アルミナ基板及びその回路形成方法
【課題】 複雑形状の回路基板において基板の放熱性を高めることにより、基板表面に実装される各種デバイスの効率を高めたアルミナ基板の提供を課題とする。
【解決手段】 中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られるアルミナ基板を用いる。
【解決手段】 中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られるアルミナ基板を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミナを主成分とするアルミナ基板に関し、特に、射出成形により形成する場合に流動性が良く、また、焼結性、熱伝導性、反射性に優れたアルミナ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形により得られる複雑形状の基板表面に回路めっき等を施し、その表面に、例えばＬＥＤ、撮像素子、焦電素子等の各種デバイスを実装し、電気回路モジュールのダウンサイジングを図るＭＩＤ（Molded Interconnection Device）技術が知られている。
【０００３】
ＭＩＤ技術の具体例としては、例えば、特許文献１にはＭＩＤ基板に複数のＬＥＤチップを実装してなる半導体装置が開示されている。特許文献１にはＭＩＤ基板の材料の詳細については記載されていないが、従来から用いられてきたＭＩＤ基板は、例えば特許文献２で示されているような液晶ポリエステル樹脂等の樹脂製であった。このような樹脂製のＭＩＤ基板は成形加工性に優れているために好ましく用いられる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のようにＭＩＤ基板に複数のＬＥＤチップを実装するような場合、樹脂製のＭＩＤ基板の表面に熱発生量の多いデバイスを実装する場合には充分に放熱させることができず、デバイスの効率を低下させる原因になっていた。
【０００５】
放熱性を改良する方法としては、例えば、特許文献１の（００２３）には、ＭＩＤ基板の成形時に熱伝導性の良い金属材料やセラミックス等の無機材料を同時に成形したり、あるいは後で貼り付けることにより、放熱性を良くする方法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、前記方法による場合には、部分的に放熱性を向上させるにすぎないため、デバイスの効率を大幅に向上するためには不充分であった。
【０００７】
一方、従来から、各種デバイスを搭載する回路基板として、放熱性に優れているとともに、電気絶縁性、機械的特性、化学的安定性、寸法安定性等の各種特性に優れた回路基板材料としてアルミナ基板が用いられている。
【０００８】
前記アルミナ基板の製造方法としては、アルミナ粉末組成物を含有するスラリーをドクターブレードとよばれるへらによりシートを成形し、焼結することにより製造するドクターブレード法や前記スラリーよりも水分（ないし溶剤）量の少ないアルミナ粉末組成物を含有する坏土を用いて押出成形することによりシートを成形し、焼結することにより製造する押出成形法が知られている。
【０００９】
例えば、特許文献３には、導体との密着強度等を改良することを目的としてアルミナ粉末と特定の焼結助剤とを混合し、シート成形した後、焼成して純度９６重量％のアルミナ基板を製造するアルミナ基板の製造方法において、前記アルミナ粉末として平均粒径が０．８〜１．０μｍのアルミナ粉末を使用し、前記焼結助剤として焼成後の組成がＳｉＯ2 として６４〜７３重量％、ＭｇＯとして２５〜３６重量％、ＣａＯとして０〜５重量％である焼結助剤を使用し、１４５０〜１５５０℃の温度で焼成するアルミナ基板の製造方法が開示されている。
【００１０】
このような製造方法で得られるアルミナ基板はシート状であるため、射出成形で得られるような複雑な形状の基板・部品は製造できなかった。
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明者らは、CIM（Ceramic Injection Molding）技術を用いることにより、従来困難であったセラミックス製のＭＩＤ基板を製造し、その表面に各種デバイスを実装することを試みた。
【００１２】
しかしながら、複雑な形状を有するＭＩＤ基板をセラミックスで製造することは、その成形用材料の流動性の点から困難であった。
【特許文献１】特許３２７１５４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２６８２４１号公報
【特許文献３】特開平５−３０１７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、複雑形状の回路基板において基板の放熱性を高めることにより、基板表面に実装される各種デバイスの効率を高めたアルミナ基板の提供を課題とする。
【００１４】
具体的には、射出成形等によりアルミナ基板を成形して複雑な形状のアルミナ基板を得、その表面に回路を形成させることにより放熱性の良い回路基板の提供を課題とする。
【００１５】
さらに、従来のアルミナ基板よりもアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なく、緻密なアルミナ基板の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のアルミナ粉末組成物を用いることにより複雑形状の回路基板であり、放熱性の良い回路基板を製造することができることを見出した。
【００１７】
すなわち本発明は、中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られるアルミナ基板（請求項１）に関する。
【００１８】
また、前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してシリカ０．１〜１質量部含有する場合には、アルミナ基板の光反射率が高くなり、ＬＥＤを実装する場合には特に好ましい（請求項２）。
【００１９】
さらに、前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してマグネシア（MgO）０．０１〜０．５質量部含有する場合には、アルミナ基板の開気孔率が低くなり緻密なアルミナ基板を得ることができ、放熱性が改善できる点から好ましい（請求項３）。
【００２０】
また、前記焼結時の温度が１６００〜１６５０℃である場合には、さらに、開気孔率が低くなり緻密なアルミナ基板を得ることができ、放熱性が改善できる点から好ましい（請求項４）。
【００２１】
さらに、前記アルミナ基板が射出成形により成形されて得られる成形回路基板である場合には放熱性に優れた成形回路基板が得られる（請求項５）。
【００２２】
また、アルミナ基板の表面を導電性薄膜で被覆する薄膜形成工程、前記導電性薄膜で被覆されたアルミナ基板表面の回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射して導電性薄膜を除去することにより回路パターンを形成する回路パターン形成工程、前記輪郭部により形成される回路パターン部分に金属メッキを施すことにより回路を形成する回路形成工程及びエッチングにより前記表面に露出している導電性薄膜を除去するエッチング工程を備える回路形成方法により、アルミナ基板表面に回路を形成する場合には、複雑な形状のアルミナ基板上にも容易に回路を形成することができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００２３】
本発明における特定の粒径のアルミナ粉末組成物を用いることにより射出成形等を用いて複雑な形状を有するアルミナ基板を製造することができる。
【００２４】
また、本発明で用いる特定のアルミナ粉末組成物により得られるアルミナ基板は、従来のアルミナ基板よりもアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なく、緻密なアルミナ基板である。従って、本発明のアルミナ基板は従来のアルミナ基板よりも熱伝導率に優れ、従来のアルミナ基板の表面に熱発生量の多いデバイスを実装する場合に比べて、デバイスの効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のアルミナ基板は、中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することによって得られるものである。
【００２６】
本発明においてはアルミナ粉末組成物として、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末を特定の割合で用いることにより成形流動性に優れた成形用材料が得られるため、複雑形状のアルミナ基板が成形できる。また、第２のアルミナ粉末により形成される空間に粒子径の小さい第１のアルミナ粉末が密にパッキング（充填）されるために、得られるアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なくなる。
【００２７】
本発明における第１のアルミナ粉末とは、中心粒径が０．３〜０．７μｍ、好ましくは０．４〜０．６μｍのアルミナ粉末である。ここで、中心粒径とは重量累積粒度分布の微粒側からの累積重量が５０％となる粒子径を意味する。
【００２８】
前記中心粒径が０．３μｍ未満の場合にはアルミナ粒子が凝集しやすくなり一部分の粒子においては成形用材料を得るために行なう混合・分散工程を経ても凝集体が残り、第２のアルミナ粉末により形成される空間に密にパッキングすることができなくなるおそれがあり、また、０．７μｍを越える場合には大きすぎて第２のアルミナ粉末により形成される空間に密にパッキングしにくくなるため、アルミナ基板内の空隙の発生を充分に抑制できなくなるおそれがある。
【００２９】
また、第１のアルミナ粉末としては、化学合成で析出させる際の条件を制御することにより得られる球状等のものでもよいが、前記析出で得られた比較的大きな粒径のアルミナ粉末を粉砕して得られるものを用いてもよい。粉砕により得られたアルミナ粉末はランダムな形状になるため、前記球状等のものを用いるよりも、第２のアルミナ粉末の粒子の空間に第１のアルミナ粉末の粒子が入りやすくなり、密度が高くなるため焼結性が向上するため好ましい。
【００３０】
一方、第２のアルミナ粉末とは、中心粒径が１．５〜２．８μｍ、好ましくは２．０〜２．４μｍのアルミナ粉末である。本発明においては中心粒径が大きい第２のアルミナ粉末により形成される空隙に第１のアルミナ粉末が密にパッキングされることにより得られるアルミナ基板の開気孔率が低くなり、緻密なアルミナ基板が得られるとともに、適度な粒径分布になることにより成形加工性に優れるものになる。
【００３１】
なお、本発明においては、第１のアルミナ粉末及び第２のアルミナ粉末の中心粒径は前記範囲であれば良いが、さらに、第２のアルミナ粉末の中心粒径が第１のアルミナ粉末の中心粒径の４〜５倍であることが第２のアルミナ粉末により形成される空間に第１のアルミナ粉末が密にパッキングされ、アルミナ基板内部の空隙の存在を抑制することができるため、熱伝導性に優れたアルミナ基板を得ることができる点から好ましい。
【００３２】
本発明におけるアルミナ粉末組成物は、第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるものである。第１のアルミナ粉末が２０質量％未満の場合には、第２のアルミナ粉末により形成される空間に第１のアルミナ粉末を充分に密にパッキングすることが困難になり、アルミナ基板内部の空隙の存在を充分抑制できないおそれがあり、アルミナ基板の熱伝導性が低下する傾向がある。一方、第１のアルミナ粉末が４０質量％を超える場合に結果的にアルミナ粉末の表面積が大きくなり成形加工性がやや不足する傾向がある。
【００３３】
本発明のアルミナ基板は、前記第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られる。
【００３４】
本発明のアルミナ基板を得るための成形方法としては、特に限定されないが、本発明におけるアルミナ粉末組成物を用いた場合には、射出成形法を用いることができ、それにより複雑形状の成形品を得ることができる。
【００３５】
すなわち、従来、ＭＩＤ基板のような複雑形状の回路基板は流動性の観点から樹脂製であったが、本発明におけるアルミナ粉末組成物を用いることによりアルミナ製の回路基板を射出成形により得ることができる。
【００３６】
射出成形において用いられる射出成形用材料について以下に説明する。
【００３７】
射出成形用材料は所定の割合で混合された第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末からなるアルミナ粉末組成物を調製し、前記組成物をバインダー、必要に応じて配合されるシリカ、マグネシア（MgO）、その他添加物とともに混練することにより得られる。
【００３８】
前記バインダーとしては、ポリスチレン、パラフィンワックス、ステアリン酸、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ＣＩＭの分野で従来から用いられているものが選ばれる。
【００３９】
また、本発明のアルミナ基板上にＬＥＤ等光電気変換素子を実装する場合には、成形用材料にシリカを配合することが好ましい。シリカを配合することによりアルミナ基板の反射率を向上させることができ、光強度を高めることができる。
【００４０】
シリカの配合量としては、アルミナ粉末組成物１００質量部に対して０．１〜１質量部、さらには、０．２〜０．５質量部配合することが好ましい。前記配合量が０．１質量部未満の場合には反射率改善の効果が小さく、１質量部を超える場合には基板上に形成された回路の密着性が弱くなる傾向がある。
【００４１】
さらに、成形用材料中にマグネシア（MgO）を配合することにより焼結性を改善し、基板の空隙をさらに抑制することができる。
【００４２】
マグネシアの配合量としては、アルミナ粉末組成物１００質量部に対して０．０１〜０．５質量部、さらには、０．０２〜０．３質量部配合することが好ましい。前記配合量が０．０１質量部未満の場合には焼結性改善効果が小さく、０．５質量部を超える場合には射出成形する際の成形性が低下する傾向がある。
【００４３】
また、前記必要に応じて配合される添加剤としては、ＣaＯ（カルシア）等が挙げられる。
【００４４】
成形用材料を得るための混練方法は特に限られず、ニーダー、単軸・二軸押出機、バンバリーミキサー、ロール等、各種混練法を用いることができ、得られた成形用材料はペレタイズや粉砕処理されて射出成形機に供給するのに適した形状に形成される。
【００４５】
なお、アルミナ粉末組成物等とバインダーとの混練時の配合方法については、特に限定されず、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末を予め乾式で混合した後バインダーと混練する方法、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末とバインダーとを同時に混練する方法、また、第１のアルミナ粉末及び第２のアルミナ粉末のそれぞれを予め別々にバインダーと混練し、それぞれを混練する方法、さらに前記どちらか一方のアルミナ粉末のみをバインダーと予め混練して、その後に他方のアルミナ粉末を前記予め混練されたバインダーに加えて混練する方法等が挙げられる。
【００４６】
前記配合方法の中では、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末とバインダーとを同時に混練する方法を用いた場合には短時間で均一な成形用材料が得られ、また、焼結して得られるアルミナ焼結体中のアルミナ粒子の分布も均一なものを得ることができるために好ましい。また、前記どちらか一方のアルミナ粉末のみをバインダーと予め混練して、その後に他方のアルミナ粉末を前記予め混練された一方のアルミナ粉末とバインダーとの混練物に加えて混練する方法を用いた場合には、２種類のアルミナ粉末は粉末同士の凝集を低く抑えることができ、短時間でより均一に分散させることができるために好ましい。
【００４７】
また、本発明のアルミナ基板の成形方法として、前記射出成形法の他、従来からアルミナ基板の成形方法として知られているドクターブレード法、押出成形法等を用いてもよい。
【００４８】
ドクターブレード法は、原料となるセラミックス粉末に有機溶剤、分散剤、バインダー、可塑剤等を添加し、ボールミル等で粉砕・混合することにより均一なスラリーを作製した後、有機溶媒を所定量除去し、粘度を調整した後にドクターブレードによりグリーンシートとよばれる焼結前のシートを形成し、所望の大きさに切断して成形体を得る方法である。
【００４９】
一方、前記押出成形法は、アルミナ粉末等を乾式混合した後、水や潤滑材等を添加しミキサー等で充分に混合して成形用の坏土を得、前記坏土を押出成形することによりグリーンシートを形成し、所望の大きさに切断して成形体を得る方法である。
【００５０】
前記ドクターブレード法における成形材料はスラリー状、押出成形法で得られる成形材料は坏土状であるのが好ましいので、成形材料の組成は本発明におけるアルミナ粉末組成物及び必要に応じて配合されるシリカ、マグネシア以外の成分は加工性等を考慮して適宜それぞれの製法に適した成分が選ばれる。
【００５１】
前記各種成形方法により得られた成形体を脱脂した後、焼結することによりアルミナ基板が得られる。
【００５２】
脱脂は、５００℃程度に加熱することにより行なわれることが好ましく、また、焼結は、１４００〜１７００℃、さらには１６００〜１６５０℃程度に加熱して行なわれることが好ましい。前記焼結温度が低すぎる場合には充分に焼結が進行せず、比較的基板中の空隙の割合（開気孔率）が高くなり、また基板強度が低くなる傾向があり、高すぎる場合には、粒成長が過剰に進行するためにやはり基板強度が低下する傾向があるとともに高価な焼結炉も必要になりため、製造コストを上昇させることにもなる。
【００５３】
このようにして得られる本発明のアルミナ基板は従来のアルミナ基板よりもアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なく、開気孔率が０〜０．４％程度の緻密なアルミナ基板である。従って、本発明のアルミナ基板は従来のアルミナ基板よりも熱伝導率に優れ、従来のアルミナ基板の表面に熱発生量の多いデバイスを実装する場合に比べて、デバイスの効率を高めることができる。
【００５４】
また、その成形工程においては、流動性に優れた成形用材料が得られるために、射出成形法により複雑な形状を有するアルミナ基板を得ることができる。
【００５５】
本発明のアルミナ基板はその表面に回路を形成させて用いられる。
【００５６】
図１は回路形成方法の一例として、電磁波照射を用いる方法の工程を示した模式図である。
【００５７】
アルミナ基板の表面を導電性薄膜で被覆する薄膜形成工程（図示せず）、前記導電性薄膜で被覆されたアルミナ基板表面の回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射して導電性薄膜を除去することにより回路パターンを形成する回路パターン形成工程（図１（Ａ））、前記輪郭部により形成される回路パターン部分に金属メッキを施すことにより回路を形成する回路形成工程（図１（Ｂ））及びエッチングにより前記表面に露出している導電性薄膜を除去するエッチング工程（図１（Ｃ））を備える回路形成方法等が用いられる。
【００５８】
前記薄膜形成工程は、アルミナ基板１の表面を、必要に応じてプラズマ処理等により表面改質した後に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法（ＰＶＤ法）を用いることにより導電性薄膜２を形成する工程である。
【００５９】
次に前記薄膜形成工程により形成された導電性薄膜上に電磁波、例えば各種レーザーを照射することにより回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射し、回路パターン４を形成する（回路パターン形成工程）。なお、電磁波照射は予め形成しようとするパターン及び電磁波走査条件がプログラミングされた電磁波照射機により行なわれる。このような方法を用いた場合には、アルミナ基板が複雑な立体形状を有する場合にも容易に回路形成が可能である。また、従来の焼結前の成形体にタングステンペーストで回路パターンを形成する方法の場合には、焼結時の基板の収縮に伴い回路パターンも収縮するために、高い精度の回路パターンは得られなかったが、本方法によれば、焼結後の基板にパターニングできるために、高い回路パターンが得られる。
【００６０】
そして、前記回路パターン形成工程により得られた回路パターンの輪郭の内部に金属メッキを施すことにより回路５が形成される。前記金属メッキの金属としては銅等が用いられ、その厚みとしては５〜３０μｍ程度、さらには１０〜２０μｍ程度であるのが好ましい。
【００６１】
最後に、前記金属メッキにより回路が形成されたアルミナ基板の表面に露出している回路非形成部分の導電性薄膜をエッチングにより除去することで回路が形成される。
【００６２】
このようにして得られる本発明のアルミナ基板は熱伝導率に優れているため、その表面に各種デバイス、例えば、ＬＥＤ等を実装した場合にも高い効率で放熱する性能を発揮することができる。
【実施例】
【００６３】
以下に本発明の内容を更に具体的に実施例を用いて説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されることはない。
【００６４】
なお、本発明で用いた原材料を以下にまとめて示す。
【００６５】
・アルミナ粉末Ａ：中心粒径０．５μｍのＡＥＳ―１１（住友化学工業（株）製）
・アルミナ粉末Ｂ：中心粒径２．１μｍのＡＬ―３１−０３（住友化学工業（株）製）
・バインダー：ポリスチレン６０質量％、パラフィンワックス２０質量％及びステアリン酸２０質量％からなる混合物
また、本発明で用いた評価方法を以下にまとめて示す。
【００６６】
・流動性
得られた射出成形用樹脂組成物をフローテスター（CFT-500D、（株）島津製作所製）を用いて、その流動性を測定した。評価は直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのダイスを用い、１４０℃に加熱したシリンダに射出成形用樹脂組成物を充填した後、ピストンに０.９８MＰａ荷重を掛けたときの１秒あたりの射出成形用樹脂組成物の流出容積を測定した。測定の結果、前記流出容積が０．１ｍｌ／秒を超えるものを流動性が良い（○）とし、０．０７〜０．１ｍｌ／秒の場合を（△）とし、０．０７ｍｌ／秒未満であるものを流動性不良（×）と評価した。
【００６７】
・開気孔率
焼結後の成形品をＪＩＳ Ｒ １６３４に基づき、開気孔率を計測した。そして、開気孔率が０．５％以下のものを良（○）、０．５％を越えるものを不良（×）とした。
【００６８】
・熱伝導率
焼結後の成形品から直径２０ｍｍ、長さ１ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｒ１６１１に準拠して熱定数測定装置（ＴＣ―３０００、真空理工製）を用いて、レーザーフラッシュ法で熱伝導率を測定した。
【００６９】
・反射率
紫外・可視分光光度計（ＵＶ３１００ＰＣ、（株）島津製作所製）を用いて、焼結後の成形品の波長４６０ｎｍの光に対する反射率を測定した。
【００７０】
・ピール強度
ＪＩＳ Ｃ６４８１に準拠して、単位幅あたりの回路の引き剥がし強度（９０度ピール強度）を測定した。なお、ピール強度の測定は、万能材料試験機（オートグラフ ＡＧ１０ＴＤ、島津製作所（株）製）を用い、室温下において、５０ｍｍ／秒のクロスヘッドスピードで行なった。
【００７１】
〈実施例１〉
（アルミナ基板の製造）
アルミナ粉末Ａ４０質量部及びアルミナ粉末Ｂ６０質量部に前記バインダー２０質量部を配合して加圧ニーダ―に入れて混練し射出成形用組成物を作製した。
【００７２】
得られた射出成形用組成物を前記方法により流動性を測定した。
【００７３】
得られた前記射出成形用組成物を射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ−α５０iＡP、ファナック（株）製）を用いて４０×３０×２（ｍｍ）の矩形状の成形品を得た。
【００７４】
なお、前記射出成形における成形条件は樹脂温度１８０℃、金型温度２０℃、射出率４０ｃｃ／秒の成形条件で行なった。
【００７５】
次に、前記得られた成形品を脱脂炉内に載置し、２０℃から５５０℃まで７２時間かけて昇温させて前記成形品を脱脂し、前記脱脂された成形品を焼結炉に載置して、１６００℃、３時間で焼結した。
【００７６】
このようにして得られた焼結された成形品（以下焼結体ともいう）を室温まで冷却した後、前記評価方法により開気孔率、熱伝導率、反射率を測定した。
【００７７】
（回路形成）
前記焼結体を１０００℃で１時間保持することにより加熱処理することにより清浄化された焼結体表面をプラズマ処理した後、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて以下のように導電性薄膜を形成した。
【００７８】
まず、前記清浄化された焼結体をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、チャンバ内を２〜１０Ｐａ程度に減圧した後、１５０℃で３分間予備加熱した。
【００７９】
その後、チャンバ内に窒素ガスを流通させるとともにチャンバ内のガス圧を１０Ｐａ程度に制御する。そして、プラズマ処理装置の電極間に５００Ｗの高周波電圧（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を３０秒間印加することによりプラズマ処理を行なった。
【００８０】
次に、チャンバ内の圧力を４〜１０Ｐａ以下にして、チャンバ内にアルゴンガスを０．６Ｐａになるように導入し、更に５００Ｖの直流電圧を印加することにより、銅ターゲットをボンバートして、焼結体表面に３００ｎｍ程度の厚みの銅による導電性薄膜を形成した。
【００８１】
そして、前記導電性薄膜が形成された焼結体表面に大気中でＹＡＧレーザーの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザー）を使用し、平均出力６Ｗ、スポット径４０μｍ、走査速度２００ｍｍ／秒で５ｍｍ間隔でレーザー照射して、回路パターンを形成した。
【００８２】
次に、前記形成された回路パターン上に電解メッキにより銅メッキを施し、厚さ１５μｍの金属膜を形成した。前記評価方法によりピール強度を測定した。
【００８３】
結果を表１に示す。
（実施例２及び比較例１〜４）
表１に記載した組成でアルミナ基板を製造した以外は実施例１と同様の方法でアルミナ基板を製造し、回路を形成して評価した。
【００８４】
結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表１より、本発明における特定のアルミナ粉末組成を用いた実施例１及び実施例２は流動性に優れていることがわかる。また開気孔率も０．１及び０．４であり、緻密なアルミナ基板が得られた。従って熱伝導率も優れたものになっている。
【００８７】
一方、比較例１〜３においては流動性が悪く、射出成形によりアルミナ基板を得る場合においても完充填した成形品はほとんど得られず、生産性の観点からアルミナ基板を射出成形で量産することは困難であると思われる。
【００８８】
また、比較例４においては開気孔率が高いため熱伝導率も悪く、例えば、ＬＥＤを実装した場合には発光効率が悪いと思われる。
【００８９】
（実施例３〜８）
シリカ及びマグネシアを配合した表２に記載の組成でアルミナ基板を製造した以外は実施例１と同様の方法でアルミナ基板を製造し、回路を形成して評価した。
【００９０】
結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
表２より、アルミナ粉末Ａ７０質量％及びアルミナ粉末Ｂ３０質量％含有する成形材料中にさらに、シリカを０．１〜１質量部配合した実施例３及び実施例４では、反射率が８４、８８％となり、実施例１及び実施例２の７９％程度に比べて大きく改善されていることがわかる。一方、シリカを２質量部配合した実施例５ではピール強度が０．５Ｎ／ｍｍになり実用上回路の密着性がやや弱くなるため好ましくない。
【００９３】
また、実施例２の成形材料中にさらに、マグネシアを０．０１〜０．５質量部配合した実施例６及び実施例７では、開気孔率が０．２〜０．３％となり、実施例２の０．４％に比べて改善されていることがわかる。一方、マグネシアを１％配合した場合には開気孔率は優れているが流動性がやや悪くなる傾向があった。
【００９４】
（実施例９〜１１）
実施例２と同様の組成で焼結温度を１５００℃から１６５０℃に変えた以外は実施例２と同様の方法でアルミナ基板を製造し、回路を形成して評価した。
【００９５】
実施例２の焼結温度１６００℃で開気孔率が０．４％であったのに対し、焼結温度１５００℃の実施例９では開気孔率が２．４％、焼結温度１５５０℃の実施例１０では開気孔率が１．４％、焼結温度１６５０℃の実施例１１では開気孔率が０．１％であった。このことから、１６００℃以上の焼結温度においては開気孔率が０．４％以下になり、焼結性に優れたアルミナ基板を得ることができる。一方１６５０℃では開気孔率０．１％であるため、より焼結性に優れたアルミナ基板を得ることができたがこれ以上焼結温度を高めても開気孔率の大幅な改善は見込めず、逆に、粒成長が過剰に進行するおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明のアルミナ基板に回路パターンを形成する工程を示した模式図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ アルミナ基板
２ 導電性薄膜
３ 回路パターン
４ 回路を形成しようとする部分の輪郭部
５ 回路
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミナを主成分とするアルミナ基板に関し、特に、射出成形により形成する場合に流動性が良く、また、焼結性、熱伝導性、反射性に優れたアルミナ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形により得られる複雑形状の基板表面に回路めっき等を施し、その表面に、例えばＬＥＤ、撮像素子、焦電素子等の各種デバイスを実装し、電気回路モジュールのダウンサイジングを図るＭＩＤ（Molded Interconnection Device）技術が知られている。
【０００３】
ＭＩＤ技術の具体例としては、例えば、特許文献１にはＭＩＤ基板に複数のＬＥＤチップを実装してなる半導体装置が開示されている。特許文献１にはＭＩＤ基板の材料の詳細については記載されていないが、従来から用いられてきたＭＩＤ基板は、例えば特許文献２で示されているような液晶ポリエステル樹脂等の樹脂製であった。このような樹脂製のＭＩＤ基板は成形加工性に優れているために好ましく用いられる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のようにＭＩＤ基板に複数のＬＥＤチップを実装するような場合、樹脂製のＭＩＤ基板の表面に熱発生量の多いデバイスを実装する場合には充分に放熱させることができず、デバイスの効率を低下させる原因になっていた。
【０００５】
放熱性を改良する方法としては、例えば、特許文献１の（００２３）には、ＭＩＤ基板の成形時に熱伝導性の良い金属材料やセラミックス等の無機材料を同時に成形したり、あるいは後で貼り付けることにより、放熱性を良くする方法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、前記方法による場合には、部分的に放熱性を向上させるにすぎないため、デバイスの効率を大幅に向上するためには不充分であった。
【０００７】
一方、従来から、各種デバイスを搭載する回路基板として、放熱性に優れているとともに、電気絶縁性、機械的特性、化学的安定性、寸法安定性等の各種特性に優れた回路基板材料としてアルミナ基板が用いられている。
【０００８】
前記アルミナ基板の製造方法としては、アルミナ粉末組成物を含有するスラリーをドクターブレードとよばれるへらによりシートを成形し、焼結することにより製造するドクターブレード法や前記スラリーよりも水分（ないし溶剤）量の少ないアルミナ粉末組成物を含有する坏土を用いて押出成形することによりシートを成形し、焼結することにより製造する押出成形法が知られている。
【０００９】
例えば、特許文献３には、導体との密着強度等を改良することを目的としてアルミナ粉末と特定の焼結助剤とを混合し、シート成形した後、焼成して純度９６重量％のアルミナ基板を製造するアルミナ基板の製造方法において、前記アルミナ粉末として平均粒径が０．８〜１．０μｍのアルミナ粉末を使用し、前記焼結助剤として焼成後の組成がＳｉＯ2 として６４〜７３重量％、ＭｇＯとして２５〜３６重量％、ＣａＯとして０〜５重量％である焼結助剤を使用し、１４５０〜１５５０℃の温度で焼成するアルミナ基板の製造方法が開示されている。
【００１０】
このような製造方法で得られるアルミナ基板はシート状であるため、射出成形で得られるような複雑な形状の基板・部品は製造できなかった。
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明者らは、CIM（Ceramic Injection Molding）技術を用いることにより、従来困難であったセラミックス製のＭＩＤ基板を製造し、その表面に各種デバイスを実装することを試みた。
【００１２】
しかしながら、複雑な形状を有するＭＩＤ基板をセラミックスで製造することは、その成形用材料の流動性の点から困難であった。
【特許文献１】特許３２７１５４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２６８２４１号公報
【特許文献３】特開平５−３０１７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、複雑形状の回路基板において基板の放熱性を高めることにより、基板表面に実装される各種デバイスの効率を高めたアルミナ基板の提供を課題とする。
【００１４】
具体的には、射出成形等によりアルミナ基板を成形して複雑な形状のアルミナ基板を得、その表面に回路を形成させることにより放熱性の良い回路基板の提供を課題とする。
【００１５】
さらに、従来のアルミナ基板よりもアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なく、緻密なアルミナ基板の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のアルミナ粉末組成物を用いることにより複雑形状の回路基板であり、放熱性の良い回路基板を製造することができることを見出した。
【００１７】
すなわち本発明は、中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られるアルミナ基板（請求項１）に関する。
【００１８】
また、前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してシリカ０．１〜１質量部含有する場合には、アルミナ基板の光反射率が高くなり、ＬＥＤを実装する場合には特に好ましい（請求項２）。
【００１９】
さらに、前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してマグネシア（MgO）０．０１〜０．５質量部含有する場合には、アルミナ基板の開気孔率が低くなり緻密なアルミナ基板を得ることができ、放熱性が改善できる点から好ましい（請求項３）。
【００２０】
また、前記焼結時の温度が１６００〜１６５０℃である場合には、さらに、開気孔率が低くなり緻密なアルミナ基板を得ることができ、放熱性が改善できる点から好ましい（請求項４）。
【００２１】
さらに、前記アルミナ基板が射出成形により成形されて得られる成形回路基板である場合には放熱性に優れた成形回路基板が得られる（請求項５）。
【００２２】
また、アルミナ基板の表面を導電性薄膜で被覆する薄膜形成工程、前記導電性薄膜で被覆されたアルミナ基板表面の回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射して導電性薄膜を除去することにより回路パターンを形成する回路パターン形成工程、前記輪郭部により形成される回路パターン部分に金属メッキを施すことにより回路を形成する回路形成工程及びエッチングにより前記表面に露出している導電性薄膜を除去するエッチング工程を備える回路形成方法により、アルミナ基板表面に回路を形成する場合には、複雑な形状のアルミナ基板上にも容易に回路を形成することができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００２３】
本発明における特定の粒径のアルミナ粉末組成物を用いることにより射出成形等を用いて複雑な形状を有するアルミナ基板を製造することができる。
【００２４】
また、本発明で用いる特定のアルミナ粉末組成物により得られるアルミナ基板は、従来のアルミナ基板よりもアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なく、緻密なアルミナ基板である。従って、本発明のアルミナ基板は従来のアルミナ基板よりも熱伝導率に優れ、従来のアルミナ基板の表面に熱発生量の多いデバイスを実装する場合に比べて、デバイスの効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のアルミナ基板は、中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することによって得られるものである。
【００２６】
本発明においてはアルミナ粉末組成物として、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末を特定の割合で用いることにより成形流動性に優れた成形用材料が得られるため、複雑形状のアルミナ基板が成形できる。また、第２のアルミナ粉末により形成される空間に粒子径の小さい第１のアルミナ粉末が密にパッキング（充填）されるために、得られるアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なくなる。
【００２７】
本発明における第１のアルミナ粉末とは、中心粒径が０．３〜０．７μｍ、好ましくは０．４〜０．６μｍのアルミナ粉末である。ここで、中心粒径とは重量累積粒度分布の微粒側からの累積重量が５０％となる粒子径を意味する。
【００２８】
前記中心粒径が０．３μｍ未満の場合にはアルミナ粒子が凝集しやすくなり一部分の粒子においては成形用材料を得るために行なう混合・分散工程を経ても凝集体が残り、第２のアルミナ粉末により形成される空間に密にパッキングすることができなくなるおそれがあり、また、０．７μｍを越える場合には大きすぎて第２のアルミナ粉末により形成される空間に密にパッキングしにくくなるため、アルミナ基板内の空隙の発生を充分に抑制できなくなるおそれがある。
【００２９】
また、第１のアルミナ粉末としては、化学合成で析出させる際の条件を制御することにより得られる球状等のものでもよいが、前記析出で得られた比較的大きな粒径のアルミナ粉末を粉砕して得られるものを用いてもよい。粉砕により得られたアルミナ粉末はランダムな形状になるため、前記球状等のものを用いるよりも、第２のアルミナ粉末の粒子の空間に第１のアルミナ粉末の粒子が入りやすくなり、密度が高くなるため焼結性が向上するため好ましい。
【００３０】
一方、第２のアルミナ粉末とは、中心粒径が１．５〜２．８μｍ、好ましくは２．０〜２．４μｍのアルミナ粉末である。本発明においては中心粒径が大きい第２のアルミナ粉末により形成される空隙に第１のアルミナ粉末が密にパッキングされることにより得られるアルミナ基板の開気孔率が低くなり、緻密なアルミナ基板が得られるとともに、適度な粒径分布になることにより成形加工性に優れるものになる。
【００３１】
なお、本発明においては、第１のアルミナ粉末及び第２のアルミナ粉末の中心粒径は前記範囲であれば良いが、さらに、第２のアルミナ粉末の中心粒径が第１のアルミナ粉末の中心粒径の４〜５倍であることが第２のアルミナ粉末により形成される空間に第１のアルミナ粉末が密にパッキングされ、アルミナ基板内部の空隙の存在を抑制することができるため、熱伝導性に優れたアルミナ基板を得ることができる点から好ましい。
【００３２】
本発明におけるアルミナ粉末組成物は、第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるものである。第１のアルミナ粉末が２０質量％未満の場合には、第２のアルミナ粉末により形成される空間に第１のアルミナ粉末を充分に密にパッキングすることが困難になり、アルミナ基板内部の空隙の存在を充分抑制できないおそれがあり、アルミナ基板の熱伝導性が低下する傾向がある。一方、第１のアルミナ粉末が４０質量％を超える場合に結果的にアルミナ粉末の表面積が大きくなり成形加工性がやや不足する傾向がある。
【００３３】
本発明のアルミナ基板は、前記第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られる。
【００３４】
本発明のアルミナ基板を得るための成形方法としては、特に限定されないが、本発明におけるアルミナ粉末組成物を用いた場合には、射出成形法を用いることができ、それにより複雑形状の成形品を得ることができる。
【００３５】
すなわち、従来、ＭＩＤ基板のような複雑形状の回路基板は流動性の観点から樹脂製であったが、本発明におけるアルミナ粉末組成物を用いることによりアルミナ製の回路基板を射出成形により得ることができる。
【００３６】
射出成形において用いられる射出成形用材料について以下に説明する。
【００３７】
射出成形用材料は所定の割合で混合された第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末からなるアルミナ粉末組成物を調製し、前記組成物をバインダー、必要に応じて配合されるシリカ、マグネシア（MgO）、その他添加物とともに混練することにより得られる。
【００３８】
前記バインダーとしては、ポリスチレン、パラフィンワックス、ステアリン酸、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ＣＩＭの分野で従来から用いられているものが選ばれる。
【００３９】
また、本発明のアルミナ基板上にＬＥＤ等光電気変換素子を実装する場合には、成形用材料にシリカを配合することが好ましい。シリカを配合することによりアルミナ基板の反射率を向上させることができ、光強度を高めることができる。
【００４０】
シリカの配合量としては、アルミナ粉末組成物１００質量部に対して０．１〜１質量部、さらには、０．２〜０．５質量部配合することが好ましい。前記配合量が０．１質量部未満の場合には反射率改善の効果が小さく、１質量部を超える場合には基板上に形成された回路の密着性が弱くなる傾向がある。
【００４１】
さらに、成形用材料中にマグネシア（MgO）を配合することにより焼結性を改善し、基板の空隙をさらに抑制することができる。
【００４２】
マグネシアの配合量としては、アルミナ粉末組成物１００質量部に対して０．０１〜０．５質量部、さらには、０．０２〜０．３質量部配合することが好ましい。前記配合量が０．０１質量部未満の場合には焼結性改善効果が小さく、０．５質量部を超える場合には射出成形する際の成形性が低下する傾向がある。
【００４３】
また、前記必要に応じて配合される添加剤としては、ＣaＯ（カルシア）等が挙げられる。
【００４４】
成形用材料を得るための混練方法は特に限られず、ニーダー、単軸・二軸押出機、バンバリーミキサー、ロール等、各種混練法を用いることができ、得られた成形用材料はペレタイズや粉砕処理されて射出成形機に供給するのに適した形状に形成される。
【００４５】
なお、アルミナ粉末組成物等とバインダーとの混練時の配合方法については、特に限定されず、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末を予め乾式で混合した後バインダーと混練する方法、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末とバインダーとを同時に混練する方法、また、第１のアルミナ粉末及び第２のアルミナ粉末のそれぞれを予め別々にバインダーと混練し、それぞれを混練する方法、さらに前記どちらか一方のアルミナ粉末のみをバインダーと予め混練して、その後に他方のアルミナ粉末を前記予め混練されたバインダーに加えて混練する方法等が挙げられる。
【００４６】
前記配合方法の中では、第１のアルミナ粉末と第２のアルミナ粉末とバインダーとを同時に混練する方法を用いた場合には短時間で均一な成形用材料が得られ、また、焼結して得られるアルミナ焼結体中のアルミナ粒子の分布も均一なものを得ることができるために好ましい。また、前記どちらか一方のアルミナ粉末のみをバインダーと予め混練して、その後に他方のアルミナ粉末を前記予め混練された一方のアルミナ粉末とバインダーとの混練物に加えて混練する方法を用いた場合には、２種類のアルミナ粉末は粉末同士の凝集を低く抑えることができ、短時間でより均一に分散させることができるために好ましい。
【００４７】
また、本発明のアルミナ基板の成形方法として、前記射出成形法の他、従来からアルミナ基板の成形方法として知られているドクターブレード法、押出成形法等を用いてもよい。
【００４８】
ドクターブレード法は、原料となるセラミックス粉末に有機溶剤、分散剤、バインダー、可塑剤等を添加し、ボールミル等で粉砕・混合することにより均一なスラリーを作製した後、有機溶媒を所定量除去し、粘度を調整した後にドクターブレードによりグリーンシートとよばれる焼結前のシートを形成し、所望の大きさに切断して成形体を得る方法である。
【００４９】
一方、前記押出成形法は、アルミナ粉末等を乾式混合した後、水や潤滑材等を添加しミキサー等で充分に混合して成形用の坏土を得、前記坏土を押出成形することによりグリーンシートを形成し、所望の大きさに切断して成形体を得る方法である。
【００５０】
前記ドクターブレード法における成形材料はスラリー状、押出成形法で得られる成形材料は坏土状であるのが好ましいので、成形材料の組成は本発明におけるアルミナ粉末組成物及び必要に応じて配合されるシリカ、マグネシア以外の成分は加工性等を考慮して適宜それぞれの製法に適した成分が選ばれる。
【００５１】
前記各種成形方法により得られた成形体を脱脂した後、焼結することによりアルミナ基板が得られる。
【００５２】
脱脂は、５００℃程度に加熱することにより行なわれることが好ましく、また、焼結は、１４００〜１７００℃、さらには１６００〜１６５０℃程度に加熱して行なわれることが好ましい。前記焼結温度が低すぎる場合には充分に焼結が進行せず、比較的基板中の空隙の割合（開気孔率）が高くなり、また基板強度が低くなる傾向があり、高すぎる場合には、粒成長が過剰に進行するためにやはり基板強度が低下する傾向があるとともに高価な焼結炉も必要になりため、製造コストを上昇させることにもなる。
【００５３】
このようにして得られる本発明のアルミナ基板は従来のアルミナ基板よりもアルミナ基板内部に発生する微細な空隙が少なく、開気孔率が０〜０．４％程度の緻密なアルミナ基板である。従って、本発明のアルミナ基板は従来のアルミナ基板よりも熱伝導率に優れ、従来のアルミナ基板の表面に熱発生量の多いデバイスを実装する場合に比べて、デバイスの効率を高めることができる。
【００５４】
また、その成形工程においては、流動性に優れた成形用材料が得られるために、射出成形法により複雑な形状を有するアルミナ基板を得ることができる。
【００５５】
本発明のアルミナ基板はその表面に回路を形成させて用いられる。
【００５６】
図１は回路形成方法の一例として、電磁波照射を用いる方法の工程を示した模式図である。
【００５７】
アルミナ基板の表面を導電性薄膜で被覆する薄膜形成工程（図示せず）、前記導電性薄膜で被覆されたアルミナ基板表面の回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射して導電性薄膜を除去することにより回路パターンを形成する回路パターン形成工程（図１（Ａ））、前記輪郭部により形成される回路パターン部分に金属メッキを施すことにより回路を形成する回路形成工程（図１（Ｂ））及びエッチングにより前記表面に露出している導電性薄膜を除去するエッチング工程（図１（Ｃ））を備える回路形成方法等が用いられる。
【００５８】
前記薄膜形成工程は、アルミナ基板１の表面を、必要に応じてプラズマ処理等により表面改質した後に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法（ＰＶＤ法）を用いることにより導電性薄膜２を形成する工程である。
【００５９】
次に前記薄膜形成工程により形成された導電性薄膜上に電磁波、例えば各種レーザーを照射することにより回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射し、回路パターン４を形成する（回路パターン形成工程）。なお、電磁波照射は予め形成しようとするパターン及び電磁波走査条件がプログラミングされた電磁波照射機により行なわれる。このような方法を用いた場合には、アルミナ基板が複雑な立体形状を有する場合にも容易に回路形成が可能である。また、従来の焼結前の成形体にタングステンペーストで回路パターンを形成する方法の場合には、焼結時の基板の収縮に伴い回路パターンも収縮するために、高い精度の回路パターンは得られなかったが、本方法によれば、焼結後の基板にパターニングできるために、高い回路パターンが得られる。
【００６０】
そして、前記回路パターン形成工程により得られた回路パターンの輪郭の内部に金属メッキを施すことにより回路５が形成される。前記金属メッキの金属としては銅等が用いられ、その厚みとしては５〜３０μｍ程度、さらには１０〜２０μｍ程度であるのが好ましい。
【００６１】
最後に、前記金属メッキにより回路が形成されたアルミナ基板の表面に露出している回路非形成部分の導電性薄膜をエッチングにより除去することで回路が形成される。
【００６２】
このようにして得られる本発明のアルミナ基板は熱伝導率に優れているため、その表面に各種デバイス、例えば、ＬＥＤ等を実装した場合にも高い効率で放熱する性能を発揮することができる。
【実施例】
【００６３】
以下に本発明の内容を更に具体的に実施例を用いて説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されることはない。
【００６４】
なお、本発明で用いた原材料を以下にまとめて示す。
【００６５】
・アルミナ粉末Ａ：中心粒径０．５μｍのＡＥＳ―１１（住友化学工業（株）製）
・アルミナ粉末Ｂ：中心粒径２．１μｍのＡＬ―３１−０３（住友化学工業（株）製）
・バインダー：ポリスチレン６０質量％、パラフィンワックス２０質量％及びステアリン酸２０質量％からなる混合物
また、本発明で用いた評価方法を以下にまとめて示す。
【００６６】
・流動性
得られた射出成形用樹脂組成物をフローテスター（CFT-500D、（株）島津製作所製）を用いて、その流動性を測定した。評価は直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのダイスを用い、１４０℃に加熱したシリンダに射出成形用樹脂組成物を充填した後、ピストンに０.９８MＰａ荷重を掛けたときの１秒あたりの射出成形用樹脂組成物の流出容積を測定した。測定の結果、前記流出容積が０．１ｍｌ／秒を超えるものを流動性が良い（○）とし、０．０７〜０．１ｍｌ／秒の場合を（△）とし、０．０７ｍｌ／秒未満であるものを流動性不良（×）と評価した。
【００６７】
・開気孔率
焼結後の成形品をＪＩＳ Ｒ １６３４に基づき、開気孔率を計測した。そして、開気孔率が０．５％以下のものを良（○）、０．５％を越えるものを不良（×）とした。
【００６８】
・熱伝導率
焼結後の成形品から直径２０ｍｍ、長さ１ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｒ１６１１に準拠して熱定数測定装置（ＴＣ―３０００、真空理工製）を用いて、レーザーフラッシュ法で熱伝導率を測定した。
【００６９】
・反射率
紫外・可視分光光度計（ＵＶ３１００ＰＣ、（株）島津製作所製）を用いて、焼結後の成形品の波長４６０ｎｍの光に対する反射率を測定した。
【００７０】
・ピール強度
ＪＩＳ Ｃ６４８１に準拠して、単位幅あたりの回路の引き剥がし強度（９０度ピール強度）を測定した。なお、ピール強度の測定は、万能材料試験機（オートグラフ ＡＧ１０ＴＤ、島津製作所（株）製）を用い、室温下において、５０ｍｍ／秒のクロスヘッドスピードで行なった。
【００７１】
〈実施例１〉
（アルミナ基板の製造）
アルミナ粉末Ａ４０質量部及びアルミナ粉末Ｂ６０質量部に前記バインダー２０質量部を配合して加圧ニーダ―に入れて混練し射出成形用組成物を作製した。
【００７２】
得られた射出成形用組成物を前記方法により流動性を測定した。
【００７３】
得られた前記射出成形用組成物を射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ−α５０iＡP、ファナック（株）製）を用いて４０×３０×２（ｍｍ）の矩形状の成形品を得た。
【００７４】
なお、前記射出成形における成形条件は樹脂温度１８０℃、金型温度２０℃、射出率４０ｃｃ／秒の成形条件で行なった。
【００７５】
次に、前記得られた成形品を脱脂炉内に載置し、２０℃から５５０℃まで７２時間かけて昇温させて前記成形品を脱脂し、前記脱脂された成形品を焼結炉に載置して、１６００℃、３時間で焼結した。
【００７６】
このようにして得られた焼結された成形品（以下焼結体ともいう）を室温まで冷却した後、前記評価方法により開気孔率、熱伝導率、反射率を測定した。
【００７７】
（回路形成）
前記焼結体を１０００℃で１時間保持することにより加熱処理することにより清浄化された焼結体表面をプラズマ処理した後、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて以下のように導電性薄膜を形成した。
【００７８】
まず、前記清浄化された焼結体をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、チャンバ内を２〜１０Ｐａ程度に減圧した後、１５０℃で３分間予備加熱した。
【００７９】
その後、チャンバ内に窒素ガスを流通させるとともにチャンバ内のガス圧を１０Ｐａ程度に制御する。そして、プラズマ処理装置の電極間に５００Ｗの高周波電圧（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を３０秒間印加することによりプラズマ処理を行なった。
【００８０】
次に、チャンバ内の圧力を４〜１０Ｐａ以下にして、チャンバ内にアルゴンガスを０．６Ｐａになるように導入し、更に５００Ｖの直流電圧を印加することにより、銅ターゲットをボンバートして、焼結体表面に３００ｎｍ程度の厚みの銅による導電性薄膜を形成した。
【００８１】
そして、前記導電性薄膜が形成された焼結体表面に大気中でＹＡＧレーザーの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザー）を使用し、平均出力６Ｗ、スポット径４０μｍ、走査速度２００ｍｍ／秒で５ｍｍ間隔でレーザー照射して、回路パターンを形成した。
【００８２】
次に、前記形成された回路パターン上に電解メッキにより銅メッキを施し、厚さ１５μｍの金属膜を形成した。前記評価方法によりピール強度を測定した。
【００８３】
結果を表１に示す。
（実施例２及び比較例１〜４）
表１に記載した組成でアルミナ基板を製造した以外は実施例１と同様の方法でアルミナ基板を製造し、回路を形成して評価した。
【００８４】
結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表１より、本発明における特定のアルミナ粉末組成を用いた実施例１及び実施例２は流動性に優れていることがわかる。また開気孔率も０．１及び０．４であり、緻密なアルミナ基板が得られた。従って熱伝導率も優れたものになっている。
【００８７】
一方、比較例１〜３においては流動性が悪く、射出成形によりアルミナ基板を得る場合においても完充填した成形品はほとんど得られず、生産性の観点からアルミナ基板を射出成形で量産することは困難であると思われる。
【００８８】
また、比較例４においては開気孔率が高いため熱伝導率も悪く、例えば、ＬＥＤを実装した場合には発光効率が悪いと思われる。
【００８９】
（実施例３〜８）
シリカ及びマグネシアを配合した表２に記載の組成でアルミナ基板を製造した以外は実施例１と同様の方法でアルミナ基板を製造し、回路を形成して評価した。
【００９０】
結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
表２より、アルミナ粉末Ａ７０質量％及びアルミナ粉末Ｂ３０質量％含有する成形材料中にさらに、シリカを０．１〜１質量部配合した実施例３及び実施例４では、反射率が８４、８８％となり、実施例１及び実施例２の７９％程度に比べて大きく改善されていることがわかる。一方、シリカを２質量部配合した実施例５ではピール強度が０．５Ｎ／ｍｍになり実用上回路の密着性がやや弱くなるため好ましくない。
【００９３】
また、実施例２の成形材料中にさらに、マグネシアを０．０１〜０．５質量部配合した実施例６及び実施例７では、開気孔率が０．２〜０．３％となり、実施例２の０．４％に比べて改善されていることがわかる。一方、マグネシアを１％配合した場合には開気孔率は優れているが流動性がやや悪くなる傾向があった。
【００９４】
（実施例９〜１１）
実施例２と同様の組成で焼結温度を１５００℃から１６５０℃に変えた以外は実施例２と同様の方法でアルミナ基板を製造し、回路を形成して評価した。
【００９５】
実施例２の焼結温度１６００℃で開気孔率が０．４％であったのに対し、焼結温度１５００℃の実施例９では開気孔率が２．４％、焼結温度１５５０℃の実施例１０では開気孔率が１．４％、焼結温度１６５０℃の実施例１１では開気孔率が０．１％であった。このことから、１６００℃以上の焼結温度においては開気孔率が０．４％以下になり、焼結性に優れたアルミナ基板を得ることができる。一方１６５０℃では開気孔率０．１％であるため、より焼結性に優れたアルミナ基板を得ることができたがこれ以上焼結温度を高めても開気孔率の大幅な改善は見込めず、逆に、粒成長が過剰に進行するおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明のアルミナ基板に回路パターンを形成する工程を示した模式図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ アルミナ基板
２ 導電性薄膜
３ 回路パターン
４ 回路を形成しようとする部分の輪郭部
５ 回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られるアルミナ基板。
【請求項２】
前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してシリカ０．１〜１質量部含有するものである請求項１に記載のアルミナ基板。
【請求項３】
前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してマグネシア（MgO）０．０１〜０．５質量部含有するものである請求項１又は請求項２に記載のアルミナ基板。
【請求項４】
前記焼結時の温度が１６００〜１６５０℃であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアルミナ基板。
【請求項５】
前記成形が射出成形である請求項１〜４の何れか１項に記載のアルミナ基板。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のアルミナ基板の表面を導電性薄膜で被覆する薄膜形成工程、前記導電性薄膜で被覆されたアルミナ基板表面の回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射して導電性薄膜を除去することにより回路パターンを形成する回路パターン形成工程、前記輪郭部により形成される回路パターン部分に金属メッキを施すことにより回路を形成する回路形成工程及びエッチングにより前記表面に露出している導電性薄膜を除去するエッチング工程を備える回路形成方法。
【請求項１】
中心粒径が０．３〜０．７μｍの第１のアルミナ粉末２０〜４０質量％及び中心粒径が１．５〜２．８μｍの第２のアルミナ粉末６０〜８０質量％からなるアルミナ粉末組成物を含有する成形用材料を成形・焼結することにより得られるアルミナ基板。
【請求項２】
前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してシリカ０．１〜１質量部含有するものである請求項１に記載のアルミナ基板。
【請求項３】
前記成形用材料が前記アルミナ粉末組成物１００質量部に対してマグネシア（MgO）０．０１〜０．５質量部含有するものである請求項１又は請求項２に記載のアルミナ基板。
【請求項４】
前記焼結時の温度が１６００〜１６５０℃であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアルミナ基板。
【請求項５】
前記成形が射出成形である請求項１〜４の何れか１項に記載のアルミナ基板。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のアルミナ基板の表面を導電性薄膜で被覆する薄膜形成工程、前記導電性薄膜で被覆されたアルミナ基板表面の回路を形成しようとする部分の輪郭部に電磁波を照射して導電性薄膜を除去することにより回路パターンを形成する回路パターン形成工程、前記輪郭部により形成される回路パターン部分に金属メッキを施すことにより回路を形成する回路形成工程及びエッチングにより前記表面に露出している導電性薄膜を除去するエッチング工程を備える回路形成方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２７３６３４（Ｐ２００６−２７３６３４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９３２３８（Ｐ２００５−９３２３８）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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