CN112041286A - 陶瓷基板和使用了该陶瓷基板的安装用基板以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的陶瓷基板含有氧化铝晶粒和氧化锆晶粒。而且，全部成分100质量％中，氧化铝为70质量％以上且95质量％以下，稳定剂成分、氧化铪和氧化锆合计为5质量％以上且30质量％以下。此外，上述氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值大于氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值，并且为1.2μm以上且1.9μm以下。另外，上述氧化铝晶粒的当量圆直径的累积分布中的累积10％时的当量圆直径(d10)与累积90％时的当量圆直径(d90)之差为1.5μm以上且2.5μm以下。

Description

陶瓷基板和使用了该陶瓷基板的安装用基板以及电子装置
技术领域
本公开涉及陶瓷基板和使用了该陶瓷基板的安装用基板以及电子装置。
背景技术
作为用于经由金属层安装半导体元件、发热元件、珀尔帖元件等各种电子部件的基板(安装用基板)，广泛使用陶瓷基板。而且，作为用于安装用基板的陶瓷基板，已知有包含氧化锆的氧化铝基板。
例如，专利文献1(日本特开平8－195450号公报)中公开了一种由陶瓷基板构成的安装用基板，上述陶瓷基板含有作为主成分的氧化铝和氧化锆，并在其中添加了选自氧化钇、氧化钙、氧化镁、氧化铈中的1种以上添加剂。
发明内容
本公开的陶瓷基板含有氧化铝晶粒和氧化锆晶粒。而且，全部成分100质量％中，氧化铝为70质量％以上且95质量％以下，稳定剂成分、氧化铪和氧化锆合计为5质量％以上且30质量％以下。此外，上述氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值大于氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值，并且为1.2μm以上且1.9μm以下。另外，上述氧化铝晶粒的当量圆直径的累积分布中的累积10％时的当量圆直径(d10)与累积90％时的当量圆直径(d90)之差为1.5μm以上且2.5μm以下。
另外，本公开的安装用基板具备上述陶瓷基板和位于该陶瓷基板上的金属层。
另外，本公开的电子装置具备上述安装用基板和位于该安装用基板的上述金属层上的电子部件。
附图说明
图1为示出本公开的安装用基板的一例的平面图。
图2为图1所示的安装用基板的截面图。
图3为示出本公开的电子装置的一例的平面图。
图4为图3所示的电子装置的截面图。
具体实施方式
近年来，电子部件的高输出化正在推进，电子部件的输出时产生的热量变得越来越大。与此相伴，对于构成安装用基板的陶瓷基板，要求优异的放热特性即具有高的导热系数。
另外，近年来，在安装用基板的金属层上安装了电子部件的电子装置的小型化正在推进。与此相伴，要求构成安装用基板的陶瓷基板的薄壁化，但为了使陶瓷基板薄壁化，需要陶瓷基板的机械强度优异。因此，对于陶瓷基板，要求兼具高的导热系数和高的机械强度。
本公开的陶瓷基板兼具高的导热系数和高的机械强度。另外，本公开的使用了上述陶瓷基板的安装用基板能够安装高输出的电子部件。此外，通过使陶瓷基板具有高的机械强度，从而可以薄壁化且能耐受长期的使用。此外，本公开的电子装置能够长期使用，因此具有高的可靠性。
以下，对于本公开的陶瓷基板和使用了该陶瓷基板的安装用基板以及电子装置，边参照附图边进行详细说明。
如图1所示，本公开的安装用基板10具备本公开的陶瓷基板1和金属层2。另外，如图2所示，本公开的陶瓷基板1在厚度方向具有一对第1面1a和第2面1b。换言之，第1面1a位于与第2面1b的相反的位置。第2面1b位于与第1面1a的相反的位置。而且，金属层2位于第1面1a上。
其中，图1中示出金属层2位于第1面1a上的例子，但金属层2只要至少位于第1面1a上或第2面1b上即可。另外，也可以位于第1面1a和第2面1b二者上。需要说明的是，图1中，在金属层2位于第2面1b的情况下，金属层2位于第2面1b的下方，将这样的位置关系记为“第2面1b上”。
而且，本公开的陶瓷基板1含有氧化铝晶粒和氧化锆晶粒。而且，陶瓷基板1的全部成分100质量％中，氧化铝(Al2O3)为70质量％以上且95质量％以下，稳定剂成分、氧化铪(HfO2)和氧化锆(ZrO2)合计为5质量％以上且30质量％以下。需要说明的是，在以下，有时将稳定剂成分、氧化铪和氧化锆一并记为氧化锆类。
氧化铝的导热系数比氧化锆优异，氧化锆的机械强度比氧化铝优异。就本公开的陶瓷基板1而言，通过为上述含量，从而具备优异的导热系数和优异的机械强度。
此外，本公开的陶瓷基板1的氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值大于氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值，氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值为1.2μm以上且1.9μm以下。另外，氧化铝晶粒的当量圆直径的累积分布中的累积10％时的当量圆直径(d10)与累积90％时的当量圆直径(d90)之差为1.5μm以上且2.5μm以下。就晶粒的大小的关系而言，换言之，氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值小于氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值。
其中，氧化铝晶粒的d10是指，将氧化铝晶粒的当量圆直径的值按照从小到大的顺序排列，以当量圆直径的最小值为基准时，处于氧化铝晶粒的总个数的10％处的当量圆直径的值。例如，氧化铝晶粒的个数为100个的情况下，从当量圆直径的值小者起进行计数时，成为第10个的当量圆直径的值为氧化铝晶粒的d10。
另外，氧化铝晶粒的d90是指，将氧化铝晶粒的当量圆直径的值按照从小到大的顺序排列，以当量圆直径的最小值为基准时，处于氧化铝晶粒的总个数的90％处的当量圆直径的值。例如，氧化铝晶粒的个数为100个的情况下，从当量圆直径的值小者起进行计数时，成为第90个的当量圆直径的值为氧化铝晶粒的d90。
需要说明的是，当量圆直径是指将陶瓷基板1的观察面的晶粒的面积置换为与其面积相等的圆的情况下的圆的直径。
而且，本公开的陶瓷基板1通过满足这样的构成，从而兼具高的导热系数和高的机械强度。其中，本公开的陶瓷基板1兼具高的导热系数和高的机械强度由以下这些所致：第一，氧化铝和氧化锆类为上述含量。第二，通过使氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值为上述数值范围内，且氧化铝晶粒的d10与d90的差为上述数值范围内，从而晶粒的位置紧密(致密)。
其中，导热系数可以通过依据JIS R 1611－2010的激光闪光法求出。需要说明的是，本申请中示出的机械强度的值是指，使用宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm的长板状的试验片，通过依据JIS R 1601－2008的测定而求出的值。关于兼具高的导热系数和高的机械强度，具体而言，陶瓷基板1的全部成分100质量％中，氧化铝为90质量％以下、氧化锆类为10质量％时，导热系数为20W/m·K以上，3点弯曲强度的值为600MPa以上。
另外，本公开的陶瓷基板1中，氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值可以为0.4μm以上且0.7μm以下。满足这样的构成的陶瓷基板1的各晶粒各自的位置紧密，且进入到氧化铝晶粒彼此的空隙中的氧化锆晶粒不易脱出，因此具有高的导热系数和高的机械强度。
另外，本公开的陶瓷基板1中，氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差可以为0.38μm以下。满足这样的构成的陶瓷基板1的各氧化锆晶粒的大小整齐，因此强度偏差小。
另外，本公开的陶瓷基板1中，氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值可以为7μm以下。满足这样的构成的陶瓷基板1的强度偏差更加小。另外，氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值可以为5μm以下。
此外，除了氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值为7μm以下之外，氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度可以大于0.5。其中，偏度为正的值时，将分布中顶峰的左侧的峰坡与右侧的峰坡进行比较时，右侧(粒径大的一侧)峰坡扩大，换言之，顶峰处于粒径小的一边。满足这样的构成的陶瓷基板1的各晶粒各自的位置更为紧密，且进入到氧化铝晶粒彼此的空隙中的氧化锆晶粒不易脱出，因此更近一步地具有高的导热系数和高的机械强度。另外，偏度可以为0.9以上。
另外，本公开的陶瓷基板1中，氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值可以为3μm以下。满足这样的构成的陶瓷基板1的强度偏差更加小。另外，氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值可以为2μm以下。
此外，除了氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值为3μm以下之外，氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度可以大于0.5。就满足这样的构成的陶瓷基板1而言，氧化锆晶粒将氧化铝晶粒彼此的空隙填埋，空隙变少，因此更进一步地具有高的导热系数和高的机械强度。
另外，本公开的陶瓷基板1中，氧化锆晶粒中的单斜晶的比例可以为2％以上且6％以下。满足这样的构成时，可以在抑制微裂纹的产生的同时使氧化锆晶粒相变，通过向单斜晶的相变时的体积膨胀而对周围的晶粒施加压缩应力。另外，通过施加的压缩应力，可以抑制陶瓷基板1中产生的裂纹的发展。因此，满足上述构成的陶瓷基板1具有更高的机械强度。需要说明的是，单斜晶的比例是指相对于四方晶、立方晶和单斜晶的合计的比例。
接着，对本公开的陶瓷基板1中除氧化铝和氧化锆以外的成分进行说明。首先，作为氧化锆的稳定剂成分，为选自氧化锶(SrO)、氧化钇(Y2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钪(Sc2O3)和氧化镝(Dy2O3)等中的1种或2种。特别是，如果稳定剂成分为氧化钇，则离子半径接近于氧化锆，因此稳定度高，不易产生氧化锆的粗大晶粒，因此陶瓷基板1的机械强度提高。需要说明的是，就稳定剂成分而言，相对于氧化锆100摩尔％，以1摩尔％以上且12摩尔％以下的范围含有即可。例如，如果稳定剂成分为氧化钇，则相对于氧化锆100摩尔％，以1摩尔％以上且5摩尔％以下的范围含有即可。
另外，就氧化铪而言，相对于氧化锆100质量份，以1质量份以上且3质量份以下的范围含有即可。
此外，就本公开的陶瓷基板1而言，为了提高烧结性，可以含有氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)等烧结助剂作为除氧化铝和氧化锆类以外的成分，需要说明的是，就烧结助剂而言，相对于氧化铝和氧化锆类的合计100质量份，可以以0.1质量份以上且2.0质量份以下的范围含有。
接着，对于各种测定方法的一例进行说明。
首先，对于氧化铝、稳定剂成分、氧化铪、氧化锆、烧结助剂的含量，通过以下的方法算出即可。首先，使用X射线衍射装置(XRD)，测定陶瓷基板1，根据得到的2θ(2θ为衍射角度。)的值与JCPDS卡片对照，由此确认构成陶瓷基板1的各成分。接着，使用荧光X射线分析装置(XRF)或扫描型电子显微镜(SEM)附设的能量色散型分析器(EDS)，进行陶瓷基板1的定性分析。接着，对于通过该定性分析检测出的元素，使用ICP发光分光分析装置(ICP)进行定量分析。接着，由通过该定量分析测定的各元素的含量各自换算成氧化物，由此算出氧化铝、稳定剂成分、氧化铪、氧化锆、烧结助剂的含量。
接着，氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差、氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差、氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值、氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度可以通过以下方法算出。
首先，切断陶瓷基板1，对该切断面使用截面抛光仪(CP)进行研磨，或使用聚焦离子束(FIB)进行加工，由此得到加工面。然后，对该加工面用氢氟酸等进行化学蚀刻，或以1400～1500℃进行热处理，由此得到观察面。
接着，使用电子射线显微分析仪(EPMA)进行观察面的面分析。然后，通过面分析的颜色分布(日文：カラーマッピング)，将确认到铝的存在、且在铝的存在位置处存在有氧的晶粒视作氧化铝晶粒。另外，将确认到锆的存在、且在锆的存在位置处存在有氧的晶粒视作氧化锆晶粒。需要说明的是，用SEC对观察面进行拍摄时，氧化铝晶粒呈黑色系的色调，与此相对，氧化锆晶粒呈白色系的色调，因此在目视下可以识别氧化铝晶粒与氧化锆晶粒。
然后，对于使用SEM拍摄观察面而得的图像数据，使用图像解析软件(例如三谷商事株式会社制的Win ROOF)进行解析。由此，可以得到图像数据中存在的各氧化铝晶粒和各氧化锆晶粒的当量圆直径的数据。
然后，由该当量圆直径的数据算出氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差、氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差、氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值、氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度即可。
另外，氧化锆晶粒中的单斜晶的比例可以通过对陶瓷基板1的表面用XRD进行测定、由得到的X射线衍射强度利用以下的算式求出。
单斜晶的比例(％)＝(Im1+Im2)/(Im1+Im2+It+Ic)
It：四方晶(111)面的X射线衍射强度
Ic：立方晶(111)面的X射线衍射强度
Im1：单斜晶(111)面的X射线衍射强度
Im2：单斜晶(11－1)面的X射线衍射强度
另外，关于导热系数，当试验片厚度变薄时，得到的导热系数的值变大，因此本公开的陶瓷基板1的导热系数为直径10mm、厚度0.3mm的圆板状的试验片的导热系数，是使用该试验片用阿基米德法求出密度后、通过依据JIS R 1611－2010的激光闪光法求出的导热系数。
另外，关于机械强度，为宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm的长板状的试验片的机械强度，是通过依据JIS R 1601－2008进行3点弯曲强度试验而求出的机械强度。
而且，如图1、图2所示，本公开的安装用基板10具备上述的构成的陶瓷基板1、和位于陶瓷基板1的至少第1面1a上或第2面1b上的金属层2。由于为陶瓷基板1的导热系数高，且在其上具有金属层2的构成，因此能够安装高输出的电子部件。此外，通过陶瓷基板1的高的机械强度，从而可以薄壁化且能耐受长期的使用。另外，由于具有高的机械强度，因此也能够应对陶瓷基板1的薄壁化。
另外，如图3、4所示，本公开的电子装置20具备陶瓷基板1，且在位于陶瓷基板1的第1面1a上的金属层2上具备电子部件3。需要说明的是，陶瓷基板1的第1面1a的金属层2以外的区域可以形成包含金属的布线层。而且，本公开的电子装置20通过满足这样的构成，从而可以充分发挥电子部件3具有的特性，并且能够长期地使用，因此具有高的可靠性。
其中，作为电子部件3，例如可以使用：绝缘栅双极晶体管(IGBT)元件、智能功率模块(IPM)元件、金属氧化膜型场效应晶体管(MOSFET)元件、LED元件、续流二极管(FWD)元件、电力晶体管(GTR)元件、肖特基势垒二极管(SBD)等半导体元件。另外，可以用于升华型热敏打印头或热喷墨打印头用的发热元件。此外，可以用于珀尔帖元件。
接着，对于本公开的陶瓷基板的制造方法的一例进行说明。
首先，准备氧化铝(Al2O3)粉末、包含1摩尔％以上且5摩尔％以下作为稳定剂成分的氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)粉末、以及作为烧结助剂的氧化钛(TiO2)粉末、氢氧化镁(Mg(OH)2)粉末和氧化硅(SiO2)粉末。
其中，作为氧化铝粉末，准备氧化铝粉末的当量圆直径的累积分布中的累积50％时的当量圆直径(d50)为0.6μm、1.0μm、2.0μm的3种。然后，将这3种氧化铝粉末各自称量规定量并混合，由此制作d50为0.75μm以上且1.3μm以下、d10与d90之差为1.7μm以上且1.9μm以下的原料粉末A。将这样的原料粉末A在后述的烧成条件下进行烧成，由此可以在陶瓷基板中使氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值成为1.2μm以上且1.9μm以下，使氧化铝晶粒的d10与d90之差成为1.5μm以上且2.5μm以下。
另一方面，作为氧化锆粉末，准备氧化锆粉末的d50为0.2μm、0.3μm、0.4μm的3种。其中，该氧化锆粉末相对于氧化锆100质量份包含例如2质量份的氧化铪。然后，将这3种氧化锆粉末各自称量规定量并混合，由此制作具有比原料粉末A的d50的值小的d50的原料粉末B。
需要说明的是，为了使氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值成为0.4μm以上且0.7μm以下，使氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差成为0.38μm以下，制作d50为0.3μm以上且0.34μm以下、d10与d90之差为0.75μm以下的原料粉末B并使用该原料粉末B即可。
另外，称量时，在陶瓷基板中，以陶瓷基板的全部成分100质量％中氧化铝成为70质量％以上且95质量％以下的方式称量原料粉末A，以氧化锆类成为5质量％以上且30质量％以下的方式称量原料粉末B。
接着，以相对于称量的原料粉末A和原料粉末B的合计100质量份而成为0.1质量份以上且2.0质量份以下的方式称量烧结助剂。
接着，将原料粉末A、原料粉末B和烧结助剂、相对于各粉末(原料粉末A、原料粉末B和烧结助剂)的合计100质量份为3质量份以上且10质量份以下的作为粘结剂的丙烯酸系树脂、以及相对于各粉末的合计100质量份为100质量份的作为溶剂的离子交换水放入搅拌机内，进行混合、搅拌，由此得到浆料。
接着，使用该浆料通过刮刀法形成片。或者，使用通过将浆料用喷雾造粒装置(喷雾干燥器)进行喷雾造粒而得到的颗粒，通过辊压法形成片。
接着，通过模具压制或激光加工来加工上述片，由此得到规定的产品形状的成形体。
然后，在大气(氧化)气氛的烧成炉(例如辊式隧道炉、间歇式气氛炉和推板式隧道炉)中放入得到的成形体，通过以最高温度1475℃以上且1600℃以下保持0.5小时以上且3小时以下而进行烧成，由此得到本公开的陶瓷基板。
需要说明的是，为了使氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值为7μm以下，将烧成中的最高温度在上述范围中设定得较低即可，例如设为1510℃以下即可。另外，为了使氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值为3μm以下，将烧成中的最高温度在上述范围中设定得较低即可，例如设为1510℃以下即可。
此外，为了使氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值为7μm以下、且使氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5，将烧成中的最高温度在上述范围中设定得较低且将最高温度的保持时间设定得较短即可，例如为1510℃以下、1.5小时以下。另外，为了使氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值为3μm以下，使氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5，将烧成中的最高温度在上述范围中设定得较低且将最高温度的保持时间设定得较短即可，例如为1510℃以下、1.5小时以下。需要说明的是，氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值、氧化铝晶粒和氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度的调节也能够通过原料粉末的选择来进行。
另外，通过对陶瓷基板实施表面处理，可以调节使得氧化锆晶粒中的单斜晶的比例成为2％以上且6％以下。具体而言，通过对陶瓷基板实施表面处理，从而可以对氧化锆晶粒中的四方晶或立方晶促进相变，增加氧化锆的晶体中的单斜晶的比例。
需要说明的是，作为陶瓷基板的具体的厚度，为3mm以下，如果本公开的陶瓷基板为用于电子部件的安装的基板，则可以对应于0.25mm的厚度。
接着，对本公开的安装用基板的制造方法而说明一例。
首先，准备上述的陶瓷基板。另外，准备将成为金属层的以铜、铝或银中的至少1种作为主成分的金属糊。然后，在陶瓷基板的至少第1面或第2面通过印刷法涂敷金属糊，通过进行热处理而形成金属层。通过像这样在陶瓷基板的至少第1面或第2面形成金属层，从而得到本公开的安装用基板。
另外，本公开的电子装置通过在上述的安装用基板的金属层上安装电子部件而得到。
以下具体说明本公开的实施例，但本公开不受这些实施例的限定。
实施例1
制作氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差不同的试样，测定导热系数和机械强度而进行评价。
首先，准备氧化铝粉末、包含3摩尔％的作为稳定剂成分的氧化钇的氧化锆粉末、以及作为烧结助剂的氧化钛粉末、氢氧化镁粉末和氧化硅粉末。
其中，作为氧化铝粉末，准备氧化铝粉末的d50为0.6μm、1.0μm、2.0μm的3种。然后，将这3种氧化铝粉末各自称量规定量并混合，由此制作具有表1所示的d10、d50和d90的原料粉末A。
另一方面，作为氧化锆粉末，准备氧化锆粉末的d50为0.2μm、0.3μm、0.4μm的3种。其中，这些氧化锆粉末相对于氧化锆100质量份而包含2质量份的氧化铪。然后，将这3种氧化锆粉末各自称量规定量并混合，由此制作d10为0.14μm、d50为0.32μm、d90为0.89μm的原料粉末B。
需要说明的是，称量时，在陶瓷基板中，以陶瓷基板的全部成分100质量％中氧化铝成为90质量％的方式称量原料粉末A，以氧化锆类成为10质量％的方式称量原料粉末B。
接着，以相对于称量的原料粉末A和原料粉末B的合计100质量份而成为2质量份的方式称量烧结助剂。需要说明的是，对于作为烧结助剂的各粉末，以烧成后的各试样中换算成SiO2、TiO2、MgO的值成为2.5∶2∶1的方式来称量。
接着，将原料粉末A、原料粉末B和烧结助剂、相对于各粉末(原料粉末A、原料粉末B和烧结助剂)的合计100质量份为7质量份的作为粘结剂的丙烯酸系树脂、以及相对于各粉末的合计100质量份为100质量份的作为溶剂的离子交换水放入搅拌机内，进行混合、搅拌，由此得到浆料。
接着，使用通过将该浆料用喷雾干燥器进行喷雾造粒而得到的颗粒，通过辊压法形成片。然后，通过模具压制来加工上述片，由此得到成形体。
然后，在大气气氛的烧成炉中放入得到的成形体，以最高温度1530℃保持2小时进行烧成，得到各试样。
接着，通过以下的方法算出各试样中的氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差、氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值。
首先，切断各试样，对该切断面用CP进行研磨而，由此得到加工面。接着，对该加工面用氢氟酸进行化学蚀刻，由此得到观察面。
接着，对于使用SEM拍摄观察面而得的图像数据，使用图像解析软件(三谷商事株式会社制的Win ROOF)进行解析。其中，图像数据中，氧化铝晶粒呈黑色系的色调，与此相对，氧化锆晶粒呈白色系的色调，因此能够识别氧化铝晶粒与氧化锆晶粒。然后，通过该解析，得到图像数据中存在的各氧化铝晶粒和各氧化锆晶粒的当量圆直径的数据。
然后，由该当量圆直径的数据算出氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差、氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值。其结果是，全部的各试样的氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值为0.55μm。
另外，对用相同方法制作的别的各试样进行磨削加工，由此分别得到直径10mm、厚度0.3mm的试样A、以及宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm的试样B。
然后，使用试样A，通过依据JIS R1611－2010的激光闪光法求出导热系数。
另外，使用试样B，依据JIS R 1601－2008求出3点弯曲强度。将结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002735065520000121
根据表1的结果，试样No.2～4、7、8的导热系数为20W/m·K以上，且3点弯曲强度为600MPa以上。由此可知，如果氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值为1.2μm以上且1.9μm以下，氧化铝晶粒的d10与d90之差为1.5μm以上且2.5μm以下，则兼具高的导热系数和高的机械强度。
另外，在陶瓷基板中，将陶瓷基板的全部成分100质量％中的含量设为氧化铝70质量％与氧化锆类30质量％、氧化铝80质量％与氧化锆类20质量％、氧化铝95质量％与氧化锆类5质量％，与上述实施例1同样地制作氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差不同的试样。然后，测定导热系数和机械强度而进行评价，结果是，如果氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值为1.2μm以上且1.9μm以下，氧化铝晶粒的d10与d90之差为1.5μm以上且2.5μm以下，则兼具高的导热系数和高的机械强度。
实施例2
接着，制作氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值、氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差不同的试样，测定导热系数和机械强度而进行评价。其中，各试样的制作中，以原料粉末B成为表2的值的方式将3种氧化锆粉末各自称量规定量并混合，除此以外，通过与实施例1的No.3相同的方法制作试样No.10～16。需要说明的是，试样No.13是通过与实施例1的No.3相同的方法制作的试样。
接着，通过与实施例1中进行测定的方法相同的方法，算出各试样的氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差、氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值、氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差。其结果是，全部的各试样的氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值、氧化铝晶粒的d10与d90之差与实施例1的试样No.3相同。
然后，通过与实施例1同样的方法进行导热系数和3点弯曲强度的测定。将结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0002735065520000131
根据表2的结果，试样No.11～15的导热系数为22W/m·K以上且3点弯曲强度为610MPa以上。由此可知，如果氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值为0.4μm以上且0.7μm以下，则更近一步地兼具高的导热系数和高的机械强度。
另外，试样No.11～15中，试样No.11～13的3点弯曲强度为650MPa以上。由此可知，如果氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差为0.38μm以下，则机械强度进一步提高。
实施例3
制作烧成条件与实施例1的试样No.8不同的试样，进行3点弯曲强度的比较。如实施例1中所记载，试样No.8是以最高温度1530℃保持2小时而制作的试样。对于烧成条件与试样No.8不同的试样，在烧成之前设为与试样No.8相同，以将最高温度设为1510℃、保持1.5小时的烧成条件制作(试样No.17)。
需要说明的是，试样尺寸设为宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm，每种分别制作5片，依据JIS R 1601－2008测定3点弯曲强度。其结果是，就强度偏差而言，试样No.17比试样No.8小。
试样No.8是氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值超过7μm的试样。与此相对，试样No.17的氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值没有超过7μm。
由这些结果可知，通过使氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值为7μm以下，从而强度偏差变小。
实施例4
关于试样No.8与试样No.17，制作宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm的试验片，通过依据JIS R1611－2010的激光闪光法求出导热系数。其结果是，试样No.17的导热率比试样No.8高。另外，在实施例3的强度偏差的确认中，试样No.17的3点弯曲强度的值比试样No.8大。
试样No.8的氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度小于0.5。与此相对，试样No.17的氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5。
由该结果可知，通过使氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值为7μm以下、且使氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5，从而更近一步地具有高的导热系数和高的机械强度。
实施例5
制作烧成条件与实施例2的试样No.16不同的试样，进行3点弯曲强度的比较。试样No.16是以最高温度1530℃保持2小时而制作的试样。对于烧成条件与试样No.16不同的试样，在烧成之前设为与试样No.16相同，以将最高温度设为1510℃、保持1.5小时的烧成条件制作(试样No.18)。
需要说明的是，试样尺寸设为宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm，每种分别制作5片，依据JIS R 1601－2008测定3点弯曲强度。其结果是，就强度偏差而言，试样No.18比试样No.16小。
试样No.16是氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值超过3μm的试样。与此相对，试样No.18的氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值没有超过3μm。
由这些结果可知，通过使氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值为3μm以下，从而强度偏差变小。
实施例6
关于试样No.16与试样No.18，制作宽度10mm、厚度0.3mm、长度40mm的试验片，通过依据JIS R1611－2010的激光闪光法求出导热系数。其结果是，试样No.18的导热率比试样No.16高。另外，在实施例5的强度偏差的确认中，试样No.18的3点弯曲强度的值比试样No.16大。
试样No.16的氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度小于0.5。与此相对，试样No.18的氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5。
由该结果可知，通过使氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值为3μm以下、且使氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5，从而更近一步地具有高的导热系数和高的机械强度。
附图标记说明
1：陶瓷基板；
1a：第1面；
1b：第2面；
2：金属层；
3：电子部件；
10：安装用基板；
20：电子装置。

Claims (9)

1.一种陶瓷基板，其含有氧化铝晶粒和氧化锆晶粒，
全部成分100质量％中，氧化铝为70质量％以上且95质量％以下，稳定剂成分、氧化铪和氧化锆合计为5质量％以上且30质量％以下，
所述氧化铝晶粒的当量圆直径的平均值大于氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值，并且为1.2μm以上且1.9μm以下，
所述氧化铝晶粒的当量圆直径的累积分布中的累积10％时的当量圆直径d10与累积90％时的当量圆直径d90之差为1.5μm以上且2.5μm以下。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其中，所述氧化锆晶粒的当量圆直径的平均值为0.4μm以上且0.7μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷基板，其中，所述氧化锆晶粒的当量圆直径的标准偏差为0.38μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的陶瓷基板，其中，所述氧化铝晶粒的当量圆直径的最大值为7μm以下。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基板，其中，所述氧化铝晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的陶瓷基板，其中，所述氧化锆晶粒的当量圆直径的最大值为3μm以下。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基板，其中，所述氧化锆晶粒的当量圆直径的分布的偏度大于0.5。
8.一种安装用基板，其具备权利要求1至7中任一项所述的陶瓷基板和位于该陶瓷基板上的金属层。
9.一种电子装置，其具备权利要求8所述的安装用基板和位于该安装用基板的所述金属层上的电子部件。
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