(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の表面に、活性金属を含むロウ材を介してＣｕ板からなる導体回路を接合してなり、前記絶縁基板が窒化珪素を主結晶相とし、該主結晶相の粒界相に、Ｅｒ、Ｍｇ及びＳｉを含む焼結体からなり、該焼結体の内部の粒界相が少なくともＳｉ３Ｎ４−Ｅｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶相を含むとともに、前記焼結体の表面の粒界相が実質的にメリライト相からなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記焼結体が、窒化珪素を７５〜９５モル％、Ｅｒ、Ｍｇ及びＳｉが酸化物換算の合量で５〜２５モル％、ＭｇＯに対するＥｒ２Ｏ３のモル比Ｅｒ２Ｏ３／ＭｇＯが０．３〜１０の割合で含むことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記焼結体に含まれるＡｌが酸化物換算で全量中１モル％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の配線基板。
【請求項４】
前記焼結体の０．３ｍｍ厚みにおける強度が８００ＭＰａ以上、絶縁耐圧が１０ｋＶ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記絶縁基板の一主面に回路パターン形状のＣｕ板からなる前記導体回路が設けられ、且つ前記一主面の反対側の面に平面パターン形状のＣｕ板が設けられてなることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁基板の表面に、活性金属を含むロウ材を介してＣｕ板からなる導体回路を接合してなる配線基板に関し、特に絶縁基板が窒化珪素を主成分とする焼結体からなり、金属回路に大電流が印加される配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、産業機器の分野ではＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワーデバイスを用いたパワーモジュールが電車、電気自動車などの電動車両に適用されつつある。これらのパワーデバイスに使用される電流は数十〜数百Ａを超え、また電圧も数千Ｖと非常に高電力となるため、パワーデバイスから発生する熱も大きくなる。これによるデバイスの誤動作あるいは破壊を防止するために、発生熱をいかに系外に放出するかが大きな問題になっており、このような熱を装置外に放出可能な配線基板が必要とされている。
【０００３】
従来より、デバイスから発生した熱を放熱するための好適な絶縁材料としては、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム等のセラミックスが用いられてきたが、量産性、安全性などの点から窒化アルミニウムが最も多く用いられてきた。
【０００４】
しかし、電動車両におけるパワーモジュール用基板として適用するためには、高熱伝導性のみならず、高い耐久性を有することが必要であるが、窒化アルミニウムは、強度が低いため、過酷な条件下で使用される電動車両などの絶縁基板材料では充分な特性を有するものではなかった。
【０００５】
そこで、高熱伝導性とともに高強度、高信頼性の要求に応えたパワーモジュール用配線基板として窒化珪素質焼結体を絶縁基板とする配線基板が注目されており、使用電流が大きいパワーモジュール用配線基板には、この配線基板に厚み０．３〜０．５ｍｍのＣｕ板が導体回路として用いられ、窒化珪素などの絶縁基板と接合された構造となっている。
【０００６】
このようなＣｕ板と窒化珪素の接合方法として、例えば、活性金属を含む化合物を含むロウ材ペーストを用いた接合により、接合層の厚みを２０μｍ以下に、Ｃｕ板の酸素含有量を５０ｐｐｍ以下にでき、機械的特性、熱抵抗、安全性に優れた窒化珪素質焼結体の絶縁基板からなる回路基板が特開平９−１６２３２５号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−１６２３２５号公報に記載の回路基板は、活性金属を含んだロウ材を用いて窒化珪素質焼結体で構成される絶縁基板とＣｕとを接合しており、機械的特性、熱抵抗、安全性に優れた接合を得ることができるものの、接合強度にバラツキが見られ、信頼性が低くなるといった問題があった。
【０００８】
また、このような回路基板は、焼結体表面に配線形状の凹凸ができ、その部分に電流あるいは電圧が集中する結果、絶縁劣化するという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、安定したＣｕとの接合強度を示し、絶縁劣化の発生を抑制できる配線基板を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁基板を構成している窒化珪素質焼結体表面の結晶相がＣｕとの接合強度のバラツキに影響するとの知見に基づき検討した結果、焼結体表面の粒界相を実質的にメリライト相にすることで、ロウ材との濡れ性を向上し、良好で安定した接合強度を示す窒化珪素質焼結体を絶縁基板とする配線基板を実現したものである。
【００１１】
即ち、絶縁基板の表面に、活性金属を含むロウ材を介してＣｕ板からなる導体回路を接合してなり、前記絶縁基板が窒化珪素を主結晶相とし、該主結晶相の粒界相に、Ｅｒ、Ｍｇ及びＳｉを含む焼結体からなり、該焼結体の内部の粒界相が少なくともＳｉ３Ｎ４−Ｅｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶相を含むとともに、前記焼結体の表面の粒界相が実質的にメリライト相からなることを特徴とするものである。焼結体内部に高熱伝導性粒界相を、表面にロウ材との濡れ性の良好な粒界相を配することにより、Ｃｕ板からなる導体回路と絶縁基板とが安定した接合強度を有し、かつ、絶縁劣化のない配線基板を得ることができる。
【００１２】
特に、前記焼結体が、窒化珪素を７５〜９５モル％、Ｅｒ、Ｍｇ及びＳｉが酸化物換算の合量で５〜２５モル％、ＭｇＯに対するＥｒ２Ｏ３のモル比Ｅｒ２Ｏ３／ＭｇＯが０．３〜１０の割合で含むことが好ましい。これにより、焼結体内部にＳｉ３Ｎ４−Ｅｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶相を粒界相として存在せしめ、且つ焼結体の表面にメリライト相を粒界相として存在せしめることが容易で、窒化珪素質焼結体の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上にすることが容易となる。
【００１３】
また、前記焼結体に含まれるＡｌが酸化物換算で全量中１モル％以下であることが好ましい。これにより、配線基板の熱伝導率を向上させるのに有効となる。
【００１４】
さらに、前記焼結体の０．３ｍｍ厚みにおける強度が８００ＭＰａ以上、絶縁耐圧が１０ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、基板厚みを薄くした際にも基板破壊を抑制することが容易になる。
【００１６】
さらに、前記絶縁基板の一主面に回路パターン形状のＣｕ板からなる前記導体回路が設けられ、且つ前記一主面の反対側の面に平面パターン形状のＣｕ板が設けられてなることが望ましい。これにより放熱性をさらに向上することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の配線基板は、表面に導体回路を具備する絶縁基板からなるものであるが、この絶縁基板が窒化珪素を主結晶相とし、該主結晶相の粒界相に、希土類元素（ＲＥ）、Ｍｇ及びＳｉを含む焼結体からなるものであり、熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上、特に７０Ｗ／ｍＫ以上、更には８０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。熱伝導率を高めることによって、基板内部及び／又は基板表面において発生する熱の放散を速やかに行うことができる。
【００２１】
そして、本発明によれば、焼結体内部の粒界相が少なくともＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相を含み、且つ表面の粒界相が実質的にメリライト相からなることが重要である。
【００２２】
窒化珪素質焼結体の粒界相として、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が存在すると熱伝導率が向上するため、これらの結晶相を焼結体内部に存在させることが熱伝導率６０Ｗ／ｍＫ以上を維持するために好ましい。
【００２３】
ところが、上記のＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が接合表面に存在すると、ロウ材成分との濡れ性が悪いため、これらの結晶相が存在する部分は接合強度が著しく低下することを確認した。また、結晶相部分のロウ材が接合時に基板表面に広がり、配線間でショートしたり、或いは回路端部に存在すると配線に凹凸ができ、その部分に電流集中による基板破壊が発生し、絶縁劣化が多発する。
【００２４】
本発明によれば、焼結体表面の粒界相を実質的にメリライト相（ＲＥ2Ｓｉ3Ｏ3Ｎ4）とすることにより、ロウ材との濡れ性を高めることができ、高い接合強度を実現し、絶縁劣化も抑制することができた。
【００２５】
ここで、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相とは、Ｓｉ及びＲＥを含む酸化物又は酸窒化物を示すもので、具体的にはＹＡＭ（ＲＥ4Ｓｉ2Ｏ7Ｎ4）、ワラストナイト（ＲＥＳｉＯ2Ｎ）、アパタイト（ＲＥ10Ｓｉ7ＯＮ4）、ＲＥ2Ｏ3・ｎＳｉＯ2（ｎ＝１：モノシリケート、ｎ＝２：ダイシリケート等）等を例示できる。
【００２６】
希土類元素（ＲＥ）としてはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの何れの元素でも好適に用いる事ができるが、これらの中でもＹ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、とりわけＹ、Ｅｒが特性、コストの点で望ましい。
【００２７】
また、本発明によれば、絶縁基板を構成する焼結体が、窒化珪素を７５〜９５モル％、特に８０〜９０モル％希土類元素（ＲＥ）、Ｍｇ及びＳｉが酸化物換算の合量で５〜２５モル％、特に１０〜２０モル％であることが好ましい。窒化珪素が９５モル％を越えると、焼結助剤が少ないために１８５０℃以下で焼結が難しくなり、窒化珪素が７５モル％より少ないと、粒界相の量が増え、焼結体表面にＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が形成され易くなるとともに、熱伝導率が低下する傾向がある。ここで、ＲＥの酸化物はＲＥ2Ｏ3、Ｍｇの酸化物はＭｇＯ、Ｓｉの酸化物はＳｉＯ2で換算する。
【００２８】
また、ＭｇＯに対するＲＥ2Ｏ3のモル比ＲＥ2Ｏ3／ＭｇＯを０．３〜１０、特に０．５〜５、更には０．７〜３にすることが好ましい。モル比ＲＥ2Ｏ3／ＭｇＯが１０を越えると、ＭｇＯ量が相対的に少なくなり、ＭｇＯ−ＳｉＯ2系液相に消費されるＳｉＯ2が減る結果、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が多く形成され、焼結体表面にメリライト相のみを形成することが難しくなる傾向がある。
【００２９】
また、モル比ＲＥ2Ｏ3／ＭｇＯが０．３より小さくなるとＭｇＯが多くなり、過剰のＭｇＯが存在した場合にＭｇＯがＭｇとして揮発し、Ｏが還元雰囲気中のＣあるいはＨ2と反応するためＳｉＯ2の揮散が抑制され、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が表面に見られ易くなる傾向がある。
【００３０】
さらに、前記焼結体に含まれるＡｌが酸化物換算で全量中１モル％以下であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3などのＡｌ化合物の配合は、焼結性の向上に大きく寄与するが、Ｓｉ3Ｎ4結晶中に固溶してフォノンの伝播を阻害する結果、焼結体の熱伝導率を著しく低下させる傾向があるため、高熱伝導化のためにはＡｌの含有量が少ないことが望ましく、具体的には、Ａｌは酸化物換算で１モル％以下、特に０．５モル％以下、更には０．１モル％以下、より好適には０．０１モル％以下が望ましい。
【００３１】
さらにまた、所望により、焼結体の着色成分としてＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族金属のうち少なくとも１種を酸化物換算で０．０５重量％以上含んでいてもよい。これが２重量％以下であれば、組織や特性に影響を及ぼさず、着色化が可能である。
【００３２】
また、この焼結体の３点曲げによる強度が、８００ＭＰａ以上であることが好ましい。この強度が８００ＭＰａより低いと、配線基板厚みが１ｍｍ以下の薄さになった際に基板が破壊するおそれがある。なお、本発明における強度は、焼結体の厚みを０．３ｍｍとした時の常温における３点曲げ強度を意味するものである。
【００３３】
また、焼結体の絶縁耐圧が１０ｋＶ／ｍｍ以上、特に１５ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。絶縁耐圧が１０ｋＶ／ｍｍより低いと素子から発生する電圧により基板が破壊する恐れがあるためである。
【００３４】
さらに、上記の焼結体からなる絶縁基板の表面に、活性金属を含むロウ材を介してＣｕ板が接合されている。活性金属をロウ材に存在せしめることにより、接合時にロウ材中の活性金属成分と窒化珪素が反応し、ＴｉＮなどの中間層を形成することにより窒化珪素とＣｕ板間に高い接合強度を発現せしめることが容易になる。
【００３５】
特に、絶縁基板の一主面に回路パターン形状のＣｕ板が設けられ、且つ該一主面の反対側の面に平面パターン形状のＣｕ板が設けられていることが好ましい。即ち、絶縁基板表面にＣｕ板により回路パターンが、裏面にＣｕ板による平面パターンが形成されていると、裏面のＣｕ板がヒートシンクとして機能し、高熱伝導性を活用できるため、表面の回路パターンで発生する熱を効率的に除去することができる。ここで、回路パターンとは、電気信号の伝送や電力を供給するための電気回路であり、一方、平面パターンとは、広い面積を占有するパターンで、放熱性の点で絶縁基板裏面のほぼ全面にわたって形成されたものが好ましく、その形状は特に限定されない。
【００３６】
次に、本発明の配線基板を製造する方法について説明する。
【００３７】
まず、窒化珪素原料として、純度９６〜９９．９％、平均粒子径０．５〜２μｍ、α率８０〜９８％、不純物酸素量が０．５１〜１．５重量％の窒化珪素粉末を準備する。また、焼結助剤として、平均粒子径０．５〜３μｍ、純度９８〜９９．９９％のＲＥ2Ｏ3粉末及びＭｇＯ粉末を準備する。さらに、窒化珪素粉末中に含まれる酸素量をＳｉＯ2換算し、ＲＥ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＳｉＯ2が合量で５〜２５モル％、特に１０〜２０モル％となるように不足分をＳｉＯ2粉末で添加する。上記合量が５モル％より少ないと、１８５０℃以下で焼結が難しくなる傾向があり、２５モル％を越えると、熱伝導率が低下する傾向があるためである。
【００３８】
また、Ｍｇの添加はＭｇＯ粉末の少なくとも一部を、平均粒子径０．５〜６μｍ、純度９８〜９９．９９％のＭｇＯＨ粉末及び／又はＭｇＣＯ3粉末で添加することが好ましい。ＭｇＯＨ粉末及び／又はＭｇＣＯ3粉末は化学的に安定なため取扱い易く、且つ安価であるため、製品コストの低減に寄与することができる。
【００３９】
但し、前記希土類元素とＭｇとの酸化物換算によるモル比ＲＥ2Ｏ3／ＭｇＯが０．３〜１０、特に０．５〜５、更には０．７〜３の範囲となるように調合することが好ましい。モル比ＲＥ2Ｏ3／ＭｇＯの比率が０．３より小さくなると、ＭｇＯが多くなり、過剰のＭｇＯが存在した場合にＭｇＯがＭｇとして揮発し、Ｏが還元雰囲気中のＣあるいはＨ2と反応するためＳｉＯ2の揮散が抑制され、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が焼結体表面に見られ易くなる傾向がある。
【００４０】
また、１０を越えると、ＭｇＯが少なくなり、ＭｇＯ−ＳｉＯ2系液相に消費されるＳｉＯ2が減る結果、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が多く形成され、焼結体表面にメリライト相のみを形成することが難しくなる傾向がある。
【００４１】
ＳｉＯ2は窒化珪素原料粉末中に不純物として含まれ、ＭｇＯが存在すると低温で優先的に液相を形成する。ＭｇＯが存在しない場合には、希土類元素と液相を形成し、冷却時にＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相を形成する。そのため、ＳｉＯ2が１重量％よりも少ない場合、窒化珪素の粒界相としてＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が存在しにくくなり、熱伝導率が低下する傾向が見られ、４重量％よりも多い場合、表面にメリライト相のみを存在させることが難しくなる傾向がある。従って、ＳｉＯ2量を、特に１〜４重量％、更には１．５〜３．５重量％の範囲で設定することが好ましい。
【００４２】
また、所望により、Ａｌ2Ｏ3等のＡｌ化合物粉末を添加することができる。Ａｌは、焼結性の向上に大きく寄与するものの、熱伝導率の低下を招く恐れがあるため、全量中１モル％以下、特に０．５モル％以下、更には０．１モル％以下、より好適には０．０１モル％以下の割合で加えることが好ましい。
【００４３】
さらに、所望により着色成分としてＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族金属のうち少なくとも１種を酸化物として０．０５〜２重量％の割合で含んでいてもよい。
【００４４】
次に、上記の原料粉末を混合し、これに有機バインダと溶媒とを添加して調製した成形用原料を用いて、プレス成形法、ＣＩＰ成形法、テープ成形法、押し出し成形法、射出成形法等の公知の成形方法で絶縁基板用成形体を作製する。
【００４５】
得られた成形体を所望の雰囲気において、所望の温度で脱脂処理を行った後、還元雰囲気下で１６５０〜１８５０℃の温度で焼成することが重要である。焼成は、窒素や不活性ガス等の非酸化性ガスとＣ又はＨ2等の還元性ガスとを混合した雰囲気下で行うことが好ましい。このような雰囲気下で焼成することにより、表面に存在するＳｉＯ2が還元されやすくなり、Ｓｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相の析出を抑制する。
【００４６】
また、焼結温度が１６５０℃よりも低くなると、ＳｉＯ2の還元性ガスによる分解が進行せず表面にＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が出現し、１８５０℃よりも高くなると、ＳｉＯ2の分解以外に、窒化珪素の分解反応、ＭｇＯの揮散が進行し、表面にＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相が出現する。結晶相の析出をより安定化させるため、特に１７００〜１８００℃が好ましい。
【００４７】
このようにして焼成を行い、相対密度が９５％以上、特に９８％以上、更には９９％になるまで焼成することが好ましい。緻密な焼結体を得ることによって、強度を高めることができる。
【００４８】
このようにして、焼結体内部の粒界相が少なくともＳｉ3Ｎ4−ＲＥ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶相を含み、該焼結体の表面の粒界相が実質的にメリライト相からなる窒化珪素質焼結体を絶縁基板とする配線基板を作製することができる。
【００４９】
次に、上記の配線基板の表面にＣｕ板を接合する方法について説明する。まず、活性金属を含むロウ材を準備する。ロウ材としては、周知の材料を用いることができるが、特に高い密着性を得るためにＣｕ−Ａｇ−Ｔｉが好ましい。
【００５０】
このロウ材を接合するＣｕ板と回路パターン状又は平面パターン状等の所望の形状に塗布する。塗布方法は、スクリーン印刷等の公知の手法を用いることができる。そして、塗布されたロウ材上にＣｕ板を載置した後、加熱して絶縁基板とＣｕ板とを接合することが好ましい。
【００５１】
例えば、ロウ材としてＣｕ−Ａｇ−Ｔｉを用いた場合、Ｃｕ−Ａｇの共晶温度である７８０℃以上に加熱する必要があり、安定した接合強度を得るためには８００℃以上の温度が望ましい。また、接合温度が１０００℃を超えると、接合界面に形成される反応層が厚くなる結果、接合強度が低下する傾向にあるため、８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃の温度が好ましい。
【００５２】
接合時の雰囲気としては活性金属が酸化しない雰囲気が必要であり、真空、不活性雰囲気、還元雰囲気のうちいずれかの雰囲気にて接合を行うことが望ましい。
【００５３】
なお、Ｃｕ板を回路パターン状に形成する場合、回路パターン状に形成されたＣｕ板を直接ロウ材上に載置して接合してもよいが、複雑な回路パターンでは位置合わせが難しいため、まず絶縁基板の一主面とほぼ同じ大きさのＣｕ板を回路パターン状に塗布されたロウ材上に載置して接合した後、Ｃｕ板表面に回路パターン状にレジストを塗布し、レジストのない部位をエッチング液により除去して回路パターン状のＣｕ板を絶縁基板表面上に形成してもよい。
【００５４】
このようにして得られた窒化珪素質焼結体の絶縁基板からなる配線基板は、常温における３点曲げ強度が８００ＭＰａ以上、熱伝導率６０Ｗ／ｍＫ以上であり、この焼結体表面には粒界相としてメリライト相しか存在しないため、活性金属を含むロウ材を用いてＣｕ板を接合すると、絶縁基板とＣｕ板を安定して接合でき、絶縁劣化の発生を抑制することができる。
【００５５】
【実施例】
平均粒子径が１．２μｍ、酸素量が１重量％、α率９０％の直接窒化法により製造された窒化珪素粉末と、純度が９９．９％、平均粒子径が１．２μｍの各種希土類元素酸化物粉末と、純度が９９％、平均粒子径が４μｍのＭｇＣＯ3粉末と、純度が９９．９％、平均粒子径が１．６μｍのＳｉＯ2粉末と、また、所望により純度が９９．９％、平均粒子径が１．８μｍのＡｌ2Ｏ3粉末とを準備した。
【００５６】
上記の粉末を表１に示すように混合し、アクリル樹脂バインダと、トルエンを加え、混練してスラリーを作製した。そのスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚さ０．３ｍｍのグリーンシートを得た。かくして得られたグリーンシートを適宜積層し、直径１２ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状及び強度測定用に６０×６×４ｍｍの角柱に成形した。
【００５７】
上記の成形体を大気中、８００℃で脱バインダ（脱脂）した後、表１に示す焼成条件で３時間焼成して窒化珪素質焼結体からなる絶縁基板を作製した。
【００５８】
得られた絶縁基板の評価用試料を用いて、アルキメデス法により窒化珪素質焼結体の嵩比重を測定し、理論密度から相対密度を算出した。次いで、熱伝導率をレーザーフラッシュ法により室温で測定した。さらに、強度は厚み０．３ｍｍの試料を用いて、ＪＩＳＲ１６０１に基づく３点曲げ試験により、室温で測定した。また、表面の結晶相は焼結体表面を、内部の結晶相は焼結体を粉砕し、Ｘ線回折により結晶相を同定した。
【００５９】
接合評価用基板として６０×９０×０．６ｍｍの焼結体からなる絶縁基板を作製し、その基板表面にＣｕ−Ａｇ−Ｔｉの活性金属ロウ材を回路パターン状に印刷塗布し、その上に回路パターンと同形状のＣｕ板（厚み０．５ｍｍ）を貼り付けた。また、裏面も同様にして平面パターン形状のＣｕ板（厚み０．５ｍｍ）を、ロウ材を介して貼り付け、還元雰囲気中９００℃で熱処理してＣｕ板を接合した。得られた接合体にエッチング処理を施してＣｕ板からなる回路パターンを形成した。
【００６０】
接合した基板のロウ材のはみ出した部位に関して、金属顕微鏡にて観察し、ロウ材の広がりを測定し、回路の各配線に対して１００μｍ以上のはみ出しがある場合に不良と判定した。また、Ｃｕ板の接合強度は、１ｃｍ幅のＣｕ板を用いた垂直引張り試験により、最低強度を接合強度として評価した。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
本発明の試料Ｎｏ．１〜１１、１３〜２１、２４〜２７及び２９は、Ｃｕ板からなる回路の配線からのロウ材広がりが小さく、接合強度が２００ＭＰａ以上と高い接合強度が得られた。また、３点曲げ強度が８００ＭＰａ以上、熱伝導率６０Ｗ／ｍＫ以上であった。
【００６３】
一方、焼結体の表面と内部とがワラストナイト相及びアパタイト相である本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２２は、接合強度が７０ＭＰａと小さく、配線からのロウ材広がりが大きかった。
【００６４】
また、焼結体表面にメリライト相の他にＹＡＭ相が存在する本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２３は、接合強度が８０ＭＰａと小さく、配線からのロウ材広がりが大きかった。
【００６５】
さらに、焼結体の表面がＹＡＭ相である本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２８は、接合強度が６０ＭＰａと小さく、配線からのロウ材広がりが大きかった。
【００６６】
さらにまた、粒界相が結晶化されておらず、主結晶相として窒化珪素以外にサイアロンの相が見られた本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１２は、熱伝導率が５７Ｗ／ｍＫと小さく、配線からのロウ材広がりが大きかった。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の配線基板は、窒化珪素質焼結体内部の粒界相に熱伝導率の高いＳｉ３Ｎ４−Ｅｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶相を含み、表面の粒界相が実質的にメリライト相からなることにより、高熱伝導率を有し、ロウ材との濡れ性が向上して安定した接合強度が得られ、配線形状の凹凸による絶縁劣化が抑制され、信頼性の高い配線基板が得られる。