專利名稱：氮化硅質(zhì)基板、及使用其的電路基板以及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成為放熱構(gòu)件、電路構(gòu)件的支承基板的氮化硅質(zhì)基板。另外，涉及分別介由焊料而在由上述氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板的兩側(cè)的主面分別接合有以銅或鋁為主成分的電路構(gòu)件及放熱構(gòu)件的電路基板、以及在上述電路基板的電路構(gòu)件上搭載有電子零件的電子裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成零件，使用的是在電路基板的電路構(gòu)件上搭載有絕緣柵 雙極·晶體管(IGBT)元件、智能 功率 模塊(IPM)元件、金屬氧化膜型場效應(yīng)晶體管(MOSFET)元件、發(fā)光二極管(LED)元件、旁路二極管(FWD)元件、電力·晶體管(GTR)元件、珀耳貼元件等半導(dǎo)體元件，升華型熱印刷頭元件，熱噴墨印刷頭元件等各種電子零件的電子裝置。而且，作為設(shè)置搭載有電子零件的電路構(gòu)件而制成的電路基板，是分別介由焊料在由絕緣性陶瓷構(gòu)成的支承基板的兩側(cè)的主面接合有由熱傳導(dǎo)率高的金屬構(gòu)成的電路構(gòu)件及放熱構(gòu)件而得的電路基板，作為由陶瓷構(gòu)成的支承基板，熱傳導(dǎo)性和機(jī)械特性優(yōu)異的氮化硅質(zhì)基板受到關(guān)注。作為這樣的氮化硅質(zhì)基板，例如在專利文獻(xiàn)I中提出了具有如下所述的表面性狀的電路搭載用氮化硅基板，所述表面性狀為在實質(zhì)上由氮化硅粒子和晶界相構(gòu)成的氮化硅燒結(jié)體基板中，將該燒結(jié)體基板表面的氮化硅粒子與晶界相的總面積率設(shè)為100%時，上述氮化娃粒子的面積率為70 100%,露出于表面的氮化娃粒子的最大高度的山頂部與氮化硅粒子或晶界相的最低高度的谷底部的高低差(L)為I. 5 15 μ m，中心線平均粗糙度(Ra)為 O. 2 5 μ m。而且，作為對這樣的氮化硅基板的表面性狀進(jìn)行調(diào)整的方法，記載了通過噴砂、噴丸(shot blast)、噴粒(grid blast)或水力清砂等機(jī)械加工而機(jī)械性地除去晶界相的方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :專利第3539634號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，專利文獻(xiàn)I所提出的電路搭載用氮化硅基板為了調(diào)整表面性狀而需要通過噴砂、噴丸、噴?；蛩η迳暗葯C(jī)械加工來機(jī)械性地除去晶界相，因此存在于氮化硅基板的表面的氮化硅粒子容易發(fā)生脫粒，另外，在通過上述的機(jī)械加工機(jī)械性地除去晶界相而得的氮化硅基板的表面，焊料難以進(jìn)入到除去晶界相而形成的空隙中，因此，專利文獻(xiàn)I所提出的電路搭載用氮化硅基板并不是目前所需要的、充分具有與能夠抑制因半導(dǎo)體元件等電、子零件的工作相伴的重復(fù)的冷熱循環(huán)引起的金屬電路板的剝離的高可靠性相應(yīng)的接合強度的電路搭載用氮化硅基板。本發(fā)明是為了解決上述課題而研究出的發(fā)明，提供能夠使分別將電路構(gòu)件、放熱構(gòu)件等由金屬形成的構(gòu)件進(jìn)行接合時的接合強度變高的氮化硅質(zhì)基板、以及能夠通過使用上述氮化硅質(zhì)基板來提高可靠性的電路基板和電子裝置。解決課題的手段本發(fā)明的氮化硅質(zhì)基板的特征在于，在由氮化硅質(zhì)燒結(jié)體形成的基板的主面一體化有含硅的多個粒狀體，從所述粒狀體的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶。另外，本發(fā)明的電路基板的特征在于，分別介由焊料，在由權(quán)利要求I 10中任一 項所述的氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板的一個主面接合有由金屬形成的電路構(gòu)件，在所述支承基板的另一個主面接合有由金屬形成的放熱構(gòu)件。另外，本發(fā)明的電子裝置的特征在于，在上述構(gòu)成的電路基板的所述電路構(gòu)件上搭載有電子零件。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的氮化硅質(zhì)基板，在由氮化硅質(zhì)燒結(jié)體形成的基板的主面一體化有含硅的多個粒狀體，從該粒狀體的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶，由此，將焊料涂布在基板的主面，在已涂布的焊料上配置作為由金屬形成的構(gòu)件的電路構(gòu)件、放熱構(gòu)件，然后在經(jīng)加熱而使氮化硅質(zhì)基板與由金屬形成的構(gòu)件進(jìn)行接合時，在氮化硅質(zhì)基板與焊料之間通過針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶而得到高的固定效果，因此，能夠?qū)⒌栀|(zhì)基板與由金屬形成的構(gòu)件牢固地接合。另外，根據(jù)本發(fā)明的電路基板，分別介由焊料，在由本發(fā)明的氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板的一個主面接合有由金屬形成的電路構(gòu)件，在另一個主面接合有由金屬形成的放熱構(gòu)件，由此，因為使用了可得到高的固定效果的、由本發(fā)明的氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板，所以能夠提聞支承基板與焊料的密合性，能夠使支承基板與電路構(gòu)件及支承基板與放熱構(gòu)件牢固地接合。另外，根據(jù)本發(fā)明的電子裝置，在本發(fā)明的電路基板的電路構(gòu)件上搭載電子零件，由此，即使電子零件重復(fù)發(fā)熱，支承基板與電路構(gòu)件以及支承基板與放熱構(gòu)件也不易發(fā)生剝離，因此，可形成耐久性高的電子裝置。


圖I是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的一例的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的A-A’線的剖面圖，(C)是(b)的B部的部分放大圖。圖2是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的剖面中的粒狀體的照片。圖3是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的其他例子的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的C-C’線的剖面圖。圖4是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的其他例子的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的D-D’線的剖面圖，(C)是(a)的E_E’線的剖面圖。圖5是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的其他例子的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的F-F’線的剖面圖，(c)是(b)的G部的部分放大圖。圖6是表示本實施方式的電路基板的一例的圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的H-H’線的剖面圖，(c)是底面圖。圖7是表示本實施方式的電路基板的其他例子的圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的1-1’線的剖面圖，(C)是底面圖。圖8是表示本實施方式的電路基板的其他例子的圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的J-J’線的剖面圖，(C)是底面圖。圖9是表示本實施方式的電子裝置的一例的圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的K-K’線的剖面圖，(C)是底面圖。
圖10是表示本實施方式的熱電轉(zhuǎn)換模塊的一例的圖，其中，(a)是部分?jǐn)嗔蚜说牧Ⅲw圖，(b)是剖面圖。
具體實施例方式以下，對本實施方式的氮化硅質(zhì)基板、電路基板和電子裝置的一個例子進(jìn)行說明。圖I是表不本實施方式的氮化娃質(zhì)基板的一例的不意圖,其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的A-A’線的剖面圖，(C)是(b)的B部的部分放大圖。如圖I (a)和圖I (b)所示，就本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I而言，在由氮化硅燒結(jié)體形成的基板Ia的主面(圖1(a)中的圖示面)一體化有含有硅的多個粒狀體lb。在此，粒狀體Ib是對將燒結(jié)體粉碎而得的敷粉等粉粒體進(jìn)行煅燒而得的，所述燒結(jié)體是使用對含有硅的粉末進(jìn)行混合、粉碎而形成漿料，然后利用噴霧干燥機(jī)使其干燥而得的顆粒進(jìn)行煅燒而得的，或者使用含有硅的粉末進(jìn)行煅燒而得的。而且，如圖1(c)所示，通過形成從粒狀體Ib的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的表面形態(tài)，從而在基板Ia的主面上涂布焊料，在已涂布的焊料上配置未圖示的作為由金屬形成的構(gòu)件(以下稱為金屬構(gòu)件。)的電路構(gòu)件、放熱構(gòu)件，然后在經(jīng)加熱而將氮化硅質(zhì)基板I與金屬構(gòu)件接合時，在氮化硅質(zhì)基板I與焊料之間通過針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id可得到高的固定效果，因此能夠?qū)⒌栀|(zhì)基板I與金屬構(gòu)件牢固地接合。另外，即使通過在基板Ia的主面上直接配置金屬構(gòu)件并進(jìn)行加熱，也能夠以相同的效果比使用以往的基板時更牢固地進(jìn)行接合。在此，構(gòu)成基板Ia的氮化硅燒結(jié)體是含有80質(zhì)量％以上的氮化硅而形成的，特別優(yōu)選含有90質(zhì)量％以上。作為其他的添加成分，可以含有氧化鎂(MgO)和氧化鈣(CaO)中的至少任一種、以及稀土類元素的氧化物(例如為Sc2O3, Y2O3, La2O3, Ce2O3, Pr6O11, Nd2O3,Pm2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Tb2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 和 Lu2O3 中的至少一種)。作為氮化硅燒結(jié)體的主成分的氮化硅可使用X射線衍射法進(jìn)行鑒別。另外，氮化娃的含量可通過利用突光X射線分析法或ICP(Inductively Coupled Plasma)發(fā)光分光分析法求出硅(Si)的含量并將該含量換算成氮化硅(Si3N4)而求出。另外，在基板Ia的主面一體化了的多個粒狀體Ib含有硅，具體而言，優(yōu)選為硅、氮化硅、氧化硅和硅鋁氧氮耐熱陶瓷中的至少一種，上述成分可利用薄膜X射線衍射法或透射電子顯微鏡進(jìn)行鑒別。另外，就粒狀體Ib而言，在任意剖面中，例如主面的寬度為ΙΟμπι以上48 μ m以下,距主面的高度為16 μ m以上52 μ m以下。這類粒狀體的寬度和高度可使用光學(xué)顯微鏡并將倍率設(shè)為100倍以上500倍以下而求出。另外，多個從粒狀體Ib的局部延伸出的針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id以氮化硅為主成分，優(yōu)選含有60質(zhì)量％以上的氮化硅，進(jìn)而，更優(yōu)選含有70質(zhì)量％以上。作為這種針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的主成分的氮化硅可使用薄膜X射線衍射法或透射電子顯微鏡進(jìn)行鑒別。另外，氮化硅的含量可通過使用透射電子顯微鏡進(jìn)行測定而求出硅(Si)的含量并將該含量換算成氮化硅(Si3N4)而求出。另外，就針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id而言，例如距粒狀體Ib的表面的突出長度為2μπι以上10 μ m以下，突出長度的中間的位置的直徑為O. 2 μ m以上5 μ m以下。可使用光學(xué)顯微鏡并將倍率設(shè)為100倍以上1000倍以下，從而確認(rèn)這類針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id。
另外，優(yōu)選多個從粒狀體Ib的局部延伸出的針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id并未在特定方向上進(jìn)行取向，通過不在特定方向上進(jìn)行取向而能夠得到更高的固定效果。圖2是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的剖面中的粒狀體的照片。在圖2所示例子的氮化硅質(zhì)基板I的剖面的照片中，顯示出一體化為相對于基板Ia的主面的半球狀的粒狀體Ib1和形成為除半球狀以外的形狀的粒狀體Ib2。在此，優(yōu)選粒狀體Ib —體化為相對于基板Ia的主面的半球狀。如粒狀體Ib1所示，一體化為相對于基板Ia的主面的半球狀的情況下，與除半球狀以外的形狀的粒狀體Ib2相比，煅燒后的殘留應(yīng)力難以殘留在粒狀體Ib1的周圍，因此，可減少使基板Ia的強度下降的可能性。應(yīng)予說明，本實施方式中的半球狀包括在真圓、扁平球和旋轉(zhuǎn)橢圓體等的大致中心的位置切斷而形成的形狀的，其整個表面沒有角部的形狀。相對于粒狀體Ib總數(shù)，一體化為半球狀的粒狀體Ib1的個數(shù)的比率優(yōu)選為55%以上。圖3是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的其他例子的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的C-C’線的剖面圖。如圖3所示的例子，就本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I而言，優(yōu)選將粒狀體Ib配置為多列狀。將粒狀體Ib配置成多列狀時，能夠抑制氮化硅質(zhì)基板I與金屬構(gòu)件接合時存在的、通過本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I的表面形態(tài)而得的高的固定效果因位置而引起的偏差。這樣，配置成多列狀的、相鄰的粒狀體Ib的各中心點的間隔a例如優(yōu)選為O. Imm以上
O.5mm以下。圖4是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的其他例子的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的D-D’線的剖面圖，(C)是(a)的E_E’線的剖面圖。在圖3所示的例子的氮化硅質(zhì)基板I中，在圖中用箭頭表示方向的X方向和Y方向中，粒狀體Ib僅在X方向上被配置成多列狀，在圖4所示的例子的氮化硅質(zhì)基板I中，粒狀體Ib在X方向和Y方向均被配置成多列狀。這樣，在X方向和Y方向均被配置成多列狀時，能夠進(jìn)一步抑制氮化硅質(zhì)基板I與金屬構(gòu)件接合時存在的、通過本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I的表面形態(tài)而得的高的固定效果因位置引起的偏差。這樣，在X方向和Y方向均被配置成多條列狀的、相鄰粒狀體Ib的各中心點的間隔b、c均例如優(yōu)選為O. Imm以上O. 5mm以下。應(yīng)予說明，就圖1、3、4而言，表示在由氮化硅燒結(jié)體形成的基板Ia的兩個主面一體化有含有硅的多個粒狀體Ib的氮化硅質(zhì)基板1，但在金屬構(gòu)件僅與一個主面接合的情況下，僅在該主面一體化有粒狀體Ib即可。
另外，本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I中的粒狀體Ib的密度優(yōu)選為48個/cm2以上502個/cm2以下。在粒狀體Ib的密度處于該范圍時，粒狀體Ib不會分散存在或凝聚，而是能夠以適當(dāng)?shù)拈g隔配置粒狀體lb，因此通過從以適當(dāng)?shù)拈g隔配置的粒狀體Ib的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶ld，從而能夠提高氮化硅質(zhì)基板I與焊料之間的固定效果，能夠?qū)⒌栀|(zhì)基板I與金屬構(gòu)件更牢固地接合。尤其是粒狀體Ib的密度特別更優(yōu)選為102個/cm2以上448個/cm2以下。就粒狀體Ib的密度而言，只要使用光學(xué)顯微鏡，將倍率設(shè)為50倍以上1000倍以下，從基板Ia的主面中選擇例如170 μ mX 170 μ m的范圍，數(shù)出該范圍中的粒狀體Ib的個數(shù)，算出每Icm2的粒狀體Ib的密度即可。
另外，本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I中的粒狀體Ib優(yōu)選含有鋁氧化物。在粒狀體Ib含有鋁氧化物時，即，在成為粒狀體Ib的粉粒體中含有鋁氧化物時，在燒結(jié)工序中可進(jìn)一步促進(jìn)液相燒結(jié)，因此能夠使粒狀體Ib成為牢固而緊固地一體化于基板Ia的粒狀體，能夠使機(jī)械強度變高。特別是在鋁氧化物為鋁酸鎂時，可使粒狀體Ib牢固而緊固地一體化于基板la，并且可提高存在于形成粒狀體Ib的結(jié)晶間的晶界相的耐腐蝕性，因此能夠使粒狀體Ib的耐腐蝕性變高。應(yīng)予說明，粒狀體Ib所含的鋁氧化物可使用薄膜X射線衍射法或透射電子顯微鏡進(jìn)行鑒別。另外，對本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I而言，粒狀體Ib中的鋁氧化物的含量優(yōu)選比基板Ia中的鋁氧化物的含量少。粒狀體Ib中的鋁氧化物的含量比基板Ia中的鋁氧化物的含量少時，與該粒狀體Ib中的鋁氧化物的含量與基板Ia中的鋁氧化物的含量相等時或者與該粒狀體Ib中的鋁氧化物的含量比基板Ia中的鋁氧化物的含量多時相比，更容易推進(jìn)在形成基板Ia的結(jié)晶和存在于這些結(jié)晶間的晶界相中的聲子(phonon)的移動，因此可促進(jìn)基板Ia的兩個主面間的熱傳導(dǎo)。進(jìn)而，如果構(gòu)成存在于形成基板Ia的結(jié)晶間的晶界相的玻璃(非晶質(zhì))成分少，則能夠使氮化硅質(zhì)基板I的絕緣破壞電壓變高，且能夠提高絕緣性能的可靠性。特別是基板Ia中的鋁氧化物的含量更優(yōu)選為O. I質(zhì)量％以下。該鋁氧化物的含量可通過ICP發(fā)光分光分析法求出。具體而言，可通過首先使用薄膜X射線衍射法或透射電子顯微鏡法鑒別鋁氧化物，然后通過將利用ICP發(fā)光分光分析法求出的作為金屬元素的鋁的含量換算成與經(jīng)鑒別而得的組成式相對應(yīng)的鋁氧化物的含量，從而求出該鋁氧化物的含量。另外，本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I中的粒狀體Ib優(yōu)選碳含量為O. 05質(zhì)量％以下。在碳含量為O. 05質(zhì)量％以下時，具有導(dǎo)電性的碳含量受到限制，因此能夠使漏電流不易產(chǎn)生。粒狀體Ib所含的碳含量只要利用碳分析法求出即可。另外，在本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I中，粒狀體Ib的氧含量優(yōu)選為3. 5質(zhì)量％以下。通過限制氧含量，可抑制存在于形成粒狀體Ib的結(jié)晶間的液相(晶界相)熔融時所產(chǎn)生的泡狀的氣孔的產(chǎn)生。結(jié)果還能夠使附著在氣孔內(nèi)的金屬成分等具有導(dǎo)電性的成分減少，因此可使漏電流不易產(chǎn)生。粒狀體Ib所含的氧含量只要利用氧分析法求出即可。應(yīng)予說明，粒狀體Ib所含的氧含量不僅包括單獨存在的氧，還包括以金屬氧化物、氮氧化物形式存在的氧。圖5是表示本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的其他例子的示意圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的F-F’線的剖面圖，(c)是(b)的G部的部分放大圖。就圖5所示的例子的氮化硅質(zhì)基板I而言，從基板Ia的主面延伸出多個以氮化硅為主成分的第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If，針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id比第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的直徑細(xì)。這樣，多個從粒狀體Ib的局部延伸出的針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id比多個從基板Ia的主面延伸出的第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的直徑細(xì)的情況下，與針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id比第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的直徑粗的情況相比，可增加與焊料相接的表面積，因此，能夠提高氮化硅質(zhì)基板I與焊料之間的固定效果，能夠進(jìn)一步將氮化硅質(zhì)基板I與金屬構(gòu)件牢固地接合。就針狀結(jié)晶lc、柱狀結(jié)晶IcU第二針狀結(jié)晶Ie和第二柱狀結(jié)晶If各自的直徑的測定而言，首先切取氮化硅質(zhì)基板I的一部分并將其埋入到樹脂中，然后利用截面拋光法對斷裂面進(jìn)行研磨，制作含有粒狀體Ib的研磨面。然后，使用光學(xué)顯微鏡，將倍率設(shè)為50倍以上1000倍以下，對上述研磨面進(jìn)行測定。 具體而言，從上述研磨面中例如從170 μ mX 170 μ m的范圍中挑選4處，在所挑選的各處中分別挑選針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶IcU以及第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If各5個，測定各結(jié)晶的突出長度的中間位置的直徑。針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id比第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的直徑細(xì)的狀態(tài)是指針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的平均直徑比第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的平均直徑小的狀態(tài)。尤其是針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的平均直徑與第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的平均直徑之差優(yōu)選為3 μ m以上。另外，就本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I而言，與粒狀體Ib相比，基板Ia優(yōu)選由平均粒徑更小的以氮化硅為主成分的結(jié)晶構(gòu)成。與粒狀體Ib相比，基板Ia由平均粒徑更小的以氮化硅為主成分的結(jié)晶構(gòu)成的情況下，與基板Ia及粒狀體Ib各自的平均粒徑相同的氣化娃質(zhì)基板I相比，能夠提聞基板Ia的強度，因此，即使將本實施方式的氣化娃質(zhì)基板I用于如構(gòu)成電路基板的支承基板這樣厚度較薄的基板，也能夠減少損害可靠性的情況。尤其優(yōu)選，基板Ia中的以氮化硅為主成分的結(jié)晶的平均粒徑為O. 5μπι以上14μπι以下。應(yīng)予說明，基板Ia和粒狀體Ib各自的結(jié)晶的各平均粒徑可在氮化硅質(zhì)基板I的斷裂面中進(jìn)行測定。具體而言，在斷裂面的100 μ mX 100 μ m的范圍中使用光學(xué)顯微鏡，將倍率設(shè)為50倍以上500倍以下，按照J(rèn)IS R 1670-2006求出分別構(gòu)成基板Ia和粒狀體Ib的結(jié)晶的平均粒徑即可。其中，分別使基板Ia和粒狀體Ib中的結(jié)晶的數(shù)量至少為10個即可。另外，在基板Ia和粒狀體Ib各自中的結(jié)晶的各平均粒徑在斷裂面中難以進(jìn)行測定的情況下，使用切取氮化硅質(zhì)基板I的一部分并埋入在樹脂中，然后利用截面拋光法對斷裂面進(jìn)行研磨而得的研磨面即可。而且，優(yōu)選的是氮化硅質(zhì)基板I的機(jī)械特性中的三點彎曲強度為750MPa以上、動態(tài)彈性模量為300GPa以上、維氏硬度(Hv)為13GPa以上，破壞韌性(Kic)為5MPam1/2以上。通過使上述機(jī)械特性處于上述范圍，尤其能夠使將氮化硅質(zhì)基板I與金屬構(gòu)件接合而得的接合構(gòu)件的抗蠕變性、對熱循環(huán)的耐久性提高，因此能夠獲得高可靠性，并且能夠長時間地使用。應(yīng)予說明，對于三點彎曲強度，按照J(rèn)IS R 1601-2008 (ISO 17565 :2003 (MOD))進(jìn)行測定即可。但是，在氮化硅質(zhì)基板I的厚度較薄且無法使從氮化硅質(zhì)基板I中切取的試驗片的厚度成為3mm的情況下，優(yōu)選直接將氮化硅質(zhì)基板I的厚度作為試驗片的厚度進(jìn)行評價且結(jié)果滿足上述數(shù)值。另外，對于動態(tài)彈性模量，按照J(rèn)IS R 1602-1995所規(guī)定的超聲波脈沖法進(jìn)行測定即可。但是，在氮化硅質(zhì)基板I的厚度較薄且無法使從氮化硅質(zhì)基板I中切取的試驗片的厚度成為IOmm的情況下，優(yōu)選使用懸臂共振法進(jìn)行評價且結(jié)果滿足上述數(shù)值。但是，當(dāng)?shù)锜Y(jié)體的厚度薄到在以原始的厚度進(jìn)行評價而無法滿足上述數(shù)值的程度時，由試驗片尺寸、得到的測定值，利用算式求出三點彎曲強度和動態(tài)彈性模量即可。對于維氏硬度(Hv)和破壞韌性(Kie)，分別按照J(rèn)IS R 1610-2003 (ISO 14705 2000 (MOD))、JIS R 1607-1995所規(guī)定的壓頭壓入法(IF法)進(jìn)行測定即可。應(yīng)予說明，當(dāng)?shù)栀|(zhì)基板I的厚度較薄而無法分別使從氮化硅質(zhì)基板I中切取的試驗片的厚度成為JIS R 1610-2003, JIS R 1607-1995壓頭壓入法(IF法)中所規(guī)定的O. 5mm和3mm時，優(yōu)選使氮化硅質(zhì)基板I的厚度為原始的試驗片的厚度而進(jìn)行評價，且結(jié)果滿足上述數(shù)值。但是， 當(dāng)?shù)栀|(zhì)基板I的厚度薄到以其原始的厚度進(jìn)行評價而無法滿足上述數(shù)值的程度時，例如在O. 2mm以上且不足O. 5mm時，可通過將對氮化硅質(zhì)基板I施加的試驗力設(shè)為O. 245N、將保持試驗力的時間設(shè)為15秒而對維氏硬度(Hv)和破壞韌性(K1J進(jìn)行測定即可。另外，對于如上所述的氮化硅質(zhì)基板I的電特性，體積電阻率優(yōu)選在常溫下為IO14 Ω .cm以上、在300°C下為IO12 Ω · cm以上。該體積電阻率按照J(rèn)IS C 2141-1992進(jìn)行測定即可。但是，在氮化硅質(zhì)基板I小而無法由氮化硅質(zhì)基板I形成JIS C 2141-1992所規(guī)定的大小的情況下，優(yōu)選利用二端法進(jìn)行評價，且結(jié)果滿足上述數(shù)值。圖6是表不本實施方式的電路基板的一例的圖,其中，(a)為平面圖，(b)為(a)的H-H’線的剖面圖，(C)為底面圖。圖6所示的例子的電路基板10是分別介由焊料4a、4b在由本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I構(gòu)成的支承基板(以下對支承基板施用符號I。)的一個主面與由金屬形成的電路構(gòu)件2接合、在另一個主面與由金屬形成的放熱構(gòu)件3接合而形成的電路基板10。該電路基板10使用的是由可獲得高的固定效果的本實施方式的氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板1，因此可提高對支承基板I的焊料4a、4b的密合性，可使支承基板I與電路構(gòu)件2以及使支承基板I與放熱構(gòu)件3牢固地接合。構(gòu)成本實施方式的電路基板10的支承基板I為平板狀，例如長度(圖6所示的X方向)為20mm以上200mm以下，寬度(圖6所示的Y方向)為IOmm以上120mm以下。支承基板I的厚度根據(jù)用途而不同，但是為了成為耐久性和絕緣耐壓高且熱電阻抵抗被抑制的基板，優(yōu)選設(shè)為O. 2mm以上I. Omm以下。另外，本實施方式的構(gòu)成電路基板10的電路構(gòu)件2a例如長度(圖6所示的X方向)為15mm以上155mm以下，寬度(圖6所不的Y方向)為8mm以上IOOmm以下。另外，電路構(gòu)件2b例如長度(圖6所示的X方向)為Imm以上IOmm以下，寬度(圖6所示的Y方向)為8mm以上IOOmm以下。電路構(gòu)件2a、2b各自的厚度由流過電路構(gòu)件2a、2b的電流的大小、搭載于電路構(gòu)件2a，2b的電子零件(未圖示)的發(fā)熱量等決定，例如為O. 5mm以上5mm以下。另外，構(gòu)成電路基板10的放熱構(gòu)件3具有從發(fā)熱的電子零件(未圖示)中排放熱的這種功能，例如長度(圖6所示的X方向)為18mm以上190mm以下，寬度(圖6所示的Y方向)為8_以上100_以下，厚度為O. 5mm以上5_以下。而且，由金屬形成的電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3是由銅、鋁等熱傳導(dǎo)率高的金屬構(gòu)成的構(gòu)件。圖7是表示本實施方式的電路基板的其他例子的圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的1-1’線的剖面圖，(C)是底面圖。圖7所示的例子的電路基板10是從支承基板I側(cè)開始分別依次介由焊料4a、4b、由金屬形成的中間材料5a、5b,在由氮化娃質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板I的一個主面與由金屬形成的電路構(gòu)件2接合，在另一個主面與由金屬形成的放熱構(gòu)件3接合，從而形成的電路基板10。該圖7所示的例子的電路基板10也可得到與圖6所示的例子的電路基板10相同的作用和效果。另外，在圖6所示的例子的電路基板10中，當(dāng)電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3的主成分為銅時，需要800 900°C的接合溫度，但是通過以由金屬形成的中間材料5a、5b隔著銅材，從而在電路構(gòu)件2和中間材料5a之間、放熱構(gòu)件3和中間材料5b之間可使作為各自的構(gòu)成成分的銅在300 500°C左右的比較低的溫度下擴(kuò)散而進(jìn)行接合，因此，能夠抑制支承基板I所產(chǎn)生的翹曲。結(jié)果能夠使電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3中至少任一個構(gòu)件變厚，因此，能夠提高放熱特性。應(yīng)予說明，圖7所示的例子中的構(gòu)成電路基板10的支承基板I、電路構(gòu)件2a、2b以及放熱構(gòu)件3各自的長度，寬度，厚度與圖6所示的例子中的構(gòu)成電路基板10的支承基板
I、電路構(gòu)件2a、2b和放熱構(gòu)件3的各自的長度、寬度、厚度相同。圖8是表不本實施方式的電路基板的其他例子的圖,其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的J-J’線的剖面圖，(C)是底面圖。圖8所示的例子中的電路基板10是從支承基板I側(cè)面分別依次介由焊料4a、4b、中間材料5a、5b而在由氮化娃質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板I的一個主面與由金屬形成的電路構(gòu)件接合，在另一個主面與由金屬形成的放熱構(gòu)件3接合，從而形成的電路基板10。圖8所示的例子的并列配置的電路構(gòu)件2a、2b的大小相同，電路構(gòu)件2a、2b的尺寸例如長度(圖8所示的X方向)為8mm以上85mm以下，寬度(圖8所示的Y方向)為8mm以上IOOmm以下，厚度為O. 5mm以上5mm以下。另外，圖8所不的例子的支承基板I和放熱構(gòu)件3的各自的長度、寬度、厚度與圖6和圖7所示的例子中的構(gòu)成電路基板10的支承基板I和放熱構(gòu)件3的各自的長度、寬度、厚度相同。如圖8所示的例子所示，在支承基板I的一個主面上配置大小相同的電路構(gòu)件2a和電路構(gòu)件2b時，與圖7所的例子中的電路基板10相比,在進(jìn)行接合時能夠減少支承基板I所廣生的應(yīng)力的偏重，因此能夠抑制在電路基板10的制造工序中所廣生的支承基板I的翹曲。應(yīng)予說明，由金屬形成的電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3優(yōu)選含有含量為90質(zhì)量％以上的銅。進(jìn)而，電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3優(yōu)選含有銅的含量多的、無氧銅、韌銅和磷脫氧銅中的任一種，尤其在無氧銅中，優(yōu)選含有銅的含量為99. 995質(zhì)量％以上的線形結(jié)晶無氧銅、單晶狀高純度無氧銅和真空溶解銅中的任一種。這樣，若電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3的銅的含量變多，則分別使電阻變低、熱傳導(dǎo)率變高，因此可提高放熱特性，進(jìn)而，至于電路構(gòu)件2，其電路特性(抑制搭載在電路構(gòu)件2上的電子零件的發(fā)熱且減少電力損失的特性)也可提、高。另外，若銅的含量變多，則屈服應(yīng)力低，因而若進(jìn)行加熱，則容易發(fā)生塑性變形，因此只要將中間材料5a、5b的材質(zhì)也設(shè)為銅，就能夠分別提高電路構(gòu)件2和中間材料5a、放熱構(gòu)件3和中間材料5b的密合性，能夠進(jìn)一步提高可靠性。另外，焊料4a、4b的主成分為銀或銅中的至少任一種，優(yōu)選含有選自鈦、鋯、鉿和鈮中的I種以上，將它的厚度設(shè)為能夠覆蓋一體化形成于支承基板I的主面的粒狀體的厚度。進(jìn)而，更優(yōu)選含有選自鑰、鉭、鋨 、錸和鎢中的I種以上。 另外，作為由銅構(gòu)成的中間材料5a、5b，優(yōu)選含有銅的含量多的、無氧銅、韌銅和磷脫氧銅中的任一種，尤其是在無氧銅中優(yōu)選含有銅的含量為99. 995質(zhì)量％以上的、線形結(jié)晶無氧銅、單晶狀高純度無氧銅和真空溶解銅中的任一種，它的厚度例如為O. Imm以上O. 6mm以下。應(yīng)予說明，對于構(gòu)成電路基板10的、由氣化娃質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板I的二點彎曲強度、動態(tài)彈性模量、維氏硬度(Hv)和破壞韌性(Kie)而言，利用蝕刻從電路基板10中除去焊料4a、4b和中間材料5a、5b后,利用上述的方法求出即可。圖9是表示本實施方式的電子裝置的一例的圖，其中，(a)是平面圖，(b)是(a)的K-K’線的剖面圖，(C)是底面圖。圖9所示的例子中的電子裝置S是在本實施方式的電路基板10的電路構(gòu)件2上搭載I個以上的半導(dǎo)體元件等電子零件6、7而構(gòu)成的電子裝置，上述電子零件6、7彼此通過導(dǎo)體(未圖示)相互地進(jìn)行電連接。利用本實施方式的電子裝置S，將電子零件6、7搭載在本實施方式的電路基板10中的電路構(gòu)件2上，由此，即使電子零件6、7重復(fù)發(fā)熱，支承基板I與電路構(gòu)件2以及支承基板I與放熱構(gòu)件3也不容易發(fā)生剝離，因此可形成耐久性高的電子裝置S。就圖9所示的例子中的支承基板I的尺寸而言，例如優(yōu)選將長度(圖9所示的X方向)設(shè)為20mm以上200mm以下，寬度(圖9所示的Y方向)設(shè)為IOmm以上120mm以下，厚度設(shè)為O. 2mm以上I. Omm以下。而且，就電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3的尺寸而言，例如優(yōu)選將長度(圖9所示的X方向)設(shè)為4mm以上40mm以下，寬度(如圖9所示的Y方向)設(shè)為5mm以上50_以下,厚度設(shè)為O. 5mm以上5_以下。如圖9所示的例子所示，電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3優(yōu)選分別被配置成多行和多列。這樣，通過從俯視角度看將電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3配置成多行和多列，從而能夠在使電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3與支承基板I接合時，使支承基板I所產(chǎn)生的應(yīng)力易于進(jìn)行分散，因此能夠抑制支承基板I的翅曲。尤其是如圖9所示的例子所示，從俯視角度看優(yōu)選將電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3按照相等的間隔分別配置成多行和多列。進(jìn)而，本實施方式的氮化硅質(zhì)基板I還可用于構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊的支承基板I。圖10是表示本實施方式的熱電轉(zhuǎn)換模塊的一例的圖，其中，(a)是部分?jǐn)嗔蚜说牧Ⅲw圖，(b)是剖面圖。應(yīng)予說明，在以下的說明中施用符號進(jìn)行說明，對于同一構(gòu)件，在表示各自的構(gòu)成時在數(shù)值的后面施用字母。就圖10所示的熱電轉(zhuǎn)換模塊20而言，在對置的支承基板lx、ly之間配置有由P型熱電轉(zhuǎn)換元件IIa和η型熱電轉(zhuǎn)換元件Ilb構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件11，熱電轉(zhuǎn)換元件11分別從支承基板I側(cè)開始介由接合層12 (12a)、配線導(dǎo)體13、第2接合層12 (12b)而與支承基板I進(jìn)行接合，各個熱電轉(zhuǎn)換元件11串聯(lián)地進(jìn)行電連接。作為這樣的支承基板lx、ly，只要使用本實施方式的氮化硅質(zhì)基板，就可使含有硅的多個粒狀體Ib —體化于支承基板lx、ly的主面，且從粒狀體Ib的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶，因此在經(jīng)加熱而使支承基板I與配線導(dǎo)體13進(jìn)行接合時，在支承基板I與焊料之間通過針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶而得到高的固定效果，因此能夠使支承基板I與配線導(dǎo)體I牢固地接合。接下來，對本實施方式的氮化硅質(zhì)基板的制造方法進(jìn)行說明。首先，使用桶式研磨、旋轉(zhuǎn)磨、振動磨、玻璃珠研磨、砂磨、攪拌磨等，對β化率為20%以下的氮化硅的粉末、和作為添加成分的氧化鎂(MgO)和氧化鈣(CaO)的粉末中的至少一種以及稀土類元素的氧化物(例如 Sc203、Y2O3> La203、Ce203 、Pr6O11, Nd2O3> Pm2O3> Sm2O3>Eu2O3> Gd2O3> Tb2O3> Dy203> Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 和 Lu2O3 中的至少一種)的粉末進(jìn)行濕式混合，并進(jìn)行粉碎，制作漿料。在此，若將上述添加成分的粉末的總量與氮化硅的粉末的量的總和設(shè)為100質(zhì)量％，則將作為添加成分的氧化鎂(MgO)的粉末和氧化鈣(CaO)的粉末中的任一種設(shè)為2 7 質(zhì)量％、將稀土類元素的氧化物(例如 Sc203、Y2O3> La203、Ce2O3> Pr6O11, Nd2O3> Pm2O3>Sm2O3> Eu2O3> Gd2O3> Tb203、Dy203、, Ho2O3> Er2O3> Tm2O3> Yb2O3 和 Lu2O3 中的至少一種)的粉末設(shè)為7 16質(zhì)量％即可。但是，氮化硅根據(jù)其結(jié)晶結(jié)構(gòu)的不同而存在α型和β型這2種的氮化硅。α型在低溫下穩(wěn)定，β型在高溫下穩(wěn)定，在1400°C以上會不可逆地引起從α型向β型的相轉(zhuǎn)移。在此，β化率是將利用X射線衍射法得到的α (102)衍射線和α (210)衍射線的各峰強度之和設(shè)為Ia、將β (101)衍射線和β (210)衍射線的各峰強度之和設(shè)為Ie時，通過下式算出的值。β 化率={l0/(la+le)} XlOO (% )氮化硅的粉末的β化率影響氮化硅燒結(jié)體的強度和破壞韌性值。這是因為使用β化率為20%以下的氮化硅的粉末，能夠使強度和破壞韌性值均變高。β化率超過20%的氮化硅的粉末在煅燒工序中形成粒生長的核，容易形成粗大且縱橫尺寸比小的結(jié)晶，因而有可能使強度和破壞韌性值均降低。因此，特別優(yōu)選使用β化率為10%以下的氮化硅的粉末。在氮化硅和添加成分的粉末的粉碎中使用的滾球優(yōu)選為由不易混入雜質(zhì)的材質(zhì)、或相同的材料組成的氮化硅燒結(jié)體形成的滾球。應(yīng)予說明，氮化硅和添加成分的粉末的粉碎是一直粉碎到將粒度分布曲線的累積體積的總和設(shè)為100%的情況下的、累積體積達(dá)到90%的粒徑(D9tl)達(dá)到3μπι以下為止，從燒結(jié)性的提高和結(jié)晶組織的柱狀化或針狀化的觀點看而優(yōu)選。通過粉碎而得的粒度分布可利用滾球的外徑、滾球的量、漿料的粘度、粉碎時間等進(jìn)行調(diào)整。為了降低漿料的粘度而優(yōu)選添加分散劑，為了在短時間內(nèi)進(jìn)行粉碎而優(yōu)選預(yù)先使用累積體積成為50%的粒徑(D5tl)為Iym以下的粉末。接下來，使得到的漿料通過比ASTM E 11-61所記載的粒度編號為200的篩眼更細(xì)的篩子，然后進(jìn)行干燥，得到以氮化硅為主成分的顆粒(以下稱為氮化硅顆粒。)。干燥可以利用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行干燥，即使利用其他的方法也沒有任何問題。而且，使用粉末壓延法使氮化硅顆粒成型為片狀，從而形成陶瓷生片，將該陶瓷生片切斷成規(guī)定的長度，得到氮化硅質(zhì)成型體。然后，在該氮化硅質(zhì)成型體的主面載置含硅的顆?；蚍蠓鄣榷鄠€粉粒體。對于進(jìn)行載置的方法，可以使用篩子等進(jìn)行撒粉；或者可以向粉粒體中加入溶劑等形成漿料，再使用刷子或輥等進(jìn)行涂布。應(yīng)予說明，構(gòu)成粉粒體的粉末例如是硅粉末、氮化硅粉末、氧化硅粉末和硅鋁氧氮耐熱陶瓷粉末中的至少一種粉末，和作為添加成分的氧化鎂(MgO)和氧化鈣(CaO)粉末中的至少一種，以及稀土類元素的氧化物粉末。應(yīng)予說明，顆粒例如是混合上述粉末并進(jìn)行粉碎而形成漿料，然后利用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行干燥而得顆粒；敷粉(敷粉)是對使用上述粉末進(jìn)行煅燒而得的燒結(jié)體進(jìn)行粉碎而得敷粉等。在此，為了一體化形成為相對于基板Ia的主面的半球狀的粒狀體lb，使用球狀的顆粒即可。另外，為了形成配置為多列狀的粒狀體lb，只要使用能夠?qū)?粉粒體配置成多列狀的輥等進(jìn)行載置即可，將相鄰的粉粒體的間隔例如設(shè)為O. 125mm以上O. 625mm以下即可。另外，為了將基板Ia的主面上的粒狀體Ib的密度設(shè)為48個/cm2以上502個/cm2以下，只要將氮化硅質(zhì)成型體的主面上的粉粒體的密度設(shè)為31個/cm2以上321個/cm2以下即可。另外，為了使針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的直徑比第二針狀結(jié)晶Ie或第二柱狀結(jié)晶If的直徑細(xì)，只要使構(gòu)成粒狀體Ib的添加成分的含量比構(gòu)成基板Ia的添加成分的含量少即可。另外，為了與粒狀體Ib相比，使基板Ia由平均粒徑更小的以氮化硅為主成分的結(jié)晶構(gòu)成，只要使作為基板Ia的主成分的氮化硅的粉末的平均粒徑比作為粒狀體Ib的原料的、選自硅的粉末、氮化硅的粉末、氧化硅的粉末和硅鋁氧氮耐熱陶瓷的粉末中的任一種粉末的平均粒徑更小即可。例如，只要將作為基板Ia的主成分的氮化硅的粉末的平均粒徑設(shè)為O. 7μπι以上Ιμπι以下，將作為粒狀體Ib的原料的、選自硅的粉末、氮化硅的粉末、氧化硅的粉末和硅鋁氧氮耐熱陶瓷的粉末中的粉末的平均粒徑設(shè)為5 μ m以上10 μ m以下即可。另外，為了使粒狀體Ib含有鋁氧化物，只要向構(gòu)成粉粒體的粉末中添加成為鋁氧化物的成分即可。進(jìn)而，為了使氮化硅質(zhì)基板I中的鋁氧化物的含量比粒狀體Ib中的鋁氧化物的含量少，只要調(diào)整構(gòu)成粉粒體的粉末和成為氮化硅質(zhì)基板I的原料粉末中的鋁的量即可。另外，為了得到碳含量為O. 05質(zhì)量％以下的粒狀體lb，只要使用碳含量為O. 05質(zhì)量％以下的粉粒體即可，另外為了得到氧含量為3. 5質(zhì)量％以下的粒狀體lb，只要使用氧含量為3. 5質(zhì)量％以下的粉粒體即可。然后，重疊多個在主面上載置有粉粒體的氮化硅質(zhì)成型體，在這種狀態(tài)下，送入到設(shè)置有石墨電阻發(fā)熱體的煅燒爐內(nèi)進(jìn)行煅燒。為了抑制煅燒爐內(nèi)的氮化硅質(zhì)成型體所含的成分的揮發(fā)，可以配置含有氧化鎂和稀土類元素的氧化物等成分的共材(日文共材)。對于溫度而言，在真空氣氛中從室溫開始升溫至300 1000°C，然后導(dǎo)入氮氣并將氮分壓維持15 300kPa。這種狀態(tài)下的氮化硅質(zhì)成型體的開氣孔率為40 55%左右，因此可在氮化硅質(zhì)成型體中充分地填充氮氣。在1000 1400°C附近，添加成分經(jīng)過固相反應(yīng)，形成液相成分，在1400°C以上的溫度區(qū)域，不可逆地引起從α型向β型的相轉(zhuǎn)移。而且，通過進(jìn)一步提高煅燒爐內(nèi)的溫度，使溫度達(dá)到1700°C以上且不足1800°C并保持4小時以上10小時以下，從而可得到氮化硅質(zhì)基板1，所述氮化硅質(zhì)基板I是在主面一體化有含有硅的多個粒狀體lb，通過以氮化硅為主成分的結(jié)晶粒的生長而從粒狀體Ib的局部延伸出多個針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的氮化硅質(zhì)基板
Io然后，對本實施方式的電路基板的制造方法進(jìn)行說明。為了得到圖6所示的例子中的本實施方式的電路基板10，首先準(zhǔn)備X方向的長度為20_以上200_以下、Y方向的長度為10_以上120_以下、厚度為O. 2mm以上I. Omm以下的由氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板I。然后，利用絲網(wǎng)印刷法、輥涂法和刷涂法等中的任一種方法在該支承基板I的兩個主面上涂布含有選自鈦、錯、鉿和銀中的一種以上金屬的、銀(Ag)-銅(Cu)系合金的糊狀的焊料，在一個面上配置以銅為主成分的電路構(gòu)件2，在另一個面上配置以銅為主成分的放熱構(gòu)件3。上述糊狀的焊料中可以含有選自鑰、鉭、鋨、錸和鎢中的一種以上。然后，在800°C以上900°C以下進(jìn)行加熱，分別介由焊料4a、4b使支承基板I的一個主面與電路構(gòu)件2接合，使另一個主面與放熱構(gòu)件3接合，從而可得到電路基板10。 另外，為了得到圖7，8所示的例子的本實施方式的電路基板10，首先準(zhǔn)備上述大小的支承基板I。然后，利用絲網(wǎng)印刷法、輥涂法和刷涂法等中的任一種方法在該支承基板I的兩個主面上涂布含有選自鈦、鋯、鉿和鈮中的I種以上的、銀(Ag)-銅(Cu)系合金的糊狀的焊料，在兩側(cè)分別配置由薄狀的銅構(gòu)成的中間材料5a、5b。上述糊狀的焊料中可以含有選自鑰、鉭、鋨、錸和鎢中的I種以上。然后，在800°C以上900°C以下進(jìn)行加熱，在支承基板I的一個主面上形成焊料4a和中間材料5a，在另一個主面上形成焊料4b和由銅構(gòu)成的中間材料5b。而且，分別對由銅構(gòu)成的中間材料5a、5b的、與電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3對置的面進(jìn)行研磨，然后在由銅構(gòu)成的中間材料5a、5b上分別配置電路構(gòu)件2和放熱構(gòu)件3。而且,通過在選自氫、氮、氖或氬中的任一種的氣氛中加熱至300 500°C，施加30MPa以上的壓力，從而能夠得到分別依次介由4a、4b、由銅構(gòu)成的中間材料5a、5b而使支承基板I的一個主面與電路構(gòu)件2接合，另一個主面與放熱構(gòu)件3接合而形成的電路基板10。而且，通過在該電路基板10的電路構(gòu)件2上搭載電子零件，從而能夠形成本實施方式的電子裝置。以下，具體地對本實施方式的實施例進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。實施例I首先，利用旋轉(zhuǎn)磨對β化率為10% (即α化率為90% )的氮化硅的粉末、以及作為添加成分的氧化鎂(MgO)的粉末和氧化鉺(Er2O3)的粉末進(jìn)行濕式混合，粉碎至粒徑(D90)達(dá)到I μ m以下為止，形成漿料。在此，若將上述添加成分的粉末的總量與氮化硅的粉末的量的總和設(shè)為100質(zhì)量％，則將作為添加成分的氧化鎂(MgO)的粉末和氧化鉺(Er2O3)的粉末分別設(shè)為5質(zhì)
量％、10質(zhì)量％。然后，使得到的漿料通過ASTM E 11-61所記載的粒度編號為250的網(wǎng)眼的篩子，然后使用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行干燥，從而得到氮化硅質(zhì)顆粒。而且，使用粉末壓延法，使氮化硅質(zhì)顆粒成型為片狀而形成陶瓷生片，將該陶瓷生片切斷為規(guī)定的長度而得到氮化硅質(zhì)成型體。然后，利用與上述的方法相同的方法，得到以氮化硅為主成分、且以表I所示的含量的氧化鎂(MgO)和氧化鉺(Er2O3)為添加成分的粉粒體的顆粒。而且，為了使氮化硅質(zhì)成型體的主面上的粉粒體的密度不同，而使用表面形狀不同的輥在各試樣的氮化硅質(zhì)成型體的主面上載置粉粒體。然后，使用光學(xué)顯微鏡，將倍率設(shè)為800倍，從氮化硅質(zhì)成型體的主面中選擇170 μ mX 170 μ m的范圍,數(shù)出該范圍中的粉粒體的個數(shù),算出每Icm2的粉粒體的
山/又ο然后，每個試樣中重疊多個在主面上載置有粉粒體的氮化硅質(zhì)成型體，在這種狀態(tài)下送入到設(shè)置有石墨電阻發(fā)熱體的煅燒爐內(nèi)進(jìn)行煅燒。應(yīng)予說明，為了抑制在煅燒爐內(nèi)的氮化硅質(zhì)成型體所含有的成分的揮發(fā)，而配置了含有氧化鎂(MgO)和氧化鉺(Er2O3)的共材。對于溫度，在真空氣氛中從室溫升溫至500°C，然后導(dǎo)入氮氣，使氮分壓維持在30kPa。而且，進(jìn)一步提高煅燒爐內(nèi)的溫度，將溫度設(shè)為1750°C，并保持表I所示的時間，從而得到長為60mm、寬為30mm、厚為O. 32mm的氮化娃質(zhì)基板。而且，使用光學(xué)顯微鏡，將倍率設(shè)為800倍，從基板Ia的主面中選擇 170μπιΧ170μπι的范圍，數(shù)出該范圍中的粒狀體Ib的個數(shù)，算出每Icm2的粒狀體Ib的密度。另外，分別測定針狀結(jié)晶lc、柱狀結(jié)晶Id、第二針狀結(jié)晶Ie和第二柱狀結(jié)晶If的各自的直徑。具體而言，首先切取氮化硅質(zhì)基板的一部分并埋入樹脂中，然后利用截面拋光法進(jìn)行研磨，從而制作含有粒狀體Ib的研磨面。具體而言，使用掃描型電子顯微鏡用試樣制作裝置(Cross Section Polisher、日本電子株式會社制SM-09010),將用于照射的気離子的加速電壓設(shè)為6kV，以被檢出的氬離子的電流達(dá)到最大值的70 80%的方式調(diào)整氬氣的流量，將研磨時間設(shè)為8小時。然后，使用光學(xué)顯微鏡，將倍率設(shè)為800倍，從上述研磨面中挑選4處170 μ mX 170 μ m的范圍，從所挑選的各處中分別挑選出各5個針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id、以及第二針狀結(jié)晶Ie或柱狀結(jié)晶lf，測定各結(jié)晶的突出長度的中間的位置的直徑。而且，算出針狀結(jié)晶Ic或柱狀結(jié)晶Id的平均直徑、以及第二針狀結(jié)晶Ie或柱狀結(jié)晶If的平均直徑。表I示出上述換算值和算出值。接下來，將各試樣的氮化硅質(zhì)基板作為支承基板1，如圖8所示，利用絲網(wǎng)印刷分別在與支承基板I的一個主面上配置的電路構(gòu)件2a、2b所對應(yīng)的部分，以及在與另一個主面上的配置的放熱構(gòu)件3所對應(yīng)的部分涂布糊狀的焊料4a、4b，然后在135°C下進(jìn)行干燥。在此，所涂布的焊料4a、4b是以銀和銅為主成分且以鈦、鑰和銦為添加成分的焊料，將銀、銅、鈦、鑰和銦的各含量分別設(shè)為53. O質(zhì)量％、38. 8質(zhì)量％、2. 4質(zhì)量％、2. 9質(zhì)量％、2.9質(zhì)量％。而且，以分別與焊料4a、4b相接的方式配置由無氧銅構(gòu)成的中間材料5a、5b，在真空氣氛中在840°C下進(jìn)行加熱。然后，分別對中間材料5a、5b的、與電路構(gòu)件2a、2b以及與放熱構(gòu)件3對置的面進(jìn)行研磨，然后如圖8所示配置電路構(gòu)件2a、2b和放熱構(gòu)件3，在氫氣氛中、在保持在400°C的狀態(tài)下、在30MPa以上的壓力下進(jìn)行加壓接合。而且，加壓接合后，通過在已加壓的狀態(tài)下冷卻至銅沒有發(fā)生氧化的溫度即50°C，然后取出，從而依次介由焊料4a、4b和中間材料5a、5b使電路構(gòu)件2a、2b和放熱構(gòu)件3與支承基板I接合，從而得到電路基板10。該電路構(gòu)件2a、2b是各個邊為24mm的正方形，厚為2mm，將電路構(gòu)件2a與電路構(gòu)件2b的間隔設(shè)為2mm。另外,放熱構(gòu)件3的長度為58mm、寬為26mm、將厚設(shè)為2mm。進(jìn)而，就焊料4a、4b而言，使其形成與電路構(gòu)件2a、2b和放熱構(gòu)件3結(jié)合的形狀，將其設(shè)為能夠覆蓋粒狀體Ib的厚度。另外，就中間材料5a、5b而言，使其形成與電路構(gòu)件2a、2b和放熱構(gòu)件3結(jié)合的形狀，將其厚度設(shè)為O. 35mm。另外，通過按照J(rèn)IS C 6481-1996對電路構(gòu)件2a的抗剝強度(kN/m)進(jìn)行測定，從而對電路構(gòu)件2a與支承基板I的接合強度進(jìn)行評價。電路構(gòu)件2a的抗剝強度的值由表I示出。應(yīng)予說明，測定抗剝強度的試樣通過蝕刻而除去邊長為24mm的正方形的電路構(gòu)件2a的X方向的兩側(cè)，從而成為10mmX24mm的大小,然后進(jìn)行測定。[表I]

權(quán)利要求
1.一種氮化娃質(zhì)基板，其特征在于，在由氮化娃質(zhì)燒結(jié)體形成的基板的主面一體化有含 >硅的多個粒狀體，從所述粒狀體的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述粒狀體一體化為相對于所述基板的主面的半球狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述粒狀體被配置為多列狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述粒狀體的密度為48個/cm2以上502個/cm2以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述粒狀體含有鋁氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述基板中的鋁氧化物的含量比所述粒狀體中的鋁氧化物的含量少。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述粒狀體的碳含量 >為0. 05質(zhì)量％以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，所述粒狀體的氧含量為3. 5質(zhì)量％以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，從所述基板的主面延伸出多個以氮化硅為主成分的第二針狀結(jié)晶或第二柱狀結(jié)晶，所述針狀結(jié)晶或柱狀結(jié)晶的直徑比所述第二針狀結(jié)晶或第二柱狀結(jié)晶的直徑更細(xì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板，其特征在于，與所述粒狀體相t匕，構(gòu)成所述基板的結(jié)晶的平均粒徑更小，所述結(jié)晶以氮化硅為主成分。
11.一種電路基板，其特征在于，分別介由焊料，在由權(quán)利要求I 10中任一項所述的氮化硅質(zhì)基板構(gòu)成的支承基板的一個主面接合有由金屬形成的電路構(gòu)件，在所述支承基板的另一個主面接合有由金屬形成的放熱構(gòu)件。
12.一種電子裝置，其特征在于，在權(quán)利要求11所述的電路基板的所述電路構(gòu)件上搭載有電子零件。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠使將由金屬形成的構(gòu)件接合時的接合強度提高的氮化硅質(zhì)基板、以及可通過使用這種氮化硅質(zhì)基板而提高可靠性的電路基板和電子裝置。所述氮化硅質(zhì)基板(1)，在由氮化硅質(zhì)燒結(jié)體形成的基板(1a)的主面一體化有含硅的多個粒狀體(1b)，從粒狀體(1b)的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結(jié)晶(1c)或柱狀結(jié)晶(1d)。在基板(1a)的主面上涂布焊料，在已涂布的焊料上配置電路構(gòu)件、放熱構(gòu)件，然后通過在經(jīng)加熱而進(jìn)行接合時使多個粒狀體(1b)一體化于基板(1a)的主面，從粒狀體(1b)的局部延伸出多個針狀結(jié)晶(1c)或柱狀結(jié)晶(1d)，從而可得到較高的固定效果，因此能夠使氮化硅質(zhì)基板(1)與電路構(gòu)件、放熱構(gòu)件牢固接合。
文檔編號H01L23/13GK102714191SQ201180005905
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者小松原健司, 森山正幸, 石峰裕作 申請人:京瓷株式會社