陶瓷基板、陶瓷基板的制造方法和電源模塊用基板的制造方法技術

含有硅的陶瓷基板，該基板表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為２．７Ａｔｏｍ％以下。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及。本申請要求2007年11月6日申請的日本特愿2007-288287號、2008年3月19日 申請的日本特愿2008-072509號、2008年10月21日申請的日本特愿2008-271036號、和 2008年10月21日申請的日本特愿2008-271037號的優先權，在此援引其內容。
技術介紹
例如，安裝了半導體晶片等電子部件的電源模塊具有電源模塊用基板，該電源模 塊用基板一般具有包含A1N (氮化鋁)或A1203 (氧化鋁)、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屬部件的電路層、和在上述陶瓷基板的下面 配置的金屬部件的金屬層。在電源模塊用基板的電路層上設置作為發熱體的半導體晶片， 在金屬層的下面設置冷卻用的降溫裝置(參考下述專利文獻1)。在上述電源模塊中，半導體晶片所產生的熱通過金屬層向降溫裝置中的冷卻水釋 放。通過在上述電源模塊中采用具有比A1N高的彎曲強度等的、機械特性優異的Si3N4 作為陶瓷基板，可以實現陶瓷基板的薄質化。專利文獻1 日本特開2002-9212號公報
技術實現思路
當在包含Si3N4的陶瓷基板上接合包含A1 (鋁)的金屬部件時，有在陶瓷基板與金 屬部件之間產生接合不良的情況。例如，在陶瓷基板的表面，存在燒結陶瓷基板時產生的Si02 (二氧化硅)或硅的復 合氧化物，由這些二氧化硅或硅的復合氧化物產生SiO (—氧化硅)氣體。該SiO氣體有可 能阻礙陶瓷基板與金屬部件的接合，從而不能充分確保兩者間的接合面積。如果產生這樣 的接合不良，則在熱循環時(周期性地反復加熱時)，金屬部件容易從陶瓷基板剝離。本專利技術是鑒于上述課題而作出的專利技術，其目的在于提供可在含有硅的陶瓷基板與 金屬部件之間得到充分的接合強度，由此可提高熱循環時的接合可靠性的陶瓷基板、陶瓷 基板的制造方法和電源模塊用基板的制造方法。本專利技術的陶瓷基板是含有硅的陶瓷基板，該基板表面的二氧化硅和硅的復合氧化 物的濃度為2. 7Atom%以下。 上述濃度可以使用電子探針顯微分析儀進行測定。本專利技術的陶瓷基板可以通過沿形成于含有硅的陶瓷母材表面的劃線將上述陶瓷 母材分割來形成。根據本專利技術，陶瓷基板表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為2. 7Atom%以 下，可以抑制來自二氧化硅和硅的復合氧化物的氣體的產生，因此可以在陶瓷基板與金屬部件之間得到充分的接合強度，由此能夠提高熱循環時的接合可靠性。在含有硅的陶瓷基板的表面，形成二氧化硅、硅的復合氧化物。當在陶瓷基板的表 面接合金屬部件時，由該二氧化硅、硅的復合氧化物產生SiO氣體，阻礙陶瓷基板與金屬部 件的接合，不能充分地確保兩者的接觸面積，從而發生接合不良。因此，通過使陶瓷基板表 面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為2. 7Atom%以下，可以抑制接合時SiO氣體的產 生。由此，可以將金屬部件以足夠的強度接合在陶瓷基板上。其結果是可以防止金屬部件 從陶瓷基板剝離。本專利技術的陶瓷基板的制造方法具有通過對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劃線的工序、和對形成了上述劃線的上述陶瓷母材實施表面 處理的工序。形成了上述劃線的上述陶瓷母材的表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度 為2. 7Atom%以下。另外，本專利技術的電源模塊用基板的制造方法具有下述工序通過對含有硅的陶瓷 母材的表面照射能量光而形成劃線的工序、對形成了上述劃線的上述陶瓷母材實施表面處 理的工序、沿上述劃線將上述陶瓷母材分割而形成陶瓷基板的工序、將金屬部件接合于上 述陶瓷基板的工序。形成了上述劃線的上述陶瓷母材的表面的二氧化硅和硅的復合氧化物 的濃度為2. 7Atom%以下。在本專利技術的陶瓷基板的制造方法、和本專利技術的電源模塊用基板的制造方法中，上 述濃度可以使用電子探針顯微分析儀進行測定。根據本專利技術，由于通過表面處理除去在形成劃線時附著于陶瓷基板表面的二氧化 硅或硅的復合氧化物，因此在陶瓷基板與金屬部件之間可以得到充分的接合強度。當通過照射能量光形成劃線時，由二氧化硅或硅的復合氧化物形成的煙塵從陶瓷 母材飛散并附著于陶瓷母材的表面。因此，通過在劃線形成后實施表面處理，可以從陶瓷母 材的表面除去煙塵。由此，當在陶瓷基板上接合金屬部件時，可以抑制來自二氧化硅和硅的 復合氧化物的氣體的產生，能夠將金屬部件以充分的強度接合在陶瓷基板上。其結果是可 以防止金屬部件從陶瓷基板剝離。本專利技術的陶瓷基板的制造方法具有通過對含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激 光的二次諧波以上的能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成上述劃線的工序。形成了上述 劃線的上述陶瓷母材的表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為2. 7Atom%以下。另外，本專利技術的電源模塊用基板的制造方法具有下述工序通過對含有硅的陶瓷 母材的表面照射YAG激光的二次諧波以上的能量光而在上述陶瓷母材的表面形成上述劃 線的工序、沿上述劃線分割上述陶瓷母材而形成陶瓷基板的工序、和將金屬部件接合于上 述陶瓷基板的工序。形成了上述劃線的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的 濃度為2. 7Atom%以下。在本專利技術的陶瓷基板的制造方法、和本專利技術的電源模塊用基板的制造方法中，上 述濃度可以使用電子探針顯微分析儀進行測定。根據本專利技術，通過對陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次諧波以上的能量光，可 以在陶瓷母材的表面形成劃線。當使用YAG激光的二次諧波以上的能量光時，可以抑制熱 的影響，因此能夠防止劃線形成時的煙塵的發生。因而，即使省略或簡化表面處理工序，也 可以保證陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度在2. 7Atom%以下。由此，當在陶瓷基板上接合金屬部件時，可以抑制由二氧化硅和硅的復合氧化物產生氣體，能夠將金 屬部件以充分的強度接合在陶瓷基板上。其結果是可以防止金屬部件從陶瓷基板剝離。在本專利技術的電源模塊用基板的制造方法中，上述金屬部件可以是鋁。進而，上述金 屬部件可以釬焊在上述陶瓷基板上。根據本專利技術，當在陶瓷基板上接合金屬部件時，可以抑制SiO氣體和氧化鋁的形 成。由此，能夠將金屬部件以充分的強度接合在陶瓷基板上。當在陶瓷基板上接合金屬部件時，如果在陶瓷基板的表面存在二氧化硅或硅的復 合氧化物，則產生SiO氣體，同時在金屬部件的與陶瓷基板的界面及其附近形成作為鋁的 氧化物的氧化鋁。因此，通過利用表面處理除去在陶瓷基板表面形成的二氧化硅或硅的復 合氧化物，在金屬部件的接合時可以抑制一氧化硅氣體的產生。本專利技術的陶瓷基板的制造方法具有將含有硅的陶瓷母材進行燒結的工序和對上 述陶瓷母材實施表面處理的工序。實施了上述表面處理的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和 硅的復合氧化物的濃度為2. 7Atom%以下。另外，本專利技術的電源模塊用基板的制造方法具有將含有硅的陶瓷母材進行燒結的 工序、對上述陶瓷母材實施表面處理的工序、和將金屬部件接合于由實施了上述表面處理 的上述陶瓷母材制成的陶瓷基板的工序。實施了上述表面處理的上述陶瓷母材表面的二氧 化硅和硅的復合氧化物的濃度為2. 7Atom%以下。在本專利技術的陶瓷基板的制造方法、和本專利技術的電源模塊用基板的制造方法中，上 述濃度可以使用電子探針顯微分析儀進行測定。根據本專利技術，在將含有Si的陶瓷母材本文檔來自技高網...

【技術保護點】
陶瓷基板，其是含有硅的陶瓷基板，該基板表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為２．７Ａｔｏｍ％以下。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 2007-11-6 2007-288287;JP 2008-3-19 2008-072509;陶瓷基板，其是含有硅的陶瓷基板，該基板表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為2.7Atom％以下。2.根據權利要求1所述的陶瓷基板，其中，上述濃度使用電子探針顯微分析儀測定。3.根據權利要求1所述的陶瓷基板，其通過沿形成于含有硅的陶瓷母材表面的劃線將 上述陶瓷母材分割來形成。4.陶瓷基板的制造方法，其具有下述工序通過對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劃線的工 序、和對形成了上述劃線的上述陶瓷母材實施表面處理的工序，形成了上述劃線的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為 2. 7Atom% 以下。5.根據權利要求4所述的陶瓷基板的制造方法，其中，上述濃度使用電子探針顯微分 析儀進行測定。6.陶瓷基板的制造方法，其具有通過對含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次 諧波以上的能量光，而在上述陶瓷母材的表面形成上述劃線的工序，形成了上述劃線的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為 2. 7Atom% 以下。7.根據權利要求6所述的陶瓷基板的制造方法，其中，上述濃度使用電子探針顯微分 析儀進行測定。8.電源模塊用基板的制造方法，其具有下述工序通過對含有硅的陶瓷母材的表面照射能量光而形成劃線的工序、對形成了上述劃線的上述陶瓷母材實施表面處理的工序、通過沿上述劃線將上述陶瓷母材分割而形成陶瓷基板的工序、和將金屬部件接合于上述陶瓷基板的工序，形成了上述劃線的上述陶瓷母材表面的二氧化硅和硅的復合氧化物的濃度為 2. 7Atom% 以下。9.根據權利要求8所述的電源模塊用基板的制造方法，其中，上述濃度使用電子探針 顯微分析儀進行測定。10.根據權利要求8所述的電源模塊用基板的制造方法，其中，上述金屬部件為鋁。11.根據權利要求8所述的電源模塊用基板的制造方法，其中，上述金屬部件釬焊在上 述陶瓷基板上。12.電源模塊用基板的制造方法，其具有下述工序通過對含有硅的陶瓷母材的表面照射YAG激光的二次諧波以上的能量光，而在上述陶 瓷母材的表面形成上述劃線的工序、通過沿上述劃線分割上述陶瓷母材而形成陶瓷...

【專利技術屬性】
技術研發人員：殿村宏史，北原丈嗣，石塚博彌，黑光祥郎，長友義幸，
申請(專利權)人：三菱綜合材料株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]