CN101849445B - 陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法 - Google Patents

陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

含有硅的陶瓷基板，该基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。

Description

陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法
技术领域
本发明涉及陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法。
本申请要求2007年11月6日申请的日本特愿2007-288287号、2008年3月19日申请的日本特愿2008-072509号、2008年10月21日申请的日本特愿2008-271036号、和2008年10月21日申请的日本特愿2008-271037号的优先权，在此援引其内容。
背景技术
例如，安装了半导体晶片等电子部件的电源模块具有电源模块用基板，该电源模块用基板一般具有包含AlN(氮化铝)或Al2O3(氧化铝)、Si3N4(氮化硅)、SiC(碳化硅)等的陶瓷基板、在上述陶瓷基板的上面配置的金属部件的电路层、和在上述陶瓷基板的下面配置的金属部件的金属层。在电源模块用基板的电路层上设置作为发热体的半导体晶片，在金属层的下面设置冷却用的降温装置(参考下述专利文献1)。
在上述电源模块中，半导体晶片所产生的热通过金属层向降温装置中的冷却水释放。
通过在上述电源模块中采用具有比AlN高的弯曲强度等的、机械特性优异的Si3N4作为陶瓷基板，可以实现陶瓷基板的薄质化。
专利文献1：日本特开2002-9212号公报
发明内容
当在包含Si3N4的陶瓷基板上接合包含Al(铝)的金属部件时，有在陶瓷基板与金属部件之间产生接合不良的情况。
例如，在陶瓷基板的表面，存在烧结陶瓷基板时产生的SiO2(二氧化硅)或硅的复合氧化物，由这些二氧化硅或硅的复合氧化物产生SiO(一氧化硅)气体。该SiO气体有可能阻碍陶瓷基板与金属部件的接合，从而不能充分确保两者间的接合面积。如果产生这样的接合不良，则在热循环时(周期性地反复加热时)，金属部件容易从陶瓷基板剥离。
本发明是鉴于上述课题而作出的发明，其目的在于提供可在含有硅的陶瓷基板与金属部件之间得到充分的接合强度，由此可提高热循环时的接合可靠性的陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法。
本发明的陶瓷基板是含有硅的陶瓷基板，该基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
上述浓度可以使用电子探针显微分析仪进行测定。
本发明的陶瓷基板可以通过沿形成于含有硅的陶瓷母材表面的划线将上述陶瓷母材分割来形成。
根据本发明，陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下，可以抑制来自二氧化硅和硅的复合氧化物的气体的产生，因此可以在陶瓷基板与金属部件之间得到充分的接合强度，由此能够提高热循环时的接合可靠性。
在含有硅的陶瓷基板的表面，形成二氧化硅、硅的复合氧化物。当在陶瓷基板的表面接合金属部件时，由该二氧化硅、硅的复合氧化物产生SiO气体，阻碍陶瓷基板与金属部件的接合，不能充分地确保两者的接触面积，从而发生接合不良。因此，通过使陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下，可以抑制接合时SiO气体的产生。由此，可以将金属部件以足够的强度接合在陶瓷基板上。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
本发明的陶瓷基板的制造方法具有通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成划线的工序、和对形成了上述划线的上述陶瓷母材实施表面处理的工序。形成了上述划线的上述陶瓷母材的表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
另外，本发明的电源模块用基板的制造方法具有下述工序：通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射能量光而形成划线的工序、对形成了上述划线的上述陶瓷母材实施表面处理的工序、沿上述划线将上述陶瓷母材分割而形成陶瓷基板的工序、将金属部件接合于上述陶瓷基板的工序。形成了上述划线的上述陶瓷母材的表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在本发明的陶瓷基板的制造方法、和本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述浓度可以使用电子探针显微分析仪进行测定。
根据本发明，由于通过表面处理除去在形成划线时附着于陶瓷基板表面的二氧化硅或硅的复合氧化物，因此在陶瓷基板与金属部件之间可以得到充分的接合强度。
当通过照射能量光形成划线时，由二氧化硅或硅的复合氧化物形成的烟尘从陶瓷母材飞散并附着于陶瓷母材的表面。因此，通过在划线形成后实施表面处理，可以从陶瓷母材的表面除去烟尘。由此，当在陶瓷基板上接合金属部件时，可以抑制来自二氧化硅和硅的复合氧化物的气体的产生，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
本发明的陶瓷基板的制造方法具有通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次谐波以上的能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成上述划线的工序。形成了上述划线的上述陶瓷母材的表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
另外，本发明的电源模块用基板的制造方法具有下述工序：通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次谐波以上的能量光而在上述陶瓷母材的表面形成上述划线的工序、沿上述划线分割上述陶瓷母材而形成陶瓷基板的工序、和将金属部件接合于上述陶瓷基板的工序。形成了上述划线的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在本发明的陶瓷基板的制造方法、和本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述浓度可以使用电子探针显微分析仪进行测定。
根据本发明，通过对陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次谐波以上的能量光，可以在陶瓷母材的表面形成划线。当使用YAG激光的二次谐波以上的能量光时，可以抑制热的影响，因此能够防止划线形成时的烟尘的发生。因而，即使省略或简化表面处理工序，也可以保证陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度在2.7Atom％以下。由此，当在陶瓷基板上接合金属部件时，可以抑制由二氧化硅和硅的复合氧化物产生气体，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
在本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述金属部件可以是铝。进而，上述金属部件可以钎焊在上述陶瓷基板上。
根据本发明，当在陶瓷基板上接合金属部件时，可以抑制SiO气体和氧化铝的形成。由此，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。
当在陶瓷基板上接合金属部件时，如果在陶瓷基板的表面存在二氧化硅或硅的复合氧化物，则产生SiO气体，同时在金属部件的与陶瓷基板的界面及其附近形成作为铝的氧化物的氧化铝。因此，通过利用表面处理除去在陶瓷基板表面形成的二氧化硅或硅的复合氧化物，在金属部件的接合时可以抑制一氧化硅气体的产生。
本发明的陶瓷基板的制造方法具有将含有硅的陶瓷母材进行烧结的工序和对上述陶瓷母材实施表面处理的工序。实施了上述表面处理的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
另外，本发明的电源模块用基板的制造方法具有将含有硅的陶瓷母材进行烧结的工序、对上述陶瓷母材实施表面处理的工序、和将金属部件接合于由实施了上述表面处理的上述陶瓷母材制成的陶瓷基板的工序。实施了上述表面处理的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在本发明的陶瓷基板的制造方法、和本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述浓度可以使用电子探针显微分析仪进行测定。
根据本发明，在将含有Si的陶瓷母材进行烧结后，通过对该陶瓷母材实施表面处理，陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物浓度可以降低至2.7Atom％以下。由此，将金属部件接合在陶瓷基板上时，可以抑制来自二氧化硅和硅的复合氧化物的气体的产生，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
在本发明的陶瓷基板的制造方法、和本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述表面处理可以含有干法蚀刻，所述干法蚀刻使用含有氟离子的气体。进一步，上述气体可以含有氟化碳和氟化氮的至少任一种。
根据本发明，在陶瓷母材的烧结后，通过对处于表面附着有二氧化硅和硅的复合氧化物的状态的陶瓷母材、使用含有氟离子的气体实施干法蚀刻来作为表面处理，可以使陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度降低至2.7Atom％以下。即，在含有干法蚀刻的表面处理工序中，陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物与氟离子反应，形成挥发性高的SiF4(四氟化硅)气体等，从而被从表面除去。由此，当在陶瓷基板上接合金属部件时，可以抑制来自二氧化硅和硅的复合氧化物的气体的产生，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。
用于干法蚀刻的气体中含有的氟离子通过上述反应形成SiF4气体，因此在陶瓷母材的表面不会作为氟化物而残留。干法蚀刻与例如对陶瓷母材进行湿法蚀刻的情况相比，反应的迂回少，因此可以抑制下述情况的发生，即，与烧结助剂进行不必要的反应而残留氟化物。由此，在陶瓷基板上接合金属部件时，不会产生由氟化物导致的接合不良，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。
在本发明的陶瓷基板的制造方法、和本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述表面处理也可以含有湿法蚀刻，所述湿法蚀刻使用含有氟离子的酸性溶液。
根据本发明，在陶瓷母材的烧结后，通过对处于表面附着有二氧化硅和硅的复合氧化物的状态的陶瓷基板、实施使用含有氟离子的酸性溶液的湿法蚀刻作为表面处理，可以使陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度降低至2.7Atom％以下。由此，当在陶瓷基板上接合金属部件时，可以抑制来自二氧化硅和硅的复合氧化物的气体的产生，能够以充分的强度将金属部件接合在陶瓷基板上。
在本发明的电源模块用基板的制造方法中，上述金属部件可以是铝。进一步地，上述金属部件可以钎焊在上述陶瓷基板上。
根据本发明，将金属部件接合在陶瓷基板上时，可以抑制SiO气体和氧化铝的形成。由此，能够将金属部件以充分的强度接合在陶瓷基板上。
当将金属部件接合在陶瓷基板上时，如果在陶瓷基板的表面存在二氧化硅或硅的复合氧化物，则产生SiO气体，同时在金属部件的与陶瓷基板的界面及其附近形成作为铝的氧化物的氧化铝。因此，通过表面处理除去在陶瓷基板表面形成的二氧化硅或硅的复合氧化物，由此可以在金属部件的接合时抑制一氧化硅气体的产生。
在干法蚀刻后的陶瓷基板的表面没有氟化物残留。因此，可以防止在上述表面产生AlF3(氟化铝)，不会发生由于AlF3而导致陶瓷基板与金属部件的接合强度降低的情况。因此，可以充分地确保陶瓷基板与金属部件的接合强度。
根据本发明的陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法，在含有硅的陶瓷基板上接合金属部件时，可以抑制SiO气体的发生，能够确保在陶瓷基板与金属部件之间具有充分的接合强度，因此可以提高热循环时陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是能够防止金属部件从陶瓷基板剥离。
附图说明
[图1]是在本发明的第一实施方式中，利用电源模块用基板的制造方法制造的电源模块用基板的截面图。
[图2]是表示在本发明的第一实施方式中利用EPMA得到的定量分析结果的表。
[图3]是表示在本发明的第一实施方式中电源模块用基板的制造方法的工序图。
[图4]是本发明第一实施方式中的具有如图1所示的电源模块用基板的电源模块的截面图。
[图5]是表示本发明第一实施方式中的实施例1的结果的表。
[图6]是表示本发明第一实施方式中的实施例2的结果的表。
[图7]是本发明的第二实施方式中的电源模块用基板的截面图。
[图8]是用于说明本发明第二实施方式中电源模块用基板的制造方法的流程图。
[图9]是本发明第二实施方式中的、具有如图7所示的电源模块用基板的电源模块的截面图。
[图10]是表示本发明的第三实施方式中电源模块用基板的制造方法的工序图。
[图11]是表示本发明的第四实施方式中采用EPMA的定量分析结果的表。
[图12]是用于说明本发明的第四实施方式中电源模块用基板的制造方法的流程图。
[图13]是表示本发明的第五实施方式的电源模块用基板的制造方法的工序图。
符号说明
1        电源模块用基板
11，41   陶瓷基板
11a      弯曲肩部
12       金属层(金属部件)
13       电路层(金属部件)
14，15   钎料层
16       电子部件
17，34   软钎焊层
20       陶瓷母材
21       划线
22       烟尘
30       电源模块
31       冷却器
32       放热板
33       螺丝
101，151 电源模块用基板
130      电源模块
F        蚀刻液
G        气体
L        激光
P        干法蚀刻装置
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和电源模块用基板的制造方法的几种实施方式。并且，对于用于以下说明的各附图，为了使各部件为可识别的尺寸而适当改变了比例尺。
(第一实施方式)
参考图1～图6说明本发明的第一实施方式。
如图1所示，本实施方式的电源模块用基板1具有陶瓷基板11、配置在陶瓷基板11下面的金属层(金属部件)12、配置在陶瓷基板11上面(一面)的多个电路层(金属部件)13。
陶瓷基板11包含Si3N4(氮化硅)，并形成为板状。在陶瓷基板11上面的边缘部形成由后述划线21形成的弯曲线状的弯曲肩部11a。根据采用了EPMA(电子探针显微分析仪)的表面测定，陶瓷基板11上下面各自的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在此，参考图2说明采用EPMA的表面测定方法。图2的各表所示的定量分析结果是为了说明表面测定方法而使用的一个例子。
在本实施方式中，使用JEOL社制的JXA-8600，使工作压力为1.3×10-3Pa、加速电压为15.0kV、供给探针的电流为5.0×10-8A。在陶瓷基板11的表面通过蒸镀形成膜厚小于100nm的Au膜。
首先，在上述条件下对陶瓷基板11的表面进行定量分析(图2表(a)中的项目I)。在利用定量分析检测出的元素中，使C(碳)和Au(金)的检出量为0(图2表(a)中的项目II)。进而，以除C和Au以外的其它元素的检出量的和为100Atom％这样的方式进行换算(图2表(a)中的项目III)。
接着，假设Si(硅)以外的金属元素以最一般的氧化物(例如Al2O3(氧化铝)、Y2O3(氧化钇)、MgO(氧化镁)、Er2O3(氧化铒)等)的形式存在，算出在Si以外的金属元素上键合的O(氧)的原子量(图2的表(b))。
接着，算出所换算的O的原子量与在Si以外的金属元素上键合的O的原子量的差。假设算出的O的全部与Si键合而构成SiO2，将算出的O的原子量乘于1.5而得到的值作为陶瓷基板11表面的SiO2浓度。例如，在如图2所示的定量分析结果中，SiO2浓度为0.253Atom％。
并且，采用EPMA的表面测定在陶瓷基板11上面的任意5处进行。这里，表面测定不限于5处测定，也可以是10处测定、其它的多个地方。
金属层12例如通过Al(铝)等的具有高热传导率的金属来形成，并通过钎料层14接合在陶瓷基板11上。
电路层13与金属层12同样，例如利用Al等的具有高热传导率的金属来形成，并通过留出适当的间隔进行配置来构成电路。电路层13通过钎料层15而接合在陶瓷基板11上。
在电路层13的上面，电子部件16通过软钎焊层17固定。电子部件16可以列举例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等的电源装置。
接着，参照图3说明上述电源模块用基板1的制造方法。
首先，在包含Si3N4的陶瓷母材20的一面上形成划线21(图3中的阶段(a))。在此，通过对陶瓷母材20的一面照射激光(能量光)L，形成直线状的划线21。此时，通过照射激光L而从陶瓷母材20飞散的烟尘22附着于划线21的形成区域及其附近。由于陶瓷母材20包含Si3N4，因而该烟尘22由二氧化硅和硅的复合氧化物形成。其中，当激光使用YAG的二次谐波以上(二次谐波、三次谐波、四次谐波等)的激光时，热的影响变少，可以抑制从陶瓷母材20飞散的烟尘22的发生量。
接着，对陶瓷母材20实施表面处理(图3中的阶段(b))。在此，对陶瓷母材20的上下两面实施喷ZrO2(二氧化锆)粉末的喷射处理。由此，在使陶瓷母材20的上下两面平坦的同时，除去附着于陶瓷母材20一面的烟尘22。并且，当使用YAG的二次谐波以上(二次谐波、三次谐波、四次谐波等)的激光来形成划线21时，烟尘22的产生量少，因此也可以省去表面处理。或者，也可以用简单的蚀刻处理等完成表面处理。
此时，根据采用EPMA的表面测定，陶瓷母材20上下两面各自的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。并且，采用EPMA的表面测定方法与上述同样。另外，采用EPMA的表面测定是对陶瓷母材20的用划线21划分的多个区域分别测定任意5处。
接着，沿划线21分割陶瓷母材20(图3中的阶段(c))。由此，可以制造陶瓷基板11。在这样制造的陶瓷基板11的上下两面通过钎焊分别接合金属层12和电路层13(图3中的阶段(d))。
如上制造电源模块用基板1。
在此，通过表面处理从陶瓷基板11的上下两面除去二氧化硅和硅的复合氧化物。因此，当在陶瓷基板11上接合金属层12和电路层13这样的金属部件时，可以抑制来自这些二氧化硅和硅的复合氧化物的SiO气体的产生。由此，能够充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，从而可以提高热循环时的陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
在上述电源模块用基板1中，由于可以充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因而在进行温度循环试验时，即使例如施与1000个循环左右的负荷，也可以抑制金属层12或电路层13这样的金属部件从陶瓷基板11剥离。
这样制造的电源模块用基板1例如可以用于图4所示的电源模块30。该电源模块30具有上述电源模块用基板1、电子部件16、冷却器31和放热板32。
冷却器31为水冷式的降温装置，其内部形成作为制冷剂的冷却水流通的流路。
放热板32俯视具有大致矩形的平板形，由例如Al或Cu(铜)、AlSiC(铝碳化硅)、Cu-Mo(钼)等形成。放热板32隔着热传导润滑脂等用螺钉33固定于冷却器31。
放热板32与电源模块用基板1的金属层12通过软钎焊层34接合。并且，放热板32与金属层12也可以通过钎焊接合。此时，在制造电源模块用基板1时，也可以在金属层12、陶瓷基板11和电路层13的叠层体上进一步层叠放热板32，在该状态下将各部件一起钎焊。另外，对于电源模块30，也可以不设置放热板32而在冷却器31的上面设置电源模块用基板1。
根据这样的陶瓷基板11、陶瓷基板11的制造方法和电源模块用基板1的制造方法，通过在形成划线21后进行表面处理，可以充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因此能够提高热循环时陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
并且，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围可以进行各种变更。
例如，以陶瓷基板的照射激光L的面为上方，在该面上接合电路层，但也可以以照射激光L的面为下方，在该面上接合金属层。
陶瓷基板与电路层或金属层可以进行钎焊接合，但也可以利用其它的方法接合。
陶瓷基板上下两面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下，但只要至少形成划线的一面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下即可。
在将陶瓷母材分割并形成陶瓷基板后分别接合金属层和电路层，但也可以在形成了划线的陶瓷母材上接合金属层和电路层的至少一者，然后将陶瓷母材分割来形成陶瓷基板。
划线通过照射激光来形成，也可以通过照射其它的能量光来形成。
表面处理除了利用喷粉末进行的喷射处理以外，也可以通过珩磨处理、湿法蚀刻处理等其它的处理来进行。
金属层和电路层分别用铝形成，但也可以用其它的金属材料形成。
对于电源模块用基板，可在陶瓷基板的下面接合金属层，但也可以不设置金属层而在陶瓷基板的下面直接接合放热板、冷却器。冷却器不限于水冷式，也可以是空冷式或其它的液冷式。
(实施例1)
以下，示出为了确认本发明的上述第一实施方式的效果而进行比较试验的结果。
作为本发明的例1，在划线的形成工序中使用二氧化碳激光，然后对陶瓷基板表面实施喷ZrO2(二氧化锆)粉末的喷射处理。
作为本发明的例2，在划线的形成工序中使用一次谐波YAG激光，然后对陶瓷基板表面实施喷ZrO2(二氧化锆)粉末的喷射处理。
作为本发明的例3，在划线的形成工序中使用二次谐波YAG激光，然后不进行表面处理。
作为比较例1，在划线的形成工序中使用二氧化碳激光，然后不进行表面处理。
作为比较例2，在划线的形成工序中使用一次谐波YAG激光，然后不进行表面处理。
通过上述采用EPMA(电子探针显微分析仪)的表面测定，对由本发明例1、2、3、和比较例1、2得到的陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度进行定量评价。评价结果示于图5。
对于在利用二氧化碳激光形成划线后没有进行表面处理的比较例1，二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为15.4Atom％。但是，对于在划线形成后实施了喷射处理的本发明例1，二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为1.2Atom％。
对于利用YAG激光形成划线后没有进行表面处理的比较例2，二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为4.2Atom％。但是，对于在划线形成后实施了喷射处理的本发明例2，二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为0.9Atom％。
进一步地，对于利用二次谐波YAG激光形成划线后没有进行表面处理的本发明例3，尽管没有进行表面处理，但二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为1.9Atom％。
由以上可以确认，在利用二氧化碳激光、YAG激光形成划线时，即使产生烟尘，但通过之后进行喷射处理等的表面处理，可以降低二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度。
进一步确认，通过使用二次谐波YAG激光，可以抑制烟尘的产生，即使省去表面处理，也可以得到二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下的陶瓷基板。
(实施例2)
接着，对于陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度、与在该陶瓷表面接合金属板时的接合可靠性的关系的试验结果进行说明。
使用Al-Si系的钎料将铝板(边长为27mm的方形，厚度为0.6mm)钎焊在使表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度变化的陶瓷基板(边长为30mm的方形，厚度为0.32mm)上。
对于该陶瓷基板与铝板的接合体，反复进行105℃-(-40℃)的冷热循环，评价接合状态。结果示于图6。在图6中，用○表示的项目是剥离率小于15％，用△表示的项目是剥离率为15％以上且小于30％，用×表示的项目是剥离率为30％以上。并且，剥离率是指剥离面积相对于初始接合面积的比例(剥离面积/初始接合面积)。初始接合面积是指接合前的应当接合的面积。
当陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下时，即使施加3000个循环的负荷，铝板与陶瓷基板也可以充分地接合。特别地，对于二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.0Atom％以下的情况，即使施加6000个循环的负荷，铝板与陶瓷基板也可以坚固地接合。
与此相对，当陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度超过2.7Atom％时，从1000个循环负荷时起产生剥离。
由以上可以确认，通过使陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下，可以抑制接合时的一氧化硅气体的产生，以充分的强度将陶瓷基板与金属部件接合。
(第二实施方式)
参照图7～图9说明本发明的第二实施方式。并且，对于与上述实施方式中相同的部件标记同样的符号，省略其说明。
如图7所示，本实施方式的电源模块用基板101具有陶瓷基板11、在陶瓷基板11的下面配置的金属层(金属部件)12、和在陶瓷基板11的上面配置的多个电路层(金属部件)13。
陶瓷基板11包含Si3N4(氮化硅)，并形成为板状。根据采用EPMA(电子探针显微分析仪)的表面测定，陶瓷基板11上下面各自的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。并且，本实施方式中采用EPMA的表面测定方法与第一实施方式中参照图2说明的表面测定方法相同，因此在本实施方式省略说明。
接着，参照图8说明上述电源模块用基板101的制造方法。
准备作为陶瓷基板11的基体材料的、与该陶瓷基板11为大致相同形状的包含Si3N4的陶瓷母材，将该陶瓷母材进行烧成(烧结)(烧结工序；S10)。在烧结后的陶瓷母材的表面上，存在烧结时产生的包含Si的二氧化硅和硅的复合氧化物。
接着，对陶瓷母材的表面使用含有氟离子的气体实施等离子体蚀刻或反应性离子蚀刻(表面处理工序；S20)。等离子体蚀刻和反应性离子蚀刻是所谓的干法蚀刻。在表面处理工序中使用的气体是将主气、副气和载气混合而成的气体。具体来说，主气包含氟化碳(CnF2n+2、CnF2n等)、氟化氮(NF3等)的至少一种。副气包含H2、SF6(六氟化硫)或稀有气体。载气包含Ar+、Ne+、He+(作为离子束)。
并且，当使用H2作为副气时，可以切实地提高SiO2的蚀刻速率比，当使用SF6时，SF5 +成为载气。另外，当使用稀有气体作为副气时，通过降低气体的氟浓度，可以提高SiO2的蚀刻速率比。
在表面处理工序中，陶瓷母材表面的SiO2与上述气体反应，主要形成SiF4和NOx或COx，被气化而从陶瓷母材的表面除去。这样，陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物被高精度地除去。
并且，当上述气体中含有氢时，在陶瓷母材的表面形成NH4F、(NH4)2SiF6，该NH4F、(NH4)2SiF6优选在后续工序中除去。
另外虽然没有图示，但优选在表面处理工序后，在蒸馏水洗涤工序中洗涤陶瓷母材，在干燥工序中进行鼓风干燥，进一步在使用乙醇的超声波洗涤工序中进行洗涤。
接着，利用EPMA对表面处理工序后的陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度进行表面测定，确认该浓度为2.7Atom％以下(表面测定工序；S30)。并且，采用EPMA的表面测定方法与上述同样。另外，采用EPMA的表面测定是在陶瓷母材表面的任意5处进行的。
如果表面测定工序的结果为2.7Atom％以下，则终止陶瓷基板11的制造，转移至下面的工序。当表面测定工序的结果超过2.7Atom％时，对陶瓷母材再次实施表面处理工序。
接着，在陶瓷基板11的上面通过钎焊接合电路层13，在陶瓷基板11的下面通过钎焊接合金属层12(金属部件接合工序；S40)。
如上制造电源模块用基板101。
根据上述电源模块用基板101的制造方法，可以通过表面处理工序中的干法蚀刻从电源模块用基板101的陶瓷基板11的上下两面除去二氧化硅和硅的复合氧化物。因此，当将金属层12和电路层13这样的金属部件接合于陶瓷基板11时，可以抑制由这些二氧化硅和硅的复合氧化物产生SiO气体。即，通过干法蚀刻，陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物与氟离子发生反应，形成挥发性高的SiF4气体等而被从表面除去，因而在上述表面测定中，该表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度可以切实地降低至2.7Atom％以下。因此，当将金属部件接合于陶瓷基板11时，可以抑制由二氧化硅和硅的复合氧化物产生SiO气体。由此，能够充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，从而可以提高热循环时陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
干法蚀刻的气体中所含的氟离子通过上述反应而形成挥发性高的SiF4气体，因而不会在陶瓷母材的表面上作为氟化物残留。干法蚀刻与例如对陶瓷母材进行湿法蚀刻的情况相比，反应的迂回少，因此可以抑制下述情况的发生，即，与烧结助剂进行不必要的反应而残留有氟化物。
在干法蚀刻中，对于陶瓷母材，可以蚀刻除去其表面的SiO2，当到达Si3N4时蚀刻反应被抑制，因此可以高效地仅除去SiO2。
因此，在将金属部件接合于陶瓷基板11时，可以防止由氟化物导致的接合不良的产生，能够切实地提高陶瓷基板11与金属部件的接合可靠性。
当将金属部件接合于陶瓷基板11时，可以同时抑制Al2O3和SiO气体的产生，因此可将陶瓷基板11与金属部件以充分的强度接合。即，在陶瓷基板11上接合含有铝的金属层12或电路层13时，如果在陶瓷基板11的表面存在二氧化硅或硅的复合氧化物，则在金属部件的与陶瓷基板11的界面和其附近形成作为铝的氧化物的氧化铝，同时产生一氧化硅气体，但由于通过表面处理可以良好地除去陶瓷基板11表面的二氧化硅和硅的复合氧化物，因而能够抑制接合时一氧化硅气体的产生。
由于在干法蚀刻后的陶瓷基板11的表面不残留氟化物，因此可以防止在上述表面产生AlF3(氟化铝)，不会发生由于AlF3而导致陶瓷基板11与金属部件的接合强度降低的情况。因而，能够充分地确保陶瓷基板11与金属部件的接合强度。
并且，对于表面测定工序，当其测定结果稳定且得到2.7Atom％以下的结果时，也可以省略。
表面处理工序更优选在将要进行金属部件接合工序之前进行。
当表面测定工序的结果大于2.7Atom％时，也可以不对上述陶瓷母材再次实施表面处理工序，而废弃该陶瓷母材。即，可以根据各种条件、用途选择陶瓷部件的用途。
对于上述的电源模块用基板101，由于可以充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因此在进行温度循环试验时，即使例如施加1000次循环左右的负荷，也可以抑制金属层12或电路层13这样的金属部件从陶瓷基板11剥离。
这样制造的电源模块用基板101例如可以用于如图9所示的电源模块130。该电源模块130具有上述电源模块用基板101、电子部件16、冷却器31和放热板32。
冷却器31是水冷式的降温装置，在其内部形成作为制冷剂的冷却水流通的流路。
放热板32俯视具有大致矩形的平板形状，可以用例如Al或Cu(铜)、AlSiC(铝碳化硅)、Cu-Mo(钼)等形成。放热板32隔着热传导润滑脂等用螺钉33固定于冷却器31。
放热板32与电源模块用基板101的金属层12通过软钎焊层34进行接合。要说明的是，放热板32与金属层12也可以通过钎焊进行接合。此时，在电源模块用基板101的制造时，也可以在金属层12、陶瓷基板11和电路层13的叠层体上进一步层叠放热板32，在该状态下将各部件一起钎焊。另外，对于电源模块130，也可以不设置放热板32而在冷却器31的上面设置电源模块用基板101。
根据这种陶瓷基板11、陶瓷基板11的制造方法和电源模块用基板101的制造方法，通过对烧结后的陶瓷母材表面实施干法蚀刻，可以充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因此能够提高热循环时陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
(第三实施方式)
参照图10说明本发明的第三实施方式。并且，对于与上述实施方式中相同的部件标记同样的符号，省略其说明。
首先，准备包含Si3N4的、烧成(烧结)后的陶瓷母材20。在陶瓷母材20的表面，存在烧结时产生的含有Si的二氧化硅和硅的复合氧化物。在该陶瓷母材20的一面上形成多条划线21(图10中的阶段(a))。
在陶瓷母材20的一面上，通过照射激光(能量光)L来形成直线状的划线21。此时，受到激光L的照射而从陶瓷母材20上飞散的烟尘22附着于划线21的形成区域和其附近。由于陶瓷母材20包含Si3N4，因此烟尘22也是二氧化硅和硅的复合氧化物。
接着，作为第1表面处理，对陶瓷母材20的上下两面实施喷ZrO2(二氧化锆)粉末的喷射处理(图10中的阶段(b))。由此，将陶瓷母材20上下两面进行平坦化的同时，除去了附着于陶瓷母材20表面的烟尘22。
接着，作为第2表面处理，将除去了烟尘22的陶瓷母材20放入到容器状的干法蚀刻装置P中，向该干法蚀刻装置P中通入含有氟离子的气体G，实施干法蚀刻(图10中的阶段(c))。气体G将上述的主气、副气和载气进行混合而构成。
气体G与陶瓷母材20表面的二氧化硅和硅的复合氧化物反应，主要形成SiF4和NOx或COx，该二氧化硅和硅的复合氧化物被从陶瓷母材的表面上除去的同时，作为废气E而从干法蚀刻装置P中排出。这样，通过干法蚀刻，可以有效地除去陶瓷母材20表面的二氧化硅和硅的复合氧化物。
并且，当在气体G中含有氢时，在陶瓷母材20的表面形成NH4F、(NH4)2SiF6，但该NH4F、(NH4)2SiF6优选在后工序中除去。
另外虽然没有图示，但优选蚀刻后，将陶瓷母材20用蒸馏水洗涤，并进行鼓风干燥，进而使用乙醇进行超音波洗涤后，在干燥氛围下保存。
根据采用EPMA的表面测定，干法蚀刻后的陶瓷母材20的表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度降低至2.7Atom％以下。并且，采用EPMA的表面测定方法与上述同样。另外，采用EPMA的表面测定是对于陶瓷母材20中用划线21划分的多个区域分别测定任意5处。
接着，沿着划线21分割陶瓷母材20(图10中的阶段(d))。这样来制造陶瓷基板41。在陶瓷基板41的上面通过钎焊来接合电路层13，在陶瓷基板41的下面通过钎焊来接合金属层12(图10中的阶段(e))。
如上制造电源模块用基板151。
根据本实施方式，可以通过干法蚀刻从陶瓷基板41的上下两面除去二氧化硅和硅的复合氧化物，因而在接合时能够抑制由该二氧化硅和硅的复合氧化物导致的SiO(一氧化硅)气体的产生。由此，可以分别充分地确保电路层13与陶瓷基板41的接合面积和金属层12与陶瓷基板41的接合面积。
对于上述电源模块用基板151，由于可以充分确保陶瓷基板41与金属部件的接合面积和接合强度，因而在进行温度循环试验时，例如直至1000次循环左右的期间，可以切实地抑制电路层13或金属层12从陶瓷基板41剥离。
并且，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围下也可以进行各种变更。
例如在第三实施方式的陶瓷基板的制造方法中，在烧结后的陶瓷母材20上设置划线21，并利用喷射处理除去划线21形成时产生的烟尘22，但不限定于此。即，也可以使用切割机等切割陶瓷母材20代替划线21，形成多个陶瓷基板41，并省去上述喷射处理。
在第二、第三实施方式中，使陶瓷基板11、41上下两面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下，但不限于此，只要至少在接合金属部件的区域使二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下即可。即，在陶瓷基板11、41中，也可以仅仅使与接合的金属部件的形状相对应的表面部分的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在第三实施方式中，可以使陶瓷基板41的照射激光L的面为上面，并在该面上接合电路层13，但也可以使照射激光L的面为下面，在该面上接合金属层12。
可以在陶瓷基板11、41上钎焊电路层13和金属层12，但也可以利用其以外的方法接合。
在第三实施方式中，将陶瓷母材20分割而形成陶瓷基板41后，在陶瓷基板41上分别接合金属层12和电路层13，也可以在形成了划线21的陶瓷母材20上接合金属层12和电路层13的至少一者后，将该陶瓷母材20分割来形成陶瓷基板41。
划线21可以通过在陶瓷母材20表面照射激光L来形成，也可以利用其以外的其它能量光的照射来形成。
作为在形成划线21的情况下的第1表面处理，除了进行利用喷粉末的喷射处理以外，也可以使用珩磨处理等其它的处理。
金属层12和电路层13用铝形成，也可以用其以外的金属材料形成。
电源模块用基板101、151可以在陶瓷基板11、41的下面接合金属层12，但也可以不设置金属层12，而在陶瓷基板11、41的下面直接接合放热板32或冷却器31。另外，冷却器31不限于水冷式，也可以是空冷式或其它的液冷式。
陶瓷基板11、41不限于由含有Si的Si3N4构成，也可以由含有Si的其它材料构成。
另外在第二、第三实施方式中，对于用于干法蚀刻的气体，主气含有氟化碳(CnF2n+2、CnF2n等)、氟化氮(NF3等)的至少一种，副气含有H2、SF6(六氟化硫)或稀有气体，但不限定于这些。
(第四实施方式)
参照图11和图12说明本发明的第四实施方式。并且，对于与上述实施方式相同的部件标记同样的符号，并省略其说明。
本实施方式的电源模块用基板101与第二实施方式同样，具有陶瓷基板11、配置在陶瓷基板11下面的金属层(金属部件)12、配置在陶瓷基板11上面的多个电路层(金属部件)13(参照图7)。
陶瓷基板11包含Si3N4(氮化硅)，并形成为板状。另外，根据采用EPMA(电子探针显微分析仪)的表面测定，陶瓷基板11的上下面各自的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在此，参照图11说明采用EPMA的表面测定方法。图11的各表所示的定量分析结果是为了说明表面测定方法而使用的一个例子。
在本实施方式中，使用JEOL社制的JXA-8600，使工作压力为1.3×10-3Pa、加速电压为15.0kV、供给探针的电流为5.0×10-8A。在陶瓷基板11的表面通过蒸镀形成有膜厚小于100nm的Au膜。
首先，在上述条件下对陶瓷基板11的表面进行定量分析(图11表(a)中的项目I)。在利用定量分析检测出的元素中，使C(碳)和Au(金)的检测量为0(图11表(a)中的项目II)。进一步，以除C和Au以外的其它元素的检测量的和为100Atom％的方式进行换算(图11表(a)中的项目III)。
接着，假定Si(硅)以外的金属元素以最一般的氧化物和氟化物(例如对于Al(铝)的情况为Al2O3(氧化铝)和AlF3(氟化铝)，对于Y(钇)的情况为Y2O3(氧化钇)和YF3(氟化钇)，对于Mg(镁)的情况为MgO(氧化镁)和MgF2(氟化镁)，对于Er(饵)的情况为Er2O3(氧化饵)和ErF3(氟化饵)等)的形式存在。进而，当该金属元素M的氧化物的化学式记作MOx、氟化物的化学式记作MFy时，假定氧化物与氟化物的存在比等于单位为Atom％的(换算的O的原子量/x)：(换算的F的原子量/y)。此时键合在Si以外的金属元素上的O(氧)的量使用下式
Figure GPA00001127744600191
进行计算(图11的表(b))。
这样定义的原因是由于考虑到SiO2以外的烧结助剂中所含的氧化物也与氢氟酸反应形成氟化物的缘故。
接着，算出所换算的O的原子量与键合在Si以外的金属元素上的O的原子量的差异。假设算出的O的全部与Si键合而构成SiO2，将算出的O的原子量乘于1.5所得到的值作为陶瓷基板11表面的SiO2浓度。例如，在图11所示的定量分析结果的例子中，SiO2浓度为0.198Atom％。
并且，采用EPMA的表面测定是在陶瓷基板11表面的任意5处进行的。这里，表面测定不限于5处测定，也可以是10处测定或其它的多个地方。
接着，参照图12说明上述电源模块用基板101的制造方法。
首先，准备作为陶瓷基板11的基体材料的、与该陶瓷基板11为大致相同形状的包含Si3N4的陶瓷母材，将该陶瓷母材进行烧成(烧结)(烧结工序；S110)。烧结后的陶瓷母材的表面存在烧结时产生的包含Si的二氧化硅和硅的复合氧化物。
接着，将该陶瓷母材浸渍在由含有氟离子的酸性溶液(以下简称为“氢氟酸溶液”)形成的蚀刻液中。即，对陶瓷母材实施湿法蚀刻(表面处理工序；S120)。利用该表面处理工序，高精度地除去陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物。
在表面处理工序后，将该陶瓷母材在蒸馏水洗涤工序中进行洗涤，在干燥工序中进行鼓风干燥，进一步在使用乙醇的超音波洗涤工序中进行洗涤。
接着，利用EPMA对表面处理工序后的陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度进行表面测定，确认为2.7Atom％以下(表面测定工序；S130)。并且，利用EPMA的表面测定方法与上述同样。另外，利用了EPMA的表面测定是在陶瓷母材表面上的任意5处进行测定的。
如果表面测定工序的结果为2.7Atom％以下，则终止陶瓷基板11的制造，并转移到下面的工序。当表面测定工序的结果超过2.7Atom％时，对陶瓷母材再次实施表面处理工序。
接着，在陶瓷基板11的上面通过钎焊接合电路层13，在陶瓷基板11的下面通过钎焊接合金属层12(金属部件接合工序；S140)。
如上制造电源模块用基板101。
根据上述电源模块用基板101的制造方法，利用表面处理工序中的湿法蚀刻，可以从电源模块用基板101的陶瓷基板11的上下两面除去二氧化硅和硅的复合氧化物。因此，将金属层12和电路层13这样的金属部件接合于陶瓷基板11时，可以抑制由该二氧化硅和硅的复合氧化物产生SiO气体。由此，可以充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因此能够提高热循环时陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
并且，对于表面测定工序，当其测定结果稳定且为2.7Atom％以下时，也可以省略。
表面处理工序更优选在将要进行金属部件接合工序之前进行。
当表面测定工序的结果大于2.7Atom％时，也可以不对上述陶瓷母材再次实施表面处理工序，而废弃该陶瓷母材。即，可以根据各种条件或用途选择陶瓷部件的用途。
对于上述电源模块用基板101，由于可以充分确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因此在进行温度循环试验时，即使例如给于1000次循环左右的负荷，也可以抑制金属层12或电路层13这样的金属部件从陶瓷基板11剥离。
这样制造的电源模块用基板101与第二实施方式同样，例如可以用于电源模块130(参照图9)。
根据这样的陶瓷基板11、陶瓷基板11的制造方法和电源模块用基板101的制造方法，通过对烧结后的陶瓷母材表面实施湿法蚀刻，可以充分地确保电路层13对于陶瓷基板11的接合面积、和金属层12对于陶瓷基板11的接合面积，因此能够提高热循环时的陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。其结果是可以防止金属部件从陶瓷基板剥离。
(第五实施方式)
参照图13说明本发明的第五实施方式。并且，对于与上述实施方式中相同的部件标记同样符号，省略其说明。
首先，准备包含Si3N4的、烧成(烧结)后的陶瓷母材20。在陶瓷母材20的表面，存在烧结时产生的包含Si的二氧化硅和硅的复合氧化物。在该陶瓷母材20的一面形成多条划线21(图13中的阶段(a))。
通过对陶瓷母材20的一面照射激光(能量光)L来形成直线状的划线21。此时，受到激光L的照射而从陶瓷母材20飞散的烟尘22附着于划线21的形成区域和其附近。由于陶瓷母材20包含Si3N4，因此烟尘22也是二氧化硅和硅的复合氧化物。
接着，作为第1表面处理，在陶瓷母材20的上下两面实施喷ZrO2(二氧化锆)粉末的喷射处理(图13中的阶段(b))。由此，使陶瓷母材20的上下两面变得平坦，同时将附着于陶瓷母材20表面的烟尘22除去。
接着，作为第2表面处理，将除去了烟尘22的陶瓷母材20浸渍在由氢氟酸溶液形成的蚀刻液F中，实施湿法蚀刻(图13中的阶段(c))。这样，通过湿法蚀刻可有效地除去陶瓷母材20表面的二氧化硅和硅的复合氧化物。
另外虽然没有图示，但优选蚀刻后，将陶瓷母材20用蒸馏水进行洗涤，并进行鼓风干燥，进一步使用乙醇进行超声波洗涤，然后在干燥氛围中保存。
根据采用EPMA的表面测定，湿法蚀刻后的陶瓷母材20的表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度降低至2.7Atom％以下。并且，采用EPMA的表面测定方法与上述同样。另外，采用EPMA的表面测定是对陶瓷母材20的用划线21划分的多个区域分别测定任意5处。
接着，沿着划线21分割陶瓷母材20(图13中的阶段(d))。这样来制造陶瓷基板41。在陶瓷基板41的上面通过钎焊来接合电路层13，在陶瓷基板41的下面通过钎焊来接合金属层12(图13中的阶段(e))。
如上制造电源模块用基板151。
根据本实施方式，可以通过湿法蚀刻从陶瓷基板41的上下两面除去二氧化硅和硅的复合氧化物，因而在接合时能够抑制由该二氧化硅和硅的复合氧化物导致的SiO(一氧化硅)气体的产生。由此，可以分别充分地确保电路层13与陶瓷基板41的接合面积和金属层12与陶瓷基板41的接合面积。
对于上述电源模块用基板151，由于可以充分确保陶瓷基板41与金属部件的接合面积和接合强度，因而在进行温度循环试验时，例如直至1000次循环左右的期间，可以切实地抑制电路层13或金属层12从陶瓷基板41剥离。
并且，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围也可以进行各种变更。
例如在第五实施方式的陶瓷基板的制造方法中，在烧结后的陶瓷母材20上设置划线21，并利用喷射处理除去划线21形成时产生的烟尘22，但不限定于此。即，也可以使用切割机等切割陶瓷母材20代替划线21，形成多个陶瓷基板41，并省去上述喷射处理。
在第四、第五实施方式中，使陶瓷基板11、41上下两面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下，但不限于此，只要至少接合金属部件的区域的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下即可。即，例如也可以不使用湿式蚀刻而使用干式蚀刻作为表面处理工序，仅使接合了金属部件的表面部分的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
在第五实施方式中，可以使陶瓷基板41的照射激光L的面为上面，并在该面上接合电路层13，但也可以使照射激光L的面为下面，在该面上接合金属层12。
可以在陶瓷基板11、41上钎焊电路层13和金属层12，但也可以利用其以外的方法接合。
在第五实施方式中，将陶瓷母材20分割而形成陶瓷基板41后，分别将金属层12和电路层13接合于陶瓷基板41，但也可以在形成了划线21的陶瓷母材20上接合金属层12和电路层13的至少一者后，将该陶瓷母材20分割来形成陶瓷基板41。
划线21可以通过对陶瓷母材20表面照射激光L来形成，也可以利用其以外的其它能量光的照射来形成。
作为在形成划线21的情况下的第1表面处理，除了进行利用喷粉末的喷射处理以外，也可以使用珩磨处理等其以外的处理。
金属层12和电路层13用铝形成，也可以用其以外的金属材料形成。
电源模块用基板101、151可以在陶瓷基板11、41的下面接合金属层12，但也可以不设置金属层12，而在陶瓷基板11、41的下面直接接合放热板32或冷却器31。
冷却器31不限于水冷式，也可以是空冷式或其它的液冷式。
陶瓷基板11、41不限于由含有Si的Si3N4构成，也可以由含有Si的其它材料构成。
(实施例3)
准备2块包含Si3N4的制造商不同的陶瓷基板11，将该陶瓷基板11在蚀刻液中浸渍1小时，实施氢氟酸处理，所述蚀刻液由利用含有4mol/LHF(氟化氢)且含有氟离子F-的化合物(NH4F·HF)调制而成的药液形成。氢氟酸处理后，对这些陶瓷基板11进行蒸馏水洗涤、鼓风干燥、并使用乙醇实施超声波洗涤。通过采用EPMA的表面测定对这2块陶瓷基板11表面的平均SiO2量进行测定。
(比较例)
再准备2块同样的陶瓷基板11，除了不对这些陶瓷基板11实施上述氢氟酸处理以外，其它与上述实施例3同样进行处理。通过采用EPMA的表面测定对这2块陶瓷基板11表面的平均SiO2量进行测定。
实施例3的测定结果、和比较例的测定结果示于下表。
Figure GPA00001127744600241
由上表可知，在实施例3中，2块陶瓷基板11(样品1-1、2-1)的表面的平均SiO2量(浓度)分别为0.42Atom％、1.05Atom％，均抑制在2.7Atom％以下，得到良好的值。
另一方面，在比较例中，2块陶瓷基板11的表面(样品1-2、2-2)的平均SiO2量(浓度)分别为1.02Atom％、4.33Atom％，均超过2.7Atom％。
产业实用性
本发明的陶瓷基板涉及含有硅的陶瓷基板，该基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
根据本发明，将金属部件接合于陶瓷基板时可以抑制SiO气体的产生，在陶瓷基板与金属部件之间能够确保充分的接合强度，因此可以提高热循环时陶瓷基板与金属部件的接合可靠性。

Claims (23)

1.陶瓷基板，其是在含有硅的陶瓷母材表面形成划线的陶瓷基板，该基板表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪测定。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其通过沿形成于含有硅的陶瓷母材表面的划线将上述陶瓷母材分割来形成。
4.陶瓷基板的制造方法，其具有下述工序：
通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成划线的工序、和
对形成了上述划线的上述陶瓷母材实施表面处理的工序，
形成了上述划线的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基板的制造方法，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪进行测定。
6.陶瓷基板的制造方法，其具有通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次谐波以上的能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成划线的工序，
形成了上述划线的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基板的制造方法，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪进行测定。
8.电源模块用基板的制造方法，其具有下述工序：
通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射能量光而形成划线的工序、
对形成了上述划线的上述陶瓷母材实施表面处理的工序、
通过沿上述划线将上述陶瓷母材分割而形成陶瓷基板的工序、和
将金属部件接合于上述陶瓷基板的工序，
形成了上述划线的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
9.根据权利要求8所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪进行测定。
10.根据权利要求8所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述金属部件为铝。
11.根据权利要求8所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述金属部件钎焊在上述陶瓷基板上。
12.电源模块用基板的制造方法，其具有下述工序：
通过对含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次谐波以上的能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成划线的工序、
通过沿上述划线分割上述陶瓷母材而形成陶瓷基板的工序、和
将金属部件接合于上述陶瓷基板的工序，
形成了上述划线的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
13.根据权利要求12所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪进行测定。
14.根据权利要求12所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述金属部件为铝。
15.根据权利要求12所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述金属部件钎焊在上述陶瓷基板上。
16.陶瓷基板的制造方法，其具有将含有硅的陶瓷母材进行烧结的工序、和
对上述陶瓷母材实施表面处理的工序，
其中，上述表面处理包含使用合有氟离子的气体的干法蚀刻或使用含有氟离子的酸性溶液的湿法蚀刻，
实施了上述表面处理的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
17.根据权利要求16所述的陶瓷基板的制造方法，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪进行测定。
18.根据权利要求16所述的陶瓷基板的制造方法，其中，上述气体含有氟化碳和氟化氮的至少任一种。
19.电源模块用基板的制造方法，其具有下述工序：
将含有硅的陶瓷母材进行烧结的工序、
对上述陶瓷母材实施表面处理的工序、和
将金属部件接合于由实施了上述表面处理的上述陶瓷母材制成的陶瓷基板的工序，
其中，上述表面处理包含使用含有氟离子的气体的干法蚀刻或使用含有氟离子的酸性溶液的湿法蚀刻，
实施了上述表面处理的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的复合氧化物的浓度为2.7Atom％以下。
20.根据权利要求19所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述浓度使用电子探针显微分析仪进行测定。
21.根据权利要求19所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述气体含有氟化碳和氟化氮的至少任一种。
22.根据权利要求19所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述金属部件为铝。
23.根据权利要求19所述的电源模块用基板的制造方法，其中，上述金属部件钎焊在上述陶瓷基板上。
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