(57)【要約】  【課題】  回路部材間における絶縁破壊が起こりにくく、放熱特性に優れているとともに、回路部材が支持基板に強固に接合されている回路基板およびこの回路基板における回路部材上に電子部品を搭載してなる電子装置を提供する。  【解決手段】  セラミック焼結体からなる支持基板１の第１主面に、第１の接合層３を介して複数の回路部材２が接合されて配置されている回路基板10であって、第１主面における回路部材配置領域および回路部材間領域に突起１ａが存在し、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さが、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも低い回路基板である。【選択図】  図１
2013008651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック焼結体からなる支持基板の第１主面に、第１の接合層を介して複数の回路部材が接合されて配置されており、前記第１主面における回路部材配置領域および回路部材間領域に突起が存在し、該回路部材間領域に存在する突起の平均高さが、前記回路部材配置領域に存在する突起の平均高さよりも低いことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記回路部材が銅を主成分とし、前記第１の接合層と前記回路部材との間に、銅を主成分とする第１の金属層が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記支持基板の前記第１主面のクルトシス（Ｒｋｕ）が２以上であり、スキューネス（Ｒｓｋ）が１以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記支持基板の前記第１主面の反対面である第２主面に、第２の接合層を介して複数の放熱部材が接合されて配置されており、前記第２主面における放熱部材配置領域および放熱部材間領域に突起が存在し、該放熱部材間領域に存在する突起の平均高さが、前記放熱部材配置領域に存在する突起の平均高さよりも低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回路基板。
【請求項５】
前記放熱部材が銅を主成分とし、前記第２の接合層と前記放熱部材との間に、銅を主成分とする第２の金属層が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回路基板。
【請求項６】
前記支持基板の前記第２主面のクルトシス（Ｒｋｕ）が２以上であり、スキューネス（Ｒｓｋ）が１以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の回路基板。
【請求項７】
前記セラミック焼結体は、主成分が酸化アルミニウム、窒化珪素または窒化アルミニウムのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回路基板。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の回路基板における前記回路部材上に電子部品を搭載してなる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】
本発明は、セラミック焼結体からなる支持基板の主面に複数の回路部材が接合されて配置されている回路基板およびこの回路基板における回路部材上に電子部品が搭載された電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の構成部品として、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、フリーホーイリングダイオード（ＦＷＤ）素子、ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子、ペルチェ素子等の半導体素子、昇華型サーマルプリンタヘッド素子、サーマルインクジェットプリンタヘッド素子等の各種電子部品が回路基板の回路部材上に搭載された電子装置が用いられている。【０００３】
この電子部品を搭載する回路部材は、熱伝導率の高い金属からなり、絶縁性のセラミックスからなる支持基板の主面に接合されて配置されるものである。そして、この回路部材を設けてなる回路基板は、回路部材上に搭載する電子部品の作動と停止の繰り返しによる冷熱サイクルによって、支持基板から回路部材が剥離しない高い接合強度と、電子部品の動作時に生じる熱を素早く逃がすことのできる優れた放熱特性が必要とされている。【０００４】
このような回路基板として、例えば、特許文献１では、実質的に窒化ケイ素粒子と粒界相とからなる窒化ケイ素焼結体基板において、当該焼結体基板表面における窒化ケイ素粒子と粒界相の合計面積率を100％としたとき、前記窒化ケイ素粒子の面積率が70〜100％であり、表面に露出した窒化ケイ素粒子の最大高さの山頂部と、窒化ケイ素粒子あるいは粒界相の最低高さの谷底部との高低差（Ｌ）が1.5〜15μｍであり、中心線平均粗さ（Ｒａ）が0.2〜５μｍの表面性状を有する回路搭載用窒化珪素基板にＡｌまたはＣｕの回路板を接合してなる回路基板が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第3539634号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案された回路基板を構成する回路搭載用窒化珪素基板は、回路部材との接合強度を向上させるべく、表面性状が調整されているものの、この表面性状の調整は、サンドブラスト、ショットブラスト、グリッドブラストまたはハイドロブラスト等の機械加工により粒界相を機械的に除去して行なう旨が記載されており、粒界相を機械的に除去したときには、回路搭載用窒化珪素基板の表面に存在する窒化珪素粒子も機械的衝撃を受けることとなる。その結果、回路搭載用窒化珪素基板の表面の窒化珪素粒子は脱粒しやすくなっており、電子部品の作動と停止の繰り返しによる冷熱サイクルによって、窒化珪素粒子が脱粒し、接合強度が低下するおそれがあった。【０００７】
また、機械加工により粒界相を除去しようとすると、これらの機械加工で用いられる砥粒が粒界相に突き刺さることがあり、粒界層に突き刺さった砥粒は洗浄しても容易に除去することができないため、このような表面に回路部材を接合したときには、突き刺さった砥粒の周辺に生じた空隙によって十分なアンカー効果が得られず、接合強度を高めることができないおそれがあった。【０００８】
このように、上述した機械加工により表面性状を調整したときには、接合強度が低下する要因が存在しており、今般においては、作動時にこれまでよりも高い熱を生じる電子部品の搭載に応えられる回路基板である必要があることから、さらに高い接合強度と優れた放熱特性が求められている。また、高集積化によって、回路部材間の間隔が狭くなってきていることから、回路部材間における絶縁破壊が起こりにくい回路基板が求められている。【０００９】
本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、回路部材間における絶縁破壊が起こりにくく、放熱特性に優れているとともに、回路部材が支持基板に強固に接合されている回路基板およびこの回路基板における回路部材上に電子部品を搭載してなる電子装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の回路基板は、セラミック焼結体からなる支持基板の第１主面に、第１の接合層を介して複数の回路部材が接合されて配置されており、前記第１主面における回路部材配置領域および回路部材間領域に突起が存在し、該回路部材間領域に存在する突起の平均高さが、前記回路部材配置領域に存在する突起の平均高さよりも低いことを特徴とするものである。【００１１】
また、本発明の電子装置は、上記構成の本発明の回路基板における前記回路部材上に電子部品を搭載してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回路基板によれば、回路部材間領域に存在する突起の平均高さが、回路部材配置領域に存在する突起の平均高さよりも低いことによって、回路部材配置領域に存在する突起の平均高さよりも高い若しくは同じときよりも、回路部材間領域に存在する突起に金属粉や水分等の付着が起因することによる回路部材間における絶縁破壊を起こりにくくすることができる。また、回路部材間領域に突起が存在していることによって、突起が存在していないときよりも放熱特性を向上させることができる。さらに、回路部材配置領域に存在する突起の平均高さと、回路部材間領域に存在する突起の平均高さとの関係において、回路部材配置領域に存在する突起の平均高さは、回路部材間領域に存在する突起の平均高さよりも高いことから、支持基板と回路部材とを第１の接合層により接合したとき、高いアンカー効果により支持基板と回路部材とを強固に接合することができる。【００１３】
また、本発明の電子装置によれば、電子部品を搭載する本発明の回路基板が、回路部材間における絶縁破壊が起こりにくく、放熱特性に優れているとともに、回路部材が支持基板に強固に接合されていることから、信頼性の高い電子装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の回路基板の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。
【図２】図１に示す例の回路基板を構成する支持基板の第１主面に存在する突起の一例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図であり、（ｃ），（ｄ）は（ｂ）におけるＣ部，Ｄ部の部分拡大図である。
【図３】本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＧ−Ｇ’線での断面図である。
【図４】本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図５】図４に示す例の回路基板を構成する支持基板の各主面に存在する突起の一例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＪ−Ｊ’線での断面図であり、（ｃ），（ｄ）は（ｂ）におけるＫ部，Ｌ部の部分拡大図である。
【図６】本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＰ−Ｐ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図７】本実施形態の電子装置の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＱ−Ｑ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本実施形態の回路基板および電子装置の一例について説明する。図１は、本実施形態の回路基板の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。図１に示す例の回路基板10は、セラミック焼結体からなる支持基板１の第１主面に第１の接合層３を介して、回路部材２（２ａ，２ｂ）が接合されて配置されている回路基板10である。
【００１６】
図１に示す例の回路基板10を構成する支持基板１は、平板状のセラミック焼結体からなり、寸法としては、例えば、長さ（図１に示すＸ方向）が20ｍｍ以上200ｍｍ以下であり、幅（図１に示すＹ方向）が10ｍｍ以上120ｍｍ以下である。なお、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。
【００１７】
また、図１に示す例の回路基板10を構成する回路部材２ａ，２ｂは、例えば、銅を主成分とするものであり、寸法としては、長さ（図１に示すＸ方向）が８ｍｍ以上85ｍｍ以下であり、幅（図１に示すＹ方向）が８ｍｍ以上100ｍｍ以下である。回路部材２ａ，２ｂの厚みは、回路部材２ａ，２ｂを流れる電流の大きさや回路部材２ａ，２ｂに搭載される電子部品（図示しない）の発熱量等によって決められ、例えば、厚みが0.5ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００１８】
また、回路部材２ａ，２ｂは、図１に示す例のように、大きさが同等であるときには、接合するときに支持基板１に生じる応力の偏りを減少させることができ、回路基板10の製造工程で発生する支持基板１の反りを抑制することができて好適であるものの、回路部材２ａ，２ｂの大きさが異なるものであってもよいことはいうまでもない。さらに、第１の接合層３とは、接合材であるろう材が加熱されて形成されるものである。
【００１９】
図２は、図１に示す例の回路基板を構成する支持基板の第１主面に存在する突起の一例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図であり、（ｃ），（ｄ）は（ｂ）におけるＣ部，Ｄ部の部分拡大図である。図２に示すように、本実施形態の回路基板10は、回路基板10を構成する支持基板１の第１主面における回路部材配置領域および回路部材間領域に突起１ａが存在し、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さが、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも低いことを特徴としている。なお、本実施形態における回路部材配置領域とは、例えば、図２（ａ）において破線で示す部分のことを指し、回路部材間領域とは、図２（ａ）において破線で示す部分の間のことを指す。また、突起１ａ１の平均高さとは、突起１ａ１の高さＥの平均値のことであり、突起１ａ２の平均高さとは、突起１ａ２の高さＦの平均値のことである。
【００２０】
ここで、図２（ｃ），（ｄ）に示す突起１ａ１，１ａ２は、主成分が窒化珪素からなる場合を示すものであり、突起１ａ１，１ａ２の主成分が窒化珪素からなるときには、突起１ａ１，１ａ２は、隆起部１ｂから伸びる針状結晶１ｃや柱状結晶１ｄを含み、他材質、例えば、突起１ａ１，１ａ２の主成分が酸化アルミニウムや窒化アルミニウムからなるときには、突起１ａ１，１ａ２は、隆起部１ｂのみからなる。突起１ａ１，１ａ２の主成分とは、突起１ａ１，１ａ２を構成する成分の70質量％以上含有するものであり、成分の同定については、薄膜Ｘ線回折法または透過電子顕微鏡法を用いて確認すればよく、定量については、例えば、透過電子顕微鏡法により珪素（Ｓｉ）やアルミニウム（Ａｌ）の含有量を求め、この含有量を同定された成分に応じて窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に換算することで求めることができる。
【００２１】
そして、突起１ａ１，１ａ２の成分に関わらず突起１ａ１の高さＥおよび突起１ａ２の高さＦは、未隆起部から、隆起部１ｂ、針状結晶１ｃ、柱状結晶１ｄのいずれかの最も高い箇所までの高さをいう。この突起１ａ１，１ａ２の高さＥ，Ｆは、光学顕微鏡を用いて、倍率を100倍以上1000倍以下として求めることができる。
【００２２】
具体的には、支持基板１からそれぞれ突起１ａ１，１ａ２を含む部分を切り出して樹脂に埋め込んだ後、破断面をクロスセクションポリシャ法によって研磨してそれぞれ突起１ａ１，１ａ２を含む研磨面を作製する。次に、光学顕微鏡を用いて、倍率を100倍以上1000倍以下として、上記研磨面における各突起１ａ１，１ａ２の高さＥ，Ｆを測定する。そして、各突起１ａ１，１ａ２につき10個以上20個以下を測定し、それらの測定値の平均値を各突起１ａ１，１ａ２の平均高さとする。
【００２３】
本実施形態の回路基板10は、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さが、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも低いことによって、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも高い若しくは同じときよりも、回路部材間領域に存在する突起１ａ１に金属粉や水分等の付着が起因することによる回路部材２間における絶縁破壊を起こりにくくすることができる。また、回路部材間領域に突起１ａ１が存在していることによって、突起１ａ１が存在していないときよりも放熱特性を向上させることができる。
【００２４】
さらに、回路部材間領域に存在する突起１ａ１と、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２との平均高さの関係において、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さが、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さよりも高いことから、第１の接合層３としてろう材を用いて接合したとき、高いアンカー効果により支持基板１と回路部材２とを強固に接合することができる。また、突起１ａ２の主成分が窒化珪素からなり、隆起部１ｂから針状結晶１ｃや柱状結晶１ｄが複数伸びているときには、より高いアンカー効果を得ることができ、針状結晶１ｃや柱状結晶１ｄの伸びる方向が揃っていない方がさらに高いアンカー効果を得ることができる。
【００２５】
突起１ａ１，１ａ２の各平均高さの差は４μｍ以上あることが好適であり、この範囲にあるときには、回路部材配置領域において、回路部材２間における絶縁破壊を起こりにくくし、かつ放熱特性の向上を図りつつ、より接合強度を高めることができる。支持基板１と回路部材２とを強固に接合するにあたり、突起１ａ２の平均高さとしては16μｍ以上であることが好ましい。突起１ａ２の寸法としては、例えば、幅が10μｍ以上48μｍ以下であり、高さが16μｍ以上52μｍ以下である。なお、幅とは、隆起部の両側の未隆起部から未隆起部までの測定値である。
【００２６】
また、第１主面の回路部材配置領域における突起１ａ２は、密度が48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下であることが好ましい。ここで、密度とは、所定面積中における突起１ａ２の個数を表したものである。回路部材配置領域における突起１ａ２の密度がこの範囲であるときには、突起１ａ２が散在していたり、凝集していたりすることなく、適正な間隔で突起１ａ２が配置されることとなるので、支持基板１と回路部材２とを接合したときに、より高いアンカー効果が生じて、回路部材２をより強固に接合することができる。特に、この密度が102個／ｃｍ２以上448個／ｃｍ２以下であることがより好適である。そして、この密度の算出方法は、光学顕微鏡を用いて、第１主面の回路部材配置領域を100倍以上1000倍以下の倍率、例えば、170μｍ×170μｍの範囲で観察し、その範囲における突起１ａ２の個数を数えて、１ｃｍ２当りの突起１ａ２の個数を算出する。そして、この作業を、観察領域を変えて計５箇所で行い、これらの平均値を密度とすればよい。
【００２７】
図３は、本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のおけるＧ−Ｇ’線での断面図である。図３に示す例の回路基板10は、図１に示す例の回路基板10を構成する第１の接合層３と回路部材２との間に、第１の金属層４が配置されている。このような構成において、回路部材２が銅を主成分とし、第１の金属層４が銅を主成分とするときには、第１の金属層４の主成分である銅の拡散作用によって、低い温度、例えば300℃以上500℃以下で支持基板１と回路部材２とを接合することができるため、接合時に支持基板１に生じる反りを抑制することができる。そのため、厚みの厚い回路部材２の接合が可能となり、図１に示す例の回路基板10よりも放熱特性を高めることができる。
【００２８】
本実施形態の回路基板10は、支持基板１の第１主面のクルトシス（Ｒｋｕ）が２以上であり、スキューネス（Ｒｓｋ）が１以下であることが好ましい。支持基板１の第１主面のクルトシス（Ｒｋｕ）およびスキューネス（Ｒｓｋ）がこの範囲であるときには、第１の接合層３に対するアンカー効果がより高くなるため、図１および図３に示すいずれの構成においても、支持基板１と回路部材２との接合強度をより高めることができる。
【００２９】
図４は、本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。また、図５は、図４に示す例の回路基板を構成する支持基板の各主面に存在する突起の一例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＪ−Ｊ’線での断面図であり、（ｃ），（ｄ）は（ｂ）におけるＫ部，Ｌ部の部分拡大図である。
【００３０】
図４に示す例の回路基板10は、図１に示す回路基板10の構成に加えて、支持基板１の第１主面の反対面である第２主面に第２の接合層６を介して、放熱部材５（５ａ，５ｂ）が接合されている。
【００３１】
回路基板10を構成する放熱部材５ａ，５ｂは、電子部品（図示しない）の作動によって生じた熱を逃がすという機能を有し、寸法としては、例えば、長さ（図４に示すＸ方向）が８ｍｍ以上96ｍｍ以下であり、幅（図４に示すＹ方向）が８ｍｍ以上100ｍｍ以下であり、厚みが0.5ｍｍ以上５ｍｍ以下である。また、第２の接合層６とは、ろう材が加熱されて形成されるものとすることができる。
【００３２】
そして、図５に示す例の支持基板１において、支持基板１の第２主面における放熱部材配置領域および放熱部材間領域に突起１ｅが存在し、放熱部材間領域に存在する突起１ｅ１の平均高さが、放熱部材配置領域に存在する突起１ｅ２の平均高さよりも低いことが好ましい。なお、本実施形態における放熱部材配置領域とは、例えば、図５（ａ）において破線で示す部分のことを指し、放熱部材間領域とは、図５（ａ）において破線で示す部分の間のことを指す。また、突起１ｅ１の平均高さとは、突起１ｅ１の高さＭの平均値のことであり、突起１ｅ２の平均高さとは、突起１ｅ２の高さＮの平均値のことである。また、突起１ｅ１の平均高さおよび突起１ｅ２の平均高さの測定方法および平均値の算出方法は、上述した突起１ａ１の高さＥおよび突起１ａ２の高さＦにおける説明と同じである。
【００３３】
このように、支持基板１の第２主面における放熱部材配置領域および放熱部材間領域に突起１ｅが存在し、放熱部材間領域に存在する突起１ｅ１の平均高さが、放熱部材配置領域に存在する突起１ｅ２の平均高さよりも低いときには、放熱部材配置領域に存在する突起１ｅ２の平均高さよりも高い若しくは同じときよりも、放熱部材間領域に存在する突起１ｅ１に金属粉や水分等の付着が起因することによる放熱部材５間における絶縁破壊を起こりにくくすることができる。また、放熱部材間領域に突起１ｅ１が存在していることによって、突起１ｅ１が存在していないときよりも放熱特性を向上させることができる
さらに、放熱部材間領域に存在する突起１ｅ１と、放熱部材配置領域に存在する突起１ｅ２との平均高さの関係において、放熱部材配置領域に存在する突起１ｅ２の平均高さが、放熱部材間領域に存在する突起１ｅ１の平均高さよりも高いことから、第２の接合層６としてろう材を用いて接合したとき、高いアンカー効果により支持基板１と放熱部材５とを強固に接合することができる。
【００３４】
特に、突起１ｅ１，１ｅ２の各平均高さの差は、４μｍ以上あることが好適であり、この範囲にあるときには、放熱部材配置領域において、回路部材２間における絶縁破壊を起こりにくくし、かつ放熱特性の向上を図りつつ、より接合強度を高めることができる。そして、支持基板１と放熱部材３とを強固に接合するにあたり、突起１ｅ２の平均高さとしては16μｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
また、図５（ｃ），（ｄ）に示す突起１ｅ１，１ｅ２の主成分が窒化珪素であるときには、図５に示すように、突起１ｅ１，１ｅ２は、隆起部１ｆから伸びる針状結晶１ｇや柱状結晶１ｈを含み、突起１ｅ１，１ｅ２の主成分が酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムであるときには、突起１ｅ１，１ｅ２は、隆起部１ｆのみからなる。
【００３６】
また、第２主面の放熱部材配置領域における突起１ｅ２は、密度が48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下であることが好ましく、これにより、放熱部材５をより強固に接合することができる。なお、突起１ｅ２の密度の算出方法は、上述した突起１ａ２の密度の算出方法と同じである。
【００３７】
図６は、本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。図６に示す例の回路基板10は、図３の構成に加えて、支持基板１の第１主面の反対面である第２主面に第２の接合層６および第２の金属層７を介して、放熱部材５（５ａ，５ｂ）が接合されている回路基板10である。このような構成において、放熱部材３が銅を主成分とし、第２の金属層７が銅を主成分とするときには、第２の金属層７の主成分である銅の拡散作用によって、低い温度、例えば300℃以上500℃以下で支持基板１と放熱部材５を接合することができるため、接合時に支持基板１に生じる反りを抑制することができる。そのため、厚みの厚い放熱部材５の接合が可能となり、図４に示す例の回路基板10よりも放熱特性を高めることができる。
【００３８】
本実施形態の回路基板10は、支持基板１の第２主面のクルトシス（Ｒｋｕ）が２以上であり、スキューネス（Ｒｓｋ）が１以下であることが好ましい。支持基板１の第２主面のクルトシス（Ｒｋｕ）およびスキューネス（Ｒｓｋ）がこの範囲であるときには、第２の接合層６に対するアンカー効果がより高くなるため、図４および図６に示すいずれの構成においても、支持基板１と放熱部材５との接合強度をより高めることができる。
【００３９】
そして、回路部材２および放熱部材５が銅を主成分とするものからなるとき、熱伝導率に優れていることが好適であることから、銅を90質量％以上含有している、無酸素銅、タフピッチ銅およびりん脱酸銅のいずれかからなることが好適で、特に、無酸素銅のうち、銅を99.995質量％以上含有する線形結晶無酸素銅、単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解銅のいずれかからなることが好適である。このように、回路部材２および放熱部材５において、銅の含有量が多いときには、それぞれ電気抵抗が低く、熱伝導率が高くなるため、放熱特性が向上し、さらに回路部材２に至っては、回路特性（回路部材２上に搭載される電子部品の発熱を抑制し電力損失を少なくする特性）も向上させることができる。
【００４０】
また、銅の含有量が多いときには、降伏応力が低く、加熱すると塑性変形しやすくなるため、第１の金属層４および第２の金属層７も含有量が90質量％以上の銅からなることが好ましい。さらに、第１の金属層４および第２の金属層７は、銅の含有量が多い、無酸素銅、タフピッチ銅およびりん脱酸銅のいずれかからなることが好適で、特に、無酸素銅のうち、銅の含有量が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からなることが好適であり、その厚みは、例えば、0.1ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である。
【００４１】
特に、第１の金属層４は回路部材２よりも、第２の金属層７は放熱部材５よりも銅の含有量を多くすることがより好適で、このような構成にすることにより、第１の金属層４および回路部材２，第２の金属層７および放熱部材５のそれぞれの密着性が上がり、より信頼性を高くすることができる。
【００４２】
また、第１の接合層３および第２の接合層６は、銀および銅を主成分とし、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の活性金属を含み、その厚みは、支持基板１の第１主面および第２主面に存在する突起（領域等に限らない突起を指すときには符号を付さない）を覆うことのできる厚みとする。さらに、第１の接合層３および第２の金属層６は、モリブデン、タンタル、オスミウム、レニウムおよびタングステンから選ばれる１種以上を含有することがより好適である。
【００４３】
なお、第１の接合層３、第１の金属層４、第２の接合層６、第２の金属層７、回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材５a，５ｂのそれぞれの成分の含有量については、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により求めることができる。
【００４４】
次に、支持基板１であるセラミック焼結体は、例えば、主成分が窒化珪素や窒化アルミニウム等からなる窒化物、また酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム等からなる酸化物を用いることが可能である。特に、セラミック焼結体の主成分が、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、であることが好適である。主成分がこれらの成分のいずれかであるときには、これらの成分は熱伝導率が高く、機械的特性に優れているので、放熱特性および信頼性を高くすることができる。また、セラミック焼結体は、焼成工程において、主に焼結を促進するために希土類元素の酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等を焼結助剤として含んでもよい。
【００４５】
また、上述したセラミック焼結体の機械的特性は、３点曲げ強度が750ＭＰａ以上であり、動的弾性率が300ＧＰａ以上であり、ビッカース硬度（Ｈｖ）が13ＧＰａ以上であり、破壊靱性（Ｋ１Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上であることが好ましい。これら機械的特性が上記範囲であることにより、回路基板10は、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ので、高い信頼性が得られるとともに長期間にわたって使用することができる。このような観点において、セラミック焼結体は、主成分が窒化珪素であることが好適である。
【００４６】
なお、３点曲げ強度については、ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  17565：2003（ＭＯＤ））に準拠して測定すればよい。ただし、セラミック焼結体の厚みが薄く、セラミック焼結体から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には、セラミック焼結体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ましい。
【００４７】
また、セラミック焼結体の剛性を評価するには、動的弾性率を用いて評価すればよく、この動的弾性率については、ＪＩＳ  Ｒ  1602−1995で規定される超音波パルス法に準拠して測定すればよい。ただし、セラミック焼結体の厚みが薄く、セラミック焼結体から切り出した試験片の厚みを10ｍｍとすることができない場合には、片持ち梁共振法を用い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ましい。
【００４８】
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（ＩＳＯ  14705：2000（ＭＯＤ））およびＪＩＳ  Ｒ  1607−1995に規定される圧子圧入法（ＩＦ法）に準拠して測定すればよい。なお、セラミック焼結体の厚みが薄く、セラミック焼結体から切り出した試験片の厚みをそれぞれＪＩＳ  Ｒ  1610−2003（ＩＳＯ  14705：2000（ＭＯＤ））およびＪＩＳ  Ｒ  1607−1995の圧子圧入法（ＩＦ法）で規定する0.5ｍｍおよび３ｍｍとすることができないときには、セラミック焼結体の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価して、その結果が上記数値を満足することが好ましい。ただし、そのままの厚みで評価して上記数値を満足することができないほどにセラミック焼結体の厚みが薄いとき、例えば0.2ｍｍ以上0.5ｍｍ未満のときには、セラミック焼結体に加える試験力および押込荷重をいずれも0.245Ｎとし、試験力および押込荷重を保持する時間をいずれも15秒としてビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を測定すればよい。
【００４９】
また、上述したようなセラミック焼結体の電気的特性は、体積抵抗率が、常温で10１４Ω・ｃｍ以上であって、300℃で10１２Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。この体積抵抗率は、ＪＩＳ  Ｃ  2141−1992に準拠して測定すればよい。ただし、セラミック焼結体が小さく、セラミック焼結体からＪＩＳ  Ｃ  2141−1992で規定する大きさとすることができない場合には、２端子法を用い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ましい。
【００５０】
なお、回路基板10を構成する支持基板１の３点曲げ強度、動的弾性率、ビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）については、回路基板10から第１の接合層３、第２の接合層６、第１の金属層４および第２の金属層７等をエッチングにより除去した後、上述した方法によって求めればよい。
【００５１】
また、セラミック焼結体は、主成分が窒化珪素であって、第１主面および第２主面に存在する突起がアルミニウムの酸化物を含んでいることが好適である。アルミニウムの酸化物は、焼結工程における液相焼結を促進させることができるため、支持基板１に突起を強固に固着させて一体化させることができる。特に、アルミニウムの酸化物がアルミン酸マグネシウムであるときには、突起の耐食性を高くすることができる。なお、突起に含まれるアルミニウムの酸化物は、薄膜Ｘ線回折法または透過電子顕微鏡法を用いて同定することができる。
【００５２】
また、窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる支持基板１において、アルミニウムの酸化物の含有量は、突起よりも支持基板１の方が少ないことが好適である。アルミニウムの酸化物の含有量が、突起よりも支持基板１の方が少ないときには、この突起と支持基板１との含有量が等しいときや支持基板１の方の含有量が多いときよりも、支持基板１を形成する結晶間に存在する粒界相と結晶との間におけるフォノンの伝搬が進みやすくなるため、支持基板１の両主面間における熱伝導が促進されることとなる。さらに、支持基板１を形成する結晶間に存在する粒界相を構成するガラス（非晶質）成分が少なければ、支持基板１の絶縁破壊電圧が高くなり、絶縁性能に対する信頼性を高くすることができる。
【００５３】
特に、支持基板１におけるアルミニウムの酸化物の含有量は、0.1質量％以下であることがより好適である。このアルミニウムの酸化物の含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法により求めることができる。具体的には、まず、アルミニウムの酸化物を薄膜Ｘ線回折法または透過電子顕微鏡法を用いて同定し、ＩＣＰ発光分光分析法により求められた金属元素であるアルミニウムの含有量を、同定された組成式に応じたアルミニウムの酸化物の含有量に換算することにより求めることができる。
【００５４】
図７は、本実施形態の電子装置の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。図７に示す例の電子装置Ｓは、本実施形態の回路基板10の回路部材２上に１つ以上の半導体素子等の電子部品８，９が搭載されたものであり、これらの電子部品８，９同士は導体（図示しない）により互いに電気的に接続されている。本実施形態の電子装置Ｓによれば、本実施形態の回路基板10における回路部材２上に電子部品８，９を搭載したことから、回路部材２間および放熱部材５間における絶縁破壊が起こりにくく、電子部品８，９が作動した際の放熱特性に優れているとともに、回路部材２および放熱部材５は支持基板１に強固に接合されていることから、信頼性の高い電子装置Ｓとすることができる。
【００５５】
そして、回路部材２および放熱部材５は、図７に示す例のように、平面視でそれぞれ複数行および複数列に配置されていることが好適である。このように、回路部材２および放熱部材５が平面視で複数行および複数列に配置されているときには、回路部材２および放熱部材５を支持基板１に接合した際に、支持基板１に生じる応力が分散されやすくなるので、支持基板１の反りを抑制することができる。
【００５６】
次に、本実施形態の回路基板の製造方法の一例として、支持基板を形成するセラミック焼結体の主成分が窒化珪素である場合について説明する。まず、β化率が20％以下である窒化珪素の粉末と、焼結助剤として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）の粉末の少なくともいずれかならびに希土類元素の酸化物の粉末とを所定量秤量した後、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で混合して粉砕し、パラフィンワックス、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機バインダーを加えてスラリーを得る。
【００５７】
ここで、焼結助剤の粉末の添加量は、窒化珪素の粉末とこれら焼結助剤の粉末の合計との総和100質量％のうち、焼結助剤である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末および酸化カルシウム（ＣａＯ）の粉末の合計で２質量％以上７質量％以下、希土類元素の酸化物の粉末を７質量％以上14質量％以下となるようにすればよい。
【００５８】
なお、窒化珪素および焼結助剤の粉砕で用いるボールは、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質焼結体からなるボールが好適である。なお、窒化珪素および焼結助剤の粉砕は、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柱状化または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、ボールの外径、ボールの量、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。
【００５９】
次に、得られたスラリーをＡＳＴＭ  Ｅ  11−61に記載されている粒度番号が200のメッシュより細かいメッシュの篩いに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。乾燥は、噴霧乾燥機で乾燥させてもよく、他の方法であっても何ら問題ない。そして、所定の間隙をおいて配置され、互いに反対方向に回転する１対のロールを利用した粉末圧延法を用いて窒化珪素を主成分とする顆粒をシート状に成形してセラミックグリーンシートとし、このセラミックグリーンシートを所定の長さに切断して窒化珪素を主成分とする成形体を得る。
【００６０】
次に、この窒化珪素を主成分とする成形体の主面に、顆粒または敷粉等の粉粒体を載置する。載置する方法は、篩い等を用いて振り掛ける、または粉粒体に溶媒等を加えてスラリーとし、刷毛やローラ等を用いて塗布してもよい。なお、粉粒体を構成する粉末は、例えば、珪素の粉末、窒化珪素の粉末、酸化珪素の粉末およびサイアロンの粉末の少なくともいずれかであり、これに酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、希土類元素の酸化物を含むものであってもよい。なお、顆粒とは、例えば上記粉末を混合し粉砕してスラリーとし、噴霧乾燥機で乾燥させたものであり、敷粉とは、上記粉末を用いて焼成した焼結体を粉砕したもののことである。なお、回路部材配置領域に載置する突起１ａ２の密度を48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下とするには、粉粒体の密度を31個／ｃｍ２以上321個／ｃｍ２以下とすればよい。
【００６１】
そして、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さを、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも低くするには、回路部材間領域と、回路部材配置領域とに載置する粉粒体の大きさを異ならせればよい。
【００６２】
次に、第１主面に粉粒体を載置した窒化珪素を主成分とする成形体を複数積み重ねて、この状態で焼成炉内に入れて焼成する。焼成炉内には窒化珪素質成形体の含有成分の揮発を抑制するために、酸化マグネシウムおよび希土類元素の酸化物等の成分を含んだ共材を配置してもよい。温度については、室温から300〜1000℃までは真空雰囲気中にて昇温し、その後、窒素ガスを導入して、窒素分圧を15〜300ｋＰａに維持し、焼成炉内の温度をさらに上げて、1700℃以上1800℃未満の温度で４時間以上10時間以下保持することによって、窒化珪素を主成分とする本実施形態の回路基板10を構成する支持基板１を得ることができる。なお、上述した方法によれば、第１主面に存在する突起１ａは一体化されており、突起１ａの隆起部１ｂの一部からは、窒化珪素を主成分とする結晶粒の成長により針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びている。
【００６３】
また、第２主面に粉粒体を載置した窒化珪素を主成分とする成形体を複数積み重ね、上述した方法と同じ方法で焼成することにより、第１主面と同様、第２主面にも珪素を含む多数の隆起部１ｆが一体化しており、隆起部１ｆの一部から、窒化珪素を主成分とする結晶粒の成長により針状結晶１ｈまたは柱状結晶１ｇが複数伸びている窒化珪素を主成分とする本実施形態の回路基板10を構成する支持基板１を得ることができる。なお、放熱部材配置領域に載置する突起１ｅ２の密度を48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下とするには、粉粒体の密度を31個／ｃｍ２以上321個／ｃｍ２以下とすればよい。
【００６４】
次に、本実施形態の回路基板の製造方法の他の例として、支持基板を形成するセラミック焼結体の主成分が窒化アルミニウムである場合について説明する。まず、窒化アルミニウムの粉末と、焼結助剤として希土類元素の酸化物の粉末とを所定量秤量した後、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、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の有機バインダーを加えてスラリーを得る。なお、ここで、焼結助剤の粉末の添加量は、窒化アルミニウムの粉末と焼結助剤の粉末との総和100質量％のうち、１質量％以上３質量％以下となるようにすればよい。
【００６５】
次に、得られたスラリーをＡＳＴＭ  Ｅ  11−61に記載されている粒度番号が200のメッシュより細かいメッシュの篩いに通した後に、ドクターブレード法を用いて、スラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートとし、このセラミックグリーンシートを所定の長さに切断して窒化アルミニウムを主成分とする成形体を得る。
【００６６】
次に、この窒化アルミニウムを主成分とする成形体の主面にアルミニウムを含む顆粒または敷粉等の多数の粉粒体を載置する。載置する方法は、篩い等を用いて振り掛ける、または粉粒体に溶媒等を加えてスラリーとし、刷毛やローラ等を用いて塗布してもよい。なお、粉粒体を構成する粉末は、例えば、アルミニウムの粉末、窒化アルミニウムの粉末および酸化アルミニウムの粉末の少なくともいずれかであり、これに希土類元素の酸化物を含むものであってもよい。
【００６７】
次に、第１主面に粉粒体を載置した窒化アルミニウムを主成分とする成形体を複数積み重ねて、この状態で焼成炉内に入れて焼成する。温度については、まず、窒素またはアルゴン雰囲気中、温度を600℃以上850℃以下として脱脂した後に昇温し、1300℃以上1500℃以下の温度で２時間以上５時間以下保持する。そして、さらに昇温し、1780℃以上1820℃以下の温度で２時間以上５時間以下保持することによって、窒化アルミニウムを主成分とする、本実施形態の回路基板10を構成する支持基板１を得ることができる。なお、焼成炉内の焼成における圧力は、例えば、100ｋＰａ以上10ＭＰａ以下にすればよい。
【００６８】
なお、支持基板１の第１主面のクルトシス（Ｒｋｕ）が２以上であり、スキューネス（Ｒｓｋ）が１以下である支持基板１を得るには、粉末圧延法に用いる第１主面側に配置するロールのクルトシス（Ｒｋｕ）が2.5以上、スキューネス（Ｒｓｋ）が1.5以下であるロールを用いればよい。また、第２主面についても同様である。
【００６９】
そして、図４に示す例の本実施形態の回路基板10を得るには、本実施形態の回路基板10を構成する支持基板１の第１主面および第２主面に、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択される少なくとも１種の活性金属を含む銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）系合金のペースト状のろう材を、スクリーン印刷法、ロールコーター法および刷毛塗り法等のいずれかで塗布する。なお、上記ペースト状のろう材に、モリブデン、タンタル、オスミウム、レニウムおよびタングステンから選ばれる１種以上を含有させてもよい。
【００７０】
次に、第１の接合層３となるろう材上に銅を主成分とする回路部材２を、第２の接合層６となるろう材上に銅を主成分とする放熱部材５を配置する。その後、800℃以上900℃以下の温度で加熱することにより、支持基板１の第１主面および第２主面に塗布されたろう材は、それぞれ第１の接合層３、第２の接合層６となり、回路部材２および放熱部材５は、それぞれ第１の接合層３、第２の接合層６を介して支持基板１に接合されることとなる。そして、これにより、図４に示す例の本実施形態の回路基板10を得ることができる。
【００７１】
なお、粉粒体の載置において、成形体の主面に同じ大きさの粉粒体を載置して作製した基板状の焼結体を用いたときには、次の方法によっても、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さを、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも低くすることができる。この基板状の焼結体を用いて、上述した方法により、第１の接合層３を介して第１主面に回路部材２を接合し、第２の接合層６を介して第２主面に放熱部材５を接合した後、接合面と反対側の回路部材２および放熱部材５の各主面に耐酸性を有するレジストをスクリーン印刷法またはロールコーター法を用いて塗布し、乾燥させる。レジストを乾燥させた後、硫酸と過酸化水素水との混合液、塩化第２銅溶液または塩化第２鉄溶液を用いて、支持基板１の第１主面側、第２主面側ともにエッチングする。そして、エッチングした後、40℃以上90℃以下に加熱された水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液またはこれらを混合した水溶液を用いて、レジストを剥離すればよい。
【００７２】
また、図６に示す例の本実施形態の回路基板10を得るには、まず、本実施形態の回路基板10を構成する支持基板１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択される少なくとも１種の活性金属を含む銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）系合金のペースト状のろう材を、スクリーン印刷法、ロールコーター法および刷毛塗り法等のいずれかで塗布する。次に、第１の金属層４、第２の金属層７となる銅を主成分とする薄状の中間材をそれぞれ各主面に塗布したろう材上に配置する。その後、800℃以上900℃以下で加熱することにより、支持基板１の第１主面および第２主面に塗布されたろう材は、それぞれ第１の接合層３、第２の接合層６となる。
【００７３】
次に、第１の接合層３上の第１の金属層４となる薄状の中間材および第２の接合層６上の第２の金属層７となる薄状の中間材が、それぞれ回路部材２および放熱部材５と対向する面を研磨する。そして、第１主面側に銅を主成分とする回路部材２を、第２主面側に銅を主成分とする放熱部材５を配置し、水素、窒素、ネオンまたはアルゴンのいずれかから選ばれる雰囲気中、300℃以上500℃以下で加熱し、30ＭＰａ以上の圧力を加えることにより、第１の接合層３および第１の金属層４を順次介して支持基板１の第１主面に回路部材２を接合することができる、また、第２の接合層６および第２の金属層７を順次介して支持基板１の第２主面に放熱部材５を接合することができ、これにより、図６に示す例の本実施形態の回路基板10を得ることができる。
【００７４】
そして、この本実施形態の回路基板10における回路部材２上に電子部品８，９を搭載することにより、本実施形態の電子装置Ｓとすることができる。
【００７５】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００７６】
まず、β化率が10％（即ち、α化率が90％）である窒化珪素の粉末と、焼結助剤として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の粉末とを、回転ミルを用いて粒径（Ｄ９０）が１μｍ以下となるまで湿式で混合および粉砕を行ない、有機バインダーを加えてスラリーとした。ここで、窒化珪素の粉末とこれら焼結助剤との合計の総和を100質量％のうち、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の粉末は、それぞれ５質量％、10質量％とした。【００７７】
次に、得られたスラリーをＡＳＴＭ  Ｅ  11−61に記載されている粒度番号が250のメッシュの篩いに通した後に噴霧乾燥機を用いて乾燥させることによって窒化珪素質顆粒を得た。そして、粉末圧延法を用いて窒化珪素質顆粒をシート状に成形してセラミックグリーンシートとし、このセラミックグリーンシートを所定の長さに切断した窒化珪素質成形体を得た。【００７８】
次に、窒化珪素を主成分とし、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）を焼結助剤とする粉粒体である顆粒を上述した方法と同じ方法により得た。この顆粒の作製において、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の粉末の添加量は、窒化珪素の粉末とこれら焼結助剤との合計の総和を100質量％のうち、それぞれ５質量％、10質量％とした。【００７９】
そして、支持基板における突起１ａ２の平均高さが表１に示す値となる粉粒体を用いて、窒化珪素質成形体の第１主面に粉粒体を載置した。【００８０】
次に、第１主面に粉粒体を載置した窒化珪素質成形体を試料毎に複数積み重ねて、この状態で焼成炉内に入れて焼成した。なお、焼成炉内には窒化珪素質成形体の含有成分の揮発を抑制するために、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）を含んだ共材を配置した。温度については、室温から500℃までは真空雰囲気中にて昇温し、その後、窒素ガスを導入して、窒素分圧を30ｋＰａに維持した。そして、焼成炉内の温度をさらに上げて、温度を1750℃として、表１に示す時間で保持することによって、長さが60ｍｍ、幅が30ｍｍ、厚みが0.32ｍｍである窒化珪素質基板を得た。【００８１】
次に、得られた窒化珪素質基板を用いて、図２に示すように、第１主面の回路部材２ａ，２ｂが配置される部分に、ペースト状のろう材をスクリーン印刷で塗布した後、135℃で乾燥した。【００８２】
ここで、塗布するろう材は、銀および銅を主成分とし、チタン、モリブデンおよび錫を添加成分とするろう材であり、銀、銅、チタン、モリブデンおよび錫の各含有量はそれぞれ48.2質量％、37.1質量％、2.3質量％、10.0質量％、2.4質量％とした。【００８３】
そして、ろう材に接するように無酸素銅からなる回路部材２ａ，２ｂを図２に示すように配置して、真空雰囲気中において840℃に保持した状態で、30ＭＰａ以上の圧力で加圧接合した。そして、加圧接合後、加圧した状態のままで銅が酸化しない温度である50℃まで冷却して取出すことにより、第１の接合層３を介して回路部材２ａ，２ｂを接合した。【００８４】
そして、接合面と反対側の回路部材２ａ，２ｂの各主面に耐酸性を有するレジストをスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させた。次いで、塩化第２銅溶液を用いて、エッチングした。そして、エッチングした後、70℃に加熱された水酸化ナトリウム水溶液を用いて、レジストを剥離することによって、回路基板10である試料Ｎｏ．１〜３を得た。なお、塩化第２鉄溶液の比重および温度は、それぞれ1.45、45℃とし、エッチングを行なった時間は、表１に示す通りとした。【００８５】
また、試料Ｎｏ．１〜３とろう材を塗布して乾燥するところまで同じ工程で作製したものを用いて、このろう材に接するように、無酸素銅からなり第１の金属層４となる中間材を図３に示すように配置して、真空雰囲気中において840℃で加熱した。次に、第１の金属層４となる中間材の回路部材２ａ，２ｂと対向する面を研磨した後、回路部材２ａ，２ｂを配置し、水素雰囲気中にて、400℃に保持した状態で、30ＭＰａ以上の圧力で加圧接合した。そして、加圧接合後、加圧した状態のままで50℃まで冷却して取出すことにより、第１の接合層３および第１の金属層４を順次介して回路部材２ａ，２ｂを接合した。【００８６】
そして、上述した方法と同様の方法によりエッチングを行ない、回路基板10である試料Ｎｏ．４〜６を得た。【００８７】
また、比較例として、支持基板における突起１ａ２の平均高さが表１に示す値となる粉粒体を用いて、エッチングを施さないこと以外は、試料Ｎｏ．１〜３を得た方法と同じ方法を用いて、試料Ｎｏ．７，８を得た。【００８８】
ここで、試料Ｎｏ．１〜８を構成する回路部材２ａ，２ｂは、それぞれ一辺が24ｍｍの正方形状であり、厚みが２ｍｍであり、回路部材２ａと回路部材２ｂとの間隔を２ｍｍとした。さらに、第１の接合層３ａ，３ｂは、回路部材２ａ，２ｂにそれぞれ合わせた形状とし、厚みを0.025ｍｍとした。また、試料Ｎｏ．４〜６を構成する第１の金属層４は、回路部材２ａ，２ｂに合わせた形状とし、厚みを0.35ｍｍとした。【００８９】
そして、回路部材２ａ，２ｂ間に交流電圧を印加し、回路部材２ａ，２ｂ間で絶縁が破壊したときの電圧（以下、絶縁破壊電圧という。）を耐電圧試験機によって測定し、測定した絶縁破壊電圧の値を表１に示した。【００９０】
また、回路部材２ａの引きはがし強さ（ｋＮ／ｍ）をＪＩＳ  Ｃ  6481−1996に準拠して測定することにより、回路部材２ａと支持基板１との接合強度を評価した。接合強度の評価については、回路部材２ａの引きはがし強さを測定することによって行ない、その値を表１に示した。なお、引きはがし強さを測定する試料は、一辺が24ｍｍの正方形状の回路部材２ａのＸ方向の両側をエッチングにより除去して10ｍｍ×24ｍｍとして測定を行なった。【００９１】
そして、窒素ガス雰囲気において、260℃の温度で各試料を５分間保持した。次に、ＪＩＳ  Ｂ  0601−2001（ＩＳＯ  4287−1997)に準拠して触針式の表面粗さ計を用い、支持基板の長手方向の最大高さＲＺを測定し、この測定値を反りの値とした。なお、測定長さ、カットオフ値、触針の先端半径および触針の走査速度はそれぞれ55ｍｍ、Ｒ＋Ｗ、２μｍ、１ｍｍ／秒とし、測定した反りの値を表１に示した。【００９２】
そして、各試料の支持基板１における突起１ａ１，１ａ２の各平均高さの算出については、まず、支持基板１からそれぞれ突起１ａ１，１ａ２を含む部分を切り出して樹脂に埋め込んだ後、破断面をクロスセクションポリシャ法によって研磨してそれぞれ突起１ａ１，１ａ２を含む研磨面を作製した。具体的には、走査型電子顕微鏡用試料作製装置（クロスセクションポリッシャ、日本電子株式会社製ＳＭ―09010）を用い、照射するアルゴンイオンの加速電圧を６ｋＶとし、検出されるアルゴンイオンの電流の最大値の70〜80％となるようにアルゴンガスの流量を調整し、研磨時間を８時間とした。次に、光学顕微鏡を用いて、倍率を800倍として、上記研磨面におけるそれぞれ10個の突起１ａ１，１ａ２の高さＥ，Ｆを測定し、算出した平均高さを表１に示した。【００９３】
【表１】
2013008651.tif 000003
【００９４】
表１に示す通り、試料Ｎｏ．１〜６は、回路部材間領域に存在する突起１ａ１の平均高さが、回路部材配置領域に存在する突起１ａ２の平均高さよりも低い構成であることにより、回路部材２間における絶縁破壊が起こりにくく、支持基板１と回路部材２とを強固に接合できることがわかった。【００９５】
また、回路部材間領域に突起１ａ１が存在していることによる放熱特性を確認するため、突起を有していない支持基板を用意し、試料Ｎｏ．１〜３の作製において用いたろう材および回路部材を用いて回路基板を作製した。そして、試料Ｎｏ．１とこの回路部材間領域に突起を有していない試料の回路部材２ａ，２ｂ上にそれぞれ半導体素子を搭載した後、30Ａの電流を流した。電流を流してから５分後にそれぞれの半導体素子の表面における温度をサーモグラフィーで測定し、その温度の平均値を比較したところ、回路部材間領域に突起を有していない試料が76℃であったのに対し、試料Ｎｏ．１は72℃であり回路部材間領域に突起１ａ１が存在していることにより、放熱特性を向上できることがわかった。【００９６】
また、試料Ｎｏ．４〜６は、銅を主成分とする第１の金属層４が、第１の接合層３と回路部材２との間に配置されていることから、銅の拡散作用によって、より低い温度で支持基板１と回路部材２とが接合されているため、接合時に支持基板１に生じる反りが抑制されている。この結果から、より厚い回路部材２を用いることができ、放熱特性を高くできることがわかった。【００９７】
また、試料Ｎｏ．１と同様の作製方法において、第１主面のクルトシス（Ｒｋｕ）が２以上であり、スキューネス（Ｒｓｋ）が１以下である支持基板１を用いた試料を作製したところ、引きはがし強さにおいて約５％向上し、接合強度を高められることがわかった。
【実施例２】
【００９８】
実施例１で作製した試料Ｎｏ．1〜８の構成に加えて、第２主面に放熱部材５を配置した試料を作製した。よって、第１主面側の説明は省略する。まず、実施例１と同様の方法で窒化珪素質成形体を作製した。そして、支持基板１における突起１ｅ２の平均高さが表２に示す値となる粉粒体とを用いて、窒化珪素質成形体の第２主面に粉粒体を載置した。【００９９】
そして、実施例１と同様の方法で焼成することにより窒化珪素質基板を得た。次に、試料Ｎｏ．９〜11については、図４に示す構成となるように、実施例１の試料Ｎｏ．１〜３における回路部材２の接合方法と同様の方法により放熱部材２を接合し、その後エッチングを施した。また、試料Ｎｏ．12〜14については、図６に示す構成となるように、実施例１の試料Ｎｏ．４〜６における回路部材２の接合方法と同様の方法により放熱部材２を接合し、その後エッチングを施した。【０１００】
また、比較例として、試料Ｎｏ．15については、実施例１の試料Ｎｏ．７における回路部材２の接合方法と同様の方法により放熱部材２を接合した。また、試料Ｎｏ．16については、実施例１の試料Ｎｏ．８における回路部材２の接合方法と同様の方法により放熱部材２を接合した。【０１０１】
ここで、試料Ｎｏ．９〜16を構成する放熱部材５ａ，５ｂは、それぞれ一辺が26ｍｍの正方形状であり、厚みが２ｍｍであり、放熱部材５ａと放熱部材５ｂとの間隔を２ｍｍとした。さらに、第２の接合層６ａ，６ｂは、放熱部材５ａ，５ｂにそれぞれ合わせた形状とし、厚みを0.025ｍｍとした。また、試料Ｎｏ．12〜14を構成する第２の金属層７は、放熱部材５ａ，５ｂに合わせた形状とし、厚みを0.35ｍｍとした。【０１０２】
そして、実施例１と同様の方法で、放熱部材５ａ，５ｂ間における絶縁破壊電圧を測定した。また、引きはがし強さ（ｋＮ／ｍ）を測定した。なお、引きはがし強さを測定する試料は、一辺が26ｍｍの正方形状の放熱部材５ａのＸ方向の両側をエッチングにより除去して10ｍｍ×26ｍｍとして測定を行なった。また、実施例１と同様の方法で、支持基板１の長手方向の最大高さＲＺを測定し、この測定値を反りの値とした。また、各試料の放熱部材５における突起１ｅ１，１ｅ２の各平均高さを実施例１と同様の方法で測定して算出した。結果を表２に示す。【０１０３】
【表２】
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【０１０４】
表２に示す通り、試料Ｎｏ．９〜14は、放熱部材間領域に存在する突起１ｅ１の平均高さが、放熱部材配置領域に存在する突起１ｅ２の平均高さよりも低い構成であることにより、回路部材２間における絶縁破壊が起こりにくく、支持基板１と放熱部材５とを強固に接合できることがわかった。【０１０５】
また、試料Ｎｏ．12〜14は、銅を主成分とする第２の金属層７が、第２の接合層６と放熱部材５との間に配置されていることから、銅の拡散作用によって、より低い温度で支持基板１と放熱部材５とが接合されているため、接合時に支持基板１に生じる反りが抑制されている。この結果から、より厚い放熱部材５を用いることができ、放熱特性を高くできることがわかった。
【実施例３】
【０１０６】
次に、支持基板１の主成分の違いによる熱伝導率および３点曲げ強度の確認を行なった。酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムをそれぞれ主成分とするセラミックスからなる支持基板１を作製し、ＪＩＳ  Ｒ  1611−1997およびＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  17565：2003（ＭＯＤ））に準拠して、それぞれ各試料の熱伝導率および３点曲げ強度を測定した。これらの測定値を表３に示す。【０１０７】
【表３】
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【０１０８】
表３に示す通り、試料Ｎｏ．17〜19は、支持基板１がそれぞれ酸化アルミニウム、窒化珪素、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から，熱伝導率が34Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、３点曲げ強度が310ＭＰａ以上であり、回路基板10の支持基板１に求められる熱的、機械的特性を満足していることがわかった。【０１０９】
また、上記結果から、本実施形態の回路基板10は、回路部材２間における絶縁破壊が発生しにくく、放熱特性に優れているとともに、回路部材２と支持基板１とは強固に接合されていることから、この回路基板10における回路部材２上に電子部品を搭載してなる電子装置は、信頼性の高い優れた電子装置とできることがわかった。
【符号の説明】
【０１１０】
１：支持基板
１ａ，１ｅ：突起
１ｂ，１ｆ：隆起部
１ｃ，１ｇ：針状結晶
１ｄ，１ｈ：柱状結晶
２：回路部材
３：第１の接合層
４：第１の金属層
５：放熱部材
６：第２の接合層
７：第２の金属層
８，９：電子部品
10：回路基板
Ｓ：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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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