(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなり、第１主面および該第１主面に対向する第２主面を有する支持基板と、
金属層であり、前記第１主面上に設けられる第１中間層と、
金属層であり、前記第２主面上に設けられる第２中間層と、
前記第１中間層上に設けられる回路部材と、
前記第２中間層上に設けられる放熱部材と、を備え、
前記支持基板が１６μｍ以上３７μｍ以下の深さの窪み、または１６μｍ以上３７μｍ以下の高さの突起を備え、前記第１中間層と前記第２中間層の少なくとも一方は、内側層と、前記支持基板に対して前記内側層より離れて位置する外側層とを有し、前記内側層は前記外側層より融点が低いことを特徴とする放熱基体。
【請求項２】
前記内側層は、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上を含有し、前記外側層は、金、銀、銅、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムから選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項３】
前記内側層に含まれる金属と前記外側層に含まれる金属との反応層が、前記内側層と前記外側層の間に存在しないことを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項４】
前記内側層はモリブデンを含有することを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項５】
前記回路部材および前記放熱部材は、銅もしくはその合金またはアルミニウムもしくはその合金からなることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項６】
前記支持基板は窒化珪素または窒化アルミニウムが主成分とであることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項７】
前記内側層の端面の少なくとも一部は、前記回路部材または前記放熱部材の各端面より外側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項８】
前記内側層は、前記外側層の主成分元素の酸化物を有し、かつ前記回路部材および前記放熱部材の少なくとも一方と前記外側層とは同一元素を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項９】
前記外側層は前記支持基板、前記回路部材および前記放熱部材のいずれよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１０】
前記回路部材および前記放熱部材の少なくとも一方は、前記支持基板、前記内側層および前記外側層のいずれか一つより厚いことを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１１】
前記回路部材の端面に対して、前記放熱部材の端面の少なくとも一部が外側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１２】
前記放熱部材は前記回路部材と実質的に同一体積であることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１３】
前記放熱部材は前記回路部材に対して、体積が大きくかつ平面視した際の投影面積が大きいことを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１４】
前記回路部材および前記放熱部材の端面のうち少なくとも一部は、前記内側層および前記外側層の端面より内側にあることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１５】
前記外側層、前記回路部材および前記放熱部材の少なくとも一部の外周縁部に貫通孔または凹部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１６】
前記支持基板が酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなり、前記外側層、前記回路部材および前記放熱部材が銅を主成分とする金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の放熱基体。
【請求項１７】
請求項１に記載の放熱基体の前記回路部材上に電子部品を搭載したことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子部品には、例えば絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子、昇華型サーマルプリンターヘッド素子、サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等がある。本発明は、これらの電子部品が搭載される放熱基体に関する。また本発明は、これら電子部品が放熱基体に搭載された電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置に用いられている放熱基体は、例えばセラミック基板の一方の主面に回路部材として銅板を接合し、他方の主面に放熱性の良好な放熱部材として銅板を接合して構成されている。放熱部材である銅板には、通常、半導体素子等の電子部品に発生した熱をさらに拡散させるためのヒートシンクが取り付けられる。【０００３】
このような放熱基体として、例えば、下記の特許文献１〜３が提案されている。しかしながら、セラミック基板と銅板との熱膨張係数の差によりセラミック基板に大きな反りが発生することがある。このため、反りが発生しにくく放熱特性の良好な基体が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４８０５３号公報
【特許文献２】特開平９−６９５９０号公報
【特許文献３】特開平５−９０４４４号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一形態に係る放熱基体は、セラミックスからなり、第１主面および該第１主面に対向する第２主面を有する支持基板と、金属層であり、前記第１主面上に設けられる第１中間層と、金属層であり、前記第２主面上に設けられる第２中間層と、前記第１中間層上に設けられる回路部材と、前記第２中間層上に設けられる放熱部材と、を備え、前記支持基板が１６μｍ以上３７μｍ以下の深さの窪み、または１６μｍ以上３７μｍ以下の高さの突起を備え、前記第１中間層と前記第２中間層の少なくとも一方は、内側層と、前記支持基板に対して前記内側層より離れて位置する外側層とを有し、前記内側層は前記外側層より融点が低いことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の一形態に係る電子装置は、前記放熱基体の前記回路部材上に電子部品を搭載したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２におけるＢ部拡大図である。
【図４】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図５】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図６】図２のＢ部における変形例を示す拡大図である。
【図７】図２のＢ部における変形例を示す拡大図である。
【図８】本発明の一形態に係る電子装置の平面図である。
【図９】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】図１０におけるＢ部拡大図である。
【図１２】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図１３】図１０のＢ部における変形例を示す拡大図である。
【図１４】図９のＡ−Ａ線断面における変形例を示す断面図である。
【図１５】図１０のＢ部における変形例を示す拡大図である。
【図１６】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図１７】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図１８】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図１９】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図２０】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図２１】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図２２】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図２３】図２２のＡ−Ａ線断面図である。
【図２４】図２３におけるＢ部拡大図である。
【図２５】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図２６】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図２７】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図２８】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図２９】図２８のＡ−Ａ線断面図である。
【図３０】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図３１】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図３２】図２８のＡ−Ａ線断面図である。
【図３３】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図３４】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図３５】図３４のＡ−Ａ線断面図である。
【図３６】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図３７】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図３８】図３７のＡ−Ａ線断面図である。
【図３９】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図４０】本発明の一形態に係る放熱基体の回路部材側を平面視した平面図である。
【図４１】図４０のＡ−Ａ線断面図である。
【図４２】本発明の一形態に係る放熱基体の放熱部材側を平面視した底面図である。
【図４３】本発明の一形態に係る放熱基体を構成する支持基板の上側を平面視した平面図である。
【図４４】図４３のＡ−Ａ線断面図である。
【図４５】図４３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４６】図４４のＢ部拡大図である。
【図４７】図４３のＣ−Ｃ線断面における変形例を示す断面図である。
【図４８】本発明の一形態に係る放熱基体を構成する支持基板の上側を平面視した平面図である。
【図４９】図４８のＡ−Ａ線断面図である。
【図５０】図４８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５１】図４９のＢ部拡大図である。
【図５２】図４８のＣ−Ｃ線断面における変形例を示す断面図である。
【図５３】本発明の一形態に係る放熱基体を構成する支持基板の上側から平面視した平面図である。
【図５４】図５３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５５】図５３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５６】本発明の一形態に係る放熱基体を構成する支持基板の上側から平面視した平面図である。
【図５７】図５６のＡ−Ａ線断面図である。
【図５８】図５６のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。まず放熱基体の実施形態について説明する。
【０００９】
図１〜４に示すように、放熱基体１は、第１主面およびこの第１主面に対向する第２主面を有する支持基板２と、第１主面上に設けられる第１中間層と、第２主面上に設けられる第２中間層と、第１中間層上に設けられる回路部材２２と、第２中間層上に設けられる放熱部材２３と、を備え、第１中間層と第２中間層の少なくとも一方は、内側層３１，３２と、支持基板２に対して内側層３１，３２より離れて位置する外側層４１，４２とを有する。つまり、放熱基体１は、支持基板２の第１主面の上に、少なくとも第１中間層と回路部材２２が順に積層され、第１主面に対向する第２主面の上に、少なくとも第２中間層と放熱部材２３が順に積層されてなる。具体的には図３に示すように、支持基板２の第１主面の上に、少なくとも第１中間層を構成する内側層３１と外側層４１が順次積層されており、さらに、これらの上に回路部材２が配置されている。一方、支持基板２の第１主面に対向する第２主面の上には、少なくとも第２中間層を構成する内側層３２と外側層４２が順次積層されており、さらに放熱部材２３が積層されている。ここで、第１中間層と第２中間層の少なくとも一方は、支持基板２側から内側層３１，３２と外側層４１，４２が順次積層された２層構造を含んでおり、内側層３１，３２は外側層４１，４２より融点が低い。
【００１０】
内側層３１，３２は、主成分ではないがチタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上の元素を含有しており、全体として外側層４１，４２より融点の低い層である。具体的には、内側層３１，３２は、例えば、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上を含有する銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）系合金からなる。外側層４１，４２は、主成分が金，銀，銅，ニッケル，コバルトおよびアルミニウムから選ばれる１種以上を含有しており、全体として融点が内側層３１，３２より高い層である。外側層４１，４２は、それぞれ内側層３１，３２と、回路部材２２，放熱部材２３とを強固に結合するための層となっている。なお、ここで主成分とは、層を構成する全成分１００質量％のうち、５０質量％以上を占める成分をいう。この比率は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）発光分析法により求めることができる。
【００１１】
このような構成により、例えば５０℃以上１００℃以下の低温で、外側層４１，４２のそれぞれの上に、回路部材２２および放熱部材２３を形成することができる。しかもこの形成で発生した熱応力は外側層４１，４２で吸収されるので、支持基板２に発生する反りも小さくなる。これにより、回路部材２２，放熱部材２３を厚くすることができる。回路部材２２および放熱部材２３を厚くした放熱基体１は、放熱特性が高くなるので、ヒートシンクを不要とすることもできる。
【００１２】
また、外側層４１，４２はニッケルを主成分とすることが好適であり、特に、ニッケルを９０質量％以上、特に９９質量％以上とするとよい。なぜなら、ニッケルが多く含まれるほど外側層４１，４２は、電気抵抗が低く、熱伝導率が高くなるため、回路特性（電子部品の発熱を抑制し、電力損失を少なくする特性）および放熱特性が優れるからである。また、ニッケルが多く含まれるほど、緻密な層が形成されるので、外側層４１，４２と、回路部材２２，放熱部材２３および内側層３１，３２との間に気孔等の空隙が発生しにくくなり、信頼性が向上する。
【００１３】
外側層４１，４２がニッケルを主成分とする場合、内側層３１，３２は、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上を含有する銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）系合金からなるとよい。なぜなら、ニッケルは、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）との密着性が高いからである。
【００１４】
内側層３１，３２および外側層４１，４２の間には、内側層３１，３２に含まれる金属と外側層４１，４２に含まれる金属とが反応して形成される反応層が実質的に存在しないことが好適である。なぜなら、このような反応層が実質的に存在しなければ、支持基板２に発生する残留応力を小さくすることができ、反りが抑制された放熱基体１とすることができるからである。ここで、反応層が存在しない状態とは、内側層３１，３２および外側層４１，４２の各界面に、内側層３１，３２に含まれる金属と外側層４１，４２に含まれる金属とからなる共晶合金または亜共晶合金を含む層が存在しない状態をいう。共晶合金および亜共晶合金が存在するかどうかは、例えばＸ線回折法を用いて回折ピークの有無で確認することができる。
【００１５】
また、本実施形態の放熱基体１は、内側層３１，３２がモリブデンを含有することが好適である。内側層３１，３２をチタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上と、モリブデンとを含有するろう材で形成すると、モリブデンは融点が高く、溶融しにくい。このため、接合工程におけるろう材の粘度が増すので、ろう材を支持基板２に塗布してもその表面で広がりにくくなる。これにより、内側層３１，３２の形状を比較的精度よく整えることができる。
【００１６】
また、本実施形態の放熱基体１は、回路部材２２および放熱部材２３が銅もしくはその合金またはアルミニウムもしくはその合金からなるとよい。なぜなら、これらの金属は、いずれも熱伝導率の高い材料であり、回路部材２２上に搭載する半導体素子等の電子部品から発熱した熱が直ちに広がることから、放熱特性を高くすることができるからである。特に、回路部材２２および放熱部材２３は、銅が８０質量％以上であるものが好適である。また、回路部材２２および放熱部材２３の各体積固有抵抗は、５×１０―８Ω・ｍ以下、特に３×１０―８Ω・ｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
支持基板２は窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることが好適である。このセラミックスは焼結体または単結晶体のいずれでもよい。支持基板２が窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなると、両者とも熱伝導率がそれぞれ４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上，１５０Ｗ／（m・K）以上と高いので、放熱特性および信頼性の高い放熱基体とすることができる。なお、ここでいう主成分とは、支持基板２を構成する全成分１００質量％のうち、５０質量％以上を占める成分であり、この比率は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分析法により求めることができる。支持基板２の主成分が窒化珪素である場合、上記の方法で珪素の比率を求め、窒化物に換算すれば窒化珪素の比率を求めることができる。支持基板２の主成分が窒化アルミニウムである場合、上記の方法でアルミニウムの比率を求め、窒化物に換算すれば窒化アルミニウムの比率を求めることができる。
【００１８】
特に、支持基板２が、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなる場合、窒化珪素は少なくとも８０質量％以上含有していることが好適である。その他の添加成分として、酸化エルビウム，酸化マグネシウム，酸化珪素，酸化モリブデン，酸化アルミニウム等が含まれていてもよい。
【００１９】
また、支持基板２の機械的特性は、３点曲げ強度が５００ＭＰa以上、ヤング率が３００ＧＰａ以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１３ＧＰａ以上であり、さらに、破壊靱性（Ｋ１Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上であることが好ましい。これらにより、放熱基体１を構成した際に長期間の使用に供することができ、機械的特性が上述の範囲であることにより、信頼性を向上させることができ、特に耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性を向上させることができる。
【００２０】
なお、３点曲げ強度は、放熱基体１から内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材２２および放熱部材２３をエッチングにより除去した後、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−１９９５に準拠して測定すればよい。ただし、支持基板２の厚みが薄く、支持基板２より切り出した試験片の厚みを３ｍｍとすることができない場合、支持基板２の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好適である。
【００２１】
また、ヤング率についても、放熱基体１から内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材２２および放熱部材２３をエッチングにより除去した後、ＪＩＳ  Ｒ  １６０２−１９９５で規定される圧子圧入法（ＩＦ法）に準拠して測定すればよい。ただし、支持基板２の厚みが薄く、支持基板２より切り出した試験片の厚みを４ｍｍとすることができない場合、支持基板２の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好適である。
【００２２】
ビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）については、それぞれＪＩＳ  Ｒ  １６１０−２００３，ＪＩＳ  Ｒ  １６０７−１９９５に準拠して測定すればよい。
【００２３】
また、支持基板２の電気的特性としては体積固有抵抗が、常温で１０１２Ω・ｍ以上、３００℃で１０１０Ω・ｍ以上であることが好ましい。半導体素子等の各種電子部品の動作時に回路部材２２側から放熱部材２３側への電流のリークを支持基板２によって抑制することができる。このため、電力損失を発生させないとともに、電子装置の誤動作を低減することができる。
【００２４】
支持基板２は、例えば、図１に示すＸ軸方向の長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であり、Ｙ軸方向の長さが１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。また、支持基板２の厚みは用途によって異なるが、これらが厚すぎると熱抵抗が高くなり、薄すぎると耐久性が低下するため、０．２５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下とすることが好適である。
【００２５】
また、内側層３１，３２は、例えば、１個当たりのＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれの長さが２ｍｍ以上７６ｍｍ以下であって、厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下である。外側層４１，４２は、それぞれ内側層３１，３２と同様な大きさにすればよい。
【００２６】
回路部材２２は、例えば、１個当たりのＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれの長さは１．８ｍｍ以上７５．６ｍｍ以下とし、厚みは回路を流れる電流の大きさや回路部材２２に搭載される半導体素子等の電子部品の発熱量に応じて０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が選択される。また、放熱部材２３は電子部品で発生した熱を逃がす機能を有し、例えば、１個当たりのＸ軸方向およびＹ軸方向の長さは１．８ｍｍ以上７７．６ｍｍ以下、厚みは０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とする。
【００２７】
さらに、放熱基体の種々の形態について、図５〜図７を用いて説明する。なお、図面における各符号は図１〜図４と同様の部材には同一符号を用いる。
【００２８】
図５に示すように、回路部材２２より放熱部材２３を大きくした放熱基体１としてもよい。この放熱基体１によれば、これに搭載した半導体素子等の電子部品で発生した熱を効率よく拡散することができる。
【００２９】
また、図６に示すように、図１のＸ軸方向において、内側層３１，３２の各端面が、それぞれ回路部材２２および放熱部材２３の各端面より外側に位置するようにしてもよい。このような放熱基体１によれば、熱履歴が支持基板１に加わっても、回路部材２２および放熱部材２３と支持基板２との間の熱膨張係数の差により発生する熱応力が内側層３１，３２に分散しやすい。このため、支持基板２にクラックが発生しにくくなり、信頼性を高くすることができる。なお、図１のＹ軸方向においても、内側層３１，３２の各端面が、それぞれ回路部材２２および放熱部材２３の各端面より外側に位置していてもよい。
【００３０】
図７に示すように、図１のＸ軸方向において、内側層３１，３２の各端面がそれぞれ回路部材２２および放熱部材２３の各端面より外側に位置し、回路部材２２より放熱部材２３を大きくしてもよい。この放熱基体１では、熱履歴が支持基板１に加わっても、回路部材２２および放熱部材２３と支持基板２との間の熱膨張係数の差により発生する熱応力が内側層３１，３２に分散しやすい。このため、支持基板２にクラックが発生しにくくなり、信頼性を高くすることができる。さらに、回路部材２２より放熱部材２３を大きくすることで、半導体素子等の電子部品（不図示）で発生した熱を効率よく拡散することができる。
【００３１】
図７の場合において、図４に示すように放熱部材２３を複数にすると、放熱部材２３が図５に示す単数である場合より、放熱部材２３の反りをさらに低減させることができる。
【００３２】
また、本発明の放熱基体１は、放熱部材２３側における支持基板２の主面の長辺に対する反りが０．３％以下であって、反りは放熱部材２３に向かって凸状であることが好適である。放熱部材２３の裏面側に熱をさらに拡散させるためのヒートシンク（不図示）を取り付けた場合、このヒートシンクとの接触面積が増加し、熱がヒートシンクに逃げやすくなることから、より放熱特性を高くすることができる。
【００３３】
次に、上述した放熱基体１の製造方法の一例について説明する。まず、図１において、Ｘ軸方向の長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、Ｙ軸方向の長さが１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、厚みが０．２５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下の例えば、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる支持基板２を用意する。この支持基板２の両主面上に、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上を含有する銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金のペーストを、スクリーン印刷，ロールコーター法および刷毛塗り等のいずれかで塗布する。その後、８００℃以上９００℃以下で加熱して、内側層３１，３２を形成する。
【００３４】
なお、内側層３１，３２がモリブデンを含有する場合には、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上と、モリブデンとを含有する銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金のペーストを、スクリーン印刷，ロールコーター法および刷毛塗り等のいずれかで塗布した後、８００℃以上９００℃以下で加熱して、内側層３１，３２を形成すればよい。
【００３５】
次に、内側層３１，３２上に、スパッタリング、真空蒸着および無電解めっきから選ばれるいずれかの方法により、主成分が金，銀，銅，ニッケル，コバルトおよびアルミニウムから選ばれる１種以上を含有する外側層４１，４２を形成する。
【００３６】
そして、支持基板２の両主面上にレジスト膜（不図示）をスクリーン印刷法で印刷した後、外側層４１，４２の両主面上に、銅もしくはその合金またはアルミニウムもしくはその合金からなる回路部材２２および放熱部材２３を、電解めっきまたは溶射にて、それぞれ厚みが３００μｍ以上１０００μm以下となるように形成すればよい。
【００３７】
ここで、内側層３１および外側層４１の間に反応層が実質的に存在しないようにするには、外側層４１を形成する金属は、純度が９９．９質量％以上である金属を用いればよい。また、内側層３２および外側層４２の間に反応層が実質的に存在しないようにする場合も、外側層４２を形成する金属は、純度が９９．９質量％以上である金属を用いればよい。
【００３８】
そして、レジスト膜をアルカリ性の溶液に浸漬して剥離した後、アニール等の熱処理を行なうことで、放熱基体１を得ることができる。
【００３９】
以上のようにして得られた放熱基体１は、５０℃以上１００℃以下の低温で、外側層４１，４２上にそれぞれ回路部材２２および放熱部材２３を形成することができ、しかもこの形成で発生した熱応力は外側層４１，４２で吸収されて小さくなるため、回路部材２２，放熱部材２３とも厚くすることができる。回路部材２２および放熱部材２３を厚くした放熱基体１は、放熱特性を高くすることができ、場合によってはヒートシンクを取り付けなくても済むようにすることができる。
【００４０】
また、本発明の一形態に係る電子装置は、図８に示すように、放熱特性の高い放熱基体１における回路部材２２上に電子部品７を搭載する。これにより、放熱特性の高い電子装置１０とすることができる。放熱基体１は、放熱特性が高いため、電子部品７で発生した熱を長期間に亘って放熱効率をほとんど低下させずに用いることができる。なお、電子部品７は、例えば、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子、金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等の半導体素子，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等である。
【００４１】
次に、内側層が、外側層の主成分元素の酸化物を有し、かつ回路部材および放熱部材の少なくとも一方と外側層とは同一元素を主成分とする放熱基体の実施形態について、図９〜図４２を参照しながら説明する。
【００４２】
図９〜１２に示すように、放熱基体１は、絶縁性の支持基板２の第１主面側に回路部材５１を、第２主面側に放熱部材５２をそれぞれ設けたものである。支持基板２側から回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一方の側に向かって、内側層３１，３２および外側層４１，４２が順次積層されている。内側層３１，３２は外側層４１，４２の主成分元素の酸化物からなり、かつ回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一方と外側層４１，４２とは同一元素を主成分とする。
【００４３】
放熱基体１は、このような構成にすることにより、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一方と外側層４１，４２とを低い温度で接合することができる。また、内側層３１，３２は外側層４１，４２の主成分元素の酸化物で構成することにより、熱膨張係数を低減させて支持基板２の熱膨張係数に近づけることができる。これらの作用により、第１主面側に残る残留応力と、第２主面側に残る残留応力との差が小さくなり、放熱基体１全体に発生する反りを小さくすることができる。さらに、放熱部材５２を厚くすることができるため、銅製放熱板等のヒートシンクが不要となり、その結果、銅板と銅製放熱板との間に介在するシリコーン樹脂の薄板も不要となるため、シリコーン樹脂による熱抵抗が発生せず、放熱基体１の放熱特性を向上させることができる。
【００４４】
ここで、支持基板２は、例えば、窒化珪素，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，酸化ジルコニウム，酸化ベリリウムの少なくともいずれかを主成分とするセラミックスからなる。特に、支持基板２は、例えば、長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、幅が１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。厚みは用途によって異なるが、耐久性および絶縁耐圧が高く、熱抵抗が抑制されたものにするには、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好適である。
【００４５】
回路部材５１は、例えば、長さが５ｍｍ以上６０ｍｍ以下、幅が５ｍｍ以上６０ｍｍ以下である。厚みは回路部材５１を流れる電流の大きさや回路部材５１に搭載される半導体素子の発熱量等によって決められ、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。放熱部材５２は、例えば長さが５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、幅が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。厚みは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であるが、必要とされる放熱特性により異なる。
【００４６】
回路部材５１は、銅または銅合金のいずれかからなることが好適である。放熱部材５２は、銅，銅合金，銅を炭化珪素に含浸した複合体、銅−ダイヤモンド焼結体、銅にカーボンを含浸した複合体、銅−モリブデン合金および銅−タングステン合金のいずれかからなることが好適である。特に、回路部材５１および放熱部材５２は、銅が主成分である場合、銅を９９．９６質量％以上含有することがさらに好適である。
【００４７】
また、外側層４１，４２は、回路部材５１と放熱部材５２を強固に結合する機能を有する。外側層４１，４２の主成分元素は、例えば銅であり、主成分元素が９９．９６質量％以上含有していることが好適である。具体的には、無酸素銅，タフピッチ銅およびりん脱酸銅のいずれかを用いることが好ましい。特に、無酸素銅を用いた場合、銅の含有率が９９．９９５質量％以上の線形結晶無酸素銅、単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解銅のいずれかを用いることが好ましい。なぜなら、銅の含有率が高いほど電気抵抗が低く、熱伝導率が高いため、回路特性（電子部品を発熱させず、電力損失を少なくする特性）や放熱特性が優れるからである。また、銅の含有率が高いほど、降伏応力が低く、高温下で塑性変形しやすくなるため、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の接合強度が高くなり、より信頼性が高くなるからである。
【００４８】
また、内側層３１，３２は、それぞれ支持基板２および回路部材５１間、支持基板２および放熱部材５２間に配置され、支持基板２と回路部材５１および放熱部材５２とを強固に結合する機能を有する。外側層４１，４２の主成分元素が銅である場合、内側層３１，３２は、組成式がＣｕｘＯ（但し、ｘは１．０≦ｘ≦２．０である。）で示される酸化銅からなることが好適である。
【００４９】
また、本実施形態の放熱基体１は、外側層４１，４２の各厚みと、支持基板２，回路部材５１および放熱部材５２の各厚みとの相対的な関係によって、放熱基体１の耐久性が異なる。外側層４１，４２が、支持基板２，回路部材５１および放熱部材５２のいずれよりも薄いことが好適である。このようにすると、支持基板２、内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって支持基板２に発生する熱応力は緩和されるので、放熱基体１は耐久性を向上させることができる。特に、内側層３１，３２の各厚みは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好適である。
【００５０】
また、本実施形態の放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２のいずれかの厚みと、支持基板２、内側層３１，３２および外側層４１，４２の少なくともいずれか一つの厚みとの相対的な関係によって、放熱基体１の放熱特性が異なる。回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一方は、支持基板２、内側層３１，３２および外側層４１，４２の少なくともいずれか一つより厚くすることが好適である。このようにすると、放熱遺体１は熱を効率良く拡散させることができるとともに、回路部材５１または放熱部材５２の熱容量が高くなるため、優れた放熱特性を有することができる。
【００５１】
図１３に示すように、回路部材５１の端面に対して、放熱部材５２の端面の少なくとも一部が外側に突出していてもよい。この放熱基体１によれば、半導体素子等の電子部品で発生した熱が放熱部材５２に向かって拡散しやすくなるので、さらに放熱特性を向上させることができる。
【００５２】
例えば図１０において、放熱基体１は、放熱部材５２の体積および回路部材５１の体積の大小関係によって、放熱基体１全体の反りは影響を受ける。この放熱基体１は、放熱部材５２が回路部材５１と実質的に同一体積とするとよい。これにより、支持基板２の第1主面側で回路部材５１と支持基板２との熱膨張係数の差により生じる熱応力と、第2主面側で放熱部材５２と支持基板２との熱膨張係数の差により生じる熱応力とを略等しくすることができるため、反りが小さく耐久性が高くなる。なお、本実施形態において、放熱部材５２が回路部材５１と実質的に同一体積であるとは、放熱部材５２の体積が回路部材５１の体積の０．９倍以上１．１倍以下であることをいう。
【００５３】
図１４に示す放熱基体１は、放熱部材５２が、回路部材５１に対して体積が大きく、平面視した際の投影面積が大きい。この放熱基体１は半導体素子等の電子部品（不図示）で発生した熱を効率よく拡散することができる。そのうえ、放熱部材５２に放熱を目的とするヒートシンク（不図示）を接合した場合には、放熱部材５２とヒートシンクとの接合面積を大きくすることができるため、さらに放熱基体１の放熱特性を向上させることができる。
【００５４】
図１５に示す放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２の端面のうち少なくとも一部は、内側層３１，３２および外側層４１，４２の端面より内側にある。この放熱基体１によれば、支持基板２、内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって発生する支持基板２にかかる熱応力がより分散されやすくなるため、耐久性をより高くすることができる。
【００５５】
図１６，１７に示す放熱基体１は、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部にそれぞれ貫通孔６aを備えている。これにより、外周縁部の体積が減少するので、支持基板２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって発生する支持基板２にかかる熱応力がより分散されやすくなる。このため、耐久性をより高くすることができる。なお、貫通孔６ａの形状は、角柱状，円柱状，円錐台状および角錐台状のいずれでもよく、これらの複数種類の形状を有する貫通孔が混在していても何等差し支えない。
【００５６】
図１８および図１９に示すように、図１６および図１７における貫通孔６aの代わりに凹部６ｂを備えたものとしてもよい。このように、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部にそれぞれ凹部６ｂを備えることで、外周縁部の体積が減少する。これにより、支持基板２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって発生する支持基板２にかかる熱応力がより分散されやすくなるため、耐久性をより高くすることができる。なお、凹部６ｂの形状は、長手方向における断面が曲面状であってもよく、これらの形状を有する凹部が混在していても何等差し支えない。
【００５７】
図２０，２１に示す放熱基体１は、内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の外周縁部の少なくとも一部が面取りされている放熱基体である。内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の外周縁部の少なくとも一部を面取りすることによって、外周縁部の体積が減少する。これにより、支持基板２、内側層３１，３２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって発生する支持基板２にかかる熱応力がより分散されやすくなるため、耐久性をより高くすることができる。
【００５８】
図２２〜２５に示すように、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部を側面からみてそれぞれ段状としてもよい。また、図２６，２７に示すように，外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部を側面からみてそれぞれ凹状としてもよい。外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部を側面からみてそれぞれ段状，凹状とした外周縁部の体積が減少しているので、支持基板２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって発生する支持基板２にかかる熱応力がより分散されやすくなる。このため、耐久性をより高くすることができる。
【００５９】
なお、図２２〜２７に示す放熱基体１は、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部を側面からみてそれぞれ段状，凹状とした放熱基体１であるが、外周縁部は波状としてもよく、これらの形状を有する外周縁部が混在していても何等差し支えない。
【００６０】
このような放熱基体１においては、支持基板２が特に酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなり、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２が銅を主成分とする金属材料からなることが好適である。支持基板２が酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることで、放熱基体１は安価で優れた電気絶縁性を示し、回路部材５１および放熱部材５２が銅を主成分とする金属材料からなることで、放熱基体１は効率よく熱を拡散することができるため、高い信頼性および優れた放熱特性を兼ね備えることができる。
【００６１】
支持基板２が酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる場合、支持基板２を構成する元素を１００質量％（但し、炭素Ｃおよび酸素Ｏを除く。）とすると、アルミニウムは酸化アルミニウムに換算して少なくとも９５質量％以上含有してなることが好適である。その他の添加成分として、酸化マグネシウム，酸化珪素，酸化セリウム等が含まれていてもよい。酸化アルミニウムの含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）発光分析法により求めることができる。
【００６２】
また、本実施形態の放熱基体１は、支持基板２の３点曲げ強度が４５０ＭＰa以上であり、熱伝導率が２５Ｗ/（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。支持基板２の３点曲げ強度および熱伝導率をこれらの範囲にすることにより、放熱基体１は、寿命および信頼性を向上させることができ、特に耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性を向上させることができる。
【００６３】
なお、３点曲げ強度および熱伝導率については、放熱基体１から回路部材５１および放熱部材５２を研磨等により除去してから，内側層３１，３２および外側層４１，４２をエッチングにより除去した後、それぞれＪＩＳ  Ｒ  １６０１−１９９５，ＪＩＳ  Ｒ  １６１１−１９９７に準拠して測定すればよい。ただし、支持基板２の厚みが薄く、支持基板２より切り出した試験片の厚みを３ｍｍとすることができない場合、支持基板２の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足すればよい。
【００６４】
また、支持基板２の電気的特性としては体積固有抵抗が、常温で１０１２Ω・ｍ以上、３００℃で１０１０Ω・ｍ以上であることが好ましい。なぜなら、半導体素子等の各種電子部品の動作時に、回路部材５１側から放熱部材５２側への電流のリークを支持基板２によって抑制することができるため、電力損失を発生させないからであり、電子装置の誤動作を低減することができるからである。なお、支持基板２の体積固有抵抗は、４端子法を用いて測定すればよい。
【００６５】
図２８〜４２に示す放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２が、平面視でそれぞれ複数行、複数列に区分配置された放熱基体である。このような放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２が平面視で複数行、複数列に区分配置されることで、同じ個数の回路部材が１行または１列に区分配置された放熱基体に比べ、支持基板２を正方形あるいは正方形に近い長方形にすることができるため、放熱基体１の反りを抑制しやすい。
【００６６】
図３１〜３３に示す放熱基体１は、外側層４１，４２の外周縁部がそれぞれ複数の円柱状の貫通孔６ａを備えたものである。図３４〜３６に示す放熱基体１は、平面視で矩形状の凹部６ｂを備えたものである。外側層４１，４２は支持基板２からそれぞれ回路部材５１，放熱部材５２へ向かって、内側層３１，３２を介して接合されている。
【００６７】
図３７〜３９に示す放熱基体１は、外側層４１，４２の外周縁部に複数の凹部を備えており、外側層４１，４２は支持基板２からそれぞれ回路部材５１，放熱部材５２へ向かって、内側層３１，３２を介して接合された放熱基体である。
【００６８】
図３１〜３９に示す放熱基体１は、外側層４１、４２の外周縁部の体積が減少しているので、支持基板２、外側層４１，４２、回路部材５１および放熱部材５２の各熱膨張係数の違いによって発生する支持基板２にかかる熱応力がより分散されやすくなる。このため、耐久性をより高くすることができる。
【００６９】
なお、図２８〜３９に示す放熱基体１は、いずれも回路部材５１および放熱部材５２が、平面視でそれぞれ２行、３列に区分配置された放熱基体であるが、回路部材５１および放熱部材５２が、平面視でそれぞれ複数行、複数列に区分配置された放熱基体であれば、上述と同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００７０】
図４０〜４２に示す放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２が、平面視で奇数行、奇数列に区分配置された放熱基体である。図４０〜４２に示す放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２が平面視で奇数行、奇数列に区分配置されることで、支持基板２が四角形状の場合に４つの角部を結ぶ２本の対角線の交点上に回路部材５１ｃおよび放熱部材５２ｃが配置されることとなり、この回路部材５１ｃおよび放熱部材５２ｃが接合工程で発生する放熱基体１の変形を拘束するため、放熱基体１全体の反りをさらに抑制しやすくなる。
【００７１】
次に、上述した放熱基体の製造方法の一例について説明する。放熱基体１は、まず、Ｘ方向の長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、Ｙ方向の長さが１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、厚みが０．２５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下の例えば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる支持基板２を用意する。この支持基板２の両主面上に、銅（Ｃｕ）からなる金属箔を配置し、真空度が１×１０-３Ｐａ以下の真空中で１０７５℃まで加熱する。その後、酸素濃度が１００ｐｐｍになるように酸素ガスを炉内に注入し、金属箔が支持基板２に接触する表面を含む、金属箔の表層のみを酸化させ、酸化物である共晶化合物を析出させる。なお、この加熱による処理で金属箔の内部まで酸化されることはない。
【００７２】
そして、回路部材５１および放熱部材５２に対向する金属箔の表層を研磨することにより、支持基板２側より内側層３１，３２および外側層４１，４２が順次積層された状態となる。
【００７３】
ここで、外側層４１、４２の少なくとも一方の外周縁部を側面からみて、段状、波状または凹状とするには、プレス加工により、予め前記形状のいずれかに形成された金属箔を用いるか、外側層４１、４２を形成した後、エッチングにより前記形状のいずれかを形成すればよい。
【００７４】
また、外側層４１、４２の少なくとも一部の外周縁部が貫通孔６ａまたは凹部６ｂを備えるには、プレス加工により、予め貫通孔６ａまたは凹部６ｂを形成した金属箔を用いる。もしくは、外側層４１、４２を形成した後、エッチングにより貫通孔６ａまたは凹部６ｂを形成すればよい。回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一部の外周縁部に貫通孔６ａまたは凹部６ｂを備える場合についても同様である。
【００７５】
また、外側層４１，４２の少なくともひとつの外周縁部の少なくとも一部を面取りする場合についてもプレス加工により、予め面取りされた金属箔を用いるか、外側層４１，４２を形成した後、エッチングにより面取りすればよい。
【００７６】
また、外側層４１，４２の少なくとも一方の外周縁部が側面からみて段状、波状または凹状が形成される場合についても、プレス加工により、予め前記形状のいずれかに形成された金属箔を用いるか、外側層４１、４２を形成した後、エッチングにより前記形状のいずれかを形成すればよい。
【００７７】
そして、外側層４１、４２とそれぞれ接合する面が平坦な回路部材５１，放熱部材５２を例えば３行２列や３行３列の行列状に区分配置する。その後、水素等の還元性ガス、ネオン，アルゴン等の不活性ガス、窒素および水素の混合ガスのいずれかから選ばれる雰囲気中、２５０℃以上５００℃以下に加熱し、２０ＭＰａ以上の圧力で、接合して放熱基体１を得る。そして、回路部材５１および放熱部材５２が酸化しない温度（５０℃）まで加圧したまま冷却し、この温度に到達した後、加圧を終了し、放熱基体１を取り出す。回路部材５１および放熱部材５２の具体的な回路の形成方法としては、予めプレス加工、エッチング加工およびワイヤー加工といった方法によりパターニングして回路を形成した銅，銅合金，アルミニウムおよびアルミニウム合金のいずれかからなる金属板を用いたり、接合後にエッチング，レーザー等により前記金属板にパターニングしたりすればよい。
【００７８】
以上のような製造方法で得られた放熱基体１は、回路部材５１および放熱部材５２の少なくとも一方と外側層４１，４２とを低い温度で接合することができているので、第１主面側に残る残留応力と、第２主面側に残る残留応力との差が小さくなり、放熱基体１全体に発生する反りを小さくすることができる。
【００７９】
また、このような放熱基体に電子部品を搭載した電子装置は、反りの小さい放熱基体における回路部材上に電子部品を搭載したことから、図８に示す電子装置１０と同様に信頼性の高い電子装置とすることができる。
【００８０】
上述の通り放熱基体１は信頼性が高いため、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子等，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等の各種電子部品で発生した熱を長期間に亘って放熱効率をほとんど低下させずに用いることができる。
【００８１】
次に、支持基板の好適例について説明する。上述した支持基板２の第１主面および第２主面は平面状であるが、平均結晶粒径より大きな凹凸を有する窪み（以下、ディンプルという。）および／または大きな凹凸を有する突起を多数備えたセラミックスであってもよい。具体的には、例えば図４３〜４６に示すように、支持基板２の少なくとも第１面２ａに、所定の複数方向へ繰り返し凹凸を有する突起２ｃの多数が形成されているものとする。この例の場合、第１面２ａの背面側の第２面２ｂは平面状としている。
【００８２】
また、図４７に示すように、両方の主面である第１面２ａおよび第２面２ｂに、表面が複数方向へ繰り返し凹凸形状をなしている突起２ｃの多数が形成されている支持基板２としてもよい。
【００８３】
また、図４８〜５１に示すように、少なくとも一方の主面である第１面２ａに、表面が複数方向へ繰り返し凹凸形状をなしているディンプル２ｄの多数が形成されていてもよい。なお、他方の主面である第２面２ｂは平面状である。
【００８４】
また、図５２に示すように、両方の主面である第１面２ａおよび第２面２ｂに、表面が複数方向へ繰り返し凹凸形状を有するディンプル２ｄの多数が形成されているセラミックスであってもよい。
【００８５】
図４３〜５２に示すように、本実施形態の支持基板によれば、少なくとも１つの主面に、表面が複数方向へ平均結晶粒径より大きな凹凸形状を有するディンプル２ｄまたは突起２ｃの多数が形成されていることから、焼成によって支持基板２となる成形体を積み重ねて焼成しても、焼成後に隣り合う焼結体同士を容易に引き離すことができる。さらに、金属を含むペーストを焼結体の表面に塗布し、加熱すると、高いアンカー効果が得られ、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上を含有する金属層を支持基板２に強固に密着させることができる。
【００８６】
なお、図４６，５１において、凹凸形状を形成する隣り合う山頂部ｐと谷底部ｖとの高低差ｐｖは、０．５μｍ以上８μｍ以下である。この高低差ｐｖは、支持基板２の断面を走査型電子顕微鏡で倍率２０００倍で撮影し、図４３，４８に示すＸ方向またはＹ方向の長さ５００μｍの任意の直線における、隣り合う山頂部ｐと谷底部ｖとを測定すればよい。ここで、高低差ｐｖは支持基板２を構成する結晶の平均結晶粒径よりも大きく、この支持基板２を構成する結晶の平均結晶粒径は、例えば、０．５μｍ以上８μｍ以下であり、この平均結晶粒径はＪＩＳ  Ｒ  １６７０−２００６に準拠して求めることができる。
【００８７】
支持基板２の主面２ａ，２ｂの全面にわたって複数方向へ繰り返し凹凸形状をなしているディンプル２ｄまたは突起２ｃの多数が形成されることが好適である。ディンプル２ｄまたは突起２ｃの各外形は、例えば半球状，球冠状，球帯状，円錐台状，円錐状または円柱状のいずれかであればよい。特に、図４３〜５２に示すように、ディンプル２ｄまたは突起２ｃの表面形状が半球面状に形成されていることが好適である。ディンプル２ｄまたは突起２ｃが半球状に形成されている場合、半球状以外の形状に比べて、焼成後に残留応力が焼結体に残りにくいので、強度がほとんど低下しない。
【００８８】
図５３〜５５に示すように、突起２ｃが等間隔で並んで配置されている支持基板２としてもよい。また、図５６〜５８に示すように、突起２ｃが等間隔かつ千鳥状に並んで配置されている支持基板２としてもよい。
【００８９】
図５３〜５８に示す支持基板２のように、突起２ｃが等間隔で並んで配置されている場合には、突起２ｃが規則正しい配置となっている。このため、隣り合う焼結体同士が部分的に固着するおそれが低くなるので、焼成後に焼結体同士をさらに容易に引き離すことができる。また、突起２ｃではなく、ディンプル２ｄが等間隔で並んで配置されている場合も、隣り合う焼結体同士が部分的に固着するおそれが低くなるので、焼成後に焼結体同士をさらに容易に引き離すことができる。
【００９０】
図４３〜５８に示す支持基板２に、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびニオブから選ばれる１種以上（以下、これらの金属を活性金属という。）を含有するペーストを焼結体の表面に塗布し、加熱して得られる金属層を介在させることにより、例えば、銅もしくはその合金またはアルミニウムもしくはその合金からなる回路部材２２および放熱部材２３を接合することができる。
【００９１】
このような方法で回路部材２２および放熱部材２３を接合する場合、ディンプル２ｄの深さｄおよび突起２ｃの高さｈにより、焼成後に隣り合う焼結体同士の剥離の容易性および金属層の内部に残る気孔の数量が影響を受ける。つまり、深さｄおよび高さｈが小さいと、気孔が残りにくく、深さｄおよび高さｈが大きいと、焼結体同士を引き離しやすくなる。
【００９２】
この支持基板２によれば、ディンプル２ｄは、深さｄが１６μｍ以上３７μｍ以下であることが好適である。この場合、焼成後に隣り合う焼結体同士を容易に引き離すことができるとともに、活性金属を含むペーストを焼結体の表面に塗布しても、ディンプル２ｄ内に存在していた空気は容易に抜けるため、金属層の内部には気孔がほとんど残らない。
【００９３】
また、本実施形態の支持基板によれば、突起２ｃは、高さｈが１６μｍ以上３７μｍ以下であることが好適である。これにより、焼成後に隣り合う焼結体同士を容易に引き離すことができる。さらに、活性金属を含むペーストを焼結体の表面に塗布しても、隣り合う突起２ｃ間に存在する空気は容易に抜けるため、金属層の内部に気孔がほとんど残らない。
【００９４】
ディンプル２ｄの深さｄおよび突起２ｃの高さｈは、１６μｍ以上３７μｍ以下であることが好適である。ディンプル２ｄの深さｄおよび突起２ｃの高さｈは、支持基板２の断面を走査型電子顕微鏡を用いて倍率２０００倍で撮影し、図４３，４８に示すＸ方向またはＹ方向の長さ５００μｍの任意の直線において測定すればよい。
【００９５】
支持基板２を構成する全成分１００質量％のうち、窒化珪素が８０質量％以上であることが好適である。その他の成分として、例えば、酸化エルビウム，酸化マグネシウム，酸化珪素，酸化モリブデンおよび酸化アルミニウムの少なくともいずれか１種が含まれるとよい。機械的特性としては、３点曲げ強度が７５０ＭＰａ以上、ヤング率が３００Ｇｐａ以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が１３ＧＰａ以上、破壊靱性（Ｋ１Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上であることが好ましい。機械的特性をこの範囲とすることで支持基板２は、信頼性、即ち耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性を向上させることができる。
【００９６】
次に、上記支持基板の製造方法の一例について説明する。支持基板２の主成分が窒化珪素である場合、窒化珪素質粉末のβ化率が４０％以下であって、組成式Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚにおける固溶量ｚが０．５以下である窒化珪素質粉末と、添加成分として酸化エルビウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化モリブデンおよび酸化アルミニウムの少なくともいずれか１種からなる粉末とを、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミル，アジテーターミル等を用いて湿式混合し、粉砕してスラリーとする。
【００９７】
ここで、添加成分である酸化エルビウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化モリブデンおよび酸化アルミニウムの少なくともいずれか１種からなる粉末の合計は、窒化珪素質粉末とこれら添加成分の粉末の合計との総和を１００体積％とした場合に、２〜２０体積％になるようにすればよい。
【００９８】
窒化珪素には、その結晶構造の違いにより、α型およびβ型という２種類の窒化珪素が存在する。α型は低温で、β型は高温で安定であり、１４００℃以上でα型からβ型への相転移が不可逆的に起こる。
【００９９】
ここで、β化率とは、Ｘ線回折法で得られたα（１０２）回折線とα（２１０）回折線との各ピーク強度の和をＩα、β（１０１）回折線とβ（２１０）回折線との各ピーク強度の和をＩβとした場合に、次の式によって算出される値である。
【０１００】
β化率＝｛Ｉβ／（Ｉα＋Ｉβ）｝×１００  （％）
窒化珪素質粉末のβ化率は、支持基板２の強度および破壊靱性に影響する。β化率が４０％以下の窒化珪素質粉末を用いるのは、強度および破壊靱性をともに高くすることができるからである。特に、β化率が１０％以下の窒化珪素質粉末を用いるのが好ましく、これにより、固溶量ｚを０．１以上にすることができる。
【０１０１】
窒化珪素質粉末の粉砕で用いるメディアは、窒化珪素，ジルコニア，アルミナ等の各種セラミックスからなるメディアを用いることができるが、不純物が混入しにくい材質、あるいは同じ材料組成の窒化珪素セラミックスからなるメディアが好適である。
【０１０２】
なお、窒化珪素質粉末の粉砕は、粒度分布曲線の累積体積の総和を１００％とした場合の累積体積が９０％となる粒径（Ｄ９０）が３μｍ以下となるまで粉砕することが、焼結性の向上および結晶組織の針状化の点から好ましい。粉砕によって得られる粒度分布は、メディアの外径，メディアの量，スラリーの粘度，粉砕時間等で調整することができる。スラリーの粘度を下げるには分散剤を添加することが好ましく、短時間で粉砕するには、予め累積体積５０％となる粒径（Ｄ５０）が１μｍ以下の粉末を用いることが好ましい。
【０１０３】
そして、得られたスラリーを粒度２００メッシュより細かいメッシュを通した後に乾燥させて窒化珪素を主成分とする顆粒（以下、窒化珪素質顆粒という。）を得る。また、スラリーの段階でパラフィンワックスやポリビニルアルコール（ＰＶＡ），ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機バインダを粉末１００質量％に対して１質量％以上１０質量％以下で混合することが、成形性のために好ましい。乾燥は、スプレードライヤー等を用いた噴霧乾燥法により乾燥させてもよく、他の方法であってもよい。
【０１０４】
そして、窒化珪素質顆粒をロールコンパクション法等の粉末圧延法を用いてシート状に成形してセラミックシートとし、このセラミックシートを所定の長さに切断してセラミック成形体を得る。表面が複数方向へ繰り返し凹凸形状をなしているディンプル２ｄが形成された支持基板２を得る場合、複数方向へ繰り返し凹凸形状をなしている突起を備えた網目状部材をセラミック成形体に押圧すればよい。また、表面が複数方向へ繰り返し凹凸形状をなしている突起２ｃが形成された支持基板２を得る場合、予め粘度を所定以上とした上記スラリーをシリンジに注入し、このシリンジからスラリーをセラミック成形体の表面に所定量滴下して、乾燥させればよい。
【０１０５】
ここで、ディンプル２ｄを半球状にするには、複数方向へ繰り返し凹凸形状をなすとともに、形状が半球状である突起を備えた網目状部材を用いればよく、突起２ｃを半球状にするには、セラミック成形体の表面に滴下するスラリーの粘度を１０Ｐａ・ｓ以上にすればよい。
【０１０６】
また、ディンプル２ｄが等間隔で並んで配置された支持基板２を得るには、網目が、例えば、格子状または千鳥状等に規則的に形成された網目状部材を用いればよく、突起２ｃが等間隔で並んで配置された支持基板２を得るには、複数のシリンジを等間隔に並んで配置して、上記スラリーをセラミック成形体の表面に所定量滴下して、乾燥させればよい。
【０１０７】
なお、ディンプル２ｄの深さｄが１６μｍ以上３７μｍ以下である支持基板２を得るには、セラミック成形体におけるディンプルの深さを２０μｍ以上４６μｍ以下にすればよく、同様に、突起２ｃの高さｈが１６μｍ以上３７μｍ以下である支持基板２を得るには、セラミック成形体における突起の高さを２０μｍ以上４６μｍ以下にすればよい。
【０１０８】
このようにして得られた複数のセラミック成形体を焼成炉内で積層してから焼成炉内を窒素雰囲気として、１７００℃以上１８００℃未満で１〜２時間保持することで本実施形態の支持基板２を得ることができる。
【０１０９】
以上のようにして得られた支持基板を放熱基体および電子装置に用いることにより耐久性を高くすることができる。
【実施例】
【０１１０】
以下に、実施例について説明する。窒化珪素を主成分とする支持基板２の両主面上に、図１に示したようなパターンになるように、チタン（Ｔｉ）を含む銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金のペーストをスクリーン印刷法で塗布した。その後、真空雰囲気において８７０℃で加熱して、厚さがそれぞれ２０μｍの内側層３１，３２を形成した。内側層３１，３２の両主面上に、無電解めっきにて、銅を主成分とする外側層４１，４２を形成した。さらに、回路部材２２および放熱部材２３が所定のパターンになるように支持基板２の両主面上にレジスト膜（不図示）をスクリーン印刷法で印刷した。その後、外側層４１，４２の両主面上にそれぞれ銅を主成分とし、各厚みが表１に示す回路部材２２および放熱部材２３を電解めっきにて形成した。【０１１１】
そして、レジスト膜をアルカリ性の溶液に浸漬して剥離した後、アニール等の熱処理を行なうことで放熱基体１を得た。【０１１２】
また、窒化珪素を主成分とする支持基板の両主面上に、内側層となるチタン（Ｔｉ）を含む銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金のペーストをスクリーン印刷で塗布してから、回路部材，放熱部材をこのペースト上に配置した後、８００℃に加熱、接合することにより、比較例である放熱基体を得た。【０１１３】
次に、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して触針式の表面粗さ計を用い、得られた放熱基体を構成する支持基板の長手方向の最大高さＲｍａｘを測定した。この測定値を反りとした。なお、カットオフ値は設定しないで、測定長さ、触針先端半径、触針の走査速度はそれぞれ６５ｍｍ，２μｍ，１ｍｍ／秒とした。測定した反りの値を表１に示す。こ表１において、反りの値に−（マイナス）の符号が付されている試料は、放熱部材に向かって凹状に反りが発生していることを示し、反りの値に符号がない試料は、放熱部材に向かって凸状に反りが発生していることを示す。【０１１４】
【表１】
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【０１１５】
表１から、比較例である試料Ｎｏ．５，６は、反りが放熱部材に向かって凹状であり、その絶対値が大きいことがわかった。【０１１６】
一方、試料Ｎｏ．１〜４は、回路部材２２および放熱部材２３は、支持基板２側より内側層３１，３２および外側層４１，４２が順次接合されてなり、内側層３１，３２はチタンを含有し、外側層４１は主成分が銅を含有することから、反りが放熱部材２３に向かって凹状であり、その絶対値も小さいことがわかった。
【符号の説明】
【０１１７】
１：放熱基体
２：支持基板
１０：電子装置
３１，３２：内側層
４１，４２：外側層
２２：回路部材
２３：放熱部材
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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