(57)【要約】  【課題】  金属からなる部材を接合したときの接合強度を高くすることができる窒化珪素質基板と、この窒化珪素質基板を用いることにより信頼性を向上させることのできる回路基板ならびに電子装置を提供する。  【解決手段】  窒化珪素質焼結体からなる基板１ａの主面に珪素を含む多数の粒状体１ｂが一体化しており、粒状体１ｂの一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びている窒化珪素質基板１である。基板１ａの主面にろう材を塗布し、塗布したろう材の上に回路部材や放熱部材を配置した後、加熱して接合するときに、基板１ａの主面に多数の粒状体１ｂが一体化しており、粒状体１ｂの一部から、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びていることによって高いアンカー効果が得られるため、窒化珪素質基板１と回路部材や放熱部材とを強固に接合することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化珪素質焼結体からなる基板の主面に珪素を含む多数の粒状体が一体化しており、該粒状体の一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶または柱状結晶が複数伸びていることを特徴とする窒化珪素質基板。
【請求項２】
前記粒状体は、前記基板の主面に対して半球状に一体化していることを特徴とする請求項１に記載の窒化珪素質基板。
【請求項３】
前記粒状体は、複数の列状に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化珪素質基板。
【請求項４】
前記粒状体は、密度が４８個／ｃｍ２以上５０２個／ｃｍ２以下である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窒化珪素質基板。
【請求項５】
前記粒状体は、アルミニウムの酸化物を含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の窒化珪素質基板。
【請求項６】
アルミニウムの酸化物の含有量は、前記粒状体よりも前記基板の方が少ないことを特徴とする請求項５に記載の窒化珪素質基板。
【請求項７】
前記粒状体は、炭素の含有量が０．０５質量％以下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窒化珪素質基板。
【請求項８】
前記粒状体は、酸素の含有量が３．５質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の窒化珪素質基板。
【請求項９】
前記基板の主面から窒化珪素を主成分とする第２の針状結晶または柱状結晶が複数伸びており、前記針状結晶または柱状結晶は、前記第２の針状結晶または柱状結晶よりも径が細いことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の窒化珪素質基板。
【請求項１０】
前記基板は、前記粒状体よりも平均粒径が小さい窒化珪素を主成分とする結晶からなることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の窒化珪素質基板。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の窒化珪素質基板からなる支持基板の一方の主面に金属からなる回路部材を、他方の主面に金属からなる放熱部材をそれぞれろう材を介して接合してなることを特徴とする回路基板。
【請求項１２】
請求項１１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】
本発明は、放熱部材や回路部材の支持基板となる窒化珪素質基板に関するものである。また、この窒化珪素質基板からなる支持基板の両側の主面に、銅またはアルミニウムを主成分とする回路部材および放熱部材をそれぞれろう材を介して接合された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，金属酸化膜型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，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】
そして、電子部品を搭載する回路部材を設けてなる回路基板としては、絶縁性のセラミックスからなる支持基板の両側の主面にろう材を介して熱伝導率の高い金属からなる回路部材および放熱部材がそれぞれ接合されているものであり、セラミックスからなる支持基板として、熱伝導性や機械的特性に優れた窒化珪素質基板が注目されている。【０００４】
このような窒化珪素質基板として、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ケイ素基板が提案されている。【０００５】
そして、このような窒化ケイ素基板の表面性状を調整する方法として、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する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で提案された回路搭載用窒化ケイ素基板は、表面性状を調整するために、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するものであるために、窒化ケイ素基板の表面に存在する窒化ケイ素粒子は脱粒しやすくなっており、また、上述した機械加工によって粒界相を機械的に除去した窒化ケイ素基板の表面においては、この粒界相の除去された空隙にはろう材が入りにくいものであるため、今日求められている、半導体素子等の電子部品の作動に伴う繰り返しの冷熱サイクルに起因する金属回路板の剥離を抑制することのできる高い信頼性に応える接合強度を十分に有していると言えるものではなかった。【０００８】
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、回路部材，放熱部材等の金属からなる部材をそれぞれ接合したときの接合強度を高くすることができる窒化珪素質基板と、この窒化珪素質基板を用いることにより信頼性を向上させることのできる回路基板ならびに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】
【０００９】
本発明の窒化珪素質基板は、窒化珪素質焼結体からなる基板の主面に珪素を含む多数の粒状体が一体化しており、該粒状体の一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶または柱状結晶が複数伸びていることを特徴とするものである。【００１０】
また、本発明の回路基板は、上記構成の窒化珪素質基板からなる支持基板の一方の主面に金属からなる回路部材を、他方の主面に金属からなる放熱部材をそれぞれろう材を介して接合してなる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、上記構成の回路基板における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ものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の窒化珪素質基板によれば、窒化珪素質焼結体からなる基板の主面に珪素を含む多数の粒状体が一体化しており、該粒状体の一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶または柱状結晶が複数伸びていることから、基板の主面にろう材を塗布し、塗布したろう材の上に金属からなる部材である回路部材や放熱部材を配置した後、加熱して窒化珪素質基板と金属からなる部材とを接合するときに、窒化珪素質基板とろう材との間において、針状結晶または柱状結晶によって高いアンカー効果が得られるため、窒化珪素質基板と金属からなる部材とを強固に接合することができる。【００１３】
また、本発明の回路基板によれば、本発明の窒化珪素質基板からなる支持基板の一方の主面に金属からなる回路部材を、他方の主面に金属からなる放熱部材をそれぞれろう材を介して接合してなることから、高いアンカー効果が得られる本発明の窒化珪素質基板からなる支持基板を用いているので、支持基板に対するろう材の密着性が上がり、支持基板と回路部材および放熱部材とを強固に接合することができる。【００１４】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の回路基板における回路部材上に電子部品を搭載したことから、電子部品が発熱を繰り返しても、支持基板と、回路部材および放熱部材とが容易に剥離しないので、耐久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】
【００１５】
【図１】本実施形態の窒化珪素質基板の一例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の部分拡大図である。
【図２】本実施形態の窒化珪素質基板の断面における粒状体を示す写真である。
【図３】本実施形態の窒化珪素質基板の他の例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図である。
【図４】本実施形態の窒化珪素質基板の他の例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線での断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線での断面図である。
【図５】本実施形態の窒化珪素質基板の他の例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＧ部の部分拡大図である。
【図６】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）のＨ−Ｈ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図７】本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図８】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Ｊ−Ｊ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図９】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Ｋ−Ｋ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図１０】本実施形態の熱電変換モジュールの一例を示す、（ａ）は部分破断した斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本実施形態の窒化珪素質基板，回路基板および電子装置の一例について説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態の窒化珪素質基板の一例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の部分拡大図である。
【００１８】
本実施形態の窒化珪素質基板１は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、窒化珪素質焼結体からなる基板１ａの主面（図１（ａ）における図示面）に珪素を含む多数の粒状体１ｂが一体化している。ここで、粒状体１ｂとは、珪素を含む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顆粒または珪素を含む粉末を用いて焼成した焼結体を粉砕した敷粉等の粉粒体が焼成されてなるものである。そして、図１（ｃ）に示すように、粒状体１ｂの一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びている表面形態であることにより、基板１ａの主面にろう材を塗布し、塗布したろう材の上に、図示しない金属からなる部材（以下、金属部材という。）である回路部材や放熱部材を配置した後、加熱して窒化珪素質基板１と金属部材とを接合するときに、窒化珪素質基板１とろう材との間において、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄによって高いアンカー効果が得られるため、窒化珪素質基板１と金属部材とを強固に接合することができる。また、基板１ａの主面に金属部材を直接配置して加熱することによっても、同様の効果により、従来の基板を用いたときよりも強固に接合することができる。
【００１９】
ここで、基板１ａを構成する窒化珪素質焼結体は、窒化珪素を80質量％以上含有してなるものであり、特に、90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は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）の少なくともいずれかならびに希土類元素の酸化物（例えば、Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｃｅ２Ｏ３，Ｐｒ６Ｏ11，Ｎｄ２Ｏ３，Ｐｍ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｔｂ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３，Ｈｏ２Ｏ３，Ｅｒ２Ｏ３，Ｔｍ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ３およびＬｕ２Ｏ３の少なくともいずれか）が含まれていてもよい。
【００２０】
窒化珪素質焼結体の主成分である窒化珪素は、Ｘ線回折法を用いて同定することができる。また、窒化珪素の含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により珪素（Ｓｉ）の含有量を求め、この含有量を窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）に換算することで求めることができる。
【００２１】
また、基板１ａの主面に一体化された多数の粒状体１ｂは、珪素を含むものであり、具体的には、珪素，窒化珪素，酸化珪素およびサイアロンの少なくともいずれかであることが好ましく、これらの成分は薄膜Ｘ線回折法または透過電子顕微鏡を用いて同定することができる。また、粒状体１ｂは、任意の断面において、例えば、主面における幅が10μｍ以上48μｍ以下であり、主面からの高さが16μｍ以上52μｍ以下である。このような粒状体の幅および高さは、光学顕微鏡を用い、倍率を100倍以上500倍以下として求めることができる。
【００２２】
また、粒状体１ｂの一部から複数伸びている針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、窒化珪素を主成分とするものであり、窒化珪素を60質量％以上含有してなることが好適であり、さらに、70質量％以上含有していることがより好適である。
【００２３】
この針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの主成分である窒化珪素は、薄膜Ｘ線回折法または透過電子顕微鏡を用いて同定することができる。また、窒化珪素の含有量は、透過電子顕微鏡を用いて測定することにより珪素（Ｓｉ）の含有量を求め、この含有量を窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）に換算することで求めることができる。また、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、例えば、粒状体１ｂの表面からの突出長さは２μｍ以上10μｍ以下であり、突出長さの中間の位置における直径は0.2μｍ以上５μｍ以下である。このような針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、光学顕微鏡を用い、倍率を100倍以上1000倍以下として確認することができる。
【００２４】
また、粒状体１ｂの一部から複数伸びている針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、特定方向に配向していないことが好適であり、特定方向に配向していないことによって、より高いアンカー効果を得ることができる。
【００２５】
図２は、本実施形態の窒化珪素質基板の断面における粒状体を示す写真である。
【００２６】
図２に示す例の窒化珪素質基板１の断面の写真では、基板１ａの主面に対して半球状に一体化している粒状体１ｂ１と半球状以外の形状である粒状体１ｂ２とを示している。ここで、粒状体１は、基板１ａの主面に対して半球状に一体化していることが好ましい。粒状体１ｂ１のように、基板１ａの主面に対して半球状に一体化しているときには、焼成後の残留応力が半球状以外の形状である粒状体１ｂ２に比べて粒状体１ｂ１の周辺に残りにくいので、基板１ａの強度が低下するおそれを少なくすることができる。
【００２７】
なお、本実施形態における半球状とは、真球，扁平球および回転楕円体等のほぼ中心の位置で切断した形状を含み、表面全体にわたって角部がない形状をいい、半球状に一体化している粒状体１ｂ１の個数の比率は、粒状体１ｂ全数に対して55％以上であることが好適である。
【００２８】
図３は、本実施形態の窒化珪素質基板の他の例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図である。
【００２９】
本実施形態の窒化珪素質基板１は、図３に示す例のように、粒状体１ｂが複数の列状に配置されていることが好ましい。粒状体１ｂが複数の列状に配置されているときには、窒化珪素質基板１と金属部材との接合時における、本実施形態の窒化珪素質基板１の表面形態によって得られる高いアンカー効果の場所によるばらつきを抑えることができる。このように、複数の列状に配置された、隣り合う粒状体１ｂの各中心点の間隔ａは、例えば0.1ｍｍ以上0.5ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
図４は、本実施形態の窒化珪素質基板の他の例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線での断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線での断面図である。
【００３１】
図３に示す例の窒化珪素質基板１では、粒状体１ｂは、図中に矢印で方向を示すＸ方向およびＹ方向のうち、Ｘ方向のみ複数の列状に配置されていたが、図４に示す例の窒化珪素質基板１では、Ｘ方向およびＹ方向ともに複数の列状に配置されている。このように、Ｘ方向およびＹ方向ともに複数の列状に配置されているときには、窒化珪素質基板１と金属部材との接合時における、本実施形態の窒化珪素質基板１の表面形態によって得られる高いアンカー効果の場所によるばらつきをさらに抑えることができる。このように、Ｘ方向およびＹ方向ともに複数の列状に配置された、隣り合う粒状体１ｂの各中心点の間隔ｂ，ｃは、いずれも例えば、0.1ｍｍ以上0.5ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
なお、図１，３，４では、窒化珪素質焼結体からなる基板１ａの両方の主面に珪素を含む多数の粒状体１ｂが一体化している窒化珪素質基板１を示したが、金属部材が一方の主面にのみ接合される場合、その主面にのみ粒状体１ｂが一体化されていればよい。
【００３３】
また、本実施形態の窒化珪素質基板１における粒状体１ｂは、密度が48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下であることが好適である。粒状体１ｂの密度がこの範囲であるときには、粒状体１ｂが散在したり、凝集したりすることなく、適正な間隔で粒状体１ｂが配置されることとなるので、適正な間隔で配置された粒状体１ｂの一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びていることによって、窒化珪素質基板１とろう材との間におけるアンカー効果が高まり、窒化珪素質基板１と金属部材とをより強固に接合することができる。特に、粒状体１ｂは、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。
【００３４】
粒状体１ｂの密度は、光学顕微鏡を用いて、倍率を50倍以上1000倍以下として基板１ａの主面から、例えば、170μｍ×170μｍの範囲を選び、その範囲における粒状体１ｂの個数を数えて、１ｃｍ２当りの粒状体１ｂの密度を算出すればよい。
【００３５】
また、本実施形態の窒化珪素質基板１における粒状体１ｂは、アルミニウムの酸化物を含んでいることが好適である。粒状体１ｂがアルミニウムの酸化物を含んでいる、すなわち、粒状体１ｂとなる粉粒体にアルミニウムの酸化物を含んでいるときには、焼結工程で液相焼結がより促進されるので、粒状体１ｂは、基板１ａに強固に固着されて一体化されたものとなり、機械的強度を高くすることができる。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、粒状体１ｂが基板１ａに強固に固着されて一体化されるとともに、粒状体１ｂを形成する結晶間に存在する粒界相の耐食性が向上するので、粒状体１ｂの耐食性を高くすることができる。なお、粒状体１ｂ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を用いて同定することができる。
【００３６】
また、本実施形態の窒化珪素質基板１において、アルミニウムの酸化物の含有量は、粒状体１ｂよりも基板１ａ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、粒状体１ｂよりも基板１ａの方が少ないときには、この粒状体１ｂと基板１ａとの含有量が等しいときや基板１ａの方の含有量が多いときよりも、基板１ａを形成する結晶およびこれら結晶間に存在する粒界相におけるフォノンの伝搬が進みやすくなるので、基板１ａ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、基板１ａ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、窒化珪素質基板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。
【００３７】
特に、基板１ａ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。
【００３８】
また、本実施形態の窒化珪素質基板１における粒状体１ｂは、炭素の含有量が0.05質量％以下であることが好適である。炭素の含有量が0.05質量％以下であるときには、導電性を有する炭素の含有量が制限されているので、リーク電流を生じにくくさせることができる。粒状体１ｂに含まれる炭素の含有量は、炭素分析法を用いて求めればよい。
【００３９】
また、本実施形態の窒化珪素質基板１では、粒状体１ｂは、酸素の含有量が3.5質量％以下であることが好適である。酸素の含有量が制限されていることによって、粒状体１ｂを形成する結晶間に存在する液相（粒界相）の溶融時に生じる泡状の気孔の発生が抑制される。その結果、気孔内に付着する金属成分等の導電性を有する成分も減少させることができるので、リーク電流を生じにくくさせることができる。粒状体１ｂに含まれる酸素の含有量は、酸素分析法を用いて求めればよい。なお、粒状体１ｂに含まれる酸素の含有量とは、単独で存在している酸素のみならず、金属酸化物や酸窒化物として存在している酸素を含むものである。
【００４０】
図５は、本実施形態の窒化珪素質基板の他の例を模式的に示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＧ部の部分拡大図である。
【００４１】
図５に示す例の窒化珪素質基板１では、基板１ａの主面から窒化珪素を主成分とする第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆが複数伸びており、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆよりも径が細い。このように、粒状体１ｂの一部から複数伸びている針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、基板１ａの主面から複数伸びている第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆよりも径が細いときには、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆよりも径が太いときよりもろう材と接する表面積が増えるので、窒化珪素質基板１とろう材との間におけるアンカー効果が高まり、窒化珪素質基板１と金属部材とをさらに強固に接合することができる。
【００４２】
針状結晶１ｃ，柱状結晶１ｄ，第２の針状結晶１ｅおよび第２の柱状結晶１ｆのそれぞれの径の測定は、まず、窒化珪素質基板１の一部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粒状体１ｂ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50倍以上1000倍以下として、上記研磨面において測定する。
【００４３】
具体的には、上記研磨面から例えば170μｍ×170μｍの範囲を４箇所抽出し、抽出した各箇所に対して針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄと、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆとをそれぞれ５個抽出し、各結晶の突出長さの中間の位置における直径を測定する。針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆよりも径が細い状態とは、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの平均直径が第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆの平均直径よりも小さい状態をいう。
【００４４】
特に、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの平均直径と、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆの平均直径との差は、３μｍ以上であることが好適である。
【００４５】
また、本実施形態の窒化珪素質基板１では、基板１ａは、粒状体１ｂよりも平均粒径が小さい窒化珪素を主成分とする結晶からなることが好適である。基板１ａは、粒状体１ｂよりも平均粒径が小さい窒化珪素を主成分とする結晶からなるときには、基板１ａおよび粒状体１ｂのそれぞれの平均粒径が同じである窒化珪素質基板１よりも基板１ａの強度を高くすることができるので、本実施形態の窒化珪素質基板１を、回路基板を構成する支持基板のように厚みが薄いものに用いても、信頼性が損なわれるおそれを少なくすることができる。特に、基板１ａにおける窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径は、0.5μｍ以上14μｍ以下であることが好適である。
【００４６】
なお、基板１ａおよび粒状体１ｂのそれぞれにおける結晶の各平均粒径は、窒化珪素質基板１の破断面で測定することができる。具体的には、破断面の100μｍ×100μｍにおける範囲から、基板１ａおよび粒状体１ｂをそれぞれ構成する結晶の平均粒径は、光学顕微鏡を用いて、倍率を50倍以上500倍以下とし、ＪＩＳ  Ｒ  1670−2006に準拠して求めればよい。ただし、基板１ａおよび粒状体１ｂにおける結晶の個数は、それぞれ少なくとも10個とすればよい。また、基板１ａおよび粒状体１ｂのそれぞれにおける結晶の各平均粒径が破断面で測定しにくい場合は、窒化珪素質基板１の一部を切り出して樹脂に埋め込んだ後、クロスセクションポリシャ法によって破断面を研磨して得られた研磨面を用いればよい。
【００４７】
そして、窒化珪素質基板１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。これら機械的特性を上記範囲とすることより、窒化珪素質基板１と金属部材とを接合した接合部材は、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。
【００４８】
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、窒化珪素質基板１の厚みが薄く、窒化珪素質基板１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、窒化珪素質基板１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。
【００４９】
また、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、窒化珪素質基板１の厚みが薄く、窒化珪素質基板１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。
【００５０】
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窒化珪素質焼結体の厚みが薄いときには、試験片寸法や得られた測定値から計算式により３点曲げ強度および動的弾性率を求めればよい。
【００５１】
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）），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、窒化珪素質基板１の厚みが薄く、窒化珪素質基板１から切り出した試験片の厚みをそれぞれＪＩＳ  Ｒ  1610−2003，ＪＩＳ  Ｒ  1607−1995  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、窒化珪素質基板１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窒化珪素質基板１の厚みが薄いとき、例えば0.2ｍｍ以上0.5ｍｍ未満のときには、窒化珪素質基板１に加える試験力を0.245Ｎ，試験力を保持する時間を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。
【００５２】
また、上述したような窒化珪素質基板１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、窒化珪素質基板１が小さく、窒化珪素質基板１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。
【００５３】
図６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）のＨ−Ｈ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【００５４】
図６に示す例の回路基板10は、本実施形態の窒化珪素質基板１からなる支持基板（以降、支持基板に符号１を付す。）の一方の主面に金属からなる回路部材２を、他方の主面に金属からなる放熱部材３をそれぞれろう材４ａ，４ｂを介して接合してなる回路基板10である。この回路基板10は、高いアンカー効果が得られる本実施形態の窒化珪素質基板からなる支持基板１を用いているので、支持基板１に対するろう材４ａ，４ｂの密着性が上がり、支持基板１と回路部材２および放熱部材３とを強固に接合することができる。
【００５５】
本実施形態の回路基板10を構成する支持基板１は平板状であり、例えば、長さ（図６に示すＸ方向）が20ｍｍ以上200ｍｍ以下であり、幅（図６に示すＹ方向）が10ｍｍ以上120ｍｍ以下である。支持基板１の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。
【００５６】
また、本実施形態の回路基板10を構成する回路部材２ａは、例えば、長さ（図６に示すＸ方向）が15ｍｍ以上155ｍｍ以下であり、幅（図６に示すＹ方向）が８ｍｍ以上100ｍｍ以下である。また、回路部材２ｂは、例えば、長さ（図６に示すＸ方向）が１ｍｍ以上10ｍｍ以下であり、幅（図６に示すＹ方向）が８ｍｍ以上100ｍｍ以下である。回路部材２ａ，２ｂのそれぞれの厚みは回路部材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、0.5ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００５７】
また、回路基板10を構成する放熱部材３は、発熱した電子部品（図示しない）から熱を逃がすという機能を有し、例えば、長さ（図６に示すＸ方向）が18ｍｍ以上190ｍｍ以下であり、幅（図６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。
【００５８】
そして、金属からなる回路部材２および放熱部材３とは、銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる部材である。
【００５９】
図７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Ｉ−Ｉ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【００６０】
図７に示す例の回路基板10は、窒化珪素質基板からなる支持基板１の一方の主面に金属からなる回路部材２を、他方の主面に金属からなる放熱部材３を支持基板１側からそれぞれろう材４ａ，４ｂ、金属からなる中間材５ａ，５ｂを順次介して接合してなる回路基板10である。この図７に示す例の回路基板10も図６に示す例の回路基板10と同様の作用および効果を得ることができる。また、図６に示す例の回路基板10において、回路部材２および放熱部材３の主成分が銅からなるとき、800〜900℃の接合温度が必要であるが、金属からなる中間材５ａ，５ｂとして銅材を介することにより、回路部材２および中間材５ａ間，放熱部材３および中間材５ｂ間でそれぞれの構成成分である銅が300〜500℃程度の比較的低い温度で拡散して接合することができるため、支持基板１に生じる反りを抑制することができる。その結果、回路部材２および放熱部材３の少なくともいずれかを厚くすることができるため、放熱特性を高くすることができる。
【００６１】
なお、図７に示す例の回路基板10を構成する支持基板１、回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３のそれぞれの長さ，幅，厚みは、図６に示す例の回路基板10を構成する支持基板１、回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３のそれぞれの長さ，幅，厚みと同じである。
【００６２】
図８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Ｊ−Ｊ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【００６３】
図８に示す例の回路基板10は、窒化珪素質基板からなる支持基板１の一方の主面に金属からなる回路部材２を、他方の主面に金属からなる放熱部材３を支持基板１側からそれぞれろう材４ａ，４ｂ、中間材５ａ，５ｂを順次介して接合してなる回路基板10である。図８に示す例は、並べて配置される回路部材２ａ，２ｂの大きさが同等であり、回路部材２ａ，２ｂの寸法は、例えば、長さ（図８に示すＸ方向）が８ｍｍ以上85ｍｍ以下であり、幅（図８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、図８に示す例の支持基板１および放熱部材３のそれぞれの長さ，幅，厚みは、図６および図７に示す例の回路基板10を構成する支持基板１および放熱部材３のそれぞれの長さ，幅，厚みと同じである。
【００６４】
図８に示す例のように、支持基板１の一方の主面に大きさが同等の回路部材２ａおよび回路部材２ｂが配置されているときには、図７に示す例の回路基板10と比較して、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るので、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る。
【００６５】
なお、金属からなる回路部材２および放熱部材３は、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、回路部材２および放熱部材３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る。このように、回路部材２および放熱部材３は、銅の含有量が多くなると、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）も向上する。また、銅の含有量が多くなると、降伏応力が低く、加熱すると塑性変形しやすくなるため、中間材５ａ，５ｂの材質も銅とすれば、回路部材２および中間材５ａ，放熱部材３および中間材５ｂ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。
【００６６】
また、ろう材４ａ，４ｂは、主成分が銀および銅の少なくともいずれか１種であって、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種以上を含有することが好適であり、その厚みは、支持基板１の主面に一体化している粒状体を覆うことのできる厚みとする。さらに、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種以上を含有することがより好適である。
【００６７】
また、銅からなる中間材５ａ，５ｂとしては、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。
【００６８】
なお、回路基板10を構成する窒化珪素質基板からなる支持基板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からろう材４ａ，４ｂおよび中間材５ａ，５ｂ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。
【００６９】
図９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Ｋ−Ｋ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【００７０】
図９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６，７が搭載されたものであり、これらの電子部品６，７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６，７を搭載したことから、電子部品６，７が発熱を繰り返しても、支持基板１と、回路部材２および放熱部材３とが容易に剥離しないので、耐久性の高い電子装置Ｓとすることができる。
【００７１】
図９に示す例における支持基板１の寸法は、例えば、長さ（図９に示すＸ方向）が20ｍｍ以上200ｍｍ以下であり、幅（図９に示すＹ方向）が10ｍｍ以上120ｍｍ以下であり、厚みが0.2ｍｍ以上1.0ｍｍ以下とすることが好適である。そして、回路部材２および放熱部材３の寸法は、例えば、長さ（図９に示すＸ方向）が４ｍｍ以上40ｍｍ以下であり、幅（図９に示すＹ方向）が５ｍｍ以上50ｍｍ以下であり、厚みが0.5ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好適である。
【００７２】
図９に示す例のように、回路部材２および放熱部材３が、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３が平面視で複数行および複数列に配置されることで、回路部材２および放熱部材３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。
特に、回路部材２および放熱部材３は、図９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等間隔で配置されていることが好適である。
【００７３】
さらに、本実施形態の窒化珪素質基板１は、熱電変換モジュールを構成する支持基板１にも用いることができる。
【００７４】
図10は、本実施形態の熱電変換モジュールの一例を示す、（ａ）は部分破断した斜視図であり、（ｂ）は断面図である。なお、以下の説明において、符号を付して説明するが、同部材において個々の構成を示すときには、数値の後にアルファベットを付す。
【００７５】
図10に示す熱電変換モジュール20は、対向する支持基板１ｘ，１ｙ間に、ｐ型熱電変換素子11ａとｎ型熱電変換素子11ｂとからなる熱電変換素子11が配列され、熱電変換素子11は、それぞれ支持基板１側から接合層12（12ａ），配線導体13，第２接合層12（12ｂ）を介して支持基板１に接合されており、それぞれの熱電変換素子11が電気的に直列に接続されてなるものである。
【００７６】
このような支持基板１ｘ，１ｙとして本実施形態の窒化珪素質基板を用いれば、支持基板１ｘ，１ｙの主面に珪素を含む多数の粒状体１ｂが一体化しており、粒状体１ｂの一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶または柱状結晶が複数伸びているので、加熱して支持基板１と配線導体13とを接合するときに、支持基板１とろう材との間において、針状結晶または柱状結晶によって高いアンカー効果が得られるため、支持基板１と配線導体13とを強固に接合することができる。
【００７７】
次に、本実施形態の窒化珪素質基板の製造方法について説明する。
【００７８】
まず、β化率が20％以下である窒化珪素の粉末と、添加成分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（例えば、Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｃｅ２Ｏ３，Ｐｒ６Ｏ11，Ｎｄ２Ｏ３，Ｐｍ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｔｂ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３，Ｈｏ２Ｏ３，Ｅｒ２Ｏ３，Ｔｍ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ３およびＬｕ２Ｏ３の少なくともいずれか）の粉末とを、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、粉砕してスラリーを作製する。
【００７９】
ここで、窒化珪素の粉末とこれら添加成分の粉末の合計との総和を100質量％とすると、添加成分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）の粉末のいずれかを２〜７質量％、希土類元素の酸化物（例えば、Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｃｅ２Ｏ３，Ｐｒ６Ｏ11，Ｎｄ２Ｏ３，Ｐｍ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｔｂ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３，Ｈｏ２Ｏ３，Ｅｒ２Ｏ３，Ｔｍ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ３およびＬｕ２Ｏ３の少なくともいずれか）の粉末を７〜16質量％となるようにすればよい。
【００８０】
ところで、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。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としたときに、次の式によって算出される値である。
β化率＝｛Ｉβ／（Ｉα＋Ｉβ）｝×100  （％）
窒化珪素の粉末のβ化率は、窒化珪素質焼結体の強度および破壊靱性値に影響する。β化率が20％以下の窒化珪素の粉末を用いるのは、強度および破壊靱性値をともに高くすることができるからである。β化率が20％を超える窒化珪素の粉末は、焼成工程で粒成長の核となって、粗大で、しかもアスペクト比の小さい結晶となりやすく、強度および破壊靱性値とも低下するおそれがある。そのため、特に、β化率が10％以下の窒化珪素の粉末を用いるのが好ましい。
【００８１】
窒化珪素および添加成分の粉末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、窒化珪素および添加成分の粉末の粉砕は、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。
【００８２】
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、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て窒化珪素質成形体を得る。
【００８３】
次に、この窒化珪素質成形体の主面に珪素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、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と、添加成分としての酸化マグネシウム（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である。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等である。
【００８４】
ここで、基板１ａの主面に対して半球状に一体化している粒状体１ｂとするには、球状の顆粒を用いればよい。また、複数の列状に配置されている粒状体１ｂとするには、粉粒体を複数の列状に配置可能なローラ等を用いて載置すればよく、隣り合う粉粒体の間隔は、例えば、0.125ｍｍ以上0.625ｍｍ以下とすればよい。
【００８５】
また、基板１ａの主面上の粒状体１ｂの密度を48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下とするには、窒化珪素質成形体の主面上の粉粒体の密度を31個／ｃｍ２以上321個／ｃｍ２以下とすればよい。
【００８６】
また、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの径を、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆの径よりも細くするには、基板１ａよりも粒状体１ｂを構成する添加成分の含有量を少なくすればよい。
【００８７】
また、基板１ａが粒状体１ｂよりも平均粒径が小さい窒化珪素を主成分とする結晶から構成するには、基板１ａの主成分である窒化珪素の粉末の平均粒径を粒状体１ｂの原料である珪素の粉末，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から選択された粉末の平均粒径よりも小さくすればよい。例えば、基板１ａの主成分である窒化珪素の粉末の平均粒径を0.7μｍ以上１μｍ以下とし、粒状体１ｂの原料である珪素の粉末，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から選択された粉末の平均粒径を５μｍ以上10μｍ以下とすればよい。
【００８８】
また、粒状体１ｂがアルミニウムの酸化物を含んでいるものとするには、粉粒体を構成する粉末にアルミニウムの酸化物となる成分を添加すればよい。さらに、アルミニウムの酸化物の含有量が粒状体１ｂよりも窒化珪素質基板１の方が少ないこととするには、粉粒体を構成する粉末と、窒化珪素質基板１となる原料粉末とにおけるアルミニウムの量を調整すればよい。
【００８９】
また、炭素の含有量が0.05質量％以下である粒状体１ｂを得るには、炭素の含有量が0.05質量％以下である粉粒体を、また、酸素の含有量が3.5質量％以下である粒状体１ｂを得るには、酸素の含有量が3.5質量％以下である粉粒体を用いればよい。
【００９０】
次に、主面に粉粒体を載置した窒化珪素質成形体を複数積み重ねて、この状態で黒鉛抵抗発熱体が設置された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に維持する。この状態における窒化珪素質成形体の開気孔率は40〜55％程度であるため、窒化珪素質成形体中には窒素ガスが十分充填される。1000〜1400℃付近では添加成分が固相反応を経て、液相成分を形成し、1400℃以上の温度域で、α型からβ型への相転移が不可逆的に起こる。そして、焼成炉内の温度をさらに上げて、温度を1700℃以上1800℃未満として、４時間以上10時間以下保持することによって、主面に珪素を含む多数の粒状体１ｂが一体化しており、粒状体１ｂ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１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びている窒化珪素質基板１を得ることができる。
【００９１】
次に、本実施形態の回路基板の製造方法について説明する。
【００９２】
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、Ｘ方向の長さが20ｍｍ以上200ｍｍ以下であり、Ｙ方向の長さが10ｍｍ以上120ｍｍ以下であり、厚みが0.2ｍｍ以上1.0ｍｍ以下の窒化珪素質基板からなる支持基板１を準備する。次いで、この支持基板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ばれる１種以上を含有する銀（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し、一方に銅を主成分とする回路部材２を、他方に銅を主成分とする放熱部材３を配置する。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。その後、800℃以上900℃以下で加熱して、支持基板１の一方の主面に回路部材２を、他方の主面に放熱部材３をそれぞれろう材４ａ，４ｂを介して接合してなる回路基板10を得ることができる。
【００９３】
また、図７，８に示す例の本実施形態の回路基板10を得るには、まず、上述した大きさの支持基板１を準備する。次いで、この支持基板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ばれる１種以上を含有する銀（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し、両側に薄状の銅からなる中間材５ａ，５ｂをそれぞれ配置する。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。その後、800℃以上900℃以下で加熱して、支持基板１の一方の主面にろう材４ａおよび材５ａを、他方の主面にろう材４ｂおよび銅からなる中間材５ｂを形成する。そして、銅からなる中間材５ａ，５ｂがそれぞれ回路部材２および放熱部材３と対向する面を研磨した後、銅からなる中間材５ａ，５ｂ上にそれぞれ回路部材２および放熱部材３を配置する。そして、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、300〜500℃に加熱し、30ＭＰａ以上の圧力を加えることにより、支持基板１の一方の主面に回路部材２を、他方の主面に放熱部材３をそれぞれろう材４ａ，４ｂ、銅からなる中間材５ａ，５ｂを順次介して接合してなる回路基板10を得ることができる。
【００９４】
そして、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することにより、本実施形態の電子装置とすることができる。
【００９５】
以下、本実施形態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】
【００９６】
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、添加成分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、回転ミルを用いて湿式混合し、粒径（Ｄ９０）が１μｍ以下となるまで粉砕してスラリーとした。【００９７】
ここで、窒化珪素の粉末とこれら添加成分の粉末との合計の総和を100質量％とすると、添加成分である酸化マグネシウム（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。【００９８】
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て窒化珪素質成形体を得た。【００９９】
次に、窒化珪素を主成分とし、表１に示す含有量の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）を添加成分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。そして、窒化珪素質成形体の主面上の粉粒体の密度を異ならせるため、表面形状の異なるローラを用いて各試料の窒化珪素質成形体の主面に粉粒体を載置した。その後、光学顕微鏡を用いて、倍率を800倍として窒化珪素質成形体の主面から、170μｍ×170μｍの範囲を選び、その範囲における粉粒体の個数を数え、１ｃｍ２当りの粉粒体の密度を算出した。【０１００】
次に、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、この状態で黒鉛抵抗発熱体が設置された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。【０１０１】
そして、光学顕微鏡を用いて、倍率を800倍として基板１ａの主面から、170μｍ×170μｍの範囲を選び、その範囲における粒状体１ｂの個数を数え、１ｃｍ２当りの粒状体１ｂの密度を算出した。【０１０２】
また、針状結晶１ｃ，柱状結晶１ｄ，第２の針状結晶１ｅおよび第２の柱状結晶１ｆのそれぞれの径を測定した。具体的には、まず窒化珪素質基板の一部を切り出して樹脂に埋め込んだ後、クロスセクションポリシャ法によって研磨して粒状体１ｂ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。【０１０３】
次に、光学顕微鏡を用いて、倍率を800倍として、上記研磨面から170μｍ×170μｍの範囲を４箇所抽出し、抽出した各箇所に対して針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄと、第２の針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆとをそれぞれ５個抽出し、各結晶の突出長さの中間の位置における直径を測定した。そして、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの平均直径および第２の針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆの平均直径を算出した。これらの換算値および算出値を表１に示す。【０１０４】
次に、各試料の窒化珪素質基板を支持基板１とし、図８に示すように、支持基板１の一方の主面に回路部材２ａ，２ｂの配置に、また、他方の主面に放熱部材３の配置に対応する部分にそれぞれペースト状のろう材４ａ，４ｂをスクリーン印刷で塗布した後、135℃で乾燥した。【０１０５】
ここで、塗布するろう材４ａ，４ｂは、銀および銅を主成分とし、チタン，モリブデンおよびインジウムを添加成分とするろう材であり、銀，銅，チタン，モリブデンおよびインジウムの各含有量はそれぞれ53.0質量％，38.8質量％，2.4質量％，2.9質量％，2.9質量％とした。【０１０６】
そして、ろう材４ａ，４ｂにそれぞれ接するように無酸素銅からなる中間材５ａ，５ｂを配置して、真空雰囲気中において840℃で加熱した。【０１０７】
次に、中間材５ａ，５ｂの回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３と対向する面をそれぞれ研磨した後、回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３を図８に示すように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、ろう材４ａ，４ｂおよび中間材５ａ，５ｂを順次介して回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３を支持基板１に接合した回路基板10を得た。【０１０８】
この回路部材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。また、放熱部材３は、長さが58ｍｍであり、幅が26ｍｍであり、厚みを２ｍｍとした。さらに、ろう材４ａ，４ｂは、回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３に合わせた形状とし、粒状体１ｂを覆うことのできる厚みとした。また、中間材５ａ，５ｂは、回路部材２ａ，２ｂおよび放熱部材３に合わせた形状とし、厚みを0.35ｍｍとした。【０１０９】
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。回路部材２ａの引きはがし強さの値を表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。【０１１０】
【表１】
2011087055.tif 000003
【０１１１】
表１に示す通り、試料Ｎｏ．１は、焼成時の1750℃での保持時間が短く、粒状体１ｂの一部から伸びている、窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが認められないことから、回路部材２ａの引きはがし強さの値が小さく、回路部材２ａと支持基板１との接合強度が低かった。【０１１２】
一方、試料Ｎｏ．２〜11は、粒状体１ｂの一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びていることから、回路部材２ａの引きはがし強さの値が大きく、回路部材２ａと支持基板１との接合強度が高かった。【０１１３】
また、試料Ｎｏ．３〜10は、粒状体１ｂの密度が48個／ｃｍ２以上502個／ｃｍ２以下であることから、粒状体１ｂの密度がこの範囲外の試料Ｎｏ．２，11よりも回路部材２ａの引きはがし強さの値が大きく、回路部材２ａと支持基板１との接合強度が高かった。特に、粒状体１ｂの密度が102個／ｃｍ２以上448個／ｃｍ２以下である試料Ｎｏ．５〜８は、回路部材２ａの引きはがし強さの値がさらに大きく、回路部材２ａと支持基板１との接合強度がより高かった。【０１１４】
また、試料Ｎｏ．６と試料Ｎｏ．７を比べると、試料Ｎｏ．６は基板１ａの主面から窒化珪素を主成分とする第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆが複数伸びており、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆよりも径が細いことから、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄと、第２の針状結晶１ｅまたは第２の柱状結晶１ｆとの径が同一である試料Ｎｏ．７よりも回路部材２ａの引きはがし強さの値が大きく、回路部材２ａと支持基板１との接合強度が高かった。
【実施例２】
【０１１５】
まず、実施例１で示した方法と同じ方法で窒化珪素質成形体を作製した。【０１１６】
そして、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）を添加成分とする粉末を用いた粉粒体（試料Ｎｏ．12は球状の顆粒，Ｎｏ．13は非球状の敷粉）を窒化珪素質成形体の主面に載置した。なお、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の各含有量は、窒化珪素とこれら添加成分との合計の総和を100質量％として、いずれの試料も２質量％とし、粉粒体１ｂの密度はいずれの試料も208個／ｃｍ２とした。なお、試料Ｎｏ．12に用いた球状の顆粒については、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、試料Ｎｏ．13に用いた非球状の敷粉については、上記粉末を用いて焼成した焼結体を粉砕したものを用いた。【０１１７】
次に、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、この状態で黒鉛抵抗発熱体が設置された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、温度を1750℃として、７時間保持することによって、長さが60ｍｍ，幅が４ｍｍ，厚みが３ｍｍの窒化珪素質基板である試料Ｎｏ．12，13を得た。【０１１８】
また、比較例として、窒化珪素質成形体の主面に粉粒体１ｂを載置せず、積み重ねずに平焼きとしたこと以外は上述と同条件で焼成することにより、窒化珪素基板である試料Ｎｏ．14を得た。【０１１９】
そして、試料Ｎｏ．12〜14のそれぞれの３点曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ  1601−2008に準拠して測定し、その測定値を表２に示した。【０１２０】
また、３点曲げ強度を測定した後に、光学顕微鏡を用いて、倍率を500倍とし、破断面における170μｍ×170μｍの範囲を選び、粒状体１ｂの形状を観察し、その結果を表２に示した。【０１２１】
【表２】
2011087055.tif 000004
【０１２２】
表２に示す通り、試料Ｎｏ．12は、粒状体１ｂが基板１ａの主面に対して半球状に一体化しているので、基板１ａの主面に対して半球状以外の形状で一体化している試料Ｎｏ．13に比べて、焼成後の残留応力が粒状体１ｂの周辺に残りにくくなっており、試料Ｎｏ．14と変わらぬ基板１ａの強度結果となった。
【実施例３】
【０１２３】
まず、実施例１で示した方法と同じ方法で窒化珪素質成形体を作製した。【０１２４】
そして、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）を添加成分とする粉粒体である敷粉を窒化珪素質成形体の主面に、表３に示す配置となるように載置した。なお、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の各含有量は、窒化珪素とこれら添加成分との合計の総和を100質量％として、いずれも２質量％とし、粉粒体の密度は25個／ｃｍ２とした。【０１２５】
次に、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、この状態で黒鉛抵抗発熱体が設置された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、温度を1750℃として、６時間保持することによって、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍの窒化珪素質基板である試料Ｎｏ．15〜17を得た。【０１２６】
なお、試料Ｎｏ．15〜17は、それぞれ図１，３，４に示す形状の窒化珪素質基板である。【０１２７】
そして、実施例１と同様の方法でろう材４ａおよび中間材５ａを順次介して、10ｍｍ×26ｍｍの５個の回路部材２をそれぞれの試料に接合した。次に、各試料の５個の回路部材２の引きはがし強さを測定し、引きはがし強さのばらつきを順位付けし、ばらつきが最も小さかったものを１，中間であったものを２，ばらつきが最も大きかったものを３として表３に記入した。【０１２８】
【表３】
2011087055.tif 000005
【０１２９】
表３に示す通り、試料Ｎｏ．16，17は、粒状体１ｂが複数の列状に配置されていることから、試料Ｎｏ．15と比較して引きはがし強さのばらつきが小さいことから、接合強度のばらつきが小さかった。【０１３０】
特に、試料Ｎｏ．17は、粒状体１ｂがＸ方向およびＹ方向とも複数の列状に配置されていることから、引きはがし強さのばらつきが最も小さく、回路基板10として用いれば信頼性を高められることがわかった。
【実施例４】
【０１３１】
まず、実施例１に示した方法と同じ方法で窒化珪素質成形体を作製した。【０１３２】
そして、窒化珪素を主成分とし、表４に示す成分を添加成分とする粉末を用いた粉粒体である敷粉を窒化珪素質成形体の主面に載置した。なお、これら添加成分の各含有量は、窒化珪素とこれら添加成分との合計の総和を100質量％として、表４に示す通りとし、粉粒体の密度はいずれの試料も301個／ｃｍ２とした。【０１３３】
そして、実施例３に示した方法と同じ方法で焼成することによって、長さが60ｍｍ，幅が40ｍｍ，厚みが３ｍｍの窒化珪素質基板である試料Ｎｏ．18〜20を得た。【０１３４】
そして、試料Ｎｏ．18〜20の３点曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  17565：2003（ＭＯＤ））に準拠して測定し、その値を表４に示した。【０１３５】
また、試料Ｎｏ．18〜20について、濃度が30質量％の塩酸に浸漬し、温度を90℃として100時間加熱処理した。そして、この加熱処理前後の各試料の質量を測定し、その減少比率を計算し、その値を表４に示した。また、加熱処理後の３点曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  17565：2003（ＭＯＤ））に準拠して測定し、その値を表４に示した。【０１３６】
なお、粒状体１ｂに含まれるアルミニウムの酸化物は、薄膜Ｘ線回折法を用いて、酸化物を構成する成分を同定したところ、試料Ｎｏ．19には、酸化アルミニウムが含まれており、試料Ｎｏ．20には、アルミン酸マグネシウムが含まれていた。【０１３７】
【表４】
2011087055.tif 000006
【０１３８】
表４に示す通り、試料Ｎｏ．19，20は、粒状体１ｂにアルミニウムの酸化物を含んでいることによって、焼結工程で液相焼結がより促進されて、粒状体１ｂが基板１ａに強固に固着されていることにより、機械的強度を高められることがわかった。さらに、試料Ｎｏ．20は、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ことから、粒状体１ｂを形成する結晶間に存在する粒界相の耐食性が向上しているので、粒状体１ｂの耐食性が高くなり、濃度が30質量％の塩酸に浸漬し、加熱処理した後も、試料Ｎｏ．18，19よりも試料の質量の減少比率が小さく、機械的強度が低下しにくいことがわかった。
【実施例５】
【０１３９】
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、添加成分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、回転ミルを用いて湿式混合し、粒径（Ｄ９０）が１μｍ以下となるまで粉砕してスラリーとした。【０１４０】
ここで、基板１ａにおける酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）の含有量については、それぞれ３質量％，14質量％とし、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）については、表５に示す含有量となるように調整した。
そして、実施例１で示した方法と同じ方法で窒化珪素質成形体を作製した。【０１４１】
次に、窒化珪素を主成分とし、粒状体１ｂにおける酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の各含有量が、それぞれ３質量％，14質量％，0.5質量％となるように調整された粉粒体である顆粒を実施例１で示した方法と同じ方法により得た。そして、ローラを用いて各試料の窒化珪素質成形体の主面に粉粒体を載置し、粉粒体の密度は、301個／ｃｍ２とし、実施例１の試料Ｎｏ．２〜11と同じ方法で窒化珪素質基板を作製した。【０１４２】
そして、基板１ａおよび粒状体１ｂに含まれるそれぞれのアルミニウムの酸化物は、薄膜Ｘ線回折法を用いて、酸化物を構成する成分を同定したところ、いずれも組成式がＡｌ２Ｏ３として表される酸化アルミニウムであり、この酸化物の含有量について、ＩＣＰ発光分光分析法により求め、その値を表５に示した。【０１４３】
また、熱定数測定装置（アルバック理工（株）製、ＴＣ−7000）を用いて、レーザフラッシュによる２次元法により各試料の厚み方向における熱拡散率αを測定した。また、超高感度型示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ（株）製、ＤＳＣ−6200）を用いて、示唆走査熱量法（ＤＳＣ法）により各試料の比熱容量Ｃを測定した。さらに、ＪＩＳ  Ｒ  1634−1998に準拠して、各試料のかさ密度ρ（ｋｇ／ｍ３）を測定した。【０１４４】
そして、これらの方法によって求められた値を、次式のκ＝α・Ｃ・ρに代入して、各試料の厚み方向における熱伝導率κ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を算出し、その値を表５に示した。【０１４５】
【表５】
2011087055.tif 000007
【０１４６】
表５に示す通り、試料Ｎｏ．21，22は、アルミニウムの酸化物の含有量が、粒状体１ｂよりも基板１ａの方が少ないことから、アルミニウムの酸化物の含有量が、基板１ａよりも粒状体１ｂの方が多い試料Ｎｏ．23，24よりも熱伝導率が高くなっており、基板１ａを形成する結晶およびこれら結晶間に存在する粒界相におけるフォノンの伝搬が進みやすくなっているので、基板１ａの両主面間における熱伝導が促進されていることがわかった。
【実施例６】
【０１４７】
まず、実施例５に示した方法と同じ方法で窒化珪素質成形体を作製した。【０１４８】
そして、窒化珪素を主成分とし、酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３），酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３），カーボン等を用いて、添加成分を異ならせた粉粒体である顆粒を実施例１で示した方法と同じ方法により得た。そして、表面形状の異なるローラを用いて各試料の窒化珪素質成形体の主面に載置し、粉粒体の密度は、301個／ｃｍ２とし、実施例３に示した方法と同じ方法で焼成することによって、長さが60ｍｍ，幅が40ｍｍ，厚みが３ｍｍの窒化珪素質基板である試料Ｎｏ．25〜29を得た。【０１４９】
そして、それぞれの粉粒体のみを上述した同じ方法で焼成したものを用いて、粒状体１ｂにおける炭素および酸素の各含有量を、それぞれ炭素分析法、酸素分析法により測定し、その値を表６に示した。ここで、粒状体１ｂにおける酸素の含有量は、単独で存在している酸素のみならず、金属酸化物および酸窒化物を構成する酸素との含有量である。【０１５０】
また、窒化珪素質基板の絶縁破壊電圧を、ＪＩＳ  Ｃ  2110−1994（ＩＥＣ  60243：1967（ＭＯＤ））に準拠して測定し、その値を表６に示した。【０１５１】
【表６】
2011087055.tif 000008
【０１５２】
表６に示す通り、粒状体１ｂにおける酸素の含有量が同じである試料Ｎｏ．25，27，29を比べると、試料Ｎｏ．25，27は、炭素の含有量が0.05質量％以下であることによって、導電性を有する炭素の含有量が制限されているので、試料Ｎｏ．29よりも絶縁破壊電圧が高く、リーク電流が生じにくいことがわかった。【０１５３】
また、粒状体１ｂにおける炭素の含有量が同じである試料Ｎｏ．26，27，28を比べると、試料Ｎｏ．26，27は、試料Ｎｏ．28よりも絶縁破壊電圧が高く、リーク電流が生じにくくなっているので、酸素の含有量が3.5質量％以下であることが好適であることがわかった。
【実施例７】
【０１５４】
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、添加成分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、回転ミルを用いて湿式混合し、粒径（Ｄ９０）がそれぞれ表７に示すように0.6μｍ以下，0.8μｍ，1.0μｍ以下となるまで粉砕して３種類のスラリーを得た。【０１５５】
ここで、窒化珪素の粉末とこれら添加成分の粉末との合計の総和を100質量％とすると、添加成分である酸化マグネシウム（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。【０１５６】
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、３種類の窒化珪素質顆粒を得た。そして、粉末圧延法を用いて、これら３種類の窒化珪素質顆粒をそれぞれシート状に成形してセラミックグリーンシートとし、これら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。【０１５７】
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）を添加成分とする粉粒体をローラを用いて各試料の窒化珪素質成形体の主面に載置した。
そして、実施例２に示した方法と同じ方法で焼成することによって、長さが60ｍｍ，幅が４ｍｍ，厚みが３ｍｍの窒化珪素質基板である試料Ｎｏ．30〜32を得た。【０１５８】
そして、試料Ｎｏ．30〜32のそれぞれの３点曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ  1601−2008に準拠して測定し、その測定値を表７に示した。また、基板１ａおよび粒状体１ｂにおける窒化珪素を主成分とする結晶の各平均粒径を測定するために、試料の一部を切り出して樹脂に埋め込んだ後、クロスセクションポリシャ法によって研磨して得られた研磨面を、光学顕微鏡を用い、倍率を200倍とし、ＪＩＳ  Ｒ  1670−2006に準拠して求め、その測定値を表７に示した。【０１５９】
【表７】
2011087055.tif 000009
【０１６０】
表７に示す通り、基板１ａが粒状体１ｂよりも平均粒径が小さい窒化珪素を主成分とする結晶からなる試料Ｎｏ．30，31は、基板１ａおよび粒状体１ｂのそれぞれの平均粒径が同じである試料Ｎｏ．32よりも基板１ａの強度を高くすることができているので、回路基板10を構成する支持基板１のように厚みが薄いものに用いられても、信頼性が損なわれるおそれを少なくできることがわかった。【０１６１】
また、上記結果から、本発明の窒化珪素質基板は、主面に珪素を含む多数の粒状体１ｂが一体化しており、粒状体１ｂの一部から、窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが複数伸びていることにより、高いアンカー効果が得られ、支持基板１として用いたときに支持基板１に対するろう材の密着性が上がり、支持基板１と回路部材２および放熱部材３とを強固に接合することができるので、信頼性の高い回路基板10とできることがわかった。また、このような信頼性の高い回路基板10を用いて、回路部材２上に電子部品６，７を搭載したことから、電子部品６，７が発熱を繰り返しても、支持基板１と、回路部材２および放熱部材３とが容易に剥離しないので、耐久性の高い電子装置Ｓとすることができることがわかった。
【符号の説明】
【０１６２】
１：窒化珪素質基板（支持基板）
１ａ：基板
１ｂ：粒状体
１ｃ：針状結晶
１ｄ：柱状結晶
１ｅ：第２の針状結晶
１ｆ：第２の柱状結晶
２：回路部材
３：放熱部材
４ａ，４ｂ：ろう材
５ａ，５ｂ：中間材
６，７：電子部品
10：回路基板
20：熱電変換モジュール
Ｓ：電子装置
【図１】
2011087055.tif 000010
【図２】
2011087055.tif 000011
【図３】
2011087055.tif 000012
【図４】
2011087055.tif 000013
【図５】
2011087055.tif 000014
【図６】
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【図７】
2011087055.tif 000016
【図８】
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【図９】
2011087055.tif 000018
【図１０】
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【国際調査報告】
2011087055.tif 000020
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