JP2002053377A - 窒化珪素成形体とそれを用いた窒化珪素焼結体の製造方法、並びに窒化珪素焼結体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高強度高靱性で、熱伝導率が９０Ｗ／ｍＫ以上
と高く、しかも回路層との接合強度の高い、耐熱サイク
ル特性を大幅に改善された窒化珪素基板を提供する。 【解決手段】窒化珪素粉末に、マグネシウムの化合物
と、イットリウム及びランタニド族の群からなる１種以
上の酸化物とを添加した混合粉末を成形してなる表面粗
さ（Ｒａ値）が０．３μｍ以下である平板状の窒化珪素
質成形体を用い、窒素加圧下、１７５０〜１９００℃の
所定の焼成温度下で焼結する窒化珪素焼結体の製造方
法。また、前記方法で得られる表面粗さ（Ｒａ値）が
０．６μｍ以下である回路基板用窒化珪素焼結体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術的分野】本発明は、パワーモジュー
ル用基板をはじめ、自動車、機械装置等の幅広い分野で
使用される回路基板に係り、セラミックス焼結体と回路
材との接合強度に優れ且つ機械強度及び熱伝導率などの
放熱特性に優れた回路基板用窒化珪素焼結体及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）焼結体な
どのように絶縁性に優れたセラミック基板の表面に、導
電性を有する回路材を接合し、さらに回路層の所定位置
に半導体素子を搭載する回路基板が広く普及している。

【０００３】近年、回路基板の小型化、半導体素子の高
集積化、高出力化等が進むに従い、これらの回路基板に
おける放熱性及び信頼性の一層の向上が望まれている。
この様な材料としては酸化ベリリウム（ＢｅＯ）を添加
した炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
等が開発されている。しかし、ＳｉＣやＡｌＮは熱伝導
率は高いが、強度や破壊靱性といった機械的特性が低い
ため、耐熱サイクル特性や取り扱い時の強度等に問題が
あった。

【０００４】窒化珪素焼結体は、常温及び高温で化学的
に安定な材料であり、優れた機械的特性を有するので、
セラミック基板の中でも高信頼性を要求される分野、た
とえば自動車用及び工作機械用パワーモジュール基板と
して適した材料である。

【０００５】従来の窒化珪素質焼結体からなるセラミッ
ク基板は、窒化珪素粉末に焼結助剤を添加し、成形した
後、得られた成形体を１６００〜２２００℃の高温で所
定時間焼成し、得られた焼結体を所望の形状、表面粗さ
に研削研磨加工した後、回路材を接合し、更に回路層の
所定位置に半導体素子を搭載したものが用いられてい
る。

【０００６】窒化珪素焼結体は、強度や破壊靱性などの
機械的特性に優れるため、構造材料への適用が進んでい
る材料ではあるが、ＳｉＣやＡｌＮに比べて熱伝導率が
低いため、高い放熱特性が要求される電気絶縁基板への
適用は十分に進んでいなかった。

【０００７】窒化珪素の熱伝導率が低い理由は、窒化珪
素を緻密化させるために添加した焼結助剤の一部が、窒
化珪素粒中に固溶したり、粒界に偏在したりするため、
フォノン（セラミックス内で熱を伝達する媒体）が散乱
されることが原因である。例えば、一般的焼結助剤であ
るＹ₂Ｏ₃とＡｌ₂Ｏ₃を添加した焼結体では熱伝導率が２
０Ｗ／ｍＫ、窒化珪素基板の現行品では７０Ｗ／ｍＫ程
度である。

【０００８】窒化珪素焼結体を高熱伝導率化しようとす
ると、焼成時に焼結体の窒化珪素粒子が成長して表面粗
さが増加するために、金属回路材料と焼結体からなる基
板との接触面積が減少し、十分な接着強度が得られない
という問題が顕著となる。

【０００９】更に、窒化珪素焼結体で９０Ｗ／ｍＫ以上
の熱伝導率を達成することのできる従来公知の方法で
は、焼成時の窒化珪素粒子が成長するために表面粗さが
増加する。

【００１０】前記表面粗さの増加は、回路基板のハンド
リング時に回路材料が剥離するだけでなく、半導体素子
の作動に伴う繰り返しの熱サイクルを受けて回路層と焼
結体の接合部に剥離が発生することがあり、耐熱サイク
ル特性及び信頼性が必ずしも十分でないという問題を引
き起こしている。

【００１１】焼結体と回路との接合強度を高めるために
は、窒化珪素焼結体の表面粗さを小さくする必要があ
り、その方法として、窒化珪素質焼結体をダイヤモンド
ホイール等で表面研削し、表面粗さを小さくしてから接
合する方法が考えられる。しかし、表面研削操作を施す
ことは工程数、工数を増加させ、コストアップの原因に
なっていた。表面研削工程を簡素化し、ホーニング処理
またはブラスト処理する方法にて除去するだけで回路材
接合に適した表面粗さの窒化珪素基板を得る方法が望ま
れていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑みてなされたものであり、窒化珪素焼結体が本来備え
る高強度高靱性を活かし、さらに熱伝導率が９０Ｗ／ｍ
Ｋ以上と高く放熱性が優れるとともに、ホーニング処理
等の簡素な処理で十分に平滑な焼結体表面が得られ、焼
結体と回路層との接触面積を実質的に増加させて接合強
度を高め、基板のハンドリング時における回路材の剥離
等の異常発生を防止し、耐熱サイクル特性を大幅に改善
された窒化珪素基板を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、本発明者が上
記目的を達成するために、窒化珪素質焼結体を得るため
の焼結助剤の種類、量、成型体の製法、表面粗さ、更に
は焼結条件に関して鋭意検討した結果、強度、破壊靱性
等の機械的特性に優れ且つ従来のものより表面粗さが小
さく、回路材との接着強度が高くできる窒化珪素質基材
を、単にその原料に用いられる窒化珪素成形体の表面粗
さを制御することによって達成できるという知見を得
て、本発明に至ったものである。

【００１４】即ち、本発明は、窒化珪素粉末に、マグネ
シウムの化合物と、イットリウム及びランタニド族の群
からなる１種以上の酸化物とを添加した混合粉末を成形
してなる平板状の成形物であって、少なくとも一主面の
表面粗さ（Ｒａ値）が０．３μｍ以下であることを特徴
とした窒化珪素質成形体である。

【００１５】また、本発明は、窒化珪素粉末に、マグネ
シウムの化合物と、イットリウム及びランタニド族の群
からなる１種以上の酸化物とを添加した混合粉末を成形
して、少なくとも一主面の表面粗さ（Ｒａ値）が０．３
μｍ以下である平板状の成形物を得て、前記成形体を窒
素加圧下、１７５０〜１９００℃の所定の焼成温度下で
焼結したことを特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法で
ある。

【００１６】また、本発明は、三点曲げ強さが５００Ｍ
Ｐａ以上、熱伝導率が９０Ｗ／ｍＫ以上であり、しか
も、少なくとも一主面の表面粗さ（Ｒａ値）が０．６μ
ｍ以下であることを特徴とする回路基板用窒化珪素焼結
体であり、当該窒化珪素焼結体を用いてなることを特徴
とする窒化珪素回路基板である。

【００１７】

【発明の実施の形態】窒化珪素焼結体は、柱状のβ型窒
化珪素粒子が複雑に絡み合った焼結体組織を呈してお
り、この組織が強度、破壊靱性等の機械的特性に大きく
寄与している。また、焼結体中の気孔は、欠陥として作
用し強度特性に影響を及ぼす。窒化珪素質焼結体におい
ては、これらの欠陥をも含めた焼結組織を適正化するこ
とが、強度及び破壊靱性などの機械的特性に優れた焼結
体を得るため重要である。

【００１８】本発明の窒化珪素成形体は、イットリウム
（Ｙ）及びランタノイド族元素からなる群から選ばれる
１種を酸化物、さらにマグネシウムの化合物を含有する
ものである。窒化珪素の焼結助剤に関しては、Ａｌ₂Ｏ₃
に例示されるような窒化珪素と固溶する焼結助剤を用い
て得られる従来公知の窒化珪素質焼結体は、窒化珪素粒
子内に前記アルミナ等の焼結助剤が固溶した部分が欠陥
として存在するために、フォノンを散乱し、熱伝導率を
低下させる。これに対して、本発明の窒化珪素質成形体
では、窒化珪素と固溶しないイットリウム（Ｙ）及びラ
ンタノイド族元素を含有するものであり、更に、前記焼
結助剤の効果を助長し、しかも窒化珪素と固溶しないマ
グネシウム化合物を含有したものであるので、これを用
いて焼結することで、９０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を
有する窒化珪素焼結体を容易に得ることができる。

【００１９】また、本発明の窒化珪素成形体は、平板状
の成形物であって、少なくとも一主面の表面粗さ（Ｒａ
値）が０．３μｍ以下であることを特徴としている。こ
の構成要件を具備しているので、少なくとも一主面が
０．６μｍ以下の表面粗さ（Ｒａ値）を有する板状の窒
化珪素焼結体を容易に得ることが出来、これを回路基板
用途に適用したときに、回路層とセラミックス基板間の
接合力が強く、信頼性の高いセラミックス回路基板を得
ることができる。

【００２０】本発明の窒化珪素成形体の製作において
は、焼結体原料の混合物をボールミル、万能混合機等公
知の混合装置で均一に混合する。得られた混合粉末は、
必要に応じて、分散剤、バインダー、水、有機溶剤等を
添加した後、乾式プレス成形法、湿式プレス成形法、泥
しょう鋳込成形法、押出成形法、ドクターブレード法等
のシートを成形するに好適ないろいろの成形方法に供さ
れるが、各成形法に応じて分散剤、バインダー等を添加
する場合には、成形前にニーダーまたは３本ロール等に
よる混練を行うことが好ましい。

【００２１】本発明の窒化珪素成形体を得る方法として
は、前記の通りに、乾式プレス成形法、湿式プレス成形
法、泥しょう鋳込成形法、押出成形法、ドクターブレー
ド法等の従来公知の成形方法が考えられるが、量産を行
う上では、平板状の成形体を連続的に製造できる押出成
形法またはドクターブレード法が好ましい。

【００２２】本発明の窒化珪素成形体は、前述の通り
に、押出し法又はドクターブレード法により好ましく作
製され、相対密度は前記分散剤やバインダーを除いた部
分が５０〜６５％である。押出し法又はドクターブレー
ド法で本発明の窒化珪素成形体を得ようとする場合、例
えばメチルセルロース、カードラン（多糖質バインダ
ー）、ピオポリー（武田製薬））等の有機質或いは無機
質の添加剤が加えられた後、平板状に付形され、乾燥さ
れ、必要に応じて前記添加剤を除去するための加熱処理
（脱脂処理）を加えられた後、焼結操作に提供される。

【００２３】また、本発明は、前記平板状の成形物を窒
素加圧下、１７５０〜１９００℃の所定の焼成温度下で
焼結したことを特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法で
ある。本発明において、焼成温度は１７５０〜１９００
℃が好ましく、１７７５〜１８５０℃が更に好ましい範
囲である。焼成温度が低いと焼結体が緻密化阻害を起こ
し、焼成温度が高いと窒化珪素の粗大粒子が成長し、表
面粗さが増大する。また、窒化珪素の粗大粒子が増加す
ると、粗大粒子が焼結体に曲げ応力が加えわった時に破
壊源として作用するため、焼結体の曲げ強度が低下す
る。

【００２４】本発明の窒化珪素焼結体の製造方法におい
て、焼結時の雰囲気は１ＭＰａ以下の窒素加圧下で行う
ことが好ましい。窒化珪素を焼結させる場合、窒化珪素
の分解を抑制するために窒素分圧を高めた加圧条件とす
る必要がある。しかし、１ＭＰａを超える窒素加圧条件
を満たそうとすると、ＨＩＰ等の特殊な炉を必要とし、
設備費が高くなり、安価な窒化珪素焼結体を提供し難く
なり、好ましくない。

【００２５】上記方法で得られる本発明の窒化珪素質焼
結体は、その一主面の表面粗さ（Ｒａ値）が０．６μｍ
以下であり、三点曲げ強さが５００ＭＰａ以上であり、
熱伝導率が９０Ｗ／ｍＫ以上という特徴を有する。

【００２６】窒化珪素焼結体の表面粗さが０．６μｍを
越えると、回路基板に用いたときに、回路材と焼結体と
の間に十分な接着強度が得られず、たとえば半導体素子
を搭載した回路基板として作動させた時に、半導体素子
等から発生する熱により回路材と基板とが剥離するとい
う現象が生じることがある。窒化珪素焼結体からなる回
路用基板では、前記構成要件を満足するときに１０ｋＮ
／ｍ以上、好ましい場合には、１５ｋＮ／ｍのピール強
度が達成できる。

【００２７】更に、窒化珪素焼結体の表面粗さは、窒化
珪素焼結体の熱伝導率を高くしようとすると顕著とな
り、熱伝導率を９０Ｗ／ｍＫ以上としようとすると、従
来公知の方法では前記表面粗さ範囲を達成し得なかっ
た。本発明の窒化珪素焼結体は高い熱伝導率を維持しな
がらも、０．６μｍ以下と表面粗さが小さい特性を併せ
持つ特徴がある。

【００２８】本発明者の実験的検討結果に依れば、熱伝
導率が７０Ｗ／ｍＫ程度の窒化珪素焼結体を得る場合
に、その表面粗さ（Ｒａ値）は焼成前の成形体のそれよ
りも約０．１μｍ程度増加するので、表面粗さ０．４〜
０．５μｍの表面凹凸の多い成形体を用いても、ダイヤ
モンドホイール研削をせずにブラスト処理のみで表面粗
さが０．６μｍ以下の焼結体を得ることは容易である。
しかしながら、９０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率の窒化珪
素焼結体を得ようとすると、成形体の表面粗さより０．
３μｍ程度大きな表面粗さを有する焼結体しか得られな
いので、窒化珪素焼結体の表面粗さが０．６μｍ以下と
なるようにするためには、用いる成形体の表面粗さを
０．３μｍ以下にする必要がある。逆に、表面粗さが
０．３μｍ以下の成形体を用いることにより、これを比
較的穏やかな条件下で焼結させることにより、表面粗さ
が０．６μｍ以下で、しかも９０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝
導率を併せ持つ窒化珪素焼結体を得られることを本発明
者は見出したものである。

【００２９】本発明の窒化珪素質焼結体は、三点曲げ強
さが５００ＭＰａ以上である。三点曲げ強さが前記値よ
りも低い場合、パワーモジュール用基板として用いる場
合の機械的特性が不十分となり、高い信頼性を要求され
る用途に用いることができなくなることがある。また、
同じ理由から、破壊靱性値が６ＭＰａｍ^1/2以上である
ことが好ましい。

【００３０】なお、本発明の窒化珪素質焼結体の相対密
度は、９５％以上であることが好ましく、更に好ましく
は９７％以上である。相対密度が９５％未満では、焼結
体中の気孔量が多くなり過ぎ、これらが欠陥となり強度
の低下をもたらし、十分な強度特性が得られなくなる
し、焼結体中の気孔は、フォノンを散乱し熱伝導率の低
下をも引き起こすからである。

【００３１】本発明の窒化珪素質焼結体は、熱伝導特
性、電気絶縁性並びに機械的特性に優れることが要求さ
れる回路基板等に用いることができる。例えば、パワー
モジュール用の回路基板等では、従来、回路基板に求め
られていた電気絶縁性に加え、高い熱伝達性能と機械的
特性が要求されてきている。本発明の窒化珪素焼結体を
用いた回路基板は、窒化珪素質焼結体が強度、破壊靱性
等の機械的特性が優れている為、ヒートサイクル等の熱
応力や基板自体に対する曲げ応力に対し、高い信頼性を
有することができるし、窒化珪素本来の高い電気絶縁性
を有しているので、厳しい使用条件で用いられる回路基
板にも適している。

【００３２】更に、本発明の窒化珪素回路基板は、前記
の高強度、高熱伝導性を有し、しかも回路と密着性に優
れる窒化珪素焼結体を用いているので、一般的なセラミ
ックス回路基板であるアルミナ回路基板に比べて、高信
頼性の回路基板である。

【００３３】

【実施例】〔実施例１〜６〕窒化珪素粉末に酸化イット
リウム及び酸化マグネシウムを混合して全体を１００質
量部とし、更にバインダー３５質量部（ユケン工業製セ
ランダー）を添加して万能混合機で混合した。次に、こ
れらの混合粉末をボールミルで均一に混練してペースト
状とし、押出成形した後、乾燥し、成形体の表面粗さを
測定した後、打ち抜き加工を行い、５５０℃で加熱脱脂
して、８０×３０×１ｍｍの成形体を得た。

【００３４】得られた成形体は、窒化ホウ素（ＢＮ）製
の坩堝に厚さ２ｍｍのＢＮスペーサーを挟んで積層し、
カーボンヒーターの電気炉で表１に示す窒素ガス圧力、
焼成温度、焼成時間の条件で焼結し、焼結体を作製し
た。

【００３５】次に、前記の焼結体の密度を、アルキメデ
ス法で測定した後、ブラスト処理し、触針式表面粗さ計
で焼結体の表面粗さを測定し、さらに板状のままでレー
ザーフラッシュ法により熱伝導率測定後、室温の３点曲
げ強さを評価した。更に、強度試験体をダイヤモンド砥
粒で鏡面研磨し、ＪＩＳ−Ｒ１６０７に準じてＩＦ法に
よる破壊靭性の評価を行った。なお、成形体の表面粗さ
についても触針式表面粗さ計で測定した。これらの結果
を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】〔比較例１〜６〕実施例１と同一配合の粉
末、バインダー及び水をヘンシェルミキサーで混合し
た。次に、これらの混合粉末を混練せずに押出成形し、
１晩自然乾燥した後、成形体の表面粗さを測定してから
打ち抜き、５５０℃にて加熱脱脂して、８０×３０×１
ｍｍの成形体を得た。

【００３８】得られた成形体は、窒化ホウ素（ＢＮ）製
の坩堝に厚さ３ｍｍのＢＮスペーサーを挟んで積層し、
カーボンヒーターの電気炉で表１に示す窒素ガス圧力、
焼成温度、焼成時間の条件で焼結し、焼結体を作製し
た。得られた焼結体は、表面ブラスト処理加工により２
５ｍｍ×５０ｍｍ×０．６ｍｍの形状の平板とした。得
られた焼結体の表面粗さ、密度、３点曲げ強度を表１に
示す。

【００３９】次に、前記窒化珪素平板の両面に活性金属
含有ろう材（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ：８０−１５−５（質量
比））を３０μｍの厚さでスクリーン印刷し、回路側に
０．３ｍｍ厚の銅板及び裏面に０．１５ｍｍ厚の銅板を
載置し、１０^-3Ｐａ台の真空雰囲気下、温度８５０℃で
３０分間加熱した。その後、冷却して複合体を得た。

【００４０】この複合体について、板厚０．３ｍｍの銅
板側を研磨し、パターニング用レジストを印刷し、熱硬
化後、塩化第二鉄水溶液に浸漬エッチングしてパターン
を形成した。更に、回路間に残存する接合材を除くた
め、銅板部を酸性フッ化アンモニウム水溶液に浸触させ
た後、水洗してパターン形成した回路基板を作製した。

【００４１】〔実施例７〕実施例６の焼結体に上述の方
法で金属回路材を接合し、回路材のピール強度を測定し
た結果、１８．４ｋＮ／ｍであった。次に、−７０℃か
ら３５０℃の温度幅で２０回のヒートショック試験を行
った。ヒートサイクル試験後の回路パターンと窒化珪素
質焼結体の剥離を超音波探針装置で調べたが、剥離は認
められなかった。また、−４０℃から１５０℃の温度幅
で３０００回のヒートサイクル試験を行った。ヒートサ
イクル試験後も回路の剥離は認められなかった。

【００４２】〔比較例７〕比較例１の焼結体に上述の方
法で金属回路材を接合し、回路材のピール強度を測定し
た結果、９．５ｋＮ／ｍであった。次に、−７０℃から
３５０℃の温度幅で２０回のヒートショック試験を行っ
た。ヒートショック試験２サイクル目に金属回路材端部
と焼結体の間に剥離が確認され、５サイクル目に金属回
路材が完全に剥離した。また、−４０℃から１５０℃の
温度幅でヒートサイクル試験を実施したところ、５００
サイクル目に超音波探針像で回路材の端部に剥離が認め
られた。

【００４３】〔実施例８〜１２〕窒化珪素粉９４質量
部、酸化イットリウム粉６質量部、酸化マグネシウム粉
１質量部に、ポリビニルブチラール６質量部、ブチルテ
レフタレート３質量部、グリセリントリオレート１質量
部、並びにトルエン６０質量部を配合し、窒化珪素ボー
ルを３０重量部を投入し、ボールミル回転台上で１時間
混合した。得られたスラリーをドクターブレード法によ
りＰＥＴフイルム上に広げ、風乾後、１２０℃で３時間
乾燥した後、成形体の表面粗さを測定してから打ち抜
き、５５０℃にて加熱脱脂して、４０×８０×１ｍｍの
成形体を得た。

【００４４】〔比較例８〜１２〕窒化珪素粉９４質量
部、酸化イットリウム粉６質量部、酸化マグネシウム粉
１質量部に、ポリビニルブチラール６質量部、ブチルテ
レフタレート３質量部、グリセリントリオレート１質量
部、並びにトルエン６０質量部を配合し、ナイロンポッ
トにて１時間混合した。得られたスラリーをドクターブ
レード法によりＰＥＴフイルム上に広げ、風乾後、１２
０℃で３時間乾燥した後、成形体の表面粗さを測定して
から打ち抜き、５５０℃にて加熱脱脂して、４０×８０
×１ｍｍの成形体を得た。

【００４５】得られた成形体は、窒化ホウ素（ＢＮ）製
の坩堝に厚さ３ｍｍのＢＮスペーサーを挟んで積層し、
カーボンヒーターの電気炉で表１に示す窒素ガス圧力、
焼成温度、焼成時間の条件で焼結し、焼結体を作製し
た。得られた焼結体は、表面ブラスト処理加工により２
５ｍｍ×４８ｍｍ×０．６ｍｍの形状の平板とした。得
られた焼結体の表面粗さ、密度、３点曲げ強度を表２に
示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】次に、前記窒化珪素平板の両面に活性金属
含有ろう材（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ：８０−１５−５（質量
比））を３０μｍの厚さでスクリーン印刷し、回路側に
０．３ｍｍ厚の銅板及び裏面に０．１５ｍｍ厚の銅板を
載置し、１０^-3Ｐａ台の真空雰囲気下、温度８５０℃で
３０分間加熱した。その後、冷却して複合体を得た。

【００４８】この複合体について、板厚０．３ｍｍの銅
板側を研磨し、パターニング用レジストを印刷し、熱硬
化後、塩化第二鉄水溶液に浸漬エッチングしてパターン
を形成した。更に、回路間に残存する接合材を除くた
め、銅板部を酸性フッ化アンモニウム水溶液に浸触させ
た後、水洗してパターン形成した回路基板を作製した。

【００４９】〔実施例１４〕実施例１２の焼結体に上述
の方法で金属回路材を接合し、回路材のピール強度を測
定した結果、１７．８ｋＮ／ｍであった。次に、−７０
℃から３５０℃の温度幅で２０回のヒートショック試験
を行った。ヒートサイクル試験後の回路パターンと窒化
珪素質焼結体の剥離を超音波探針装置で調べたが、剥離
は認められなかった。また、−４０℃から１５０℃の温
度幅で３０００回のヒートサイクル試験を行った。ヒー
トサイクル試験後も回路の剥離は認められなかった。

【００５０】〔比較例１４〕比較例８の焼結体に上述の
方法で金属回路材を接合し、回路材のピール強度を測定
した結果、９．４ｋＮ／ｍであった。次に、−７０℃か
ら３５０℃の温度幅で２０回のヒートショック試験を行
った。ヒートショック試験２サイクル目に金属回路材端
部と焼結体の間に剥離が確認され、５サイクル目に金属
回路材が完全に剥離した。また、−４０℃から１５０℃
の温度幅でヒートサイクル試験を実施したところ、１０
００サイクル目に超音波探針像で回路材の端部に剥離が
認められた。

【００５１】

【発明の効果】本発明の窒化珪素質焼結体は、強度、破
壊靱性の機械的特性が良好で熱伝導率が９０Ｗ／ｍＫ以
上と高く、しかも焼結体の表面粗さが低いため、金属回
路材との接着面はホーニング処理またはブラスト処理の
みで表面が十分に平滑になるために焼成後の表面研削処
理を必要とせず、焼結体板材と金属回路材の接着強度が
１５ｋＮ／ｍ以上と高い特徴を有している。

【００５２】本発明の窒化珪素回路基板は、前記特徴の
ある窒化珪素焼結体を用いているので、ヒートサイクル
試験及びヒートショック試験のような厳しい温度変化に
も十分対応できる程信頼性が高く、パワーモジュール用
基板をはじめ、自動車、機械装置等の幅広い分野で使用
される各種構造部品の板状素材として利用することがで
きる。

【００５３】本発明の窒化珪素成形体並びにそれを用い
る窒化珪素焼結体の製造方法は、前記窒化珪素焼結体
を、更に前記窒化珪素回路基板を確実に、容易に供給す
ることが出来るので、産業上非常に有用である。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G001 BA06 BA08 BA09 BA32 BB06 BB08 BB09 BB32 BC52 BC54 BD03 BD14 BD15 BE33 BE35

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窒化珪素粉末に、マグネシウムの化合物
   と、イットリウム及びランタニド族の群からなる１種以
   上の酸化物とを添加した混合粉末を成形してなる平板状
   の成形物であって、少なくとも一主面の表面粗さ（Ｒａ
   値）が０．３μｍ以下であることを特徴とする窒化珪素
   成形体。
2. 【請求項２】窒化珪素粉末に、マグネシウムの化合物
   と、イットリウム及びランタニド族の群からなる１種以
   上の酸化物とを添加した混合粉末を成形して、少なくと
   も一主面の表面粗さ（Ｒａ値）が０．３μｍ以下である
   平板状の成形物を得て、前記成形体を窒素加圧下、１７
   ５０〜１９００℃の所定の焼成温度下で焼結したことを
   特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法。
3. 【請求項３】三点曲げ強さが５００ＭＰａ以上、熱伝導
   率が９０Ｗ／ｍＫ以上であり、しかも、少なくとも一主
   面の表面粗さ（Ｒａ値）が０．６μｍ以下であることを
   特徴とする回路基板用窒化珪素焼結体。
4. 【請求項４】請求項３記載の窒化珪素焼結体を用いてな
   ることを特徴とする窒化珪素回路基板。