(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の第１主面に回路部材を、第２主面に放熱部材をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板であって、前記支持基板は、窒化珪素質焼結体からなり、前記第１主面および前記第２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おり、前記粒状体よりも前記基板の方がアルミニウムの酸化物の含有量が少ないことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
支持基板の第１主面に回路部材を、第２主面に放熱部材をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板であって、前記支持基板は、窒化珪素質焼結体からなり、前記第１主面および前記第２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おり、前記粒状体から伸びている前記針状結晶または前記柱状結晶が、前記第１主面および前記第２主面から伸びている窒化珪素を主成分とする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回路基板。
【請求項３】
支持基板の第１主面に回路部材を、第２主面に放熱部材をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板であって、前記支持基板は、窒化珪素質焼結体からなり、前記第１主面および前記第２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おり、前記支持基板における前記粒状体以外の基体が前記粒状体よりも窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径が小さいことを特徴とする回路基板。
【請求項４】
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乃至請求項４のいずれかに記載の回路基板。
【請求項６】
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５のいずれかに記載の回路基板。
【請求項７】
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６のいずれかに記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基板の第１主面に各種電子部品を搭載する回路部材を、第２主面に放熱部材を設けてなる回路基板に関する。
【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に搭載された電子装置が用いられている。
【０００３】
この回路基板は、支持基板の一方主面に電子部品が搭載される回路部材を備え、支持基板の他方主面に、搭載した電子部品の動作時に生じる熱を放熱する放熱部材を備えているものであり、回路部材および放熱部材は、支持基板の各主面に接合されて設けられるものである。また、支持基板としては、熱伝導性や機械的特性に優れていることから窒化珪素質焼結体が注目されている。
【０００４】
そして、回路基板の信頼性向上のため、支持基板と回路部材および放熱部材との接合強度を高めるべく、支持基板の表面をサンドブラスト、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窒化珪素質焼結体からなる支持基板の表面の粒界相を機械的に除去して支持基板の表面性状を調整することが行なわれている（特許文献１参照）。また、放熱性を高めるべく、放熱部材の接合面と反対側の形状を所定間隔で空間を形成するフィン形状としたり、放熱部材の内部に媒体を流して冷却する流路を設けたりすること等が行なわれている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第3539634号公報
【特許文献２】特開2004−115337号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィン形状や流路を設けた形状等の放熱部材を設ければ、動作時に従来よりも高い熱が生じる電子部品を搭載することが可能となるものの、支持基板と回路部材および放熱部材との接合強度が高くなければ、長期間の使用に耐えることができない。そして、特許文献１には、窒化珪素質焼結体からなる支持基板の表面の粒界相を機械的に除去することによって表面性状を調整する旨が記載されているものの、粒界相を機械的に除去する際には、支持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ている。その結果、動作時に従来よりも高い熱が生じる電子部品を搭載したときの冷熱サイクルによって、支持基板の表面の窒化珪素粒子は脱粒しやすくなっており、脱粒による接合強度の低下によって回路部材や放熱部材が支持基板から剥離するおそれがあった。そのため、金属からなる回路部材および放熱部材が支持基板に強固に接合されている回路基板が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、支持基板と金属からなる回路部材および放熱部材との接合強度が高い回路基板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回路基板は、支持基板の第１主面に回路部材を、第２主面に放熱部材をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板であって、前記支持基板は、窒化珪素質焼結体からなり、前記第１主面および前記第２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おり、前記粒状体よりも前記基板の方がアルミニウムの酸化物の含有量が少ないことを特徴とするものである。
また、本発明の他の形態の回路基板は、支持基板の第１主面に回路部材を、第２主面に放熱部材をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板であって、前記支持基板は、窒化珪素質焼結体からなり、前記第１主面および前記第２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おり、前記粒状体から伸びている前記針状結晶または前記柱状結晶が、前記第１主面および前記第２主面から伸びている窒化珪素を主成分とする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ものである。
さらに、本発明の他の形態の回路基板は、支持基板の第１主面に回路部材を、第２主面に放熱部材をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板であって、前記支持基板は、窒化珪素質焼結体からなり、前記第１主面および前記第２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おり、前記支持基板における前記粒状体以外の基体が前記粒状体よりも窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径が小さいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の回路基板によれば、支持基板と回路部材や放熱部材との接合箇所において、高いアンカー効果が得られるため、支持基板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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の回路基板の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の回路基板の他の例を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の回路基板に用いられる支持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４】本実施形態の回路基板に用いられる支持基板の断面における粒状体を示す写真である。
【図５】本実施形態の回路基板に用いられる支持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６】本実施形態の回路基板に用いられる支持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７】本実施形態の回路基板に用いられる支持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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態の回路基板の例について説明する。図１および図２は、本実施形態の回路基板の一例を示す斜視図である。
【００１２】
図１，２に示す例の回路基板は、支持基板１の第１主面に回路部材２を、第２主面に放熱部材３，３’をそれぞれ直接接合により設けてなる回路基板10である。また、図１，２に示す回路部材２および放熱部材３，３’は、例えば、アルミニウム、銅等の板状の金属材や、溶融されたアルミニウム、銅等の金属を鋳型内で凝固することによって得られる金属からなる部材である。
【００１３】
図１に示す放熱部材３は、放熱特性を向上させるために、所定間隔で空間を形成するフィン３ａを備えており、図２に示す放熱部材３’は、内部に媒体を流して冷却する流路４を備えている。図２に示す放熱部材３’において、流路４はゴム製のシール５を介し、板状部材６によって底部が塞がれており、側面には、媒体を供給する配管９を接続するジョイント７を取り付けるための開口部８が形成されている。なお、以下の説明において、放熱部材に関しては、単に放熱部材３と記す。
【００１４】
ここで回路基板10を構成する各部材の寸法は、以下の通りであるが以下の寸法に限定されるものではない。支持基板１は、例えば、Ｘ方向の長さが20ｍｍ以上50ｍｍ以下であり、Ｙ方向の長さが20ｍｍ以上50ｍｍ以下であり、厚みが0.2ｍｍ以上1.0ｍｍ以下である。そして、隣り合う支持基板１の間隔は、例えば、５ｍｍ以上15ｍｍ以下である。
【００１５】
また、回路部材２は、Ｘ方向およびＹ方向の各長さが支持基板１のＸ方向およびＹ方向の各長さと同じか、この長さよりも短く、厚みは、例えば、0.4ｍｍ以上２ｍｍ以下であ
る。また、放熱部材３は、Ｘ方向およびＹ方向の各長さが支持基板１のＸ方向およびＹ方向の各長さと同じか、この長さよりも長く、厚みは、例えば、30ｍｍ以上60ｍｍ以下である。
【００１６】
図３は、本実施形態の回路基板に用いられる支持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。
【００１７】
図３に示す例の支持基板１は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、窒化珪素質焼結体からなり、第１主面および第２主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、本実施形態の回路基板10に用いられる支持基板１の表面には、図３（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。このような表面形態であることにより、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄによって、支持基板１と回路部材２や放熱部材３（以下、回路部材２、放熱部材３を総称して金属部材ともいう。）との接合箇所において、高いアンカー効果が得られるため、支持基板１と金属部材とを強固に直接接合することができる。そのため、従来よりも高い熱が生じる電子部品を搭載することが可能となり、フィン３ａや流路４等を備えた放熱部材３を設ければ、放熱特性に優れた回路基板10とすることができる。なお、以下の説明において、支持基板１において、粒状体１ｂ以外の部分について、基体１ａと称して説明する。
【００１８】
ここで、支持基板１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。
【００１９】
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。
【００２０】
また、支持基板１の第１主面および第２主面（以下、単に主面ともいう。）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法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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、透過電子顕微鏡法により珪素（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。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
。
【００２３】
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。
【００２４】
図４は、本実施形態の回路基板に用いられる支持基板の断面における粒状体を示す写真である。図４に示す例の支持基板１の断面の写真では、支持基板１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。粒状体１ｂ１は、支持基板１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、支持基板１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、支持基板１の強度が低下するおそれを少なくすることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
図５は、本実施形態の回路基板に用いられる支持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。
【００２７】
本実施形態の回路基板10に用いられる支持基板１は、図５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、支持基板１と金属部材との接合時における、支持基板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。
【００２８】
図６は、本実施形態の回路基板に用いられる支持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。
【００２９】
図５に示す例の支持基板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６に示す例の支持基板１では、Ｘ方向およびＹ方向ともに複数の列状、すなわち行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、支持基板１と金属部材との接合時における、支持基板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。
【００３０】
また、本実施形態の回路基板に用いられる支持基板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、金属部材に対する支持基板１のアンカー効果が高まり、金属部材と支持基板１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。
【００３１】
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倍以下として支持基板１の主面における粒状体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。
【００３２】
また、この支持基板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、支持基板１に強固に固着されて一体化されたものとなる。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が支持基板１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法を用いて同定することができる。
【００３３】
また、この支持基板１において、アルミニウムの酸化物の含有量は、粒状体１ｂよりも基体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よりも基体１ａの方が少ないときには、この粒状体１ｂと基体１ａとの含有量が等しいときや基体１ａの方の含有量が多いときよりも、基体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、基体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、基体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、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。
【００３４】
特に、基体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。
【００３５】
また、支持基板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。
【００３６】
また、支持基板１における粒状体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。
【００３７】
図７は、本実施形態の回路基板に用いられる支持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。
【００３８】
図７に示す例の支持基板１では、第１主面および第２主面から窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆが複数伸びており、粒状体１ｂから伸びる針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄは、第１主面および第２主面から伸びる針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆよりも径が細いことが好ましい。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が、第１主面から複数伸びている針状結晶１ｅまたは柱状結晶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、針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆよりも径が太いときよりも金属部材と接する表面積が増えるので、金属部材に対する支持基板１のアンカー効果が高まり、金属部材と支持基板１とをさらに強固に接合することができる。
【００３９】
針状結晶１ｃ、柱状結晶１ｄ、針状結晶１ｅおよび柱状結晶１ｆのそれぞれの径の測定は、まず、支持基板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。
【００４０】
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、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する。針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが、針状結晶１ｅまたは柱状結晶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の平均直径が針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆの平均直径よりも小さい状態をいう。特に、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの平均直径と、針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆの平均直径との差は、３μｍ以上であることが好適である。
【００４１】
また、本実施形態の回路基板10に用いられる支持基板１では、基体１ａが粒状体１ｂよりも窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径が小さいことが好適である。基体１ａが粒状体１ｂよりも窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径が小さいときには、基体１ａおよび粒状体１ｂのそれぞれの平均粒径が同じであるときよりも支持基板１の強度を高くすることができるので、支持基板１を薄くしても、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、基体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。
【００４２】
なお、基体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、支持基板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、基体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、基体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、基体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、支持基板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。
【００４３】
そして、支持基板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、支持基板１と金属部材とを接合した回路基板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。
【００４４】
なお、３点曲げ強度については、ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  17565：2003（Ｍ
ＯＤ））に準拠して測定すればよい。ただし、支持基板１の厚みが薄く、支持基板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、支持基板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。
【００４５】
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、支持基板１の厚みが薄く、支持基板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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、支持基板１の厚みが薄く、支持基板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、支持基板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支持基板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、支持基板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。
【００４８】
また、上述したような支持基板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、支持基板１が小さく、支持基板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。
【００４９】
なお、図１，２に示す回路部材２および放熱部材３は、銅からなる場合には、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、金属部材および支持基板１の密着性が上がり、より信頼性を高くすることができる。
【００５０】
また、図１，２に示す回路部材２および放熱部材３は、アルミニウムからなる場合には、含有量が99質量％以上のアルミニウム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、アルミニウムの含有量が多い、ＪＩＳ  Ｈ  4000−2006で規定する合金番号が1050，1070，1080または1085であるアルミニウムからなることが好適である。さらには、アルミニウムの含有量が99.999質量%以上のアルミニウムからなることが好適で
ある。アルミニウム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、
アルミニウムの含有量が多くなると、耐食性も向上する。
【００５１】
次に、本実施形態の回路基板に用いられる支持基板の製造方法について説明する。まず、β化率が20％以下である窒化珪素の粉末と、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
ここで、支持基板１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。
【００５８】
また、支持基板１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／ｃｍ
２以下とすればよい。
【００５９】
また、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄの径を、針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆの径よりも細くするには、基体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。
【００６０】
また、基体１ａが粒状体１ｂよりも窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径を小さくするには、基体１ａとなる窒化珪素の粉末の平均粒径を粒状体１ｂとなる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、基体１ａを構成す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。
【００６１】
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、粒粒体１ｂとなる原料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よりも基体１ａの方が少ないこととするには、粒粒体１ｂとなる原料粉末と、基体１ａ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。
【００６２】
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。
【００６３】
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が複数伸びている支持基板１を得ることができる。
【００６４】
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。図１，２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50ｍｍ以下であり、Ｙ方向の長さが20ｍｍ以上50ｍｍ以下であり、厚みが0.2ｍｍ以上1.0ｍｍ以下の支持基板１を２枚準備する。次いで、支持基板１の両主面に金属部材を直接接合可能なカーボン製の鋳型（図示しない）を準備し、この内部に10ｍｍの間隔を置いて支持基板１を配置して炉内に収容する。炉内の雰囲気は、例えば、酸素濃度が100質量ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲
気または窒素雰囲気とすればよい。
【００６５】
そして、この雰囲気中、金属部材を形成する金属の融点以上まで加熱した溶融金属を、カーボン製シリンダで加圧しながら鋳型に供給する。金属が銅の場合には1100℃、アルミニウムの場合には750℃まで加熱すればよい。このとき、鋳型は支持基板１の第１主面に
形成される回路部材２、第２主面に形成される放熱部材３とすることが可能な内部形状とすればよい。
【００６６】
そして、鋳型を冷却することにより、金属を凝固させ、金属が凝固することによって、支持基板１の第１主面に回路部材２の前駆体、第２主面に放熱部材３の前駆体が接合された接合体を鋳型から取り出す。次に、回路部材２および放熱部材３の前駆体にエッチング処置を施すことにより、本実施形態の回路基板10を得ることができる。また、金属部材の酸化を抑制するため、金属部材の表面をパラジウムを介してニッケルまたは金で被覆してもよい。
【００６７】
あるいは、金属部材の各表面を化学研磨した後、２−アミノピリジン、２−アミノキノリン、２−アミノピリミジン、６−アミノピリミジン、２−アミノピラジン、２−アミノキナゾリン、４−アミノキナゾリン、２−アミノキノキサリン、８−アミノプリン、２−アミノベンゾイミダゾール、アミノトリアジン、アミノトリアゾールおよびこれらの置換誘導体のうちの少なくとも１種を含む水溶液に浸漬処理することにより、酸化を抑制してもよい。
【００６８】
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】
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、Ｘ方向およびＹ方向の長さがいずれも40ｍｍ、厚みが0.32ｍｍである支持基板を得た。
【００７４】
そして、光学顕微鏡を用いて、倍率を８００倍として支持基板１の主面における粒状体１ｂの個数を数え、１ｃｍ２当りの粒状体１ｂの密度を算出した。
【００７５】
また、針状結晶１ｃ、柱状結晶１ｄ、針状結晶１ｅおよび柱状結晶１ｆのそれぞれの径を測定した。具体的には、まず支持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。より具体的には、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。
【００７６】
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、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。
【００７７】
次に、カーボン製の鋳型（図示しない）の内部に10ｍｍの間隔を置いて支持基板を配置して、炉内に収容した。ここで、炉内は、酸素濃度が100質量ｐｐｍ以下の窒素雰囲気と
した。そして、この雰囲気中、750℃に加熱したアルミニウムの溶融金属を、カーボン製
シリンダで加圧しながら鋳型に供給した。
【００７８】
そして、鋳型を冷却することにより、アルミニウムを凝固させ、アルミニウムが凝固することによって、支持基板の第１主面に回路部材２の前駆体、第２主面に放熱部材３の前駆体が接合された接合体を鋳型から取り出した。次に、回路部材２および放熱部材３の前駆体にエッチング処理を施し、回路基板を得た。
【００７９】
なお、回路部材２は、Ｘ方向およびＹ方向の各長さがいずれも39ｍｍであり、厚みが0.32ｍｍである。また、放熱部材３は、Ｘ方向およびＹ方向の各長さがそれぞれ110ｍｍ、60ｍｍであり、厚みが30ｍｍであり、フィン３ａの高さおよびＸ方向の長さは、それぞれ25ｍｍ、５ｍｍであり、隣り合うフィン３ａ間の間隔は、５ｍｍである。
【００８０】
そして、回路部材２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２と支持基板との接合強度を評価した。回路部材２の引きはがし強さの値を表１に示す。なお、引きはがし強さを測定する試料は、一辺が39ｍｍの正方形状の回路部材２のＸ方向の両側をエッチングにより除去して10ｍｍ×39ｍｍとして測定を行なった。
【００８１】
【表１】
0005743752.tif 000002
【００８２】
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２の引きはがし強さの値が小さく、回路部材２と支持基板との接合強度が低かった。
【００８３】
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２の引きはがし強さの値が大きく、回路部材２と支持基板１との接合強度が高いことから、信頼性が高い回路基板とできることがわかった。
【００８４】
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２の引きはがし強さの値が大きく、回路部材２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２の引きはがし強さの値がさらに大きく、回路部材２と支持基板１との接合強度がより高かった。
【００８５】
また、試料Ｎｏ．６と試料Ｎｏ．７を比べると、試料Ｎｏ．６は支持基板１の主面から窒化珪素を主成分とする針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆが複数伸びており、針状結晶１ｃまたは柱状結晶１ｄが、針状結晶１ｅまたは柱状結晶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、針状結晶１ｅまたは柱状結晶１ｆとの径が同一である試料Ｎｏ．７よりも回路部材２の引きはがし強さの値が大きく、回路部材２と支持基板１との接合強度が高かった。
【実施例２】
【００８６】
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。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。
【００８７】
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の支持基板１である試料Ｎｏ．12，13を得た。
【００８８】
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、支持基板１である試料Ｎｏ．14を得た。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
【表２】
0005743752.tif 000003
【００９２】
表２に示す通り、試料Ｎｏ．12は、粒状体１ｂが支持基板１の主面に対して半球状に一体化しているので、支持基板１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と変わらぬ支持基板１の強度結果となった。この結果から、粒状体１ｂが支持基板
１の主面に対して半球状に一体化している回路基板10は、支持基板１の強度が低下するおそれが少なく、信頼性を高められることがわかった。
【実施例３】
【００９３】
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。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。
【００９４】
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40ｍｍ、幅が30ｍｍ、厚みが0.32ｍｍの支持基板１である試料Ｎｏ．15〜17を得た。なお、試料Ｎｏ．15〜17は、それぞれ図３，５，６に示す形状の支持基板１である。
【００９５】
そして、10ｍｍ×26ｍｍの５個の回路部材２となる板状の金属材を支持基板１の第１主面に直接接合した。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。
【００９６】
【表３】
0005743752.tif 000004
【００９７】
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。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かった。
【００９８】
この結果から、粒状体１ｂが複数の列状に配置されている支持基板１を回路基板10に用いれば、信頼性の高い回路基板10とできることがわかった。
【実施例４】
【００９９】
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。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。
【０１００】
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の支持基板１である試料Ｎｏ．18〜20を得た。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。
【０１０１】
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
。
【０１０２】
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。
【０１０３】
【表４】
0005743752.tif 000005
【０１０４】
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が支持基板１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。
【０１０５】
この結果から、粒状体１ｂがアルミニウムの酸化物を含んでいる支持基板１を回路基板10に用いれば、信頼性の高い回路基板10とできることがわかった。
【実施例５】
【０１０６】
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。
【０１０７】
ここで、基体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。
【０１０８】
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、以降の工程については
実施例１と同じ方法で支持基板１を作製した。
【０１０９】
そして、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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
【表５】
0005743752.tif 000006
【０１１２】
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よりも基体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、基体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、基体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、基体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。
【０１１３】
この結果から、アルミニウムの酸化物の含有量が粒状体１ｂよりも基体１ａの方が少ない支持基板１を回路基板10に用いれば、信頼性の高い回路基板10とできることがわかった。
【実施例６】
【０１１４】
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。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の支持基板１である試料Ｎｏ．25〜29を得た。
【０１１５】
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。
【０１１６】
また、支持基板１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。
【０１１７】
【表６】
0005743752.tif 000007
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
この結果から、粒状体１ｂは、炭素の含有量が0.05質量％以下である、もしくは酸素の含有量が3.5質量％以下である支持基板１を回路基板10に用いれば、信頼性の高い回路基
板10とできることがわかった。
【実施例７】
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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の支持基板１である試料Ｎｏ．30〜32を得た。
【０１２５】
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、基体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。
【０１２６】
【表７】
0005743752.tif 000008
【０１２７】
表７に示す通り、基体１ａが粒状体１ｂよりも窒化珪素を主成分とする結晶の平均粒径が小さい試料Ｎｏ．30，31は、基体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よりも基体１ａの強度を高くすることができているので、支持基板１の厚みが薄くても信頼性を損なうおそれを少なくできることがわかった。
【０１２８】
また、上記結果から、本実施形態の回路基板10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、支持基板１に直接接合された回路部材２および放熱部材３との接合箇所において、高いアンカー効果が得られるため、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。
【符号の説明】
【０１２９】
１：支持基板
１ａ：基体
１ｂ：粒状体
１ｃ：針状結晶
１ｄ：柱状結晶
１ｅ：針状結晶
１ｆ：柱状結晶
２：回路部材
３，３’：放熱部材
４：流路
10：回路基板
【図１】
0005743752.tif 000009
【図２】
0005743752.tif 000010
【図３】
0005743752.tif 000011
【図４】
0005743752.tif 000012
【図５】
0005743752.tif 000013
【図６】
0005743752.tif 000014
【図７】
0005743752.tif 000015