(57)【要約】【課題】良好な強度を維持しつつ、高い熱伝導性及び絶縁性と所定の熱膨張性とを兼ね備えたセラミック配線基板を提供する。【解決手段】本発明は、ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％及びｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％含むアルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板であって、（１）前記焼結体は、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含み、（２）前記酸化アルミニウム結晶粒子の平均粒径が０．２μｍ以下であり、（３）前記酸化ケイ素結晶としてクォーツを含む、ことを特徴とするアルミナ質セラミック配線基板に係る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％及びｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％含むアルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板であって、
（１）前記焼結体は、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含み、
（２）前記酸化アルミニウム結晶粒子の平均粒径が０．２μｍ以下であり、
（３）前記酸化ケイ素結晶としてクォーツを含む、
ことを特徴とするアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項２】
前記アルミナ質焼結体中におけるクォーツの含有量が０．５〜５重量％である、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項３】
クォーツの結晶粒子の周囲がガラス相で取り囲まれた構造を有する、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項４】
前記焼結体が、
ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、
ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及び
ｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％
をさらに含む、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線用基板。
【請求項５】
前記焼結体のＸ線回折分析において、Ｍｎ、Ｔｉ及びＢａに基づくピークが存在しない、請求項４に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項６】
前記焼結体の体積抵抗が１×１０１３Ω・ｃｍ以上である、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項７】
前記焼結体の抗折強度が４００ＭＰａ以上である、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項８】
前記焼結体の熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項９】
前記焼結体の熱膨張係数（２００〜２５０℃）が１００ｐｐｍ／Ｋ以下である、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項１０】
導体配線が、基板本体の前駆体となるグリーンシートとの同時焼成によって得られる、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項１１】
前記酸化アルミニウム結晶粒子の平均粒径が０．１８μｍ以下である、請求項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
【請求項１２】
アルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板を製造する方法であって、
（１）ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％、ｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％、ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及びｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％含むグリーンシート上に導体原料からなるパターンを形成することによりパターン付きグリーシートを得る工程、
（２）前記パターン付きグリーシートを前記導体原料の融点未満の温度で焼成する工程、
を含むアルミナ質セラミック配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記焼成温度が１０００℃以上かつ１０８５℃未満である、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記グリーンシートが平均粒径０．１〜１μｍの結晶性酸化ケイ素粉末をＳｉ成分として含む、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記グリーシートが平均粒径０．２μｍ以下の酸化アルミニウム粉末をＡｌ成分として含む、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記グリーシートが、ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％、ｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％、ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及びｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％含む粉末組成物を酸化性雰囲気中７００〜９００℃で仮焼して得られる仮焼粉末を含む原料を用いて調製されたものである、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記導体原料が銅、銅系合金、銀及び銀系合金の少なくとも１種である、請求項１２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ質セラミック配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パワーエレクトロニクスにおける高電力変換容量化の流れから、パワーモジュール用基板の大電流配線内層化、高放熱化が要求されている。高放熱基板として熱伝導率が１５〜３０Ｗ／ｍ・Ｋのアルミナ基板がより高い放熱性をもつ基板として、熱伝導率が１５０〜２３０Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム基板が用いられているが、これら基板の焼結温度は１５００〜１６００℃という高温であり、比抵抗の低い銅又は銀を内層同時焼成できないため、後付焼成により基板表面に銅配線を形成した単層配線基板として用いられている。パワーモジュール用基板には、電源系素子だけでなく制御系素子も多数実装されるため、これら素子間を接続する配線は複雑となり、単層一層のみで配線を引回すと基板面積が膨大になる。と同時に、配線長が長くなるため配線インダクタが大きくなり、回路設計が困難になる等の種々の問題が生じる。【０００３】
一方、比抵抗の低い銅、銀を内層同時焼成できるものとして低温焼成基板（ＬＴＣＣ）がある。しかし、ＬＴＣＣ熱伝導率が２〜４Ｗ／ｍ・Ｋと低く、放熱性に劣るため、低電力変換容量のパワーモジュール用基板にしか適用できない。また、抗折強度が４００ＭＰａ未満であり、機械的信頼性に劣るため、車載、産機等の振動系内に設置されるパワーモジュール用基板としては使用できず、適用できる用途が限られる等の問題がある。【０００４】
これまでにも、種々のＬＴＣＣが開発され、実用化が進められている。例えば、酸化アルミニウムを主成分とし、マンガン化合物をＭｎＯ２換算で２．０〜１０．０重量％の割合で含有する相対密度が９５％以上のセラミックスからなる絶縁基板と、該絶縁基板の少なくとも表面に該絶縁基板との同時焼成によって形成され、かつ銅を１０〜７０体積％、タングステン及び／またはモリブデンを３０〜９０体積％の割合で含有し、かつ銅からなるマトリックス中にタングステン及び／またはモリブデンが平均粒径１〜１０μｍの粒子として分散含有してなる表面配線層を具備してなることを特徴とする配線基板が知られている（特許文献１）。【０００５】
また、Ａｌ２Ｏ３を８３〜９７．３ｗｔ％、ＴｉＯ２を１〜４ｗｔ％、ＭｎＯ２、ＣｕＯのいずれかもしくは２種類の合計を１〜４ｗｔ％、ＳｉＯ２を０．２〜７．０ｗｔ％、ＣａＯを０．２５〜１．０ｗｔ％、ＭｇＯを０〜１ｗｔ％含むアルミナセラミックスが知られている（特許文献２）。【０００６】
その他にも、酸化アルミニウムを主成分として含み、副成分として、液相生成温度が７００℃以上１０６０℃以下の定比化合物を形成しうる２種類以上の金属酸化物を含むことを特徴とする酸化物セラミックス材料が提案されている（特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５１０４５
【特許文献２】特開平９−２３５１５４
【特許文献３】特開平１１−１５７９２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの従来技術において、パワーエレクトロニクス市場における要請に十分応えるためには、さらなる改善が必要とされている。【０００９】
特許文献１では、銅を１０〜７０体積％、タングステン及び／又はモリブデンを３０〜９０体積％の割合で含有し、銅からなるマトリックス中にタングステン及び／又はモリブデンの粒子を分散させることにより、銅とタングステン又はモリブデンの中間の比抵抗となっている。また、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化マンガンを２．０〜１０．０重量％添加することで１２００〜１５００℃での焼結可能なセラミック絶縁体としている。このセラミック絶縁体は酸化アルミニウムが主成分であるため、熱伝導率が１０〜２０Ｗ／ｍ・Ｋとなっている。しかし、前記で述べたように、パワーエレクトロニクスにおける高電力変換容量化への流れは進む一方であり、配線抵抗による電力損失は省エネルギー化の流れからも避ける必要がある。このため、銅とタングステン又はモリブデンの中間の比抵抗では不十分であり、金属の比抵抗として最も低い銅又は銀を内層同時焼成可能としながらも、熱伝導率が比較的高い多層配線基板の実用化がパワーエレクトロニクス市場で強く望まれている。【００１０】
特許文献２では、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、副成分としてＴｉＯ２、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ等を含み、１１５０〜１３５０℃で焼成し、抗折強度が１８０〜３２０ＭＰａであることを特徴とするセラミック絶縁体が開示されている。さらに、Ａｌ２Ｏ３原料粉末として、１μｍ以下の粒子が８０％以上であるものを用いることを特徴としている。しかし、上記公報に係るセラミック絶縁体は焼成温度が１１５０℃以上であるため、これも低比抵抗の銅、銀を内層同時焼成できない。また、前記でも述べたように、抗折強度が最大のものでも３２０ＭＰａであるため、適用用途が限定される。【００１１】
特許文献３では、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、副成分としてＭｎＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｕＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等を含み、１０６０℃以下で焼成でき、銅、銀を内層同時焼成できるセラミック絶縁体が開示されている。セラミック絶縁体の中には、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上で放熱性の面からはパワーエレクトロニクス用基板に適応し得るものもある。しかし、上記のようなセラミック絶縁体は、副成分としてＳｉＯ２を含んでいない。副成分は焼成過程で液相を形成する焼結助剤の役割を果たすが、高温過程で形成された液相はその一部が冷却過程でガラス化し、残存する。ＳｉＯ２を含まないと、絶縁性の低いガラスがアルミナ粒界に残存することになり、セラミック絶縁体の絶縁性が著しく劣化する。特に、パワーエレクトロニクス用途では高温・高電圧下での高い絶縁性が要求されることは言うまでもなく、上記のようなセラミック絶縁体では対応しきれない。すなわち、パワーエレクトロニクス市場においては、高熱伝導率を有し、なおかつ、低比抵抗導体同時焼成を可能とするのみでなく、高絶縁性を有するセラミック多層配線基板が望まれている。【００１２】
他方、配線基板に多数実装されるセラミックコンデンサ等の電子部品のほとんどはその熱膨張係数が９ｐｐｍ／Ｋ以上であり、基板本体の熱膨張係数が小さい場合はこれら電子部品との熱膨張係数差が大きくなる。そのため、配線基板が組込まれた機器の使用温度環境下で発生する熱応力が大きくなり、配線基板と電子部品との実装部が短期間で破断するおそれが生じる。よって、配線基板の熱膨張係数はできるだけ電子部品の熱膨張係数に近づけることが必要である。【００１３】
従って、本発明の主な目的は、良好な強度を維持しつつ、高い熱伝導性及び絶縁性と所定の熱膨張特性とを兼ね備えたセラミック配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の組成・微細構造をもつ配線基板を採用することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１５】
すなわち、本発明は、下記のアルミナ質セラミック配線基板及びその製造方法に係る。
１．  ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％及びｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％含むアルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板であって、
（１）前記焼結体は、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含み、
（２）前記酸化アルミニウム結晶粒子の平均粒径が０．２μｍ以下であり、
（３）前記酸化ケイ素結晶としてクォーツを含む、
ことを特徴とするアルミナ質セラミック配線基板。
２．  前記アルミナ質焼結体中におけるクォーツの含有量が０．５〜５重量％である、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
３．  クォーツの結晶粒子の周囲がガラス相で取り囲まれた構造を有する、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
４．  前記焼結体が、
ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、
ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及び
ｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％
をさらに含む、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線用基板。
５．  前記焼結体のＸ線回折分析において、Ｍｎ、Ｔｉ及びＢａに基づくピークが存在しない、前記項４に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
６．  前記焼結体の体積抵抗が１×１０１３Ω・ｃｍ以上である、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
７．  前記焼結体の抗折強度が４００ＭＰａ以上である、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
８．  前記焼結体の熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
９．  前記焼結体の熱膨張係数（２００〜２５０℃）が１００ｐｐｍ／Ｋ以下である、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
１０．  導体配線が、基板本体の前駆体となるグリーンシートとの同時焼成によって得られる、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
１１．  前記酸化アルミニウム結晶粒子の平均粒径が０．１８μｍ以下である、前記項１に記載のアルミナ質セラミック配線基板。
１２．  アルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板を製造する方法であって、
（１）ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％、ｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％、ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及びｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％含むグリーンシート上に導体原料からなるパターンを形成することによりパターン付きグリーシートを得る工程、
（２）前記パターン付きグリーシートを前記導体原料の融点未満の温度で焼成する工程、
を含むアルミナ質セラミック配線基板の製造方法。
１３．  前記焼成温度が１０００℃以上かつ１０８５℃未満である、前記項１２に記載の製造方法。
１４．  前記グリーンシートが平均粒径０．１〜１μｍの結晶性酸化ケイ素粉末をＳｉ成分として含む、前記項１２に記載の製造方法。
１５．  前記グリーシートが平均粒径０．２μｍ以下の酸化アルミニウム粉末をＡｌ成分として含む、前記項１２に記載の製造方法。
１６．  前記グリーシートが、ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％、ｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％、ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及びｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％含む粉末組成物を酸化性雰囲気中７００〜９００℃で仮焼して得られる仮焼粉末を含む原料を用いて調製されたものである、前記項１２に記載の製造方法。
１７．  前記導体原料が銅、銅系合金、銀及び銀系合金の少なくとも１種である、前記項１２に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、良好な強度を維持しつつ、高い熱伝導性及び絶縁性と所定の熱膨張性とを兼ね備えたセラミック配線基板を提供することができる。すなわち、本発明の配線基板は、特に、所定量のＡｌ成分及びＳｉ成分を含むとともに、酸化ケイ素結晶としてクォーツを含有するアルミナ質焼結体を基板本体とすることから、酸化アルミニウム（アルミナ）が有する熱伝導性・強度を発揮できるとともに、酸化ケイ素結晶が有する絶縁性に加え、クォーツによる熱膨張性の制御を効果的に図ることができる結果、高い強度、熱伝導性及び絶縁性と同時に、基板に搭載される電子部品に近い熱膨張特性をより確実に得ることができる。【００１７】
また、本発明の製造方法では、所定の組成を有するグリーンシートを配線パターンとともに比較的低温で同時焼成することができる。特に、配線バターンとして銅のような低融点の材料を使用した場合でも、十分な焼結性を備えた焼結体を効率的に製造することができる。低温で焼成できる結果、高い信頼性を有する製品を提供できると同時に、製造コストも比較的安価におさえることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】試験例１における体積抵抗を測定するための試料の構成を示す図である。上段が上面から見た図、中段が側面図、下段が底面から見た図である。
【図２】試験例４において、グリーシートについてＸ線回折分析を行った結果を示す図である。
【図３】試験例４において、焼結体についてＸ線回折分析を行った結果を示す図である。
【図４】試験例５において、焼結体について透過型電子顕微鏡による観察を行った結果を示す図である。
【図５】試験例５において、焼結体についてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＡｌのマッピング分析の結果を示す図である。
【図６】試験例５において、焼結体についてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＳｉのマッピング分析の結果を示す図である。
【図７】試験例５において、透過型電子顕微鏡によって焼結体の「観察視野１」の位置を特定した図である。
【図８】図７における「観察視野１」をさらに高倍率で観察した結果を示す図である。
【図９】図７における「観察視野１」においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＡｌのマッピング分析の結果を示す図である。
【図１０】図７における「観察視野１」においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＳｉのマッピング分析の結果を示す図である。
【図１１】図７における「観察視野１」においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＭｎのマッピング分析の結果を示す図である。
【図１２】図７における「観察視野１」においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＢａのマッピング分析の結果を示す図である。
【図１３】図７における「観察視野１」においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるＴｉのマッピング分析の結果を示す図である。
【図１４】図８中の「回折像測定点１」における電子線回折像を示す図である。
【図１５】図８中の「回折像測定点２」における電子線回折像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．アルミナ質セラミック配線基板
本発明のアルミナ質セラミック配線基板（本発明基板）は、ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％及びｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％含むアルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板であって、
（１）前記焼結体は、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含み、
（２）前記酸化アルミニウム結晶粒子の平均粒径が０．２μｍ以下であり、
（３）前記酸化ケイ素結晶としてクォーツを含む、
ことを特徴とする。
【００２０】
本発明基板は、基板本体及び導体配線を含む。例えば、Ａ）１つの基板本体の一方の表面上又は両方の表面上に導体配線（配線パターン）が形成された配線基板、Ｂ）前記の配線基板が複数積層された積層型配線基板等のいずれも包含される。１つの基板の形状、大きさ等は、配線基板の用途等に応じて適宜設定することができる。また、１つの基板本体の厚みは限定的ではないが、通常は０．２〜３ｍｍの範囲内で決定すれば良い。
【００２１】
導体配線の材質は、所定の導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば金、銀、銅、アルミニウム、スズ等の金属又はこれらの合金を用いることができる。この中でも、低温焼成できるという見地より、特に銅、銅系合金、銀、銀系合金等の少なくとも１種を好適に用いることができ、より好ましくは銅及び銅系合金の少なくとも１種である。銅系合金の場合、銅の含有率は限定的ではないが、特に９８ｍｏｌ％以上であることが好ましい。かかる範囲内に設定することよって、内層配線の比抵抗が純銅配線の比抵抗に近い特性を得ることができる結果、電力損失を効果的に抑制することができる。
【００２２】
導体配線の形成方法は、限定的ではないが、特に後記２．で示すように、基板本体の前駆体となるグリーンシート上に、導体原料を含むペーストによりパターンを形成し、グリーンシートと同時に焼成することにより好適に導体配線を形成することができる。すなわち、導体配線は、基板本体の前駆体となるグリーンシートとの同時焼成によって形成されたものを好適に採用することができる。
【００２３】
基板本体は、ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％及びｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％含むアルミナ質焼結体から構成され、前記焼結体は、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含むものである。特に、本発明の基板本体は、アルミナ（酸化アルミニウム結晶）をマトリックスとし、そのマトリックス中に酸化ケイ素結晶粒子が分散してなる骨格を主体とする焼結体から構成されることが望ましい。
【００２４】
本発明におけるアルミナ質焼結体（多結晶体）の酸化アルミニウム結晶の平均結晶粒径は０．２μｍ以下であり、好ましくは０．１８μｍ以下であり、より好ましくは０．１６μｍ以下であり、最も好ましくは０．１１μｍ以下である。酸化アルミニウム結晶の平均結晶粒径を０．２μｍ以下に設定することによって、高い抗折強度及び熱伝導性とともに所望の熱膨張係数を効果的に確保することができる。なお、酸化アルミニウム結晶の平均結晶粒径の下限値は限定的ではないが、通常は０．０１μｍ程度とすれば良い。
【００２５】
Ａｌ成分の含有量は、Ａｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％とし、好ましくは８４〜８８重量％とする。上記範囲内に設定することによって、高い熱伝導性とともに所望の熱膨張係数を効果的に確保することができる。
【００２６】
特に、Ａｌ成分の含有量をＡｌ２Ｏ３換算で８０重量％以上とすることによって、焼結体（基板本体）の熱抵抗を効果的に下げ、実装部品からの放熱性を良好に確保することができる。一般的なＬＴＣＣの熱伝導率は２〜４Ｗ／ｍ・Ｋであるが、サーマルビア形成等のように基板構造を工夫することによって熱伝導率を高めることはできるが、熱伝導率８Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることは困難である。これに対し、本発明基板の焼結体では、特に８Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を実現することもできる。熱伝導率を８Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするためには、特にＡｌ成分量をＡｌ２Ｏ３換算で８０重量％以上とすることが好ましい。酸化アルミニウム結晶（特にα−アルミナ「コランダム」）の熱伝導率は３２Ｗ／ｍ・Ｋである。Ａｌ成分の含有量の低下に伴って酸化アルミニウム結晶粒子の存在量も少なくなるが、この場合には本発明基板の焼結体の熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋより小さくなる場合がある。従って、上記焼結体の熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるように酸化アルミニウム結晶粒子を存在させることが望ましい。かかる見地より、本発明では、より確実に前記の熱伝導率を得るために、Ａｌ成分の含有量をＡｌ２Ｏ３換算で８０重量％以上とすることが必要である。
【００２７】
他方、特に、Ａｌ成分の含有量をＡｌ２Ｏ３換算で８８重量％以下とすることによって、本発明基板の焼結体の熱膨張係数を７．５ｐｐｍ／Ｋ以上とすることができる。前記熱膨張係数を７．５ｐｐｍ／ｍ・Ｋ以上と設定する理由は、前記の通りである。従って、前記熱膨張係数が７．５ｐｐｍ／Ｋ未満となる場合は、実装される電子部品との熱膨張係数差が大きくなる。そのため、本発明基板が組込まれた機器の使用温度環境下で発生する熱応力が大きくなり、基板と電子部品との実装部（接合部）が短期間で破断するおそれが生じる。よって、基板の熱膨張係数を前記電子部品の熱膨張係数に近つげること、より具体的には７．５ｐｐｍ／Ｋ以上となるように制御することが望ましい。酸化アルミニウム結晶粒子の熱膨張係数は６．５〜７．０ｐｐｍ／Ｋであるため、本発明基板の焼結体を構成するＡｌ成分の含有量がＡｌ２Ｏ３換算で８８重量％より多くなると、それに伴って焼結体に存在する酸化アルミニウム結晶粒子の存在量が増加するので、本発明基板の焼結体の熱膨張係数が７．５ｐｐｍ／Ｋより小さくなる場合がある。従って、上記焼結体の熱膨張係数が７．５ｐｐｍ／Ｋ以上となるように酸化アルミニウム結晶粒子を存在させることが望ましい。かかる見地より、本発明では、より確実に前記の熱膨張係数を得るために、Ａｌ成分の含有量をＡｌ２Ｏ３換算で８８重量％以下とすることが必要である。
【００２８】
Ｓｉ成分の含有量は、ＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％とし、好ましくは８〜１２重量％とする。上記範囲内に設定することによって、高い熱伝導性・絶縁性とともに所望の熱膨張係数を効果的に確保することができる。より確実に熱膨張係数を７．５ｐｐｍ／Ｋ以上とするためには、Ｓｉ成分の含有量をＳｉＯ２換算で７．５重量％以上とすることが望ましい。酸化ケイ素結晶（特にクォーツ）の熱膨張係数は１２ｐｐｍ／Ｋ以上である。Ｓｉ成分量がＳｉＯ２換算で７．５重量％未満となる場合は、本発明基板の焼結体における酸化ケイ素結晶粒子の存在量も少なくなる結果、焼結体の熱膨張係数が７．５ｐｐｍ／Ｋより小さくなる場合がある。従って、上記焼結体の熱膨張係数が７．５ｐｐｍ／Ｋ以上となるように酸化ケイ素結晶粒子を存在させることが望ましい。かかる見地より、本発明では、より確実に前記の熱膨張係数を得るために、Ｓｉ成分の含有量をＳｉＯ２換算で７．５重量％以上とすることが必要である。
【００２９】
他方、Ｓｉ成分の含有量をＳｉＯ２換算で１５重量％以下とすることによって基板本体の熱伝導率を８Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。熱伝導率を８Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするためには、Ｓｉ成分量がＳｉＯ２換算で１５重量％以下であり、かつその一部が酸化ケイ素結晶粒子として存在しなければならない。Ｓｉ成分が非晶質状態で存在する場合、その熱伝導率は１〜２Ｗ／ｍ・Ｋである。一方、酸化ケイ素結晶の熱伝導率は６〜１０Ｗ／ｍ・Ｋである。Ｓｉ成分量がＳｉＯ２換算で１５重量％より多くなると、Ｓｉ成分の多くが酸化ケイ素酸化物で存在する場合であっても、基板の熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋより小さくなる場合がある。
【００３０】
本発明基板の焼結体は、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含み、前記酸化ケイ素結晶としてクォーツを含む。本発明では、前記の通り、Ａｌ成分及びＳｉ成分を所定量含み、かつ、酸化アルミニウム結晶粒子及び酸化ケイ素結晶粒子を含むことにより、高い熱伝導性・絶縁性とともに所望の熱膨張係数を効果的に確保することができる。特に、酸化ケイ素結晶としてクォーツを含むことによって、に所望の熱膨張特性を効果的に確保することができる。焼結体中におけるクォーツの含有量は限定的ではないが、特に０．５〜５重量％とすることが好ましい。
【００３１】
本発明において、酸化ケイ素結晶には、クォーツ以外にクリストバライトが含まれていても良い。クリストバライトの熱膨張係数は、クォーツと同様に１２ｐｐｍ／Ｋ以上であり、基板本体（焼結体）の熱膨張係数を高める効果を有する。しかし、クリストバライトは、２００℃〜２５０℃での相変態により急激な膨張収縮が生じるという特徴がある。このため、クリストバライトの含有量が多くなりすぎると、基板本体の熱膨張曲線において急峻な変化が認められるようになる。本発明基板には、半導体、チップ部品等の電子部品が実装されるが、実装部材（接合材料）としてハンダを用いると実装温度が２３０℃以上となる場合がある。例えば、無鉛ハンダとして一般的に用いられているＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕハンダであれば実装温度は２４０℃〜２６０℃である。このような場合、基板本体である焼結体に相当量のクリストバライトが存在すると、実装後の冷却過程における基板本体の急峻な収縮により電子部品又はその実装部に衝撃応力がかかる。その収縮量が大きい場合は電子部品が破壊されたり、実装部が破断するという問題が生じる。このため、酸化ケイ素結晶としてクリストバライトが含まれる場合であっても、基板本体の熱膨張曲線において２００℃〜２５０℃の間で急峻な変化が認められない程度に少ない量に留まっていることが好ましい。かかる見地より、クリストバライトの含有量は、焼結体中５重量％以下とすることが好ましく、特に３重量％以下とすることがより好ましい。また、クォーツとクリストバライトとの比率は特に限定されないが、上記の熱膨張性の見地より、クォーツとクリストバライトとの合計を１００重量％とした場合、８５重量％以下とすることが好ましく、さらには６０重量％以下とすることがより好ましい。
【００３２】
クリストバライトの含有量は、基板本体である焼結体の製造時における焼成温度が高くなると多くなる傾向にある。例えば、１０５０℃で焼成して得られた焼結体のＸ線回折パターンでは、酸化ケイ素結晶としてクォーツとクリストバライトの回折ピークが認められるが、クリストバライトの存在量は少ないため、焼結体の熱膨張曲線において２００℃〜２５０℃の間での急峻な変化は認められない。これに対し、１１００℃で焼成すると、Ｘ線回折パターンにおける酸化ケイ素結晶の回折ピークはクリストバライトのみとなり、クォーツの回折ピークは存在しなくなる。このような焼結体の熱膨張曲線では２００℃〜２５０℃の間で急峻な変化が認められるようになる。このように、基板本体を構成する酸化ケイ素結晶としてクォーツを存在させ、クリストバライトを存在させないように制御すること、あるいはクリストバライトが存在したとてもその熱膨張曲線において２００℃〜２５０℃の間での急峻な変化が出現しない程度にその量を少なくするように制御するためには焼成温度をより低温側に設定することが好ましい。
【００３３】
本発明の基板本体（焼結体）は、Ａｌ成分及びＳｉ成分のほか、本発明の効果を妨げない範囲内において、他の成分が含まれていても良い。特に、本発明の目的をより効果的に達成できるという見地より、本発明では、Ｍｎ成分、Ｔｉ成分及びＢａ成分が含まれていることが望ましい。以下、これらの３成分について説明する。
【００３４】
Ｍｎ成分は、ＭｎＯ換算で１．５〜５重量％含まれることが望ましい。Ｍｎ成分の含有量を前記範囲内に設定することによって、焼結体を焼結させるための液相成分の生成量を十分に確保することができる結果、焼結体の焼結密度をより高めることができ（特に抗折強度４００ＭＰａ以上）、より高い抗折強度を得ることができることに加え、体積抵抗１×１０１３Ω・ｃｍ以上という特性をより確実に得ることもできる。
【００３５】
Ｔｉ成分は、ＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％含まれることが好ましい。Ｔｉ成分の含有量を前記範囲内に設定することによって、焼結体を焼結させるための液相成分の生成量を十分に確保することができる結果、焼結体の焼結密度をより高めることができ（特に抗折強度４００ＭＰａ以上）、より高い抗折強度を得ることができることに加え、体積抵抗１×１０１３Ω・ｃｍ以上という特性をより確実に得ることもできる。
【００３６】
Ｂａ成分は、ＢａＯ換算で０〜１重量％とすることが好ましい。Ｂａ成分の含有量が０重量％であってもＡｌ成分、Ｓｉ成分、Ｍｎ成分及びＴｉ成分を上記組成の範囲内とすれば、焼結体の焼結密度を９５％以上とすることができる。Ｂａ成分を添加することで液相の生成量が多くなり、焼結体の焼結密度を２％の範囲内で向上させ、これに伴い抗折強度を４０ＭＰａの範囲内で高くする効果が得られる。ただし、１重量％より多く添加すると逆に液相の生成量が少なくなり、焼結体の焼結密度が９５％未満、抗折強度が４００ＭＰａ未満、更には体積抵抗が１×１０１３Ω・ｃｍ未満となる場合がある。
【００３７】
本発明の基板本体（焼結体）の好ましい物性は、前記の通りであり、かかる物性を全て満たすことにより、銅配線等の内層化が可能となり、パワーモジュール用途に好適な多層配線基板を提供することも可能となる。以下、各物性について具体的に説明する。
【００３８】
基板本体の抗折強度は４００ＭＰａ以上が好ましく、さらには４５０ＭＰａ以上がより好ましい。かかる範囲の抗折強度は、機械的・熱的信頼性を確保するためである。パワーモジュール用基板の中には、車載・産機等の振動系内に設置されるものもあり、機械的衝撃又は熱衝撃が頻繁に加わる場合を想定する必要がある。このような劣悪な環境下での信頼性を確保するため、少なくとも４００ＭＰａの抗折強度を備えていることが望ましい。かかる見地より、基板本体である焼結体の焼結密度は９５％以上であることが好ましい。９５％未満の焼結密度である場合は抗折強度４００ＭＰａ未満となることがある上、オープンポア化するために大気中の水分が絶縁層内に侵入し、層間絶縁抵抗が劣化するからである。
【００３９】
基板本体の熱伝導率は８Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、特に１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましい。熱伝導率は８Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることにより、基板本体の熱抵抗を下げ、実装部品からの放熱性を確保するためである。一般的なＬＴＣＣの熱伝導率は２〜４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、サーマルビアを設置する等の基板構造の工夫により、さらに熱伝導率を高めることができるものの、８Ｗ／ｍ・Ｋには及ばない。これに対し、本発明の基板本体では、８Ｗ／ｍ・Ｋ以上という高い熱伝導率を達成することができ、既存の基板よりも優位であり、高い放熱性を発揮することができる。
【００４０】
基板本体の体積抵抗は１×１０１３Ω・ｃｍ以上とすることが好ましく、特に１×１０１４Ω・ｃｍ以上とすることがより好ましい。かかる範囲内の体積抵抗を有することにより、配線間の絶縁信頼性をより確実に確保するためである。パワーモジュールにおける電力変換容量が大きくなると、より高い絶縁信頼性が必要となるため、１×１０１３Ω・ｃｍ以上の体積抵抗は必須となる。
【００４１】
２．アルミナ質セラミック配線基板の製造方法
本発明のアルミナ質セラミック配線基板の製造方法は限定的ではないが、特に、アルミナ質焼結体からなる基板本体及び前記基板本体上に形成された導体配線を含む配線基板を製造する方法であって、
（１）ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％、ｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％、ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及びｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％含むグリーンシート上に導体原料からなるパターンを形成することによりパターン付きグリーシートを得る工程（パターン付きグリーンシート作製工程）、
（２）前記パターン付きグリーシートを前記導体原料の融点未満の温度で焼成する工程（焼成工程）、
を含むアルミナ質セラミック配線基板の製造方法によって好適に製造することができる。
【００４２】
パターン付きグリーンシート作製工程
パターン付きグリーンシート作製工程では、ａ）Ａｌ成分をＡｌ２Ｏ３換算で８０〜８８重量％、ｂ）Ｓｉ成分をＳｉＯ２換算で７．５〜１５重量％、ｃ）Ｍｎ成分をＭｎＯ換算で１．５〜５重量％、ｄ）Ｔｉ成分をＴｉＯ２換算で０．５〜１．５重量％及びｅ）Ｂａ成分をＢａＯ換算で０〜１重量％含むグリーンシート（グリーンシート本体）上に導体原料からなるパターンを形成することによりパターン付きグリーシートを得る。
【００４３】
グリーシート本体の製造は特に限定されず、公知の方法に従って実施することができる。各成分は、各成分の供給源となる化合物も使用することができる。
【００４４】
Ａｌ成分としては、Ａｌのほか、その供給源として酸化物、水酸化物、塩化物、硫酸塩、炭酸塩等を例示することができる。具体的には、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等を例示することができる。本発明では、アルミニウムの酸化物を好適に用いることができる。
【００４５】
Ｓｉ成分としては、Ｓｉのほか、その供給源として酸化物、ケイ酸塩等を例示することができる。具体的には、酸化ケイ素、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム等を例示することができる。本発明では、ケイ素の酸化物を好適に用いることができる。
【００４６】
Ｍｎ成分としては、Ｍｎのほか、その供給源として炭酸塩、酸化物等を例示することができる。具体的には、炭酸マンガン、酸化マンガン等を例示することができる。本発明では、マンガンの炭酸塩を好適に用いることができる。
【００４７】
Ｔｉ成分としては、Ｔｉのほか、その供給源として酸化物等を例示することができる。具体的には、酸化チタニウム等を例示することができる。本発明では、チタニウムの酸化物を好適に用いることができる。
【００４８】
Ｂａ成分としては、Ｂａのほか、その供給源として炭酸塩、酸化物、水酸化物等を例示することができる。具体的には、炭酸バリウム、酸化バリウム、水酸化バリウム等を例示することができる。本発明では、バリウムの炭酸塩を好適に用いることができる。
【００４９】
これらの成分は、粉末の形態で使用することが好ましい。粉末として用いる場合の各成分の平均粒径は限定的ではなく、通常は０．０１〜１０μｍの範囲内で適宜設定することができる。特に、Ａｌ成分としてアルミニウムの酸化物（酸化アルミニウム）の粉末を用いる場合、平均粒径０．２μｍ以下とし、特に０．０６〜０．２μｍとすることが好ましく、さらには０．０６〜０．１５μｍとすることがより好ましい。前記の粉末の平均粒径をかかる範囲内に設定することによって、特に焼結体の抗折強度４００ＭＰａ以上をより確実に達成することができる。抗折強度を４００ＭＰａ以上とする理由は、配線基板の機械的・熱的信頼性を確保するためである。パワーモジュール用の配線基板の中には、振動系内での使用による機械的衝撃のほか、劣悪な温度環境内での使用による熱的衝撃が頻繁に加わる場合を想定する必要がある。このような状況下での信頼性を確保するため、４００ＭＰａ以上の抗折強度を有することが望ましい。抗折強度を４００ＭＰａ以上とするためには、配線基板の大部分を構成する酸化アルミニウムの粉末粒子の平均粒径を小さくすることが重要である。配線基板の大部分を構成する結晶粒子の平均粒径が小さくなることで、配線基板に応力が掛った場合における亀裂の伸展が妨げられ、抗折強度が高くなる。
【００５０】
これらの各成分を所望の組成となるように秤量・混合し、これらの成分を含むグリーシートを製造する。この場合、各成分の粉末を含む原料スラリーを使用する方法を採用することが好ましい。この場合、原料スラリーの調製に先立って、各成分の粉末を混合して得られた混合粉末を仮焼することが好ましい。各成分として例えば炭酸塩が含まれているような場合、仮焼により炭酸分を予め除去することで焼結体の焼結密度が２％の範囲内で向上させることができる。かかる見地より、仮焼温度は７００〜９００℃とすることが好ましい。上記範囲内の仮焼温度に設定することによって、炭酸分を効果的に除去するとともに、仮焼粉末を呼び粉砕することなくグリーシートを効率的に調製することが可能となる。仮焼雰囲気は限定的でなく、例えば酸化性雰囲気、還元性雰囲気、不活性ガス雰囲気等のいずれであっても良いが、通常は大気中又は酸化性雰囲気中とすれば良い。
【００５１】
上記の原料スラリーを調製する方法は、特に限定されず、例えば高分子材料を溶剤に溶解した有機ビヒクル（有機バインダー）に各成分を混合（湿式混合）・分散させることによって好適に調製することができる。
【００５２】
前記の高分子材料としては、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリブタジエン、クロロプレンゴム等を用いることができる。
【００５３】
また、前記の溶剤としては、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、トルエン、メチルエチルケトン、ノルマルヘキサン等を例示することができる。これらは、使用する高分子材料の種類等に応じて適宜選択することができる。
【００５４】
なお、原料スラリーは、必要に応じて他の成分（可塑剤、分散剤、着色剤、増粘剤等）の添加剤を含んでいても良い。特に、本発明では、作製するグリーンシートの伸び確保し、該グリーンシートの加工性を向上させるという見地より、可塑剤を配合することが好ましい。可塑剤の種類は特に限定されないが、例えばフタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸エステル等を好適に使用することができる。さらに、本発明では、グリーンシート内での配合原料の均質性を確保したり、凝集を防ぐという見地より、分散剤を配合することが望ましい。分散剤の種類は限定されないが、例えば界面活性剤、高分子系分散剤系等を好適に使用することができる。これらの添加剤は、公知又は市販のものを使用することができる。
【００５５】
原料スラリーの調製に際し、湿式混合する方法は限定的でなく、メディアを用いる方法又はメディアを使用しない方法のいずれも採用することができる。メディアを用いる方法としては、例えばボールミル法、ビスコミル法等を採用することができる。一方、メディアを用いない方法としては、例えばサンドミル法、高圧ホモジナイザー法、ニーダー分散法等を用いることができる。なお、原料スラリーを調製する場合の原料スラリーの固形分含有量（固形分濃度）は特に限定されないが、通常は５０〜９０重量％の範囲内で適宜設定すれば良い。
【００５６】
原料スラリーを用いてグリーンシートを作製する場合、例えばドクターブレードによる方法のほか、ダイコーター、コンマコーター、スクリーン印刷等を使用することにより好適にグリーンシートを作製することができる。
【００５７】
このようにして作製されたグリーンシート上に、導体原料からなるパターン（回路パターン）を形成することにより、パターン付きグリーシートを得る。導体原料からなるパターンの形成方法自体は、公知の方法に従えば良く、例えば導体原料を含むペーストをグリーンシート上に印刷する方法等を好適に採用することができる。導体原料としては、例えば金、銀、銅等のほか、これらの合金等を挙げることができる。印刷方法としては、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷等の公知のパターン印刷方法を採用することができる。
【００５８】
また、本発明におけるパターン付きグリーンシートとしては、１つの層からなるパターン付きグリーンシート（単層型グリーンシート）のほか、そのような単層グリーンシートが複数積層されてなるパターン付きグリーンシート（積層型グリーンシート）も包含される。積層型グリーンシートを作製する方法は特に限定されないが、例えばｉ）単層型グリーシートを複数重ね合わせる工程を含む方法により積層型グリーンシートを作製する方法、ｉｉ）予め作製された単層型グリーンシート表面上に原料スラリーを塗布・乾燥することによって上層を形成した後、当該上層にパターンを形成する工程を１回又は２回以上繰り返す工程により積層型グリーンシートを作製する方法、ｉｉｉ）前記ｉ）及びｉｉ）を組み合わせて積層型グリーンシートを作製する方法等を採用することができる。単層型グリーンシートを積層する方法は限定的でなく、例えば熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）、冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）、静水圧プレス（ＷＩＰ）等を好適に使用することができる。
【００５９】
焼成工程
焼成工程では、前記パターン付きグリーシートを前記導体原料の融点未満の温度で焼成する。
【００６０】
焼成温度は、導体原料の融点未満であれば特に制限されず、用いる導体原料の種類等に応じて適宜設定すれば良い。例えば導体原料が銅である場合は、その融点（約１０８５℃）未満の温度とすれば良い。特に、本発明の基板本体は、比較的低温での焼成でも所望の焼結性を得ることができるため、例えば１０００℃以上かつ１０８５℃未満、特に１０００℃以上かつ１０８０℃以下の範囲でも所望の焼結性を得ることが可能である。また、かかる低温での焼成によって、焼結体中の酸化ケイ素結晶のクォーツ含有量又はクリストバライト含有量を効果的に制御することもできる。
【００６１】
焼成雰囲気は、特に制限されず、例えば大気中、酸化性雰囲気等で実施することができる。また、焼成時間は、焼成温度等に応じて適宜設定することができる。
【００６２】
その他の工程
本発明の製造方法では、前記の各工程のほか、公知又は市販の配線基板の製造で採用されている工程を適宜採用することもできる。特に、公知のＬＴＣＣの製造での工程を導入することができる。例えば、ビア形成工程、ビアホール印刷工程、抵抗印刷工程、めっき工程、抵抗レーザートリミング工程等の公知の工程も必要に応じて適宜実施することもできる。
【実施例】
【００６３】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。なお、各表中の「＊」印は比較例であることを示す。【００６４】
実施例１
表１に示す酸化アルミニウム粉末（平均粒径は表１に示す通り。）、酸化ケイ素粉末（平均粒径：１μｍ）、炭酸マンガン粉末（平均粒径０．５μｍ未満）、酸化チタニウム粉末（平均粒径０．５μｍ未満）及び炭酸バリウム粉末（平均粒径１．０μｍ未満）を原料として用い、焼成後に表１に示す組成となるように秤量した。この秤量粉末を有機溶媒中で撹拌した後、有機バインダー（ポリビニルブチラール系バインダー）、可塑剤（フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ））及び高分子系分散剤を投入・混合し、スラリーを調製した。得られたスラリーを脱泡した後、ドクターブレード法により、焼成後厚みが１００μｍとなるようにグリーンシート化することによって、グリーシートを得た。【００６５】
得られたグリーンシート１０枚を積層し、プレスすることにより成型体（グリーンシート積層体）を作製した。この成型体を窒素−水蒸気雰囲気下での脱脂工程を経た後、１０７０℃で５時間保持して焼成することによって、各試験に供するための試料（抗折強度測定用試料、熱伝導率測定用試料、焼結密度測定用試料、熱膨張測定用試料）としての焼結体を製造した。このときの保持温度域及び降温域は窒素−水素雰囲気とした。また、純銅ペーストを印刷したグリーンシートを積層・プレスした成型体を上記焼成条件と同条件で焼成することにより、体積抵抗測定用試料としての焼結体を作製した。なお、前記の純銅ペーストは、純銅粉末にセルロース系樹脂（有機バインダー）及び溶剤を添加・混合することによって調製した。【００６６】
【表１】
2015040949.tif 000002
【００６７】
試験例１
実施例１で作製された各試料を用い、焼結密度、抗折強度、熱伝導率、体積抵抗、熱膨張係数及び酸化アルミニウム結晶粒子の平均結晶粒径をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。なお、各測定方法は、以下のようにして実施した。【００６８】
（１）熱伝導率
１０ｍｍ□×厚み１ｍｍの熱伝導率測定用試料を用い、レーザーフラッシュ法により測定した。
（２）焼結密度
焼結密度測定用試料断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察写真を画像解析して面空隙率を算出し、１００−面空隙率（％）を焼結密度とした。
（３）体積抵抗
図１に示す体積抵抗測定用試料を用い、印加電圧５００Ｖで測定した。
（４）抗折強度
幅５ｍｍ×長さ３５ｍｍ×厚み１ｍｍの抗折強度測定用試料を用い、三点曲げ強度測定法で測定した。支点間距離は３０ｍｍ、圧子降下速度は２ｍｍ／ｍｉｎとした。
（５）熱膨張係数
幅４ｍｍ×長さ１０ｍｍ×厚み１ｍｍの熱膨張係数測定用試料を用い、熱膨張計により室温〜４００℃の平均の熱膨張係数を測定した。
（６）酸化アルミニウム結晶の平均結晶粒径
各試料の長さ、幅、厚み方向中央近辺（試料の中央近辺）を断面研磨により露出させた。次に、その断面を走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察した。元素分析により酸化アルミニウム粒子を同定し、得られたＳＴＥＭ像から、１００個の酸化アルミニウム粒子を無作為に抽出し、画像解析により、各粒子の粒界の内側部分の面積を求めて円相当径を算出し、それを各粒子の粒径とした。これら１００個のデータの平均を平均粒径とした。【００６９】
【表２】
2015040949.tif 000003
【００７０】
実施例２
表３に示す組成としたほかは、各試験に供するための試料としての焼結体を実施例１と同様にして製造した。【００７１】
【表３】
2015040949.tif 000004
【００７２】
試験例２
実施例２で得られた各試料について、試験例１と同様にして試験を実施した。その結果を表４に示す。【００７３】
【表４】
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【００７４】
実施例３
表５に示す組成としたほかは、各試験に供するための試料としての焼結体を実施例１と同様にして製造した。【００７５】
【表５】
2015040949.tif 000006
【００７６】
試験例３
実施例３で得られた各試料について、「熱膨張係数」以外は試験例１と同様にして試験を実施した。その結果を表６に示す。【００７７】
熱膨張係数については、幅４ｍｍ×長さ１０ｍｍ×厚み１ｍｍの熱膨張係数測定用試料を用い、熱膨張計により室温〜４００℃の熱膨張曲線を求めた。２００〜２５０℃で熱膨張曲線の急峻な変化が認められない場合は「○」とし、急峻な変化がある場合は２００〜２５０℃の平均の熱膨張係数を測定した。【００７８】
【表６】
2015040949.tif 000007
【００７９】
試験例４
表５の試料２２を製造するためのグリーンシートを構成する無機成分のＸ線回折分析（Ｃｕターゲット）を実施した。その結果を図２に示す。また、試料２２（焼結体）についてもＸ線回折分析（Ｃｕターゲット）を行った。その結果を図３に示す。なお、図２及び図３中の符号は、Ａ：アルミナ（コランダム）、Ｑ：ＳｉＯ２（クォーツ）、Ｃ：ＳｉＯ２（クリストバライト）、Ｍ：ＭｎＣＯ３をそれぞれ示す。【００８０】
試験例５
試料２２（焼結体）の微細構造を走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：製品名「ＨＤ−２３００」日立製作所）を用いて観察した。観察視野の観察写真を図４に示す。また、観察視野におけるエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：前記ＨＤ−２３００標準装備）によるＡｌ及びＳｉのマッピング分析を行った。その結果をそれぞれ図５及び図６に示す。【００８１】
図４〜６の結果からも明らかなように、マトリックスはＡｌ２Ｏ３粒子が緻密に分散した状態となっており、数か所Ｓｉの高濃度領域が存在するように見える（図６中の「Ｓｉ」と表記した領域）。なお、図４における白色部分は、観察試料を作製する際に脱落したものであり、焼結不良による空隙ではない（ＳＴＥＭは透過型であるため、観察試料は極薄化する必要があり、組織の脱落は不可避である）。【００８２】
さらに詳細に微細構造を把握するため、高倍率で観察した。その観察視野を図７中に示す。高倍率観察視野の観察写真を図８に示す。また、観察視野におけるＥＤＸによるＡｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂａ及びＴｉのマッピング分析結果をそれぞれ図９〜図１３に示す。【００８３】
図８と図９の結果からもわかるように、Ｓｉの高濃度領域には粒子とその粒子を取り囲む領域が認められた。前記粒子及び前記領域に対する電子線回折像（図８中の「回折像測定点１」「回折像測定点２」）をそれぞれ図１４及び図１５に示す。図１４より、Ｓｉの高濃度領域に存在する粒子はＳｉＯ２（クォーツ）であり、その粒子を取り囲む部分はガラス相であることが確認された。【００８４】
試験例６
焼結体中のＳｉＯ２結晶におけるクォーツとクリスとバライトの含有量を調べた。すなわち、ＳｉＯ２結晶におけるクォーツの含有量とクリスとバライトの含有量をＸ線回折における内部標準法を用いて定量化した。まず、試料２２（焼結体）の粉砕粉末に所定量のクォーツ粉末及びクリストバライト粉末を添加した試料を数点用意する。次いで、それら試料のＸ線回折パターンからクォーツ及びクリストバライトの回折ピーク強度を測定し、検量線を作製する。この検量線から、試料２２、試料１００〜１０３のＳｉＯ２結晶量をそれぞれ算出した。その結果を表７に示す。また、これらの各試料について、試験例１と同様にして試験を実施した。その結果を表８に示す。なお、熱膨張係数については試験例３と同様にして試験を実施した。【００８５】
【表７】
2015040949.tif 000008
【００８６】
【表８】
2015040949.tif 000009
【００８７】
これらの結果からも明らかなように、クリストバライトの含有量は焼成温度が高くなると多くなる傾向にあることがわかる。例えば、１０５０℃で焼成して得られた試料２２のＸ線回折パターンでは、酸化ケイ素結晶としてクォーツとクリストバライトの回折ピークが認められるが、クリストバライトの存在量は少ないため、熱膨張係数が良好な範囲内におさまっている。これに対し、１１００℃で焼成された試料１０３では、Ｘ線回折パターンにおける酸化ケイ素結晶の回折ピークはクリストバライトのみとなり、クォーツの回折ピークは存在しなくなり、配線基板の熱膨張係数は２８／ｐｐｍと高く、不適であることがわかる。
【図１】
2015040949.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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