氮化硅基板和氮化硅基板的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種氮化硅基板的制造方法，該氮化硅基板含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相，在所述制造方法中，使用含有氮化硼粉末、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑的氮化硼糊，在含有氮化硅粉末、燒結(jié)助劑粉末和有機(jī)粘合劑的板狀成型體的表面形成分離層，加熱該分離層和成型體，從分離層和成型體中除去有機(jī)粘合劑，然后，對(duì)隔著分離層多片層疊的成型體進(jìn)行燒結(jié)。上述氮化硼糊按照下述方式構(gòu)成：含有0.01～0.5質(zhì)量%的氧(O)和0.001～0.5質(zhì)量%的碳(C)，在將所述氮化硼糊的氮化硼粉末中所含的氧的含有率(質(zhì)量%)記為c、將所述脫脂工序后的分離層中所含的碳的含有率(質(zhì)量%)記為a時(shí)，c/a為0.02～10.00的范圍，進(jìn)而，在所述分離層形成工序中，在成型體上形成的分離層含有0.2～3.5mg/cm2的六方晶氮化硼粉末。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氮化硅基板和氮化硅基板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氮化硅基板和氮化硅基板的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，作為構(gòu)成電路基板的構(gòu)件的絕緣基板，廣泛使用陶瓷燒結(jié)體的陶瓷基板。例如，對(duì)于安裝大功率且發(fā)熱量較大的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體模塊用的電路基板來(lái)說(shuō)，由于要求其具有高的機(jī)械強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和電絕緣性，所以廣泛使用作為氮化鋁或氮化硅等的燒結(jié)體的陶瓷基板。
[0003]這里，電路基板的構(gòu)成是，作為安裝半導(dǎo)體的電路板的金屬基板與陶瓷基板的一個(gè)面接合，作為與放熱構(gòu)件等連接的放熱板的金屬基板與另一個(gè)面接合，陶瓷基板與金屬基板通過(guò)直接接合法(DBC)或釬料接合法(AMB)接合是通常的做法。而且，無(wú)論在哪種接合方法中，陶瓷基板表面的過(guò)大的波紋度都會(huì)導(dǎo)致陶瓷基板與金屬基板的接合界面產(chǎn)生空隙以及接合界面的強(qiáng)度下降等接合品質(zhì)的下降，進(jìn)而會(huì)使電路基板的機(jī)械特性、熱特性、電特性下降。因此，為了實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良的特性的長(zhǎng)壽命的電路基板，需要減小陶瓷基板的表面波紋度。特別是近年來(lái)，為了減小作為電路基板整體的熱電阻，有將陶瓷基板的厚度減薄到
1.0mm以下的傾向，對(duì)于薄的陶瓷基板來(lái)說(shuō)，伴隨燒結(jié)時(shí)的變形，容易產(chǎn)生表面的波紋度，所以迫切要求減小其表面波紋度。
[0004]對(duì)應(yīng)于上 述要求的技術(shù)的一個(gè)例子公開(kāi)于下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中。即，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了“一種陶瓷燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，成型陶瓷的生料片(green sheet),在其表面用輥涂器將含有氧含量為3重量％以下、平均粒徑為20 μ m以下的BN粉的脫模劑按照以BN粉計(jì)為0.3~3mg/cm2的量進(jìn)行涂布，然后將其多片層疊，脫脂后，用BN制裝定器壓住層疊體的上下面，這樣收納于用與裝定器相同的材質(zhì)制作的密閉容器內(nèi)，并進(jìn)行燒結(jié)”、以及由該制造方法形成的平面度為100 μ m以下的板狀的氮化鋁燒結(jié)體。
[0005]另外，在本 申請(qǐng)人:申請(qǐng)的專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了“一種氮化硅基板的制造方法，其包括隔著分離材層疊多片生料片，燒結(jié)后進(jìn)行分離，由此得到多片氮化硅燒結(jié)體，然后由該氮化硅燒結(jié)體得到氮化硅基板，該制造方法的特征在于，所述分離材是氧含量為0.01~0.5重量％、平均粒徑為4~20 μ m、比表面積為20m2/g以下的氮化硼(BN)粉，以0.05~1.4mg/cm2的涂布量將所述BN粉涂布于生料片表面”、以及“一種氮化硅基板，其以Si3N4為主成分，其特征在于，表示來(lái)自在所述氮化硅基板的表面殘留的BN的B量的分布的變動(dòng)系數(shù)Cv為1.0以下，所述氮化硅基板表面的波紋度Wa為1.5μπι以下(其中，波紋度是采用通過(guò)使用表面粗糙度儀測(cè)定濾波中心線波紋度而得到的算術(shù)平均波紋度Wa、即與表面高度的平均值的偏差的絕對(duì)值的算術(shù)平均量，測(cè)定條件設(shè)定為:評(píng)價(jià)長(zhǎng)度為30mm、測(cè)定速度為0.3mm/s、截止(cut off)值(Xe)為0.25_、截止值Uf)為8.0mm)，相對(duì)密度為98%以上。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第3369819號(hào)公報(bào)[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011-178598號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0011]根據(jù)上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中公開(kāi)的陶瓷燒結(jié)體的制造方法或氮化硅基板，均能夠通過(guò)在層疊板狀的陶瓷成型體即生料片、然后進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，調(diào)整構(gòu)成插入到層疊的生料片之間的分離層的氮化硼粒子的平均粒徑、氧含量、涂布量等各種條件，從而抑制燒結(jié)后的陶瓷基板之間的粘著，同時(shí)能夠抑制陶瓷基板表面的波紋度?？墒牵谝酝募夹g(shù)中，陶瓷基板是由含有氮化硅粒子的主相和含有燒結(jié)助劑的晶界相構(gòu)成的燒結(jié)體的氮化硅基板，對(duì)于厚度薄至0.20~0.80mm的氮化硅基板來(lái)說(shuō)，要以穩(wěn)定的合格率獲得表面波紋度為1.00 μ m以下、具有規(guī)定的彎曲強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和與金屬板接合性的氮化硅基板依然是困難的。此外，表面波紋度是指使用表面粗糙度儀測(cè)定濾波中心線波紋度而得到的算術(shù)平均波紋度Wa。具體地說(shuō)，采用與表面高度的平均值的偏差的絕對(duì)值的算術(shù)平均量，測(cè)定條件設(shè)定為:評(píng)價(jià)長(zhǎng)度為30mm、測(cè)定速度為0.3mm/s、截止值(Ac)為0.25mm、截止值(λ f)為8.0mm。此外,在上述以往的技術(shù)中，燒結(jié)時(shí)多片層疊的狀態(tài)的陶瓷基板之間有時(shí)發(fā)生粘著，在燒結(jié)后分離各個(gè)陶瓷基板時(shí)在能夠無(wú)破損地剝離的分離性方面尚不充分。
[0012]本發(fā)明是鑒于上述以往技術(shù)的問(wèn)題而完成的，目的是提供氮化硅基板以及能夠在燒結(jié)后從多片層疊的狀態(tài)的陶瓷基板分離各個(gè)陶瓷基板時(shí)陶瓷基板不會(huì)破損等地以高的分離性形成氮化娃基板的制造方法，所述氮化娃基板的厚度薄至0.20~0.80mm并且是由含有氮化硅粒子的主相和含有燒結(jié)助劑的晶界相構(gòu)成的燒結(jié)體，所述氮化硅基板的表面的波紋度為I μ m以下，并具有所期望的彎曲強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和與金屬板的接合性。
[0013]解決問(wèn)題的手 段
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方案是一種厚度t為0.20~0.80mm的氮化硅基板的制造方法，其特征在于，所述氮化硅基板含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相，所述制造方法含有下述工序:分離層形成工序，該工序是使用含有氮化硼粉末、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑的氮化硼糊，在含有氮化硅粉末、燒結(jié)助劑粉末和有機(jī)粘合劑的板狀成型體的表面形成分離層；脫脂工序，該工序是在所述分離層形成工序之后，在比成型體的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高15~450°C的溫度下加熱所述分離層和成型體，從所述分離層和成型體中除去有機(jī)粘合劑；以及燒結(jié)工序，該工序是在所述脫脂工序之后，將隔著分離層多片層疊的成型體進(jìn)行燒結(jié)，所述氮化硼糊按照下述方式構(gòu)成:其氮化硼粉末中含有0.01~0.5質(zhì)量％的氧(O)和0.001~0.5質(zhì)量％的碳(C)，進(jìn)而在所述脫脂工序后的分離層中殘存有碳(C)，在將所述氮化硼糊的氮化硼粉末中所含的氧的含有率(質(zhì)量％)記為C、將所述脫脂工序后的分離層中所含的碳(C)的含有率(質(zhì)量％)記為a時(shí)，c/a為0.02~10.00的范圍，進(jìn)而，在所述分離層形成工序中，在成型體上形成的分離層含有
0.2~3.5mg/cm2的六方晶氮化硼粉末。
[0015]另外，優(yōu)選的是，在所述燒結(jié)工序結(jié)束之后，氮化硅基板的表面的任意部位的硼(B)與硅(Si)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)的范圍為7.0 ΧΙΟ—5~250 X 10_5，硼(B)與碳(C)之比B/C為0.080~3.000。
[0016]另外，優(yōu)選的是，所述氮化硼糊中，相對(duì)于平均粒徑d50為4.0~20.0 μ m、dlO為0.5~7.0 μ m、d90為8~40 μ m的氮化硼粉末100質(zhì)量份，含有所述有機(jī)粘合劑8.75~
44質(zhì)量份。
[0017]另外，優(yōu)選的是，所述氮化硼糊的在25~27°C下的粘度為1000~50000cP，觸變性為1.02~4.00，所述分離層形成工序是通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成分離層。
[0018]其中，觸變性是用由旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定的IOrpm與IOOrpm的粘度之比(IOrpm的粘度)/ (IOOrpm的粘度)來(lái)定義的值。
[0019]另外，優(yōu)選的是，所述氮化硼糊中，相對(duì)于六方晶氮化硼粉末100質(zhì)量份，含有所述有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份，進(jìn)而含有有機(jī)溶劑80~750質(zhì)量份。
[0020]另外，優(yōu)選的是，在所述分離層形成工序中，在成型體上形成的分離層含有0.5~
1.4mg/cm2的六方晶氮化硼粉末，在所述脫脂工序后的成型體的表面的任意部位的通過(guò)測(cè)定長(zhǎng)度為20_的用電子探針顯微分析儀(EPMA)進(jìn)行的射線分析得到的硼(B)與硅(Si)各自的特征X射線的強(qiáng)度之比(B/Si)中，在將任意的10.0mm的區(qū)間的平均值記為f、將該
10.0mm的區(qū)間所包含的0.2mm的區(qū)間的平均值記為g時(shí)，g/f為0.2~7.0。
[0021]另外，優(yōu)選的是， 用差示熱分析測(cè)量的所述氮化硼糊中所含的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度比所述成型體的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高5°C以上。
[0022]另外，優(yōu)選的是，所述氮化硼糊是通過(guò)相對(duì)于氮化硼粉末100質(zhì)量份配合有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份和有機(jī)溶劑80~750質(zhì)量份并攪拌0.2~10小時(shí)來(lái)制作的。
[0023]另外，本發(fā)明的另一個(gè)方案是一種氮化硅基板，其特征在于，所述氮化硅基板是含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相的燒結(jié)體，所述主相在基板表面含有:長(zhǎng)軸長(zhǎng)除以短軸長(zhǎng)而得到的長(zhǎng)寬比為3.0以下并且長(zhǎng)軸長(zhǎng)為5.0μπι以下的第I氮化硅粒子、以及長(zhǎng)軸長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比均超過(guò)所述第I氮化硅粒子的第2氮化硅粒子，所述第I氮化硅粒子在基板表面的任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOym的正方區(qū)域內(nèi)都存在40個(gè)以下，基板表面的任意部位的硼(B)與硅(Si)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)的范圍為
7.0X10—5~250X 10—5，硼(B)與碳(C)之比即B/C為0.080~3.000，進(jìn)而，表面的波紋度為1.00 μ m以下，而且，厚度t為0.20~0.80臟。
[0024]其中，基板表面的波紋度是采用通過(guò)使用表面粗糙度儀測(cè)定濾波中心線波紋度而得到的算術(shù)平均波紋度Wa、即與表面高度的平均值的偏差的絕對(duì)值的算術(shù)平均量，測(cè)定條件設(shè)定為:評(píng)價(jià)長(zhǎng)度為30mm、測(cè)定速度為0.3mm/s、截止值(λ c)為0.25mm、截止值(λ f)為
8.0mm0
[0025]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOym的正方區(qū)域內(nèi)含有40個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子，在距離表面的深度為所述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOym的正方區(qū)域內(nèi)含有30個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子。
[0026]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOym的正方區(qū)域內(nèi)，以1.0~30.0%的面積比含有長(zhǎng)寬比為
5.0~20.0、長(zhǎng)軸長(zhǎng)為6.0~30.0 μ m的第2氮化硅粒子。
[0027]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層，含有由所述第I氮化硅粒子凝聚而形成的最大直徑為25 μ m以下的凝聚部。
[0028]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部。
[0029]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部，在距離基板表面的深度為所述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOOym的正方區(qū)域內(nèi)含有20個(gè)以下的所述凝聚部。
[0030]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層，所述第I氮化硅粒子的周?chē)木Ы缦嘀行纬傻臍饪椎淖畲笾睆綖棣│苔笑梢韵隆?br> [0031]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有20個(gè)以下的所述氣孔。
[0032]另外，所述氮化硅基板優(yōu)選的是，在下述條件下用電子探針顯微分析儀(EPMA)測(cè)定的基板表面的硼⑶的特征X射線強(qiáng)度的變動(dòng)系數(shù)為1.0以下。
[0033]其中，電子探針顯微分析儀的測(cè)定條件是以I μ m的電子束直徑掃描Imm的范圍，以2μπι的間隔測(cè)定硼(B)的熒光X射線強(qiáng)度的值，所述變動(dòng)系數(shù)是根據(jù)該值通過(guò)用其標(biāo)準(zhǔn)偏差除以其平均值而求出的值。
[0034]發(fā)明的效果
[0035]根據(jù)本發(fā)明，如下述所詳細(xì)說(shuō)明的那樣，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是對(duì)用EPMA求出的指標(biāo)g/f進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0037]圖2是對(duì)組裝了本發(fā)明的一個(gè)方`案的氮化硅基板的電路基板的概略構(gòu)成
[0038]圖進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0039]圖3是表示剝離試驗(yàn)中使用的試驗(yàn)片的概略構(gòu)成的側(cè)面圖。
[0040]圖4是表示氮化硅基板的表面的組織的圖。
[0041]圖5是對(duì)凝聚部和氣孔的最大直徑的定義進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0042]圖6是對(duì)本發(fā)明的氮化硅基板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0043]圖7是對(duì)本發(fā)明的氮化硅基板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的另一個(gè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面，參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)方式(以下稱(chēng)作實(shí)施方式)進(jìn)行說(shuō)明。
[0045]本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們?yōu)榱烁纳频杌宓牟y度，首先對(duì)以往技術(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由以往技術(shù)形成的氮化硅基板并未解決表面波紋度的問(wèn)題。未解決該表面波紋度的問(wèn)題的原因還不清楚，但推測(cè)下述的現(xiàn)象或許是一個(gè)要因。
[0046]即，在于生料片的表面形成的分離層中所含的氮化硼(以下有時(shí)稱(chēng)作BN)粒子的表面，有可能形成了含氧的硼的化合物(以下有時(shí)稱(chēng)作B化合物)。作為該B化合物，包括例如二氧化二硼(B2O3)等。
[0047]另外，生料片上形成的分離層的BN粒子的分布有疏密，當(dāng)在燒結(jié)工序中加熱生料片時(shí)，BN粒子配置得密的部分的B化合物會(huì)作用于生料片的表層中所含的存在于氮化硅粒子間的晶界處的燒結(jié)助劑，使該燒結(jié)助劑的熔點(diǎn)下降，結(jié)果有可能形成異常區(qū)域，所述異常區(qū)域具有由熔點(diǎn)比該燒結(jié)助劑所形成的正常玻璃低的含硼的玻璃(以下，為了便于理解，有時(shí)簡(jiǎn)便地稱(chēng)為硼玻璃。)構(gòu)成的晶界相(以下，為了便于理解，有時(shí)將該晶界相簡(jiǎn)便地稱(chēng)為異常相。)。此外，硼(B)由于離子半徑比較小，所以容易擴(kuò)散，異常區(qū)域的邊緣與正常區(qū)域無(wú)法區(qū)分，因而無(wú)法畫(huà)出明確的邊界線，但硼(B)的濃度比正常區(qū)域明確高的部分被推測(cè)為異常區(qū)域。
[0048]而且，生料片的表層的異常區(qū)域中所含的異常相由于熔點(diǎn)較低，所以比其它的正常晶界相更早地熔融，異常區(qū)域中所含的α型的粒狀氮化硅粒子9c開(kāi)始重排。由于氮化硅粒子是按照使熔融而成為液相的異常區(qū)域中所含的氣孔消失的方式重排，所以該異常區(qū)域收縮。如上所述，由于分離層中所含的BN粒子的分布有疏密，所以可推測(cè)在俯視生料片時(shí)，面積不同的異常區(qū)域呈多個(gè)分散存在的狀態(tài)。
[0049]之后，當(dāng)提高生料片的加熱溫度時(shí)，具有由B化合物未發(fā)生作用的燒結(jié)助劑形成的正常的玻璃所構(gòu)成的晶界相(以下，為了便于理解，有時(shí)將該晶界相簡(jiǎn)便地稱(chēng)作正常相。)的正常區(qū)域也熔融，正常區(qū)域中所含的α型的粒狀氮化硅粒子也開(kāi)始重排，并收縮。但是，在異常區(qū)域和正常區(qū)域中，由于兩者所含的晶界相的熔點(diǎn)的差異，氮化硅粒子的重排會(huì)產(chǎn)生時(shí)間差，兩者的收縮時(shí)期也會(huì)產(chǎn)生時(shí)間差。即，可以認(rèn)為發(fā)生了下述現(xiàn)象:Β化合物發(fā)生了作用的含有硼玻璃的異常區(qū)域的收縮開(kāi)始之后，B化合物未發(fā)生作用的正常區(qū)域的收縮才開(kāi)始。
[0050]這里，我們知道氮化硅粒子通過(guò)與作為燒結(jié)助劑的Y2O3等稀土類(lèi)氧化物的共存而生長(zhǎng)成長(zhǎng)軸長(zhǎng)較長(zhǎng)的粒子。但是，在生料片的表層存在的異常區(qū)域中，由于主要存在熔融溫度較低的硼玻璃，所以在上述氮化硅粒子生長(zhǎng)之前硼玻璃就熔化，從而用于氮化硅粒子生長(zhǎng)的空間被液體填充(稱(chēng)作致密化)。其結(jié)果是，異常區(qū)域中所含的粒狀的氮化硅粒子的粒子生長(zhǎng)難以進(jìn)行，有可能成為長(zhǎng)寬比較低、長(zhǎng)軸長(zhǎng)較短的氮化硅粒子。另一方面，正常區(qū)域中所含的粒狀的氮化硅粒子由于無(wú)上述生長(zhǎng)的阻礙要因，所以粒子生長(zhǎng)，成為長(zhǎng)寬比較大、長(zhǎng)軸長(zhǎng)較長(zhǎng)的柱狀的氮化硅粒子。于是可以認(rèn)為，異常區(qū)域被在其后收縮的含有柱狀的氮化硅粒子的正常區(qū)域擠壓，從正常區(qū)域的表面突出而變形。
[0051]本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們推測(cè)，按照上述設(shè)想的機(jī)理在微小的區(qū)域上發(fā)生的變形在作為氮化硅基板WB的表面整體來(lái)看時(shí)，就成為過(guò)大的波紋度，對(duì)于厚度薄至0.20~0.80mm的氮化硅基板來(lái)說(shuō)，要將表面波紋度(Wa)設(shè)定為Iym以下是極其困難的，在該推測(cè)的基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。即，通過(guò)使基板表面的B化合物的分布均勻化，同時(shí)降低B化合物的濃度來(lái)制造氮化硅基板，可以獲得表面的波紋度得到了降低的氮化硅基板。
[0052]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種氮化娃基板，其是含有以氮化娃粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相的燒結(jié)體的氮化硅基板，其特征在于，所述主相在基板表面含有長(zhǎng)軸長(zhǎng)除以短軸長(zhǎng)而得到的長(zhǎng)寬比為3.0以下并且長(zhǎng)軸長(zhǎng)為5.Ομπι以下的第I氮化硅粒子、以及長(zhǎng)軸長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比均超過(guò)所述第I氮化硅粒子的第2氮化硅粒子，所述第I氮化硅粒子在基板表面的任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOym的正方區(qū)域內(nèi)都存在40個(gè)以下，基板表面的任意部位的硼(B)與硅(Si)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)的范圍為
7.0X10_5~250X10_5,硼(B)與碳(C)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比B/C為0.080~3.000，進(jìn)而，表面的波紋度為1.00 μ m以下,而且厚度t為0.20~0.80mm。
[0053]本實(shí)施方式的氮化娃基板的表面的任意部位的硼⑶與娃(Si)各自的突光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)如上所述為7.0X10_5~250X10_5。該B/Si的值反映了構(gòu)成氮化硅基板的表面存在的分離層的BN中和上述的氮化硅基板的表層的異常區(qū)域內(nèi)存在的硼玻璃中各自所含有的硼(B)的量加起來(lái)的值，間接地表示了異常區(qū)域內(nèi)所含的硼(B)的量。即，B/
Si如果大的話，則可推測(cè)氮化硅基板的表面含有大量的含有硼玻璃的異常相，進(jìn)而可以認(rèn)為在構(gòu)成形成于生料片的一面的分離層的BN粉末中含有大量的B化合物。這里，將B/Si的范圍設(shè)定為7.0X Kr5~250 X Kr5的理由如下所述。即，當(dāng)B/Si低于7.0XlO^5時(shí)，本來(lái)構(gòu)成分離層的BN粉末的量較少，在燒結(jié)后，將多片層疊的狀態(tài)的氮化硅基板一片一片剝離時(shí)，分離性差，合格率下降；當(dāng)B/Si超過(guò)250 X 10_5時(shí)，將金屬基板與氮化硅基板接合時(shí)的接合性因過(guò)多的硼(B)而受到傷害。
[0054]進(jìn)而，上述氮化硅基板的硼⑶與碳(C)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比即B/C如上所述為0.080~3.000。即，在本實(shí)施方式的氮化硅基板的表面存在適量的碳(C)。該碳(C)是如上述那樣將分離層中所含的B化合物的氧(O)還原而成為無(wú)害的硼(B)后的碳(C)的殘存量。這里，當(dāng)B/C低于0.080時(shí)，表面殘存的碳(C)的量過(guò)多，使氮化硅基板的強(qiáng)度下降，同時(shí)使金屬基板與氮化硅基板的接合性劣化。另一方面，據(jù)認(rèn)為，當(dāng)B/C超過(guò)3.000時(shí)，分離層中所含的碳(C)的量就較少，所以B化合物的還原作用不充分，通過(guò)殘存的B化合物的作用使得在氮化硅基板的表面形成含有硼玻璃的異常相，不能改善氮化硅基板的表面的波紋度。
[0055]另外，如上所述，在上述氮化硅基板中，其主相在基板表面含有長(zhǎng)軸長(zhǎng)除以短軸長(zhǎng)而得到的長(zhǎng)寬比為3.0以下并且長(zhǎng)軸長(zhǎng)為5.0 μ m以下的第I氮化硅粒子、以及長(zhǎng)軸長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比均超過(guò)所述第I氮化硅粒子的第2氮化硅粒子。從上述氮化硅基板的表面的B/Si的值和B/C的值來(lái)看，有可能由C還原分離層中所含的B化合物而進(jìn)行了無(wú)害化。這樣，據(jù)推測(cè)，本實(shí)施方式的氮化硅基板由于分離層中所含的B化合物中的氧被碳(C)還原，B化合物減少，所以因B化合物的作用而形成的含有硼玻璃的異常相變少，其結(jié)果是粒子生長(zhǎng)不再進(jìn)行，長(zhǎng)軸長(zhǎng)除以短 軸長(zhǎng)而得到的長(zhǎng)寬比為3.0以下、并且長(zhǎng)軸長(zhǎng)為5.Ομπι以下的第I氮化硅粒子變少。具體地說(shuō)，第I氮化硅粒子在表面的任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為IOym的正方區(qū)域內(nèi)存在40個(gè)以下。
[0056]這樣,根據(jù)本實(shí)施方式的氮化娃基板，通過(guò)將其表面的B/Si設(shè)定為7.0X 10 5~250X 10'B/C設(shè)定為0.080~3.000、以及規(guī)定的正方區(qū)域內(nèi)的第I氮化硅粒子設(shè)定為40個(gè)以下，從而當(dāng)其厚度為0.20~0.80mm時(shí),能夠?qū)⒒灞砻娴牟y度設(shè)定為Iym以下。此外，作為該基板表面的波紋度，是采用通過(guò)使用表面粗糙度儀測(cè)定濾波中心線波紋度而得到的算術(shù)平均波紋度Wa、即與表面高度的平均值的偏差的絕對(duì)值的算術(shù)平均量，測(cè)定條件設(shè)定為:評(píng)價(jià)長(zhǎng)度為30mm、測(cè)定速度為0.3mm/s、截止值(λ c)為0.25mm、截止值(Af)為
8.0mm0
[0057]此外，在上述實(shí)施方式的氮化硅基板中，優(yōu)選的是，在距離表面的深度為20μπι的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為10 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有40個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子，在距離表面的深度為所述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為ΙΟμπι的正方區(qū)域內(nèi)含有30個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子。
[0058]即，在氮化硅基板中，當(dāng)?shù)贗氮化硅粒子大量存在時(shí)，可以推測(cè)在第I氮化硅粒子的周?chē)嬖诖罅康漠惓Ｏ?。該異常相中所含的硼玻璃與構(gòu)成正常相的玻璃相比，強(qiáng)度較低，如果對(duì)氮化硅基板施加應(yīng)力，就容易產(chǎn)生裂紋。此外，第I氮化硅粒子與柱狀的第2氮化硅粒子相比，由于長(zhǎng)寬比為3.0以下而呈粒狀的形態(tài)，破壞韌性較低，裂紋容易發(fā)展。這里，根據(jù)上述優(yōu)選方式的氮化硅基板，由于在距離其表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為10 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有40個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子，所以強(qiáng)度較低的異常相較少，即使在施加應(yīng)力的情況下，也能夠抑制氮化硅基板的表層的裂紋的發(fā)生。而且，由于在距離氮化硅基板的表面的深度為上述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為10 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有30個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子，所以內(nèi)層與表層相t匕，具有較高的破壞韌性，即使在表層產(chǎn)生了裂紋的情況下，也能夠抑制該裂紋的發(fā)展，防止氮化娃基板的破壞。
[0059]如上所述，氮化硅基板中所含的第I氮化硅粒子以及被認(rèn)為存在于其周?chē)漠惓Ｏ鄷?huì)對(duì)氮化硅基板的強(qiáng)度、破壞韌性、熱導(dǎo)率、絕緣耐壓等特性產(chǎn)生負(fù)面影響。但是，以第I氮化硅粒子滿足上述條件為前提，當(dāng)長(zhǎng)寬比較小并且長(zhǎng)軸長(zhǎng)較短的粒狀的第I氮化硅粒子在柱狀的第2氮化硅粒子的相互間形成的區(qū)域中適當(dāng)存在時(shí)，在氮化硅基板中可以實(shí)現(xiàn)氮化娃粒子的聞填充，氣化娃基板的密度提聞，可以進(jìn)一步提聞其強(qiáng)度和熱導(dǎo)率。其條件是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為10 μ m正方區(qū)域內(nèi)，以截面積比計(jì)含有1.0~30.0%的長(zhǎng)寬比為5.0~20.0、長(zhǎng)軸長(zhǎng)為6.0~30.0 μ m的第2氮化硅粒子。當(dāng)?shù)?氮化硅粒子的長(zhǎng)寬比低于5.0或長(zhǎng)軸長(zhǎng)低于6.0時(shí)，第2氮化硅粒子之間不能形成適當(dāng)大小的區(qū)域，沒(méi)有第I氮化硅粉末配置在該區(qū)域的余地，沒(méi)有效果。另一方面，當(dāng)長(zhǎng)寬比超過(guò)20.0或長(zhǎng)軸長(zhǎng)超過(guò)30.0 μ m時(shí)，由于粗大的氮化硅粒子的存在，即使存在第I氮化硅粒子，也容易產(chǎn)生粗大的缺陷，強(qiáng)度下降。進(jìn)而，當(dāng)?shù)?氮化硅粒子的截面積比低于1.0%時(shí)，第2氮化硅粒子的相互間的區(qū)域內(nèi)配置的第I氮化硅粒子的量變得過(guò)多，會(huì)形成粗大的凝聚部，所以不能實(shí)現(xiàn)氮化硅基板的諸特性。另一方面，當(dāng)?shù)?氮化硅粒子的截面積比超過(guò)30.0%時(shí)，沒(méi)有第I氮化硅粒子配置的余地，氮化硅基板的密度不能提高。
[0060]在上述方式的氮化硅基板中，優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層中含有由所述第I氮化硅粒子凝聚而形成的最大直徑為25 μ m以下的凝聚部。第I氮化硅粒子凝聚而形成的凝聚部如 果較大，則在其周?chē)嬖诘膹?qiáng)度較低的異常相的聚集即異常區(qū)域的大小必然也變大，使氮化硅基板的強(qiáng)度和破壞韌性下降。因此，凝聚部的最大直徑優(yōu)選為25 μ m以下。
[0061]進(jìn)而，在上述優(yōu)選方式的氮化硅基板中，更優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部。如前所述，通過(guò)將凝聚部的最大直徑設(shè)定為25 μ m以下，能夠構(gòu)成具有所期望的強(qiáng)度和破壞韌性的氮化硅基板，但當(dāng)?shù)杌搴写罅康哪鄄繒r(shí)，其熱導(dǎo)率有可能下降。即，對(duì)于作為由含有氮化硅粒子的主相和含有燒結(jié)助劑的晶界相構(gòu)成的燒結(jié)體的氮化硅基板來(lái)說(shuō)，熱的傳導(dǎo)是通過(guò)離子來(lái)進(jìn)行。該燒結(jié)體的熱導(dǎo)率由構(gòu)成主相的氮化硅粒子的熱導(dǎo)率、以及晶界相的熱導(dǎo)性即晶界相固有的熱導(dǎo)率和晶界相的體積、厚度等決定。
[0062]這里，第2氮化硅粒子在粒子生長(zhǎng)過(guò)程中放出粒子內(nèi)的雜質(zhì)，成為雜質(zhì)較少的粒子，而第I氮化硅粒子的粒子生長(zhǎng)不進(jìn)行，粒子內(nèi)含有大量的雜質(zhì)。其結(jié)果是，因聲子的散射而使熱導(dǎo)率下降。進(jìn)而，第I氮化硅粒子是長(zhǎng)寬比為3.0以下的粒狀的形態(tài)，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)小至5.Ομπι以下。因此，在同一體積下比較時(shí)，第I氮化硅粒子的表面積比第2氮化硅粒子大，其周?chē)嬖诖罅康漠惓Ｏ?，傳遞熱的聲子的流通在異常相中受到阻礙。此外，異常相含有熱導(dǎo)率較低的硼玻璃，當(dāng)?shù)杌迳洗嬖诖罅康哪鄄繒r(shí)，其熱導(dǎo)率下降。因此，為了構(gòu)成具有高的熱導(dǎo)率、優(yōu)選的熱導(dǎo)率為80(W/m*k)以上的氮化硅基板，優(yōu)選的構(gòu)成是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層，在任意的部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部。
[0063]進(jìn)而，在上述優(yōu)選方式的氮化硅基板中，更優(yōu)選的構(gòu)成是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部，在距離表面的深度為所述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有20個(gè)以下的所述凝聚部。
[0064]即，在氮化硅基板中，如果規(guī)定的面積中所含的凝聚部大量存在，則可以推測(cè)含有該凝聚部的異常相的聚集即異常區(qū)域也大量存在。該異常區(qū)域中所含的異常相與正常相相t匕，強(qiáng)度較低，如果對(duì)氮化硅基板施加應(yīng)力，就容易產(chǎn)生裂紋。此外，由于形成凝聚部的第I氮化硅粒子呈長(zhǎng)寬比為3.0以下的粒狀的形態(tài)，所以破壞韌性較低，裂紋容易發(fā)展。這里，根據(jù)上述優(yōu)選方式的氮化硅基板，由于在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部，所以強(qiáng)度較低的異常區(qū)域較少，即使在對(duì)氮化硅基板施加應(yīng)力的情況下，也能夠抑制氮化硅基板的表層的裂紋的發(fā)生。而且，由于在距離氮化硅基板的表面的深度為上述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有20個(gè)以下的所述凝聚部，所以內(nèi)層與表層相比，具有較高的破壞韌性，即使在表層產(chǎn)生了裂紋的情況下，也能夠抑制該裂紋的發(fā)展，防止氮化娃基板的破壞。
[0065]進(jìn)而，在上述方式的氮化硅基板中，優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20μπι的范圍的表層，第I氮化硅粒子的周?chē)木Ы缦嘀行纬傻臍饪椎淖畲笾睆綖棣│苔笑梢韵?。如上所述，由于異常相和正常相具有由兩者的熔點(diǎn)不同而引起的收縮開(kāi)始時(shí)間的時(shí)間差，所以在兩者的邊界附近容易產(chǎn)生氣孔。而且，氮化硅基板中所含的氣孔在施加應(yīng)力的情況下，會(huì)成為裂紋的起點(diǎn)，導(dǎo)致氮化硅基板的破壞，同時(shí)會(huì)使熱導(dǎo)率和絕緣耐壓下降。另一方面，上述方式的氮化硅基板通過(guò)將氣孔的最大直徑設(shè)定為ΙΟμπι以下，可以進(jìn)一步提高氮化硅基板的強(qiáng)度和熱導(dǎo)率，同時(shí)可以提高其絕緣耐壓性`。此外，基于同樣的理由，更優(yōu)選的是，在距離基板表面的深度為20 μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)存在20個(gè)以下的上述氣孔。
[0066]進(jìn)而，在上述方式的氮化硅基板中，優(yōu)選的是，在下述條件下用電子探針顯微分析儀(EPMA)測(cè)定的硼(B)的特征X射線強(qiáng)度的變動(dòng)系數(shù)為1.0以下。此外，電子探針顯微分析儀的測(cè)定條件是以Iym的電子束直徑掃描Imm的范圍。另外，上述變動(dòng)系數(shù)是根據(jù)在上述測(cè)定條件下以2μπι的間隔測(cè)定的硼(B)的特征X射線強(qiáng)度的值，通過(guò)用其標(biāo)準(zhǔn)偏差除以其平均值而求出的值。有關(guān)上述變動(dòng)系數(shù)與氮化硅基板表面的波紋度的關(guān)系，推測(cè)如下。用EPMA測(cè)定的硼⑶的值如上所述，可以認(rèn)為是在氮化硅基板的表面存在的BN中和氮化硅基板的表層的異常區(qū)域內(nèi)存在的硼玻璃中各自所含有的硼(B)的量加起來(lái)的值，但可以推測(cè)為表示了異常區(qū)域內(nèi)所含的硼(B)的量。即，當(dāng)將用EPMA測(cè)定氮化硅基板表面的多個(gè)點(diǎn)而得到的B的特征X射線強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以其平均值而得到的值即變動(dòng)系數(shù)較小時(shí)，可以預(yù)想構(gòu)成分離層的BN在氮化硅基板的表面一樣均勻地殘存，同時(shí)異常區(qū)域也在氮化娃基板的表層一樣均勻地存在。這里，氮化娃基板的表面殘存的BN的分布如果有疏密,貝U在將氣化娃基板和金屬基板接合來(lái)構(gòu)成電路基板時(shí)，在BN的集中部，兩者的接合性受到傷害，接合界面處容易產(chǎn)生空隙(void)。但是，本方式的氮化硅基板中，由于硼(B)的變動(dòng)系數(shù)為1.0以下，所以BN的分布的疏密得到抑制，其集中部較少，因而能夠提高氮化硅基板與金屬基板的接合性。進(jìn)而，在氮化硅基板的表層，異常區(qū)域的分布如果有疏密，則氮化硅基板的表面的波紋度有擴(kuò)大的傾向，但本方式的氮化硅基板中，由于硼(B)的變動(dòng)系數(shù)為1.0以下，所以異常區(qū)域的分布的疏密得到抑制，其集中部較少，可以進(jìn)一步減小氮化硅基板的表面的波紋度。
[0067]本實(shí)施方式的氮化硅基板由于是如上所述地構(gòu)成，所以可以提供彎曲強(qiáng)度為600 (MPa)以上的氣化娃基板，進(jìn)而可以提供熱導(dǎo)率為80(W/m.k)以上的氣化娃基板。
[0068]另外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化硅基板，由于是如上所述地構(gòu)成，所以可以提供在將在該氮化硅基板上接合金屬基板而形成的接合體進(jìn)行耐熱循環(huán)試驗(yàn)時(shí)具有高合格率的氮化硅基板。具體地說(shuō)，制作多個(gè)接合體，該多個(gè)接合體是在厚為0.20~0.80mm、長(zhǎng)為40mm、寬為30mm的所述氮化硅基板的表面，隔著用釬料形成的厚為20 μ m的釬料層接合厚為0.5mm、長(zhǎng)為37mm、寬為26mm的銅板,在該氮化娃基板的背面，隔著用釬料形成的厚為20 μ m的釬料層接合厚為0.5mm、長(zhǎng)為37臟、寬為27mm的銅板?？梢蕴峁┖?0%以上的在將該多個(gè)接合體進(jìn)行耐熱循環(huán)試驗(yàn)時(shí)在循環(huán)數(shù)為3000次以上時(shí)未破壞的接合體的氮化硅基板。這里，釬料使用如下所述地得到的材料:相對(duì)于Ag為70質(zhì)量％、1]1為5質(zhì)量％、氧含量為0.1質(zhì)量％以下、剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的平均粒徑為20 μ m的合金粉末100質(zhì)量份，添加平均粒徑為10 μ m的Ag粉末粒子10質(zhì)量份和45 μ m以下的粒子尺寸為85%以上的氫化鈦I質(zhì)量份，混合Ag粉末粒子和活性金屬氫化物以填埋上述合金粉末粒子間的間隙而形成熔點(diǎn)為770V的釬料，將該釬料與在整個(gè)糊中所占的比例為5質(zhì)量％的作為粘合劑的丙烯酸系樹(shù)脂、10質(zhì)量％的作為溶劑的α-萜品醇、0.1質(zhì)量％的作為分散劑的低分子陰離子系化合物即烷基苯磺酸鹽配合，然后使用行星式混合機(jī)進(jìn)行混合，使粘度為55Pa.S。另外，耐熱循環(huán)試驗(yàn)是將下述的試驗(yàn)施加于電路基板:將_40°C下的冷卻設(shè)定為20分鐘，室溫下的保持設(shè)定為10分鐘和125°C下的加熱設(shè)定為20分鐘，將上述升溫/降溫循環(huán)設(shè)定為I個(gè)循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行該循環(huán)。
[0069]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化硅基板，由于是如上所述地構(gòu)成，所以可以提供在將在該氮化硅基板上接合金屬基板而形成的接合體進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)具有高合格率的氮化硅基板。具體地說(shuō)，可以提供含有90%以上的在將與上述的進(jìn)行耐熱循環(huán)試驗(yàn)的接合體同樣的多個(gè)接合體進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)未發(fā)生絕緣破壞的接合體的氮化硅基板。此外，絕緣試驗(yàn)中，將5kV的電壓施加于電路基板I分鐘。
[0070]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式是一種氮化娃基板的制造方法，該氮化娃基板含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相，并且厚度t為0.20~0.80mm,所述制造方法的特征在于，其含有下述工序:分離層形成工序，該工序是使用含有氮化硼粉末、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑的氮化硼糊，在含有氮化硅粉末、燒結(jié)助劑粉末和有機(jī)粘合劑的板狀成型體的表面形成分離層；脫脂工序，該工序是在所述分離層形成工序之后，在比成型體的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高15~450°C的溫度下加熱所述分離層和成型體，從所述分離層和成型體中除去有機(jī)粘合劑；以及燒結(jié)工序，該工序是在所述脫脂工序之后，將隔著分離層多片層疊的成型體進(jìn)行燒結(jié)，所述氮化硼糊按照下述方式構(gòu)成:其氮化硼粉末中含有0.01~0.5質(zhì)量％的氧(O)和0.001~0.5質(zhì)量％的碳(C)，進(jìn)而在所述脫脂工序后的分離層中殘存有碳(C)，在將所述氮化硼糊的氮化硼粉末中所含的氧的含有率(質(zhì)量％)記為C、將所述脫脂工序后的分離層中所含的碳(C)的含有率(質(zhì)量％)記為a時(shí)，c/a為0.02~10.00的范圍；進(jìn)而，在所述分離層形成工序中，在成型體上形成的分離層含有0.2~3.5mg/cm2的六方晶氮化硼粉末。
[0071]此外，作為與上述氮化硅粉末混合的有機(jī)粘合劑，可以列舉出例如聚乙烯醇縮丁醛、甲基丙烯酸酸甲酯樹(shù)脂等，作為上述氮化硼糊中使用的有機(jī)粘合劑，可以列舉出例如聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素等。另外，作為上述氮化硼糊中使用的有機(jī)溶劑，可以列舉出例如乙醇、丁醇、α-萜品醇等。另外，作為上述燒結(jié)助劑，可以列舉出例如Y203、MgO等。
[0072]根據(jù)上述另一個(gè)實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法，在分離層形成工序中，在利用刮涂法等眾所周知的成型方法而形成的含有氮化硅粉末、燒結(jié)助劑粉末和有機(jī)粘合劑的板狀成型體(生料片)的表面，使用含有氮化硼(BN)粉末、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑的氮化硼(BN)糊來(lái)形成分離層。在表面形成了分離層的生料片在脫脂工序中被加熱，生料片中所含的有機(jī)粘合劑被除去(脫脂)，同時(shí)BN糊中所含的有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑也被除去。因此，在經(jīng)歷了脫脂工序的生料片的表面，形成了 BN糊被脫脂、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑被除去而得到的BN粉末和如后述那樣殘存了作為有機(jī)粘合劑的殘?jiān)奶?C)的層(以下有時(shí)將該脫脂工序后的分離層簡(jiǎn)便地稱(chēng)為BN層。)。形成了該BN層的生料片隔著B(niǎo)N層層疊多片，在燒結(jié)工序中進(jìn)行燒結(jié)，形成含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相的氣化娃基板。
[0073]另外，在本實(shí)施方式的厚度t為0.20~0.80mm的氮化硅基板的制造方法中，上述分離層形成工序中使用的BN糊按 照下述方式構(gòu)成:其BN粉末中含有0.01~0.5質(zhì)量％的氧(O)和0.001~0.5質(zhì)量％的碳(C)，在將BN糊的BN粉末中所含的氧的含有率(質(zhì)量％)記為C、將在比生料片的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高15~450°C的溫度下對(duì)生料片脫脂的脫脂工序后的BN層中殘存的碳(c)的含量記為a(質(zhì)量％)時(shí)，c/a為0.02~10.00。那么，關(guān)于對(duì)BN粉末中的氧(O)的比例、脫脂工序中的脫脂溫度、相對(duì)于BN粉末中所含的氧(O)的比例而言的脫脂工序結(jié)束后的碳(C)的比例進(jìn)行規(guī)定的理由，以下進(jìn)行說(shuō)明。
[0074]首先，對(duì)規(guī)定BN粉末中的氧(O)的比例的理由進(jìn)行說(shuō)明。BN粉末的氧(O)的比例是從燒結(jié)工序中的構(gòu)成BN粉末的BN粒子與生料片的粘著力和生料片中所含的燒結(jié)助劑熔融形成的玻璃的熔點(diǎn)這兩個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)確定的。即，當(dāng)BN粉末中所含的氧(O)的比例低于
0.01質(zhì)量％時(shí)，BN粒子與其所接觸的生料片的表面之間難以發(fā)生反應(yīng)，BN粒子對(duì)生料片表面的粘著力下降。因此，伴隨燒結(jié)工序中的生料片的收縮，產(chǎn)生沿其表面移動(dòng)的BN粒子，在燒結(jié)工序中，BN粉末的分布產(chǎn)生疏密分布，所以燒結(jié)后的氮化硅基板的分離性下降，并且其表面的波紋度有可能增大。另一方面，當(dāng)BN粉末中所含的氧(O)的比例超過(guò)0.5質(zhì)量％時(shí)，多余的氧(O)作用于燒結(jié)助劑而使其熔點(diǎn)下降，因此在燒結(jié)工序中，生料片不能充分收縮，其結(jié)果是，氮化硅基板的密度不能提高，無(wú)法得到具有高的強(qiáng)度和熱導(dǎo)率的氮化硅基板。
[0075]下面，對(duì)規(guī)定脫脂工序中的脫脂溫度的理由進(jìn)行說(shuō)明。脫脂溫度是從脫脂工序后生料片中所含的有機(jī)粘合劑的殘?jiān)刺?C)的量和生料片中所含的氮化硅粒子不會(huì)變質(zhì)這兩個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)確定的。即，在比用差示熱分析測(cè)量的生料片的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高不到15°C的溫度下對(duì)生料片進(jìn)行脫脂時(shí)，脫脂后的生料片中殘存的碳(C)較多，在燒結(jié)工序中，殘存的碳(C)會(huì)還原氮化硅粒子，所以氮化硅粒子的晶粒生長(zhǎng)受到阻礙，使得氮化硅基板的破壞韌性下降。另一方面，在比用差示熱分析測(cè)量的生料片的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高超過(guò)450°c的溫度下對(duì)生料片進(jìn)行脫脂時(shí)，生料片中所含的氮化硅粒子氧化，其結(jié)果是，氮化硅基板的密度不能提高，無(wú)法得到具有高的強(qiáng)度和熱導(dǎo)率的氮化硅基板。此外，當(dāng)在用差示熱分析測(cè)量的放熱峰溫度有多個(gè)峰時(shí)，將與最高溫側(cè)出現(xiàn)的峰相對(duì)應(yīng)的溫度設(shè)定為放熱峰溫度即可。
[0076]下面，對(duì)規(guī)定相對(duì)于BN粉末中所含的氧(O)的比例而言的脫脂工序結(jié)束后的碳(C)的比例的理由進(jìn)行說(shuō)明。正如在對(duì)規(guī)定BN粉末中的氧(O)的比例的理由進(jìn)行說(shuō)明的一項(xiàng)中所記載的那樣，BN粉末中的氧(O)的比例是從燒結(jié)工序中的構(gòu)成BN層的BN粒子與生料片的粘著力和生料片中所含的燒結(jié)助劑熔融形成的玻璃的熔點(diǎn)這兩個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)確定的。另一方面，表示BN粉末中所含的氧(O)的比例的值是在構(gòu)成BN粉末的BN粒子的表面形成的B化合物的氧(O)的值。
[0077]這里，在本實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法中使用的BN糊如上述所說(shuō)明的那樣，其是按照下述方式構(gòu)成:將形成含有硼玻璃的異常相的B化合物、即經(jīng)歷了脫脂工序的分離層即BN層中所含的B化合物在燒結(jié)工序用碳(C)還原而進(jìn)行了無(wú)害化。即，本實(shí)施方式的BN糊是按照下述方式構(gòu)成:在上述脫脂溫度的范圍脫脂后，作為其有機(jī)粘合劑的殘?jiān)奶?C)僅以適量殘存于BN層中，從而脫脂工序后的BN層中所含的碳(C)比BN糊中所含的BN粒子自身含有的碳(C)的量有所增加。此外，在將BN粉末中所含的氧(O)的含有率(質(zhì)量％)記為C、將脫脂工序后的BN層中所含的碳(C)的含有率記為a時(shí)，當(dāng)c/a超過(guò)
10.00時(shí)，不能充分還原B化合物，會(huì)形成容許量以上的異常相，其結(jié)果是，氮化硅基板中存在的第I氮化硅粒子的密度提高。另一方面，當(dāng)c/a低于0.02時(shí)，過(guò)多的碳(C)使得氮化娃基板的強(qiáng)度下降，同時(shí)由于氮化娃基板的表面存在的碳(C)，使得與金屬基板的接合性受到傷害。
[0078]此外，盡管還不清楚，但推測(cè)BN粉末中本來(lái)含有的碳(C)在BN粉末中形成化合物，與脫脂工序后在BN粉末中殘留的C相比，對(duì)于B的氧化物的還原難以有效發(fā)揮作用。因此，如上所述，優(yōu)選脫脂工序后碳(C)`以適度的范圍殘留于BN粉末中。
[0079]另外，在本實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法中的分離層形成工序中，成型體上形成的分離層含有0.2~3.5mg/cm2的六方晶BN粉末的理由如下所述。即，當(dāng)六方晶BN粉末的量超過(guò)3.5mg/cm2時(shí)，過(guò)量的六方晶BN粉末在生料片的燒成過(guò)程中會(huì)發(fā)生粒子生長(zhǎng)，BN粉末進(jìn)入到由露出到其表面到的柱狀的氮化硅粒形成的凹凸的凹部中，阻礙生料片的均勻的收縮，其結(jié)果是，得到的氮化硅基板的表面的波紋度容易變大。另一方面，當(dāng)六方晶BN粉末的量少到低于0.2mg/cm2時(shí),會(huì)形成六方晶BN粉末較少的部分,在燒結(jié)工序中，層疊的氮化硅基板附著，分離性下降。此外，從同樣的觀點(diǎn)出發(fā)，分離層所含的六方晶BN粉末的量?jī)?yōu)選為 0.4 ~2.2mg/cm2。
[0080]另外，在本實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法中，所述燒結(jié)工序結(jié)束后，氮化硅基板的表面的任意部位的硼(B)與硅(Si)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)的范圍為
7.0X10_5~250X10_5,硼(B)與碳(C)之比即B/C為0.080~3.000。其理由如上所述。
[0081]此外，具體地說(shuō)，上述BN糊可以按照相對(duì)于平均粒徑d50為4.0~20.0 μ m、dlO為0.5~7.0 μ m、d90為8~40 μ m的氮化硼粉末100質(zhì)量份含有所述有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份的方式來(lái)制備形成。此外，為了防止BN粉末的凝聚，根據(jù)需要還可以添加分散劑。這里，將BN粉末的平均粒徑d50設(shè)定為4.0~20.0 μ m的原因是，當(dāng)平均粒徑d50小至低于4.0 μ m時(shí)，在生料片的燒成過(guò)程會(huì)發(fā)生粒子生長(zhǎng)，BN粉末進(jìn)入到由露出到其表面的柱狀的氮化硅粒形成的凹凸的凹部中，阻礙生料片的均勻的收縮，其結(jié)果是，得到的氮化硅基板的表面的波紋度容易變大。另一方面，當(dāng)平均粒徑d50大至超過(guò)20.0 μ m時(shí)，BN粉末對(duì)生料片表面的粘附性下降，在層疊后的處理時(shí)，生料片容易剝離。另外，將平均粒徑dlO設(shè)定為
0.5~7.0 μ m的原因是，當(dāng)平均粒徑dlO小至低于0.5 μ m時(shí)，上述BN層中所含的B化合物的比例變得過(guò)多。另一方面，當(dāng)平均粒徑dlO大至超過(guò)7.0 μ m時(shí)，上述BN層中所含的B化合物的比例變得過(guò)少。在BN粒子表面形成的B化合物的比例如果少的話，則BN粒子與其所接觸的生料片的表面之間難以發(fā)生反應(yīng)，BN粒子對(duì)生料片表面的粘著力下降。因此，伴隨燒結(jié)工序中的生料片的收縮，產(chǎn)生沿其表面移動(dòng)的BN粒子，在燒結(jié)工序中，BN粉末的分布產(chǎn)生疏密分布，所以燒結(jié)后的氮化硅基板的分離性下降，并且其表面的波紋度有可能增大。另外，將平均粒徑d90設(shè)定為8~40 μ m的原因是，當(dāng)平均粒徑d90小至低于8 μ m時(shí)，上述BN層中所含的B化合物的比例變得過(guò)多。另一方面，當(dāng)平均粒徑d90大至超過(guò)40 μ m時(shí)，上述BN層中的BN粒子的粒徑變得過(guò)大，所以粗大的BN粒子的形狀會(huì)引起氮化硅基板表面生成波紋度。
[0082]另外，在本實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法中，優(yōu)選的是，上述BN糊的在25~27°C下的粘度為1000~50000cP，觸變性為1.02~4.00，所述分離層形成工序是通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)形成分離層。這里，上述觸變性是用由旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定的IOrpm與IOOrpm的粘度之比(IOrpm的粘度)/(IOOrpm的粘度)來(lái)定義的值。此外，具體地說(shuō)，這種BN糊可以按照下述的方式來(lái)制備形成:相對(duì)于六方晶BN粉末100質(zhì)量份，含有有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份，進(jìn)而含有有機(jī)溶劑80~750質(zhì)量份。 [0083]在本實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法中所使用的BN糊中所含的BN粉末可以使用六方晶BN粉末。通過(guò)這樣使用含有大致板狀的六方晶BN粒子、并且粘度調(diào)整為1000~50000cP、觸變性調(diào)整為1.02~4.00的BN糊，在分離層形成工序中通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)形成分離層，就能夠形成按照六方晶BN粒子的平坦面與生料片的表面大致平行、即六方晶BN粒子的c軸與生料片的表面大致垂直的姿勢(shì)配置的分離層。上述分離層和形成了該分離層的生料片在脫脂工序中一起被脫脂，然后，在燒結(jié)工序中以隔著分離層多片層疊的狀態(tài)被燒結(jié)。這里，對(duì)層疊的生料片進(jìn)行隔離的分離層中，由于以上述的姿勢(shì)均勻地配置有六方晶BN粒子，所以在燒結(jié)工序中，收縮的生料片相互間的摩擦阻力減小，生料片整體地均勻收縮，因而能夠形成表面的波紋度被進(jìn)一步減少的氮化硅基板。
[0084]當(dāng)上述BN糊的粘度低至小于1000c時(shí)，通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成的印刷圖案即分離層的形狀保持性差，分離層的厚度的分布產(chǎn)生偏差，分離層中所含的六方晶BN粉末的分布產(chǎn)生疏密分布。另一方面，當(dāng)上述BN糊的粘度高至超過(guò)50000cP時(shí)，印刷的分離層上會(huì)發(fā)生明疤等缺陷部，六方晶BN粉末的分布同樣會(huì)產(chǎn)生疏密分布。對(duì)于如上所述地隔著在六方晶BN粉末的分布中產(chǎn)生了疏密的分離層而層疊的生料片來(lái)說(shuō)，存在與六方晶BN粉末緊密配置的部分接觸的部位和與稀疏配置的部分接觸的部位。其結(jié)果是，如果燒結(jié)該層疊的生料片，則會(huì)由于分離層中的六方晶BN粉末的疏密所引起的摩擦阻力的不同，使生料片的各部位的收縮量各不相同，生料片不能作為整體均勻地收縮，所以有可能無(wú)法減少氮化硅基板表面的波紋度。
[0085]另外，當(dāng)BN糊的觸變性低至小于1.02時(shí)，由于在絲網(wǎng)印刷中用橡皮刮刀鋪開(kāi)時(shí)的BN糊的粘度較高，所以難以以上述姿勢(shì)配置六方晶BN粒子，有可能無(wú)法減少氮化硅基板表面的波紋度。另一方面，當(dāng)觸變性高至超過(guò)4.00時(shí)，由于在絲網(wǎng)印刷中用橡皮刮刀鋪開(kāi)時(shí)的BN糊的粘度較低，所以印刷后的分離層的形狀保持性差，分離層的厚度的分布發(fā)生偏差，分離層中所含的六方晶BN粉末的分布產(chǎn)生疏密分布，因而同樣有可能無(wú)法減少氮化娃基板表面的波紋度。
[0086]另外，在所述脫脂工序后的成型體的表面的任意部位的通過(guò)測(cè)定長(zhǎng)度為20mm的用電子探針顯微分析儀(EPMA)進(jìn)行的射線分析得到的硼(B)與硅(Si)各自的特征X射線的強(qiáng)度之比(B/Si)中，在將任意的10.0mm的區(qū)間的平均值記為f、將該10.0mm的區(qū)間所包含的0.2mm的區(qū)間的平均值記為g時(shí)，g/f優(yōu)選為0.2~7.0。
[0087]對(duì)于如上所述地在所述脫脂工序后的成型體的表面的任意部位的通過(guò)測(cè)定長(zhǎng)度為20_的用電子探針顯微分析儀(EPMA)進(jìn)行的射線分析得到的硼⑶與硅(Si)各自的特征X射線的強(qiáng)度之比(B/Si)中、在將任意的10.0mm的區(qū)間的平均值記為f、將該10.0mm的區(qū)間所包含的0.2mm的區(qū)間的平均值記為g時(shí)g/f設(shè)定為0.2~7.0的理由如下所述。
[0088]即，上述g/f的指標(biāo)是宏觀地定義對(duì)氮化硅基板表面的波紋度產(chǎn)生影響且在成型體的表面形成的分離層中所含的六方晶BN粉末的疏密狀態(tài)的指標(biāo)。這里，在脫脂工序后的成型體表面的任意部位，通過(guò)測(cè)定長(zhǎng)度為20_的用電子探針顯微分析儀(EPMA)的射線分析得到的硼(B)與硅(Si)各自的特征X射線的強(qiáng)度之比(B/Si)示于圖1(a)中。在圖1 (a)中，如實(shí)線LI所示，測(cè)定長(zhǎng)度為20mm的各測(cè)定位置的B/Si的比值包括大的波峰Ml和小的波峰M2等，在一定的 偏差中變動(dòng)。這里，也可以通過(guò)求出變動(dòng)的B/Si的值的分散來(lái)定義六方晶BN粉末的疏密狀態(tài),但該分散的值中還包含了氮化娃基板表面的與波紋度無(wú)直接關(guān)系的小的波峰M2的值，并不恰當(dāng)。因此，為了能夠?qū)Φ杌灞砻嫔吓c波紋度直接相關(guān)的實(shí)線LI的大的波峰Ml進(jìn)行適當(dāng)評(píng)價(jià)，本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們想到了上述定義。
[0089]即，如圖1(a)所示，在如上述那樣通過(guò)測(cè)定長(zhǎng)度為20mm的電子探針顯微分析儀(EPMA)得到的B/Si的值中，求出任意的10.0mm的區(qū)間NI的B/Si的值的平均值f。有關(guān)求出該10.0mm的區(qū)間NI的平均值f的理由，將在后面敘述。然后，求出該10.0mm的區(qū)間NI所包含的0.2mm的區(qū)間N2的B/Si的值的平均值g。通過(guò)將該0.2mm的區(qū)間N2的B/Si的值平均化，在其平均值g中實(shí)線LI的小的波峰M2的貢獻(xiàn)變低，對(duì)氮化硅基板表面的波紋度產(chǎn)生影響的大的波峰Ml進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)成為可能。此外,0.2mm的區(qū)間N2設(shè)定在10.0mm的區(qū)間NI中大的波峰Ml所存在的適當(dāng)部分即可，例如，也可以在10.0mm的區(qū)間NI中在任意選擇的多個(gè)部位求出0.2_的區(qū)間的平均值g，將由其多個(gè)平均值g進(jìn)一步求出的平均值或其最大值作為指標(biāo)g/f的值“g”來(lái)采用。
[0090]另一方面，當(dāng)僅用0.2mm的區(qū)間N2的平均值g來(lái)評(píng)價(jià)六方晶BN粉末的疏密時(shí)，在圖1 (b)中如實(shí)線L2所示，即使在10.0mm的區(qū)間NI的B/Si的平均值f較高、其偏差較少的情況下，0.2mm的區(qū)間N2的平均值g也與圖1 (a)的情況相同，僅用0.2mm的區(qū)間N2的平均值g來(lái)評(píng)價(jià)是不妥當(dāng)?shù)?。因此，以?.2mm的區(qū)間N2的平均值g除以10.0mm的區(qū)間NI的平均值f而成為量綱為I的指標(biāo)g/f來(lái)評(píng)價(jià)分離層中所含的六方晶BN粉末的分布的疏
LU O[0091]此外，在該作為六方晶BN粉末的疏密的指標(biāo)的g/f低至小于0.2時(shí)，0.2mm的區(qū)間的B/Si的平均值g相對(duì)較低，六方晶BN粉末配置得相對(duì)稀疏的部分存在于生料片的表面。另一方面，當(dāng)g/f高至超過(guò)0.7時(shí)，0.2mm的區(qū)間的B/Si的平均值g相對(duì)較高，六方晶BN粉末配置得相對(duì)緊密的部分存在于生料片的表面。這里，在即使10.0mm的區(qū)間的平均值f較高的情況下，在隔著六方晶BN粉末的分布產(chǎn)生了相對(duì)疏密的分離層而層疊的生料片上，也存在與六方晶BN粉末配置得緊密的部分接觸的部位和與配置得稀疏的部分接觸的部位。其結(jié)果是，如果燒結(jié)該層疊的生料片，則會(huì)由于分離層中的六方晶BN粉末的相對(duì)疏密所引起的摩擦阻力的不同，使生料片的各部位的收縮量各不相同，生料片不能作為整體均勻地收縮，所以有可能無(wú)法減少氮化硅基板表面的波紋度。
[0092]另外，在本實(shí)施方式的氮化硅基板的制造方法中，用差示熱分析測(cè)量時(shí)，BN糊中所含的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度優(yōu)選比生料片中所含的有機(jī)粘合劑高5°C以上。這里，當(dāng)成型體中所含的有機(jī)粘合劑比BN糊中所含的有機(jī)粘合劑更后脫脂時(shí)，在BN糊脫脂后配置在成型體的表面的BN粉末因成型體的脫脂所產(chǎn)生的氣體而發(fā)生移動(dòng)，BN粉末的分布有可能形成疏密。為了抑制該現(xiàn)象，優(yōu)選的構(gòu)成是，BN糊中所含的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度比成型體中所含的有機(jī)粘合劑高5°C以上，在脫脂工序中，成型體中所含的有機(jī)粘合劑先被脫脂，然后BN糊中所含的有機(jī)粘合劑被脫脂。
[0093]另外，本實(shí)施方式的BN糊優(yōu)選通過(guò)相對(duì)于氮化硼粉末100質(zhì)量份配合有機(jī)粘合劑
8.75~44質(zhì)量份和有機(jī)溶劑80~750質(zhì)量份并攪拌0.2~10小時(shí)來(lái)制作。當(dāng)有機(jī)粘合劑低于8.75質(zhì)量份或有機(jī)溶劑超過(guò)750質(zhì)量份時(shí)，有可能BN糊的粘度低于lOOOcP、觸變性低于1.02。另外，當(dāng)有機(jī)粘合劑超過(guò)44質(zhì)量份或有機(jī)溶劑低于80質(zhì)量份時(shí)，有可能BN糊的粘度超過(guò)50000cP、觸變性超過(guò)4.00。另外，當(dāng)攪拌時(shí)間低于0.2小時(shí)時(shí)，有可能BN糊的粘度超過(guò)50000cP、觸變性超過(guò)4.00，當(dāng)攪拌時(shí)間超過(guò)10小時(shí)時(shí)，有可能BN糊的粘度低于lOOOcP、觸變性低于1.02o
[0094]實(shí)施例
[0095]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明。此外，本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。
[0096]另外，在以下說(shuō)明的各實(shí)施例和比較例中，對(duì)將制造的氮化硅基板作為絕緣基板來(lái)組裝而成的電路基板的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
[0097][電路基板]
[0098]如圖2(a)和(b)所不，電路基板W具有:在氣化娃基板WB的上表面(一面)隔著釬料層Ml接合的金屬基板WA ;和在氮化硅基板WB的下表面(另一面)隔著釬料層M3接合的平板狀的金屬基板WC。這里，與氮化硅基板WB的上表面接合的金屬基板WA是作為搭載半導(dǎo)體元件等的電路板起作用，與氮化硅基板WB的下表面接合的金屬基板WC是作為散熱板起作用。此外，在下述的各實(shí)施例和比較例中形成的電路基板W的氮化硅基板WB的長(zhǎng)度(圖2(a)中水平方向的大小)為40mm，寬度(圖2 (a)中上下方向的大小)為30mm，金屬基板WA的尺寸是:厚為0.5mm、長(zhǎng)為36mm、寬為26mm,金屬基板WA的尺寸是:厚為0.5mm、長(zhǎng)為37mm、寬為27mm。另外，具有與金屬基板WA和WC大致相同的長(zhǎng)度和寬度的釬料層Ml和M2的厚度為20 μ m。
[0099]作為上述金屬基板WA和WC，只要是能夠用釬料接合，并且其熔點(diǎn)比釬料高就行，沒(méi)有特別限制，例如可以使用銅、銅合金、鋁、鋁合金、銀、銀合金、鎳、鎳合金、鍍鎳的鑰、鍍鎳的鎢、鍍鎳的鐵合金等。其中，從電阻以及延伸性、高熱導(dǎo)性(低熱電阻性)、遷移較少等觀點(diǎn)出發(fā)，最優(yōu)選使用銅作為金屬構(gòu)件部材。另外，使用鋁作為金屬構(gòu)件時(shí)，盡管電阻、高熱導(dǎo)性(低熱電阻性)比銅差，但從利用鋁所具有的塑性變形性、從而具有對(duì)冷熱循環(huán)的安裝可靠性方面來(lái)看是優(yōu)選的。此外，如果重視電阻，使用銀也是優(yōu)選的，另外，在相比于電特性更加重視接合后的可靠性時(shí)，如果使用鑰或鎢，則由于它們的熱膨脹率接近氮化硅基板WB，所以能夠使接合時(shí)的熱應(yīng)力變小，因而是優(yōu)選的。
[0100]此外，電路基板W也可以如圖2(a)、(b)所示那樣，單個(gè)單個(gè)地形成電路基板W。但是，通常在工業(yè)生產(chǎn)中，為了低成本地有效地制造電路基板W，如圖7 (c)所示，電路基板W是在一大張氮化硅基板WB上縱橫排列地形成多個(gè)，然后沿著圖中所示的虛線CB分離成單個(gè)。以下，以制造每一張形成12個(gè)電路基板W的一大張氮化硅基板WB的情況為例，對(duì)各實(shí)施例和比較例進(jìn)行說(shuō)明。另外，各實(shí)施例和比較例中制作的氮化硅基板WB在兩面接合金屬基板WA和WC而形成電路基板W之后，進(jìn)行耐熱循環(huán)試驗(yàn)和耐絕緣試驗(yàn)，所以對(duì)氮化硅基板WB的制造工序之后進(jìn)行的電路基板W的制造工序也一起進(jìn)行說(shuō)明。
[0101]以下，對(duì)實(shí)施例1~43和比較例I~7進(jìn)行說(shuō)明。
[0102][原料配合工序]
[0103]實(shí)施例1~43和比較例1~7的氮化硅基板用以下的方法來(lái)形成。準(zhǔn)備按照表1所示的比例配合而成的氮化硅粉末以及作為燒結(jié)助劑的MgO和Y2O3的混合粉末。此外，氮化硅粉末以及MgO和Y2O3的粉末的平均粒徑(d50)分別為0.1~2 μ m、0.1~2 μ m、0.1~2ym0然后，在裝滿乙醇-丁醇溶液(有機(jī)溶劑)的球磨機(jī)的樹(shù)脂制罐中投入上述混合粉末和粉碎介質(zhì)的氮化硅制球粒，進(jìn)行4小時(shí)的濕式混合。然后，對(duì)所述罐中的混合粉末添加表1所示的種類(lèi)和比例的有機(jī)粘合劑，進(jìn)行12小時(shí)的濕式混合，得到片材成型用漿料。此外，作為有機(jī)粘合劑，使用具有表1所示的各種放熱峰溫度(Al)的聚乙烯醇縮丁醛、甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂。片材成型用漿料中所含的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度(Al)分別用差示熱分析測(cè)量，是與最高溫側(cè)出現(xiàn)的峰對(duì)應(yīng)的溫度。
[0104]表1
[0105]
【權(quán)利要求】
1.一種氮化硅基板的制造方法，該氮化硅基板含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相，并且厚度t為0.20~0.80mm,所述制造方法的特征在于，含有下述工序: 分離層形成工序，該工序是使用含有氮化硼粉末、有機(jī)粘合劑和有機(jī)溶劑的氮化硼糊，在含有氮化娃粉末、燒結(jié)助劑粉末和有機(jī)粘合劑的板狀成型體的表面形成分離層； 脫脂工序，該工序是在所述分離層形成工序之后，在比成型體的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高15~450°C的溫度下加熱所述分離層和成型體，從所述分離層和成型體中除去有機(jī)粘合劑；以及 燒結(jié)工序，該工序是在所述脫脂工序之后，將隔著分離層多片層疊的成型體進(jìn)行燒結(jié)， 所述氮化硼糊按照下述方式構(gòu)成:其氮化硼粉末中含有0.01~0.5質(zhì)量％的氧(O)和0.001~0.5質(zhì)量％的碳(C)，在所述脫脂工序后的分離層中殘存有碳(C)，并且在將所述氮化硼糊的氮化硼粉末中所含的氧的含有率(質(zhì)量％)記為C、將所述脫脂工序后的分離層中所含的碳的含有率(質(zhì)量％)記為a時(shí)，c/a為0.02~10.00的范圍，進(jìn)而，在所述分離層形成工序中，在成型體上形成的分離層含有0.2~3.5mg/cm2的六方晶氮化硼粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅基板的制造方法，其中，在所述燒結(jié)工序結(jié)束之后，氮化硅基板的表面的任意部位的硼(B)與硅(Si)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)的范圍為 7.0Χ10-5 ~250 X 10-5,硼(B)與碳(C)之比 B/C 為 0.080 ~3.000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化硅基板的制造方法，其中，所述氮化硼糊中，相對(duì)于平均粒徑d50為4.0~20.0 μ m、dl0為0.5~7.0 μ m、d90為8~40 μ m的氮化硼粉末100質(zhì)量份，含有所述有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化硅基板的制造方法，其中，所述氮化硼糊的在25~27°C下的粘度為1000~50000cP，觸變性為1.02~4.00，所述分離層形成工序是通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成分離層， 其中，觸變性是用由旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定的IOrpm與IOOrpm的粘度之比(IOrpm的粘度)/(IOOrpm的粘度)來(lái)定義的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮化硅基板的制造方法，其中，所述氮化硼糊中，相對(duì)于六方晶氮化硼粉末100質(zhì)量份，含有所述有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份，進(jìn)而含有有機(jī)溶劑80~750質(zhì)量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氮化硅基板的制造方法，其中，在所述脫脂工序后的成型體的表面的任意部位的通過(guò)測(cè)定長(zhǎng)度為20_的用電子探針顯微分析儀(EPMA)進(jìn)行的射線分析得到的硼⑶與硅(Si)各自的特征X射線的強(qiáng)度之比(B/Si)中，在將任意的10.0mm的區(qū)間的平均值記為f、將該10.0mm的區(qū)間所包含的0.2mm的區(qū)間的平均值記為g時(shí)，g/f為 0.2 ~7.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的氮化硅基板的制造方法，其中，用差示熱分析測(cè)量的所述氮化硼糊中所含的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度比所述成型體的有機(jī)粘合劑的放熱峰溫度高5°C以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7中任一項(xiàng)所述的氮化硅基板的制造方法，其中，所述氮化硼糊是通過(guò)相對(duì)于氮化硼粉末100質(zhì)量份配合有機(jī)粘合劑8.75~44質(zhì)量份和有機(jī)溶劑80~750質(zhì)量份并攪拌0.2~10小時(shí)來(lái)制作的。
9.一種氮化硅基板，其是含有以氮化硅粒子為主體的主相和主要由燒結(jié)助劑形成的晶界相的燒結(jié)體的氮化硅基板，其特征在于， 所述主相在基板表面含有長(zhǎng)軸長(zhǎng)除以短軸長(zhǎng)而得到的長(zhǎng)寬比為3.0以下并且長(zhǎng)軸長(zhǎng)為5.0 μ m以下的第I氮化硅粒子、以及長(zhǎng)軸長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比均超過(guò)所述第I氮化硅粒子的第2氮化娃粒子， 所述第I氮化硅粒子在基板表面的任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為10 μ m的正方區(qū)域內(nèi)都存在40個(gè)以下， 基板表面的任意部位的硼⑶與硅(Si)各自的熒光X射線強(qiáng)度之比(B/Si)的范圍為7.0XlO-5 ~250X 10_5,硼(B)與碳(C)之比 B/C 為 0.080 ~3.000， 進(jìn)而，表面的波紋度為1.00 μ m以下， 而且，厚度t為0.20~0.80臟， 其中，基板表面的波紋度是采用通過(guò)使用表面粗糙度儀測(cè)定濾波中心線波紋度而得到的算術(shù)平均波紋度Wa、即與表面高度的平均值的偏差的絕對(duì)值的算術(shù)平均量，測(cè)定條件設(shè)定為:評(píng)價(jià)長(zhǎng)度為30mm、測(cè)定速度為0.3mm/s、截止值(Ac)為0.25mm、截止值(λ f)為8.0mm0
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定 的邊長(zhǎng)為10 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有40個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子，在距離表面的深度為所述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為ΙΟμπι的正方區(qū)域內(nèi)含有30個(gè)以下的所述第I氮化硅粒子。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為10 μ m的正方區(qū)域內(nèi)，以1.0~30.0%的面積比含有長(zhǎng)寬比為5.0~20.0、長(zhǎng)軸長(zhǎng)為6.0~30.0 μ m的第2氮化硅粒子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層，含有由所述第I氮化硅粒子凝聚而形成的最大直徑為25μπι以下的凝聚部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有25個(gè)以下的所述凝聚部，在距離基板表面的深度為所述表層以外的范圍的內(nèi)層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有20個(gè)以下的所述凝聚部。
15.根據(jù)權(quán)利要求11~14中任一項(xiàng)所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層，所述第I氮化硅粒子的周?chē)木Ы缦嘀行纬傻臍饪椎淖畲笾睆綖镮Oym以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氮化硅基板，其中，在距離基板表面的深度為20μ m的范圍的表層、在任意部位設(shè)定的邊長(zhǎng)為100 μ m的正方區(qū)域內(nèi)含有20個(gè)以下的所述氣孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求9~16中任一項(xiàng)所述的氮化硅基板，其中，在下述條件下用電子探針顯微分析儀(EPMA)測(cè)定的基板表面的硼(B)的特征X射線強(qiáng)度的變動(dòng)系數(shù)為1.0以下， 其中，電子探針顯微分析儀的測(cè)定條件是以Iym的電子束直徑掃描Imm的范圍，以2μπι的間隔測(cè)定硼⑶的熒光X射線強(qiáng)度的值，所述變動(dòng)系數(shù)是根據(jù)該值通過(guò)用其標(biāo)準(zhǔn)偏差除以其平均值 而求出的值。
【文檔編號(hào)】C04B35/584GK103781742SQ201280043278
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】加賀洋一郎 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社