CN102027592A - 功率模块用基板、功率模块及功率模块用基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

该功率模块用基板包含以下部分：由AlN构成、Si3N4或Al2O3、具有表面的陶瓷基板(11)，在上述陶瓷基板(11)的上述表面介由含硅的钎料接合的由纯铝构成的金属板(12，13)，形成在上述金属板(12，13)和上述陶瓷基板(11)接合的接合界面(30)、和具有上述金属板(12，13)中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部(32)、或具有比上述金属板中(12，13)及上述陶瓷基板(11)中的氧浓度还高的氧浓度、厚度在4nm以下的高浓度部(32)。

Description

功率模块用基板、功率模块及功率模块用基板的制造方法
技术领域
本发明涉及控制大电流、高电压的半导体装置中使用的功率模块(power module)用基板、包含该功率模块基板的功率模块及该功率模块用基板的制造方法。
本申请基于2008年5月16日申请的特愿2008-129668号、2008年5月16日申请的特愿2008-129669号及2008年5月16日申请的特愿2008-129670号要求优先权，将其内容援引于此。
背景技术
目前，半导体元件中也为供给电力而使用功率模块。功率模块的发热量比较高。所以，作为搭载该功率模块的基板，使用经Al-Si类钎料将Al(铝)金属板接合在陶瓷基板上得到的功率模块用基板。另外，作为陶瓷基板，使用由AlN构成(氮化铝)的基板、由Si3N4构成(氮化硅)的基板或由Al2O3(氧化铝)构成的基板。
另外，该金属板是作为电路层形成的，在该金属板上经软钎料搭载作为电源元件的半导体芯片。
需要说明的是，为了改善放热效率，提出了通过将包含Al等的金属板接合在陶瓷基板的下面，形成金属层，经该金属层在放热板上接合功率模块用基板整体的结构。
目前，例如下述专利文献1所公开，已知为了良好地得到作为上述电路层及上述金属层发挥作用的金属板和陶瓷基板之间的接合强度，使陶瓷基板的表面粗糙度不足0.5μm的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开平3-234045号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，将金属板接合在陶瓷基板上时，只是降低陶瓷基板的表面粗糙度无法得到足够高的接合强度，存在无法提高可信性的问题。
例如，已知即使采用干式方式对陶瓷基板的表面利用Al2O3粒子进行珩磨处理，使表面粗糙度为Ra＝0.2μm，在剥离试验中有时也发生界面剥离。
另外，即使采用研磨法使表面粗糙度为Ra＝0.1μm以下，有时也同样发生界面剥离。
特别是最近要求功率模块的小型化及降低功率模块的厚度，其使用环境也变得严苛。例如，在反复产生热应力的使用环境中使用功率模块。
另外，近年来自电子部件的发热量有增加的倾向，如上所述必须在放热板上配设功率模块用基板。
此时，因为功率模块用基板被放热板束缚，所以负荷热循环时，大的剪切力作用于金属板和陶瓷基板之间的接合界面。所以，要求进一步提高接合强度及可信性。
本发明是鉴于上述事情而完成的，目的在于提供金属板和陶瓷基板确实地接合、热循环可信性高的功率模块用基板、包含该功率模块基板的功率模块及该功率模块用基板的制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，实现上述目的，本发明的第1方案的功率模块用基板包含：由AlN构成、具有表面的陶瓷基板，介由含硅的钎料接合在上述陶瓷基板的上述表面上的由纯铝构成的金属板，和形成在上述金属板和上述陶瓷基板接合的接合界面、具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
在该结构的功率模块用基板中，由AlN构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板通过含硅的钎料接合，在该接合界面形成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。由此，通过存在于该接合界面的硅原子提高由AlN构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度。
此处，金属板中的硅浓度是指金属板中与接合界面相距一定距离(例如50nm以上)的部分中的硅浓度。
认为高浓度地存在于金属板和陶瓷基板接合的接合界面的硅主要是钎料中含有的硅。
将金属板和陶瓷基板接合时，硅扩散到铝(金属板)中，从接合界面开始减少，陶瓷和铝(金属板)的界面部分成为不均一核生成位点，硅原子残留在界面部分，形成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
在本发明的第1方案的功率模块用基板中，优选上述高浓度部的氧浓度也高于上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度，上述高浓度部的厚度在4nm以下。
认为高浓度地存在于金属板和陶瓷基板接合的接合界面的氧是存在于陶瓷基板的表面的氧及由形成在钎料表面的氧化膜摄入的氧。
此处，氧浓度高浓度地存在于接合界面意味着充分加热确实地去除了上述氧化膜。因此，能牢固地接合陶瓷基板和金属板。
进而，因为该高浓度部的厚度在4nm以下，所以可抑制由于负荷热循环时产生的热应力导致在高浓度部产生裂缝。
在本发明的第1方案的功率模块用基板中，通过能量分散型X射线分析法分析包含上述高浓度部的上述接合界面得到的Al、Si、O、N的质量比优选为Al∶Si∶O∶N＝40～80wt％∶2～10wt％∶20wt％以下∶10～40wt％。
此时，因为存在于包含上述高浓度部的接合界面的硅的质量比为2wt％以上，所以能够确实地提高陶瓷基板和铝(金属板)之间的接合力。
需要说明的是，在接合界面难以存在质量比超过10wt％的硅。
另外，如果存在于包含上述高浓度部的接合界面的氧原子的质量比超过20wt％，则氧浓度高的部分的厚度增大。由此，负荷热循环时，在该高浓度部发生裂缝，可能降低接合可信性。
所以，优选将氧浓度抑制在20wt％以下。
需要说明的是，因为利用能量分散型X射线分析法进行分析时的点径极小，所以测定上述接合界面的多个点(例如10～100点)，算出上述各元素的平均质量比。
另外，测定时，不测定金属板的结晶晶界和陶瓷基板之间的接合界面，仅测定晶粒和陶瓷基板之间的接合界面。
本发明的第2方案的功率模块包含上述第1方案的功率模块用基板和搭载在上述功率模块用基板上的电子部件。
由于在该结构的功率模块中，陶瓷基板和金属板之间的接合强度高，即使是反复产生热应力的使用环境，也能够显著提高其可信性。
本发明的第3方案的功率模块用基板的制造方法，为准备：由AlN构成、具有表面的陶瓷基板、由纯铝构成的金属板和含硅的钎料；将上述陶瓷基板及上述金属板经钎料叠层，在将上述叠层的上述陶瓷基板、上述钎料及上述金属板在加压的状态下进行加热，使上述钎料熔融，在陶瓷基板及金属板的界面形成熔融铝层(熔融工序)，通过冷却上述熔融铝层使上述熔融铝层凝固(凝固工序)，在上述熔融工序及上述凝固工序中上述陶瓷基板和上述金属板接合的接合界面生成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
根据该功率模块用基板的制造方法，在上述熔融工序及上述凝固工序中上述陶瓷基板和上述金属板之间的接合界面生成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
由此可以通过硅原子实现由AlN构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度的提高。
另外，在上述熔融工序中，钎料在界面充分熔融，形成熔融铝层。然后，在凝固工序中，熔融铝层凝固，所以能够牢固地接合陶瓷基板和金属板。
本发明的第3方案的功率模块用基板的制造方法中，优选在将上述陶瓷基板及上述金属板经钎料叠层前，在上述陶瓷基板的上述表面预先附着硅(硅附着工序)。
另外，优选在将上述陶瓷基板及上述金属板经钎料叠层前，在上述金属板的表面预先附着硅。
此时，在硅附着工序中，能够使硅元素确实地存在于陶瓷基板和金属板之间的接合界面。
由此能够在接合界面确实地生成具有上述金属中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部，能够实现由AlN构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度的提高。
需要说明的是，硅原子能够通过溅射或蒸镀等附着在陶瓷基板的接合面(表面)。
另外，为了实现上述目的，本发明的第4方案的功率模块用基板包含：由Si3N4构成、具有表面的陶瓷基板，介由含硅的钎料接合在上述陶瓷基板的上述表面上的由纯铝构成的金属板，和形成在上述金属板和上述陶瓷基板接合的接合界面、具有比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度高的氧浓度、厚度为4nm以下的氧高浓度部。
在该构成的功率模块用基板中，由Si3N4构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板通过含有降低熔点元素的钎料接合，在该接合界面上形成具有比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度高的氧的高浓度部。由此，通过浓缩在该接合界面的氧提高由Si3N4构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度。
进而，因为该高浓度部的厚度为4nm以下，所以可抑制负荷热循环时产生的热应力导致在高浓度部产生裂缝。
此处，金属板中及陶瓷基板中的氧浓度是指金属板及陶瓷基板中与接合界面相距一定距离(例如50nm以上)的部分的氧浓度。
另外，认为高浓度地存在于金属板和陶瓷基板接合的接合界面的氧是存在于陶瓷基板的表面的氧及从形成在钎料表面的氧化膜摄入的氧。
此处，氧高浓度地存在于接合界面是指充分加热确实地除去了上述氧化膜等。因此，能够将陶瓷基板和金属板牢固地接合。
本发明的第4方案的功率模块用基板中，通过能量分散型X射线分析法分析上述接合界面得到的Al、Si、O、N的质量比优选为Al∶Si∶O∶N＝15～50wt％∶25～50wt％∶20wt％以下∶10～40wt％。
如果存在于包含上述高浓度部的接合界面的氧原子的质量比超过20wt％，则氧浓度高的部分的厚度增大。由此，负荷热循环时，在该高浓度部产生裂缝，接合可信性可能降低。
因此，优选将氧浓度抑制在20wt％以下。
需要说明的是，因为利用能量分散型X射线分析法进行分析时的点径极小，所以测定上述接合界面的多个点(例如10～100点)，算出上述各元素的平均质量比。
另外，测定时，不测定金属板的结晶晶界和陶瓷基板之间的接合界面，仅测定晶粒和陶瓷基板之间的接合界面。
本发明的第4方案的功率模块用基板中，优选上述降低熔点元素为硅。
硅是使铝的熔点充分下降的元素。所以，能够较低地设定接合温度，能够防止接合金属板和陶瓷基板时金属板熔融，能够使钎料确实地熔融。
本发明的第5方案的功率模块包含上述第4方案的功率模块用基板、搭载在上述功率模块用基板上的电子部件。
根据该构成的功率模块，陶瓷基板和金属板之间的接合强度高，即使为反复产生热应力的使用环境，也能够显著提高其可信性。
本发明的第6方案的制造功率模块用基板的方法，为准备：由Si3N4构成、具有表面的陶瓷基板，由纯铝构成的金属板，和含有降低熔点元素的钎料，将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层，在将上述叠层后的上述陶瓷基板、上述钎料及上述金属板在加压的状态下进行加热，使上述钎料熔融，在陶瓷基板及金属板的界面形成熔融铝层(熔融工序)，通过冷却上述熔融铝层使上述熔融铝层凝固(凝固工序)，在上述熔融工序及上述凝固工序中上述陶瓷基板和上述金属板接合的接合界面生成具有比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度高的氧浓度、厚度为4nm以下的氧高浓度部。
本发明的第6方案的制造功率模块用基板的方法中，优选在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料叠层前，在上述陶瓷板的上述表面预先附着硅。
本发明的第6方案的制造功率模块用基板的方法中，优选在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述金属板的表面预先附着硅。
根据该功率模块用基板的制造方法，在上述熔融工序及上述凝固工序中，在上述陶瓷基板和上述金属板之间的接合界面，以4nm以下的厚度生成具有比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度高的氧的高浓度部。
由此可以利用该氧实现由Si3N4构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度的提高。
另外，在上述熔融工序中，钎料在界面充分熔融，形成熔融铝层。然后，在凝固工序中，熔融铝层凝固，所以能够将陶瓷基板和金属板牢固地接合。
另外，为了实现上述目的，本发明的第7方案的功率模块用基板包含：由Al2O3构成、具有表面的陶瓷基板，介由含硅的钎料接合在上述陶瓷基板的上述表面上的由纯铝构成的金属板，和形成在上述金属板和上述陶瓷基板接合的接合界面、具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
在该构成的功率模块用基板中，由Al2O3构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板通过含硅的钎料接合，在该接合界面形成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。由此通过存在于接合界面的硅原子提高由Al2O3构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度。
此处，金属板中的硅浓度是指金属板中与接合界面相距一定距离(例如50nm以上)的部分中的硅浓度。
认为高浓度地存在于金属板和陶瓷基板接合的接合界面的硅主要是钎料中含有的硅。
将金属板和陶瓷基板接合时，硅扩散到铝(金属板)中，从接合界面开始减少，陶瓷和铝(金属板)的界面部分成为不均一核生成位点，硅原子残留在界面部分，形成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
在本发明的第7方案的功率模块用基板中，通过能量分散型X射线分析法分析包含上述高浓度部的上述接合界面得到的Al、Si、O的质量比优选为Al∶Si∶O＝40～80wt％∶2～10wt％∶50wt％以下。
这种情况下，因为存在于包含上述高浓度部的接合界面的硅的质量比在2wt％以上，所以能够确实地提高陶瓷基板和铝(金属板)之间的接合力。
需要说明的是，在接合界面，难以存在质量比超过10wt％的硅。
另外，因为利用能量分散型X射线分析法进行分析时的点径极小，因此测定上述接合界面的多个点(例如10～100点)，算出上述各元素的平均质量比。
另外，测定时，不测定金属板的结晶晶界和陶瓷基板之间的接合界面，仅测定晶粒和陶瓷基板之间的接合界面。
本发明的第8方案的功率模块包含上述第7方案的功率模块用基板、搭载在上述功率模块用基板上的电子部件。
根据该构成的功率模块，陶瓷基板和金属板之间的接合强度高，即使为反复产生热应力的使用环境，也能够显著提高其可信性。
本发明的第9方案的制造功率模块用基板的方法为，准备由Al2O3构成的、具有表面的陶瓷基板，由纯铝构成的金属板，和含硅的钎料；将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层，在将上述叠层后的上述陶瓷基板、上述钎料及上述金属板在加压的状态下进行加热，使上述钎料熔融，在陶瓷基板及金属板的界面形成熔融铝层(熔融工序)，通过冷却上述熔融铝层使上述熔融铝层凝固(凝固工序)，在上述熔融工序及上述凝固工序中上述陶瓷基板和上述金属板接合的接合界面生成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
根据该功率模块用基板的制造方法，在上述熔融工序及上述凝固工序中，在上述陶瓷基板和上述金属板之间的接合界面生成具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
由此，通过硅原子可以实现由Al2O3构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度的提高。
另外，在上述熔融工序中，钎料在界面充分熔融，形成熔融铝层。然后，在凝固工序中，因为熔融铝层凝固，所以能够将陶瓷基板和金属板牢固地接合。
本发明的第9方案的功率模块用基板的制造方法中，优选在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述陶瓷基板的上述表面预先附着硅(硅附着工序)。
本发明的第9方案的功率模块用基板的制造方法中，优选在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述金属板的表面预先附着硅。
这种情况下，在硅附着工序中，能够使硅元素确实地存在于陶瓷基板和金属板之间的接合界面。
由此，能够在接合界面确实地生成具有为上述金属中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部，能够实现由Al2O3构成的陶瓷基板和由纯铝构成的金属板之间的接合强度的提高。
需要说明的是，硅原子可以通过溅射或蒸镀等方法附着在陶瓷基板的接合面(表面)。
发明效果
根据本发明，能够提供金属板和陶瓷基板确实地接合、热循环可信性高的功率模块用基板、包含该功率模块基板的功率模块及该功率模块用基板的制造方法。
附图说明
[图1]使用作为本发明的第1实施方式的功率模块用基板的功率模块的剖面图。
[图2]模式地表示作为本发明的第1实施方式的功率模块用基板的电路层及金属层(金属板)和陶瓷基板之间的接合界面的剖面图。
[图3]表示作为本发明的第1实施方式的功率模块用基板的制造方法的剖面图。
[图4]表示图3中的金属板和陶瓷基板之间的接合界面附近的剖面图。
[图5]表示比较实验中使用的功率模块用基板的剖面图。
[图6]使用作为本发明的第2实施方式的功率模块用基板的功率模块的剖面图。
[图7]模式地表示作为本发明的第2实施方式的功率模块用基板的电路层及金属层(金属板)和陶瓷基板之间的接合界面的剖面图。
[图8]表示作为本发明的第2实施方式的功率模块用基板的制造方法的剖面图。
[图9]表示图8中的金属板和陶瓷基板之间的接合界面附近的剖面图。
[图10]比较实验中使用的功率模块用基板的剖面图。
[图11]使用作为本发明的第3实施方式的功率模块用基板的功率模块的剖面图。
[图12]模式地表示作为本发明的第3实施方式的功率模块用基板的电路层及金属层(金属板)和陶瓷基板之间的接合界面的剖面图。
[图13]表示作为本发明的第3实施方式的功率模块用基板的制造方法的剖面图。
[图14]表示图13中的金属板和陶瓷基板之间的接合界面附近的剖面图。
[图15]表示比较实验中使用的功率模块用基板的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1表示作为本发明的第1实施方式的功率模块用基板及功率模块。
该功率模块1包含配设了电路层12的功率模块用基板10、介由软钎料层2接合在电路层12的表面的半导体芯片3、散热器4。
此处，软钎料层2是例如Sn-Ag类、Sn-In类或Sn-Ag-Cu类的软钎料。
需要说明的是，在第1实施方式中，在电路层12和软钎料层2之间设有Ni镀层(无图示)。
功率模块用基板10包含陶瓷基板11、配设在该陶瓷基板11的第1面(图1中上面)的电路层12、配设在陶瓷基板11的第2面(图1中下面)的金属层13。
陶瓷基板11是防止电路层12和金属层13之间的电连接的基板，由绝缘性高的AlN(氮化铝)构成。
另外，陶瓷基板11的厚度被设定在0.2～1.5mm的范围内，在第1实施方式中，设定为0.635mm。
电路层12通过在陶瓷基板11的第1面钎焊具有导电性的金属板22而形成。
在第1实施方式中，电路层12通过在陶瓷基板11上钎焊包含纯度在99.99％以上的铝(所谓4N铝)的压延板的金属板22而形成。
此处，在第1实施方式中，使用含有降低熔点元素Si的Al-Si类钎料。
金属层13通过在陶瓷基板11的第2面钎焊金属板23而形成。
在第1实施方式中，金属层13与电路层12同样地通过在陶瓷基板11上钎焊包含纯度为99.99％以上的铝(所谓4N铝)的压延板的金属板23而形成。
第1实施方式中使用Al-Si类的钎料。
散热器4是用于冷却前述功率模块用基板10的构件，包含与功率模块用基板10接合的顶板部5和用于使冷却介质(例如冷却水)流通的流路6。
散热器4(顶板部5)优选由导热性良好的材质构成，第1实施方式中由A6063(铝合金)构成。
另外，第1实施方式中，在散热器4的顶板部5和金属层13之间设置包含铝或铝合金或含铝的复合材料(例如AlSiC等)的缓冲层15。
用透射型电子显微镜观察陶瓷基板11和电路层12(金属板22)之间的接合界面30、及陶瓷基板11和金属层13(金属板23)之间的接合界面30时，如图2所示，在接合界面30形成硅及氧浓缩的高浓度部32。
该高浓度部32中的硅浓度比电路层12(金属板22)及金属层13(金属板23)中的硅浓度高5倍以上。
进而，高浓度部32中的氧浓度也比电路层12(金属板22)及金属层13(金属板23)中的氧浓度高。
需要说明的是，该高浓度部32的厚度H为4nm以下。
此处，在通过透射型电子显微镜观察的接合界面30中，如图2所示，将电路层12(金属板22)及金属层13(金属板23)的晶格图像的界面侧端部分和陶瓷基板11的晶格图像的界面侧端部分之间的中央定义为基准面S。
另外，通过能量分散型X射线分析法(EDS)分析该接合界面30时的Al、Si、O、N的质量比被设定为Al∶Si∶O∶N＝40～80wt％∶2～10wt％∶20wt％以下∶10～40wt％的范围内。
需要说明的是，利用EDS进行分析时的点径为1～4nm，测定接合界面30中的多个点(例如第1实施方式为20点)，算出上述各元素的平均质量比。
另外，不测定构成电路层12及金属层13的金属板22、23的结晶晶界和陶瓷基板11之间的接合界面30，仅测定构成电路层12及金属层13的金属板22、23的晶粒和陶瓷基板11之间的接合界面30。
该功率模块用基板10如下所述地制造。
如图3(a)及图4(a)所示，准备由AlN构成的陶瓷基板11、通过后述熔融工序及凝固工序成为电路层12的金属板22(4N铝的压延板)、厚度15～30μm(第1实施方式中为20μm)的钎料箔24、通过后述熔融工序及凝固工序成为金属层13的金属板23(4N铝的压延板)、厚度15～30μm(第1实施方式中为20μm)的钎料箔25。
然后，如图3(b)及图4(b)所示，在陶瓷基板11的第1面介由钎料箔24叠层金属板22，在陶瓷基板11的第2面介由钎料箔25叠层金属板23。由此形成叠层体20。
然后，如图3(c)及图4(c)所示，将该叠层体20在其叠层方向加压(压力为1～3kgf/cm2)的状态下放入真空炉内进行加热，将钎料箔24、25熔融(熔融工序)。
此处，真空炉内的真空度为10-3Pa～10-5Pa。
通过该熔融工序，如图4(c)所示，成为电路层12及金属层13的金属板22、23的一部分和钎料箔24、25熔融，在陶瓷基板11的表面形成熔融铝层26、27。
接下来，通过冷却叠层体20使熔融铝层26、27凝固(凝固工序)。
通过该熔融工序和凝固工序，在成为电路层12及金属层13的金属板22、23和陶瓷基板11之间的接合界面30形成硅及氧浓缩的高浓度部32。
由此制造作为第1实施方式的功率模块用基板10。
在具有以上构成的作为第1实施方式的功率模块用基板10及功率模块1中，成为电路层12及金属层13的金属板22、23和陶瓷基板11通过钎焊接合。在金属板22和陶瓷基板11之间的接合界面30、及金属板23和陶瓷基板11之间的接合界面30形成高浓度部32。高浓度部32的硅浓度是电路层12(金属板22)及金属层13(金属板23)中的硅浓度的5倍以上，并且，高浓度部32的氧浓度也比电路层12(金属板22)及金属层13(金属板23)中的氧浓度高。由此，可以通过存在于接合界面30的硅及氧实现陶瓷基板11和金属板22、23之间的接合强度的提高。
另外，通过能量分散型X射线分析法分析包含高浓度部32的接合界面30时的Al、Si、O、N的质量比为Al∶Si∶O∶N＝40～80wt％∶2～10wt％∶20wt％以下∶10～40wt％。另外，存在于包含高浓度部32的接合界面30的硅的质量比为2wt％以上。由此可以确实地提高陶瓷基板和铝(金属板)之间的接合力。
需要说明的是，难以在接合界面30存在质量比超过10wt％的硅。
另外，因为存在于包含高浓度部32的接合界面30的氧原子的质量比在20wt％以下，所以能够防止负荷热循环时在高浓度部32产生裂缝。
另外，将金属板22、23和陶瓷基板11接合时，因为使用Al-Si类钎料，所以即使较低地设定接合温度，也可以确实地熔融钎料箔24、25，形成熔融铝层26、27。
以上，说明本发明的第1实施方式，但本发明不限定于此，可以在不脱离本发明技术构思的范围内进行适当改变。
第1实施方式中，作为构成电路层及金属层的金属板，说明了采用纯度99.99％的纯铝压延板的情况，但不限定于此，也可以使用纯度99％的铝(2N铝)。
另外，为了使硅原子确实地散布在接合界面，也可以在金属板和陶瓷基板接合前，使硅原子附着在陶瓷基板的表面(硅附着工序)。
进而，在第1实施方式中，说明了在散热器的顶板部和金属层之间设置包含铝或铝合金或含铝的复合材料(例如AlSiC等)的缓冲层的情况，但也可以不设置该缓冲层。
另外，说明了由铝构成散热器的结构，但也可以采用由铝合金、铜或铜合金构成散热器的结构。
进而，作为散热器，说明了具有冷却介质的流路的结构，但并不限定散热器的结构。
(第2实施方式)
图6表示作为本发明的第2实施方式的功率模块用基板及功率模块。
该功率模块101包含配设了电路层112的功率模块用基板110、介由软钎料层102接合在电路层112的表面的半导体芯片103、和散热器104。
此处，软钎料层102是例如Sn-Ag类、Sn-In类或Sn-Ag-Cu类的软钎料。
需要说明的是，在第2实施方式中，在电路层112和软钎料层102之间设有Ni镀层(无图示)。
功率模块用基板110包含陶瓷基板111、配设在该陶瓷基板111的第1面(图6中上面)上的电路层112、配设在陶瓷基板111的第2面(图6中下面)上的金属层113。
陶瓷基板111是防止电路层112和金属层113之间的电连接的基板，由绝缘性高的Si3N4(氮化硅)构成。
另外，陶瓷基板111的厚度被设定在0.2～1.5mm的范围内，在第2实施方式中，设定为0.635mm。
电路层112通过在陶瓷基板111的第1面钎焊具有导电性的金属板122而形成。
在第2实施方式中，电路层112通过在陶瓷基板111上钎焊包含纯度为99.99％以上的铝(所谓4N铝)的压延板的金属板122而形成。
此处，在第2实施方式中，使用含有降低熔点元素Si的Al-Si类的钎料。
金属层113通过在陶瓷基板111的第2面钎焊金属板123而形成。
在第2实施方式中，金属层113与电路层112同样地通过在陶瓷基板111上钎焊包含纯度为99.99％以上的铝(所谓4N铝)的压延板的金属板123而形成。
在第2实施方式中使用Al-Si类的钎料。
散热器104是用于冷却前述功率模块用基板110的构件，包含与功率模块用基板110接合的顶板部105和用于流通冷却介质(例如冷却水)的流路106。
散热器104(顶板部105)优选由导热性良好的材质构成，在第2实施方式中，由A6063(铝合金)构成。
另外，在第2实施方式中，在散热器104的顶板部105和金属层113之间设置包含铝或铝合金或含铝的复合材料(例如AlSiC等)的缓冲层115。
通过透射型电子显微镜观察陶瓷基板111和电路层112(金属板122)之间的接合界面130、及陶瓷基板111和金属层113(金属板123)之间的接合界面130时，如图7所示，在接合界面130形成氧浓缩的高浓度部132。
该高浓度部132中的氧浓度也比电路层112(金属板122)及金属层113(金属板123)中的氧浓度高。
需要说明的是，该高浓度部132的厚度H为4nm以下。
此处，通过透射型电子显微镜观察到的接合界面130中，如图7所示，将电路层112(金属板122)及金属层113(金属板123)的晶格图像的界面侧端部分和陶瓷基板111的晶格图像的界面侧端部分之间的中央定义为基准面S。
另外，用能量分散型X射线分析法(EDS)分析该接合界面130时的Al、Si、O、N的质量比被设定为Al∶Si∶O∶N＝15～50wt％∶25～50wt％∶20wt％以下∶10～40wt％的范围内。
需要说明的是，利用EDS分析时的点径为1～4nm，测定接合界面130中的多个点(例如在第2实施方式中为100点)，计算上述各元素的平均质量比。
另外，不测定构成电路层112及金属层113的金属板122、123的结晶晶界和陶瓷基板111之间的接合界面130，仅测定构成电路层112及金属层113的金属板122、123的晶粒和陶瓷基板111之间的接合界面130。
上述功率模块用基板110如下所述地制造。
如图8(a)及图9(a)所示，准备由AlN构成的陶瓷基板111、通过后述熔融工序及凝固工序成为电路层112的金属板122(4N铝的压延板)、厚度15～30μm(在第2实施方式中为20μm)的钎料箔124、通过后述熔融工序及凝固工序成为金属层113的金属板123(4N铝的压延板)、和厚度15～30μm(在第2实施方式中为20μm)的钎料箔125。
然后，如图8(b)及图9(b)所示，在陶瓷基板111的第1面介由钎料箔124叠层金属板122，在陶瓷基板111的第2面介由钎料箔125叠层金属板123。由此形成叠层体120。
然后，如图8(c)及图9(c)所示，将该叠层体120在向其叠层方向加压(压力1～3kgf/cm2)的状态下装入真空炉内进行加热，将钎料箔124、125熔融(熔融工序)。
此处真空炉内的真空度为10-3Pa～10-5Pa。
通过该熔融工序，如图9(c)所示，成为电路层112及金属层113的金属板122、123的一部分和钎料箔124、125熔融，在陶瓷基板111的表面形成熔融铝层126、127。
然后，通过冷却叠层体120使熔融铝层126、127凝固(凝固工序)。
通过该熔融工序和凝固工序，在接合界面130生成具有比构成电路层112及金属层113的金属板122、123中的氧浓度还高的氧浓度的高浓度部132。
需要说明的是，该高浓度部132的厚度H为4nm以下。
由此制造作为第2实施方式的功率模块用基板110。
具有以上构成的作为第2实施方式的功率模块用基板110及功率模块101中，成为电路层112及金属层113的金属板122、123和陶瓷基板111通过钎焊接合。在金属板122和陶瓷基板111之间的接合界面130、及金属板123和陶瓷基板111之间的接合界面130，生成高浓度部132。高浓度部132的氧浓度也比构成电路层112及金属层113的金属板122、123中的氧浓度高。由此，通过该氧可以实现陶瓷基板111和金属板122、123之间的接合强度的提高。
另外，因为该高浓度部132的厚度为4nm以下，所以可抑制通过负荷热循环时的应力导致在高浓度部132产生裂缝。
另外，通过能量分散型X射线分析法分析包含高浓度部132的接合界面130的Al、Si、O、N的质量比为Al∶Si∶O∶N＝15～50wt％∶25～50wt％∶20wt％以下∶10～40wt％。由此，可以防止负荷热循环时在高浓度部132产生裂缝。
另外，因为将金属板122、123和陶瓷基板111接合时，使用含有降低熔点元素Si的Al-Si类的钎料，所以即使比较低地设定接合温度，也能够确实地熔融钎料箔124、125，形成熔融铝层126、127。
以上说明了本发明的第2实施方式，但本发明不限定于此，可以在不脱离本发明技术构思的范围内进行适当改变。
例如，说明了作为钎料使用包含Al-Si类的钎料的情况，但不限定于此，也可以使用Al-Ge类、Al-Cu类、Al-Mg类等具有其他降低熔点元素的钎料。
另外，在第2实施方式中，说明了在散热器的顶板部和金属层之间设置包含铝或铝合金或含铝的复合材料(例如AlSiC等)的缓冲层的情况下，但也可以不设置该缓冲层。
进而，在第2实施方式中，作为构成电路层及金属层的金属板，说明了构成电路层及金属层的金属板采用纯度99.99％的纯铝的压延板的情况，但不限定于此，也可以使用纯度99％的铝(2N铝)。
另外，说明了散热器由铝构成的结构，但也可以采用由铝合金、铜或铜合金构成散热器的结构。
进而，作为散热器，说明了具有冷却介质的流路的结构，但不限定散热器的结构。
(第3实施方式)
图11表示作为本发明的第3实施方式的功率模块用基板及功率模块。
该功率模块201包含配设了电路层212的功率模块用基板210、介由软钎料层202接合在电路层212的表面的半导体芯片203、散热器204。
此处，软钎料层202例如为Sn-Ag类、Sn-In类或Sn-Ag-Cu类的软钎料。
需要说明的是，在第3实施方式中，在电路层212和软钎料层202之间设有Ni镀层(无图示)。
功率模块用基板210包含陶瓷基板211、配设在该陶瓷基板211的第1面(图11中上面)上的电路层212和配设在陶瓷基板211的第2面(图11中下面)上的金属层213。
陶瓷基板211是防止电路层212和金属层213之间的电连接的基板，由绝缘性高的Al2O3(氧化铝)构成。
另外，陶瓷基板211的厚度被设定为0.2～1.5mm的范围内，在第3实施方式中，设定为0.635mm。
电路层212通过在陶瓷基板211的第1面钎焊具有导电性的金属板222而形成。
在第3实施方式中，电路层212通过在陶瓷基板211上钎焊包含纯度为99.99％以上的铝(所谓4N铝)的压延板的金属板222而形成。
此处，在第3实施方式中，使用含有降低熔点元素Si的Al-Si类的钎料。
金属层213通过在陶瓷基板211的第2面钎焊金属板223而形成。
在第3实施方式中，金属层213与电路层212同样地通过在陶瓷基板211钎焊包含纯度为99.99％以上的铝(所谓4N铝)的压延板的金属板223而形成。
在第3实施方式中使用Al-Si类的钎料。
散热器204是用于冷却前述功率模块用基板210的构件，包含与功率模块用基板210接合的顶板部205和用于流通冷却介质(例如冷却水)的流路206。
散热器204(顶板部205)优选由导热性良好的材质构成，在第3实施方式中，由A6063(铝合金)构成。
另外，在第3实施方式中，在散热器204的顶板部205和金属层213之间，设置包含铝或铝合金或含铝的复合材料(例如AlSiC等)的缓冲层215。
在透射型电子显微镜中观察陶瓷基板211和电路层212(金属板222)之间的接合界面230、及陶瓷基板211和金属层213(金属板223)之间的接合界面230时，如图12所示，在接合界面230形成硅浓缩的高浓度部232。
该高浓度部232中的硅浓度比电路层212(金属板222)及金属层213(金属板223)中的硅浓度高5倍以上。
需要说明的是，该高浓度部232的厚度H为4nm以下。
此处，通过透射型电子显微镜观察的接合界面230中，如图12所示，将电路层212(金属板222)及金属层213(金属板223)的晶格图像的界面侧端部分和陶瓷基板211的晶格图像的界面侧端部分之间的中央定义为基准面S。
另外，用能量分散型X射线分析法(EDS)分析该接合界面230时的Al、Si、O的质量比被设定在Al∶Si∶O＝40～80wt％∶2～10wt％∶50wt％以下的范围内。
需要说明的是，利用EDS进行分析时的点径为1～4nm，测定接合界面230中的多个点(例如在第3实施方式中为20点)，计算上述各元素的平均质量比。
另外，不测定构成电路层212及金属层213的金属板222、223的结晶晶界和陶瓷基板211之间的接合界面230，仅测定构成电路层212及金属层213的金属板222、223的晶粒和陶瓷基板211之间的接合界面230。
该功率模块用基板210如下所述地制造。
如图13(a)及图14(a)所示，准备由Al2O3构成的陶瓷基板211、通过后述熔融工序及凝固工序成为电路层212的金属板222(4N铝的压延板)、厚度15～30μm(在第3实施方式中为20μm)的钎料箔224、通过后述熔融工序及凝固工序成为金属层213的金属板223(4N铝的压延板)、厚度15～30μm(在第3实施方式中为20μm)的钎料箔225。
然后，如图13(b)及图14(b)所示，在陶瓷基板211的第1面介由钎料箔224叠层金属板222，在陶瓷基板211的第2面介由钎料箔225叠层金属板223。由此形成叠层体220。
然后，如图13(c)及图14(c)所示，将该叠层体220在向其叠层方向加压(压力1～3kgf/cm2)的状态下装入真空炉内进行加热，将钎料箔224、225熔融(熔融工序)。
此处真空炉内的真空度为10-3Pa～10-5Pa。
通过该熔融工序，如图14(c)所示，成为电路层212及金属层213的金属板222、223的一部分和钎料箔224、225熔融，在陶瓷基板211的表面形成熔融铝层226、227。
然后，通过冷却叠层体220，使熔融铝层226、227凝固(凝固工序)。
通过该熔融工序和凝固工序，在成为电路层212及金属层213的金属板222、223和陶瓷基板211之间的接合界面230形成硅浓缩的高浓度部232。
由此制造作为第3实施方式的功率模块用基板210。
具有以上构成的作为第3实施方式的功率模块用基板210及功率模块201中，成为电路层212及金属层213的金属板222、223和陶瓷基板211通过钎焊接合。在金属板222和陶瓷基板211之间的接合界面230、及金属板223和陶瓷基板211之间的接合界面230形成高浓度部232。高浓度部232的硅浓度为电路层212(金属板222)及金属层213(金属板223)中的硅浓度的5倍以上。由此，通过存在于接合界面230的硅可以实现陶瓷基板211和金属板222、223之间的接合强度的提高。
另外，通过能量分散型X射线分析法分析接合界面230得到的Al∶Si∶O＝40～80wt％∶2～10wt％∶50wt％以下。即，存在于接合界面230的硅原子231的质量比为10wt％以下。另外，存在于包含高浓度部232的接合界面230的硅的质量比为2wt％以上。由此，能够确实地提高陶瓷基板和铝(金属板)之间的接合力。
需要说明的是，难以在接合界面230存在质量比超过10wt％的硅。
另外，将金属板222、223和陶瓷基板211接合时，因为使用Al-Si类的钎料，所以即使较低地设定接合温度，也能够确实地熔融钎料箔224、225，形成熔融铝层226、227。
以上，说明了本发明的第3实施方式，但本发明不限定于此，可以在不脱离本发明技术构思的范围内进行适当改变。
在第3实施方式中，说明了作为构成电路层及金属层的金属板采用纯度99.99％的纯铝的压延板的情况，但不限定于此，也可以使用纯度99％的铝(2N铝)。
另外，在第3实施方式中，说明了在散热器的顶板部和金属层之间设置包含铝或铝合金或含铝的复合材料(例如AlSiC等)的缓冲层的情况，但也可以不设置该缓冲层。
另外，为了使硅原子确实地散布在接合界面，也可以在将金属板和陶瓷基板接合前，使硅原子附着在陶瓷基板的表面或金属板的表面(硅附着工序)。
另外，说明了散热器由铝构成的结构，但也可以采用由铝合金、铜或铜合金构成散热器的结构。
进而，作为散热器，说明了具有冷却介质的流路的结构，但不限定散热器的结构。
实施例
(第1实施例)
说明为了确认本发明的有效性而进行的比较实验。
以下说明的第1实施例对应于上述第1实施方式。
如图5所示，在比较例1～3及实施例1～3中，使用共通的功率模块用基板的试样进行实验。具体而言，该功率模块用基板具有厚度0.635mm的由AlN构成的陶瓷基板11、厚度0.6mm的包含4N铝的电路层12、厚度0.6mm的包含4N铝的金属层13、厚度5mm的包含铝合金(A6063)的顶板部5、和厚度1.0mm的包含4N铝的缓冲层15。
使用该试样进行接合界面的观察及接合强度的评价。
观察该接合界面时，作为电场发射型透射型电子显微镜(FE-TEM)使用日本电子株式会社制JEM-2010F。将加速电压设定为200kV，进行接合界面的观察。
如下所述地制作观察试样。
首先，准备金属板和陶瓷基板接合的试样，将该试样用玻璃刀薄切，用金刚石砂轮进行机械研磨使厚度为约30μm左右。
然后，利用氩离子(5kV、30μA)进行离子铣削，制作具有电子射线可透过的厚度即0.1μm以下的部分的观察试样。
在接合界面的观察中，测定20点形成在接合界面的高浓度部的厚度，算出其平均值。
高浓度部的平均厚度测定结果示于表1。
另外，作为能量分散型X射线分析装置(EDS)，使用Noran社制Voyager，分析金属板和陶瓷基板之间的接合界面。分析结果示于表1。
此处，同样地分析金属板中与接合界面相距50nm的位置的结果是硅浓度(金属板中的硅浓度)为0.2～0.3wt％。
需要说明的是，前述TEM观察及EDS分析使用双轴倾斜分析用夹具。
作为接合强度的评价，比较将热循环(-45℃～125℃)重复3000次后的接合率。评价结果示于表1。
[表1]
  硅含量   氧含量   高浓度部的平均厚度   接合率(3000次循环后)
 实施例1   3.4wt％   13.8wt％   1.7nm   91.3％
 实施例2   4.9wt％   10.2wt％   0.8nm   93.0％
 实施例3   5.5wt％   9.1wt％   0.0nm   95.2％
 比较例1   0.3wt％   32.3wt％   5.6nm   68.8％
 比较例2   0.7wt％   29.7wt％   5.3nm   74.9％
 比较例3   0.9wt％   26.6wt％   4.8nm   79.2％
确认了在接合界面不存在高浓度硅的比较例1～3中，在热循环试验后的接合率低，热循环可信性差。
另一方面，确认在接合界面存在金属板中的5倍以上浓度的硅的实施例1～3中，即使在3000次循环后接合率也在90％以上，热循环可信性提高。
需要说明的是，实施例3中高浓度部的厚度为0.0nm，透射型电子显微镜观察中的20点测定值全部为0.0nm。
需要说明的是，即使没有明确地观察到高浓度部，接合界面的EDS分析结果是硅浓度为5.5wt％，为金属板中的硅浓度(0.2～0.3wt％)的5倍以上，显然存在高浓度部。
(第2实施例)
说明为了确认本发明的有效性而进行的比较实验。
以下说明的第2实施例对应于上述第2实施方式。
如图10所示，在比较例4～6及实施例4～6中，使用共通的功率模块用基板的试样进行实验。具体而言，该功率模块用基板具有厚度0.635mm的由Si3N4构成的陶瓷基板111、厚度0.6mm的包含4N铝的电路层112、厚度0.6mm的包含4N铝的金属层113、厚度5mm的包含铝合金(A6063)的顶板部105、和厚度1.0mm的包含4N铝的缓冲层115。
使用该试样进行接合界面的观察及接合强度的评价。
观察该接合界面时，作为电场发射型透射型电子显微镜(FE-TEM)使用日本电子株式会社制JEM-2010F。将加速电压设定为200kV，进行接合界面的观察。
如下所述地制作观察试样。
首先，准备金属板和陶瓷基板接合的试样，将该试样用玻璃刀薄切，用金刚石砂轮进行机械研磨使厚度为约30μm左右。
然后，利用氩离子(5kV、30μA)进行离子铣削，制作具有电子射线可透过的厚度即0.1μm以下的部分的观察试样。
在接合界面的观察中，测定20点形成在接合界面的高浓度部的厚度，算出其平均值。
高浓度部的平均厚度测定结果示于表2。
另外，作为能量分散型X射线分析装置(EDS)，使用Noran社制Voyager，分析金属板和陶瓷基板之间的接合界面。分析结果示于表2。
需要说明的是，前述TEM观察及EDS分析使用双轴倾斜分析用夹具。
作为接合强度的评价，比较将热循环(-45℃～125℃)重复3000次后的接合率。评价结果示于表2。
[表2]
  氧含量   高浓度部的平均厚度   接合率(3000次循环后)
 实施例4   3.2wt％   1.1nm   92.2％
 实施例5   7.9wt％   0.9nm   93.1％
 实施例6   10.1wt％   0.1nm   95.7％
 比较例4   30.0wt％   5.5nm   62.1％
 比较例5   28.9wt％   4.9nm   66.0％
 比较例6   24.2wt％   4.4nm   73.7％
确认在接合界面比4nm厚地形成氧浓缩的高浓度部的比较例4～6中，在热循环试验后的接合率低，热循环可信性差。
另一方面，确认了在接合界面形成氧浓缩的高浓度部、其厚度为4nm以下的实施例4～6中，在3000次循环后接合率也为90％以上，热循环可信性提高。
(第3实施例)
为了确认本发明的有效性而进行的比较实验。
以下说明的第3实施例对应于上述第3实施方式。
如图15所示，在比较例7～9及实施例7～9中，使用共通的功率模块用基板的试样进行实验。具体而言，该功率模块用基板同样具有厚度0.635mm的由Al2O3构成的陶瓷基板211、厚度0.6mm的包含4N铝的电路层212、厚度0.6mm的包含4N铝的金属层213、厚度5mm的包含铝合金(A6063)的顶板部205、和厚度1.0mm的包含4N铝的缓冲层215。
使用该试样进行接合界面的观察及接合强度的评价。
在观察该接合界面时，作为电场发射型透射型电子显微镜(FE-TEM)使用日本电子株式会社制JEM-2010F。将加速电压设定为200kV，进行接合界面的观察。
如下所述地制作观察试样。
首先，准备金属板和陶瓷基板接合的试样，将该试样用玻璃刀薄切，用金刚石砂轮进行机械研磨使厚度为约30μm左右。
然后，利用氩离子(5kV、30μA)进行离子铣削，制作具有电子射线可透过的厚度即0.1μm以下的部分的观察试样。
接合界面的观察中，测定20点形成在接合界面的高浓度部的厚度，算出其平均值。
高浓度部的平均厚度测定结果示于表3。
另外，作为能量分散型X射线分析装置(EDS)，使用Noran社制Voyager，分析金属板和陶瓷基板之间的接合界面。分析结果示于表3。
此处，同样地分析金属板中与接合界面相距50nm的位置的结果是硅浓度(金属板中的硅浓度)为0.2～0.3wt％。
需要说明的是，前述TEM观察及EDS分析使用双轴倾斜分析用夹具。
作为接合强度的评价，比较将热循环(-45℃～125℃)重复3000次后的接合率。评价结果示于表3。
[表3]
  硅含量   高浓度部的平均厚度   接合率(3000次循环后)
 实施例7   2.9wt％   1.7nm   91.9％
 实施例8   3.3wt％   0.3nm   95.6％
 实施例9   3.7wt％   0.0nm   97.2％
 比较例7   0.4wt％   5.1nm   72.1％
 比较例8   0.8wt％   4.7nm   73.3％
 比较例9   0.9wt％   4.0nm   78.8％
确认了在接合界面不存在高浓度硅的比较例7～9中，在热循环试验后的接合率低，热循环可信性差。
另一方面，确认了在接合界面以金属板中的5倍以上的浓度存在硅的实施例7～9中，在3000次循环后接合率也为90％以上，热循环可信性提高。
需要说明的是，实施例9中高浓度部的厚度为0.0nm，但透射型电子显微镜观察中的20点测定值全部为0.0nm。
需要说明的是，即使没有明确观察到高浓度部，对接合界面进行EDS分析的结果是硅浓度为5.5wt％，是金属板中的硅浓度(0.2～0.3wt％)的5倍以上，显然也存在高浓度部。
产业实用性
如以上详细说明，本发明的金属板和陶瓷基板确实地接合，对热循环可信性高的功率模块用基板有用，另外，对含该功率模块基板的功率模块及该功率模块用基板的制造方法有用。
符号说明
1、101、201功率模块
2、102、202软钎料层
3、103、203半导体芯片(电子部件)
10、110、210功率模块用基板
11、111、211陶瓷基板
12、112、212电路层
13、113、213金属层
22、23、122、123、222、223金属板
24、25、124、125、224、225钎料箔(钎料)
26、27、126、127、226、227熔融铝层
30、130、230接合界面
32、132、232高浓度部

Claims (20)

1.一种功率模块用基板，是功率模块用基板，其特征在于，包含：
由AlN构成、具有表面的陶瓷基板，
介由含硅的钎料接合在上述陶瓷基板的上述表面上的由纯铝构成的金属板，和
形成在上述金属板和上述陶瓷基板接合的接合界面、具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
2.如权利要求1所述的功率模块用基板，其特征在于，
上述高浓度部的氧浓度比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度还高，
上述高浓度部的厚度在4nm以下。
3.如权利要求1或权利要求2所述的功率模块用基板，其特征在于，
通过能量分散型X射线分析法分析包含上述高浓度部的上述接合界面得到的Al、Si、O、N的质量比为Al∶Si∶O∶N＝40～80wt％∶2～10wt％∶20wt％以下∶10～40wt％。
4.一种功率模块，其特征在于，包含：
权利要求1～权利要求3中的任一项所述的功率模块用基板、和
搭载在上述功率模块用基板上的电子部件。
5.一种功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
准备由AlN构成并具有表面的陶瓷基板、由纯铝构成的金属板、和含硅的钎料，
将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层，
将上述叠层后的上述陶瓷基板、上述钎料及上述金属板在加压的状态下进行加热，
使上述钎料熔融在陶瓷基板及金属板的界面形成熔融铝层，
通过将上述熔融铝层冷却使上述熔融铝层凝固，
在上述陶瓷基板和上述金属板接合的接合界面生成具有为上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
6.如权利要求5所述的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，预先在上述陶瓷基板的上述表面附着硅。
7.如权利要求5所述的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述金属板的表面预先附着硅。
8.一种功率模块用基板，其特征在于，包含：
由Si3N4构成、具有表面的陶瓷基板，
介由含硅的钎料接合在上述陶瓷基板的上述表面上的由纯铝构成的金属板，
形成在上述金属板和上述陶瓷基板接合的接合界面、具有比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度高的氧浓度、厚度为4nm以下的高浓度部。
9.如权利要求8所述的功率模块用基板，其特征在于，
通过能量分散型X射线分析法分析上述接合界面得到的Al、Si、O、N的质量比为Al∶Si∶O∶N＝15～50wt％∶25～50wt％∶20wt％以下∶10～40wt％。
10.如权利要求8或权利要求9所述的功率模块用基板，其特征在于，上述降低熔点元素为硅。
11.一种功率模块，其特征在于，包含：
权利要求8～权利要求10中的任一项所述的功率模块用基板，
搭载在上述功率模块用基板上的电子部件。
12.一种制造功率模块用基板的方法，其特征在于，
准备由Si3N4构成并具有表面的陶瓷基板、由纯铝构成的金属板、和含有降低熔点元素的钎料，
将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层，
将上述叠层后的上述陶瓷基板、上述钎料及上述金属板在加压的状态下进行加热，
使上述钎料熔融，在陶瓷基板及金属板的界面形成熔融铝层，
通过冷却上述熔融铝层使上述熔融铝层凝固，
在上述陶瓷基板和上述金属板接合的接合界面生成具有比上述金属板中及上述陶瓷基板中的氧浓度高的氧浓度、厚度为4nm以下的高浓度部。
13.如权利要求12所述的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述陶瓷板的上述表面上预先附着硅。
14.如权利要求12所述的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述金属板的表面预先附着硅。
15.一种功率模块用基板，其特征在于，包含：
由Al2O3构成、具有表面的陶瓷基板，
介由含硅的钎料接合在上述陶瓷基板的上述表面上的由纯铝构成的金属板，和
形成在上述金属板和上述陶瓷基板接合的接合界面、具有上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
16.如权利要求15所述的功率模块用基板，其特征在于，
通过能量分散型X射线分析法分析包含上述高浓度部的上述接合界面得到的Al、Si、O的质量比为Al∶Si∶O＝40～80wt％∶2～10wt％∶50wt％以下。
17.一种功率模块，其特征在于，包含：
权利要求15或权利要求16所述的功率模块用基板，和
搭载在上述功率模块用基板上的电子部件。
18.一种制造功率模块用基板的方法，其特征在于，
准备由Al2O3构成并具有表面的陶瓷基板、由纯铝构成的金属板、和含硅的钎料，
将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层，
将上述叠层后的上述陶瓷基板、上述钎料及上述金属板在加压的状态进行加热，
使上述钎料熔融，在陶瓷基板及金属板的界面形成熔融铝层，
通过将上述熔融铝层冷却使上述熔融铝层凝固，
在上述陶瓷基板和上述金属板接合的接合界面生成具有为上述金属板中的硅浓度的5倍以上的硅的高浓度部。
19.如权利要求18所述的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述陶瓷基板的上述表面预先附着硅。
20.如权利要求18所述的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，
在将上述陶瓷基板及上述金属板介由钎料进行叠层前，在上述金属板的表面预先附着硅。
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