WO2023190738A1 - セラミックス基板、接合体、半導体装置、セラミックス基板の製造方法、およびセラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

切り欠き部を形成する際の歩留まりを改善したセラミックス基板を提供する。実施形態に係るセラミックス基板は、表面と裏面とを有する。前記セラミックス基板には、１か所以上の切り欠き部が設けられている。前記切り欠き部には、開口部が存在する。前記開口部の端部の角度における、前記表面から見た時の前記セラミックス基板が存在する箇所の角度（θ３）のうち少なくとも１か所が、９０度よりも大きい。

Description

セラミックス基板、接合体、半導体装置、セラミックス基板の製造方法、およびセラミックス回路基板の製造方法

　後述する実施形態は、おおむね、セラミックス基板、接合体、半導体装置、セラミックス基板の製造方法、およびセラミックス回路基板の製造方法に関する。

　半導体素子を搭載する基板には、絶縁性基板と回路部が接合された絶縁性回路基板が用いられている。絶縁性回路基板の固定方法としては、ねじ止めが用いられている。ねじ止め方法としては、基板にねじ止め部を設ける方法や固定治具を使う方法がある。近年、ねじ止め位置の安定化や省スペース化のために、基板にねじ止め部を設ける方法が試みられている。基板に設けられたねじ止め部のことを、切り欠き部と呼んでいる。

　セラミックス基板の切り欠き部の開口端部が特許文献１または２に記載のように直角であった場合、ねじ止めをする際に、前記開口端部にねじが衝突しうる。その際に、前記開口端部周辺に欠けや割れができやすいことが分かった。

特開２００５－５６９３３号公報 国際公開２０１１/００４７９８号公報

　従来のセラミックス基板では、開口部の端部が直角になっていた。このため、ねじ止め時に、基板に割れやかけが発生しやすいという課題が発生していた。本発明は、このような課題に対処するためのものであり、表面（第１面）と裏面（第２面）とを有するセラミックス基板において切り欠き部を少なくとも１か所以上有する基板であって、前記開口部の端部の角度における表面から見た時の基板が存在する箇所の角度（θ_３）のうち少なくとも１か所が９０度を超えて大きくなること特徴とするセラミックス基板を提供することを目的とする。

　実施形態に係るセラミックス基板は、表面（第１面）と裏面（第２面）とを有するセラミックス基板において切り欠き部を少なくとも１か所以上有する基板であって、前記開口部の端部の角度における表面から見た時の基板が存在する箇所の角度（θ_３）のうち少なくとも１か所が９０度を超えて大きくなることを特徴とする。

実施形態に係るセラミックス基板であって、切り欠き部形状と貫通孔が設けられた構造の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態（比較例）に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部形状を設けた際の一例を示す模式図。 実施形態に係る半導体装置の一例を示す模式図。 実施形態に係る半導体装置の別の例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部の形状の側面形状の一例を示す模式図。 実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部近傍を例示する模式図。 実施形態に係る半導体装置がねじ止めされた状態を例示する模式的側面図。 実施形態に係る半導体装置がねじ止めされた状態を例示する模式的平面図。 実施形態に係る製造方法を例示するフローチャート。

　本発明の実施形態は、表面（第１面）と裏面（第２面）とを有するセラミックス基板において切り欠き部を少なくとも１か所以上有するセラミックス基板であって、前記開口部の端部の角度における表面から見た時の基板が存在している箇所の角度（θ_３）のうち少なくとも１か所が９０度を超えて大きくなることを特徴とする。角度θ_３は図１に示した。

　本実施形態にかかるセラミックス基板には、例えば、１カ所の切り欠き部が設けられ、１か所以上の貫通孔が設けられる。または、セラミックス基板には、２カ所以上の複数の切り欠き部が設けられてもよい。複数の切り欠き部が設けられる場合には、すべての切り欠き部の形状が同じであってもよいし、それらの形状が互いに違っていてもよい。さらに、切り欠き部を設ける箇所は、セラミックス基板の角部であってもよい。セラミックス基板が長方形（矩形状）であった場合には、切り欠き部を設ける箇所は、短辺側であってもよいし長辺側であってもよい。一方、切り欠き部の個数は、１基板当たり１５個以下であることがより好ましい。切り欠き部の数が１５を超えて多いと、セラミックス基板の強度が不足する可能性がある。また、セラミックス基板の形状は、略円形、略楕円形、または略半円形であってもよい。

　切り欠き部は、セラミックス基板の端に向けて開口した開口部を含む。開口部の端部（開口端部）には、セラミックス基板の角部が存在する。開口端部に、Ｒ部またはＣ部が形成されていてもよい。開口端部にＲ部やＣ部が形成されてもよいとは、開口端部近傍のみに、微小なＣ部またはＲ部を形成させることを含む。本発明にかかる実施形態は、開口端部同士の中点から垂線を引いたとき、この垂線に対して切り欠き部の形状が対称性のない箇所があってもよい。また、このように形成された切り欠き部は、貫通孔、開口部が他の箇所より狭い形状を有する切り欠き部、または開口部が直角になっている切り欠き部などと組み合わされてもよい。なお、前記θ_３が９０度を超えるか否かの判断は、例えば曲線状の開口部では、開口部に最隣接する変曲点を基準とする。

　図１は、実施形態に係るセラミックス基板に切り欠き部形状と貫通孔が設けられた構造の一例を示す模式図である。図２は、実施形態に係るセラミックス基板に切り欠き部形状が設けられた構造の一例を示す模式図である。
　図１および図２において、符号１はセラミックス基板であり、符号２は切り欠き部である。符号３は貫通孔である。符号Ｐ１は第１の開口端部である。符号Ｐ２は第２の開口端部である。符号Ｌｉは、第１の開口端部Ｐ１および第２の開口端部Ｐ２を結んだ仮想の直線を示す。符号θ_１は、直線Ｌｉと切り欠き部２とからなる切り欠かきとなった（基板部に囲まれた）側の角度である。符号ＯＰは、切り欠き部２の開口部を示す。図２は、開口部ＯＰでない側が略台形になるように切り欠き部２が設けられた構造を示す。また、図２は、切り欠き部２と別の切り欠き部２の組み合わせを例示している。

　図３～図９は、実施形態に係るセラミックス基板１に切り欠き部２を設けた構造の一例を示す模式図である。図３では、略Ｖ字形状の切り欠き部２を設けた構造が例示されている。図３において、符号Ｐ３は、切り欠き部２の開口側ではない端部を示す。符号θ_２は、開口部側ではない前記端部Ｐ３の角度である。

　図４では、略半円形状の切り欠き部２が形成された構造が例示されている。図４において、符号Ｐ４は、開口端部同士の中点を示している。符号Ｐ５は、開口端部同士の中点から引いた垂線とセラミックス基板１との交点のうち、最も遠い点を示す。符号Ｐ６は、開口端部同士の中点から引いた垂線と、前記開口部を有する切り欠き部２と、の交点である。符号Ｌ_１は、中点Ｐ４と交点Ｐ５との間の距離を示す。符号Ｌ_２は、中点Ｐ４と交点Ｐ６との間の距離を示す。

　図５は、略Ｕ字形状と略Ｖ字形状を合わせた形状の切り欠き部２を例示した模式図である。図５において、符号θ_３は、切り欠き部２の端部における、セラミックス基板１が存在する角度を示す。符号θ_４は、Ｒ部と開口部の境界部との間の角度、またはＣ部と開口部の境界部との間の角度である。開口部の境界部とは、開口部とセラミックス基板１との境界部分を指す。

　図６は、２か所の切り欠き部２同士が同一形状ではない構造を例示した模式図である。図７は、比較例として、セラミックス基板１の角部に広く開口した切り欠き部２が形成された構造を例示した模式図である。また、図７は、もう一か所の切り欠き部２が、貫通孔３に類似した形状を有する例を示している。図７は切り欠き部の切り欠かれた箇所の形状が広く開口しているため、ねじ止めの際の衝突リスクを低減できるが、基板の開口端部が先鋭形状になってしまう。そのため、衝突時の割れやかけの発生リスクがθ_３を９０度より大きくした場合と比較して大きくなってしまう虞があり好ましくない。図７に示す例では、θ_５に代表されるような角が存在しているため、セラミックス基板１に先鋭形状が生じやすい。θ_５は、開口端部同士を結んだ直線の延長線から基板が存在している箇所までの角度である。図８は、切り欠き部２の開口端部において、Ｒ形状に面取りした箇所を有する構造を例示した模式図である。図９は、切り欠き部２の開口端部において、Ｃ形状に面取りした箇所が設けられた構造を例示した模式図である。

　図１０は、セラミックス基板１に導体部を設け、それらを接合した接合体を例示する模式図である。図１０において、符号４は導体部であり、符号５は活性金属接合層であり、符号６は接合体である。図１１は、図１０に示した接合体に、半導体素子を搭載した半導体装置を例示する模式図である。図１１において、符号７は半導体素子であり、符号８は接合層（半導体素子と導体部との）であり、符号９はメッキ膜であり、符号１０は半導体装置である。図１２は、セラミックス基板１の切り欠き部２の側面形状の一例を示す模式図である。

　開口端部の角度において、同一の切り欠き部２における開口端部同士を結ぶ直線と、切り欠き部２と、の間のセラミックス基板１の角度をθ_３とする。この場合、セラミックス基板１は、角度θ_３が９０度を超えて大きい箇所を有することが好ましい。１つの切り欠き部２における開口側の両端部の角度θ_３が、それぞれ９０度よりも大きいことがさらに好ましい。

　前記角度θ_３のより好ましい範囲は、１００度以上１７０度以下であり、より好ましくは１００度以上１６０度以下である。さらに好ましくは、角度θ_３は、１２０度以上１５０度以下である。角度θ_３が１００度未満と小さすぎると、開口部の角度を９０度よりも大きくした効果が十分に得られない可能性がある。一方、角度が１７０度より大きいと、前述したように切り欠き部２の形状の端部が占める面積が大きくなりすぎ、セラミックス基板１において、半導体素子の搭載面を十分に確保できない可能性がある。また、切り欠き部２の１つの開口部あたりに、セラミックス基板１が存在する部分で２つの角度が存在する。これらの２つの角度の差は、２０度未満であることが好ましい。さらには、前記差が１０度未満であることがより好ましい。

　セラミックス基板１が複数の切り欠き部２を有する場合、少なくとも１カ所の角度θ_３が９０度を超えて大きければよい。より好ましくは、前記少なくとも１か所の切り欠き部２に存在する開口部の両端の角度θ_３が、それぞれ９０度以上となることが好ましい。複数の切り欠き部２におけるすべての角度θ_３が９０度を超えることがさらに好ましい。

　開口端部の基板中心側にＲ部またはＣ部を形成してもよい。前述のように開口端部の基板中心側にＲ部またはＣ部を形成した際には、Ｒ部またはＣ部と他の部分との境界部（変曲点）と開口端部同士からなる直線との切り欠き部２側の角度をθ_１とする。Ｒ部またはＣ部の大きさは特に限定されず、開口端部近傍のみに設けられていてもよい。

　図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施形態に係るセラミックス基板の切り欠き部近傍を例示する模式図である。
　変曲点が存在しない場合は、以下に示す通りの方法で角度θ_１及びθ_３を求める。図１３（ａ）に示すように、開口端部Ｐ１またはＰ２から開口側でない端部Ｐ３までの形状が、略直線状である場合は、その形状に沿う直線と、直線Ｌｉと、を用いて角度θ_１及びθ_３を求める。

　図１３（ｂ）に示すように、開口端部Ｐ１またはＰ２から端部Ｐ３までの形状が曲線的である場合、まず、切り欠き部２において、直線Ｌｉから最も遠い箇所を特定する。図示した例では、端部Ｐ３が、最も遠い箇所に該当する。前記最も遠い箇所と、直線Ｌｉを結ぶ直線を長軸とした楕円Ｅで、切り欠き部２の形状を近似する。楕円Ｅの外縁が切り欠き部２の側面に最もよく沿うように、切り欠き部２が楕円Ｅに近似される。楕円Ｅと切り欠き部２とが共通する部分と、楕円Ｅと切り欠き部２とが共通しない部分と、の境界部を特定する。その境界部と開口端部Ｐ１とを通る直線またはその境界部と開口端部Ｐ２とを通る直線を基準として、角度θ_１及びθ_３を求める。

　切り欠き部２の開口部側ではない端部が、略Ｕ字形状、略台形状、または略Ｖ字形状であることが好ましい。開口部側ではない端部が略Ｖ字形状である場合、その切り欠き部２側の角度が７０度以上であることが好ましい。前記角度が７０度よりも小さいと、この端部から亀裂が生じる可能性がある。前述のように、開口部側ではない端部の切り欠き部２側の角度が７０度以上であれば、前記端部は略Ｖ字形状であってもよい。開口部側ではない端部の角度を、角度θ_２とする。角度θ_２は、切り欠き部２の側面同士がなす角度である。図３に角度θ_２を示した。略Ｕ字形状とは、例えば図４および図８に示すように、開口部側ではない端部がＲ部を有する形状を指す。略台形状とは、例えば図１および図２に示すように、開口部側ではない端部にＣ部を有する形状を指す。前記切り欠き部２は、略五角形または略六角形のような多角形の形状であってもよい。

　開口部側ではない箇所に面取り部を設けることにより、この端部における亀裂の発生を抑制する効果を、さらに高めることができる。この面取り部は、Ｒ部またはＣ部を有することにより、この端部における亀裂の発生を抑制する効果を、より一層高めることができる。そのため、前記開口部側ではない箇所にＲ部またはＣ部を設けることが、より好ましい。

　開口部側ではない端部の形状は、略Ｖ字形状（略Ｖ字の角度が７０度以上）、略台形状、または略Ｕ字形状であることが好ましい。略Ｖ字形状（略Ｖ字の角度が７０度以上）、略台形状、または略Ｕ字形状の大きさは、任意である。例えば、これらの形状は、切り欠き部２の形状のごく一部に設けられた非常に小さなものであってもよい。または、これらの形状は、切り欠き部２の全体にわたって形成されたものであってもよい。前記Ｒ部またはＣ部が略Ｕ字形状であると、亀裂の発生を抑制する効果をさらに高めることができる。そのため、前記Ｒ部またはＣ部が、略Ｕ字形状であることがさらに好ましい。

　ここで、Ｒ部とは、切り欠き部２の先端部の角を丸く切り取り、略Ｕ字形状を形成した形状を指す。先端部とは、切り欠き部２の開口部側ではない端部を差す。Ｃ部とは、切り欠き部２の先端部の角を直線的に切り取り、略台形状を形成した形状を指す。このようにＣ部を設けた場合には、この台形の上底からなる切り欠き部側の角が３０度以上であることが、より好ましい。この時、略台形の上底と下底の比（上底/下底）が、０．１以上であることがさらに好ましい。略台形の上底とは、切り欠き部２の先端部の辺の長さである。略台形の下底とは、切り欠き部２の開口部の長さである。このため、略台形の下底は、開口端部同士を結んだ直線の長さとなる。このようにすることで、略Ｖ字形状を形成したセラミックス基板１をねじ止めするときと比較して、セラミックス基板１の割れまたは欠けが発生する可能性をさらに低減することが可能になる。

　前記開口部側ではない箇所の形状は、角度θ_３と同様に表面部から見て判断することができる。さらに、前記開口部側ではない箇所の側面形状は、切り欠き部２の側面部によって形成される表面から見た時の形状で判断する。前記形状も、Ｒ部またはＣ部を有していてもよい。

　開口端部同士と切り欠き部２とからなる切り欠き部の角度（例として図１にθ_１として記載の角度）が９０度未満であっても、長方形、正方形などの四角形のセラミックス基板１の角部に対して開口部を設けた場合には、開口端部においてセラミックス基板１が部分的に細くなることがある。そのような場合には、前記角部において十分な強度を保つことが難しいことがあった。したがって、前記開口部の両端部の角度について、セラミックス基板１の内角が１００度以上の箇所が設けられることが好ましい。

　側面形状も制御されていることが好ましい。側面形状において、セラミックス基板１の表面側の端部とセラミックス基板１の裏面側の端部との少なくとも１カ所以上が、Ｒ部またはＣ部を有していることが好ましい。セラミックス基板１を側方から見た場合に、表面側の両端部が、図１２に示すように、微小なＲ部またはＣ部を有していることがより好ましい。表面側の端部と裏面側の端部の両方において、切り欠き部２の幅が広くなり、切り欠き部２が開口していてもよい。

　この側面の算術平均粗さＲａは１．２μｍ以下であることが好ましい。さらに、この側面の最大高さＲｚは２．０μｍ以下であることが好ましい。ＲａおよびＲｚは、ＪＩＳＢ ０６０１：２０１３に記載されている。ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３は、ＩＳＯ　４２８７：１９９７／ＡＭＥＮＤＭＥＮＴ　１：２００９（ＩＤＴ）に対応している。加工方法を調整することで、加工に伴う表面の荒れを制御することができる。このため、側面の算術平均粗さＲａは１．２μｍ以下であり、側面の最大高さＲｚは２．０μｍ以下であることが好ましい。加工に伴う表面の荒れの制御方法には、例えば、加工後にブラストまたはホーニング処理を施す方法、レーザー加工の際の照射径またはエネルギー密度を制御する方法などが挙げられる。側面部の表面粗さを制御することで、ねじ止め時のねじ止めの効率を向上できうる。

　図４に示すように、前記切り欠き部２について、開口部ＯＰの端部同士の中点をＰ４とする。中点Ｐ４から垂線を引いたとき、この垂線上のセラミックス基板１の端部のうち、中点Ｐ４から最も離れたセラミックス基板１の端部の点をＰ５とする。中点Ｐ４と交点Ｐ５との間のセラミックス基板１の長さをＬ_１とする。垂線と前記開口部を有する切り欠き部２との交点をＰ６とする。この場合、中点Ｐ４と交点Ｐ６との間の距離で定義される切り欠き部２の長さ（Ｌ_２）について、Ｌ_２/Ｌ_１が０．１以上０．４以下であることが好ましい。中点Ｐ４から最も離れたセラミックス基板１の端部について、切り欠き部２と貫通孔３の組み合わせにおいて、貫通孔３が中点Ｐ４から引いた垂線上にあった時には、貫通孔３を無視したセラミックス基板１の端部を交点Ｐ５とする。

　開口部の一方の端部（第１の開口端部Ｐ１）ともう一方の端部（第２の開口端部Ｐ２）との中点から引いた垂線が、他の切り欠き部２と交わらない場合、この垂線とセラミックス基板１の交点からなる長さをＬ_１とする。開口端部同士の中点から引いた垂線が、他の切り欠き部２と交わる場合は、その他の切り欠き部２の開口端部同士を結んだ直線と開口端部同士の中点との距離をＬ_１とする。また、開口端部同士を結んだ直線から引いた垂線のうち切り欠き部２の縁部との交点で最も長い距離をＬ_２とする。この時、Ｌ_２／Ｌ_１は０．1以上０．４以下であることが好ましい。より好ましくは、Ｌ_２／Ｌ_１は０．１以上０．３５以下である。Ｌ_２／Ｌ_１が０．４より大きいと、セラミックス基板１が割れやすくなる可能性がある。一方、Ｌ_２／Ｌ_１が０．１より小さいと、切り欠き部２を設ける効果が十分に得られない可能性がある。つまり、切り欠き部２が角部になく、切り欠き部２の存在する箇所が１箇所のみの場合の長さＬ_１は、セラミックス基板１の長さに相当する。

　図１２に示すように、切り欠き部２の側面から見た時の最大幅をＬ３とし、最大幅Ｌ３を含む切り欠き部２の開口幅のうち、最も小さい幅をＬ４とする。この場合に、０．５≦Ｌ４/Ｌ３＜１であることが好ましい。幅Ｌ３の方向は、幅Ｌ４の方向と平行であり、第１の開口端部Ｐ１と第２の開口端部Ｐ２とを結ぶ方向に平行である。Ｌ４/Ｌ３が０．５より小さいと、開口端部が欠けやすくなる可能性がある。一方、Ｌ４／Ｌ３が１以上であると、開口部の角度を９０度より大きくした効果が十分に得られず、ねじ止め部の位置精度が悪化する可能性がある。前記Ｌ４/Ｌ３は、０．７＜Ｌ４/Ｌ３＜１であることがさらに好ましい。

　図１４は、実施形態に係る半導体装置がねじ止めされた状態を例示する模式的側面図である。図１５は、実施形態に係る半導体装置がねじ止めされた状態置を例示する模式的平面図である。図１４および図１５において、符号１１はねじを示す。図１４および図１５に示すように、半導体装置１０を固定する際、切り欠き部２にねじが通される。セラミックス基板１がねじ１１によって支持板に向けて押圧され、半導体装置１０が支持板に対して固定される。

　実施形態によれば、セラミックス基板１の切り欠き部２にねじ１１を設ける際、ねじ１１がセラミックス基板１と衝突し難い。また、角度θ_３が９０度よりも大きいことで、ねじ１１がセラミックス基板１と衝突した場合でも、セラミックス基板１に局所的に大きな力が加わることを回避できる。これにより、セラミックス基板１の欠けまたは割れの発生を抑制できる。

　セラミックス基板１は、窒化珪素、窒化アルミニウム、サイアロン、アルミナ、およびジルコニアから選択される１種または２種を主成分として含むことが好ましい。主成分とは、５０質量％以上含有される成分を指す。さらに、セラミックス基板は、窒化珪素基板、窒化アルミニウム基板、アルジル基板のいずれかであることがより好ましい。アルジルは、アルミナとジルコニアの２種を合計で５０質量％以上含む材料である。

　セラミックス基板１の厚さは、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下がより好ましい。セラミックス基板１の厚さが０．１ｍｍ未満では、セラミックス基板１の強度が低下する可能性がある。セラミックス基板１の厚さが３ｍｍより厚いと、セラミックス基板１自体が熱抵抗体となり、セラミックス回路基板の放熱性を低下させる可能性がある。

　窒化珪素基板の３点曲げ強度は、６００ＭＰａ以上であることが好ましい。窒化珪素基板の熱伝導率は、８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。窒化珪素基板の強度を上げることにより、基板厚さを薄くできる。このため、窒化珪素基板の３点曲げ強度は、６００ＭＰａ以上、さらには７００ＭＰａ以上が好ましい。窒化珪素基板の厚さを、０．４０ｍｍ以下、さらには０．３０ｍｍ以下と薄くできる。また、窒化アルミニウム基板の３点曲げ強度は、３００～４５０ＭＰａ程度である。その一方、窒化アルミニウム基板の熱伝導率は、１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。窒化アルミニウム基板の強度は低いため、基板厚さは０．６０ｍｍ以上が好ましい。

　酸化アルミニウム基板の３点曲げ強度は３００～４５０ＭＰａ程度であるが、酸化アルミニウム基板はセラミックス基板の中では安価である。アルジル基板の３点曲げ強度は５５０ＭＰａ程度と高いが、その熱伝導率は３０～５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。アルジル基板とは、酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムを混合した焼結体からなる基板である。セラミックス基板は窒素含有セラミックス基板であることが好ましい。また、窒素含有セラミックス基板の中では、窒化物系セラミックスであることがより好ましく、窒化珪素基板、窒化アルミニウム基板のいずれか一方であることがさらに好ましい。

　セラミックス基板の厚さは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。基板厚さが０．１ｍｍ未満では、強度が不十分となる可能性がある。また、基板厚さが１ｍｍよりも大きいと、セラミックス基板１自体が熱抵抗体となり、回路基板の放熱性を低下させる可能性がある。

　本発明の実施形態に係るセラミックス基板１の切り欠き部２は、ねじ止めに好適に用いることができる。

　窒化珪素基板については、３点曲げ強度が６００ＭＰａ以上であることが好ましい。熱伝導率は８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。窒化珪素基板の強度を上げることにより、基板厚さを薄くできる。このため、窒化珪素基板の３点曲げ強度は６００ＭＰａ以上であることが好ましく、７００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。窒化珪素基板の基板厚さを、０．４０ｍｍ以下、さらには０．３０ｍｍ以下と薄くできる。

　窒化アルミニウム基板の３点曲げ強度は、３００～４５０ＭＰａ程度である。その一方、窒化アルミニウム基板の熱伝導率は、１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。窒化アルミニウム基板の強度は低いため、基板厚さは０．６０ｍｍ以上が好ましい。酸化アルミニウム基板の３点曲げ強度は３００～４５０ＭＰａ程度であるが、酸化アルミニウム基板は安価である。アルジル基板の３点曲げ強度は５５０ＭＰａ程度と高いが、熱伝導率は３０～５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。アルジル基板とは、酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムを混合した焼結体からなる基板のことである。

　上述した切り欠き部２を有するセラミックス基板１に、導体部４を接合してもよい。セラミックス基板１と導体部４とを接合した接合体６に、前記形状の切り欠き部２を形成してもよい。導体部４は、セラミックス基板１の片面のみに設けられてもよい。導体部４は、セラミックス基板１の両面にそれぞれ設けられてもよい。ここでは、セラミックス基板１の表面に設けられた導体部４を、表導体部とする。セラミックス基板１の裏面に設けられた導体部４を、裏導体部とする。表導体部の組成と裏導体部の組成は、互いに異なっても良い。表導体部の組成と裏導体部の組成が同じであった場合には、使い勝手が良い接合体の提供が可能である。このため、表導体部の組成と裏導体部の組成は同じであることがより好ましい。

　導体部４は、銅部材又はアルミニウム部材であることが好ましい。銅部材は、銅又は銅合金からなる。銅部材は、銅板、銅合金板、銅板に回路形状が付与された部材、又は銅合金板に回路形状が付与された部材である。アルミニウム部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。アルミニウム部材は、アルミニウム板、アルミニウム合金板、アルミニウム板に回路形状が付与された部材、又はアルミニウム合金板に回路形状が付与された部材である。銅板に回路形状が付与されて作製された部材は、銅回路と呼ばれる。アルミニウム板に回路形状が付与されて作製された部材は、アルミニウム回路と呼ばれる。

　前記導体部４にアルミニウムを用いるメリットとしては、銅よりコストが低いことが挙げられる。導体部４をアルミニウムで構成する場合には、Ａｌ－Ｍｇの合金ろう材等のＡｌ系ろう材を用いることができる。一方、銅部材は、アルミニウム部材に比べて、熱伝導率が高い。このため、導体部４には、銅部材を用いることが好ましい。導体部４は、銅部材又はアルミニウム部材以外の、メタライズ層又は導電性薄膜であっても良い。メタライズ層は、金属ペーストの焼成により形成される。導体部４の厚さは、０．３ｍｍ以上、さらには０．６ｍｍ以上であってもよい。導体部４を厚くすることにより、接合体６の放熱性を向上させることができる。表導体部の厚さは、裏導体部の厚さと同じでも良いし、裏導体部の厚さとは異なっていてもよい。導体部４としては、銅部材が特に好ましい。銅部材は、無酸素銅からなることが好ましい。無酸素銅はＪＩＳ－Ｈ－３１００に示されたように、９９．９６質量％以上の銅純度を有する。

　セラミックス基板１と銅部材は、直接接合されてもよい。打ち抜き加工した銅板がセラミックス基板１に接合されてもよい。銅板をセラミックス基板１に接合し、その後に銅板をエッチングしてもよい。接合の際にろう材を用いる場合には、チタンを含有する接合層を介して、セラミックス基板１と銅部材が接合されていることが好ましい。活性金属接合法では、Ｔｉを含む活性金属ろう材が用いられる。活性金属ろう材は、例えば、銀または銅を主成分（５０質量％以上）として含有し、且つＴｉを含有する。また、セラミックス基板と銅部材は、炭素を含有する接合層を介して接合されていることが好ましい。活性金属ろう材に炭素を含有させることにより、炭素を含有する接合層を形成することができる。活性金属ろう材に炭素を含有させることで、ろう材の流動性を向上させることができる。これにより、接合強度を向上させることができる。

　活性金属ろう材は、ＡｇとＴｉを組み合わせたろう材や、銅とＴｉを組み合わせたろう材であってもよい。例えば、活性金属ろう材は、Ａｇ（銀）を０質量％以上９８量％以下、Ｃｕ（銅）を１質量％以上８５質量％以下、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＨ_２（水素化チタン）を１質量％以上１５質量％以下含有することが好ましい。また、活性金属ろう材には、Ｔｉの代わりに、ＮｂまたはＺｒを用いてもいし、Ｔｉに加えてＮｂ、Ｚｒを添加してもよい。しかし、活性金属ろう材は、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＨ_２（水素化チタン）を、１質量％以上１５質量％以下含有することが好ましい。ＴｉとＴｉＨ_２の両方を用いる場合は、それらの合計が１質量％以上１５質量％以下の範囲内とする。ＡｇとＣｕの両方を用いる場合、Ａｇの含有量は２０質量％以上７０質量％以下、Ｃｕの含有量は１５質量％以上６５質量％以下であることが好ましい。ろう材には、必要に応じ、Ｓｎ（錫）、Ｉｎ（インジウム）、およびＭｎ（マンガン）から選択される１種以上を１質量％以上５０質量％以下含有させてもよい。ＴｉまたはＴｉＨ_２の含有量は、１質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。また、ろう材には、必要に応じ、Ｃ（炭素）を０．１質量％以上２質量％以下含有させても良い。

　活性金属ろう材の組成の比率は、混合する固体原料の合計を１００質量％で計算する。この固体原料は、粉末状であることが好ましい。例えば、Ａｇ、Ｃｕ、およびＴｉの３種で活性金属ろう材を構成する場合、Ａｇ＋Ｃｕ＋Ｔｉ＝１００質量％とする。Ａｇ、Ｃｕ、ＴｉＨ_２、およびＩｎの４種で活性金属ろう材を構成する場合、Ａｇ＋Ｃｕ＋ＴｉＨ_２＋Ｉｎ＝１００質量％とする。Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｎ、およびＣの５種で活性金属ろう材を構成する場合は、Ａｇ＋Ｃｕ＋Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｃ＝１００質量％とする。上記の組成の粉末原料に対し、組成に応じた溶媒を混合することが好ましい。溶媒を混合することで、ろう材をペースト状にすることができる。

　調製したろう材ペーストをセラミックス基板１の上に塗布し、その上に導体部４を配置する。得られた積層体を加熱し、セラミックス基板１と導体部４とを接合する。これにより、接合体６が得られる。

　このようにして得られた接合体６に対して、前述した切り欠き部２を設けてもよい。前述した切り欠き部２を付与したセラミックス基板１に導体部４を設けてもよい。あらかじめ回路形状が付与された導体部４が、セラミックス基板１に接合されてもよい。セラミックス基板１に導体部４を接合した後に、導体部４に回路形状を付与してもよい。ここでは、導体部４に回路形状が付与された接合体６を、セラミックス回路基板ともいう。

　上述した導体部の側面は、傾斜形状を具備していることが好ましい。すなわち、銅部材の側面は、面内方向及び厚み方向に対して、傾斜していることが好ましい。面内方向は、セラミックス基板１と導体部との接合面に平行な方向である。厚み方向は、セラミックス基板１と導体部とを結ぶ方向であり、面内方向に対して垂直である。導体部は、銅部材であることが好ましい。

　接合層５の厚さは、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。セラミックス回路基板は、導体部の側面から接合層５がはみ出した形状を有することが好ましい。はみ出した接合層５の一部を、接合層はみだし部と呼ぶ。接合層はみだし部は、厚さＴに対する長さＬの比（Ｌ／Ｔ）が、０．５以上３．０以下の範囲内であることが好ましい。接合層はみだし部の厚さは、接合層はみだし部の中で、最も厚い箇所の厚さである。接合層はみだし部の長さは、接合層はみだし部の中で、導体部側面からはみ出た最も長い箇所の長さである。接合層はみだし部の厚さと長さは、セラミックス銅回路基板の任意の断面から測定する。導体部に傾斜形状を設け、接合層はみだし部を設けることにより、セラミックス銅回路基板のＴＣＴ特性を向上させることができる。

　メッキ膜９と半導体素子７との接合または導体部４と半導体素子７との接合に用いる接合層８として、銅またはスズを用いた接合層や、半田ペーストまたは銀ペーストを用いた接合層が挙げられる。図１１は、メッキ膜９が設けている構造を示しているが、メッキ膜９が設けられなくてもよい。

　セラミックス基板１は、厚さ０．４ｍｍ以下の窒化珪素基板であり、導体部の厚さは０．６ｍｍ以上であることが好ましい。厚さ０．４ｍｍ以下の薄い窒化珪素基板であると、セラミックス基板の熱抵抗を下げる効果がある。また、厚さ０．６ｍｍ以上の厚い銅板であると、放熱性が向上する。さらに、３点曲げ強度６００ＭＰａ以上の窒化珪素基板であれば、効果を得やすくなる。そのため、厚さ０．４ｍｍ以下の珪素基板と厚さ０．６ｍｍ以上の厚い銅板を組み合わせてもよい。

　本発明の実施形態に係る製造方法について説明する。

　切り欠き部２を形成する方法は、上記記載の切り欠き部２を形成できれば、任意に選択可能である。切り欠き部２を形成する方法として、レーザーによってセラミックス基板１の一部を切断する方法、グリーンシートの時に圧力をかけセラミックス基板１に凹部を設けておく方法、糸鋸でセラミックス基板１の一部を切り取る方法などがあげられる。この中ではレーザーによって形成する方法がより好ましい。切り欠き部２がレーザー加工によって形成される場合、セラミックス基板に、ＳＥＭによって観察できる明らかな見た目の違いが生じる。このため、切り欠き部２がレーザー加工によって形成されたか否かは、切り欠き部２をＳＥＭで観察することで判断できる。ＳＥＭで観察できる見た目の明らかな違いは、レーザー加工時に生じる熱的影響に起因する。前記熱的影響を受けた部分は、ホーニングなどを行った場合には、部分的に除去されることもある。したがって、切り欠き部２の一部分（少なくとも切り欠き部２の側面の一部分）に前述のようなレーザー加工の痕が観測された場合、その切り欠き部２はレーザー加工によって形成されたと判別できる。

　セラミックス基板１に切り欠き部２を形成する際、レーザーのエネルギー密度が高いことが好ましい。レーザーのエネルギー密度が高いと、走査速度を速くすることが可能となる。また、レーザーで切り欠き部２を形成する場合、位置精度よく切り欠き部２を形成することができる。さらには、レーザー加工によって切り欠き部２を形成することで、セラミックス基板１の側面から切り欠き部２の形状を見たときに、表面側が基板中心部に対して開口した形状とすることが可能となる。用いられるレーザーは特に限定されないが、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー（基本波、２倍波、３倍波、４倍波のいずれか）、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、半導体レーザー、ＬＤレーザー、エキシマレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＤＤＬレーザーの中から選ばれるいずれか１種以上であることが好ましい。これらのレーザーのうち、ＣＯ２レーザーおよびファイバーレーザーから選択される１種以上が用いられることがより好ましい。

　レーザー加工によって切り欠き部２を形成させる方法では、一回のレーザー照射によって切り欠き部２を形成してもよいし、複数回のレーザー照射によって切り欠き部２を形成してもよい。必要に応じて、集塵またはアシストガスを用いてもよい。レーザーは、セラミックス基板１の一方の面のみから照射してもよく、セラミックス基板１の両面から照射してもよい。セラミックス基板１の両面からレーザーを照射する場合には、最初の照射面に対する位置精度が重要になる。そのため、セラミックス基板１の一方の面のみから、レーザーを照射することがさらに好ましい。切り欠き部２を形成するために、連続溝を設けてもよいし、ドット形状にレーザーを照射してもよい。連続溝またはドット形状のうち連続溝の方が好ましい。連続溝である場合には、切り欠き部２をセラミックス基板１から切り離すのが容易になる。また、レーザーの出力モードは、パルスであってもＣＷ（連続）であってもよいし、これらの両方を組み合わせてもよい。複数回照射して、貫通させてもよい。

　レーザーによって溝が形成される場合、基板の厚さに対して溝の最大深さが制御されることが好ましい。基板の厚さをｔとし、溝の最大深さをｄとする。この場合、０．５＜ｄ／ｔ≦１であることが好ましい。ここで、溝の最大深さとは、セラミックス基板１の表裏両面からレーザーを照射した場合には、その合計値で表される。また、０．７≦ｄ／ｔ≦１．０であることがより好ましい。さらに好ましくは、ｄ／ｔが１．０である。すなわち、さらに好ましくは、形成された溝が表裏両面にわたって存在する。基板の厚さｔに対して溝の深さｄが常に１．０である（溝が貫通している）ことがさらに好ましい。レーザーによって溝が形成された後は、切り欠き部２を形成するために、切り欠き部２側をセラミックス基板１から分離させるための分離工程が行われる。溝深さを基板厚さに対し一定以上に深くし、溝形成を行うことで、分離工程において、過大な圧力をかけて切り欠き部２の形状を得る必要がない。このため、コストを低減できる。さらに、切り欠き部２の形成時、レーザー加工によって溝を貫通させることで、バリの発生を抑制することができる。レーザーの集光径の調整も行うことが好ましい。集光径の調整、エネルギー密度などを調整することで、レーザー照射による影響を一定程度に低減することができ、切り欠き部２の側面部における表面の粗さを制御できる。

　セラミックス基板１の側面部の表面粗さと、切り欠き部２の側面部の表面粗さと、が異なっていてもよい。好ましくは、切り欠き部と側面部とのＲａをそれぞれ５か所測定したとき、基板側面部の平均値のと切り欠き部２の側面部の平均値との差が、３．０μｍ以下である。セラミックス基板１に対して、必要に応じてホーニングを行ってもよい。ホーニングは、焼結後のセラミックス基板であれば、切り欠き部２を形成する前であってもよいし、切り欠き部２を形成した後であってもよい。

　切り欠き部２の形成のタイミングは、特に限定されない。グリーンシートの時に切り欠き部２を形成すると、その後の焼結工程により、切り欠き部２の位置精度が低下する可能性がある。そのため、切り欠き部２の形成のタイミングは、焼結後であることが好ましい。切り欠き部２の形成は、導体部４の接合後であってもよいし、導体部４の接合前であってもよい。図７のように、切り欠き部２を角部に設けた場合には、基板部が先鋭形状となる。ねじ止めの際、開口端部にねじが衝突した場合に、セラミックス基板１が欠けてしまう可能性がある。このため、切り欠き部２を角部に設ける構造は、好ましくない。

　レーザーを用いてセラミックス基板１に切り欠き部２を形成する際、切り欠き部２の開口部ＯＰ側の幅が、開口部側ではない端部の幅よりも広くなるように、切り欠き部２が形成されることが好ましい。より具体的には、切り欠き部２の形状について、開口端部同士を結んだ線と平行な距離を「幅」としたときに、切り欠き部２全体の幅の平均値をＷａとする。開口部の幅をＷｏとする。この場合、１．０１≦Ｗｏ／Ｗａ≦５．０を満たすことが好ましい。１．２≦Ｗｏ／Ｗａ≦４．０を満たすことが、より好ましい。さらに好ましくは、１．５≦Ｗｏ／Ｗａ≦３．５を満たすことである。切り欠き部２の幅が前述のように制御されていると、開口部が広くなりすぎてしまうことが防げるとともに、開口の形状の開き度合いを制御できる。開口部の基板が存在する部分の角度を制御する効果がより得られやすくなる。また、切り欠き部２形状を制御することで、ねじ止め時のトルクを大きくすることもできる。

　図１６は、実施形態に係る製造方法を例示するフローチャートである。
　図１６は、実施形態に係る製造方法の好ましい一例を示す。まず、セラミックス基板１を用意する（ステップＳｔ１）。セラミックス基板１は、上述した方法により作製することができる。用意したセラミックス基板１に、切り欠き部２を形成する（ステップＳｔ２）。これにより、切り欠き部２を有するセラミックス基板１が得られる。次に、セラミックス基板１に、導体部４を接合する（ステップＳｔ３）。導体部４をエッチングし、回路形状を付与する（ステップＳｔ４）。これにより、セラミックス回路基板が得られる。次に、導体部４の上に、半導体素子７を搭載する（ステップＳｔ５）。これにより、半導体装置１０が得られる。最後に、切り欠き部２にねじを通し、ねじ止めによって半導体装置１０を固定する（ステップＳ６）。なお、上述した通り、各ステップの順序や、各ステップで実行される具体的な処理は、適宜変更可能である。

　他の観点からは、本発明の実施形態に係るセラミックス基板１は、図１０に示したように、表面１ａ（第１主面）および裏面１ｂ（第２主面）を有する。裏面１ｂは、表面１ａの反対側に位置する。セラミックス基板１は、図１に示すように、側面ｓ１～ｓ４を有する。側面ｓ１～ｓ４は、表面１ａ及び裏面１ｂに連なる。側面ｓ１～ｓ４は、表面１ａと裏面１ｂとを結ぶ厚さ方向に平行である。図示した例では、側面ｓ１と側面ｓ２は互いに平行であり、側面ｓ３と側面ｓ４は互いに平行である。切り欠き部２は、側面ｓ１～ｓ４の少なくともいずれかに設けられ、表面１ａから裏面１ｂに亘ってセラミックス基板１を貫通している。図１に示す例では、複数の切り欠き部２の１つは、セラミックス基板１の側面ｓ１と連なる第１面２ａおよび第２面２ｂを有する。第１面２ａ及び第２面２ｂは、切り欠き部２の側面の少なくとも一部である。第１面２ａおよび第２面２ｂは、セラミックス基板１の厚さ方向に平行であり、側面ｓ１に対して傾斜している。第１面２ａと第２面２ｂは、側面ｓ１に平行な方向において互いに対向している。切り欠き部２の幅は、側面ｓ１から遠ざかるにつれて、狭くなっている。第１の開口端部Ｐ１は、側面ｓ１と第１面２ａの一端との間に位置する。第２の開口端部Ｐ２は、側面ｓ１と第２面２ｂの一端との間に位置する。切り欠き部２の幅は、側面ｓ１に平行な方向における第１面２ａと第２面２ｂとの間の距離に相当する。

　図１に示すように、切り欠き部２は、第３面２ｃをさらに有しても良い。第３面２ｃは、第１面２ａおよび第２面２ｂに連なり、第１面２ａの他端と第２面２ｂの他端との間に位置する。図１および図２に示す例では、第３面２ｃは、側面ｓ１に平行である。角度θ_１は、直線Ｌｉと第１面２ａとの間の角度でもある。角度θ_２は、第１面２ａと第３面２ｃとの間の角度、または第２面２ｂと第３面２ｃとの間の角度でもある。角度θ_３は、第１の開口端部Ｐ１における側面ｓ１と第１面２ａとの間の角度、または第２の開口端部Ｐ２における側面ｓ１と第２面２ｂとの間の角度でもある。

　図３および図４に示す例では、切り欠き部２は、第３面２ｃを有していない。図３に示す構造では、角度θ_２は、第１面２ａと第２面２ｂとの間の角度である。第１面２ａおよび第２面２ｂは、図１～図３に示すように平面であってもよいし、図４に示すように湾曲していてもよい。図４に示す構造では、第１面２ａの他端と第２面２ｂの他端とがつながっている。図５および図６に示すように、切り欠き部２は、セラミックス基板１の中央に向けて窪んだ凹面２ｄを有していてもよい。第１面２ａおよび第２面２ｂは、凹面２ｄに連なる。角度θ_４は、第１面２ａの前記他端と凹面２ｄの一端との間の角度、または第２面２ｂの前記他端と凹面２ｄの他端との間の角度でもある。また、図１２に示す長さＬ_３は、第１面２ａの一部と第２面２ｂの一部との間の距離でもある。第１面２ａの前記一部と第２面２ｂの前記一部は、側面ｓ１に平行な方向において互いに対向している。長さＬ_４は、第１面２ａの別の一部と第２面２ｂの別の一部との間の距離でもある。第１面２ａの前記別の一部と第２面２ｂの前記別の一部は、側面ｓ１に平行な方向において互いに対向している。第１面２ａの前記一部は、第１面２ａの前記別の一部に対して、表面１ａ側に位置している。第２面２ｂの前記一部は、第２面２ｂの前記別の一部に対して、表面１ａ側に位置している。

（実施例）
（実施例１～６、比較例１～２）
　表１には、用いたセラミックス基板の種類と厚さを記載した。窒化珪素基板の熱伝導率は９０Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は７００ＭＰａである。窒化アルミニウム基板の熱伝導率は１７０Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は４００ＭＰａである。アルミナ（酸化アルミニウム）基板の熱伝導率は２５Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は４５０ＭＰａである。ジルコニア（酸化ジルコニウム）基板の熱伝導率は２５Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は５００ＭＰａである。アルジル基板の熱伝導率は２５Ｗ／ｍ・Ｋ、３点曲げ強度は５５０ＭＰａである。切り欠き部２の形成には、０．１μｍの波長（小数第２位は四捨五入）のファイバーレーザーを用いた。

 

　表２に、表１に記載の実施例および比較例における切り欠き部２の形状を示す。表２には、開口端部の切り欠き部２側の角度θ_１、切り欠き部２の開口部側ではない端部の角度θ_２、開口端部のセラミックス基板１側の角度θ_３、開口部側ではない切り欠き部２の端部の形状、Ｃ部と開口部との間の境界部の角度、およびＬ_２／Ｌ_１を記載した。角度θ_２について、９０度以上と記載された実施例は、切り欠き部２の開口部側ではない端部がＲ形状であったことを示す。また、Ｒ形状の場合には、変曲点を基板部の基準点とできるので、角度θ_２が９０度を超えて大きいことがわかる。

　角度θ_１は、具体的には、セラミックス基板１の開口端部の切り欠き部側の角度であって、切り欠き部２のうちの基板が存在しない箇所（切り欠かれた箇所）の角度である。角度θ_２は、開口側ではない切り欠き部２の端部Ｐ３において、セラミックス基板１の存在しない部分の角度を指す。角度θ_３は、開口端部においてセラミックス基板１が存在している側の角度である。

　開口側ではない切り欠き部２の端部の形状とは、Ｐ３を含む個所の形状を示す。Ｕ字形状は、Ｒ形状（略Ｕ字）と記載した。略台形形状は、Ｃ形状と記載した。Ｖ字形状は、略Ｖ字と記載した。表２において、Ｃ部と開口部の境界部の角度は、Ｃ部とＲ部との境界部またはＣ部と略Ｖ字形状の箇所との境界の形状を示す。境界部が曲線状であったものは、“境界無”として記載した。

 

　４か所の切り欠き部２を形成したセラミックス基板１を、各実施例につき１００個用意した。各セラミックス基板１において、ねじ止めをした後に、ねじ止め部の位置精度の不良を測定した。ねじ止めの際の位置精度をそれぞれ計測した。位置精度の不良率が２％以下の例には、「〇」を記載した。位置精度の不良率が２％よりも大きく３％以下であった例には、「△」を記載した。位置精度の不良率が３％を超えた例には、「×」を記載した。また、切り欠き部２の専有面積を測定し、実施例１に対する増加量を測定した。増加量は、実施例のうち切り欠き部２の占有面積の最大値と、実施例１における切り欠き部２の占有面積と、の間の増加量を１００として計算した。増加量が０以上５０以下であった例には、「〇」を記載した。増加量が５０よりも大きく１００以下であった例には、「△」を記載した。前記増加量の結果を、表３に記載した。ねじ止め部の位置精度不良率及び切り欠き部の専有面積を、実施例１に対して増加した切り欠き部１カ所を「１」としてカウントし、４００カ所（セラミックス基板１００枚×セラミックス基板１枚当たり４カ所ずつの切り欠き部）測定し、増加量の割合を計算した。この面積増加率とは、同じ大きさの基板に対し、同じ大きさのねじを固定するための切り欠き部形状の占める割合を比較した値である。

　また、各実施例にかかる１００個のセラミックス基板１について、１個枚当たり４か所設けた切り欠き部２のレーザー加工面および破断面について、クラック及び割れの発生の有無を調べた。すなわち、４００箇所の切り欠き部２におけるクラック及び割れの発生の有無を調べた。また、切り欠き部２の側面において、公差を超えるバリの有無を調べた。実施例ごとに、バリ、欠け、クラックの発生率を調べた。

 

　表３より、実施例のセラミックス基板では、切り欠き部形成時のバリ、欠け、またはクラックの発生を、従来の端部が直角の構造に比べて、低減できたことがわかる。また、実施例においては、ねじ止めの際に位置精度よく、ねじ止めすることができる。切り欠き部の面積についても、増加量を抑えることで、半導体素子搭載可能面の面積を維持することができる。

　表４は、切り欠き部側面の算術表面粗さＲａ、最大表面粗さＲｚを測定した結果である。切り欠き部２の側面とは、切り欠き部２の基板厚さ方向に平行な面のことである。切り欠き部２の形状とは、切り欠き部２を上から見たときの形状である。開口端部とは、開口部のうち基板が存在する側の形状である。

 

　表２、表３、および表４からわかる通り、開口端部の角度θ_３が９０度よりも大きいセラミックス基板については、ねじ止め時に欠けまたは割れが発生しなかった。このことより、基板の切り欠き部の形状を側面的にも制御することはねじ止め時の歩留まりを上げることに寄与する。

１…セラミックス基板
２…切り欠き部
３…貫通孔
４…導体部
５…活性金属接合層
６…接合体
７…半導体素子
８…接合層（半導体素子と導体部との）
９…メッキ膜
１０…半導体装置
θ_１…開口部端部同士と、切り欠き部とからなる切り欠き部の角度
θ_２…開口部側ではない端部の角度
θ_３…切り欠き部の端部における基板の内角の角度
θ_４…Ｒ部と開口部の境界部の角度、またはＣ部と開口部の境界部の角度
Ｐ１…第１の開口端部
Ｐ２…第２の開口端部
Ｐ３…開口部側ではない端部
Ｐ４…開口端部同士の中点
Ｐ５…開口端部同士の中点から引いた垂線と基板との交点のうち最も遠い交点
Ｐ６…開口端部同士の中点から引いた垂線と前記開口部を有する切り欠き部との交点

Claims (18)

1. 　表面と裏面とを有するセラミックス基板であって、
   　１か所以上の切り欠き部が設けられ、
   　前記切り欠き部には開口部が存在し、
   　前記開口部の端部の角度における、前記表面から見た時の前記セラミックス基板が存在する箇所の角度（θ_３）のうち少なくとも１か所が９０度よりも大きい、セラミックス基板。
2. 　前記切り欠き部の前記開口部側ではない端部の形状が、略Ｕ字形状、略台形状、または略Ｖ字形状であり、
   　前記開口部側ではない端部の形状が前記略Ｖ字形状である場合、前記切り欠き部側の当該端部の角度が７０度以上である、請求項１に記載のセラミックス基板。
3. 　前記切り欠き部の前記開口部側ではない箇所にＲ部またはＣ部が設けられた、請求項１ないし２のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
4. 　前記切り欠き部の前記開口部側ではない端部の形状が略Ｕ字形状である、請求項２ないし３のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
5. 　前記開口部の端部の角度における、前記表面から見た時の前記セラミックス基板が存在する箇所の角度（θ_３）のうち少なくとも１か所が１００度以上である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
6. 　前記切り欠き部の前記開口部側ではない端部と、前記開口部の端部と、の間の部分は曲線状または直線状である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
7. 　前記切り欠き部の前記開口部側ではない端部を有する箇所と、前記開口部と、の間の境界部における基板が存在する側の角度が１００度以上である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
8. 　前記切り欠き部の側面における算術表面粗さＲａが１．２μｍ以下である、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
9. 　前記切り欠き部の側面における最大表面粗さＲｚが２．０μｍ以下である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
10. 　前記切り欠き部の側面形状は、少なくとも一方の表面側において、開口している箇所を有する、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
11. 　前記切り欠き部の２つの前記端部同士の中点をＰ４とし、前記中点Ｐ４から垂線を引いたときに前記垂線と交差する前記セラミックス基板の端部のうち前記中点Ｐ４から最も離れた交点をＰ５とし、前記中点Ｐ４と前記点Ｐ５との間の距離をＬ_１とし、前記垂線と前記開口部を有する切り欠き部との交点をＰ６とし、前記交点Ｐ６と前記中点Ｐ４との距離で定義される前記切り欠き部の長さをＬ_２とした場合に、Ｌ_２／Ｌ_１が０．１以上０．４以下である、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
12. 　窒素含有セラミックスである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセラミックス基板。
13. 　請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の前記セラミックス基板と、
    　前記セラミックス基板に接合された導体部と、
    　を備えた接合体。
14. 　前記導体部は銅部材またはアルミニウム部材である、請求項１３に記載の接合体。
15. 　前記セラミックス基板と前記導体部とを接合する接合層をさらに備え、
    　前記接合層は、銅および銀の１種または２種を含有し、かつ活性金属を含有する、請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の接合体。
16. 　請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の前記接合体と、
    　前記接合体に搭載された半導体素子と、
    　を備えた半導体装置。
17. 　レーザーを用いて、セラミックス基板に切り欠き部を形成するセラミックス基板の製造方法であって、
    　前記切り欠き部の開口部側の幅が、前記切り欠き部の前記開口部側ではない端部の幅よりも広くなるように、前記切り欠き部を形成する、セラミックス基板の製造方法。
18. 　請求項１７に記載のセラミックス基板の製造方法によって製造された前記セラミックス基板に、導体部を接合する、セラミックス回路基板の製造方法。
     

Images