５０は、セラミック基板の面積の少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％に渡って、好ましくは０．０５から０．４０の範囲内である。
【００６８】
セラミック基板は、例えば、熱伝導性が≧２０Ｗ／ｍＫ及び／又は曲げ破壊強度が≧４００ＭＰａである。
【００６９】
セラミック基板は、単基板（Ｅｉｎｚｅｌｓｕｂｓｔｒａｔ）として存在しうる。あるいは、セラミック基板は、当該セラミック基板を２つ以上の領域に分割する１又は２以上の（好ましくは直線の）選択的破壊線を有し、銅又は銅合金からなる被膜がこれら領域の少なくとも１つに貼り付けられていてもよい。このような選択的破壊線を有する多数個取り基板（Ｍｅｈｒｆａｃｈｓｕｂｓｔｒａｔ）の構造としては、例えばＤＥ４３１９９４４Ａ１及びＤＥ１９９２７０４６Ａ１を参照することができる。
【００７０】
金属−セラミックス複合材料におけるセラミック基板（単基板又は多数個取り基板のいずれか）の好適な寸法（長さｘ幅）は、当業者に公知である。例えば、セラミック基板は、長さｘ幅の寸法が（１８０ｍｍから２００ｍｍ）ｘ（１３０ｍｍから１５０ｍｍ）又は（１８０ｍｍから２００ｍｍ）ｘ（２７０ｍｍから２９０ｍｍ）であってよい。より小さい寸法、例えば（８ｍｍから１２ｍｍ）ｘ（８ｍｍから１２ｍｍ）も可能である。
【００７１】
銅又は銅合金の粒子特性とセラミック基板の酸化アルミニウムの粒子特性を適合させることによって、銅−セラミックス複合材料の特性のさらなる改善を実現することができる。
【００７２】
好ましい実施形態によれば、ｄ５０（Ｃｕ）に対するｄ５０（Ａｌ２Ｏ３）の比は、０．００８から０．０５５の範囲内、好ましくは０．０１０から０．０４５の範囲内である。これにより、金属−セラミックス複合材料における金属−セラミックス接着及び耐熱衝撃性のさらなる最適化を実現することができる。
【００７３】
好ましい実施形態によれば、銅又は銅合金は、粒子サイズの数分布における中央値ｄ５０、算術平均ｄａｒｉｔｈ及び対称性値Ｓ（Ｃｕ）＝ｄ５０／ｄａｒｉｔｈを有し、酸化アルミニウムは、粒子サイズの数分布における中央値ｄ５０、算術平均ｄａｒｉｔｈ及び対称性値Ｓ（Ａｌ２Ｏ３）＝ｄ５０／ｄａｒｉｔｈを有し、Ｓ（Ｃｕ）及びＳ（Ａｌ２Ｏ３）が以下の条件を満たす：
０．７≦Ｓ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｓ（Ｃｕ）≦１．４。
【００７４】
より好ましくは、Ｓ（Ｃｕ）及びＳ（Ａｌ２Ｏ３）が以下の条件を満たし：
０．７４≦Ｓ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｓ（Ｃｕ）≦１．３５；
さらに好ましくは以下の条件を満たす：
０．８０≦Ｓ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｓ（Ｃｕ）≦１．２５。
【００７５】
これにより、銅−セラミックス複合材料の耐熱衝撃性を改善することができる。
【００７６】
より好ましい実施形態によれば、酸化アルミニウムの平均粒子形状係数Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）及び銅又は銅合金の平均粒子形状係数Ｒａ（Ｃｕ）が、以下の条件を満たす：
０．５≦Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｒａ（Ｃｕ）≦２．０。
【００７７】
より好ましくは、
０．７５≦Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｒａ（Ｃｕ）≦１．５；
また、さらに好ましくは、
０．８０≦Ｒａ（Ａｌ２Ｏ３）／Ｒａ（Ｃｕ）≦１．２０
である。
これにより、銅−セラミックス複合材料の耐熱衝撃性のさらなる最適化を実現することができる。
【００７８】
好ましい実施形態によれば、酸化アルミニウムは、粒子サイズがｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）からｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）の範囲内であり、銅又は銅合金は、粒子サイズがｄｍｉｎ（Ｃｕ）からｄｍａｘ（Ｃｕ）の範囲内であり、
ｄｍａｘ（Ｃｕ）に対するｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）の比及びｄｍｉｎ（Ｃｕ）に対するｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）の比が、以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす：
（ｉ）  ｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍａｘ（Ｃｕ）≧１ｘ１０−５；
（ｉｉ）  ２．５≧ｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍｉｎ（Ｃｕ）。
【００７９】
ｄｍａｘ（Ｃｕ）に対するｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）の比及びｄｍｉｎ（Ｃｕ）に対するｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）の比は、さらに好ましくは以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たし：
（ｉ）  ｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍａｘ（Ｃｕ）≧０．００１；
（ｉｉ）  １．５≧ｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍｉｎ（Ｃｕ）；
最も好ましくは以下の（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす：
（ｉ）  ｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍａｘ（Ｃｕ）≧０．００２；
（ｉｉ）  １．０≧ｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍｉｎ（Ｃｕ）。
【００８０】
特に好ましい実施形態によれば、
（ｉ）  ０．００５≧ｄｍｉｎ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍａｘ（Ｃｕ）≧０．００２、かつ
（ｉｉ）  １．０≧ｄｍａｘ（Ａｌ２Ｏ３）／ｄｍｉｎ（Ｃｕ）≧０．０５
である。
【００８１】
これにより、度重なる温度変化ストレスにも耐える、金属被膜とセラミック基板との間の強い接着を実現することができる。
【００８２】
上記のように、銅の最小及び最大粒子サイズをｄｍｉｎ（Ｃｕ）及びｄｍａｘ（Ｃｕ）とすると、好ましくはｄｍｉｎ（Ｃｕ）が≧１０μｍかつｄｍａｘ（Ｃｕ）が≦３００μｍ、より好ましくはｄｍｉｎ（Ｃｕ）が≧１５μｍかつｄｍａｘ（Ｃｕ）が≦２５０μｍ、さらに好ましくはｄｍｉｎ（Ｃｕ）が≧２０μｍかつｄｍａｘ（Ｃｕ）が≦２１０μｍである。
【００８３】
本発明によれば、さらに、少なくとも１種の上記の銅−セラミックス複合材料及び１又は２以上のボンドワイヤーを含むモジュールが提供される。１又は２以上のボンドワイヤーは、通常、銅又は銅合金からなる被膜に接合される。ワイヤーを金属被膜に接合する好適な方法は、当業者に公知である。モジュールは、さらに１又は２以上の電子部品、例えば１又は２以上のチップを含みうる。
【００８４】
本発明において、銅又は銅合金の粒子構造や、セラミック基板の酸化アルミニウムの粒子構造は、以下のように測定される。
【００８５】
（銅又は銅合金の粒子サイズ分布）
銅又は銅合金からなる被膜の表面の光学顕微鏡写真を撮る（被覆された基板表面と平行）。研磨切片の形態の特別な試料調製は不要である。
【００８６】
粒子サイズは、直線交差法により求める。直線交差法は、当業者に公知であり、例えばＡＳＴＭ１１２−１３に記載されている。
【００８７】
ラインパターンが少なくとも５０個の粒子と交差するような倍率を選択する。
【００８８】
本発明においては、光学顕微鏡写真上でｘ方向に２本の平行線を引き、ｙ方向に２本の平行線を引いた。これらのラインにより、画像はそれぞれ幅の等しい３つの帯に分割される。説明のために、図３にこれを模式的に示す。
【００８９】
粒子がラインの１本と長さＬにわたって交差した場合、この長さＬを粒子サイズとする。このようにして、ラインの１本と交差する各粒子の粒子サイズが得られる。２本のラインの交点では、１つの粒子に対して２つの値が得られ、これらはどちらも粒子サイズ分布の測定に用いられる。
【００９０】
交差した粒子の粒子サイズから結果として粒子サイズ分布が得られ、そこからｄ５、ｄ５０及びｄ９５値や算術平均ｄａｒｉｔｈを求めることができる。
上記のように、また当業者に公知であるように、しばしば中央値とも呼ばれるｄ５０は、以下のように定義される：５０％の粒子の直径がｄ５０よりも小さい。同様に、ｄ５とは、５％の粒子の直径がｄ５よりも小さいことであり、ｄ９５とは、９５％の粒子の直径がｄ９５よりも小さいことである。
【００９１】
粒子サイズ分布の算術平均は、個々の粒子の粒子サイズの合計を交差した粒子の数で除することにより得られる。
【００９２】
（セラミック基板の酸化アルミニウムの粒子サイズ分布）
セラミック基板の表面の走査顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を撮影する。研磨切片の形態の特別な試料調製は不要である。ＳＥＭ像は、セラミック基板の銅で覆われていた箇所をエッチングにより露出させて撮影する。
【００９３】
粒子サイズは、直線交差法により求める。直線交差法は、当業者に公知であり、例えばＡＳＴＭ１１２−１３に記載されている。
【００９４】
ラインパターンが少なくとも５０個のＡｌ２Ｏ３粒子と交差するような倍率を選択する。セラミック基板が化学組成の異なる粒子、例えばＺｒＯ２粒子を含む場合は、これらはＳＥＭ像では二次電子コントラストによりＡｌ２Ｏ３粒子と簡単に見分けることができるので、その後の算出には含めない。
【００９５】
直線交差法によるさらなる評価に関しては、上記の銅被膜についての記載を参照しうる。
【００９６】
このように、銅又は銅合金の粒子サイズ及びＡｌ２Ｏ３の粒子サイズは、どちらも被覆された基板表面と平行な面又は前者と同一面において求められる。
【００９７】
（個々の粒子の形状係数、平均粒子形状係数）
（銅、銅合金）
粒子サイズ分布の測定に用いた光学顕微鏡写真を用いる。
【００９８】
個々の粒子の形状係数を求めるため、以下の手順を用いる：
最も長い寸法ｄＫ，ｍａｘを求める。続いて、ｄＫ，ｍａｘの長さを半分にする箇所においてｄＫ，ｍａｘに直交する粒子径ｄＫ，ｏｒｔｈｏを求める。個々の粒子ＲＫの形状係数は、ｄＫ，ｍａｘに対するｄＫ，ｏｒｔｈｏの比、すなわちＲＫ＝ｄＫ，ｏｒｔｈｏ／ｄＫ，ｍａｘとして得られる。
図４に、楕円形の粒子構造を持つ粒子についてこれを模式的に示す。粒子の形状の２次元投影が円形に近づくにつれ、粒子の形状係数の値は１．０に近づく。したがって、形状係数は、粒子の真円度（Ｋｒｅｉｓｆｏｅｒｍｉｇｋｅｉｔ）／円形度（ｒｕｎｄｈｅｉｔ）の尺度でもある。
【００９９】
光学顕微鏡写真中の少なくとも５０個の粒子について、形状係数を求める。通常、直線交差法の際にラインと交差した粒子を評価する。
【０１００】
そして、銅又は銅合金の平均粒子形状係数は、個々の粒子の形状係数の算術平均（すなわち、個々の形状係数の合計を試験した粒子数で除したもの。）として得られる。
【０１０１】
（酸化アルミニウム）
粒子サイズ分布の測定に用いたＳＥＭ像を用いる。
【０１０２】
Ａｌ２Ｏ３の個々の粒子の形状係数及び平均粒子形状係数の測定に関しては、上記の銅についての記載を参照することができる。
【０１０３】
銅又は銅合金の粒子形状係数及びＡｌ２Ｏ３の粒子形状係数は、どちらも被覆された基板表面と平行な面又は前者と同一面において求める。
【０１０４】
本発明の銅−セラミック基板の製造に好ましく用いられるボンディング法を以下に記載する：
【０１０５】
本発明において、銅被膜をセラミック基板に貼り付けるために好ましく用いられる典型的な方法は、例えば文書ＵＳ３７４４１２０、ＵＳ３９９４４３０、ＥＰ００８５９１４Ａ又はＤＥ２３１９８５４Ａにより公知であり、これらの対応する開示は、本発明に参照により援用される。
【０１０６】
これらに開示される製造方法、例えばダイレクト銅ボンディング法（ＤＣＢ法）では、本質的に均一な酸化銅層が得られるように、最初に銅箔を酸化するのが一般的である。次いで、得られた銅箔をセラミック基板上に配置し、セラミック基板と銅箔の複合材料を約１０２５℃から１０８３℃の範囲の処理温度、すなわちボンディング温度に加熱すると、その結果として金属化セラミック基板が得られる。ボンディング後、銅箔は被膜となる。その後、得られる金属化セラミック基板を冷却する。
【０１０７】
セラミック基板と銅箔の接合は、加熱炉、通常はボンディング炉で行う。しばしばトンネル窯とも呼ばれるこのボンディング炉は、特に、長いトンネル状の炉内空間（マッフルとも呼ばれる。）と、加熱装置により加熱された炉内空間で処理される材料を輸送するための輸送装置とを有し、当該輸送装置は、例えば柔軟で耐熱性のあるコンベアベルトである輸送部を備える。セラミック基板は、銅箔と共にコンベアベルトの支持体上に配置され、次いでコンベアベルトによってボンディング炉の加熱領域に通されて、所望のボンディング温度に達する。ボンディング法の最後に、得られた本発明に係るセラミック基板と銅箔の複合材料を再び冷却する。
【０１０８】
この方法は、原則として、片面が金属化されたセラミック基板の製造に用いられ、両面が金属化された基板の製造にも用いられる。両面が金属化された基板の製造は、通常、２段階ボンディング法、すなわち２段階の単層法（ＳＬＢ法）により行われる。本発明においては、２段階ボンディング法を用いるのが好ましい。
【０１０９】
本発明に係る両面が金属化されたセラミック基板を製造するための２段階ボンディング法では、炉に２回通すことで、セラミック基板の両面の銅箔にセラミックスが接合される。
このために、最初にセラミック基板を支持体に載置し、次いで上面、すなわち支持体とは反対側を銅箔で覆う。熱の作用によりセラミック基板のこの面に金属層が接合され、次いで得られたものを冷却する。
続いて、基板を裏返し、第２のボンディング工程により同様にして他の面に金属層、すなわち銅箔を設ける。
【０１１０】
単基板（Ｅｉｎｚｅｌ−Ｔｅｉｌ−Ｋａｒｔｅｎ）又は複数の単基板に割ることができる大型基板（Ｇｒｏｓｓｋａｒｔｅｎ）を製造することが可能である。
【実施例】
【０１１１】
以下の実施例では、銅被膜の粒子サイズ分布が、どのように銅−セラミックス複合材料の耐熱衝撃性及びワイヤーボンディング挙動に影響するのかを示す。
【０１１２】
粒子サイズ分布が異なる５種の銅−セラミックス試料をＤＣＢ法により作製した。
銅−セラミックス複合材料１、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ１」と称する（本発明）
銅−セラミックス複合材料２、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ２」と称する（比較試料）
銅−セラミックス複合材料３、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ３」と称する（比較試料）
銅−セラミックス複合材料２、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ４」と称する（比較試料）
銅−セラミックス複合材料３、以下「Ｋ−Ｋ−Ｖ５」と称する（比較試料）
【０１１３】
これら５種の銅−セラミックス複合材料のそれぞれについて、セラミック基板の上面及び下面の両方に銅被膜を設けた。まず、ＳＬＢ法により銅被膜をセラミック基板の片面に貼り付けた。次いで、ＳＬＢ法によりさらなる銅被膜をセラミック基板の反対側の面に設けて、セラミックスの両面に銅箔を貼り付けた銅−セラミック基板を形成した。次いで、各試料について、２面の銅被膜の１面をエッチング法により構造化（全試料で同一の構造化）した。
【０１１４】
５種の銅−セラミックス複合材料において、銅被膜の厚さは０．３ｍｍであり、銅被膜の長さｘ幅は１８１ｘ１３２ｍｍ２であった。実施例において、銅は純銅である。
【０１１５】
さらに、５種の試料はすべて、Ａｌ２Ｏ３セラミック基板（Ａｌ２Ｏ３含有量：９６重量％）を含み、当該セラミック基板の厚さ：０．３８ｍｍ；セラミック基板の長さｘ幅：１９０ｘ１４０ｍｍ２であった。
【０１１６】
銅被膜は、本発明の効果、すなわち２段階ＳＬＢボンディング後（本発明に係る銅−セラミック基板）に優れた温度変化耐性が実現されるように、また、２段階ＳＬＢボンディング後（本発明に係る銅−セラミック基板）にワイヤーの金属被膜への優れたボンディングが実現されるように選択した。
【０１１７】
図５に、Ｋ−Ｋ−Ｖ１の銅被膜表面の光学顕微鏡写真を示す。これを用いて、実施例Ｋ−Ｋ−Ｖ１の銅粒子サイズを測定した。
試料Ｋ−Ｋ−Ｖ１からＫ−Ｋ−Ｖ５の粒子サイズ分布の粒子サイズ範囲及び対称性値を表１に示す。
【０１１８】
５種の試料について、それぞれ耐熱衝撃性及びワイヤーボンディング特性の両方を測定した。
【０１１９】
耐熱衝撃性は、以下のようにして測定した。
銅−セラミック基板の耐熱衝撃性を測定には、単基板を好ましくは大型基板から分割する。単基板を、当業者に公知の装置にて以下の温度変化サイクルに供した：
−  １５０℃（好ましくは温度変化キャビネットの第１室）で１５分保管
−  −４０℃（マイナス４０℃）（好ましくは温度変化キャビネットの第２室）で１５分保管
−  ある室から他の室への移動における移動時間は１５秒とした。
【０１２０】
５サイクル（１５０℃から−４０℃で保管して元に戻るまでが１サイクルに相当）にわたって、各例の接合部分の銅とセラミックスの接触面における剥離を超音波顕微鏡を用いて検査した。
【０１２１】
ワイヤーボンディング特性は、以下のようにして測定した：
銅−セラミック基板のワイヤーボンディング特性の測定には、単基板を好ましくは大型基板から分割する。ワイヤー（実施例では銅線、例えば当業者に公知な方法による。）を、当業者に公知の装置にて、単基板の銅−セラミック基板の銅表面に貼り付けた。本発明において、本発明に従って製品パラメータとそれに続くＤＣＢ法を選択すると、試料Ｋ−Ｋ−Ｖ１では、試料Ｋ−Ｋ−Ｖ２及びＫ−Ｋ−Ｖ３と比べてワイヤーボンディング特性が有意に改善されることを実証することができた。
【０１２２】
結果を以下の表１に要約する。
【０１２３】
【表１】
2019511993.tif 000002
【０１２４】
さらに、耐熱衝撃性及びワイヤーボンディングに対する粒子サイズ分布の広がりの影響を検討した。結果を表２に示す。
【０１２５】
【表２】
2019511993.tif 000003
【０１２６】
表２に示すように、粒子サイズ分布の広がりを本発明に従った範囲内とすることにより、耐熱衝撃性及びワイヤーボンディング挙動のさらなる最適化を実現することができる。
【図１】
2019511993.tif 000004
【図２】
2019511993.tif 000005
【図３】
2019511993.tif 000006
【図４】
2019511993.tif 000007
【図５】
2019511993.tif 000008
【国際調査報告】
2019511993.tif 000009
2019511993.tif 000010
2019511993.tif 000011
2019511993.tif 000012