CN105453707B - 氮化硼-树脂复合体电路基板、氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板 - Google Patents

氮化硼-树脂复合体电路基板、氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有高散热、高可靠性的氮化硼‑树脂复合体电路基板。一种氮化硼‑树脂复合体电路基板，其特征在于，其是在板厚为0.2～1.5mm的板状树脂浸渗氮化硼烧结体的两主表面上粘接铜或铝的金属电路而得到的，所述树脂浸渗氮化硼烧结体含有平均长径为5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的氮化硼烧结体30～85体积％和树脂70～15体积％，树脂浸渗氮化硼烧结体的面方向的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE1)与金属电路的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE2)之比(CTE1/CTE2)为0.5～2.0。

Description

氮化硼-树脂复合体电路基板、氮化硼-树脂复合体散热板一 体型电路基板
技术领域
本发明涉及兼具散热特性和优异的耐热循环特性的电路基板。
背景技术
功率器件、两面散热晶体管、晶闸管、CPU等放热性电子部件中，如何有效地将使用时产生的热散出成为重要的课题。一直以来，作为这样的散热对策，一般进行了：(1)对安装放热性电子部件的印刷电路板的绝缘层进行高导热化；(2)将放热性电子部件或安装有放热性电子部件的印刷电路板借助电绝缘性的热界面材料(Thermal Interface Materials)安装于散热器。作为印刷电路板的绝缘层和热界面材料，使用了在有机硅树脂、环氧树脂中添加陶瓷粉末并使其固化而成的散热构件。
近年来，伴随着放热性电子部件内的电路的高速/高集成化和放热性电子部件对印刷电路板的安装密度的增加，电子设备内部的放热密度和精密化逐年增加。因此，逐渐要求具有比以往更高的导热系数、较薄且具有强度的散热构件。
进而，电梯、车辆、混合动力车等之类的功率模块用途中，从导热系数、成本、安全性等方面出发，利用了氧化铝、氧化铍、氮化硅、氮化铝等的陶瓷基板。对于这些陶瓷基板，接合铜、铝等金属电路板、散热板，从而作为电路基板使用。它们对于以树脂基板、树脂层作为绝缘材料的金属基板具有优异的绝缘性和散热性等，因此作为用于搭载高放热性电子部件的基板使用。近年来，针对伴随着半导体元件的高集成化、高频化、高功率化等的来自半导体元件的放热量的增加，使用了具有高导热系数的氮化铝烧结体、氮化硅烧结体的陶瓷基板。特别是，氮化铝基板与氮化硅基板相比导热系数高，因此作为用于搭载高放热性电子部件的陶瓷电路基板是适合的。
然而，虽然氮化铝基板具有高导热系数，但是机械强度、韧性等低，因此，具有如下难点：由于装配工序中的紧固而发生破裂、施加热循环时容易产生裂纹等。特别是，在汽车、电气铁路、工作机械、机器人等严酷的负荷、热的条件下应用的功率模块中使用时，该难点变得明显。因此，作为电子部件搭载用的陶瓷基板，要求机械可靠性的提高，虽然与氮化铝基板相比导热系数差，但是机械强度、韧性优异的氮化硅基板受到关注。另一方面，这些陶瓷电路基板相对于以树脂基板、树脂层作为绝缘材料的金属基板价格昂贵，用途受到限定。
根据以上那样的背景，具有(1)高导热系数、(2)高绝缘性等作为电绝缘材料优异的性质的六方氮化硼(hexagonal Boron Nitride)粉末受到关注。然而，氮化硼的面内方向(a轴方向)的导热系数为100W/(m·K)，而厚度方向(c轴方向)的导热系数为2W/(m·K)，源于晶体结构和鳞片形状的导热系数的各向异性大。因此，例如，制造热界面材料时，氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)与热界面材料的厚度方向变为垂直，无法充分发挥氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)的高导热系数。另一方面，通过使氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)与热界面材料的厚度方向平行，可以达成氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)的高导热系数，但可以举出不耐受对于厚度方向的应力的缺点。
专利文献1中公开了，陶瓷、金属等的高刚性颗粒以体积比例计为4～9成、且以三维方式彼此接触而成的树脂复合材料和其制造方法。而且记载了，能够适合在以绳锯轮(WIRE SAW ROLLER)为代表的滑动构件、齿轮等机械部件中使用。
另外，专利文献2中公开了：至少包含镁橄榄石和氮化硼作为主要成分、且氮化硼以单向取向的烧结体的陶瓷构件、使用陶瓷构件而形成的探针支架以及陶瓷构件的制造方法。而且记载了，在半导体检查、液晶检查中使用的微型接触器中，可以适合用作插入探针的探针支架的材料，所述探针将检查对象的电路结构和送出检查用信号的电路结构电连接。
专利文献3中公开了如下方法：将形状或导热系数的各向异性大的填充材料混合在热固性树脂材料中并使其分散，使前述热固性树脂固化，将固化后的热固性树脂粉碎，将分散有填充材料的热固性树脂与热塑性树脂混合制成成形体用树脂组合物，将该树脂组合物加热使其软化，成形为所期望的形状。
专利文献4、5中公开了印刷电路用基板的制造法，其特征在于，在选自由氮化铝-氮化硼复合体(AlN-BN)、氧化铝-氮化硼复合体(Al2O3-BN)、氧化锆-氮化硼复合体(ZrO2-BN)、氮化硅-氮化硼复合体(Si3N4-BN)、六方氮化硼(h-BN)、β-硅灰石(β-CaSiO3)、云母和白砂组成的组中的无机连续气孔体中浸渗热固性树脂(II)，使其固化而形成板状体。而且记载了，可以适合用作高频用、半导体芯片的直接搭载用等。
专利文献6中公开了，以多孔聚酰亚胺片作为起始原料而合成的具有三维骨架结构、且具有石墨结构的B-C-N系的多孔体以及在其气孔部中浸渗树脂而形成了复合材料的散热材料。记载了，与通常的使树脂浸渗于碳多孔体而成的物质相比，热阻小，通过使多孔体转化为h-BN从而变为绝缘性的复合材料，有望作为热阻小且需要绝缘性的电子部件的冷却用材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-212309号公报
专利文献2：日本特开2010-275149号公报
专利文献3：日本特开2008-248048号公报
专利文献4：日本特开平5-291706号公报
专利文献5：日本特开平6-152086号公报
专利文献6：日本特开2010-153538号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1的方法中，对于使陶瓷、金属等以三维方式彼此接触而成的成形物，通过使树脂浸渗，实现耐磨性、电绝缘性的提高，但尚未发现关于包括导热系数的散热材料的记载技术，受到期待。
专利文献2中提出了，至少包含镁橄榄石和氮化硼作为主要成分、且氮化硼以单向取向的烧结体的陶瓷构件、使用陶瓷构件形成的探针支架以及陶瓷构件的制造方法。提出了具有易切削性和与硅接近的热膨胀系数、具备高强度的陶瓷构件，但尚未发现关于包括导热系数的散热材料的记载技术，受到期待。
专利文献3的方法中，导热系数低至最高5.8W/(m·K)，此外，经过将暂时制成的热固性树脂粉碎、再次混合/软化的过程，因此在由杂质的混入、树脂的软化状态的均匀性带来的可靠性的观点上存在问题。
专利文献4、5中没有记载树脂向烧结体氮化硼单体的浸渗，导热系数最高为42W/(m·K)，而弯曲强度低至28MPa，难以实现高导热系数和高强度。
专利文献6中，片的厚度为100μm以下，在树脂的软化状态的均匀性、耐湿状态下的氮化硼带来的可靠性的观点上存在问题。
现有技术的散热构件经过氮化硼等陶瓷粉末和树脂的混合工序、挤出成形工序、涂布工序、加热压制工序等来制造，因此，在氮化硼的一次颗粒之间存在有树脂层，具有使氮化硼以三维的方式接触的结构是困难的，因此，导热系数的提高存在限度。另外，使用作为球状颗粒的氧化铝粉末、氧化硅粉末等的情况下，这些陶瓷粉末的导热系数与氮化硼相比较低，为20～30W/mK左右，此外，颗粒为硬质，因此，存在使装置、模具磨损的问题。另外，利用现有技术制造的散热构件中，为了提高导热系数，需要将氮化硼等陶瓷粉末的填充量增加至60重量％左右，但本方法导致成本的增大，因此，难以兼顾散热构件的成本和性能。另外，将树脂浸渗于晶体结构为三维网状结构且具有开放气孔的陶瓷而得到的加工性、强度优异的电路基板的制造方法是公知的。然而，赋予导热系数时，记载了添加氮化硼等，但是尚未提出积极地发挥氮化硼颗粒的面内方向(a轴方向)的400W/(m·K)这样的高导热系数的技术。因此，目前为止实现了的散热构件的导热系数低，难以实现满足逐年变高的市场要求的散热特性。
(第1观点)
针对这些课题，本发明的第1观点中，重视散热。通过复合化而改善了导热系数和强度。具体而言，通过将树脂浸渗于氮化硼烧结体内部的空隙，切成板状而制造散热构件，从而可以将取向控制为任意的方向，制作导热系数优异的任意厚度的散热构件变容易，可以制成能够得到对湿度、热循环的可靠性高的散热构件。另外，氮化硼的填充量较低的情况下，由于具有使氮化硼以三维方式接触的结构，因此也可以制成导热系数优异的散热构件。然而，迄今为止尚未发现立足于这样的观点的技术的提出。
本发明的第1观点在于，提供作为功率器件等放热性电子部件的散热构件适合使用的、特别是汽车等的功率模块中使用的、导热系数/强度/湿度、对热循环的可靠性优异的散热构件。
(第2观点)
针对这些课题，本发明的第2观点中，在满足市场要求的散热特性的基础上，还重视陶瓷基板所必不可少的耐热循环特性和耐冲击特性。(1)在散热特性的方面，通过使用氮化硼的一次颗粒彼此以三维方式接触/结合而成的氮化硼烧结体，从而充分发挥一次颗粒的面内方向(a轴方向)的400W/(m·K)这样的高导热系数，且通过将树脂浸渗氮化硼烧结体加工成板状时的切出方向，将氮化硼的一次颗粒的取向控制为任意的方向，实现导热系数优异的任意厚度的散热构件。(2)在耐热循环特性的方面，通过将氮化硼烧结体和树脂复合化，进而控制氮化硼与树脂的比例(体积％)，从而降低由形成电路基板时的金属电路和树脂浸渗氮化硼烧结体的线性热膨胀系数的不匹配所导致的热应力。进而，氮化硼的杨氏模量小于氮化硅，因此，热循环时的热应力进一步降低，实现高可靠性(防止金属电路的剥离)。(3)在耐冲击特性的方面，通过氮化硼烧结体和树脂的复合化、进一步优化金属电路的面积，从而防止形成电路基板时的振动、落下所导致的在树脂浸渗氮化硼烧结体中的裂纹发生，实现高可靠性(防止绝缘性的降低)。迄今为止尚未发现立足于以上那样的观点而改善了散热特性、耐热循环特性和耐冲击特性的技术的提出。
本发明的第2观点的目的在于，提供作为功率器件等放热性电子部件的散热构件适合使用的、特别是汽车等的功率模块中使用的、散热特性、耐热循环特性、特别是耐冲击特性优异的散热构件。
(第3观点)
针对这些课题，本发明的第3观点中，发挥上述氮化硼烧结体的特征，不是在氮化硼-树脂复合体电路基板的背面在金属散热板上具备金属电路，而是将金属电路和金属散热板制成一体型，从而可以从根本上消除金属电路和散热板金属的膨胀收缩的影响。进而，一个主表面的金属电路和背面的一体型金属散热板使用不同的金属时，实现轻量化和工序简化。进而，氮化硼的杨氏模量小于氮化硅，因此热循环时的热应力进一步降低，也实现高可靠性(防止金属电路的剥离)。
本发明的第3观点的目的在于，提供作为功率器件等放热性电子部件的散热构件适合使用的、特别是汽车等的功率模块中使用的、散热特性、耐热循环特性、耐冲击特性优异的散热构件。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明中，采用以下手段。
(第1观点)
(1)一种氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，其是在板厚为0.2～1.5mm的板状的树脂浸渗氮化硼烧结体的两主表面上粘接铜、铝或其合金的金属电路而得到的，所述树脂浸渗氮化硼烧结体含有平均长径为5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的氮化硼烧结体30～85体积％和树脂70～15体积％，树脂浸渗氮化硼烧结体的面方向的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE1)与金属电路的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE2)之比(CTE1/CTE2)为0.5～2.0。
(2)根据前述(1)所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其中，树脂浸渗氮化硼烧结体的基于粉末X射线衍射法的石墨化指数(GI、Graphitization Index)为4.0以下。
(3)根据前述(1)或(2)所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其中，树脂浸渗氮化硼烧结体的强度为10～70MPa，板厚方向的导热系数为10～110W/(m·K)。
(4)根据前述(1)～(3)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其中，树脂为热固性树脂。
(5)根据前述(1)～(4)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，金属电路的板厚为0.05～1.5mm。
(6)根据前述(1)～(5)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，树脂浸渗氮化硼烧结体与金属电路之间的粘接层为包含环氧树脂和无机填料的环氧树脂组合物。
(7)一种功率模块，其特征在于，其使用前述(1)～(6)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板。
(第2观点)
(1)一种氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，其为在板厚为0.2～1.5mm的板状的树脂浸渗氮化硼烧结体的两主表面上粘接由铜、铝或其合金形成的金属电路的氮化硼-树脂复合体电路基板，所述树脂浸渗氮化硼烧结体包含平均长径为5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的氮化硼烧结体30～85体积％和树脂70～15体积％，树脂浸渗氮化硼烧结体的至少一个主表面的、从垂直于主表面的方向观察到的金属电路的外形的投影面积A与从垂直于主表面的方向观察到的板状树脂浸渗氮化硼烧结体的外形的投影面积B之比(A/B)为1以上，且板状树脂浸渗氮化硼烧结体的面方向的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE1)与金属电路的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE2)之比(CTE1/CTE2)为0.5～2.0。
(2)根据前述(1)所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，树脂浸渗氮化硼烧结体的基于粉末X射线衍射法的石墨化指数(GI、Graphitization Index)为4.0以下。
(3)根据前述(1)或(2)所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，金属电路的板厚为0.05～1.5mm。
(4)根据前述(1)～(3)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，树脂浸渗氮化硼烧结体的强度为10～70MPa，板厚方向的导热系数为10～110W/(m·K)。
(5)根据前述(1)～(4)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，树脂为热固性树脂。
(6)根据前述(1)～(5)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，树脂浸渗氮化硼烧结体与金属电路之间的粘接层为包含环氧树脂和无机填料的环氧树脂组合物。
(7)一种功率模块，其特征在于，其使用前述(1)～(6)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板。
(第3观点)
(1)一种氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其在平均长径5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的氮化硼烧结体30～85体积％和树脂70～15体积％的树脂浸渗氮化硼烧结体的一个主表面上借助粘接层形成有厚度为0.03～3.0mm的金属电路、在背面借助粘接层形成有厚度为2.0～7.0mm的金属散热板。
(2)根据前述(1)所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其特征在于，金属电路和金属散热板由铜、铝或其合金形成。
(3)根据前述(1)或(2)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其特征在于，金属电路和金属散热板为不同的金属。
(4)根据前述(1)～(3)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其特征在于，树脂浸渗氮化硼烧结体的板厚方向的导热系数为20W/mK以上，面方向的温度25～200℃的线性热膨胀率为12～30ppm/K。
(5)一种功率模块，其特征在于，其使用前述(1)～(4)中任一项所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板。
发明的效果
根据本发明的第1观点，发挥可以得到散热特性和耐热循环特性优异的电路基板的效果。根据本发明的第2和第3观点，发挥可以得到散热特性、耐热循环特性和耐冲击特性优异的电路基板的效果。
附图说明
图1为本发明的第1观点的氮化硼-树脂复合体电路基板的简单的示意图。
图2为本发明的第2观点的氮化硼-树脂复合体电路基板的截面图。
图3为本发明的第3观点的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板的截面图。
图4为氮化铝基板或氮化硅基板的截面图。
具体实施方式
对以下的本发明的实施方式进行说明。以下的说明只要没有明确说明应用的观点，就适用于第1～第3观点的任一者。
本发明中，将由氮化硼烧结体和树脂形成的复合体定义为“树脂浸渗氮化硼烧结体”，将使树脂浸渗氮化硼烧结体的树脂灰化而得到的成形体定义为“氮化硼成形体”。氮化硼成形体可以通过将树脂浸渗氮化硼烧结体在大气中、于650～1000℃焙烧1小时使树脂成分灰化而得到。另外，一次颗粒彼此通过烧结而结合的状态下将2个以上集合的状态定义为“氮化硼烧结体”。利用烧结的结合可以通过使用扫描型电子显微镜(例如“JSM-6010LA”(日本电子株式会社制造))，观察氮化硼颗粒的截面的一次颗粒彼此的结合部分从而进行评价。作为观察的前处理，用树脂将氮化硼颗粒包埋后，通过CP(截面抛光(Cross SectionPolisher))法进行加工，固定于试样台后进行锇涂布。观察倍率为1500倍。
本发明的氮化硼烧结体具有平均长径为5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的组织，通过将使树脂浸渗于该氮化硼烧结体而成的树脂浸渗氮化硼烧结体制成例如厚度0.2～1.5mm的板状，从而可以得到以现有技术无法达成的导热系数和强度优异的板状树脂浸渗氮化硼烧结体。该板状树脂浸渗氮化硼烧结体可以适合用于电路基板。如此设计的板状树脂浸渗氮化硼烧结体迄今为止不存在，是对于确保高导热系数和高强度而言非常重要的因素。
作为与现有技术的较大不同，本发明的树脂浸渗氮化硼烧结体包含由氮化硼颗粒通过烧结以三维方式结合而成的氮化硼烧结体。三维的结合不是用SEM等观察到的单纯的接触，而是可以通过测定使树脂浸渗氮化硼烧结体的树脂成分灰化而得到的氮化硼成形体的3点弯曲强度和导热系数来进行评价。将氮化硼粉末和树脂混合而制造的现有的树脂浸渗氮化硼烧结体的氮化硼彼此的三维的结合力弱，因此树脂成分灰化后残留的氮化硼发生粉体化而无法保持形状，或即使在保持形状的情况下3点弯曲强度和导热系数也无法满足要求特性。
＜平均长径＞
树脂浸渗氮化硼烧结体中的氮化硼颗粒的平均长径为5～50μm。小于5μm时，氮化硼成形体的气孔直径变小，树脂浸渗变为不完全状态，因此，虽然氮化硼成形体自身的强度提高，但是由树脂带来的强度增加的效果变小，作为树脂浸渗氮化硼烧结体的强度降低。另外，小于5μm时，鳞片状氮化硼颗粒彼此的接触点数增加，作为结果，树脂浸渗氮化硼烧结体的导热系数降低。对于平均长径的上限，没有特别限制，但是难以将鳞片状氮化硼颗粒的平均长径设为50μm以上，作为上限，50μm左右是实际的。
＜平均长径的定义/评价方法＞
对于平均长径，作为观察的前处理，将氮化硼烧结体用树脂包埋后，通过CP(截面抛光(Cross Section Polisher))法进行加工，固定于试样台后进行锇涂布。之后，利用扫描型电子显微镜、例如“JSM-6010LA”(日本电子株式会社制造)拍摄SEM图像，将所得截面的颗粒图像导入图像分析软件、例如“A像君(日语：A像くん)”(Asahi Kasei EngineeringCorporation制造)，可以进行测定。此时的图像的倍率为100倍，图像分析的像素数为1510万像素。利用手动测定，求出所得任意100个颗粒的长径，将其平均值作为平均长径。氮化硼成形体也同样地进行测定。
＜氮化硼烧结体的比例＞
板状树脂浸渗氮化硼烧结体中的氮化硼烧结体优选为30～85体积％(树脂为70～15体积％)的范围内。小于30体积％时，导热系数低的树脂的比例增加，因此导热系数降低。大于85体积％时，氮化硼成形体的气孔直径变小，树脂浸渗变为不完全状态，因此，虽然氮化硼成形体自身的强度提高，但是由树脂带来的强度增加的效果变小，作为树脂浸渗氮化硼烧结体的强度降低。板状树脂浸渗氮化硼烧结体中的氮化硼烧结体的比例(体积％)可以通过以下所示的氮化硼成形体的体积密度和气孔率的测定而求出。需要说明的是，视为在氮化硼成形体的全部气孔中填充有树脂，将氮化硼成形体的气孔率作为树脂浸渗氮化硼烧结体中的树脂的含量(体积％)。
氮化硼成形体的体积密度(D)＝质量/体积
氮化硼成形体的气孔率(体积％)＝(1-(D/2.28))×100＝树脂的比例
氮化硼烧结体的比例(体积％)＝100-树脂的比例
＜取向度和评价方法＞
为了减小树脂浸渗氮化硼烧结体的导热系数的各向异性，必须减小氮化硼烧结体的氮化硼晶体的取向度。本发明的氮化硼烧结体中，I.O.P.(取向性能指数(The Index ofOrientation Performance))所示的取向度可以通过作为原料的无定形氮化硼粉末和六方氮化硼粉末颗粒的配混量和成形方法来控制。氮化硼晶体的I.O.P.根据从与烧结体的高度方向平行的方向测定的面的X射线衍射的(002)衍射线与(100)衍射线的强度比、和从与上述烧结体的高度方向垂直的方向测定的面的X射线衍射的(002)衍射线与(100)衍射线的强度比，由下式算出，
I.O.P.＝(I100/I002)平行/(I100/I002)垂直
I.O.P.＝1的情况下，意味着试样中的氮化硼晶体的方向为随机。I.O.P.小于1时，意味着氮化硼烧结体中的氮化硼晶体的(100)面、即氮化硼晶体的a轴与高度方向垂直地取向，I.O.P.超过1时，意味着氮化硼烧结体中的氮化硼晶体的(100)面、即氮化硼晶体的a轴与高度方向平行地取向。一般来说，通过现有技术制造的氮化硼烧结体的I.O.P.为0.5以下或2以上。I.O.P.的测定例如可以使用“D8ADVANCE Super Speed”(Bruker AXS公司制造)进行测定。测定中，X射线源使用CuKα射线，管电压为45kV，管电流为360mA。
＜石墨化指数(GI)＞
石墨化指数(GI：Graphitization Index)可以由X射线衍射图的(100)面、(101)面和(102)面的峰的积分强度比即面积比、通过GI＝〔面积{(100)+(101)}〕/〔面积(102)〕而求出(J.Thomas，et.al，J.Am.Chem.Soc.84，4619(1962))。认为完全结晶化的氮化硼粉末的GI达到1.60，在为高结晶性且颗粒充分生长的鳞片形状的六方氮化硼粉末的情况下，由于颗粒容易取向，因此GI进一步变小。即，GI为鳞片形状的六方氮化硼粉末的结晶性的指标，该值越小结晶性越高。本发明的树脂浸渗氮化硼烧结体中，GI优选为4.0以下。GI大于4.0时，意味着氮化硼一次颗粒的结晶性低，树脂浸渗氮化硼烧结体的导热系数降低。GI可以通过作为原料的六方氮化硼粉末颗粒的配混量、钙化合物的添加量和焙烧温度来控制。
＜石墨化指数(GI)的评价方法＞
GI可以使用例如“D8ADVANCE Super Speed”(Bruker AXS公司制)来测定。作为测定的前处理，利用玛瑙乳钵对氮化硼烧结体进行粉碎，对所得粉末进行压制成型。以相对于成形体的面内方向的平面的法线相互对称的方式照射X射线。测定时，X射线源使用CuKα射线，管电压为45kV，管电流为360mA。
＜强度＞
本发明的树脂浸渗氮化硼烧结体的强度使用三点弯曲强度。三点弯曲强度优选为10～70MPa。三点弯曲强度小于10MPa时，成为树脂浸渗氮化硼烧结体安装时的散热材料破坏的原因，作为结果，导致电绝缘性的降低、可靠性的降低。关于上限，没有特性上的问题，大于70MPa时，意味着氮化硼颗粒彼此的结合面积变大，烧结体中的孔隙率减少。因此，树脂难以完全浸渗至氮化硼烧结体内部，作为结果，树脂浸渗氮化硼烧结体的电绝缘性降低。
＜弯曲强度的评价方法＞
弯曲强度依据JIS-R1601在室温(25℃)下进行测定。设备可以使用SHIMAZU株式会社制造的“Autograph AG2000D”。
＜导热系数＞
本发明的树脂浸渗氮化硼烧结体的板厚方向的导热系数为10(优选为20W/mK以上。板厚方向的导热系数小于10W/mK时，所得氮化硼-树脂复合体电路基板的散热特性不充分，不优选。关于导热系数的上限，没有特性上的限制，例如为110W/mK。为了提高该复合体的导热系数，必须增加氮化硼颗粒的含量、且增加氮化硼颗粒彼此的结合面积，氮化硼烧结体的孔隙率降低。其结果，复合化时，树脂难以完全浸渗至氮化硼烧结体内部，作为结果，树脂浸渗氮化硼烧结体的电绝缘性降低。
＜导热系数的评价方法＞
对于树脂浸渗氮化硼烧结体的导热系数(H：W/(m·K))，由热扩散率(A：m2/秒)、比重(B：kg/m3)和比热容(C：J/(kg·K))，以H＝A×B×C的形式来计算。将树脂浸渗氮化硼烧结体加工成宽度10mm×长度10mm×厚度1.0mm作为测定用试样，通过激光闪光法求出热扩散率。测定装置使用氙气闪光灯分析仪(“LFA447NanoFlash”NETZSCH公司制造)。用阿基米德法求出比重。用DSC(“ThermoPlus Evo DSC8230”Rigaku公司制造)求出比热容。
＜氮化硼纯度和其评价方法＞
进而，本发明的氮化硼烧结体中，该氮化硼纯度优选为95质量％以上。氮化硼纯度可以如下测定：将氮化硼粉末碱解后，通过凯氏定氮法进行水蒸气蒸馏，对馏出液中的全部氮进行中和滴定，从而测定。
＜氮化硼粉末的平均粒径的定义/评价方法＞
对于作为本发明的氮化硼-树脂复合体的起始原料的氮化硼粉末的平均粒径，为基于激光衍射光散射法的粒度分布测定中累积粒度分布的累积值50％的粒径。作为粒度分布测定机，可以用例如“MT3300EX”(日机装株式会社制造)进行测定。测定时，溶剂使用水，作为分散剂，使用六偏磷酸，作为前处理，用均质器施加20W的功率使其分散处理30秒。水的折射率使用1.33，对于氮化硼粉末的折射率使用1.80。每一次的测定时间为30秒。
＜氮化硼烧结体的烧结条件＞
进而，本发明的氮化硼烧结体优选在1600℃以上使其烧结1小时以上来制造。不进行烧结时，气孔直径小，树脂的浸渗变困难。烧结温度低于1600℃时，氮化硼的结晶性无法充分提高，担心树脂浸渗氮化硼烧结体的导热系数降低。对于烧结温度的上限，没有特别限制，考虑经济性时，作为上限，2200℃左右是实际的。另外，烧结时间小于1小时时，氮化硼的结晶性无法充分提高，担心氮化硼树脂成形体的导热系数降低。对于烧结时间的上限，没有特别限制，考虑经济性时，作为上限，30小时左右是实际的。另外，为了防止氮化硼成形体的氧化，烧结优选在氮气或氦气或氩气气氛下进行。
＜氮化硼成形体烧结时的升温速度＞
进而，本发明的氮化硼成形体的烧结工序中，优选将300～600℃为止的升温速度设为40℃/分钟以下。升温速度大于40℃/分钟时，由于有机粘结剂的急剧分解而氮化硼颗粒的烧结性产生分布，特性方面偏差变大，有可靠性降低的担心。对于升温速度的上限，没有特别限制，考虑经济性时，作为下限，5℃/分钟左右是实际的。
＜板状树脂浸渗氮化硼烧结体＞
接着，对本发明的板状树脂浸渗氮化硼烧结体进行说明。对于本发明的板状树脂浸渗氮化硼烧结体，使树脂浸渗于氮化硼烧结体并使其固化，得到树脂浸渗氮化硼烧结体，然后使用多线锯(multi-wire-saw)等装置，切出任意厚度，可以适合地制造板状树脂浸渗氮化硼烧结体。树脂的浸渗可以通过真空浸渗、1～300MPa下的加压浸渗、室温～300℃为止的加热浸渗或它们的组合的浸渗来进行。真空浸渗时的压力优选为1000Pa以下，进一步优选为100Pa以下。加压浸渗中，压力1MPa以下时，树脂无法充分浸渗至氮化硼烧结体的内部，300MPa以上时，设备变为大规模，因此成本上是不利的。加热浸渗中，室温以下时，所浸渗的树脂受到限定，树脂无法充分浸渗至氮化硼烧结体的内部，300℃以上时，需要对设备贡献进一步的耐热性，成本上是不利的。通过使用多线锯等加工装置，可以对任意厚度大量切出，切削后的表面粗糙度也显示出良好的值。另外，切出时，通过改变固化了的树脂浸渗氮化硼烧结体的方向，也容易得到对任意方向具有优异的导热系数的板状树脂浸渗氮化硼烧结体。
＜板厚＞
对于板状树脂浸渗氮化硼烧结体的板厚，优选为0.2～1.5mm，进一步优选为0.2～0.7mm。板厚小于0.2mm时，板状树脂浸渗氮化硼烧结体的绝缘耐压(dielectric withstandvoltage)降低，作为电路基板使用时不优选，此外，存在由强度降低导致的损坏等问题。超过1.5mm时，板厚方向的热阻变得过大，作为电路基板的散热特性降低，不优选。
＜与树脂的复合＞
接着，对本发明的氮化硼烧结体与树脂的复合方法进行说明。本发明的树脂浸渗氮化硼烧结体通过使树脂浸渗于氮化硼烧结体并使其固化，从而可以适合地制造。树脂的浸渗可以通过真空浸渗、1～300MPa(优选3～300MPa)下的加压浸渗、室温～300℃为止的加热浸渗或它们的组合的浸渗来进行。真空浸渗时的压力优选为1000Pa以下，进一步优选为100Pa以下。加压浸渗中，压力1MPa以下时，树脂无法充分浸渗至氮化硼烧结体的内部，300MPa以上时，设备变为大规模，因此成本上是不利的。通过降低树脂的粘度，可以使树脂浸渗至氮化硼烧结体的内部，因此进一步优选加压时加热至30～300℃，使树脂的粘度降低。
＜树脂＞
作为树脂，可以使用例如：环氧树脂、有机硅树脂、硅橡胶、丙烯酸类树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯、氟树脂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等聚酰胺；聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯；聚苯醚、聚苯硫醚、全芳香族聚酯、聚砜、液晶聚合物、聚醚砜、聚碳酸酯、马来酰亚胺改性树脂、ABS树脂、AAS(丙烯腈-丙烯酸橡胶·苯乙烯)树脂、AES(丙烯腈·乙烯·丙烯·二烯橡胶-苯乙烯)树脂、聚乙醇酸树脂、聚邻苯二甲酰胺、聚缩醛。从耐热性和对铜箔电路的粘接强度优异的方面出发，环氧树脂特别适合作为印刷电路板的绝缘层。另外，从耐热性、柔软性和对散热器等的密合性优异的方面出发，有机硅树脂作为热界面材料是适合的。在这些树脂、尤其热固性树脂中，可以适当含有固化剂、无机填料、硅烷偶联剂、以及提高湿润性或流平性及促进粘度降低以减少加热加压成形时的缺陷发生的添加剂。作为这样的添加剂，例如有：消泡剂、表面调节剂、湿润分散剂等。另外，树脂包含选自氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化硅、氮化铝、氢氧化铝的组中的1种或2种以上的陶瓷粉末时，进一步优选。在氮化硼颗粒间可以填充陶瓷颗粒，因此作为结果，可以提高树脂浸渗氮化硼烧结体的导热系数。树脂和含陶瓷粉末的树脂可以根据需要用溶剂稀释后使用。作为溶剂，例如可举出：乙醇及异丙醇等醇类；2-甲氧基乙醇、1-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、1-乙氧基-2-丙醇、2-丁氧基乙醇、2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇及2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇等醚醇类；乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚等二醇醚类；丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮及二异丁基酮等酮类；甲苯及二甲苯等烃类。需要说明的是，这些稀释剂可以单独使用，也可以将2种以上混合后使用。
＜金属电路＞
作为金属电路材料，从导电性和导热系数的方面出发，优选铜、铝或它们的合金。仅考虑特性方面时，也可以使用银、金等，但在价格方面和之后的电路形成等方面存在问题。另外，金属电路的厚度优选为0.03～3.0mm，进一步优选为0.05～1.5mm。板厚小于0.03mm时，作为功率模块用的电路基板使用时，无法确保充分的导电性，存在金属电路部分放热等问题，不优选。超过3.0mm时，金属电路本身的热阻变大，电路基板的散热特性降低，故不优选。
＜线性热膨胀率＞
树脂浸渗氮化硼烧结体的面方向的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE1)与金属电路的40～150℃的线性热膨胀系数(CTE2)之比(CTE1/CTE2)优选为0.5～2.0。CTE1/CTE2小于0.5或超过2.0时，作为电路基板使用时，产生如下问题：由于伴随着半导体元件工作的热循环，因而由树脂浸渗氮化硼烧结体与金属电路的线热膨胀差产生的热应力变得过大，金属电路剥离，或者树脂浸渗氮化硼烧结体损坏，耐压特性降低等问题，不优选。
＜线性热膨胀率的评价方法＞
对于树脂浸渗氮化硼烧结体和金属电路的线性热膨胀系数，可以将测定材料加工成3×2×10mm，然后使用Seiko电子株式会社制造：TMA300，在40℃～150℃的温度范围内，以升温速度1℃/分钟测定线性热膨胀系数。
＜电路形状＞
对于电路基板的形状，至少一个主表面的从垂直于主表面的方向观察到的金属电路的外形的投影面积A与从垂直于主表面的方向观察到的板状树脂浸渗氮化硼烧结体的外形的投影面积B之比(A/B)优选为1以上。板状树脂浸渗氮化硼烧结体本身的强度通过由氮化硼烧结体与树脂的复合化带来的加强效果而提高至10～70MPa。然而，作为电路基板，安装电子部件制成功率模块使用时要求的耐冲击性(由振动/落下的冲击而导致的裂纹)逐年变严格，为了应对而需要强度进一步的提高。该课题通过将至少一个主表面的从垂直于主表面的方向观察到的金属电路的外形的投影面积A与从垂直于主表面的方向观察到的板状树脂浸渗氮化硼烧结体的外形的投影面积B之比(A/B)设为1以上，从而可以利用金属电路的加强效果解决。另外，从散热特性的方面出发，也期望A/B为1以上。进而，从制造方面出发，期望A/B为1。
＜粘接层＞
对于金属电路与树脂浸渗氮化硼烧结体的粘接，将包含环氧树脂或环氧树脂和无机填料的环氧树脂组合物涂布于金属电路、树脂浸渗氮化硼烧结体的两面或任一面，层叠金属电路，然后进行加热压制固化，从而可以得到氮化硼-树脂复合体电路基板。环氧树脂的固化通常使用固化剂和固化促进剂。另外，对于金属电路与树脂浸渗氮化硼烧结体的粘接，可以使用利用各种涂布机将环氧树脂组合物形成为片状并固化直至合适的固化状态而得到的环氧树脂片。此处所述的合适的固化状态是指，进行加热时熔融而体现出粘接性的半固化的状态。将环氧树脂片切断成所需的大小，设置在电路材料和树脂浸渗氮化硼烧结体之间，进行加热压制固化，从而可以得到氮化硼-树脂复合体电路基板。
粘接中使用的环氧树脂组合物的厚度从热阻降低的观点出发为100μm以下，优选为50μm以下，进一步优选为10μm以下。对于下限值，没有特别限制，但根据将粘接层形成为片状时的厚度偏差，0.5μm以上是实际的。
作为环氧树脂，例如可以举出：双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚A型的氢化环氧树脂、聚丙二醇型环氧树脂、聚1,4-丁二醇型环氧树脂、萘型环氧树脂、苯基甲烷型环氧树脂、四苯酚甲烷型环氧树脂、联苯型环氧树脂、骨架中具有三嗪核的环氧树脂、和双酚A环氧烷加成物型的环氧树脂等，也可以将这些环氧树脂组合多种来使用。需要说明的是，本说明书中的环氧树脂是指，包含能够与后述的固化剂反应的未反应的环氧基的固化前的预聚物。
作为固化剂，可以使用选自由胺系树脂、酸酐系树脂、酚醛系树脂组成的组中的1种以上。酚醛系树脂一般与环氧树脂的反应性低，因此与环氧树脂混合时，即使在进行涂布之前的时间变长，由反应引起的涂布液的粘度上升也少，是适合的。
作为酚醛系树脂，使用1分子中具有至少2个以上酚性羟基的酚醛树脂。作为这样的固化剂，具体而言，可以例示出：苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂、对二甲苯改性酚醛清漆树脂、间二甲苯改性酚醛清漆树脂、邻二甲苯改性酚醛清漆树脂、双酚A、双酚F等双酚型树脂、联苯型酚醛树脂、甲酚型酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂、含联苯骨架的芳烷基型酚醛树脂、三苯酚烷型树脂和其聚合物等酚醛树脂、含萘环的酚醛树脂、二环戊二烯改性酚醛树脂、脂环式酚醛树脂、杂环型酚醛树脂等，使用任意酚醛树脂均可。
作为固化促进剂，例如可以举出有机膦化合物，具体而言，例如可以举出：烷基膦、二烷基膦、三烷基膦、苯基膦、二苯基膦、三苯基膦等伯、仲、叔有机膦化合物、(二苯基膦基)甲烷、1,2-双(二苯基膦基)乙烷、1,4-(二苯基膦基)丁烷等膦基烷化合物、三苯基二膦等二膦化合物、及三苯基膦-三苯基硼烷等三有机膦和三有机硼烷的盐、四苯基鏻·四苯基硼酸盐等四有机鏻和四有机硼酸盐的盐等。另外，作为含氮杂环化合物，具体而言，例如可以举出：2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-十一烷基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1,2-二乙基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-芳基-4,5-二苯基咪唑、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑等。
作为无机填料，只要导热性优异，则任意无机填料均可。作为这样的物质，例如作为绝缘性的无机填料，可以举出：氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、结晶性二氧化硅、氮化硅，金刚石等，作为导电性的无机填料，可以举出：银、铝、铜、它们的合金、石墨等。
＜电路形成＞
对于本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板，为了形成电路图案而在金属电路形成用的金属层上涂布抗蚀剂并进行蚀刻。关于抗蚀剂，没有特别限制，例如可以使用通常使用的紫外线固化型、热固化型的抗蚀剂。关于抗蚀剂的涂布方法，没有特别限制，例如可以采用丝网印刷法等公知的涂布方法。为了形成电路图案，进行金属电路形成用的金属层的蚀刻处理。金属电路和金属散热板使用铜时，关于蚀刻液，没有特别限制，可以使用通常使用的氯化铁溶液、氯化铜溶液、硫酸、过氧化氢溶液等，作为优选的蚀刻液，可以举出：氯化铁溶液、氯化铜溶液。金属电路和金属散热板使用铝时，蚀刻液优选氢氧化钠溶液等碱溶液。另外，金属电路使用铜、金属散热板使用铝时，作为选择性蚀刻液，优选硫酸-过氧化氢溶液。金属电路使用铝、金属散热板使用铜时，通过利用氢氧化钠溶液进行选择性蚀刻，从而可以实现工序简化。电路形成后进行抗蚀剂的剥离，金属电路使用铜时，剥离方法一般为浸渍在碱水溶液中的方法等。金属电路使用铝时，有浸渍在弱酸水溶液中的方法等。另外，通过将预先加工成图案形状的金属电路与树脂浸渗氮化硼烧结体粘接，从而也可以形成电路图案。
＜镀覆＞
本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板可以根据需要在金属电路上形成镀覆膜。对于镀覆材质，没有特别限制，一般可以使用镀镍层。对于镀覆方法，也可以采用化学镀、电镀等。进而，通过蒸镀、溅射、喷镀等也可以形成金属覆膜。另外，也有根据需要在金属电路上涂布阻焊剂的情况。
＜绝缘耐压和其评价方法＞
本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板的绝缘耐压为15kV/mm以上。小于15kV/mm时，作为电路基板使用时，无法得到充分的绝缘耐压，不优选。绝缘耐压在形成电路基板后、使用耐压试验机用交流电压进行测定。
＜耐热循环特性和其评价方法＞
本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板的耐热循环特性优异，适合用于作为功率模块等的电路基板。具体而言，利用以在-40℃下30分钟、在25℃下10分钟、在150℃下30分钟、在25℃下10分钟为1个循环的耐热循环试验，重复1000个循环，进行试验后也基本没有金属电路的剥离、树脂浸渗氮化硼烧结体的破损等。
＜树脂浸渗氮化硼复合体散热板一体型基板＞
本发明的第3观点中，将在树脂浸渗氮化硼烧结体的一个主表面上借助粘接层形成有金属电路、在背面借助粘接层形成有金属散热板的电路基板定义为树脂浸渗氮化硼复合体散热板一体型基板。作为与现有技术的较大的区别，对于本发明的树脂浸渗氮化硼复合体散热板一体型基板，在金属电路上设有作为绝缘层的树脂浸渗氮化硼烧结体，在具有金属电路的绝缘层的背面(相反面)不具备金属电路而直接设置有散热用的金属散热板。
本发明的第3观点的树脂浸渗氮化硼复合体散热板一体型基板与图4所示的氮化铝基板或氮化硅基板相比，不存在银糊剂等粘接层或钎料接合部，因此，不会产生现有产品中可见的、银糊剂等粘接层或钎料接合部与金属电路或金属散热板的线膨胀系数之差导致的裂纹，因此可以历经长时间地得到高散热性。另外，可以使基板整体的厚度减少与位于背面的金属电路和银糊剂等粘接层或钎料接合部的厚度相应的分量，从而使基板整体厚度较薄。
＜金属电路/金属散热板＞
作为金属电路和金属散热板的材料，从导电性和导热系数的方面出发，优选铜、铝或它们的合金。仅考虑特性方面时，也可以使用银、金等，但在价格方面和之后的电路形成等方面存在问题。进而，金属电路和金属散热板优选为不同的金属。这是由于，通过选定蚀刻液而在铜和铝共存的材料中也可以选择性地蚀刻铜或铝，可以使加工工艺简化。此外，通过在金属散热板中使用铝，可以实现轻量化，安装于电梯车辆等时，可以减少电耗、CO2。
＜金属散热板形状和厚度＞
对于树脂浸渗氮化硼复合体电路基板的形状，一个主表面的从垂直于主表面的方向观察到的金属散热板的外形的投影面积SM与从垂直于主表面的方向观察到的板状树脂浸渗氮化硼烧结体的外形的投影面积SBN之比(SM/SBN)为1以上是理想的。其为1以下时，金属电路基板整体的热阻变大，散热特性降低，故不优选。另外，板状树脂浸渗氮化硼烧结体本身的强度通过由氮化硼烧结体与树脂的复合化带来的加强效果提高至10～70MPa。然而，作为电路基板安装电子部件、作为功率模块使用时所要求的耐冲击性(由振动/落下的冲击导致的裂纹)逐年变严格，为了应对而需要强度进一步提高。该课题通过将SM/SBN设为1以上从而可以利用由金属散热板带来的加强效果来解决。
金属散热板的厚度优选为2.0～7.0mm。金属散热板的厚度小于2.0mm时，刚性小，作为金属散热板的强度不足，部件安装等工序中有产生变形的担心。超过7.0mm时，由于热循环而产生的热应力而有产生裂纹，产生绝缘破坏的担心。
＜线性热膨胀率＞
本发明的第3观点中，树脂浸渗氮化硼烧结体的面方向的25～200℃的线性热膨胀系数优选为12～30ppm。在12～30ppm以外时，产生金属电路与树脂浸渗氮化硼烧结体间以及树脂浸渗氮化硼烧结体与金属散热板间的线性热膨胀系数之差所导致的热应力，使作为电路基板的可靠性降低。进而，为30ppm以上时，导热系数低的树脂的比例变高，因此导致热特性的降低。12ppm以下时，无法发挥由树脂产生的强度增加的效果，结果，树脂浸渗氮化硼烧结体的强度降低。
＜线性热膨胀率的评价方法＞
对于树脂浸渗氮化硼烧结体和金属电路和金属散热板的线性热膨胀系数，将测定材料加工成3×2×10mm，然后使用Seiko电子株式会社制造：TMA300，在25℃～200℃的温度范围内，以升温速度1℃/分钟测定线性热膨胀系数。
实施例
(第1观点)
以下，列举实施例、比较例更具体地说明本发明的第1观点。
＜氮化硼烧结体的制作之一＞
利用公知的技术，将氧含量1.5％、氮化硼纯度97.6％和平均粒径0.3μm、0.5μm、2.0μm和6.0μm的无定形氮化硼粉末、氧含量0.3％、氮化硼纯度99.0％和平均粒径2.0μm、3.0μm、10.0μm、18.0μm和30.0μm的六方氮化硼粉末以及碳酸钙(“PC-700”白石工业株式会社制造)制作成混合粉末。然后，使用该成形用的混合粉末，以5MPa压制成形为块状。将所得块成形体通过冷等静压法(CIP)在0.1～100MPa之间进行处理，然后在间歇式高频炉中以氮气流量10L/分钟使其烧结，从而得到表1-1所示的8种(条件1F为未烧结)的氮化硼烧结体。
[表1-1]
＜环氧树脂的真空浸渗、实施例1-1～1-10和比较例1-1～1-5＞
对所得氮化硼烧结体进行树脂浸渗。将氮化硼烧结体和环氧树脂(“Bond E205”Konishi Co.,Ltd.制造)与附属的固化剂的混合物在压力100Pa的真空中进行10分钟脱气，然后在真空下注入至氮化硼烧结体，浸渗20分钟。之后，在大气压下，以温度150℃加热60分钟，使树脂固化，得到树脂浸渗氮化硼烧结体。
＜树脂浸渗板状烧结体的制作＞
为了对所得树脂浸渗氮化硼烧结体的作为散热构件的特性进行评价，使用多线锯或加工中心进行加工至任意形状。此时，以氮化硼颗粒的100面(a轴)或002面(c轴)在厚度方向上取向的方式切出。另外，将所得树脂浸渗氮化硼烧结体的评价结果示于表1-2。
[表1-2]
＜电路形成～镀覆、实施例1-1、实施例1-2～1-10和比较例1-1～1-5＞
在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体上，使用行星搅拌机，将环氧树脂(“ep828”三菱化学株式会社制造)100质量份、固化剂(“VH-4150”DIC株式会社制造)60质量份、固化促进剂(“TPP”北兴化学工业株式会社制造)3质量份和作为无机填料的氧化铝(“AKP-20”住友化学株式会社制造)500质量份搅拌15分钟，得到环氧树脂组合物(A)，将该环氧树脂组合物(A)以10μm的厚度涂布在板状树脂浸渗氮化硼烧结体两主表面作为粘接层，以表1-3所示的金属电路和1MPa的面压进行180℃、3小时的加热压制粘接，从而得到在两主表面上粘接有金属电路的复合体。对于粘接有金属电路的复合体，在金属电路的表面上印刷电路图案，然后用包含氯化铜的蚀刻液进行蚀刻形成电路，在金属表面上通过镀覆处理形成表1-3所示的金属层，制作氮化硼-树脂复合体电路基板。
＜电路形成～镀覆、实施例1-1a＞
在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体上以5μm的厚度涂布环氧树脂组合物(A)作为粘接层，除此之外，与实施例1-1同样地制作。
＜电路形成～镀覆、实施例1-1b＞
使用作为无机填料的球状氧化铝“DAW-05”(电气化学工业株式会社制造)制作环氧树脂组合物(B)，以20μm的厚度涂布在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体上，除此之外，与实施例1-1同样地制作。
＜电路形成～镀覆、实施例1-1c＞
使用作为无机填料的球状氧化铝“DAW-07”(电气化学工业株式会社制造)制作环氧树脂组合物(C)，以50μm的厚度涂布在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体上，除此之外，与实施例1-1同样地制作。
＜电路形成～镀覆、实施例1-1d＞
使用作为无机填料的球状氧化铝“DAW-45”(电气化学工业株式会社制造)制作环氧树脂组合物(D)，以100μm的厚度涂布在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体上，除此之外，与实施例1-1同样地制作。
＜绝缘耐压、耐热循环特性的评价＞
所得氮化硼-树脂复合体电路基板通过耐压试验机测定交流下的绝缘耐压。接着，对于氮化硼-树脂复合体电路基板，利用以在-40℃下30分钟、在125℃下30分钟为1个循环的耐热循环试验，重复1000个循环进行试验，然后通过外观和利用超声波探伤装置确认金属电路的粘接状态。将所得氮化硼-树脂复合体电路基板的评价结果示于表1-3。
[表1-3]
由实施例与比较例的对比可以明确，本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板的散热特性、绝缘耐压特性优异，且耐热循环特性优异。
＜氮化硼烧结体的制作之二＞
使用亨舍尔混合机将无定形氮化硼粉末、六方氮化硼粉末和碳酸钙(“PC-700”白石工业株式会社制造)混合，然后添加水，用球磨机粉碎5小时，得到水浆料。进而，对于水浆料以成为0.5质量％的方式添加聚乙烯醇树脂(“Gohsenol”日本合成化学株式会社制造)，在50℃下进行加热搅拌直至溶解，然后利用喷雾干燥机在干燥温度230℃下进行球状化处理。需要说明的是，作为喷雾干燥机的球状化装置，使用旋转式雾化器。将所得处理物填充至氮化硼制容器，在间歇式高频炉中以氮气流量5L/分钟进行常压烧结，然后从氮化硼容器中取出烧结体得到氮化硼烧结体。之后，使用CIP在规定的条件下对氮化硼烧结体进行加压，进行高密度化。如表1-4所示那样，调整氮化硼粉末的平均粒径、配混比例、喷雾干燥条件、焙烧条件、CIP压力条件，制造3种氮化硼烧结体。
[表1-4]
＜环氧树脂的浸渗、实施例1-11～1-13＞
对所得氮化硼烧结体进行树脂浸渗。将氮化硼烧结体、环氧树脂(“Epikote 807”三菱化学株式会社制造)和固化剂(“Aku Mex H-84B”日本合成化工株式会社制造)的混合物在压力70Pa的真空中脱气20分钟，然后在真空下将环氧树脂混合物注入至氮化硼烧结体中，进行30分钟浸渗。之后，使用氮气，在压力3MPa、温度120℃下进行30分钟加压，使树脂浸渗/固化，得到氮化硼-树脂复合体。
＜有机硅树脂的浸渗、实施例1-14＞
将氮化硼烧结体和有机硅树脂(“YE5822”Momentive Performance MaterialsInc.制造)在压力70Pa的真空中进行20分钟脱气，然后在真空下将有机硅树脂注入至氮化硼烧结体，进行30分钟浸渗。之后，使用氮气在压力3MPa、温度20℃下进行30分钟加压，使树脂浸渗，在干燥机中以温度150℃进行60分钟加热，得到氮化硼-树脂复合体。
使用多线锯对所得树脂浸渗氮化硼烧结体进行加工。此时，以氮化硼颗粒的002面(c轴)在厚度方向上取向的方式切出。将所得氮化硼烧结体的评价结果示于表1-5。
[表1-5]
＜电路形成～镀覆＞
在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体上，使用行星搅拌机将环氧树脂(“ep828”三菱化学株式会社制造)100质量份、固化剂(“VH-4150”DIC株式会社制造)60质量份、固化促进剂(“TPP”北兴化学工业株式会社制造)3质量份和作为无机填料的氧化铝(“AKP-20”住友化学株式会社制造)500质量份搅拌15分钟，得到环氧树脂组合物(A)，将所得环氧树脂组合物(A)以10μm的厚度涂布在板状树脂浸渗氮化硼烧结体两主表面，以板厚0.3mm的铜板和1MPa的面压进行180℃、3小时的加热压制粘接，从而得到在两主表面上粘接有金属电路的复合体。对于粘接有金属电路的复合体，在金属电路的表面上印刷电路图案，然后用包含氯化铜的蚀刻液进行蚀刻形成电路，在金属表面上通过镀覆处理形成厚度4μm的化学镀Ni层，制作氮化硼-树脂复合体电路基板。
＜绝缘耐压、耐热循环特性的评价＞
所得氮化硼-树脂复合体电路基板通过耐压试验机测定交流下的绝缘耐压。接着，对于氮化硼-树脂复合体电路基板，利用以在-40℃下30分钟、在125℃下30分钟为1个循环的耐热循环试验重复1000次循环，进行试验，然后通过外观和超声波探伤装置确认金属电路的粘接状态。将所得氮化硼-树脂复合体电路基板的评价结果示于表1-6。
[表1-6]
由实施例可以表明，本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板的散热特性、绝缘耐压特性优异，且耐热循环特性优异。
需要说明的是，对于本发明的氮化硼烧结体和氮化硼成形体，测定氮化硼颗粒的平均长径、气孔率、I.O.P.、基于粉末X射线衍射法的石墨化指数，其测定结果相同。
另外，对于本发明的氮化硼烧结体和氮化硼成形体，氮化硼颗粒的100面(a轴)在高度方向上取向时从高度方向测定弯曲强度和导热系数，并且，氮化硼颗粒的002面(c轴)在高度方向上取向时从高度方向测定弯曲强度和导热系数，其测定结果相同。
(第2观点)
以下，列举实施例、比较例更具体地说明本发明的第2观点。
＜氮化硼烧结体的制作之一＞
利用公知的技术，将平均粒径0.3μm(氧含量1.8％、氮化硼纯度97.0％)和6.0μm(氧含量1.5％、氮化硼纯度97.6％)的无定形氮化硼粉末、平均粒径2.0μm(氧含量0.2％、氮化硼纯度98.6％)、18.0μm(氧含量0.3％、氮化硼纯度99.0％)和30.0μm(氧含量0.2％、氮化硼纯度99.2％)的六方氮化硼粉末和碳酸钙(“PC-700”白石工业株式会社制造)制成混合粉末。然后，使用该成型用的混合粉末，在0～20MPa的压力下使用模具成型为块状。将所得块成形体通过冷等静压法(CIP)在5～130MPa之间、以1～10次的循环数进行处理，然后在间歇式高频炉中以氮气流量10L/分钟、烧结温度1500～2150℃、保持时间10小时使其烧结，从而得到表2-1所示的14种氮化硼烧结体(2A～2N)。
[表2-1]
＜环氧树脂的真空浸渗、实施例2-1、2-3～2-15和比较例2-1～2-9＞
对所得氮化硼烧结体2A～2N进行树脂浸渗。将氮化硼烧结体、环氧树脂和固化剂(“Bond E205”Konishi Co.,Ltd.制造)的混合物在压力1mmHg的真空中进行10分钟脱气，然后在真空下注入至氮化硼烧结体，进行20分钟浸渗。之后，在大气压下、以温度150℃进行60分钟加热，使树脂固化，得到厚度100mm的树脂浸渗氮化硼烧结体。
＜氰酸酯树脂的真空浸渗、实施例2-2＞
对所得氮化硼烧结体2A进行树脂浸渗。将氮化硼烧结体、氰酸酯树脂(“Bis-A型氰酸酯”三菱瓦斯化学株式会社制造)和固化促进剂的辛酸锌在压力1mmHg的真空中进行10分钟脱气，然后在真空下注入至氮化硼烧结体，进行20分钟浸渗。之后，在大气压下、以温度150℃进行60分钟加热，使树脂固化，得到厚度100mm的树脂浸渗氮化硼烧结体。
＜板状树脂浸渗氮化硼烧结体的制成～电路形成～镀覆、实施例2-1～2-2、2-4～2-15和比较例2-1～2-9＞
使用多线锯或加工中心，将所得树脂浸渗氮化硼烧结体加工成表2-2和2-3的实施例和表2-4的比较例的各种厚度的板状。在所得板状的树脂浸渗氮化硼烧结体上，使用行星搅拌机，将环氧树脂(“EP828”三菱化学株式会社制造)100质量份、固化剂(“VH-4150”DIC株式会社制造)60质量份、固化促进剂(“TPP”北兴化学工业株式会社制造)3质量份和无机填料(“AKP-15”住友化学株式会社制造)500质量份搅拌15分钟，得到组合物(A)，将所得组合物(A)以10μm的厚度涂布在板状树脂浸渗氮化硼烧结体两主表面作为粘接层，以金属电路的铜和1MPa的面压进行180℃、3小时的加热压制粘接，从而得到在两主表面上粘接有金属电路的复合体。对于粘接有金属电路的复合体，在金属电路的表面上印刷电路图案，然后用包含氯化铜的蚀刻液进行蚀刻形成电路，在金属电路表面上通过镀覆处理形成镍镀层，制作氮化硼-树脂复合体电路基板。
＜板状树脂浸渗氮化硼烧结体的制成～电路形成～镀覆、实施例2-3＞
在所得板状树脂浸渗氮化硼烧结体中使用作为无机填料的“导电糊剂用银填料EA-0001”(Metalor株式会社制造)，除此之外，与实施例2-1同样地制作。
＜散热特性的评价＞
将蚀刻前的氮化硼-树脂复合体电路基板的试验片切断成10×10mm，作为测定用试样。测定依据ASTM D5470进行，求出试验片的背表面的温度差ΔT(℃)和热源的功耗Q(W)、试验片的热阻值(A＝ΔT/Q；℃/W)。将所得氮化硼-树脂复合体电路基板的评价结果示于表2-2～2-4。
＜耐热循环特性的评价＞
依据JIS C 2141测定蚀刻后的氮化硼-树脂复合体电路基板的介电击穿电压。接着，对于氮化硼-树脂复合体电路基板，利用以在-40℃下30分钟、在125℃下30分钟为1个循环的耐热循环试验重复1000次循环进行试验，然后通过外观和超声波探伤装置确认金属电路的粘接状态。进而，测定介电击穿电压，算出以下式子所示的热循环1000次后的介电击穿电压的降低率。
热循环1000次后的介电击穿电压的降低率(％)＝((初始的介电击穿电压-耐热循环1000次后的介电击穿电压)÷初始的介电击穿电压)×100
将所得氮化硼-树脂复合体电路基板的评价结果示于表2-2～2-4。
＜耐冲击特性的评价＞
依据JIS C 60028-2-31的5.3项的自然落下试验-重复(方法2)，从1m的高度使蚀刻后的氮化硼-树脂复合体电路基板反复落下100次。之后，测定介电击穿电压，算出以下式子所示的自然落下试验(100次)后的介电击穿电压的降低率。将其评价结果示于表2-2～2-4。
落下试验(100次)后的介电击穿电压的降低率(％)＝((初始的介电击穿电压-落下试验(100次)后的介电击穿电压)÷初始的介电击穿电压)×100
[表2-2]
[表2-3]
[表2-4]
由实施例与比较例的对比表明，本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板的散热特性、耐热循环特性和耐冲击特性优异。
(第3观点)
以下，列举实施例、比较例更具体地说明本发明的第3观点。
＜氮化硼烧结体的制作之一＞
使用亨舍尔混合机(三井三池化工机株式会社制造)等公知的技术，将平均粒径0.3μm(氧含量1.8％、氮化硼纯度97.0％)和6.0μm(氧含量1.5％、氮化硼纯度97.6％)的无定形氮化硼粉末、平均粒径2.0μm(氧含量0.2％、氮化硼纯度98.6％)、18.0μm(氧含量0.3％、氮化硼纯度99.0％)和30.0μm(氧含量0.2％、氮化硼纯度99.2％)的六方氮化硼粉末和碳酸钙(“PC-700”白石工业株式会社制造)制成混合粉末。然后，使用该成型用的混合粉末，在0～20MPa的压力下使用模具压粉成型为块状。将所得块成形体通过冷等静压法(CIP)在5～130MPa之间、以1～10次的循环数进行处理，然后在间歇式高频炉中以氮气流量10L/分钟、烧结温度1500～2150℃、保持时间10小时使其烧结，从而得到氮化硼烧结体。
＜环氧树脂的真空浸渗、试验No.3-1-1、3-1-3～3-1-12＞
对所得氮化硼烧结体A和B～L进行树脂浸渗。将氮化硼烧结体、环氧树脂和固化剂(“Bond E205”Konishi Co.,Ltd.制造)的混合物在压力1mmHg的真空中进行10分钟脱气，然后在真空下注入至氮化硼烧结体中，进行20分钟浸渗。之后，在大气压下、以温度150℃进行60分钟加热，使树脂固化，从而得到表3-1所示的厚度100mm的12种树脂浸渗氮化硼烧结体。
＜氰酸酯树脂的真空浸渗、试验No.3-1-2＞
对所得氮化硼烧结体B进行树脂浸渗。将氮化硼烧结体和氰酸酯树脂(“Bis-A型氰酸酯”三菱瓦斯化学株式会社制造)和固化促进剂的辛酸锌在压力1mmHg的真空中进行10分钟脱气，然后在真空下注入至氮化硼烧结体中，进行20分钟浸渗。之后，在大气压下、以温度150℃进行60分钟加热，使树脂固化，得到厚度100mm的树脂浸渗氮化硼烧结体。
[表3-1]
＜板状树脂浸渗氮化硼烧结体的制作～电路形成～镀覆、试验No.3-2-1～3-2-18＞
使用多线锯或加工中心，将所得树脂浸渗氮化硼烧结体加工成0.32mm的板状。使用行星搅拌机，将环氧树脂(“jer807”三菱化学株式会社制造)100质量份、固化剂(“MEH8005”昭和化成株式会社制造)83质量份和固化促进剂(“TPP”北兴化学工业株式会社制造)3质量份搅拌15分钟，得到组合物(A)，将所得组合物(A)以10μm的厚度涂布在所得板状的树脂浸渗氮化硼烧结体和作为比较例使用的氮化铝(TOSHIBA MATERIALS CO.,LTD.制造)、氮化硅(TOSHIBA MATERIALS CO.,LTD.制造)上作为粘接层，与金属电路及金属散热板的铜和铝以1MPa的面压进行180℃、3小时的加热压制粘接，从而得到粘接有金属电路的复合体。对于粘接有金属电路的复合体，在金属电路的表面上印刷电路图案，然后用包含氯化铜或氢氧化钠或硫酸-过氧化氢溶液的蚀刻液进行蚀刻形成电路，在金属电路表面上通过镀覆处理形成镀镍层，制作氮化硼-树脂复合体电路基板。
＜散热特性的评价＞
将蚀刻前的氮化硼-树脂复合体电路基板的试验片切断成10×10×0.32mm，作为测定用试样。测定依据ASTM D5470进行，求出试验片的背表面的温度差ΔT(℃)和热源的功耗Q(W)、试验片的热阻值(A＝ΔT/Q；℃/W)。将所得氮化硼-树脂复合体电路基板的评价结果示于表3-2。
＜耐热循环特性的评价＞
依据JIS C 2141测定蚀刻后的氮化硼-树脂复合体电路基板的介电击穿电压。接着，对于氮化硼-树脂复合体电路基板，利用以在-40℃下30分钟、在125℃下30分钟为1个循环的耐热循环试验重复1000次循环，进行试验，然后通过外观和超声波探伤装置确认金属电路的粘接状态。粘接状态利用超声波探伤装置根据耐热循环试验前后的接合率进行比较。此处，初始接合面积是指，接合前的应当要接合的面积、即绝缘层的面积。超声波探伤图像中，剥离用接合部内的黑色部表示，因此将该黑色部面积在耐热循环试验前后变大的情况定义为剥离。进而，测定介电击穿电压，算出以下式子所示的热循环1000次后的介电击穿电压的降低率。
热循环1000次后的介电击穿电压的降低率(％)＝((初始的介电击穿电压-耐热循环1000次后的介电击穿电压)÷初始的介电击穿电压)×100
将所得氮化硼-树脂复合体电路基板的评价结果示于表3-3。
＜耐冲击特性的评价＞
依据JIS C 60028-2-31的5.3项的自然落下试验-重复(方法2)，从1m的高度使蚀刻后的氮化硼-树脂复合体电路基板反复落下100次。之后，测定介电击穿电压，算出以下式子所示的自然落下试验(100次)后的介电击穿电压的降低率。将其评价结果示于表3-3。
落下试验(100次)后的介电击穿电压的降低率(％)＝((初始的介电击穿电压-落下试验(100次)后的介电击穿电压)÷初始的介电击穿电压)×100
[表3-2]
[表3-3]
由实施例与比较例的对比表明，本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板的散热特性、耐热循环特性和耐冲击特性优异。
产业上的可利用性
本发明的氮化硼-树脂复合体电路基板可以适合作为功率器件等放热性电子部件的电路基板使用，特别是可以用于车载用途等要求高可靠性的高功率的功率模块。
附图标记说明
1 树脂浸渗氮化硼烧结体
2 氮化硼颗粒
3 树脂
4 粘接层
5 金属电路
6 金属散热板
7 氮化铝或氮化硅
8 银糊剂等粘接层或钎料

Claims (13)

1.一种氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，其是在板厚为0.2～1.5mm的板状树脂浸渗氮化硼烧结体的两主表面上粘接铜、铝或其合金的金属电路而得到的，所述树脂浸渗氮化硼烧结体含有平均长径为5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的氮化硼烧结体30～85体积％和树脂70～15体积％，所述树脂浸渗氮化硼烧结体的面方向的40～150℃的线性热膨胀系数CTE1与所述金属电路的40～150℃的线性热膨胀系数CTE2之比CTE1/CTE2为0.5～2.0。
2.根据权利要求1所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其中，所述树脂浸渗氮化硼烧结体的基于粉末X射线衍射法的石墨化指数GI为4.0以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其中，所述树脂浸渗氮化硼烧结体的强度为10～70MPa，板厚方向的导热系数为10～110W/(m·K)。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其中，所述树脂为热固性树脂。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，所述金属电路的板厚为0.05～1.5mm。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，所述树脂浸渗氮化硼烧结体与所述金属电路之间的粘接层为包含环氧树脂和无机填料的环氧树脂组合物。
7.一种氮化硼-树脂复合体电路基板，其特征在于，其为权利要求1或权利要求2所述的氮化硼-树脂复合体电路基板，所述树脂浸渗氮化硼烧结体的至少一个主表面的、从垂直于主表面的方向观察到的金属电路的外形的投影面积A与从垂直于主表面的方向观察到的所述树脂浸渗氮化硼烧结体的外形的投影面积B之比A/B为1以上。
8.一种功率模块，其特征在于，其使用权利要求1～权利要求7中任一项所述的氮化硼-树脂复合体电路基板。
9.一种氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其在平均长径5～50μm的氮化硼颗粒以三维方式结合而成的氮化硼烧结体30～85体积％和树脂70～15体积％的树脂浸渗氮化硼烧结体的一个主表面上借助粘接层形成有厚度为0.03～3.0mm的金属电路，在背面借助粘接层形成有厚度为2.0～7.0mm的金属散热板。
10.根据权利要求9所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其特征在于，所述金属电路和所述金属散热板由铜、铝或其合金形成。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其特征在于，所述金属电路和所述金属散热板为不同的金属。
12.根据权利要求9或权利要求10所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板，其特征在于，所述树脂浸渗氮化硼烧结体的板厚方向的导热系数为20W/mK以上，面方向的温度25～200℃的线性热膨胀率为12～30ppm/K。
13.一种功率模块，其特征在于，其使用权利要求9～权利要求12中任一项所述的氮化硼-树脂复合体散热板一体型电路基板。
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