(57)【要約】  銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制しながら、隣接する銅板の間の電気絶縁性を向上する。接合基板は、窒化ケイ素セラミックス基板、銅板及び接合層を備える。銅板及び接合層は、窒化ケイ素セラミックス基板上に配置される。接合層は、銅板を窒化ケイ素セラミックス基板に接合する。接合層は、窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間にある板間部、及び窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間からはみ出すはみ出し部を備える。はみ出し部は、窒化ケイ素セラミックス基板を露出させないように窒化ケイ素セラミックス基板を覆う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ケイ素セラミックス基板と、
前記窒化ケイ素セラミックス基板上に配置される銅板と、
前記窒化ケイ素セラミックス基板上に配置され、前記銅板を前記窒化ケイ素セラミックス基板に接合し、前記窒化ケイ素セラミックス基板と前記銅板との間にある板間部、及び前記窒化ケイ素セラミックス基板と前記銅板との間からはみ出すはみ出し部を備え、前記はみ出し部が前記窒化ケイ素セラミックス基板を露出させないように前記窒化ケイ素セラミックス基板を覆う接合層と、
を備える接合基板。
【請求項２】
前記接合層の上面は、０．７μｍ以下の算術平均粗さＲａを有し、５μｍ以下の最大高さＲｚを有する
請求項１の接合基板。
【請求項３】
前記はみ出し部は、銀及び銅を含まない
請求項１又は２の接合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ケイ素セラミックスは、高い熱伝導性及び高い絶縁性を有する。このため、銅板が接合層を介して窒化ケイ素セラミックス基板に接合された接合基板は、パワー半導体素子が実装される絶縁放熱基板として好適に用いられる。【０００３】
当該接合基板は、多くの場合は、ろう材層が銅板と窒化ケイ素セラミックス基板との間にある中間品を作製し、作製した中間品を熱処理してろう材層を接合層に変化させ、銅板及び接合層をパターニングすることにより製造される。【０００４】
銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制するために、接合層に、窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間からはみ出すはみ出し部を形成することが提案されている。【０００５】
例えば、特許文献１に記載されたセラミックス回路基板においては、銅回路板が、ろう材層を介して、窒化珪素から形成されたセラミックス基板の少なくとも一方の面に接合される（段落００１３及び００２０）。セラミックス回路基板は、銅回路板とセラミックス基板との間に介在されたろう材層、及び銅回路板の側面から外側にはみ出したろう材はみ出し部を備える（段落００１３）。ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴｉを含むろう材から形成される（段落００１３）。ろう材はみ出し部は、高い平坦性を有さず、セラミックス基板が露出する孔を有する（図７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６１５８１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたセラミックス回路基板に代表される、接合層のはみ出し部を備える従来の接合基板においては、隣接する銅板の間の電気絶縁性が良好ではない場合がある。例えば、８５℃８５％ＲＨの環境下で数ｋＶ／ｍｍの直流電界又は交流電界が印加された場合に、隣接する銅板の間の電気絶縁性が劣化する場合がある。【０００８】
本発明は、この問題を考慮してなされた。本発明が解決しようとする課題は、銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制しながら、隣接する銅板の間の電気絶縁性を向上することができる接合基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
接合基板は、窒化ケイ素セラミックス基板、銅板及び接合層を備える。銅板及び接合層は、窒化ケイ素セラミックス基板上に配置される。接合層は、銅板を窒化ケイ素セラミックス基板に接合する。接合層は、窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間にある板間部、及び窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間からはみ出すはみ出し部を備える。はみ出し部は、窒化ケイ素セラミックス基板を露出させないように窒化ケイ素セラミックス基板を覆う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、銅板の端部への応力の集中がはみ出し部により緩和される。これにより、銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制することができる。【００１１】
また、本発明によれば、はみ出し部上に電気絶縁性の低下の原因となる薬液残渣が残りにくい。これにより、接合基板の電気絶縁性を向上することができる。【００１２】
この発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の接合基板を模式的に図示する断面図である。
【図２】第１実施形態の接合基板の一部を模式的に図示する拡大断面図である。
【図３】第１実施形態の接合基板の製造の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【図５】第１実施形態の接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【図６】第１実施形態の接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【図７】第１実施形態の接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの流れを示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態の接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【図９】第１実施形態の接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【図１０】実施例１において接合基板を作製する途上で得られた中間品の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を図示する図である。
【図１１】実施例１において作製された接合基板の断面のＳＥＭ画像を図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１  電気絶縁性の低下の原因
特許文献１に記載されたセラミックス回路基板に代表される従来の接合基板に備えられるはみ出し部は、銀及び銅を含む。また、当該はみ出し部に含まれる銀及び銅は、接合基板を製造する途上で、特に接合基板を製造する途上で行われるエッチング中に除去されやすい。このため、当該はみ出し部は、高い平坦性を有しない。そして、当該はみ出し部が高い平坦性を有しない場合は、当該はみ出し部上に電気絶縁性の低下の原因となる薬液残渣が残りやすい。これが、従来の接合基板において電気絶縁性が低下する大きな原因である。薬液残渣の原因となる薬液は、銅板及び接合層をエッチングするために使用される薬液、銅板の表面を酸洗浄によりクリーニングするために使用される薬液等である。薬液残渣は、薬液に含まれる塩酸、硫酸等からなる。はみ出し部上に薬液残渣が残った場合は、はみ出し部に含まれる銀、銅等、又ははみ出し部に含まれる銀、銅等を含む合金がイオンマイグレーションを引き起こすことがある。特に、８５℃８５％ＲＨ等の高温高湿環境下で隣接するはみ出し部の間に数ｋＶ／ｍｍの直流電界又は交流電界が印加された場合は、この問題が顕著にあらわれる。
【００１５】
２  接合基板
図１は、第１実施形態の接合基板を模式的に図示する断面図である。図２は、第１実施形態の接合基板の一部を模式的に図示する拡大断面図である。図２は、図１の一部Ａを拡大して図示する。
【００１６】
第１実施形態の接合基板１００は、図１及び図２に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０、銅板１１１、接合層１１２、銅板１１３及び接合層１１４を備える。接合基板１００がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。銅板１１１及び接合層１１２の組、並びに銅板１１３及び接合層１１４の組の片方の組が省略されてもよい。
【００１７】
銅板１１１及び１１３は、それぞれ接合層１１２及び１１４を介して窒化ケイ素セラミックス基板１１０に接合されている。銅板１１１及び１１３は、それぞれ接合層１１２及び１１４により窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２に活性金属ろう付け法によりろう付けされている。
【００１８】
接合基板１００は、どのように用いられてもよいが、例えばパワー半導体素子が実装される絶縁放熱基板として用いられる。
【００１９】
３  銅板の端部への応力の集中の緩和
銅板１１１及び接合層１１２は、図１及び図２に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１上に配置される。銅板１１３及び接合層１１４は、図１に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０２上に配置される。
【００２０】
接合層１１２及び１１４は、それぞれ銅板１１１及び１１３を窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２に接合する。
【００２１】
接合層１１２は、板間部１２０及びはみ出し部１２１を備える。板間部１２０は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１１との間にある。はみ出し部１２１は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１１との間からはみ出す。接合層１１４は、板間部１２２及びはみ出し部１２３を備える。板間部１２２は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１３との間にある。はみ出し部１２３は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１３との間からはみ出す。接合基板１００においては、銅板１１１及び１１３の端部への応力の集中が、それぞれはみ出し部１２１及び１２３により緩和される。これにより、銅板１１１及び１１３の端部への応力の集中に起因する接合基板１００の不良を抑制することができる。
【００２２】
接合層１１２及び１１４は、望ましくは０．１μｍ以上３μｍ以下の厚さを有する。接合層１１２及び１１４がこのようにわずかな厚さしか有しないことにより、銅板１１１及び１１３の端部への応力の集中がそれぞれはみ出し部１２１及び１２３により効果的に緩和される。
【００２３】
４  はみ出し部の平坦性
はみ出し部１２１及び１２３は、それぞれ、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２を露出させないように主面１１０１及び１１０２を覆う。このため、はみ出し部１２１及び１２３は、特許第６１５８１４４号公報に記載されたセラミックス回路基板に備えられるろう材はみ出し部と異なり、窒化ケイ素セラミックス基板１１０が露出する孔を有しない。
【００２４】
はみ出し部１２１の上面１２１Ｕ及びはみ出し部１２３の上面１２３Ｕは、望ましくは０．７μｍ以下の算術平均粗さＲａを有し、５μｍ以下の最大高さＲｚを有する。
【００２５】
はみ出し部１２１及び１２３は、このように高い平坦性を有する。このため、はみ出し部１２１及び１２３上には、電気絶縁性の低下の原因となる薬液残渣が残りにくい。これにより、接合基板１００の電気絶縁性を向上することができる。
【００２６】
接合層１１２及び１１４は、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群より選択される少なくとも１種の元素と窒素（Ｎ）及びケイ素（Ｓｉ）からなる群より選択される少なくとも１種の元素との化合物を含むが、接合層に一般的に含まれる銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）を含まない。このため、はみ出し部１２１及び１２３も、チタン及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１種の元素と窒素及びケイ素からなる群より選択される少なくとも１種の元素との化合物を含むが、接合層に一般的に含まれる銀及び銅を含まない。これにより、接合基板１００を製造する途上で、特に接合基板１００を製造する途上で行われるエッチング中に除去されやすい銀及び銅が接合層１１２及び１１４に含まれず、接合基板１００を製造する途上で接合層１１２及び１１４の平坦性が低下することを抑制することができる。
【００２７】
５  接合基板の製造方法
図３は、第１実施形態の接合基板の製造の流れを示すフローチャートである。図４、図５及び図６は、第１実施形態の接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【００２８】
第１実施形態の接合基板１００の製造においては、図３に示される工程Ｓ１０１からＳ１０４までが順次に実行される。
【００２９】
工程Ｓ１０１においては、図４に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２上に、それぞれろう材層１３２及び１３４が形成される。接合基板１００から銅板１１１及び接合層１１２が省略される場合は、ろう材層１３２を形成することが省略される。接合基板１００から銅板１１３及び接合層１１４が省略される場合は、ろう材層１３４を形成することが省略される。
【００３０】
ろう材層１３２及び１３４が形成される際には、活性金属ろう材及び溶剤を含むペーストが調製される。ペーストがバインダ、分散剤、消泡剤等をさらに含んでもよい。続いて、調製されたペーストが窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２上にスクリーン印刷され、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２上にそれぞれ第１及び第２のスクリーン印刷膜が形成される。続いて、形成された第１及び第２のスクリーン印刷膜に含まれる溶剤が揮発させられる。これにより、第１及び第２のスクリーン印刷膜が、それぞれろう材層１３２及び１３４に変化する。ろう材層１３２及び１３４は、活性金属ろう材を含む。ろう材層１３２及び１３４がこの方法とは異なる方法により形成されてもよい。
【００３１】
活性金属ろう材は、銀（Ａｇ）粉末、並びに水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末及び水素化ジルコニウム（ＺｒＨ２）粉末からなる群より選択される少なくとも１種の水素化金属粉末を含む。
【００３２】
活性金属ろう材は、望ましくは４０重量％以上８０重量％以下の銀粉末を含む。活性金属ろう材がこのようにわずかな銀粉末しか含まないことにより、下述する工程Ｓ１０３において銀粉末を構成する銀を銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散させ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂから銀を消失させることが容易になる。
【００３３】
活性金属ろう材は、望ましくは０．１μｍ以上１０μｍ以下の平均粒子径を有する粉末からなる。平均粒子径は、市販のレーザー回折式の粒度分布測定装置により粒度分布を測定し、測定した粒度分布からＤ５０を算出することにより得ることができる。活性金属ろう材がこのように小さい平均粒子径を有する粉末からなることにより、ろう材層１３２及び１３４を薄くすることができる。
【００３４】
ろう材層１３２及び１３４は、望ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下の厚さを有する。ろう材層１３２及び１３４がこのようにわずかな厚さしか有しないことにより、ろう材層１３２及び１３４に含まれる銀粉末が少なくなり、下述する工程Ｓ１０３において銀粉末を構成する銀を銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散させ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂから銀を消失させることが容易になる。
【００３５】
工程Ｓ１０２においては、図５に図示されるように、形成されたろう材層１３２及び１３４上にそれぞれ銅板１１１Ａ及び１１３Ａが配置される。これにより、窒化ケイ素セラミックス基板１１０、銅板１１１Ａ、ろう材層１３２、銅板１１３Ａ及びろう材層１３４を備える中間品１００Ａが得られる。接合基板１００から銅板１１１及び接合層１１２が省略される場合は、銅板１１１Ａを配置することが省略される。接合基板１００から銅板１１３及び接合層１１４が省略される場合は、銅板１１３Ａを配置することが省略される。
【００３６】
工程Ｓ１０３においては、得られた中間品１００Ａが熱処理される。これにより、ろう材層１３２及び１３４が、図６に図示されるように、それぞれ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂに変化する。これにより、窒化ケイ素セラミックス基板１１０、銅板１１１Ａ、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂを備える中間品１００Ｂが得られる。接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂは、それぞれ銅板１１１Ａ及び１１３Ａを窒化ケイ素セラミックス基板１１０に接合する。ろう材層１３２及び１３４がそれぞれ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂに変化する間には、ろう材層１３２及び１３４に含まれる銀粉末を構成する銀がそれぞれ銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散し、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂから銀が消失する。このため、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂは、チタン及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１種の元素と窒素及びケイ素からなる群より選択される少なくとも１種の元素との化合物からなり、銀を含まない。窒素及びケイ素からなる群より選択される少なくとも１種の元素は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０から供給される。
【００３７】
工程Ｓ１０３においては、望ましくは中間品１００Ａに対してホットプレスが行われる。ホットプレスが行われる際には、望ましくは、中間品１００Ａが、真空中又は不活性ガス中で、最高面圧が５ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下となる面圧プロファイルにしたがって窒化ケイ素セラミックス基板１１０の厚さ方向に加圧され、最高温度が８００℃以上９００℃以下となる温度プロファイルにしたがって加熱される。これにより、ろう材層１３２及び１３４が０．１μｍ以上５μｍ以下の厚さを有する場合のようなろう材層１３２及び１３４が薄い場合においても、ボイドを形成することなく銅板１１１Ａ及び１１３Ａを窒化ケイ素セラミックス基板１１０に接合することができる。また、ボイドを形成することなくろう材層１３２及び１３４を薄くすることができるため、ろう材層１３２及び１３４に含まれる銀を少なくすることができ、銀を銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散させ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂから銀を消失させることが容易になる。また、活性金属ろう材を構成する粒子の形状が層状の形状に変化すること、並びに銅板１１１Ａ及び１１３Ａに銀等が拡散することにより、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが実質的に０．１μｍ以上３μｍ以下の均一な厚さを有するようになる。
【００３８】
工程Ｓ１０４においては、銅板１１１Ａ、接合層１１２Ｂ、銅板１１３Ａ及び接合層１１４Ｂがパターニングされる。これにより、銅板１１１Ａ及び１１３Ａが、それぞれ図１に図示されるパターニングされた銅板１１１及び１１３に変化する。また、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが、それぞれ図１に図示されるパターニングされた接合層１１２及び１１４に変化する。
【００３９】
６  銅板及び接合層のパターニング
図７は、第１実施形態の接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの流れを示すフローチャートである。図８及び図９は、第１実施形態の接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの途上で得られる中間品を模式的に図示する断面図である。
【００４０】
第１実施形態の接合基板１００の製造における銅板１１１Ａ、接合層１１２Ｂ、銅板１１３Ａ及び接合層１１４Ｂのパターニングにおいては、図７に図示される工程Ｓ１１１からＳ１１３までが順次に実行される。
【００４１】
工程Ｓ１１１においては、銅板１１１Ａ及び１１３Ａがエッチングされる。これにより、銅板１１１Ａ及び１１３Ａの一部が除去され、図８に図示されるように、銅板１１１Ａ及び１１３Ａが、それぞれエッチングされた銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃに変化する。また、接合層１１２Ｂに、窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチングされた銅板１１１Ｃとの間にある第１の部分１４０、及び窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチングされた銅板１１１Ｃとの間にない第２の部分１４１が形成される。また、接合層１１４Ｂに、窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチングされた銅板１１３Ｃとの間にある第１の部分１４２、及び窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチングされた銅板１１３Ｃとの間にない第２の部分１４３が形成される。銅板１１１Ａ及び１１３Ａのエッチングには、塩化鉄水溶液系、塩化銅水溶液系等のエッチング液を用いることができる。
【００４２】
工程Ｓ１１２においては、図９に図示されるように、形成された第２の部分１４１及び１４３がエッチングされる。これにより、第２の部分１４１及び１４３が除去され、第１の部分１４０及び１４２が残る。残った第１の部分１４０及び１４２は、それぞれ接合層１２０及び１２２となる。第２の部分１４１及び１４３のエッチングには、フッ化アンモニウム水溶液系等のエッチング液を用いることができる。
【００４３】
工程Ｓ１１３においては、エッチングされた銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃが、ソフトエッチングされる。これにより、エッチングされた銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃの端部の付近が除去される。また、エッチングされた銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃが、それぞれ図１に図示されるパターニングされた銅板１１１及び１１３に変化する。また、エッチングされた接合層１４０及び１４２に、それぞれ図１に図示される板間部１２０及び１２２が形成され、それぞれ図１に図示されるはみ出し部１２１及び１２３が形成される。銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃのソフトエッチングには、塩化鉄水溶液系、塩化銅水溶液系等のエッチング液を用いることができる。
【００４４】
上述したように、接合層１１２Ｂ及び接合層１１４Ｂは、エッチング液により容易に除去される銀及び銅を含まない。このため、上述した工程Ｓ１１１、Ｓ１１２及びＳ１１３においては、銀又は銅が除去されることにより生じる平坦性の低下が起こりにくい。
【００４５】
７  実施例
実施例１、２及び３においては、上述した接合基板１００の製造方法により、接合基板１００を作製した。また、比較例１においては、銀及び銅を多く含む活性金属ろう材を用いた点、ろう材層１３２及び１３４の厚さを１５μｍとした点、並びに最高面圧が０．２ＭＰａとなる面圧プロファイルにしたがって窒化ケイ素セラミックス基板１１０の厚さ方向に中間品１００Ａが加圧された点を除いて上述した接合基板１００の製造方法と同様の接合基板１００の製造方法により、接合基板１００を作製した。実施例１、２及び３、並びに比較例１においては、隣接するはみ出し部１２１の間の間隙の幅を１ｍｍとした。
【００４６】
また、実施例１において接合基板１００を作製する途上で得られた中間品１００Ｂの断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。観察により得られたＳＥＭ画像を図１０に示す。当該ＳＥＭ画像からは、接合層１１２Ｂが均一な厚さを有し、接合層１１２Ｂに含まれる銀が少なくなっていることを理解することができる。
【００４７】
また、実施例１において作製された接合基板１００の断面をＳＥＭで観察した。観察により得られたＳＥＭ画像を図１１に示す。当該ＳＥＭ画像からは、銀又は銅が除去されることにより生じるはみ出し部１２１の上面１２１Ｕの平坦性の低下が起こりにくいことを理解することができる。
【００４８】
また、作製した接合基板１００のはみ出し部１２１の上面１２１Ｕ及び窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１の表面粗さを評価した。表面粗さの評価においては、上面１２１Ｕ及び主面１１０１の表面プロファイルを株式会社東京精密製の表面粗さ計サーフコム 480Aで測定し、上面１２１Ｕ及び主面１１０１の算術平均粗さＲａ及び最大高さＲｚを得た。その結果を表１に示す。
【００４９】
また、作製した接合基板１００の電気絶縁性を評価した。電気絶縁性の評価においては、作製した接合基板１００を８５℃８５％ＲＨの環境下において１０００時間にわたって１ｋＶの電圧を隣接する銅板１１１の間に印加する試験を行い、試験後の電気絶縁性が試験前のそれよりも劣化しているか否かを確認した。その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2020183701.tif 000003
【００５１】
表１から理解されるように、実施例１、２及び３の接合基板１００のはみ出し部１２１の上面１２１Ｕの表面粗さは、比較例１のそれより著しく小さい。また、実施例１、２及び３の接合基板１００のはみ出し部１２１の上面１２１Ｕの表面粗さは、それぞれ実施例１、２及び３の接合基板１００の窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１の表面粗さに近い。このことは、はみ出し部１２１が均一な厚さを有するため、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１の平坦性がほぼそのままはみ出し部１２１の上面１２１Ｕの平坦性に反映されていることを意味する。また、比較例１の接合基板１００においては、試験後の電気絶縁性が試験前のそれよりも劣化しているが、実施例１、２及び３の接合基板１００においては、試験後の電気絶縁性が試験前のそれよりも劣化していない。これらのことから、実施例１、２及び３の接合基板１００によれば、隣接する銅板１１１の間の電気絶縁性が向上することを理解することができる。
【００５２】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５３】
１００  接合基板
１１０  窒化ケイ素セラミックス基板
１１１，１１３，１１１Ａ，１１３Ａ  銅板
１１２，１１４，１１２Ｂ，１１４Ｂ  接合層
１２０，１２２  板間部
１２１，１２３  はみ出し部
１３２，１３４  ろう材層
１００Ａ  中間品
１４０  第１の部分
１４１  第２の部分
【図１】
2020183701.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020183701.tif 000011
【図９】
2020183701.tif 000012
【図１０】
2020183701.tif 000013
【図１１】
2020183701.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和3年8月20日(2021.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ケイ素セラミックスは、高い熱伝導性及び高い絶縁性を有する。このため、銅板が接合層を介して窒化ケイ素セラミックス基板に接合された接合基板は、パワー半導体素子が実装される絶縁放熱基板として好適に用いられる。
【０００３】
当該接合基板は、多くの場合は、ろう材層が銅板と窒化ケイ素セラミックス基板との間にある中間品を作製し、作製した中間品を熱処理してろう材層を接合層に変化させ、銅板及び接合層をパターニングすることにより製造される。
【０００４】
銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制するために、接合層に、窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間からはみ出すはみ出し部を形成することが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載されたセラミックス回路基板においては、銅回路板が、ろう材層を介して、窒化珪素から形成されたセラミックス基板の少なくとも一方の面に接合される（段落００１３及び００２０）。セラミックス回路基板は、銅回路板とセラミックス基板との間に介在されたろう材層、及び銅回路板の側面から外側にはみ出したろう材はみ出し部を備える（段落００１３）。ろう材層は、Ａｇ、Ｃｕ及びＴｉを含むろう材から形成される（段落００１３）。ろう材はみ出し部は、高い平坦性を有さず、セラミックス基板が露出する孔を有する（図７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６１５８１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたセラミックス回路基板に代表される、接合層のはみ出し部を備える従来の接合基板においては、隣接する銅板の間の電気絶縁性が良好ではない場合がある。例えば、８５℃８５％ＲＨの環境下で数ｋＶ／ｍｍの直流電界又は交流電界が印加された場合に、隣接する銅板の間の電気絶縁性が劣化する場合がある。
【０００８】
本発明は、この問題を考慮してなされた。本発明が解決しようとする課題は、銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制しながら、隣接する銅板の間の電気絶縁性を向上することができる接合基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
接合基板は、窒化ケイ素セラミックス基板、銅板及び接合層を備える。銅板及び接合層は、窒化ケイ素セラミックス基板上に配置される。接合層は、銅板を窒化ケイ素セラミックス基板に接合する。接合層は、窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間にある板間部、及び窒化ケイ素セラミックス基板と銅板との間からはみ出すはみ出し部を備える。接合層は、はみ出し部が備わる箇所において窒化ケイ素セラミックス基板が露出しないように窒化ケイ素セラミックス基板を覆う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、銅板の端部への応力の集中がはみ出し部により緩和される。これにより、銅板の端部への応力の集中に起因する接合基板の不良を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、はみ出し部上に電気絶縁性の低下の原因となる薬液残渣が残りにくい。これにより、接合基板の電気絶縁性を向上することができる。
【００１２】
この発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】接合基板を模式的に示す断面図である。
【図２】接合基板の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】接合基板の製造の流れを示すフローチャートである。
【図４】接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【図５】接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【図６】接合基板の製造の途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【図７】接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの流れを示すフローチャートである。
【図８】接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【図９】接合基板の製造における銅板及び接合層のパターニングの途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【図１０】実施例１において接合基板を作製する途上で得られた中間品の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図１１】実施例１において作製された接合基板の断面のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１  電気絶縁性の低下の原因
特許文献１に記載されたセラミックス回路基板に代表される従来の接合基板に備えられるはみ出し部は、銀及び銅を含む。また、当該はみ出し部に含まれる銀及び銅は、接合基板を製造する途上で、特に接合基板を製造する途上で行われるエッチング中に除去されやすい。このため、当該はみ出し部は、高い平坦性を有しない。そして、当該はみ出し部が高い平坦性を有しない場合は、当該はみ出し部上に電気絶縁性の低下の原因となる薬液残渣が残りやすい。これが、従来の接合基板において電気絶縁性が低下する大きな原因である。薬液残渣の原因となる薬液は、銅板及び接合層をエッチングするために使用される薬液、銅板の表面を酸洗浄によりクリーニングするために使用される薬液等である。薬液残渣は、薬液に含まれる塩酸、硫酸等からなる。はみ出し部上に薬液残渣が残った場合は、はみ出し部に含まれる銀、銅等、又ははみ出し部に含まれる銀、銅等を含む合金がイオンマイグレーションを引き起こすことがある。特に、８５℃８５％ＲＨ等の高温高湿環境下で隣接するはみ出し部の間に数ｋＶ／ｍｍの直流電界又は交流電界が印加された場合は、この問題が顕著にあらわれる。
【００１５】
２  接合基板
図１は、本実施形態に係る接合基板１００を模式的に示す断面図である。図２は、接合基板１００の一部を模式的に示す拡大断面図である。図２は、図１の一部Ａの拡大図である。
【００１６】
接合基板１００は、図１及び図２に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０、銅板１１１、接合層１１２、銅板１１３及び接合層１１４を備える。接合基板１００がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。銅板１１１及び接合層１１２の組、並びに銅板１１３及び接合層１１４の組の片方の組が省略されてもよい。
【００１７】
銅板１１１及び１１３は、それぞれ接合層１１２及び１１４を介して窒化ケイ素セラミックス基板１１０に接合されている。銅板１１１及び１１３は、それぞれ接合層１１２及び１１４により窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２に活性金属ろう付け法によりろう付けされている。
【００１８】
接合基板１００は、どのように用いられてもよいが、例えばパワー半導体素子が実装される絶縁放熱基板として用いられる。
【００１９】
３  銅板の端部への応力の集中の緩和
銅板１１１及び接合層１１２は、図１及び図２に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１上に配置される。銅板１１３及び接合層１１４は、図１に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０２上に配置される。
【００２０】
接合層１１２及び１１４は、それぞれ銅板１１１及び１１３を窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２に接合する。
【００２１】
接合層１１２は、板間部１２０及びはみ出し部１２１を備える。板間部１２０は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１１との間にある。はみ出し部１２１は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１１との間からはみ出す。接合層１１４は、板間部１２２及びはみ出し部１２３を備える。板間部１２２は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１３との間にある。はみ出し部１２３は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０と銅板１１３との間からはみ出す。接合基板１００においては、銅板１１１及び１１３の端部への応力の集中が、それぞれはみ出し部１２１及び１２３により緩和される。これにより、銅板１１１及び１１３の端部への応力の集中に起因する接合基板１００の不良を抑制することができる。
【００２２】
接合層１１２及び１１４は、望ましくは０．１μｍ以上３μｍ以下の厚さを有する。接合層１１２及び１１４がこのようにわずかな厚さしか有しないことにより、銅板１１１及び１１３の端部への応力の集中がそれぞれはみ出し部１２１及び１２３により効果的に緩和される。
【００２３】
４  はみ出し部の平坦性
はみ出し部１２１及び１２３は、それぞれ、主面１１０１及び１１０２を覆う。特許文献１に記載されたセラミックス回路基板に備えられるろう材はみ出し部とは異なり、はみ出し部１２１及び１２３が備わる箇所では、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２は露出しない。具体的には、はみ出し部１２１及び１２３は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０が露出する孔を有しない。
【００２４】
はみ出し部１２１の上面１２１Ｕ及びはみ出し部１２３の上面１２３Ｕは、望ましくは０．７μｍ以下の算術平均粗さＲａを有し、５μｍ以下の最大高さＲｚを有する。
【００２５】
はみ出し部１２１及び１２３は、このように高い平坦性を有する。このため、はみ出し部１２１及び１２３上には、電気絶縁性の低下の原因となる薬液残渣が残りにくい。これにより、接合基板１００の電気絶縁性を向上することができる。
【００２６】
接合層１１２及び１１４は、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群（第１の群）より選択される少なくとも１種の元素と窒素（Ｎ）及びケイ素（Ｓｉ）からなる群（第２の群）より選択される少なくとも１種の元素との化合物を含むが、接合層に一般的に含まれる銀（Ａｇ）及び銅（Ｃｕ）を含まない。このため、はみ出し部１２１及び１２３も、第１の群より選択される少なくとも１種の元素と第２の群より選択される少なくとも１種の元素との化合物を含むが、接合層に一般的に含まれる銀及び銅を含まない。これは、後述するように、接合基板１００を製造する途上で得られる接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀及び銅を含んでいないことに基づいている。すなわち、接合基板１００を製造する途上で接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀及び銅を含んでいないことで、最終的に得られる接合層１１２及び１１４の平坦性が低下することが、抑制されてなる。
【００２７】
５  接合基板の製造方法
図３は、接合基板１００の製造の流れを示すフローチャートである。図４、図５及び図６は、接合基板１００の製造の途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【００２８】
接合基板１００の製造においては、図３に示される工程Ｓ１０１からＳ１０４までが順次に実行される。
【００２９】
工程Ｓ１０１においては、図４に図示されるように、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２上に、それぞれろう材層１３２及び１３４が形成される。接合基板１００から銅板１１１及び接合層１１２が省略される場合は、ろう材層１３２を形成することが省略される。接合基板１００から銅板１１３及び接合層１１４が省略される場合は、ろう材層１３４を形成することが省略される。
【００３０】
ろう材層１３２及び１３４が形成される際には、活性金属ろう材及び溶剤を含むペーストが調製される。ペーストがバインダ、分散剤、消泡剤等をさらに含んでもよい。続いて、調製されたペーストが窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２上にスクリーン印刷され、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１及び１１０２上にそれぞれ第１及び第２のスクリーン印刷膜が形成される。続いて、形成された第１及び第２のスクリーン印刷膜に含まれる溶剤が揮発させられる。これにより、第１及び第２のスクリーン印刷膜が、それぞれろう材層１３２及び１３４に変化する。ろう材層１３２及び１３４は、活性金属ろう材を含む。ろう材層１３２及び１３４がこの方法とは異なる方法により形成されてもよい。
【００３１】
活性金属ろう材は、銀（Ａｇ）粉末、並びに水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末及び水素化ジルコニウム（ＺｒＨ２）粉末からなる群より選択される少なくとも１種の水素化金属粉末を含む。
【００３２】
活性金属ろう材は、望ましくは４０重量％以上８０重量％以下の銀粉末を含む。係る場合、下述する工程Ｓ１０３において銀粉末を構成する銀を銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散させ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀を含まないようにすることが容易になる。
【００３３】
活性金属ろう材は、望ましくは０．１μｍ以上１０μｍ以下の平均粒子径を有する粉末からなる。平均粒子径は、市販のレーザー回折式の粒度分布測定装置により粒度分布を測定し、測定した粒度分布からＤ５０を算出することにより得ることができる。活性金属ろう材がこのように小さい平均粒子径を有する粉末からなることにより、ろう材層１３２及び１３４を薄くすることができる。
【００３４】
ろう材層１３２及び１３４は、望ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下の厚さを有する。ろう材層１３２及び１３４がこのようにわずかな厚さしか有しないことにより、ろう材層１３２及び１３４に含まれる銀粉末が少なくなり、下述する工程Ｓ１０３において銀粉末を構成する銀を銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散させ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀を含まないようにすることが容易になる。
【００３５】
工程Ｓ１０２においては、図５に図示されるように、形成されたろう材層１３２及び１３４上にそれぞれ銅板１１１Ａ及び１１３Ａが配置される。これにより、窒化ケイ素セラミックス基板１１０、銅板１１１Ａ、ろう材層１３２、銅板１１３Ａ及びろう材層１３４を備える中間品１００Ａが得られる。接合基板１００から銅板１１１及び接合層１１２が省略される場合は、銅板１１１Ａを配置することが省略される。接合基板１００から銅板１１３及び接合層１１４が省略される場合は、銅板１１３Ａを配置することが省略される。
【００３６】
工程Ｓ１０３においては、得られた中間品１００Ａが熱処理される。これにより、ろう材層１３２及び１３４が、図６に図示されるように、それぞれ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂに変化する。これにより、窒化ケイ素セラミックス基板１１０、銅板１１１Ａ、接合層１１２Ｂ、銅板１１３Ａ、及び接合層１１４Ｂを備える中間品１００Ｂが得られる。接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂは、それぞれ銅板１１１Ａ及び１１３Ａを窒化ケイ素セラミックス基板１１０に接合する。ろう材層１３２及び１３４に粉末として含まれる銀は、ろう材層１３２及び１３４がそれぞれ接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂに変化する過程で銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散する。これにより、最終的に得られる接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂは銀を含まなくなる。すなわち、熱処理後に得られる中間体１００Ｂの接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂは、第１の群より選択される少なくとも１種の元素と第２の群より選択される少なくとも１種の元素との化合物からなり、銀を含まない。第２の群より選択される少なくとも１種の元素は、窒化ケイ素セラミックス基板１１０から供給される。
【００３７】
工程Ｓ１０３においては、中間品１００Ａに対してホットプレスが行われる。ホットプレスが行われる際には、望ましくは、中間品１００Ａが、真空中又は不活性ガス中で、最高面圧が５ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下となる面圧プロファイルにしたがって窒化ケイ素セラミックス基板１１０の厚さ方向に加圧され、最高温度が８００℃以上９００℃以下となる温度プロファイルにしたがって加熱される。係る場合、ろう材層１３２及び１３４の厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下と小さい場合においても、ボイドの形成なしに銅板１１１Ａ及び１１３Ａを窒化ケイ素セラミックス基板１１０に接合することができる。また、当該範囲のようなボイドが形成されない範囲でろう材層１３２及び１３４を薄くすることによってろう材層１３２及び１３４に含まれる銀を少なくした場合には、熱処理によって銀を銅板１１１Ａ及び１１３Ａに拡散させ、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀を含まないようにすることが容易になる。また、活性金属ろう材を構成する粒子の形状が層状に変化すること、並びに銅板１１１Ａ及び１１３Ａに銀等が拡散することにより、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが実質的に０．１μｍ以上３μｍ以下の均一な厚さを有するようになる。
【００３８】
工程Ｓ１０４においては、銅板１１１Ａ、接合層１１２Ｂ、銅板１１３Ａ及び接合層１１４Ｂがパターニングされる。これにより、銅板１１１Ａ及び１１３Ａが、それぞれ図１に図示されるパターニングされた銅板１１１及び１１３に変化する。また、接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが、それぞれ図１に図示されるパターニングされた接合層１１２及び１１４に変化する。
【００３９】
６  銅板及び接合層のパターニング
図７は、接合基板１００の製造における銅板及び接合層のパターニングの流れを示すフローチャートである。図８及び図９は、接合基板１００の製造における銅板及び接合層のパターニングの途上で得られる中間品を模式的に示す断面図である。
【００４０】
接合基板１００の製造における銅板１１１Ａ、接合層１１２Ｂ、銅板１１３Ａ及び接合層１１４Ｂのパターニングにおいては、図７に図示される工程Ｓ１１１からＳ１１３までが順次に実行される。
【００４１】
工程Ｓ１１１においては、銅板１１１Ａ及び１１３Ａがエッチングされる。これにより、銅板１１１Ａ及び１１３Ａの一部が除去されることで、銅板１１１Ａ及び１１３Ａが、図８に図示される銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃ（エッチング済み銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃ）に変化する。これに伴い、接合層１１２Ｂが、窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチング済み銅板１１１Ｃとの間にある第１の部分１４０と、窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチング済み銅板１１１Ｃとの間以外にある第２の部分１４１とを、有するようになる。また、接合層１１４Ｂが、窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチング済み銅板１１３Ｃとの間にある第１の部分１４２と、窒化ケイ素セラミックス基板１１０とエッチング済み銅板１１３Ｃとの間以外にある第２の部分１４３とを、有するようになる。銅板１１１Ａ及び１１３Ａのエッチングには、塩化鉄水溶液系、塩化銅水溶液系等のエッチング液を用いることができる。
【００４２】
工程Ｓ１１２においては、接合層１１２Ｂおよび１１４Ｂの第２の部分１４１及び１４３がエッチングされる。これにより、図９に図示されるように、第２の部分１４１及び１４３が除去され、第１の部分１４０及び１４２が残る。残った第１の部分１４０及び１４２がそれぞれ、図１に示す接合基板１００における接合層１１２及び１１４に該当する。第２の部分１４１及び１４３のエッチングには、フッ化アンモニウム水溶液系等のエッチング液を用いることができる。
【００４３】
工程Ｓ１１３においては、エッチング済み銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃがさらにソフトエッチングされる。これにより、エッチング済み銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃの端部が除去されることで、エッチングされた銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃが、それぞれ、図１に図示される銅板（パターニング済み銅板）１１１及び１１３に変化する。これに伴い、接合層１１２及び１１４（第１の部分１４０及び１４２）に、それぞれ図１に図示される板間部１２０及び１２２と、それぞれ図１に図示されるはみ出し部１２１及び１２３とが、形成される。エッチング済み銅板１１１Ｃ及び１１３Ｃのソフトエッチングには、塩化鉄水溶液系、塩化銅水溶液系等のエッチング液を用いることができる。
【００４４】
上述したように、接合層１１２Ｂ及び接合層１１４Ｂは、エッチング液により容易に除去される銀及び銅を含まない。仮にエッチング前の接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀や銅を含んでいた場合、これら銀及び銅がエッチング中に除去されてしまい、このことが、はみ出し部１２１及び１２３の平坦性を低下させる要因となる。しかしながら、本実施の形態は、エッチングを行う前の接合層１１２Ｂ及び１１４Ｂが銀及び銅を含まないため、上述した工程Ｓ１１１、Ｓ１１２及びＳ１１３において、銀又は銅が除去されることにより生じる平坦性の低下が起こりにくい。
【００４５】
７  実施例
実施例１、２及び３においては、上述した製造方法により、接合基板１００を作製した。また、比較例１においては、銀及び銅を多く含む活性金属ろう材を用いた点、ろう材層１３２及び１３４の厚さを１５μｍとした点、並びに最高面圧が０．２ＭＰａとなる面圧プロファイルにしたがって窒化ケイ素セラミックス基板１１０の厚さ方向に中間品１００Ａが加圧された点を除いて、実施例１、２及び３と同様の接合基板１００の製造方法により、接合基板１００を作製した。実施例１、２及び３、並びに比較例１においては、隣接するはみ出し部１２１の間の間隙の幅を１ｍｍとした。
【００４６】
また、実施例１において接合基板１００を作製する途上で得られた中間品１００Ｂの断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。観察により得られたＳＥＭ画像を図１０に示す。当該ＳＥＭ画像からは、接合層１１２Ｂが均一な厚さを有することを、理解することができる。
【００４７】
また、実施例１において作製された接合基板１００の断面をＳＥＭで観察した。観察により得られたＳＥＭ画像を図１１に示す。当該ＳＥＭ画像からは、はみ出し部１２１の上面１２１Ｕが比較的平坦であることを、理解することができる。
【００４８】
また、作製した接合基板１００のはみ出し部１２１の上面１２１Ｕ及び窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１の表面粗さを評価した。表面粗さの評価においては、上面１２１Ｕ及び主面１１０１の表面プロファイルを株式会社東京精密製の表面粗さ計サーフコム 480Aで測定し、上面１２１Ｕ及び主面１１０１の算術平均粗さＲａ及び最大高さＲｚを得た。その結果を表１に示す。
【００４９】
また、作製した接合基板１００の電気絶縁性を評価した。電気絶縁性の評価においては、作製した接合基板１００を８５℃８５％ＲＨの環境下において１０００時間にわたって１ｋＶの電圧を隣接する銅板１１１の間に印加する試験を行い、試験後の電気絶縁性が試験前のそれよりも劣化しているか否かを確認した。その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１から理解されるように、実施例１、２及び３の接合基板１００におけるはみ出し部１２１の上面１２１Ｕの表面粗さは、比較例１のそれより著しく小さい。また、係る表面粗さはいずれも、実施例１、２及び３の接合基板１００における窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１の表面粗さに近い。このことは、はみ出し部１２１の厚さが均一であり、それゆえ、窒化ケイ素セラミックス基板１１０の主面１１０１の平坦性がほぼそのままはみ出し部１２１の上面１２１Ｕの平坦性に反映されていることを意味する。また、比較例１の接合基板１００においては、試験後の電気絶縁性が試験前のそれよりも劣化しているが、実施例１、２及び３の接合基板１００においては、試験後の電気絶縁性が試験前のそれよりも劣化していない。これらのことから、実施例１、２及び３の接合基板１００においては、隣接する銅板１１１の間の電気絶縁性が向上していることを、理解することができる。
【００５２】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５３】
１００  接合基板
１１０  窒化ケイ素セラミックス基板
１１１，１１３，１１１Ａ，１１３Ａ  銅板
１１２，１１４，１１２Ｂ，１１４Ｂ  接合層
１２０，１２２  板間部
１２１，１２３  はみ出し部
１３２，１３４  ろう材層
１００Ａ  中間品
１４０  第１の部分
１４１  第２の部分
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ケイ素セラミックス基板と、
前記窒化ケイ素セラミックス基板上に配置される銅板と、
前記窒化ケイ素セラミックス基板上に配置され、前記銅板を前記窒化ケイ素セラミックス基板に接合する接合層と、
を備え、
前記接合層が、
前記窒化ケイ素セラミックス基板と前記銅板との間にある板間部と、
前記窒化ケイ素セラミックス基板と前記銅板との間からはみ出すはみ出し部と、
を備え、
前記接合層は、前記はみ出し部が備わる箇所において前記窒化ケイ素セラミックス基板が露出しないように前記窒化ケイ素セラミックス基板を覆う、
接合基板。
【請求項２】
前記接合層の上面は、０．７μｍ以下の算術平均粗さＲａを有し、５μｍ以下の最大高さＲｚを有する
請求項１の接合基板。
【請求項３】
前記はみ出し部は、銀及び銅を含まない
請求項１又は２の接合基板。
【請求項４】
前記はみ出し部は、前記窒化ケイ素セラミックス基板が露出する孔を有しない、
請求項１ないし３のいずれかの接合基板。
【国際調査報告】
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