ろう材およびこれを用いた回路基板ならびに電子装置
【課題】 接合部における不要なはみ出しを少なくできるとともに、活性金属の酸化による接合強度低下の少ないろう材を提供する。また、このろう材を用いることにより、隣り合う回路部材の間隔が狭くなっても短絡のおそれが少なく、高集積化に対応することができ、回路部材および放熱部材と支持基板との接合強度の高い回路基板を提供する。さらに、この回路基板における回路部材上に電子部品を搭載した電子装置を提供する
【解決手段】 主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むろう材である。
【解決手段】 主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むろう材である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス基板の一方の主面に回路部材を、他方の主面に放熱部材を接合する際に用いられるろう材に関するものである。また、セラミックス基板に、このろう材からなる接合層を介して回路部材および放熱部材が接合された回路基板およびこの回路基板の回路部材上に電子部品が搭載された電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，インテリジェント・パワー・モジュール（ＩＰＭ）素子，金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等の各種電子部品が回路基板の回路部材上に搭載された電子装置が用いられている。
【０００３】
そして、電子部品を搭載する回路部材を設けてなる回路基板としては、セラミックス基板の一方の主面に回路部材として銅板を接合し、他方の主面に放熱性の良好な放熱部材として銅板を接合してなる回路基板が用いられており、セラミックス基板と、回路部材および放熱部材との接合にはろう材が用いられている。
【０００４】
そのため、セラミックス基板に回路部材および放熱部材を接合する際に用いられるろう材には高い接合強度が求められ、このろう材を用いて回路部材および放熱部材が接合された回路基板には、放熱特性に優れ長期間の使用に耐え得る高い信頼性が求められている。
【０００５】
このような回路基板として、例えば特許文献１には、カーボン粉末と、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂから選択される少なくとも１種の活性金属とを含有する銀−銅系ろう材層を介して、セラミックス基板に金属回路板を接合して成るセラミックス回路基板が提案されている。また、銀−銅系ろう材層は、さらにＩｎ，Ｚｎ，ＣｄおよびＳｎから選択される少なくとも１種の元素を含有することにより、ろう材の融点を低下させて金属回路板の接合温度を低下させられることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、流動性がよく、接合強度も高い上に、耐食性が良好なろう材として、Ｚｎ20〜40ｗｔ％，Ａｇ10〜15ｗｔ％，Ｐ0.005〜0.07ｗｔ％，Ｓｎ0.1〜１ｗｔ％，Ａｌ0.1〜１ｗｔ％，さらに副成分として、Ｆｅ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｂ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｂｅのうち１種または２種以上含み、残部が銅および不可避的不純物からなる銅基ろう接合金が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−283656号公報
【特許文献２】特開昭63−93496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、高集積化の進展によって、セラミックス基板上に配置する複数の回路部材の間隔は狭くなってきている。そのため、セラミックス基板上に配置する複数の回路部材の接合に用いられるろう材には、複数の回路部材のそれぞれの接合部からはみ出しにくく、はみ出したろう材同士が接することによって短絡するおそれが少ないことが求められている。
【０００９】
また、ろう材に含まれる活性金属は、酸化されやすいものであるため、酸化によって接合強度が低下するおそれを少なくしなければならないという課題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決すべく案出されたものであり、接合部における不要なはみ出しを少なくできるとともに、活性金属の酸化による接合強度低下の少ないろう材を提供することを目的とするものである。また、このろう材を用いることにより、隣り合う回路部材の間隔が狭くなっても短絡のおそれが少なく、高集積化に対応することができ、回路部材および放熱部材と支持基板との接合強度の高い回路基板を提供することを目的とするものである。さらに、この回路基板における回路部材上に電子部品を搭載した電子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のろう材は、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の回路基板は、絶縁性の支持基板の第１主面側に銅を含む回路部材を、前記第１主面に対向する第２主面側に放熱部材をそれぞれ設けてなる回路基板であって、前記回路部材は、前記支持基板の前記第１主面上に複数個並べて配置されて、上記構成のろう材からなる接合層を介して前記支持基板と接合されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の電子装置は、上記構成の回路基板における前記回路部材上に電子部品を搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のろう材によれば、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むことにより、ろう材の流れ性が良好であるとともに被接合部材との濡れ性が良好であることから、被接合部材間に生じる空隙を減少させることができるので、高い接合強度を得ることができる。また、元素Ｂが水素化合物からなることにより、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいので、酸化によって接合強度が低下するおそれを少なくすることができる。さらに、融点が高く粘性が低くなり過ぎるのを抑えることのできる元素Ｃを含むことにより、接合部における不要なはみ出しを少なくできるので、はみ出したろう材が接することによる短絡のおそれを少なくできる。
【００１５】
また、本発明の回路基板によれば、絶縁性の支持基板の第１主面側に銅を含む回路部材を、第１主面に対向する第２主面側に放熱部材をそれぞれ設けてなる回路基板であって、回路部材は支持基板の第１主面上に複数個並べて配置されて、本発明のろう材からなる接合層を介して支持基板と接合されていることにより、接合部における不要なはみ出しが少なく、隣り合う回路部材間の短絡のおそれを少なくできるので、高集積化に対応可能な回路基板とすることができる。また、支持基板と回路部材および放熱部材との間に生じる空隙が少なく高い接合強度を有しているので、信頼性の高い回路基板とすることができる。
【００１６】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の回路基板における回路部材上に電子部品を
搭載したことにより、隣り合う回路部材間の短絡がほとんど発生しなくなるので、信頼性の高い電子装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の回路基板の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図２】本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図３】本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図４】本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態のろう材およびこれを用いた回路基板ならびに電子装置の例について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の回路基板の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【００２０】
図１に示す例の回路基板10は、絶縁性の支持基板21の第１主面21ａに銅を含む回路部材41（41ａ，41ｂ）を、第２主面21ｂに放熱部材42をそれぞれ設けてなる回路基板10であって、回路基板10にそれぞれ設けてなる回路部材41および放熱部材42は、ろう材からなる接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21と接合されている。
【００２１】
そして、本実施形態において、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合に用いられるろう材が、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含んでなる。
【００２２】
また、接合層31ａ，31ｂ，32となるろう材における主成分は、銀および銅からなり、ここで主成分とは、ろう材を構成する全成分100質量％のうち、合算で50質量％以上を占め
る成分をいう。
【００２３】
そして、ろう材に含まれる、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種である元素Ａは、融点が低く溶融しやすいため、ろう材の流れ性が良好となることから、ろう材からなるそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32と支持基板21，回路部材41または放熱部材42との間に生じる空隙（ろう材が追従できずに残る隙間）を少なくできる。この空隙については、その有無を超音波探傷法により確認することができる。
【００２４】
また、ろう材に含まれる、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種である元素Ｂの水素化合物は、支持基板21，回路部材41および放熱部材42との濡れ性が良好であり、元素Ａを含むことによる、流れ性が良好であり空隙を少なくできる効果と相まって、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合強度を高くすることができる。そして、元素Ｂの水素化合物は、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいという特徴を有しているので、酸化によって接合強度が低下するおそれを少なくすることができる。この接合強度については、ＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して引きはがし強さを測定することにより確認することができる。元素Ｂの水素化合物は、例えば、組成式がそれぞれＴｉＨ２，ＺｒＨ２，ＨｆＨ２，ＮｂＨ２として示される水素化チタン，水素
化ジルコニウム，水素化ハフニウム，水素化ニオブである。
【００２５】
また、ろう材に含まれる、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種である元素Ｃは、融点が高く溶融しにくいため、ろう材の粘性が低くなり過ぎるのを抑えて接合部における接合層31ａ，31ｂの不要なはみ出しを少なくできる。なお、本実施形態において、回路部材41ａ，41ｂの各側面より接合層31ａ，31ｂが0.2ｍｍを超えてはみ出していることを、不要なはみ出しという。この接合層31ａ，31
ｂのはみ出している長さについては、光学顕微鏡で測定することができる。
【００２６】
そして、このろう材は、主成分として銀および銅を含むとともに、上述の特徴を有する元素Ａ，ＢおよびＣを含むことにより、ろう材の流れ性が良好であるとともに、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との濡れ性が良好であることから、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との間に生じる空隙を減少させることができるので、高い接合強度を得ることができる。また、元素Ｂが水素化合物からなることにより、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいので、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合強度が酸化によって低下するおそれを少なくすることができる。さらに、融点が高く粘性が低くなり過ぎるのを抑えることのできる元素Ｃを含むことにより、接合部における不要なはみ出しを少なくできるので、はみ出したろう材が接することによる短絡のおそれを少なくできる。
【００２７】
また、上述の特徴を得ることのできる元素Ａ，ＢおよびＣの好ましい含有量としては、ろう材を構成する全成分100質量％のうち、元素Ａの含有量が２質量％以上22質量％以下
であり、元素Ｂの含有量が１質量％以上８質量％以下であり、元素Ｃの含有量が１質量％以下８質量％以下であることが好適である。そして、残部が主成分である銀および銅となる。
【００２８】
また、ろう材における銅の含有量は、35質量％以上50質量％以下であることが好適である。銅の含有量が上記範囲であることにより、ろう材の流れ性を良好にすることができるとともに、銀および銅をそれぞれ単独で用いる場合よりも低い温度で支持基板21と回路部材41および放熱部材42とを空隙の少ない状態で良好に接合することができる。なお、ろう材を構成する各元素の同定および含有量については、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により求めればよい。
【００２９】
そして、図１に示す例の回路基板10は、絶縁性の支持基板21の第１主面21ａに銅を含む回路部材41ａ，41ｂを、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂに放熱部材42をそれぞれ設けてなる回路基板10であって、回路部材41ａ，41ｂは、支持基板21の第１主面21ａに複数個並べて配置されて、上記いずれかの構成の本実施形態のろう材からなるそれぞれの接合層31ａ，31ｂを介して支持基板21と接合されていることを特徴とするものである。
【００３０】
この回路基板10は、回路部材41ａ，41ｂが本実施形態のろう材からなる接合層31ａ，31ｂを介して支持基板21と接合されていることにより、接合部における不要なはみ出しが少なく、隣り合う回路部材41ａ，41ｂ間の短絡のおそれを少なくできるので、高集積化に対応可能な回路基板10とすることができる。また、支持基板21と回路部材41ａ，41ｂとの間に生じる空隙が少なく高い接合強度を有しているので、信頼性の高い回路基板10とすることができる。
【００３１】
また、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下であることが好適である。接合層31，32における元素Ｃは、平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下であるときには、接合部における不要なはみ出しをさらに少なくできるので、隣り合う回路部材41間の短絡のおそれをさらに少なくできる。また、支持基板21と回路部材41との間に
生じる空隙が十分抑制されるので、さらに高い接合強度を得ることができる。
【００３２】
なお、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径は、以下のようにして求めればよい。それぞれ50質量％の過酸化水素水および希硫酸が混合された溶液の温度を40℃とし、この溶液に接合層31，32を１分間浸漬して、エッチングした後、電子針微小部分析装置（Electron Probe Micro Analysis）を用いて元素Ｃを同定し、ＪＩＳ Ｈ 0501−1986（Ｉ
ＳＯ 2624−1973）に記載されている切断法に準拠して元素Ｃの平均結晶粒径を求めればよい。そして、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下とすうには、ろう材における元素Ｃの平均粒径を３μｍ以上10μｍ以下とすればよい。
【００３３】
また、接合層31，32を構成する全成分100質量％のうち、酸素の含有量が２質量％以下
であることが好適である。酸素の含有量が上記範囲であることにより、ろう材を構成する各元素の酸化が抑制されているので、回路部材41および放熱部材42と支持基板21との接合強度が低下するおそれを少なくできる。なお、接合層31，32に含まれる酸素の含有量は、赤外線吸収法により求めればよい。そして、接合層31，32を構成する全成分100質量％の
うち、酸素の含有量を２質量％以下とするには、接合層31，32となるろう材を構成する元素Ｂが水素化合物からなることによるろう材の酸化抑制と、接合時の熱処理の雰囲気を真空雰囲気とすればよい。
【００３４】
また、接合層31，32を構成する全成分100質量％のうち、炭素の含有量が0.05質量％以
下であることが好適である。接合層31，32の炭素の含有量が0.05質量％以下であるときには、元素Ｂと炭素と化合して生じる、クラックの起点となりやすい炭化物の含有量が制限されるので、接合層31，32にクラックが発生しにくくなる。なお、接合層31，32に含まれる炭素の含有量は、赤外線吸収法により求めればよい。そして、接合層31，32を構成する全成分100質量％のうち、炭素の含有量を0.05質量％以下とするには、接合時の熱処理を
、真空雰囲気中において、800℃以上900℃以下の範囲で加熱する前に、窒素雰囲気中において、350℃以上500℃以下の範囲で加熱すればよい。
【００３５】
次に、回路基板10を構成する支持基板21は、回路部材41ａ，41ｂや放熱部材42を接合可能な大きさを有するものであり、厚みは用途によって異なるが、熱抵抗を抑制し、耐久性を維持するには、厚みは0.13ｍｍ以上0.64ｍｍ以下とすることが好適である。
【００３６】
また、支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂには直径が0.15ｍｍ以上のピンホール状の欠陥がないことが好適である。直径が0.15ｍｍ以上のピンホール状の欠陥がなければ、支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに水分が吸着しにくいので、回路基板10を湿度の高い環境で用いることができる。
【００３７】
また、支持基板21は、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることが好適である。このセラミックスは焼結体または単結晶のいずれでもよい。
【００３８】
なお、ここでいう主成分とは、セラミックスを構成する全成分100質量％のうち、50質
量％以上を占める成分をいう。この主成分の同定については、Ｘ線回折法を用い、主成分の含有量については蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法により求めればよい。具体的な主成分の含有量の求め方については、支持基板21の主成分が窒化珪素であるときには、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法で珪素の含有量を求め、窒化物に換算すれば窒化珪素の含有量を求めることができる。また、支持基板21の主成分が窒化アルミニウムであるときには、上記と同様の方法でアルミニウムの含有量を求め、窒化物に換算すれば窒化アルミニウムの含有量を求めることができる。
【００３９】
そして、支持基板21が窒化珪素を主成分とするセラミックスからなるときには、40Ｗ／
（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有しているとともに、３点曲げ強度が500ＭＰa以上、動的弾性率が300ＧＰａ以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が13ＧＰａ以上、さらに破壊靱性（Ｋ１
Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上の優れた機械的特性を有しているため、回路基板10を構成した際、特に耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性が向上し、信頼性に優れているので長期間にわたって使用することができる回路基板10となる。
【００４０】
ここで、機械的特性については、回路基板10にエッチング等の処理を施し、回路部材41，放熱部材42および接合層31，32を取り除いた支持基板21を用いて行なう。まず、３点曲げ強度については、ＪＩＳ Ｒ 1601−2008（ＩＳＯ 14704:2000（ＭＯＤ））に準拠して測定すればよい。なお、支持基板21の厚みが薄く、支持基板21から切り出した試験片の厚みを３ｍｍとすることができないときには、支持基板21の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好ましい。
【００４１】
また、動的弾性率については、ＪＩＳ Ｒ 1602−1995で規定される超音波パルス法に準拠して測定すればよい。なお、支持基板21の厚みが薄く、支持基板21から切り出した試験片の厚みを４ｍｍとすることができないときには、支持基板21の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好ましい。
【００４２】
ビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）については、それぞれＪＩＳ Ｒ 1610−2003（ＩＳＯ 14705：2000（ＭＯＤ）），ＪＩＳ Ｒ 1607−1995で規定される
圧子圧入法（ＩＦ法）に準拠して測定すればよい。なお、支持基板21の厚みが薄く、支持基板21から切り出した試験片の厚みをそれぞれＪＩＳ Ｒ 1610−2003（ＩＳＯ 14705
：2000（ＭＯＤ）），ＪＩＳ Ｒ 1607−1995 圧子圧入法（ＩＦ法）で規定する0.5ｍ
ｍ，３ｍｍとすることができないときには、支持基板21の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価して、その結果が上記数値を満足することが好ましい。
【００４３】
ただし、そのままの厚みで評価して上記数値を満足することができないほどに支持基板21の厚みが薄いときには、試験片寸法や得られた測定値から計算式により各機械的特性値を求めればよい。
【００４４】
なお、上記機械的特性を得るには、主成分である窒化珪素を少なくとも80質量％以上含有していることが好適で、その他の添加成分として、酸化エルビウム，酸化マグネシウム，酸化珪素，酸化モリブデンおよび酸化アルミニウム等が含まれていてもよい。
【００４５】
また、支持基板21が窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなるときには、熱伝導率が150Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるため、回路基板10の放熱特性を高くすることが
できる。
【００４６】
また、支持基板21の電気的特性は、体積固有抵抗が常温で10１２Ω・ｍ以上かつ300℃
で10１０Ω・ｍ以上であることが好ましい。支持基板21がこれらの電気的特性を有していることにより、支持基板21の第１主面21ａに設けられる回路部材41上に搭載される電子部品の動作時に回路部材41側から放熱部材42側への電流のリークを抑制することができるため、電力損失を発生させないとともに、電子装置の誤動作を低減することができる。
【００４７】
また、回路基板10は、元素Ｂが支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素と化学結合していることが好適であり、元素Ｂと支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素との化学結合は高い共有結合性を有するので、回路部材41と支持基板21との接合強度を高くすることができる。
【００４８】
ここで、支持基板21の第１主面21ａ近傍とは、支持基板21の主面21ａの表面から20μｍ
までの深さの範囲をいう。そして、例えば元素Ｂがチタンであって、支持基板21が窒化珪素を主成分とするセラミックスからなるときには、化学結合した化合物は、ＴｉＳｉｘ（但し、ｘは１以上３以下である。）およびＴｉ５Ｓｉ３等である。この元素Ｂが支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素と化学結合している状態については、Ｘ線回折法を用いて同定することができる。
【００４９】
また、回路基板10を構成する回路部材41a，41ｂは、回路基板10における回路部材41ａ
，41ｂ上に搭載される電子部品（図示しない）の形状等によって回路部材41ａ，41ｂの形状が決められ、電子部品の発熱量や回路部材41ａ，41ｂを流れる電流の大きさ等に対応できることが要求される。この要求に応えられる厚みとしては、例えば、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である。
【００５０】
また、回路基板10を構成する放熱部材42は、発熱した電子部品からの熱を逃がすという機能を有するものであり、支持基板21の厚みが0.13ｍｍ以上0.64ｍｍ以下であり、回路部材41ａ，41ｂの厚みが0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下であるとき、放熱部材42の厚みは、例えば、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である。また、接合層31ａ，31ｂ，32の厚みは、例えば10μｍ以上20μｍ以下である。
【００５１】
また、回路基板10を構成する回路部材41および放熱部材42は、熱伝導性の高い金属である銅を主成分とすることが好適である。なお、ここでいう主成分とは、それぞれ回路部材41および放熱部材42を構成する全成分100質量％のうち、50質量％以上を占める成分であ
り、80質量％以上を占めるのが好ましい。
【００５２】
回路部材41を主成分とする銅としては、電気抵抗が低く、熱伝導率が高いため、回路特性（電子部品の発熱を抑制し、電力損失を少なくする特性）や放熱特性に優れた銅の含有量の多い、無酸素銅，タフピッチ銅およびりん脱酸銅から選ばれる１種以上であることが好適である。特に、無酸素銅のうち、銅の含有量が99．995質量％以上である線形結晶無
酸素銅，単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解銅のいずれかを用いることが好適である。
【００５３】
このように銅の含有量の多い回路部材41を設けた回路基板10は、降伏応力が低く、高温下で塑性変形しやすくなるため、支持基板21から回路部材41が剥がれることが少なく、より信頼性の高い回路基板10となる。また、銅の含有量が多い放熱部材42を設けた回路基板10は、放熱特性のさらに高いものとなる。なお、回路部材41および放熱部材42を構成する各成分の含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法により求めることができる。
【００５４】
また、回路部材41および放熱部材42の各体積固有抵抗は、５×10−８Ω・ｍ以下、特に３×10−８Ω・ｍ以下であることが望ましい。
【００５５】
図２〜図４は、本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はそれぞれの図２〜図４（ａ）のＢ−Ｂ’線，Ｃ−Ｃ’線およびＤ−Ｄ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。なお、図２〜図４において、図１と同様の部材には同じ符号を用いて示す。
【００５６】
図２に示す例の回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａに複数個並べて配置される回路部材41ａおよび回路部材41ｂを平面視したときの大きさが同等であり、第２主面21ｂに設けられる放熱部材42の構成は図１に示す例の回路基板10と同じである。図２に示す例のように、支持基板21の第１主面21ａに大きさが同等の回路部材41ａおよび回路部材41ｂが配置されているときには、図１に示す例の回路基板10と比較して、回路基板10の製造工程
で発生する支持基板21の反りを抑制することができる。
【００５７】
また、図３に示す例の回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａに複数の回路部材41が複数行，複数列に配置されており、第２主面21ｂに設けられる放熱部材42は図１に示す例の回路基板10と同じである。図３に示す例のように、支持基板21の第１主面21ａに大きさの等しい複数の回路部材41が複数行，複数列に配置されているときには、図１に示す例の回路基板10と比較して、回路基板10の製造工程で発生する支持基板21の反りを抑制することができる。
【００５８】
さらに、図４に示す例の回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａに複数の回路部材41が複数行，複数列に配置されており、第２主面21ｂに複数の放熱部材42が複数行，複数列に配置されている回路基板10である。図４に示す例のように、第１主面21ａおよび第２主面21ｂにそれぞれ大きさの等しい回路部材41および放熱部材42が複数行，複数列に配置されているときには、回路基板10の製造工程で発生する支持基板21の反りを抑制することができるとともに、支持基板21を境界とする上下の対称性がよくなるので、図３に示す例の回路基板10と比較して、それぞれの回路部材41に搭載する電子部品の発熱にばらつきが生じても、それぞれの放熱部材42で放熱することができるので、放熱部材42の剥がれにくい信頼性の高い回路基板10とすることができる。
【００５９】
次に、本実施形態のろう材の製造方法の一例について説明する。
【００６０】
ろう材は、主成分となる銀および銅の粉末と、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａからなる粉末と、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物からなる粉末と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃからなる粉末とを用意する。そして、所定量秤量して混合した後、樹脂および有機溶媒を添加し、順次混練して脱気することによってペースト状のろう材を得ることができる。
【００６１】
ここで、樹脂としては、例えば、アクリル樹脂，メチルセルロース，エチルセルロース，ニトロセルロース，ポリレート，ポリメタレート等を用いることができ、有機溶媒としては、例えば、テルピネオール等のアルコール，アセトン，トルエン，キシレン，ジエチレングリコールモノブチルエーテル等を用いることができる。
【００６２】
あるいは、ろう材を構成する混合粉末に、無機化合物フラックスおよび有機溶媒を添加し、順次混練して脱気することによっても、ペースト状のろう材を得ることができる。このとき、無機化合物フラックスに用いる無機化合物としては、例えば、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３），ホウフッ化水素酸（ＨＢＦ４）等の酸、塩化リチウム（ＬｉＣｌ），塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）等の塩化物、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）等のフッ化物、臭化カリウム（ＫＢｒ）等の臭化物、４ホウ酸カリウム５水和物（Ｋ２Ｂ４Ｏ７・５Ｈ２Ｏ）等を用いることができる。
【００６３】
特に、ろう材における元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃの各含有量は、元素Ａの含有量が２質量％以上22質量％以下であり、元素Ｂの水素化合物の含有量が１質量％以上８質量％以下であり、元素Ｃの含有量が１質量％以下８質量％以下であることが好適であり、上記範囲の含有量とするには、本実施形態のろう材を構成する粉末100質量％のう
ち、元素Ａからなる粉末，元素Ｂの水素化合物からなる粉末，元素Ｃからなる粉末の各含有量をそれぞれ２質量％以上22質量％以下、１質量％以上８質量％以下および１質量％以下８質量％以下とすればよい。
【００６４】
また、ろう材における銅の含有量を35質量％以上50質量％以下とするには、ろう材を構
成する粉末100質量％のうち、銅の粉末の含有量を35質量％以上50質量％以下とすればよ
い。
【００６５】
また、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径を３μｍ以上10μｍ以下とするには、平均粒径が３μｍ以上10μｍ以下である、元素Ｃからなる粉末を用いればよい。
【００６６】
以上のような製造方法で得られたろう材は、流れ性が良好であるとともに、支持基板21，回路部材41および放熱部材42とろう材との濡れ性が良好であることから、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との間に生じる空隙を減少させることができるので、高い接合強度を得ることができる。また、元素Ｂが水素化合物からなることにより、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいので、酸化によって支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合強度が低下するおそれを少なくすることができる。さらに、融点が高く粘性が低くなり過ぎるのを抑えることのできる元素Ｃを含むことにより、接合部における不要なはみ出しを少なくできるので、はみ出したろう材が接することによる短絡のおそれを少なくできる。
【００６７】
次に、本実施形態の回路基板の製造方法として、図１に示す回路基板10の例について説明する。
【００６８】
まず、長さが30ｍｍ以上250ｍｍ以下，幅が10ｍｍ以上200ｍｍ以下，厚みが0.13ｍｍ以上0.64ｍｍ以下の窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる支持基板21を作製し、支持基板21を800℃以上900℃以下で熱処理することで、支持基板21の表面に付着した有機物や残留炭素を除去する。
【００６９】
次に、熱処理した支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに、ペースト状の本実施形態のろう材を回路部材41および放熱部材42の配置に合わせて、スクリーン印刷法，加圧印刷法および刷毛塗り法等のいずれかの方法で塗布した後、120℃以上150℃以下で乾燥させる。
【００７０】
そして、支持基板21の第１主面21ａに塗布して乾燥させた本実施形態のろう材の上に、銅を含む複数の回路部材41ａ，41ｂを、第２主面21ｂに塗布して乾燥させた本実施形態のろう材の上に、放熱部材42を配置し、真空雰囲気中において、800℃以上900℃以下の範囲で加熱することにより、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42を本実施形態のろう材からなるそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21に接合した回路基板10を得ることができる。なお、上記熱処理を真空雰囲気で行なうことにより、接合層31ａ，31ｂ，32の酸素の含有量を２質量％以下とすることができる。また、元素Ｂが支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素と化学結合している回路基板10を得るには、上記温度を840℃以上900℃以下にすればよい。
【００７１】
また、接合層31ａ，31ｂ，32における炭素の含有量がそれぞれ0.05質量％以下である回路基板10を得るには、接合時の熱処理を、窒素雰囲気中において、350℃以上500℃以下の範囲で加熱した後、真空雰囲気中において、800℃以上900℃以下の範囲で加熱すればよい。
【００７２】
また、回路部材41として、複数配置される回路部材41を覆う大きさの銅を含む金属箔を支持基板21の主面21ａに本実施形態のろう材を介して接合した後に、例えば、１行２列，２行４列，３行２列，３行３列等の行列状等の区分配置に合わせて、接合された金属箔の表面にレジストを印刷し、120℃以上150℃以下でレジストを乾燥させて、硝弗硫酸，弗硝酸、塩酸または塩化第２鉄水溶液等を接合体に吹き付けることにより、金属箔の表面にレジストが印刷されていない部分を除去し、さらに水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウ
ム水溶液等のアルカリ水溶液を用いてレジストを除去することで、本実施形態の回路基板10を構成する回路部材41としてもよい。
【００７３】
また、銅を含む回路部材41の酸化を抑制するため、回路部材41の表面をパラジウムを介してニッケルまたは金で被覆してもよい。さらに、放熱部材42についても、放熱部材42の表面をパラジウムを介してニッケルまたは金で被覆してもよい。
【００７４】
あるいは、回路部材41および放熱部材42の各表面を化学研磨した後、２−アミノピリジン，２−アミノキノリン，２−アミノピリミジン，６−アミノピリミジン，２−アミノピラジン，２−アミノキナゾリン，４−アミノキナゾリン，２−アミノキノキサリン，８−アミノプリン，２−アミノベンゾイミダゾール，アミノトリアジン，アミノトリアゾールおよびこれらの置換誘導体のうちの少なくとも１種を含む水溶液に浸漬処理することにより、酸化を抑制してもよい。
【００７５】
以上のような製造方法で得られた回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａ側に銅を含む回路部材41を、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂ側に放熱部材42をそれぞれ設けてなり、回路部材41が支持基板21の第１主面21ａ上に複数個並べて配置されて、本実施形態のろう材からなる接合層31を介して接合されていることにより、接合部における不要なはみ出しが少なく、隣り合う回路部材41ａ，41ｂ間の短絡のおそれが少ないので、高集積化に対応可能な回路基板10とすることができる。また、支持基板21と回路部材41との間に生じる空隙が少なく高い接合強度を有しているので信頼性の高い回路基板10とすることができる。さらに、回路基板10を構成する回路部材41として、含有量が99.995質量％以上の銅を用いれば、回路部材41上に電子部品を搭載したときに、電子部品から発生した熱を長期間にわたって効率よく放熱することができる。
【００７６】
また、上述した特性を有する本実施形態の回路基板10における回路部材41上に、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，インテリジェント・パワー・モジュール（ＩＰＭ）素子，金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等の各種電子部品を搭載した電子装置は、短絡のおそれが少ないので高い信頼性を得ることができる。
【００７７】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００７８】
まず、表１〜表３に示す含有量となるように、各種粉末を所定量秤量して混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することによって、ペースト状のろう材を得た。なお、表１〜表３では、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃが１種である場合は、それぞれＡ１，Ｂ１およびＣ１の各欄にそれらの元素記号を、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃが２種の場合は、それぞれＡ１およびＡ２，Ｂ１およびＢ２，Ｃ１およびＣ２の各欄にそれらの元素記号を記した。
【００７９】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備し、支持基板21を840℃で熱処理することによって
、支持基板21の表面に付着した有機物や残留炭素を除去した。その後、熱処理した支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに、図２に示す回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42の配置に対応する部分にペースト状のろう材をスクリーン印刷で塗布した後、135℃
で乾燥させることによって、接合層31ａ，31ｂ，32を形成した。
【００８０】
そして、支持基板21の第１主面21ａに無酸素銅からなる回路部材41ａ，41ｂを、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂに無酸素銅からなる放熱部材42をそれぞれ接合層31ａ，31ｂ，32に接するように配置して、真空雰囲気中において、840℃で加熱することにより、
回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42がそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21に接合された回路基板を得た。
【００８１】
なお、支持基板21の第１主面21ａに無酸素銅からなる金属箔を接合した後に、回路部材41ａ，41ｂが図２に示す形状および配置となるように、この金属箔の表面の一部にレジストを印刷して、135℃でレジストを乾燥させて、塩化第２鉄水溶液等を接合体に吹き付け
ることにより、金属箔の表面にレジストが印刷されていない部分を除去し、さらに水酸化ナトリウム水溶液を用いてレジストを除去することによっても、回路部材41ａ，41ｂとすることができる。
【００８２】
この回路部材41ａ，41ｂは、それぞれ一辺が24ｍｍの正方形状であり、厚みが0.3ｍｍ
であり、回路部材41ａと回路部材41ｂとの間隔を２ｍｍとした。また、放熱部材42は、長さが58ｍｍであり、幅が26ｍｍであり、厚みを0.3ｍｍとした。さらに、接合層31ａ，31
ｂ，32は、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42に合わせた形状とし、厚みを0.02ｍｍとした。
【００８３】
そして、回路部材41ａ，41ｂの側面と支持基板21の側面とを垂直に結ぶ線上における、回路部材41ａおよび回路部材41ｂの各側面からはみ出している接合層31ａおよび接合層31ｂの最大長さを、光学顕微鏡により倍率を50倍で測定し、この最大長さをはみ出し長さとした。なお、本実施例において、このはみ出し長さが0.2ｍｍを超えているときには、不
要なはみ出しを生じているものとする。
【００８４】
また、超音波探傷法により支持基板21と接合層31ａ，31ｂとの間に生じている空隙を平面視した面積ＳＶを測定し、空隙が全くない状態の面積、すなわち回路部材41ａ，41ｂの主面の面積ＳＯとし、面積ＳＯに対する面積ＳＶの比率（＝ＳＶ／ＳＯ×100）を求め、
この値を空隙率とした。ここで、超音波探傷法の測定条件は、探傷周波数を50ＭＨｚ，ゲインを30ｄＢ，スキャンピッチを100μｍとした。
【００８５】
また、回路部材41ａの引きはがし強さをＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して測定することにより、回路部材41ａと支持基板21との接合強度を評価した。なお、回路部材41ａの幅をエッチングにより24ｍｍから10ｍｍに狭くした後に引きはがし強さを測定した。
【００８６】
また、各ろう材を構成する各元素の同定および含有量については、蛍光Ｘ線分析法により求めた。これら測定値および計算値を表１〜表３に示す。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【表２】
【００８９】
【表３】
【００９０】
表１〜表３に示す通り、試料Ｎｏ．２，３，５〜７，９〜92は、銀および銅を主成分とし、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むろう材からなる接合層31a，31ｂを介して回路部材41ａ，41ｂが支持
基板21と接合されていることから、ろう材の流れ性が良好であるとともに、支持基板21と回路部材41ａ，41ｂとの濡れ性が良好であることから、支持基板21と回路部材41ａ，41ｂとの間に生じる空隙が少ないので高い接合強度が得られるとともに、0.2ｍｍを超える不
要なはみ出しがないので、短絡のおそれの少ない回路基板とすることができることがわかった。
【００９１】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃがそれぞれインジウム，水素化チタンおよびモリブデンであり、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物の含有量が同じで、元素Ｃの含有量が異なる試料Ｎｏ．９〜18を比べると、試料Ｎｏ，10〜17は元素Ｃのが１質量％以上８質量％以下であることから、接合層31ａおよび接合層31ｂのはみ出しがなく、支持基板21と接合層31との間の空隙も少ないことがわかった。
【００９２】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃがそれぞれインジウム，水素化チタンおよびモリブデンであり、元素Ａ，元素Ｃの含有量が同じで、元素Ｂの水素化合物の含有量が異なる試料Ｎｏ．５〜７，43〜45を比べると、試料Ｎｏ．６，７，43，44は元素Ｂの水素化合物が１質量％以上８質量％以下であることから、引きはがし強さが30ｋＮ／ｍ以上であり、回路部材41ａと支持基板21との接合強度が高いことがわかった。
【００９３】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃがそれぞれインジウム，チタンおよびモリブデンであり、元素Ｂの水素化合物，元素Ｃの含有量が同じで、元素Ａの含有量が異なる試料Ｎｏ．２，３，７，12〜15，70〜72を比べると、試料Ｎｏ．３，７，12〜15，70，71は、元素Ａが２質量％以上22質量％以下であることから、支持基板21と接合層31との間の空隙率がゼロであり、接合強度が高く、はみ出し長さも短いことがわかった。
【００９４】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃの種類および各含有量が同じである試料Ｎｏ．11〜15を比べると、試料Ｎｏ．12，13，14は、銅の含有量が35質量％以上50質量％以下であることから、空隙がない上、接合強度が十分確保され、はみ出していないこと
がわかった。
【実施例２】
【００９５】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとして錫、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％
および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することによって、ペースト状のろう材を得た。なお、モリブデンの粉末は、表４に示す平均粒径の粉末を用いた。
【００９６】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備した後、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42を支持基板21に加熱して接合する温度を840℃から900℃に変更する以外は、実施例１に示した方法と同じ方法により回路基板を得た。
【００９７】
そして、実施例１に示した方法と同様の方法ではみ出し長さ，空隙率および引きはがし強さを求め、それぞれ表４に示した。
【００９８】
また、接合層31におけるモリブデンの平均結晶粒径は、それぞれ50質量％の過酸化水素水および希硫酸が混合された溶液の温度を40℃とし、この溶液に接合層31を１分間浸漬して、エッチングした後、電子針微小部分析装置（Electron Probe Micro Analysis）を用
いてモリブデンを同定し、ＪＩＳ Ｈ 0501−1986（ＩＳＯ 2624−1973）に記載されている切断法に準拠して求めた。
【００９９】
【表４】
【０１００】
表４に示す通り、接合層31における元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下である試料Ｎｏ．94〜97は、接合部における不要なはみ出しが抑制されるとともに、支持基板21と回路部材41との間に生じる空隙が十分抑制されているので、高い接合強度が得られていることがわかった。
【実施例３】
【０１０１】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとして錫、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％
および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、表５に示す雰囲気で順次混練して脱気することによって、ペースト状のろう材を得た。なお、上記雰囲気が真空雰囲気である場合については、その到達真空度を、また、得られたろう材に含まれる酸素の含有量を赤外線吸収法によって測定し、その値をそれぞれ表５に示した。
【０１０２】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備した後、実施例１に示した方法と同じ方法により回路基板を得た。
【０１０３】
そして、実施例１と同様に回路部材41ａの引きはがし強さをＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して測定し、その値を表５に示した。
【０１０４】
【表５】
【０１０５】
表５に示す通り、酸素の含有量が２質量％以下であるろう材を用いた試料Ｎｏ．100，101は、酸素の含有量が２質量％を超えるろう材を用いた試料Ｎｏ．99よりも引きはがし強さが高く、高い接合強度を得られていることがわかった。
【実施例４】
【０１０６】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとして錫、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％
および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することにより、ペースト状のろう材を得た。
【０１０７】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備し、支持基板21を800℃以上900℃以下で熱処理することによって、支持基板21の表面に付着した有機物や残留炭素を除去した。その後、熱処理した支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに、図２に示す回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42の配置に対応する部分にペースト状のろう材をスクリーン印刷で塗布した後、135℃で乾燥させることによって、接合層31ａ，31ｂ，32を形成した。
【０１０８】
そして、支持基板21の第１主面21ａに無酸素銅からなる回路部材41ａ，41ｂを、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂに無酸素銅からなる放熱部材42をそれぞれ接合層31ａ，31ｂ，32に接するように配置して、窒素雰囲気中において、表６に示す温度で加熱した後、真空雰囲気中において、850℃で加熱することにより、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部
材42がそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21に接合された回路基板を得た。
【０１０９】
そして、接合層31ａ，31ｂ，32に含まれる炭素の含有量を赤外線吸収法により求めた。また、回路基板のヒートサイクル試験を行ない、3000サイクル以降100サイクル経過する
毎に、光学顕微鏡を用いて500倍の倍率で接合層31ａ，31b，32に生じるクラックの有無を確認した。なお、１サイクルは、室温から−45℃に降温して15分保持してから、昇温して125℃で15分保持した後、室温まで降温するというサイクルとした。クラックが接合層31
ａ，31b，32のいずれかに確認されたサイクル数を表６に示す。
【０１１０】
【表６】
【０１１１】
表６に示す通り、接合層31ａ，31b，32における炭素の含有量がそれぞれ0.05質量％以
下である試料Ｎｏ．103，104は、元素Ｂであるチタンと化合して、クラックの起点となり
やすい炭化物の含有量が制限されているので、接合層31ａ，31b，32にクラックが発生し
にくくなっていることがわかった。
【実施例５】
【０１１２】
窒化アルミニウムおよび窒化珪素を主成分とするセラミックスからなる支持基板21を準備し、無酸素銅およびＳＵＳ304からなる回路部材41および放熱部材42を実施例１と同様
の本実施形態のろう材からなる接合層31，32を介して接合した回路基板を作製した。そして、このような材質および構成の回路基板の回路部材41の主面に単位面積当たり40Ｗ／ｍ２の熱量を与えたものとみなしたシミュレーションを行ない、回路基板の熱抵抗を推定した。その推定値を表７に示す。
【０１１３】
【表７】
【０１１４】
表７に示す通り、回路部材41および放熱部材42がＳＵＳ304からなる試料Ｎｏ．106，108，110に対し、回路部材41および放熱部材42が無酸素銅からなる試料Ｎｏ．105，107，109は、同じ材質の支持基板21を用いた試料と比較して、シミュレーション結果の熱抵抗値
が小さかった。この結果より、銅は鉄より熱伝導率が高いので、放熱特性を高められることがわかった。
【実施例６】
【０１１５】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとしてインジウム、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロース
およびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することにより、ペースト状のろう材を得た。このろう材を用いて、表８に示す接合の熱処理温度とした以外は実施例１と同様の方法で回路基板を得た。
【０１１６】
そして、Ｘ線回折法を用いて同定することにより、チタンが支持基板21の第１主面近傍にある珪素と化学結合している状態を確認し、珪化チタンの有無を表８に記入した。また、実施例１と同様に回路部材41ａの引きはがし強さをＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して測定し、その値を表８に示した。
【０１１７】
【表８】
【０１１８】
表８に示す通り、試料Ｎｏ．111，112は、珪化チタンが同定されており、珪化チタンが同定されなかった試料Ｎｏ．113よりも引きはがし強さの値が高くなった。従って、接合
時に840℃以上900℃以下の温度で熱処理することによって、窒化珪素を主成分とする支持基板21の第１主面21ａ近傍の珪素と元素Ｂであるチタンとが化学結合し、チタンと珪素と
の結合が高い共有結合性を有するので、接合強度を高められることがわかった。
【０１１９】
また、このように優れた本実施形態の回路基板の回路部材上に電子部品を搭載したところ、短絡のおそれの少ない信頼性の高い電子装置とすることができた。
【符号の説明】
【０１２０】
10：回路基板
21：支持基板
31，32：接合層
41：回路部材
42：放熱部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス基板の一方の主面に回路部材を、他方の主面に放熱部材を接合する際に用いられるろう材に関するものである。また、セラミックス基板に、このろう材からなる接合層を介して回路部材および放熱部材が接合された回路基板およびこの回路基板の回路部材上に電子部品が搭載された電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，インテリジェント・パワー・モジュール（ＩＰＭ）素子，金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等の各種電子部品が回路基板の回路部材上に搭載された電子装置が用いられている。
【０００３】
そして、電子部品を搭載する回路部材を設けてなる回路基板としては、セラミックス基板の一方の主面に回路部材として銅板を接合し、他方の主面に放熱性の良好な放熱部材として銅板を接合してなる回路基板が用いられており、セラミックス基板と、回路部材および放熱部材との接合にはろう材が用いられている。
【０００４】
そのため、セラミックス基板に回路部材および放熱部材を接合する際に用いられるろう材には高い接合強度が求められ、このろう材を用いて回路部材および放熱部材が接合された回路基板には、放熱特性に優れ長期間の使用に耐え得る高い信頼性が求められている。
【０００５】
このような回路基板として、例えば特許文献１には、カーボン粉末と、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂから選択される少なくとも１種の活性金属とを含有する銀−銅系ろう材層を介して、セラミックス基板に金属回路板を接合して成るセラミックス回路基板が提案されている。また、銀−銅系ろう材層は、さらにＩｎ，Ｚｎ，ＣｄおよびＳｎから選択される少なくとも１種の元素を含有することにより、ろう材の融点を低下させて金属回路板の接合温度を低下させられることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、流動性がよく、接合強度も高い上に、耐食性が良好なろう材として、Ｚｎ20〜40ｗｔ％，Ａｇ10〜15ｗｔ％，Ｐ0.005〜0.07ｗｔ％，Ｓｎ0.1〜１ｗｔ％，Ａｌ0.1〜１ｗｔ％，さらに副成分として、Ｆｅ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｂ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｂｅのうち１種または２種以上含み、残部が銅および不可避的不純物からなる銅基ろう接合金が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−283656号公報
【特許文献２】特開昭63−93496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、高集積化の進展によって、セラミックス基板上に配置する複数の回路部材の間隔は狭くなってきている。そのため、セラミックス基板上に配置する複数の回路部材の接合に用いられるろう材には、複数の回路部材のそれぞれの接合部からはみ出しにくく、はみ出したろう材同士が接することによって短絡するおそれが少ないことが求められている。
【０００９】
また、ろう材に含まれる活性金属は、酸化されやすいものであるため、酸化によって接合強度が低下するおそれを少なくしなければならないという課題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決すべく案出されたものであり、接合部における不要なはみ出しを少なくできるとともに、活性金属の酸化による接合強度低下の少ないろう材を提供することを目的とするものである。また、このろう材を用いることにより、隣り合う回路部材の間隔が狭くなっても短絡のおそれが少なく、高集積化に対応することができ、回路部材および放熱部材と支持基板との接合強度の高い回路基板を提供することを目的とするものである。さらに、この回路基板における回路部材上に電子部品を搭載した電子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のろう材は、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の回路基板は、絶縁性の支持基板の第１主面側に銅を含む回路部材を、前記第１主面に対向する第２主面側に放熱部材をそれぞれ設けてなる回路基板であって、前記回路部材は、前記支持基板の前記第１主面上に複数個並べて配置されて、上記構成のろう材からなる接合層を介して前記支持基板と接合されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の電子装置は、上記構成の回路基板における前記回路部材上に電子部品を搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のろう材によれば、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むことにより、ろう材の流れ性が良好であるとともに被接合部材との濡れ性が良好であることから、被接合部材間に生じる空隙を減少させることができるので、高い接合強度を得ることができる。また、元素Ｂが水素化合物からなることにより、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいので、酸化によって接合強度が低下するおそれを少なくすることができる。さらに、融点が高く粘性が低くなり過ぎるのを抑えることのできる元素Ｃを含むことにより、接合部における不要なはみ出しを少なくできるので、はみ出したろう材が接することによる短絡のおそれを少なくできる。
【００１５】
また、本発明の回路基板によれば、絶縁性の支持基板の第１主面側に銅を含む回路部材を、第１主面に対向する第２主面側に放熱部材をそれぞれ設けてなる回路基板であって、回路部材は支持基板の第１主面上に複数個並べて配置されて、本発明のろう材からなる接合層を介して支持基板と接合されていることにより、接合部における不要なはみ出しが少なく、隣り合う回路部材間の短絡のおそれを少なくできるので、高集積化に対応可能な回路基板とすることができる。また、支持基板と回路部材および放熱部材との間に生じる空隙が少なく高い接合強度を有しているので、信頼性の高い回路基板とすることができる。
【００１６】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の回路基板における回路部材上に電子部品を
搭載したことにより、隣り合う回路部材間の短絡がほとんど発生しなくなるので、信頼性の高い電子装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の回路基板の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図２】本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図３】本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【図４】本実施形態の回路基板のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態のろう材およびこれを用いた回路基板ならびに電子装置の例について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の回路基板の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。
【００２０】
図１に示す例の回路基板10は、絶縁性の支持基板21の第１主面21ａに銅を含む回路部材41（41ａ，41ｂ）を、第２主面21ｂに放熱部材42をそれぞれ設けてなる回路基板10であって、回路基板10にそれぞれ設けてなる回路部材41および放熱部材42は、ろう材からなる接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21と接合されている。
【００２１】
そして、本実施形態において、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合に用いられるろう材が、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含んでなる。
【００２２】
また、接合層31ａ，31ｂ，32となるろう材における主成分は、銀および銅からなり、ここで主成分とは、ろう材を構成する全成分100質量％のうち、合算で50質量％以上を占め
る成分をいう。
【００２３】
そして、ろう材に含まれる、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種である元素Ａは、融点が低く溶融しやすいため、ろう材の流れ性が良好となることから、ろう材からなるそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32と支持基板21，回路部材41または放熱部材42との間に生じる空隙（ろう材が追従できずに残る隙間）を少なくできる。この空隙については、その有無を超音波探傷法により確認することができる。
【００２４】
また、ろう材に含まれる、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種である元素Ｂの水素化合物は、支持基板21，回路部材41および放熱部材42との濡れ性が良好であり、元素Ａを含むことによる、流れ性が良好であり空隙を少なくできる効果と相まって、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合強度を高くすることができる。そして、元素Ｂの水素化合物は、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいという特徴を有しているので、酸化によって接合強度が低下するおそれを少なくすることができる。この接合強度については、ＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して引きはがし強さを測定することにより確認することができる。元素Ｂの水素化合物は、例えば、組成式がそれぞれＴｉＨ２，ＺｒＨ２，ＨｆＨ２，ＮｂＨ２として示される水素化チタン，水素
化ジルコニウム，水素化ハフニウム，水素化ニオブである。
【００２５】
また、ろう材に含まれる、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種である元素Ｃは、融点が高く溶融しにくいため、ろう材の粘性が低くなり過ぎるのを抑えて接合部における接合層31ａ，31ｂの不要なはみ出しを少なくできる。なお、本実施形態において、回路部材41ａ，41ｂの各側面より接合層31ａ，31ｂが0.2ｍｍを超えてはみ出していることを、不要なはみ出しという。この接合層31ａ，31
ｂのはみ出している長さについては、光学顕微鏡で測定することができる。
【００２６】
そして、このろう材は、主成分として銀および銅を含むとともに、上述の特徴を有する元素Ａ，ＢおよびＣを含むことにより、ろう材の流れ性が良好であるとともに、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との濡れ性が良好であることから、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との間に生じる空隙を減少させることができるので、高い接合強度を得ることができる。また、元素Ｂが水素化合物からなることにより、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいので、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合強度が酸化によって低下するおそれを少なくすることができる。さらに、融点が高く粘性が低くなり過ぎるのを抑えることのできる元素Ｃを含むことにより、接合部における不要なはみ出しを少なくできるので、はみ出したろう材が接することによる短絡のおそれを少なくできる。
【００２７】
また、上述の特徴を得ることのできる元素Ａ，ＢおよびＣの好ましい含有量としては、ろう材を構成する全成分100質量％のうち、元素Ａの含有量が２質量％以上22質量％以下
であり、元素Ｂの含有量が１質量％以上８質量％以下であり、元素Ｃの含有量が１質量％以下８質量％以下であることが好適である。そして、残部が主成分である銀および銅となる。
【００２８】
また、ろう材における銅の含有量は、35質量％以上50質量％以下であることが好適である。銅の含有量が上記範囲であることにより、ろう材の流れ性を良好にすることができるとともに、銀および銅をそれぞれ単独で用いる場合よりも低い温度で支持基板21と回路部材41および放熱部材42とを空隙の少ない状態で良好に接合することができる。なお、ろう材を構成する各元素の同定および含有量については、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により求めればよい。
【００２９】
そして、図１に示す例の回路基板10は、絶縁性の支持基板21の第１主面21ａに銅を含む回路部材41ａ，41ｂを、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂに放熱部材42をそれぞれ設けてなる回路基板10であって、回路部材41ａ，41ｂは、支持基板21の第１主面21ａに複数個並べて配置されて、上記いずれかの構成の本実施形態のろう材からなるそれぞれの接合層31ａ，31ｂを介して支持基板21と接合されていることを特徴とするものである。
【００３０】
この回路基板10は、回路部材41ａ，41ｂが本実施形態のろう材からなる接合層31ａ，31ｂを介して支持基板21と接合されていることにより、接合部における不要なはみ出しが少なく、隣り合う回路部材41ａ，41ｂ間の短絡のおそれを少なくできるので、高集積化に対応可能な回路基板10とすることができる。また、支持基板21と回路部材41ａ，41ｂとの間に生じる空隙が少なく高い接合強度を有しているので、信頼性の高い回路基板10とすることができる。
【００３１】
また、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下であることが好適である。接合層31，32における元素Ｃは、平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下であるときには、接合部における不要なはみ出しをさらに少なくできるので、隣り合う回路部材41間の短絡のおそれをさらに少なくできる。また、支持基板21と回路部材41との間に
生じる空隙が十分抑制されるので、さらに高い接合強度を得ることができる。
【００３２】
なお、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径は、以下のようにして求めればよい。それぞれ50質量％の過酸化水素水および希硫酸が混合された溶液の温度を40℃とし、この溶液に接合層31，32を１分間浸漬して、エッチングした後、電子針微小部分析装置（Electron Probe Micro Analysis）を用いて元素Ｃを同定し、ＪＩＳ Ｈ 0501−1986（Ｉ
ＳＯ 2624−1973）に記載されている切断法に準拠して元素Ｃの平均結晶粒径を求めればよい。そして、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下とすうには、ろう材における元素Ｃの平均粒径を３μｍ以上10μｍ以下とすればよい。
【００３３】
また、接合層31，32を構成する全成分100質量％のうち、酸素の含有量が２質量％以下
であることが好適である。酸素の含有量が上記範囲であることにより、ろう材を構成する各元素の酸化が抑制されているので、回路部材41および放熱部材42と支持基板21との接合強度が低下するおそれを少なくできる。なお、接合層31，32に含まれる酸素の含有量は、赤外線吸収法により求めればよい。そして、接合層31，32を構成する全成分100質量％の
うち、酸素の含有量を２質量％以下とするには、接合層31，32となるろう材を構成する元素Ｂが水素化合物からなることによるろう材の酸化抑制と、接合時の熱処理の雰囲気を真空雰囲気とすればよい。
【００３４】
また、接合層31，32を構成する全成分100質量％のうち、炭素の含有量が0.05質量％以
下であることが好適である。接合層31，32の炭素の含有量が0.05質量％以下であるときには、元素Ｂと炭素と化合して生じる、クラックの起点となりやすい炭化物の含有量が制限されるので、接合層31，32にクラックが発生しにくくなる。なお、接合層31，32に含まれる炭素の含有量は、赤外線吸収法により求めればよい。そして、接合層31，32を構成する全成分100質量％のうち、炭素の含有量を0.05質量％以下とするには、接合時の熱処理を
、真空雰囲気中において、800℃以上900℃以下の範囲で加熱する前に、窒素雰囲気中において、350℃以上500℃以下の範囲で加熱すればよい。
【００３５】
次に、回路基板10を構成する支持基板21は、回路部材41ａ，41ｂや放熱部材42を接合可能な大きさを有するものであり、厚みは用途によって異なるが、熱抵抗を抑制し、耐久性を維持するには、厚みは0.13ｍｍ以上0.64ｍｍ以下とすることが好適である。
【００３６】
また、支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂには直径が0.15ｍｍ以上のピンホール状の欠陥がないことが好適である。直径が0.15ｍｍ以上のピンホール状の欠陥がなければ、支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに水分が吸着しにくいので、回路基板10を湿度の高い環境で用いることができる。
【００３７】
また、支持基板21は、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることが好適である。このセラミックスは焼結体または単結晶のいずれでもよい。
【００３８】
なお、ここでいう主成分とは、セラミックスを構成する全成分100質量％のうち、50質
量％以上を占める成分をいう。この主成分の同定については、Ｘ線回折法を用い、主成分の含有量については蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法により求めればよい。具体的な主成分の含有量の求め方については、支持基板21の主成分が窒化珪素であるときには、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法で珪素の含有量を求め、窒化物に換算すれば窒化珪素の含有量を求めることができる。また、支持基板21の主成分が窒化アルミニウムであるときには、上記と同様の方法でアルミニウムの含有量を求め、窒化物に換算すれば窒化アルミニウムの含有量を求めることができる。
【００３９】
そして、支持基板21が窒化珪素を主成分とするセラミックスからなるときには、40Ｗ／
（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有しているとともに、３点曲げ強度が500ＭＰa以上、動的弾性率が300ＧＰａ以上、ビッカース硬度（Ｈｖ）が13ＧＰａ以上、さらに破壊靱性（Ｋ１
Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上の優れた機械的特性を有しているため、回路基板10を構成した際、特に耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性が向上し、信頼性に優れているので長期間にわたって使用することができる回路基板10となる。
【００４０】
ここで、機械的特性については、回路基板10にエッチング等の処理を施し、回路部材41，放熱部材42および接合層31，32を取り除いた支持基板21を用いて行なう。まず、３点曲げ強度については、ＪＩＳ Ｒ 1601−2008（ＩＳＯ 14704:2000（ＭＯＤ））に準拠して測定すればよい。なお、支持基板21の厚みが薄く、支持基板21から切り出した試験片の厚みを３ｍｍとすることができないときには、支持基板21の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好ましい。
【００４１】
また、動的弾性率については、ＪＩＳ Ｒ 1602−1995で規定される超音波パルス法に準拠して測定すればよい。なお、支持基板21の厚みが薄く、支持基板21から切り出した試験片の厚みを４ｍｍとすることができないときには、支持基板21の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好ましい。
【００４２】
ビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）については、それぞれＪＩＳ Ｒ 1610−2003（ＩＳＯ 14705：2000（ＭＯＤ）），ＪＩＳ Ｒ 1607−1995で規定される
圧子圧入法（ＩＦ法）に準拠して測定すればよい。なお、支持基板21の厚みが薄く、支持基板21から切り出した試験片の厚みをそれぞれＪＩＳ Ｒ 1610−2003（ＩＳＯ 14705
：2000（ＭＯＤ）），ＪＩＳ Ｒ 1607−1995 圧子圧入法（ＩＦ法）で規定する0.5ｍ
ｍ，３ｍｍとすることができないときには、支持基板21の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価して、その結果が上記数値を満足することが好ましい。
【００４３】
ただし、そのままの厚みで評価して上記数値を満足することができないほどに支持基板21の厚みが薄いときには、試験片寸法や得られた測定値から計算式により各機械的特性値を求めればよい。
【００４４】
なお、上記機械的特性を得るには、主成分である窒化珪素を少なくとも80質量％以上含有していることが好適で、その他の添加成分として、酸化エルビウム，酸化マグネシウム，酸化珪素，酸化モリブデンおよび酸化アルミニウム等が含まれていてもよい。
【００４５】
また、支持基板21が窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなるときには、熱伝導率が150Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるため、回路基板10の放熱特性を高くすることが
できる。
【００４６】
また、支持基板21の電気的特性は、体積固有抵抗が常温で10１２Ω・ｍ以上かつ300℃
で10１０Ω・ｍ以上であることが好ましい。支持基板21がこれらの電気的特性を有していることにより、支持基板21の第１主面21ａに設けられる回路部材41上に搭載される電子部品の動作時に回路部材41側から放熱部材42側への電流のリークを抑制することができるため、電力損失を発生させないとともに、電子装置の誤動作を低減することができる。
【００４７】
また、回路基板10は、元素Ｂが支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素と化学結合していることが好適であり、元素Ｂと支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素との化学結合は高い共有結合性を有するので、回路部材41と支持基板21との接合強度を高くすることができる。
【００４８】
ここで、支持基板21の第１主面21ａ近傍とは、支持基板21の主面21ａの表面から20μｍ
までの深さの範囲をいう。そして、例えば元素Ｂがチタンであって、支持基板21が窒化珪素を主成分とするセラミックスからなるときには、化学結合した化合物は、ＴｉＳｉｘ（但し、ｘは１以上３以下である。）およびＴｉ５Ｓｉ３等である。この元素Ｂが支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素と化学結合している状態については、Ｘ線回折法を用いて同定することができる。
【００４９】
また、回路基板10を構成する回路部材41a，41ｂは、回路基板10における回路部材41ａ
，41ｂ上に搭載される電子部品（図示しない）の形状等によって回路部材41ａ，41ｂの形状が決められ、電子部品の発熱量や回路部材41ａ，41ｂを流れる電流の大きさ等に対応できることが要求される。この要求に応えられる厚みとしては、例えば、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である。
【００５０】
また、回路基板10を構成する放熱部材42は、発熱した電子部品からの熱を逃がすという機能を有するものであり、支持基板21の厚みが0.13ｍｍ以上0.64ｍｍ以下であり、回路部材41ａ，41ｂの厚みが0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下であるとき、放熱部材42の厚みは、例えば、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である。また、接合層31ａ，31ｂ，32の厚みは、例えば10μｍ以上20μｍ以下である。
【００５１】
また、回路基板10を構成する回路部材41および放熱部材42は、熱伝導性の高い金属である銅を主成分とすることが好適である。なお、ここでいう主成分とは、それぞれ回路部材41および放熱部材42を構成する全成分100質量％のうち、50質量％以上を占める成分であ
り、80質量％以上を占めるのが好ましい。
【００５２】
回路部材41を主成分とする銅としては、電気抵抗が低く、熱伝導率が高いため、回路特性（電子部品の発熱を抑制し、電力損失を少なくする特性）や放熱特性に優れた銅の含有量の多い、無酸素銅，タフピッチ銅およびりん脱酸銅から選ばれる１種以上であることが好適である。特に、無酸素銅のうち、銅の含有量が99．995質量％以上である線形結晶無
酸素銅，単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解銅のいずれかを用いることが好適である。
【００５３】
このように銅の含有量の多い回路部材41を設けた回路基板10は、降伏応力が低く、高温下で塑性変形しやすくなるため、支持基板21から回路部材41が剥がれることが少なく、より信頼性の高い回路基板10となる。また、銅の含有量が多い放熱部材42を設けた回路基板10は、放熱特性のさらに高いものとなる。なお、回路部材41および放熱部材42を構成する各成分の含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ発光分光分析法により求めることができる。
【００５４】
また、回路部材41および放熱部材42の各体積固有抵抗は、５×10−８Ω・ｍ以下、特に３×10−８Ω・ｍ以下であることが望ましい。
【００５５】
図２〜図４は、本実施形態の回路基板の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はそれぞれの図２〜図４（ａ）のＢ−Ｂ’線，Ｃ−Ｃ’線およびＤ−Ｄ’線での断面図であり、（ｃ）は底面図である。なお、図２〜図４において、図１と同様の部材には同じ符号を用いて示す。
【００５６】
図２に示す例の回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａに複数個並べて配置される回路部材41ａおよび回路部材41ｂを平面視したときの大きさが同等であり、第２主面21ｂに設けられる放熱部材42の構成は図１に示す例の回路基板10と同じである。図２に示す例のように、支持基板21の第１主面21ａに大きさが同等の回路部材41ａおよび回路部材41ｂが配置されているときには、図１に示す例の回路基板10と比較して、回路基板10の製造工程
で発生する支持基板21の反りを抑制することができる。
【００５７】
また、図３に示す例の回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａに複数の回路部材41が複数行，複数列に配置されており、第２主面21ｂに設けられる放熱部材42は図１に示す例の回路基板10と同じである。図３に示す例のように、支持基板21の第１主面21ａに大きさの等しい複数の回路部材41が複数行，複数列に配置されているときには、図１に示す例の回路基板10と比較して、回路基板10の製造工程で発生する支持基板21の反りを抑制することができる。
【００５８】
さらに、図４に示す例の回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａに複数の回路部材41が複数行，複数列に配置されており、第２主面21ｂに複数の放熱部材42が複数行，複数列に配置されている回路基板10である。図４に示す例のように、第１主面21ａおよび第２主面21ｂにそれぞれ大きさの等しい回路部材41および放熱部材42が複数行，複数列に配置されているときには、回路基板10の製造工程で発生する支持基板21の反りを抑制することができるとともに、支持基板21を境界とする上下の対称性がよくなるので、図３に示す例の回路基板10と比較して、それぞれの回路部材41に搭載する電子部品の発熱にばらつきが生じても、それぞれの放熱部材42で放熱することができるので、放熱部材42の剥がれにくい信頼性の高い回路基板10とすることができる。
【００５９】
次に、本実施形態のろう材の製造方法の一例について説明する。
【００６０】
ろう材は、主成分となる銀および銅の粉末と、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａからなる粉末と、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物からなる粉末と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃからなる粉末とを用意する。そして、所定量秤量して混合した後、樹脂および有機溶媒を添加し、順次混練して脱気することによってペースト状のろう材を得ることができる。
【００６１】
ここで、樹脂としては、例えば、アクリル樹脂，メチルセルロース，エチルセルロース，ニトロセルロース，ポリレート，ポリメタレート等を用いることができ、有機溶媒としては、例えば、テルピネオール等のアルコール，アセトン，トルエン，キシレン，ジエチレングリコールモノブチルエーテル等を用いることができる。
【００６２】
あるいは、ろう材を構成する混合粉末に、無機化合物フラックスおよび有機溶媒を添加し、順次混練して脱気することによっても、ペースト状のろう材を得ることができる。このとき、無機化合物フラックスに用いる無機化合物としては、例えば、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３），ホウフッ化水素酸（ＨＢＦ４）等の酸、塩化リチウム（ＬｉＣｌ），塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）等の塩化物、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）等のフッ化物、臭化カリウム（ＫＢｒ）等の臭化物、４ホウ酸カリウム５水和物（Ｋ２Ｂ４Ｏ７・５Ｈ２Ｏ）等を用いることができる。
【００６３】
特に、ろう材における元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃの各含有量は、元素Ａの含有量が２質量％以上22質量％以下であり、元素Ｂの水素化合物の含有量が１質量％以上８質量％以下であり、元素Ｃの含有量が１質量％以下８質量％以下であることが好適であり、上記範囲の含有量とするには、本実施形態のろう材を構成する粉末100質量％のう
ち、元素Ａからなる粉末，元素Ｂの水素化合物からなる粉末，元素Ｃからなる粉末の各含有量をそれぞれ２質量％以上22質量％以下、１質量％以上８質量％以下および１質量％以下８質量％以下とすればよい。
【００６４】
また、ろう材における銅の含有量を35質量％以上50質量％以下とするには、ろう材を構
成する粉末100質量％のうち、銅の粉末の含有量を35質量％以上50質量％以下とすればよ
い。
【００６５】
また、接合層31，32における元素Ｃの平均結晶粒径を３μｍ以上10μｍ以下とするには、平均粒径が３μｍ以上10μｍ以下である、元素Ｃからなる粉末を用いればよい。
【００６６】
以上のような製造方法で得られたろう材は、流れ性が良好であるとともに、支持基板21，回路部材41および放熱部材42とろう材との濡れ性が良好であることから、支持基板21と回路部材41および放熱部材42との間に生じる空隙を減少させることができるので、高い接合強度を得ることができる。また、元素Ｂが水素化合物からなることにより、元素Ｂの金属粉末よりも酸化しにくいので、酸化によって支持基板21と回路部材41および放熱部材42との接合強度が低下するおそれを少なくすることができる。さらに、融点が高く粘性が低くなり過ぎるのを抑えることのできる元素Ｃを含むことにより、接合部における不要なはみ出しを少なくできるので、はみ出したろう材が接することによる短絡のおそれを少なくできる。
【００６７】
次に、本実施形態の回路基板の製造方法として、図１に示す回路基板10の例について説明する。
【００６８】
まず、長さが30ｍｍ以上250ｍｍ以下，幅が10ｍｍ以上200ｍｍ以下，厚みが0.13ｍｍ以上0.64ｍｍ以下の窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる支持基板21を作製し、支持基板21を800℃以上900℃以下で熱処理することで、支持基板21の表面に付着した有機物や残留炭素を除去する。
【００６９】
次に、熱処理した支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに、ペースト状の本実施形態のろう材を回路部材41および放熱部材42の配置に合わせて、スクリーン印刷法，加圧印刷法および刷毛塗り法等のいずれかの方法で塗布した後、120℃以上150℃以下で乾燥させる。
【００７０】
そして、支持基板21の第１主面21ａに塗布して乾燥させた本実施形態のろう材の上に、銅を含む複数の回路部材41ａ，41ｂを、第２主面21ｂに塗布して乾燥させた本実施形態のろう材の上に、放熱部材42を配置し、真空雰囲気中において、800℃以上900℃以下の範囲で加熱することにより、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42を本実施形態のろう材からなるそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21に接合した回路基板10を得ることができる。なお、上記熱処理を真空雰囲気で行なうことにより、接合層31ａ，31ｂ，32の酸素の含有量を２質量％以下とすることができる。また、元素Ｂが支持基板21の第１主面21ａ近傍の金属元素と化学結合している回路基板10を得るには、上記温度を840℃以上900℃以下にすればよい。
【００７１】
また、接合層31ａ，31ｂ，32における炭素の含有量がそれぞれ0.05質量％以下である回路基板10を得るには、接合時の熱処理を、窒素雰囲気中において、350℃以上500℃以下の範囲で加熱した後、真空雰囲気中において、800℃以上900℃以下の範囲で加熱すればよい。
【００７２】
また、回路部材41として、複数配置される回路部材41を覆う大きさの銅を含む金属箔を支持基板21の主面21ａに本実施形態のろう材を介して接合した後に、例えば、１行２列，２行４列，３行２列，３行３列等の行列状等の区分配置に合わせて、接合された金属箔の表面にレジストを印刷し、120℃以上150℃以下でレジストを乾燥させて、硝弗硫酸，弗硝酸、塩酸または塩化第２鉄水溶液等を接合体に吹き付けることにより、金属箔の表面にレジストが印刷されていない部分を除去し、さらに水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウ
ム水溶液等のアルカリ水溶液を用いてレジストを除去することで、本実施形態の回路基板10を構成する回路部材41としてもよい。
【００７３】
また、銅を含む回路部材41の酸化を抑制するため、回路部材41の表面をパラジウムを介してニッケルまたは金で被覆してもよい。さらに、放熱部材42についても、放熱部材42の表面をパラジウムを介してニッケルまたは金で被覆してもよい。
【００７４】
あるいは、回路部材41および放熱部材42の各表面を化学研磨した後、２−アミノピリジン，２−アミノキノリン，２−アミノピリミジン，６−アミノピリミジン，２−アミノピラジン，２−アミノキナゾリン，４−アミノキナゾリン，２−アミノキノキサリン，８−アミノプリン，２−アミノベンゾイミダゾール，アミノトリアジン，アミノトリアゾールおよびこれらの置換誘導体のうちの少なくとも１種を含む水溶液に浸漬処理することにより、酸化を抑制してもよい。
【００７５】
以上のような製造方法で得られた回路基板10は、支持基板21の第１主面21ａ側に銅を含む回路部材41を、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂ側に放熱部材42をそれぞれ設けてなり、回路部材41が支持基板21の第１主面21ａ上に複数個並べて配置されて、本実施形態のろう材からなる接合層31を介して接合されていることにより、接合部における不要なはみ出しが少なく、隣り合う回路部材41ａ，41ｂ間の短絡のおそれが少ないので、高集積化に対応可能な回路基板10とすることができる。また、支持基板21と回路部材41との間に生じる空隙が少なく高い接合強度を有しているので信頼性の高い回路基板10とすることができる。さらに、回路基板10を構成する回路部材41として、含有量が99.995質量％以上の銅を用いれば、回路部材41上に電子部品を搭載したときに、電子部品から発生した熱を長期間にわたって効率よく放熱することができる。
【００７６】
また、上述した特性を有する本実施形態の回路基板10における回路部材41上に、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，インテリジェント・パワー・モジュール（ＩＰＭ）素子，金属酸化膜形電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスター（ＧＴＲ）素子等の半導体素子，昇華型サーマルプリンターヘッド素子，サーマルインクジェットプリンターヘッド素子等の各種電子部品を搭載した電子装置は、短絡のおそれが少ないので高い信頼性を得ることができる。
【００７７】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００７８】
まず、表１〜表３に示す含有量となるように、各種粉末を所定量秤量して混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することによって、ペースト状のろう材を得た。なお、表１〜表３では、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃが１種である場合は、それぞれＡ１，Ｂ１およびＣ１の各欄にそれらの元素記号を、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃが２種の場合は、それぞれＡ１およびＡ２，Ｂ１およびＢ２，Ｃ１およびＣ２の各欄にそれらの元素記号を記した。
【００７９】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備し、支持基板21を840℃で熱処理することによって
、支持基板21の表面に付着した有機物や残留炭素を除去した。その後、熱処理した支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに、図２に示す回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42の配置に対応する部分にペースト状のろう材をスクリーン印刷で塗布した後、135℃
で乾燥させることによって、接合層31ａ，31ｂ，32を形成した。
【００８０】
そして、支持基板21の第１主面21ａに無酸素銅からなる回路部材41ａ，41ｂを、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂに無酸素銅からなる放熱部材42をそれぞれ接合層31ａ，31ｂ，32に接するように配置して、真空雰囲気中において、840℃で加熱することにより、
回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42がそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21に接合された回路基板を得た。
【００８１】
なお、支持基板21の第１主面21ａに無酸素銅からなる金属箔を接合した後に、回路部材41ａ，41ｂが図２に示す形状および配置となるように、この金属箔の表面の一部にレジストを印刷して、135℃でレジストを乾燥させて、塩化第２鉄水溶液等を接合体に吹き付け
ることにより、金属箔の表面にレジストが印刷されていない部分を除去し、さらに水酸化ナトリウム水溶液を用いてレジストを除去することによっても、回路部材41ａ，41ｂとすることができる。
【００８２】
この回路部材41ａ，41ｂは、それぞれ一辺が24ｍｍの正方形状であり、厚みが0.3ｍｍ
であり、回路部材41ａと回路部材41ｂとの間隔を２ｍｍとした。また、放熱部材42は、長さが58ｍｍであり、幅が26ｍｍであり、厚みを0.3ｍｍとした。さらに、接合層31ａ，31
ｂ，32は、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42に合わせた形状とし、厚みを0.02ｍｍとした。
【００８３】
そして、回路部材41ａ，41ｂの側面と支持基板21の側面とを垂直に結ぶ線上における、回路部材41ａおよび回路部材41ｂの各側面からはみ出している接合層31ａおよび接合層31ｂの最大長さを、光学顕微鏡により倍率を50倍で測定し、この最大長さをはみ出し長さとした。なお、本実施例において、このはみ出し長さが0.2ｍｍを超えているときには、不
要なはみ出しを生じているものとする。
【００８４】
また、超音波探傷法により支持基板21と接合層31ａ，31ｂとの間に生じている空隙を平面視した面積ＳＶを測定し、空隙が全くない状態の面積、すなわち回路部材41ａ，41ｂの主面の面積ＳＯとし、面積ＳＯに対する面積ＳＶの比率（＝ＳＶ／ＳＯ×100）を求め、
この値を空隙率とした。ここで、超音波探傷法の測定条件は、探傷周波数を50ＭＨｚ，ゲインを30ｄＢ，スキャンピッチを100μｍとした。
【００８５】
また、回路部材41ａの引きはがし強さをＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して測定することにより、回路部材41ａと支持基板21との接合強度を評価した。なお、回路部材41ａの幅をエッチングにより24ｍｍから10ｍｍに狭くした後に引きはがし強さを測定した。
【００８６】
また、各ろう材を構成する各元素の同定および含有量については、蛍光Ｘ線分析法により求めた。これら測定値および計算値を表１〜表３に示す。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【表２】
【００８９】
【表３】
【００９０】
表１〜表３に示す通り、試料Ｎｏ．２，３，５〜７，９〜92は、銀および銅を主成分とし、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むろう材からなる接合層31a，31ｂを介して回路部材41ａ，41ｂが支持
基板21と接合されていることから、ろう材の流れ性が良好であるとともに、支持基板21と回路部材41ａ，41ｂとの濡れ性が良好であることから、支持基板21と回路部材41ａ，41ｂとの間に生じる空隙が少ないので高い接合強度が得られるとともに、0.2ｍｍを超える不
要なはみ出しがないので、短絡のおそれの少ない回路基板とすることができることがわかった。
【００９１】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃがそれぞれインジウム，水素化チタンおよびモリブデンであり、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物の含有量が同じで、元素Ｃの含有量が異なる試料Ｎｏ．９〜18を比べると、試料Ｎｏ，10〜17は元素Ｃのが１質量％以上８質量％以下であることから、接合層31ａおよび接合層31ｂのはみ出しがなく、支持基板21と接合層31との間の空隙も少ないことがわかった。
【００９２】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃがそれぞれインジウム，水素化チタンおよびモリブデンであり、元素Ａ，元素Ｃの含有量が同じで、元素Ｂの水素化合物の含有量が異なる試料Ｎｏ．５〜７，43〜45を比べると、試料Ｎｏ．６，７，43，44は元素Ｂの水素化合物が１質量％以上８質量％以下であることから、引きはがし強さが30ｋＮ／ｍ以上であり、回路部材41ａと支持基板21との接合強度が高いことがわかった。
【００９３】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃがそれぞれインジウム，チタンおよびモリブデンであり、元素Ｂの水素化合物，元素Ｃの含有量が同じで、元素Ａの含有量が異なる試料Ｎｏ．２，３，７，12〜15，70〜72を比べると、試料Ｎｏ．３，７，12〜15，70，71は、元素Ａが２質量％以上22質量％以下であることから、支持基板21と接合層31との間の空隙率がゼロであり、接合強度が高く、はみ出し長さも短いことがわかった。
【００９４】
また、元素Ａ，元素Ｂの水素化合物および元素Ｃの種類および各含有量が同じである試料Ｎｏ．11〜15を比べると、試料Ｎｏ．12，13，14は、銅の含有量が35質量％以上50質量％以下であることから、空隙がない上、接合強度が十分確保され、はみ出していないこと
がわかった。
【実施例２】
【００９５】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとして錫、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％
および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することによって、ペースト状のろう材を得た。なお、モリブデンの粉末は、表４に示す平均粒径の粉末を用いた。
【００９６】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備した後、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42を支持基板21に加熱して接合する温度を840℃から900℃に変更する以外は、実施例１に示した方法と同じ方法により回路基板を得た。
【００９７】
そして、実施例１に示した方法と同様の方法ではみ出し長さ，空隙率および引きはがし強さを求め、それぞれ表４に示した。
【００９８】
また、接合層31におけるモリブデンの平均結晶粒径は、それぞれ50質量％の過酸化水素水および希硫酸が混合された溶液の温度を40℃とし、この溶液に接合層31を１分間浸漬して、エッチングした後、電子針微小部分析装置（Electron Probe Micro Analysis）を用
いてモリブデンを同定し、ＪＩＳ Ｈ 0501−1986（ＩＳＯ 2624−1973）に記載されている切断法に準拠して求めた。
【００９９】
【表４】
【０１００】
表４に示す通り、接合層31における元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上10μｍ以下である試料Ｎｏ．94〜97は、接合部における不要なはみ出しが抑制されるとともに、支持基板21と回路部材41との間に生じる空隙が十分抑制されているので、高い接合強度が得られていることがわかった。
【実施例３】
【０１０１】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとして錫、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％
および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、表５に示す雰囲気で順次混練して脱気することによって、ペースト状のろう材を得た。なお、上記雰囲気が真空雰囲気である場合については、その到達真空度を、また、得られたろう材に含まれる酸素の含有量を赤外線吸収法によって測定し、その値をそれぞれ表５に示した。
【０１０２】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備した後、実施例１に示した方法と同じ方法により回路基板を得た。
【０１０３】
そして、実施例１と同様に回路部材41ａの引きはがし強さをＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して測定し、その値を表５に示した。
【０１０４】
【表５】
【０１０５】
表５に示す通り、酸素の含有量が２質量％以下であるろう材を用いた試料Ｎｏ．100，101は、酸素の含有量が２質量％を超えるろう材を用いた試料Ｎｏ．99よりも引きはがし強さが高く、高い接合強度を得られていることがわかった。
【実施例４】
【０１０６】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとして錫、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％
および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロースおよびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することにより、ペースト状のろう材を得た。
【０１０７】
次に、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなり、長さが60ｍｍ，幅が30ｍｍ，厚みが0.32ｍｍである支持基板21を準備し、支持基板21を800℃以上900℃以下で熱処理することによって、支持基板21の表面に付着した有機物や残留炭素を除去した。その後、熱処理した支持基板21の第１主面21ａおよび第２主面21ｂに、図２に示す回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部材42の配置に対応する部分にペースト状のろう材をスクリーン印刷で塗布した後、135℃で乾燥させることによって、接合層31ａ，31ｂ，32を形成した。
【０１０８】
そして、支持基板21の第１主面21ａに無酸素銅からなる回路部材41ａ，41ｂを、第１主面21ａに対向する第２主面21ｂに無酸素銅からなる放熱部材42をそれぞれ接合層31ａ，31ｂ，32に接するように配置して、窒素雰囲気中において、表６に示す温度で加熱した後、真空雰囲気中において、850℃で加熱することにより、回路部材41ａ，41ｂおよび放熱部
材42がそれぞれの接合層31ａ，31ｂ，32を介して支持基板21に接合された回路基板を得た。
【０１０９】
そして、接合層31ａ，31ｂ，32に含まれる炭素の含有量を赤外線吸収法により求めた。また、回路基板のヒートサイクル試験を行ない、3000サイクル以降100サイクル経過する
毎に、光学顕微鏡を用いて500倍の倍率で接合層31ａ，31b，32に生じるクラックの有無を確認した。なお、１サイクルは、室温から−45℃に降温して15分保持してから、昇温して125℃で15分保持した後、室温まで降温するというサイクルとした。クラックが接合層31
ａ，31b，32のいずれかに確認されたサイクル数を表６に示す。
【０１１０】
【表６】
【０１１１】
表６に示す通り、接合層31ａ，31b，32における炭素の含有量がそれぞれ0.05質量％以
下である試料Ｎｏ．103，104は、元素Ｂであるチタンと化合して、クラックの起点となり
やすい炭化物の含有量が制限されているので、接合層31ａ，31b，32にクラックが発生し
にくくなっていることがわかった。
【実施例５】
【０１１２】
窒化アルミニウムおよび窒化珪素を主成分とするセラミックスからなる支持基板21を準備し、無酸素銅およびＳＵＳ304からなる回路部材41および放熱部材42を実施例１と同様
の本実施形態のろう材からなる接合層31，32を介して接合した回路基板を作製した。そして、このような材質および構成の回路基板の回路部材41の主面に単位面積当たり40Ｗ／ｍ２の熱量を与えたものとみなしたシミュレーションを行ない、回路基板の熱抵抗を推定した。その推定値を表７に示す。
【０１１３】
【表７】
【０１１４】
表７に示す通り、回路部材41および放熱部材42がＳＵＳ304からなる試料Ｎｏ．106，108，110に対し、回路部材41および放熱部材42が無酸素銅からなる試料Ｎｏ．105，107，109は、同じ材質の支持基板21を用いた試料と比較して、シミュレーション結果の熱抵抗値
が小さかった。この結果より、銅は鉄より熱伝導率が高いので、放熱特性を高められることがわかった。
【実施例６】
【０１１５】
まず、銀が51.5質量％，銅が40質量％であり、元素Ａとしてインジウム、元素Ｂの水素化合物として水素化チタン、元素Ｃとしてモリブデンの各含有量がそれぞれ３質量％，2.5質量％および３質量％となるように秤量した各種粉末を混合した後、メチルセルロース
およびテルピネオールを添加し、順次混練して脱気することにより、ペースト状のろう材を得た。このろう材を用いて、表８に示す接合の熱処理温度とした以外は実施例１と同様の方法で回路基板を得た。
【０１１６】
そして、Ｘ線回折法を用いて同定することにより、チタンが支持基板21の第１主面近傍にある珪素と化学結合している状態を確認し、珪化チタンの有無を表８に記入した。また、実施例１と同様に回路部材41ａの引きはがし強さをＪＩＳ Ｃ 6481−1996に準拠して測定し、その値を表８に示した。
【０１１７】
【表８】
【０１１８】
表８に示す通り、試料Ｎｏ．111，112は、珪化チタンが同定されており、珪化チタンが同定されなかった試料Ｎｏ．113よりも引きはがし強さの値が高くなった。従って、接合
時に840℃以上900℃以下の温度で熱処理することによって、窒化珪素を主成分とする支持基板21の第１主面21ａ近傍の珪素と元素Ｂであるチタンとが化学結合し、チタンと珪素と
の結合が高い共有結合性を有するので、接合強度を高められることがわかった。
【０１１９】
また、このように優れた本実施形態の回路基板の回路部材上に電子部品を搭載したところ、短絡のおそれの少ない信頼性の高い電子装置とすることができた。
【符号の説明】
【０１２０】
10：回路基板
21：支持基板
31，32：接合層
41：回路部材
42：放熱部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むことを特徴とするろう材。
【請求項２】
前記ろう材を構成する全成分１００質量％のうち、前記元素Ａの含有量が２質量％以上２２質量％以下であり、前記元素Ｂの含有量が１質量％以上８質量％以下であり、前記元素Ｃの含有量が１質量％以下８質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のろう材。
【請求項３】
前記ろう材を構成する全成分１００質量％のうち、前記銅の含有量が３５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう材。
【請求項４】
絶縁性の支持基板の第１主面側に銅を含む回路部材を、前記第１主面に対向する第２主面側に放熱部材をそれぞれ設けてなる回路基板であって、前記回路部材は、前記支持基板の前記第１主面上に複数個並べて配置されて、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のろう材からなるそれぞれの接合層を介して前記支持基板と接合されていることを特徴とする回路基板。
【請求項５】
前記接合層における前記元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の回路基板。
【請求項６】
前記接合層を構成する全成分１００質量％のうち、酸素の含有量が２質量％以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のろう材。
【請求項７】
前記接合層を構成する全成分１００質量％のうち、炭素の含有量が０．０５質量％以下であることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の回路基板。
【請求項８】
前記支持基板は、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることを特徴とする請求項４に記載の回路基板。
【請求項９】
前記元素Ｂが前記支持基板の前記第１主面近傍の金属元素と化学結合していることを特徴とする請求項８に記載の回路基板。
【請求項１０】
請求項４乃至請求項９のいずれかに記載の回路基板における前記回路部材上に電子部品を搭載したことを特徴とする電子装置。
【請求項１】
主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム，亜鉛および錫から選択される少なくとも１種の元素Ａと、チタン，ジルコニウム，ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも１種の元素Ｂの水素化合物と、モリブデン，オスミウム，レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも１種の元素Ｃとを含むことを特徴とするろう材。
【請求項２】
前記ろう材を構成する全成分１００質量％のうち、前記元素Ａの含有量が２質量％以上２２質量％以下であり、前記元素Ｂの含有量が１質量％以上８質量％以下であり、前記元素Ｃの含有量が１質量％以下８質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のろう材。
【請求項３】
前記ろう材を構成する全成分１００質量％のうち、前記銅の含有量が３５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう材。
【請求項４】
絶縁性の支持基板の第１主面側に銅を含む回路部材を、前記第１主面に対向する第２主面側に放熱部材をそれぞれ設けてなる回路基板であって、前記回路部材は、前記支持基板の前記第１主面上に複数個並べて配置されて、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のろう材からなるそれぞれの接合層を介して前記支持基板と接合されていることを特徴とする回路基板。
【請求項５】
前記接合層における前記元素Ｃの平均結晶粒径が３μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の回路基板。
【請求項６】
前記接合層を構成する全成分１００質量％のうち、酸素の含有量が２質量％以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のろう材。
【請求項７】
前記接合層を構成する全成分１００質量％のうち、炭素の含有量が０．０５質量％以下であることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の回路基板。
【請求項８】
前記支持基板は、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることを特徴とする請求項４に記載の回路基板。
【請求項９】
前記元素Ｂが前記支持基板の前記第１主面近傍の金属元素と化学結合していることを特徴とする請求項８に記載の回路基板。
【請求項１０】
請求項４乃至請求項９のいずれかに記載の回路基板における前記回路部材上に電子部品を搭載したことを特徴とする電子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１５８４６（Ｐ２０１２−１１５８４６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５３５３（Ｐ２０１０−２６５３５３）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]