(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ結晶粒子とジルコニア結晶粒子とを含有し、
全成分１００質量％のうち、アルミナが７０質量％以上９５質量％以下であり、安定化剤成分、ハフニアおよびジルコニアが合計で５質量％以上３０質量％以下であり、
前記アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値は、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値よりも大きく、１．２μｍ以上１．９μｍ以下であり、
前記アルミナ結晶粒子の円相当径の累積分布における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であり、
前記アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍ以下であり、
前記アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きい
セラミック基板。
【請求項２】
前記ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値が０．４μｍ以上０．７μｍ以下である、請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】
前記ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差は０．３８μｍ以下である請求項１または請求項２に記載のセラミック基板。
【請求項４】
前記ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミック基板。
【請求項５】
前記ジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きい請求項４に記載のセラミック基板。
【請求項６】
アルミナ結晶粒子とジルコニア結晶粒子とを含有し、
全成分１００質量％のうち、アルミナが７０質量％以上９５質量％以下であり、安定化剤成分、ハフニアおよびジルコニアが合計で５質量％以上３０質量％以下であり、
前記アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値は、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値よりも大きく、１．２μｍ以上１．９μｍ以下であり、
前記アルミナ結晶粒子の円相当径の累積分布における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であり、
前記ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下であり、
前記ジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きい
セラミック基板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のセラミック基板と、該セラミック基板上に位置する金属層とを備える実装用基板。
【請求項８】
請求項７に記載の実装用基板と、該実装用基板の前記金属層上に位置する電子部品とを備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セラミック基板およびこれを用いた実装用基板ならびに電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属層を介して、半導体素子、発熱素子、ペルチェ素子等の各種電子部品を実装するための基板（実装用基板）として、セラミック基板が広く用いられている。そして、実装用基板に用いられるセラミック基板として、ジルコニアを含むアルミナ基板が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１（特開平８−１９５４５０号公報）には、主成分としてのアルミナと、ジルコニアとを含有し、これにイットリア、カルシア、マグネシア、セリアからなる群より選択された１種以上の添加剤が添加されたセラミック基板よりなる実装用基板が開示されている。
【発明の概要】
【０００４】
本開示のセラミック基板は、アルミナ結晶粒子とジルコニア結晶粒子とを含有する。そして、全成分１００質量％のうち、アルミナが７０質量％以上９５質量％以下であり、安定化剤成分、ハフニアおよびジルコニアが合計で５質量％以上３０質量％以下である。さらに、前記アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値は、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値よりも大きく、１．２μｍ以上１．９μｍ以下である。また、前記アルミナ結晶粒子の円相当径の累積分布における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差が１．５μｍ以上２．５μｍ以下である。
【０００５】
また、本開示の実装用基板は、上記セラミック基板と、該セラミック基板上に位置する金属層とを備える。
【０００６】
また、本開示の電子装置は、上記実装用基板と、該実装用基板の前記金属層上に位置する電子部品とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の実装用基板の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す実装用基板の断面図である。
【図３】本開示の電子装置の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示す電子装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
近年では、電子部品の高出力化が進んできており、電子部品の出力時に生じる熱量が大きくなってきている。これに伴い、実装用基板を構成するセラミック基板には、優れた放熱特性、すなわち高い熱伝導率を有することが求められている。
【０００９】
また、近年では、実装用基板の金属層上に電子部品が実装された電子装置の小型化が進んできている。これに伴い、実装用基板を構成するセラミック基板の薄肉化が求められているが、セラミック基板を薄肉化するには、セラミック基板の機械的強度が優れている必要がある。そのため、セラミック基板には、高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備えていることが求められている。
【００１０】
本開示のセラミック基板は、高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備える。また、本開示の上記セラミック基板を用いた実装用基板は、高出力の電子部品の実装を可能とする。さらに、セラミック基板が有する高い機械的強度により、薄肉化できるとともに、長期間に亘る使用に耐え得る。さらに、本開示の電子装置は、長期間に亘る使用が可能であることから、高い信頼性を有する。
【００１１】
以下に、本開示のセラミック基板およびこれを用いた実装用基板ならびに電子装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本開示の実装用基板１０は、図１に示すように、本開示のセラミック基板１と金属層２とを備える。また、本開示のセラミック基板１は、図２に示すように、厚み方向に一対の第１面１ａと第２面１ｂとを有する。言い換えれば、第１面１ａは、第２面１ｂの反対に位置する。第２面１ｂは、第１面１ａの反対に位置する。そして、金属層２は、第１面１ａ上に位置している。
【００１３】
ここで、図１においては、第１面１ａ上に金属層２が位置している例を示しているが、金属層２は、少なくとも第１面１ａ上または第２面１ｂ上に位置していればよい。また、第１面１ａ上および第２面１ｂ上の両方に位置していてもよい。なお、図１において、第２面１ｂに金属層２が位置している場合は、金属層２が第２面１ｂの下に位置するものとなるが、このような位置関係を「第２面１ｂ上」と記載している。
【００１４】
そして、本開示のセラミック基板１は、アルミナ結晶粒子とジルコニア結晶粒子とを含有している。そして、セラミック基板１の全成分１００質量％のうち、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が７０質量％以上９５質量％以下であり、安定化剤成分、ハフニア（ＨｆＯ2）およびジルコニア（ＺｒＯ2）が合計で５質量％以上３０質量％以下である。なお、以下においては、安定化剤成分、ハフニアおよびジルコニアを纏めて、ジルコニア類と記載する場合がある。
【００１５】
アルミナはジルコニアよりも熱伝導率に優れ、ジルコニアはアルミナよりも機械的強度に優れる。本開示のセラミック基板１は、上記含有量であることで、優れた熱伝導率および優れた機械的強度を備える。
【００１６】
さらに、本開示のセラミック基板１は、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値がジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値よりも大きく、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値は、１．２μｍ以上１．９μｍ以下である。また、アルミナ結晶粒子の円相当径の累積分布における、累積１０％のときの円相当径（ｄ１０）と累積９０％のときの円相当径（ｄ９０）との差は１．５μｍ以上２．５μｍ以下である。結晶粒子の大きさの関係として、言い換えれば、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値は、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値よりも小さい。
【００１７】
ここで、アルミナ結晶粒子のｄ１０とは、アルミナ結晶粒子における円相当径の値を小さい順に並べ、円相当径の最も小さい値を基準にしたとき、アルミナ結晶粒子の全個数の１０％に当たる円相当径の値のことである。例えば、アルミナ結晶粒子の個数が１００個である場合は、円相当径の値を小さい方から数えた際に１０番目となる円相当径の値が、アルミナ結晶粒子のｄ１０である。
【００１８】
また、アルミナ結晶粒子のｄ９０とは、アルミナ結晶粒子における円相当径の値を小さい順に並べ、円相当径の最も小さい値を基準にしたとき、アルミナ結晶粒子の全個数の９０％に当たる円相当径の値のことである。例えば、アルミナ結晶粒子の個数が１００個である場合は、円相当径の値を小さい方から数えた際に９０番目となる円相当径の値が、アルミナ結晶粒子のｄ９０である。
【００１９】
なお、円相当径とは、セラミック基板１の観察面における結晶粒子の面積を、その面積と等しい円に置き換えた場合における、円の直径を意味している。
【００２０】
そして、本開示のセラミック基板１は、このような構成を満たしていることにより、高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備える。ここで、本開示のセラミック基板１が、高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備えるのは、第１に、アルミナおよびジルコニア類が上記含有量であることによる。第２に、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値が上記数値範囲内であるとともに、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差が上記数値範囲内であることで、結晶粒子が密に位置する（緻密である）ことによる。
【００２１】
ここで、熱伝導率は、ＪＩＳ  Ｒ  １６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって求めることができる。なお、本願において示す機械的強度の値とは、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍの長板状の試験片を用い、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−２００８に準拠した測定によって求めた値である。高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備えていることに関し、具体的には、セラミック基板１の全成分１００質量％のうち、アルミナが９０質量％以下であり、ジルコニア類が１０質量％であるとき、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、３点曲げ強度の値が６００ＭＰａ以上である。
【００２２】
また、本開示のセラミック基板１において、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値は、０．４μｍ以上０．７μｍ以下であってもよい。このような構成を満たすセラミック基板１は、各結晶粒子のそれぞれが密に位置するとともに、アルミナ結晶粒子同士の隙間に入り込んだジルコニア結晶粒子が脱粒しにくくなることから、高い熱伝導率および高い機械的強度を有する。
【００２３】
また、本開示のセラミック基板１において、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差は０．３８μｍ以下であってもよい。このような構成を満たすセラミック基板１は、各ジルコニア結晶粒子の大きさが揃っていることから、強度ばらつきが少ない。
【００２４】
また、本開示のセラミック基板１において、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍ以下であってもよい。このような構成を満たすセラミック基板１は、強度ばらつきがさらに少ない。また、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が５μｍ以下であってもよい。
【００２５】
さらに、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍ以下であることに加えて、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きくてもよい。ここで、歪度が正の値であるときは、分布において、トップピークの左側の裾と、右側の裾とを比べたときに、右側（粒径が大きい方）に裾が拡がっているということであり、言い換えれば、トップピークが粒径の小さい方にあるということである。このような構成を満たすセラミック基板１は、各結晶粒子のそれぞれがさらに密に位置するとともに、アルミナ結晶粒子同士の隙間に入り込んだジルコニア結晶粒子が脱粒しにくくなることから、さらに高い熱伝導率および高い機械的強度を有する。また、歪度は、０．９以上であってもよい。
【００２６】
また、本開示のセラミック基板１において、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下であってもよい。このような構成を満たすセラミック基板１は、強度ばらつきがさらに少ない。また、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が２μｍ以下であってもよい。
【００２７】
さらに、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下であることに加えて、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きくてもよい。このような構成を満たすセラミック基板１は、アルミナ結晶粒子同士の隙間をジルコニア結晶粒子が埋めて隙間が少なくなることから、さらに高い熱伝導率および高い機械的強度を有する。
【００２８】
また、本開示のセラミック基板１において、ジルコニア結晶粒子における単斜晶の割合が、２％以上６％以下であってもよい。このような構成を満たしているときには、マイクロクラックの発生を抑制しつつジルコニア結晶粒子を相変態させ、単斜晶への相変態時の体積膨張により周囲の結晶粒子へ圧縮応力を掛けることができる。また、掛かる圧縮応力により、セラミック基板１に生じたクラックの進展を抑制できる。そのため、上記構成を満たすセラミック基板１は、より高い機械的強度を有する。なお、単斜晶の割合とは、正方晶、立方晶および単斜晶の合計に対するものである。
【００２９】
次に、本開示のセラミック基板１において、アルミナおよびジルコニア以外の成分について説明する。まず、ジルコニアの安定化剤成分としては、ストロンチア（ＳｒＯ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、セリア（ＣｅＯ2）、スカンジア（Ｓｃ2Ｏ3）およびディスプロシア（Ｄｙ2Ｏ3）等の中から選択される１種類もしくは２種類である。特に、安定化剤成分がイットリアであれば、イオン半径がジルコニアに近いことから、安定化度合が高く、ジルコニアの粗大結晶粒子が発生しにくいため、セラミック基板１の機械的強度が向上する。なお、安定化剤成分は、ジルコニア１００モル％に対して、１モル％以上１２モル％以下の範囲で含有すればよい。例えば、安定化剤成分がイットリアであれば、ジルコニア１００モル％に対して、１モル％以上５モル％以下の範囲で含有すればよい。
【００３０】
また、ハフニアは、ジルコニア１００質量部に対して、１質量部以上３質量部以下の範囲で含有すればよい。
【００３１】
さらに、本開示のセラミック基板１は、アルミナおよびジルコニア類以外の成分として、焼結性を高めるべく、酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）等の焼結助剤を含有していても構わない。なお、焼結助剤は、アルミナおよびジルコニア類の合計１００質量部に対して、０．１質量部以上２．０質量部以下の範囲で含有していてもよい。
【００３２】
次に、各種測定方法の一例について説明する。
【００３３】
まず、アルミナ、安定化剤成分、ハフニア、ジルコニア、焼結助剤の含有量については、以下の方法で算出すればよい。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、セラミック基板１を測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値より、ＪＣＰＤＳカードと照合することにより、セラミック基板１を構成する各成分を確認する。次に、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付設のエネルギー分散型分析器（ＥＤＳ）を用いて、セラミック基板１の定性分析を行なう。次に、この定性分析により検出された元素につき、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて定量分析を行なう。次に、この定量分析により測定された各元素の含有量から、それぞれ酸化物に換算することで、アルミナ、安定化剤成分、ハフニア、ジルコニア、焼結助剤の含有量を算出すればよい。
【００３４】
次に、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度は、以下の方法で算出することができる。
【００３５】
まず、セラミック基板１を切断し、この切断面を、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）を用いて研磨するか、または集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて加工することで加工面を得る。そして、この加工面をフッ化水素酸等でケミカルエッチングするか、または１４００〜１５００℃で熱処理することで、観察面を得る。
【００３６】
次に、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、観察面の面分析を行なう。そして、面分析のカラーマッピングにより、アルミニウムの存在が確認され、アルミニウムの存在位置において、酸素が存在している結晶粒子を、アルミナ結晶粒子とみなす。また、ジルコニウムの存在が確認され、ジルコニウムの存在位置において、酸素が存在している結晶粒子を、ジルコニア結晶粒子とみなす。なお、ＳＥＭで観察面を撮影した場合、アルミナ結晶粒子は黒色系の色調を呈するのに対し、ジルコニア結晶粒子は白色系の色調を呈することから、目視においてアルミナ結晶粒子とジルコニア結晶粒子とは識別できるものである。
【００３７】
そして、ＳＥＭを用いて観察面を撮影した画像データを、画像解析ソフト（例えば、三谷商事株式会社製のWin ROOF）を用いて解析する。これにより、画像データ中に存在する各アルミナ結晶粒子および各ジルコニア結晶粒子の円相当径のデータを得ることができる。
【００３８】
そして、この円相当径のデータから、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度を算出すればよい。
【００３９】
また、ジルコニア結晶粒子における単斜晶の割合は、セラミック基板１の表面に対してＸＲＤで測定を行ない、得られたＸ線回折強度から以下の計算式で求めることができる。
【００４０】
単斜晶の割合（％）＝（Ｉｍ１＋Ｉｍ２）／（Ｉｍ１＋Ｉｍ２＋Ｉｔ＋Ｉｃ）
Ｉｔ  ：正方晶（１１１）面のＸ線回折強度
Ｉｃ  ：立方晶（１１１）面のＸ線回折強度
Ｉｍ１：単斜晶（１１１）面のＸ線回折強度
Ｉｍ２：単斜晶（１１−１）面のＸ線回折強度
【００４１】
また、熱伝導率については、試験片厚みが薄くなると、得られる熱伝導率の値は大きくなるものであることから、本開示のセラミック基板１の熱伝導率は、直径が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍの円板状の試験片におけるものであり、この試験片を用いてアルキメデス法で密度を求めた後、ＪＩＳ  Ｒ  １６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって求めたものである。
【００４２】
また、機械的強度については、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍの長板状の試験片におけるものであり、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−２００８に準拠して３点曲げ強度試験を行なうことにより求めたものである。
【００４３】
そして、本開示の実装用基板１０は、図１、図２に示すように、上述した構成のセラミック基板１と、セラミック基板１の、少なくとも第１面１ａ上または第２面１ｂ上に位置する金属層２とを備える。セラミック基板１の熱伝導率が高く、これに金属層２を備えている構成であることから、高出力の電子部品の実装を可能とする。さらに、セラミック基板１の高い機械的強度により、薄肉化できるとともに、長期間に亘る使用に耐え得る。また、高い機械的強度を有していることから、セラミック基板１の薄肉化にも対応可能である。
【００４４】
また、本開示の電子装置２０は、図３、４に示すように、セラミック基板１と、セラミック基板１の第１面１ａ上に位置する金属層２上に電子部品３を備えている。なお、セラミック基板１の第１面１ａの金属層２以外の領域に、金属からなる配線層を形成してもよい。そして、本開示の電子装置２０は、このような構成を満たしていることで、電子部品３が有する特性を十分に発揮することができるとともに、長期間に亘る使用が可能であることから、高い信頼性を有する。
【００４５】
ここで、電子部品３としては、例えば、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子、インテリジェント・パワー・モジュール（ＩＰＭ）素子、金属酸化膜型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子、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（ＧＴＲ）素子、ショットキー・バリア・ダイオード（ＳＢＤ）等の半導体素子に用いることができる。また、昇華型サーマルプリンタヘッドまたはサーマルインクジェットプリンタヘッド用の発熱素子に用いることができる。さらに、ペルチェ素子に用いることができる。
【００４６】
次に、本開示のセラミック基板の製造方法の一例について説明する。
【００４７】
まず、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末と、安定化剤成分であるイットリア（Ｙ2Ｏ3）を１モル％以上５モル％以下含むジルコニア（ＺｒＯ2）粉末と、焼結助剤である酸化チタン（ＴｉＯ2）粉末、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）粉末および酸化珪素（ＳｉＯ2）粉末とを準備する。
【００４８】
ここで、アルミナ粉末としては、アルミナ粉末の円相当径の累積分布における、累積５０％のときの円相当径（ｄ５０）が、０．６μｍ、１．０μｍ、２．０μｍである３種類を用意する。そして、これら３種類のアルミナ粉末をそれぞれ所定量秤量して混ぜ合わせることで、ｄ５０が０．７５μｍ以上１．３μｍ以下であり、ｄ１０とｄ９０との差が１．７μｍ以上１．９μｍ以下である原料粉末Ａを作製する。このような原料粉末Ａを、後述する焼成条件で焼成することで、セラミック基板において、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値を１．２μｍ以上１．９μｍ以下とし、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差を１．５μｍ以上２．５μｍ以下にすることができる。
【００４９】
一方、ジルコニア粉末としては、ジルコニア粉末のｄ５０が、０．２μｍ、０．３μｍ、０．４μｍである３種類を用意する。ここで、このジルコニア粉末は、ジルコニア１００質量部に対して、例えば、２質量部のハフニアを含むものである。そして、これら３種類のジルコニア粉末をそれぞれ所定量秤量して混ぜ合わせることで、原料粉末Ａのｄ５０よりも値が小さいｄ５０を有する原料粉末Ｂを作製する。
【００５０】
なお、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値を０．４μｍ以上０．７μｍ以下としたり、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差を０．３８μｍ以下としたりするには、ｄ５０が０．３μｍ以上０．３４μｍ以下であり、ｄ１０とｄ９０との差が０．７５μｍ以下である原料粉末Ｂを作製し、これを用いればよい。
【００５１】
また、秤量にあたっては、セラミック基板において、セラミック基板の全成分１００質量％のうち、アルミナが７０質量％以上９５質量％以下になるように原料粉末Ａを秤量し、ジルコニア類が５質量％以上３０質量％以下となるように原料粉末Ｂを秤量する。
【００５２】
次に、秤量した原料粉末Ａおよび原料粉末Ｂの合計１００質量部に対して、０．１質量部以上２．０質量部以下となるように焼結助剤を秤量する。
【００５３】
次に、原料粉末Ａ、原料粉末Ｂおよび焼結助剤と、各粉末（原料粉末Ａ、原料粉末Ｂおよび焼結助剤）の合計１００質量部に対し、３質量部以上１０質量部以下のバインダとしてのアクリル系樹脂と、１００質量部の溶媒としてのイオン交換水とを攪拌機内に入れて混合・攪拌することで、スラリーを得る。
【００５４】
次に、このスラリーを用いてドクターブレード法でシートを形成する。または、スラリーを噴霧造粒装置（スプレードライヤー）で噴霧造粒することによって得られた顆粒を用いてロールコンパクション法でシートを形成する。
【００５５】
次に、金型プレスまたはレーザー加工によって、上記シートを加工することにより、所定の製品形状の成形体を得る。
【００５６】
そして、大気（酸化）雰囲気の焼成炉（例えば、ローラー式トンネル炉、バッチ式雰囲気炉およびプッシャー式トンネル炉）に得られた成形体を入れて、最高温度１４７５℃以上１６００℃以下で０．５時間以上３時間以下保持して焼成することで、本開示のセラミック基板を得る。
【００５７】
なお、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値を７μｍ以下とするには、焼成における最高温度を上記範囲の中で低めに設定すればよく、例えば１５１０℃以下とすればよい。また、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値を３μｍ以下とするには、焼成における最高温度を上記範囲の中で低めに設定すればよく、例えば１５１０℃以下とすればよい。
【００５８】
さらに、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍ以下であり、かつ、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度を０．５より大きくするには、焼成における最高温度を上記範囲の中で低めにし、かつ、最高温度の保持時間を短めに設定すればよく、例えば、１５１０℃以下であり、１．５時間以下である。また、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下であり、ジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度を０．５より大きくするには、焼成における最高温度を上記範囲の中で低めにし、かつ、最高温度の保持時間を短めに設定すればよく、例えば、１５１０℃以下であり、１．５時間以下である。なお、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値、アルミナ結晶粒子およびジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度の調整は、原料粉末の選択によっても可能である。
【００５９】
また、セラミック基板に表面処理を施すことにより、ジルコニア結晶粒子における単斜晶の割合を２％以上６％以下となるように調整することができる。具体的には、セラミック基板に表面処理を施すことによって、ジルコニア結晶粒子における正方晶または立方晶に対して相変態を促し、ジルコニアの結晶における単斜晶の割合を増やすことができる。
【００６０】
なお、セラミック基板の具体的な厚みとしては、３ｍｍ以下であり、本開示のセラミック基板は、電子部品の実装に用いる基板であれば、０．２５ｍｍの厚みに対応することができる。
【００６１】
次に、本開示の実装用基板の製造方法に一例を説明する。
【００６２】
まず、上述したセラミック基板を準備する。また、金属層となる、銅、アルミニウムまたは銀の少なくとも１種を主成分とする金属ペーストを準備する。そして、セラミック基板の、少なくとも第１面または第２面に、印刷法により金属ペーストを塗り、熱処理することにより金属層を形成する。このように、セラミック基板の、少なくとも第１面または第２面に金属層を形成することにより、本開示の実装用基板を得る。
【００６３】
また、本開示の電子装置は、上述した実装用基板における金属層上に電子部品を実装することにより得る。
【００６４】
以下、本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６５】
アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差を異ならせた試料を作製し、熱伝導率および機械的強度を測定して評価を行なった。【００６６】
まず、アルミナ粉末と、安定化剤成分であるイットリアを３モル％含むジルコニア粉末と、焼結助剤である酸化チタン粉末、水酸化マグネシウム粉末および酸化珪素粉末とを準備した。【００６７】
ここで、アルミナ粉末としては、アルミナ粉末のｄ５０が、０．６μｍ、１．０μｍ、２．０μｍである３種類を用意した。そして、これら３種類のアルミナ粉末をそれぞれ所定量秤量して混ぜ合わせることで、表１に示すｄ１０、ｄ５０およびｄ９０を有する原料粉末Ａを作製した。【００６８】
一方、ジルコニア粉末としては、ジルコニア粉末のｄ５０が、０．２μｍ、０．３μｍ、０．４μｍである３種類を用意した。ここで、これらジルコニア粉末は、ジルコニア１００質量部に対して、２質量部のハフニアを含んでいた。そして、これら３種類のジルコニア粉末をそれぞれ所定量秤量して混ぜ合わせることで、ｄ１０が０．１４μｍ、ｄ５０が０．３２μｍ、ｄ９０が０．８９μｍである原料粉末Ｂを作製した。【００６９】
なお、秤量にあたっては、セラミック基板において、セラミック基板の全成分１００質量％のうち、アルミナが９０質量％になるように原料粉末Ａを秤量し、ジルコニア類１０質量％になるように原料粉末Ｂを秤量した。【００７０】
次に、秤量した原料粉末Ａおよび原料粉末Ｂの合計１００質量部に対して、２質量部となるように焼結助剤を秤量した。なお、焼結助剤である各粉末については、焼成後の各試料においてＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＭｇＯに換算した値が、２．５：２：１となるように秤量した。【００７１】
次に、原料粉末Ａ、原料粉末Ｂおよび焼結助剤と、各粉末（原料粉末Ａ、原料粉末Ｂおよび焼結助剤）の合計１００質量部に対して７質量部のバインダとしてのアクリル樹脂と、１００質量部の溶媒としてのイオン交換水とを攪拌機内に入れて混合・攪拌することで、スラリーを得た。【００７２】
次に、このスラリーをスプレードライヤーで噴霧造粒することによって得られた顆粒を用いてロールコンパクション法でシートを形成した。そして、金型プレスによって、上記シートを加工することにより成形体を得た。【００７３】
そして、大気雰囲気の焼成炉に得られた成形体を入れて、最高温度１５３０℃で２時間保持して焼成することで、各試料を得た。【００７４】
次に、各試料における、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値を以下の方法で算出した。【００７５】
まず、各試料を切断し、この切断面をＣＰで研磨することで、加工面を得た。次に、この加工面をフッ化水素酸でケミカルエッチングすることで、観察面を得た。【００７６】
次に、ＳＥＭを用いて観察面を撮影した画像データを、画像解析ソフト（三谷商事株式会社製のWin ROOF）を用いて解析した。ここで、画像データにおいて、アルミナ結晶粒子は黒色系の色調を呈するのに対し、ジルコニア結晶粒子は白色系の色調を呈することから、アルミナ結晶粒子とジルコニア結晶粒子とは識別可能であった。そして、この解析により、画像データ中に存在する各アルミナ結晶粒子および各ジルコニア結晶粒子の円相当径のデータを得た。【００７７】
そして、この円相当径のデータから、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値を算出した。その結果、全ての各試料におけるジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値は、０．５５μｍであった。【００７８】
また、同じ方法で作製した別の各試料を研削加工することにより、それぞれ、直径が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍの試料Ａと、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍの試料Ｂを得た。【００７９】
そして、試料Ａを用いて、ＪＩＳ  Ｒ１６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって熱伝導率を求めた。【００８０】
また、試料Ｂを用いて、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−２００８に準拠して３点曲げ強度を求めた。結果を表１に示す。【００８１】
【表１】
0006987981.tif 000002
【００８２】
表１の結果から、試料Ｎｏ．２〜４、７、８は、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるとともに、３点曲げ強度が６００ＭＰａ以上であった。このことから、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値が１．２μｍ以上１．９μｍ以下であり、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であれば、高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備えることが分かった。【００８３】
また、セラミック基板において、セラミック基板の全成分１００質量％のうちの含有量が、アルミナが７０質量％とジルコニア類が３０質量％、アルミナが８０質量％とジルコニア類が２０質量％、アルミナが９５質量％とジルコニア類が５質量％とし、上記実施例１と同様に、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差を異ならせた試料を作製した。そして、熱伝導率および機械的強度を測定して評価したところ、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値が１．２μｍ以上１．９μｍ以下であり、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差が１．５μｍ以上２．５μｍ以下であれば、高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備えていた。
【実施例２】
【００８４】
次に、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差を異ならせた試料を作成し、熱伝導率および機械的強度を測定して評価を行なった。ここで、各試料の作製において、原料粉末Ｂが表２の値になるよう、３種類のジルコニア粉末をそれぞれ所定量秤量して混ぜ合わせたこと以外は、実施例１のＮｏ．３と同じ方法で試料Ｎｏ．１０〜１６を作製した。なお、試料Ｎｏ．１３は、実施例１の試料Ｎｏ．３と同じ方法で作製した試料である。【００８５】
次に、各試料における、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差を、実施例１で測定した方法と同じ方法で算出した。その結果、全ての各試料における、アルミナ結晶粒子の円相当径の平均値、アルミナ結晶粒子のｄ１０とｄ９０との差は、実施例１の試料Ｎｏ．３と同じであった。【００８６】
そして、実施例１と同様の方法により、熱伝導率および３点曲げ強度の測定を行なった。結果を表２に示す。【００８７】
【表２】
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【００８８】
表２の結果から、試料Ｎｏ．１１〜１５は、熱伝導率が２２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるとともに、３点曲げ強度が６１０ＭＰａ以上であった。このことから、ジルコニア結晶粒子の円相当径の平均値が０．４μｍ以上０．７μｍ以下であれば、さらに高い熱伝導率と高い機械的強度とを兼ね備えたものとなることが分かった。【００８９】
また、試料Ｎｏ．１１〜１５の中でも、試料Ｎｏ．１１〜１３は、３点曲げ強度が６５０ＭＰａ以上であった。このことから、ジルコニア結晶粒子の円相当径の標準偏差が０．３８μｍ以下であれば、さらに機械的強度が向上することが分かった。
【実施例３】
【００９０】
実施例１における試料Ｎｏ．８と焼成条件を異ならせた試料を作製し、３点曲げ強度の比較を行なった。実施例１において記載したように、試料Ｎｏ．８は、最高温度が１５３０℃で２時間保持して作製されたものである。試料Ｎｏ．８と焼成条件を異ならせた試料については、焼成の前までは試料Ｎｏ．８と同じとし、最高温度を１５１０℃とし、１．５時間保持する焼成条件にて作製した（試料Ｎｏ．１７）。【００９１】
なお、試料サイズは、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍとし、それぞれ５枚ずつ作製し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−２００８に準拠して３点曲げ強度を測定した。その結果、強度ばらつきは、試料Ｎｏ．８よりも試料Ｎｏ．１７の方が小さかった。【００９２】
試料Ｎｏ．８は、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍを超えるものがあった。これに対し、試料Ｎｏ．１７は、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍを超えるものは無かった。【００９３】
これらの結果より、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍ以下であることにより、強度ばらつきが小さくなることが分かった。
【実施例４】
【００９４】
試料Ｎｏ．８と試料Ｎｏ．１７に関し、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍの試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｒ１６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって熱伝導率を求めた。その結果、試料Ｎｏ．１７の方が、試料Ｎｏ．８よりも熱伝導率が高かった。また、実施例３の強度ばらつきの確認において、試料Ｎｏ．８よりも試料Ｎｏ．１７の方が３点曲げ強度の値が大きかった。【００９５】
試料Ｎｏ．８は、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より小さかった。これに対し、試料Ｎｏ．１７は、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きかった。【００９６】
この結果より、アルミナ結晶粒子の円相当径の最大値が７μｍ以下であり、かつ、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きいことにより、さらに高い熱伝導率および高い機械的強度を有するものとなることが分かった。
【実施例５】
【００９７】
実施例２における試料Ｎｏ．１６と焼成条件を異ならせた試料を作製し、３点曲げ強度の比較を行なった。試料Ｎｏ．１６は、最高温度が１５３０℃で２時間保持して作製されたものである。試料Ｎｏ．１６と焼成条件を異ならせた試料については、焼成の前までは試料Ｎｏ．１６と同じとし、最高温度を１５１０℃とし、１．５時間保持する焼成条件にて作製した（試料Ｎｏ．１８）。【００９８】
なお、試料サイズは、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍとし、それぞれ５枚ずつ作製し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−２００８に準拠して３点曲げ強度を測定した。その結果、強度ばらつきは、試料Ｎｏ．１６よりも試料Ｎｏ．１８の方が小さかった。【００９９】
試料Ｎｏ．１６は、ジルコニ結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍを超えるものがあった。これに対し、試料Ｎｏ．１８は、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍを超えるものは無かった。【０１００】
これらの結果より、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下であることにより、強度ばらつきが小さくなることが分かった。
【実施例６】
【０１０１】
試料Ｎｏ．１６と試料Ｎｏ．１８に関し、幅が１０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ、長さが４０ｍｍの試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｒ１６１１−２０１０に準拠したレーザーフラッシュ法によって熱伝導率を求めた。その結果、試料Ｎｏ．１８の方が、試料Ｎｏ．１６よりも熱伝導率が高かった。また、実施例５の強度ばらつきの確認において、試料Ｎｏ．１６よりも試料Ｎｏ．１８の方が３点曲げ強度の値が大きかった。【０１０２】
試料Ｎｏ．１６は、ジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より小さかった。これに対し、試料Ｎｏ．１８は、ジルコニア結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きかった。【０１０３】
この結果より、ジルコニア結晶粒子の円相当径の最大値が３μｍ以下であり、かつ、アルミナ結晶粒子の円相当径の分布における歪度が０．５より大きいことにより、さらに高い熱伝導率および高い機械的強度を有するものとなることが分かった。
【符号の説明】
【０１０４】
１：セラミック基板
１ａ：第１面
１ｂ：第２面
２：金属層
３：電子部品
１０：実装用基板
２０：電子装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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