JP2003081676A - 窒化アルミニウム基板およびそれを用いた薄膜基板とその製造方法 - Google Patents
窒化アルミニウム基板およびそれを用いた薄膜基板とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＡｌＮ基板の高放熱特性を活かした上で、金
属薄膜との密着性や金属薄膜の形成精度などを向上させ
ることによって、マイクロ波集積回路などの薄膜デバイ
スの信頼性を高めることを可能にする。 【解決手段】 ＡｌＮ基板１は、焼結助剤成分として希
土類酸化物を含むＡｌＮ焼結体を具備する。ＡｌＮ基板
１は算術平均粗さＲaが0.5μm以下となるように加工さ
れた表面１ａを有し、かつ加工表面１ａに存在する焼結
助剤成分の凝集体の大きさが20μm以下であると共に、
加工表面１ａの単位面積当りに占める凝集体の面積の総
和が5％以下とされている。金属薄膜２はこのようなＡ
ｌＮ基板１の加工表面１ａ上に形成され、これらによっ
て薄膜基板３が構成される。
属薄膜との密着性や金属薄膜の形成精度などを向上させ
ることによって、マイクロ波集積回路などの薄膜デバイ
スの信頼性を高めることを可能にする。 【解決手段】 ＡｌＮ基板１は、焼結助剤成分として希
土類酸化物を含むＡｌＮ焼結体を具備する。ＡｌＮ基板
１は算術平均粗さＲaが0.5μm以下となるように加工さ
れた表面１ａを有し、かつ加工表面１ａに存在する焼結
助剤成分の凝集体の大きさが20μm以下であると共に、
加工表面１ａの単位面積当りに占める凝集体の面積の総
和が5％以下とされている。金属薄膜２はこのようなＡ
ｌＮ基板１の加工表面１ａ上に形成され、これらによっ
て薄膜基板３が構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜回路などの形
成用基板として用いられる窒化アルミニウム基板、およ
びそれを用いた薄膜基板とその製造方法に関する。
成用基板として用いられる窒化アルミニウム基板、およ
びそれを用いた薄膜基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波集積回路は、半導体チップを
マイクロ波帯のインピーダンス整合回路と直接接続する
ことができるため、パッケージやリード線により生じる
寄生リアクタンスの影響を極めて低減することができ
る。その結果、小型でかつ高精度のマイクロ波周波数帯
能動回路を実現することが可能となる。このようなマイ
クロ波集積回路の特徴を活かして、最近では光通信用ハ
イブリッドＩＣ、移動体通信用ハイブリッドＩＣ、レー
ザダイオード用ハイブリッドＩＣ、自動車用ハイブリッ
ドＩＣなどに急速に使用されはじめている。
マイクロ波帯のインピーダンス整合回路と直接接続する
ことができるため、パッケージやリード線により生じる
寄生リアクタンスの影響を極めて低減することができ
る。その結果、小型でかつ高精度のマイクロ波周波数帯
能動回路を実現することが可能となる。このようなマイ
クロ波集積回路の特徴を活かして、最近では光通信用ハ
イブリッドＩＣ、移動体通信用ハイブリッドＩＣ、レー
ザダイオード用ハイブリッドＩＣ、自動車用ハイブリッ
ドＩＣなどに急速に使用されはじめている。
【０００３】マイクロ波集積回路においては、回路の高
精度化や高信頼性化などが要求されることから、回路形
成にはスパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などの薄膜形
成技術、特にＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物
理的気相成長）法を適用することが一般的である。ＰＶ
Ｄ法などの薄膜形成技術を適用した回路（薄膜回路）
は、パターン精度が厚膜回路に比べて1桁以上優れてお
り、また膜材の純度も高く、さらに膜素子の精度、雑音
特性、温度特性、安定性などに優れるという利点を有し
ている。
精度化や高信頼性化などが要求されることから、回路形
成にはスパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などの薄膜形
成技術、特にＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物
理的気相成長）法を適用することが一般的である。ＰＶ
Ｄ法などの薄膜形成技術を適用した回路（薄膜回路）
は、パターン精度が厚膜回路に比べて1桁以上優れてお
り、また膜材の純度も高く、さらに膜素子の精度、雑音
特性、温度特性、安定性などに優れるという利点を有し
ている。
【０００４】薄膜回路を適用した薄膜ハイブリッドＩＣ
においては、回路を高集積化することが可能であること
ことから、回路動作に伴う発熱量は増大する傾向にあ
る。さらに、半導体チップ自体のハイパワー化なども進
められており、半導体チップからの発熱量も年々増大し
ている。このため、マイクロ波集積回路用の基板は放熱
性に優れることが重要であり、熱伝導性に優れる窒化ア
ルミニウム基板が多用されるようになってきている。こ
のように、マイクロ波集積回路用基板には熱伝導性に優
れる窒化アルミニウム基板に薄膜回路を形成した薄膜基
板が多用されるようになってきている。薄膜基板はレー
ザダイオードのサブマウント基板などとしても使用され
ている。
においては、回路を高集積化することが可能であること
ことから、回路動作に伴う発熱量は増大する傾向にあ
る。さらに、半導体チップ自体のハイパワー化なども進
められており、半導体チップからの発熱量も年々増大し
ている。このため、マイクロ波集積回路用の基板は放熱
性に優れることが重要であり、熱伝導性に優れる窒化ア
ルミニウム基板が多用されるようになってきている。こ
のように、マイクロ波集積回路用基板には熱伝導性に優
れる窒化アルミニウム基板に薄膜回路を形成した薄膜基
板が多用されるようになってきている。薄膜基板はレー
ザダイオードのサブマウント基板などとしても使用され
ている。
【０００５】さらに、マイクロ波集積回路用基板には放
熱性に加えて、薄膜回路を精度よく形成することが可能
な表面性を有することが求められている。すなわち、ス
パッタ法などで薄膜回路を形成する場合、薄膜被着面
（回路形成面）の表面性が重要であり、表面に凹凸など
が存在していると回路の形成精度を低下させることにな
る。このため、例えば特開平11-31869号公報に記載され
ているように、窒化アルミニウム焼結体などを薄膜形成
用基板として用いる場合には、表面に鏡面加工を施すこ
とが一般的である。なお、上記公報では窒化アルミニウ
ム基板などの絶縁基板の表面粗さＲaを0.1μm以下とし
ている。
熱性に加えて、薄膜回路を精度よく形成することが可能
な表面性を有することが求められている。すなわち、ス
パッタ法などで薄膜回路を形成する場合、薄膜被着面
（回路形成面）の表面性が重要であり、表面に凹凸など
が存在していると回路の形成精度を低下させることにな
る。このため、例えば特開平11-31869号公報に記載され
ているように、窒化アルミニウム焼結体などを薄膜形成
用基板として用いる場合には、表面に鏡面加工を施すこ
とが一般的である。なお、上記公報では窒化アルミニウ
ム基板などの絶縁基板の表面粗さＲaを0.1μm以下とし
ている。
【０００６】特に、窒化アルミニウム焼結体において
は、放熱性を向上させるにあたって、熱伝導率の低下原
因となる液相を形成する焼結助剤の添加量を少なくする
傾向がある。焼結助剤の添加量を少なくした場合には、
焼結温度を高くしないと焼結性が悪くなるが、焼結温度
を上げると焼結助剤成分（粒界相成分）の焼結体表面へ
の析出が進むと同時に、窒化アルミニウム結晶粒の粒成
長が起こりやすくなる。基板表面に存在する焼結助剤成
分は薄膜の接合強度を低下させる。さらに、基板表面に
必要以上に粒成長した窒化アルミニウム結晶粒が存在す
ると、基板表面の平坦性が損なわれるため、均一な薄膜
を形成することが困難になる。そこで、窒化アルミニウ
ム焼結体（基板）の表面に薄膜を形成する場合には、上
述したように薄膜形成面を鏡面加工することが一般的で
ある。さらに、鏡面加工後に酸洗いを実施して、基板表
面に付着した汚れなどを除去することも有効である。
は、放熱性を向上させるにあたって、熱伝導率の低下原
因となる液相を形成する焼結助剤の添加量を少なくする
傾向がある。焼結助剤の添加量を少なくした場合には、
焼結温度を高くしないと焼結性が悪くなるが、焼結温度
を上げると焼結助剤成分（粒界相成分）の焼結体表面へ
の析出が進むと同時に、窒化アルミニウム結晶粒の粒成
長が起こりやすくなる。基板表面に存在する焼結助剤成
分は薄膜の接合強度を低下させる。さらに、基板表面に
必要以上に粒成長した窒化アルミニウム結晶粒が存在す
ると、基板表面の平坦性が損なわれるため、均一な薄膜
を形成することが困難になる。そこで、窒化アルミニウ
ム焼結体（基板）の表面に薄膜を形成する場合には、上
述したように薄膜形成面を鏡面加工することが一般的で
ある。さらに、鏡面加工後に酸洗いを実施して、基板表
面に付着した汚れなどを除去することも有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の窒化
アルミニウム焼結体においては、鏡面加工時や酸洗い時
に焼結体表面に存在する粒界相成分の脱落や溶解などが
生じやすく、このために薄膜を精度よく形成することが
難しいという問題がある。上述した特開平11-31869号公
報に記載されているように、従来の窒化アルミニウム焼
結体の表面を単に鏡面研磨しただけでは、表面に析出し
た粒界相成分や窒化アルミニウム結晶粒が脱落したり、
また酸洗い時に粒界相成分の溶解などが生じやすい。こ
れらは比較的大きな凹部の発生原因となる。このような
凹部を有する基板表面に薄膜を形成すると、薄膜と基板
との間に空隙が生じてしまう。窒化アルミニウム基板と
薄膜との間の空隙は、その後の製造工程や回路使用時に
印加される熱により膨れを生じさせ、回路精度の低下や
薄膜の剥がれの原因となる。
アルミニウム焼結体においては、鏡面加工時や酸洗い時
に焼結体表面に存在する粒界相成分の脱落や溶解などが
生じやすく、このために薄膜を精度よく形成することが
難しいという問題がある。上述した特開平11-31869号公
報に記載されているように、従来の窒化アルミニウム焼
結体の表面を単に鏡面研磨しただけでは、表面に析出し
た粒界相成分や窒化アルミニウム結晶粒が脱落したり、
また酸洗い時に粒界相成分の溶解などが生じやすい。こ
れらは比較的大きな凹部の発生原因となる。このような
凹部を有する基板表面に薄膜を形成すると、薄膜と基板
との間に空隙が生じてしまう。窒化アルミニウム基板と
薄膜との間の空隙は、その後の製造工程や回路使用時に
印加される熱により膨れを生じさせ、回路精度の低下や
薄膜の剥がれの原因となる。
【０００８】なお、窒化アルミニウム基板の表面性に関
しては、例えば特開2000-281427号公報に部品搭載面や
回路形成面のスキューネスを0以下とした基板が記載さ
れている。ここでは銅板などの金属板との接合強度を高
めるために、基板表面のスキューネスを研磨条件などに
基づいて制御している。しかし、単に窒化アルミニウム
焼結体の研磨条件などを制御しただけでは、薄膜の形成
面に求められる特性を必ずしも十分に満足させることは
できない。
しては、例えば特開2000-281427号公報に部品搭載面や
回路形成面のスキューネスを0以下とした基板が記載さ
れている。ここでは銅板などの金属板との接合強度を高
めるために、基板表面のスキューネスを研磨条件などに
基づいて制御している。しかし、単に窒化アルミニウム
焼結体の研磨条件などを制御しただけでは、薄膜の形成
面に求められる特性を必ずしも十分に満足させることは
できない。
【０００９】また、特開平5-238830号公報には、窒化ア
ルミニウム焼結体の熱伝導率や機械的強度を高めるため
に、内部結晶組織における粒界相の最大径を1μm以下と
し、さらに気孔の最大径を1μm以下とした窒化アルミニ
ウム焼結体が記載されている。これら焼結体内部の粒界
相や気孔の削減は熱伝導率などの向上には寄与するもの
の、上述したように薄膜形成用基板では表面状態が問題
となるため、焼結体内部の粒界相量などを制御しただけ
では、薄膜形成面に求められる特性を十分に満足させる
ことはできない。特に、高熱伝導率化を図った窒化アル
ミニウム焼結体では、焼結体表面に粒界相成分が析出し
やすいため、焼結体内部の粒界相量などを制御しただけ
では逆に表面特性が悪化するおそれがある。
ルミニウム焼結体の熱伝導率や機械的強度を高めるため
に、内部結晶組織における粒界相の最大径を1μm以下と
し、さらに気孔の最大径を1μm以下とした窒化アルミニ
ウム焼結体が記載されている。これら焼結体内部の粒界
相や気孔の削減は熱伝導率などの向上には寄与するもの
の、上述したように薄膜形成用基板では表面状態が問題
となるため、焼結体内部の粒界相量などを制御しただけ
では、薄膜形成面に求められる特性を十分に満足させる
ことはできない。特に、高熱伝導率化を図った窒化アル
ミニウム焼結体では、焼結体表面に粒界相成分が析出し
やすいため、焼結体内部の粒界相量などを制御しただけ
では逆に表面特性が悪化するおそれがある。
【００１０】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、窒化アルミニウム基板の高放熱特性を
活かした上で、各種回路の形成などに使用される金属薄
膜との密着性や薄膜形成精度などを高めることを可能に
した窒化アルミニウム基板を提供することを目的として
おり、さらにそのような窒化アルミニウム基板を用いる
ことによって、信頼性や動作特性などの向上を図った薄
膜基板とその製造方法を提供することを目的としてい
る。
なされたもので、窒化アルミニウム基板の高放熱特性を
活かした上で、各種回路の形成などに使用される金属薄
膜との密着性や薄膜形成精度などを高めることを可能に
した窒化アルミニウム基板を提供することを目的として
おり、さらにそのような窒化アルミニウム基板を用いる
ことによって、信頼性や動作特性などの向上を図った薄
膜基板とその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化アルミニウ
ム基板は、請求項１に記載したように、焼結助剤成分と
して希土類酸化物を含む窒化アルミニウム焼結体を具備
する窒化アルミニウム基板であって、前記窒化アルミニ
ウム基板は算術平均粗さＲaが0.5μm以下となるように
加工された表面を有し、かつ前記加工表面に存在する前
記焼結助剤成分の凝集体の大きさが20μm以下であると
共に、前記加工表面の単位面積当りに占める前記凝集体
の面積の総和が5％以下であることを特徴している。
ム基板は、請求項１に記載したように、焼結助剤成分と
して希土類酸化物を含む窒化アルミニウム焼結体を具備
する窒化アルミニウム基板であって、前記窒化アルミニ
ウム基板は算術平均粗さＲaが0.5μm以下となるように
加工された表面を有し、かつ前記加工表面に存在する前
記焼結助剤成分の凝集体の大きさが20μm以下であると
共に、前記加工表面の単位面積当りに占める前記凝集体
の面積の総和が5％以下であることを特徴している。
【００１２】本発明の窒化アルミニウム基板は、さらに
請求項２に記載したように、前記窒化アルミニウム焼結
体が平均粒径が3〜5μmの範囲で、かつ粒径分布の標準
偏差が2μm以下の窒化アルミニウム結晶粒を有すること
を特徴としている。
請求項２に記載したように、前記窒化アルミニウム焼結
体が平均粒径が3〜5μmの範囲で、かつ粒径分布の標準
偏差が2μm以下の窒化アルミニウム結晶粒を有すること
を特徴としている。
【００１３】本発明の窒化アルミニウム基板は、加工後
の基板表面（加工表面）に存在する焼結助剤成分の凝集
体の大きさ、並びに凝集体の面積の総和を所定の範囲内
に制御している。ここで、窒化アルミニウム焼結体を薄
膜形成用基板として使用する場合には、その表面（薄膜
形成面）を鏡面加工する必要があり、さらに酸洗いを施
すことが有効である。
の基板表面（加工表面）に存在する焼結助剤成分の凝集
体の大きさ、並びに凝集体の面積の総和を所定の範囲内
に制御している。ここで、窒化アルミニウム焼結体を薄
膜形成用基板として使用する場合には、その表面（薄膜
形成面）を鏡面加工する必要があり、さらに酸洗いを施
すことが有効である。
【００１４】従って、窒化アルミニウム焼結体の表面に
析出する焼結助剤成分の凝集体の大きさや面積の総和を
低減することによって、鏡面加工工程や酸洗い工程にお
ける焼結助剤成分の凝集体の脱落や溶解に起因する凹部
（陥没部）の発生を抑制することができる。特に、酸洗
い工程時に焼結助剤成分の凝集体が溶解することで発生
する凹部を大幅に抑制することが可能となる。これによ
って、窒化アルミニウム基板の表面にスパッタ法や蒸着
法などのＰＶＤ法で金属薄膜を形成した際に、金属薄膜
の密着性や形成精度などを大幅に高めることができる。
析出する焼結助剤成分の凝集体の大きさや面積の総和を
低減することによって、鏡面加工工程や酸洗い工程にお
ける焼結助剤成分の凝集体の脱落や溶解に起因する凹部
（陥没部）の発生を抑制することができる。特に、酸洗
い工程時に焼結助剤成分の凝集体が溶解することで発生
する凹部を大幅に抑制することが可能となる。これによ
って、窒化アルミニウム基板の表面にスパッタ法や蒸着
法などのＰＶＤ法で金属薄膜を形成した際に、金属薄膜
の密着性や形成精度などを大幅に高めることができる。
【００１５】本発明の薄膜基板は、請求項９に記載した
ように、上記した本発明の窒化アルミニウム基板と、前
記窒化アルミニウム基板の前記加工表面に形成された金
属薄膜とを具備することを特徴としている。本発明の薄
膜基板は、マイクロ波集積回路用基板やレーザダイオー
ドが搭載されるサブマウント基板などに好適に用いられ
るものである。
ように、上記した本発明の窒化アルミニウム基板と、前
記窒化アルミニウム基板の前記加工表面に形成された金
属薄膜とを具備することを特徴としている。本発明の薄
膜基板は、マイクロ波集積回路用基板やレーザダイオー
ドが搭載されるサブマウント基板などに好適に用いられ
るものである。
【００１６】また、本発明における第１の薄膜基板の製
造方法は、請求項１４に記載したように、窒化アルミニ
ウム結晶粒の平均粒径が3〜5μmの範囲で、かつ粒径分
布の標準偏差が2μm以下である窒化アルミニウム焼結体
を作製する工程と、前記窒化アルミニウム焼結体の表面
を、算術平均粗さＲaが0.5μm以下となるように研磨加
工して、窒化アルミニウム基板を作製する工程と、前記
窒化アルミニウム基板を酸洗いする工程と、前記窒化ア
ルミニウム基板の前記加工表面上に金属薄膜を形成する
工程とを具備することを特徴としている。
造方法は、請求項１４に記載したように、窒化アルミニ
ウム結晶粒の平均粒径が3〜5μmの範囲で、かつ粒径分
布の標準偏差が2μm以下である窒化アルミニウム焼結体
を作製する工程と、前記窒化アルミニウム焼結体の表面
を、算術平均粗さＲaが0.5μm以下となるように研磨加
工して、窒化アルミニウム基板を作製する工程と、前記
窒化アルミニウム基板を酸洗いする工程と、前記窒化ア
ルミニウム基板の前記加工表面上に金属薄膜を形成する
工程とを具備することを特徴としている。
【００１７】本発明における第２の薄膜基板の製造方法
は、請求項１５に記載したように、窒化アルミニウム結
晶粒の平均粒径が3〜5μmの範囲で、かつ粒径分布の標
準偏差が2μm以下である窒化アルミニウム焼結体を作製
する工程と、前記窒化アルミニウム焼結体の表面を、加
工後の表面のスキューネスＲskが-1以上となるように、
ダイヤモンド砥石で中仕上げ加工する工程と、前記中仕
上げ加工された前記窒化アルミニウム焼結体の表面を、
算術平均粗さＲaが0.05μm以下となるように鏡面加工
し、加工表面のスキューネスＲskを0以上1以下に仕上げ
加工して、窒化アルミニウム基板を作製する工程と、前
記窒化アルミニウム基板の前記加工表面上に金属薄膜を
形成する工程とを具備することを特徴としている。
は、請求項１５に記載したように、窒化アルミニウム結
晶粒の平均粒径が3〜5μmの範囲で、かつ粒径分布の標
準偏差が2μm以下である窒化アルミニウム焼結体を作製
する工程と、前記窒化アルミニウム焼結体の表面を、加
工後の表面のスキューネスＲskが-1以上となるように、
ダイヤモンド砥石で中仕上げ加工する工程と、前記中仕
上げ加工された前記窒化アルミニウム焼結体の表面を、
算術平均粗さＲaが0.05μm以下となるように鏡面加工
し、加工表面のスキューネスＲskを0以上1以下に仕上げ
加工して、窒化アルミニウム基板を作製する工程と、前
記窒化アルミニウム基板の前記加工表面上に金属薄膜を
形成する工程とを具備することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。図１は本発明の窒化アルミニウム
基板を使用した薄膜基板の一実施形態の概略構成を示す
断面図である。同図において、１は窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）焼結体からなる基板である。この薄膜形成用
基板としてのＡｌＮ基板１の厚さは1.5mm以下であるこ
とが好ましい。ＡｌＮ基板１の表面１ａには研磨加工な
どが施されており、この加工表面１ａが薄膜形成面とさ
れている。
態について説明する。図１は本発明の窒化アルミニウム
基板を使用した薄膜基板の一実施形態の概略構成を示す
断面図である。同図において、１は窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）焼結体からなる基板である。この薄膜形成用
基板としてのＡｌＮ基板１の厚さは1.5mm以下であるこ
とが好ましい。ＡｌＮ基板１の表面１ａには研磨加工な
どが施されており、この加工表面１ａが薄膜形成面とさ
れている。
【００１９】上記した加工表面１ａ上には金属薄膜２が
形成されており、これらにより薄膜基板３が構成されて
いる。ここで、加工表面１ａの表面粗さはJIS B0601-19
94で規定する算術平均粗さＲaで0.5μm以下とされてい
る。算術平均粗さＲaが0.5μmを超えるような加工表面
１ａは、金属薄膜２の形成面としての要求特性を満たす
ことができない。
形成されており、これらにより薄膜基板３が構成されて
いる。ここで、加工表面１ａの表面粗さはJIS B0601-19
94で規定する算術平均粗さＲaで0.5μm以下とされてい
る。算術平均粗さＲaが0.5μmを超えるような加工表面
１ａは、金属薄膜２の形成面としての要求特性を満たす
ことができない。
【００２０】ＡｌＮ基板１を構成するＡｌＮ焼結体は、
ＡｌＮ結晶粒とこれらＡｌＮ結晶粒間に存在する粒界相
とから主として構成されている。ＡｌＮ焼結体は例えば
常温での熱伝導率が160W/m K以上の放熱性を有すること
が好ましい。ＡｌＮ焼結体の常温での熱伝導率が160W/m
K未満であると、薄膜基板３を例えばマイクロ波集積回
路などに適用する際に、十分な放熱性を確保することが
できず、ＡｌＮ基板１を用いることの利点が損なわれて
しまう。
ＡｌＮ結晶粒とこれらＡｌＮ結晶粒間に存在する粒界相
とから主として構成されている。ＡｌＮ焼結体は例えば
常温での熱伝導率が160W/m K以上の放熱性を有すること
が好ましい。ＡｌＮ焼結体の常温での熱伝導率が160W/m
K未満であると、薄膜基板３を例えばマイクロ波集積回
路などに適用する際に、十分な放熱性を確保することが
できず、ＡｌＮ基板１を用いることの利点が損なわれて
しまう。
【００２１】ＡｌＮ焼結体は、例えばＡｌＮ粉末に焼結
助剤を添加し、さらにバインダなどを加えて混合した後
に所定の基板形状に成形し、この成形体を焼結すること
により得られるものである。焼結助剤には種々の金属化
合物が使用されるが、ＡｌＮ焼結体の低温焼結を可能に
すると共に、主として焼結助剤成分からなる粒界相の偏
析や凝集（特に表面１ａでの偏析や凝集）を抑制する上
で、少なくとも希土類酸化物を使用するものとする。
助剤を添加し、さらにバインダなどを加えて混合した後
に所定の基板形状に成形し、この成形体を焼結すること
により得られるものである。焼結助剤には種々の金属化
合物が使用されるが、ＡｌＮ焼結体の低温焼結を可能に
すると共に、主として焼結助剤成分からなる粒界相の偏
析や凝集（特に表面１ａでの偏析や凝集）を抑制する上
で、少なくとも希土類酸化物を使用するものとする。
【００２２】希土類酸化物としては、例えば酸化イット
リウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化エルビウム（Ｅｒ2Ｏ3）、酸化
イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）などが挙げられ、これらの
うちでも特に酸化イットリウムを使用することが好まし
い。希土類酸化物の配合量は、ＡｌＮ粉末に対して1〜1
0質量％の範囲とすることが好ましい。希土類酸化物の
配合量が10質量％を超えると、主として焼結助剤成分か
らなる粒界相が凝集しやすくなり、ＡｌＮ基板１の加工
表面１ａにおける焼結助剤成分の凝集体の存在量が増加
しやすくなる。一方、希土類酸化物の配合量が1質量％
未満であると、ＡｌＮ焼結体の焼結性などが低下してポ
アの増大などを招いたり、また熱伝導性が低下するおそ
れがある。希土類酸化物の配合量は2〜6質量％の範囲と
することがさらに好ましい。
リウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化エルビウム（Ｅｒ2Ｏ3）、酸化
イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）などが挙げられ、これらの
うちでも特に酸化イットリウムを使用することが好まし
い。希土類酸化物の配合量は、ＡｌＮ粉末に対して1〜1
0質量％の範囲とすることが好ましい。希土類酸化物の
配合量が10質量％を超えると、主として焼結助剤成分か
らなる粒界相が凝集しやすくなり、ＡｌＮ基板１の加工
表面１ａにおける焼結助剤成分の凝集体の存在量が増加
しやすくなる。一方、希土類酸化物の配合量が1質量％
未満であると、ＡｌＮ焼結体の焼結性などが低下してポ
アの増大などを招いたり、また熱伝導性が低下するおそ
れがある。希土類酸化物の配合量は2〜6質量％の範囲と
することがさらに好ましい。
【００２３】焼結助剤としては希土類酸化物に加えて、
Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属元素の酸化
物、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4などのＳｉ化合物、Ｂ2Ｏ3、Ｂ4
Ｃ、ＴｉＢ2、ＬａＢ6などの硼素化合物などを併用して
もよい。なお、希土類酸化物やアルカリ土類酸化物など
は、焼成時に酸化物となる炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸
塩、フッ化物などとして配合してもよい。また、ＴｉＯ
2、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2などの黒色化材を併用することも
可能である。これらの化合物を希土類酸化物と併用する
場合には、焼結助剤の総量が酸化物換算で2〜12質量％
の範囲となるように添加量を調整することが好ましい。
Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属元素の酸化
物、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4などのＳｉ化合物、Ｂ2Ｏ3、Ｂ4
Ｃ、ＴｉＢ2、ＬａＢ6などの硼素化合物などを併用して
もよい。なお、希土類酸化物やアルカリ土類酸化物など
は、焼成時に酸化物となる炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸
塩、フッ化物などとして配合してもよい。また、ＴｉＯ
2、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2などの黒色化材を併用することも
可能である。これらの化合物を希土類酸化物と併用する
場合には、焼結助剤の総量が酸化物換算で2〜12質量％
の範囲となるように添加量を調整することが好ましい。
【００２４】上述したＡｌＮ基板１においては、図２の
拡大模式図に示すように、Ｒaが0.5μm以下となるよう
に加工した後の表面１ａに存在する焼結助剤成分の凝集
体４の大きさが20μm以下とされている。これによっ
て、鏡面加工後や酸洗い後に大きな凹部（陥没部）が基
板表面１ａに発生することを防止している。なお、図２
において、符号５はＡｌＮ結晶粒を示している。
拡大模式図に示すように、Ｒaが0.5μm以下となるよう
に加工した後の表面１ａに存在する焼結助剤成分の凝集
体４の大きさが20μm以下とされている。これによっ
て、鏡面加工後や酸洗い後に大きな凹部（陥没部）が基
板表面１ａに発生することを防止している。なお、図２
において、符号５はＡｌＮ結晶粒を示している。
【００２５】すなわち、希土類酸化物などの焼結助剤
は、例えばＡｌＮもしくはＡｌＮ粉末中の不純物アルミ
ナ（不純物酸素）と反応して、希土類元素−Ａｌ−Ｏ
（−Ｎ）系化合物などとして粒界相に存在する。そし
て、希土類酸化物を含む焼結助剤成分は、粒界相を構成
する化合物の形態で、もしくはそれより希土類元素がリ
ッチな化合物などとして、ＡｌＮ焼結体の表面に析出し
て凝集体４を形成する。このような焼結助剤成分の凝集
体４の大きさが20μmを超えると、鏡面加工時や酸洗い
工程時に凝集体４の脱落や溶解が起こりやすくなる。特
に、上記した粒界相を構成する化合物は酸に溶けやすい
ため、鏡面加工後の酸洗い工程時に凝集体４が溶解する
ことで大きな凹部（陥没部）が発生してしまう。焼結助
剤成分の凝集体４が脱落や溶解することで、ＡｌＮ結晶
粒５の脱粒なども生じやすくなる。
は、例えばＡｌＮもしくはＡｌＮ粉末中の不純物アルミ
ナ（不純物酸素）と反応して、希土類元素−Ａｌ−Ｏ
（−Ｎ）系化合物などとして粒界相に存在する。そし
て、希土類酸化物を含む焼結助剤成分は、粒界相を構成
する化合物の形態で、もしくはそれより希土類元素がリ
ッチな化合物などとして、ＡｌＮ焼結体の表面に析出し
て凝集体４を形成する。このような焼結助剤成分の凝集
体４の大きさが20μmを超えると、鏡面加工時や酸洗い
工程時に凝集体４の脱落や溶解が起こりやすくなる。特
に、上記した粒界相を構成する化合物は酸に溶けやすい
ため、鏡面加工後の酸洗い工程時に凝集体４が溶解する
ことで大きな凹部（陥没部）が発生してしまう。焼結助
剤成分の凝集体４が脱落や溶解することで、ＡｌＮ結晶
粒５の脱粒なども生じやすくなる。
【００２６】そこで、本発明においては、ＡｌＮ基板１
の加工表面１ａに存在する焼結助剤成分の凝集体４の大
きさを20μm以下に制御している。ここで言う焼結助剤
成分の凝集体４の大きさとは最大径を示すものである。
このように、ＡｌＮ焼結体の表面における焼結助剤成分
の凝集を抑え、ＡｌＮ基板１の加工表面１ａに存在する
凝集体４の大きさを20μm以下に制御することによっ
て、鏡面加工工程や酸洗い工程における凝集体４の脱落
や溶解に起因する凹部（陥没部）の発生を抑制すること
ができる。ＡｌＮ基板１の加工表面１ａに存在する焼結
助剤成分の凝集体４の大きさは10μm以下であることが
より好ましい。
の加工表面１ａに存在する焼結助剤成分の凝集体４の大
きさを20μm以下に制御している。ここで言う焼結助剤
成分の凝集体４の大きさとは最大径を示すものである。
このように、ＡｌＮ焼結体の表面における焼結助剤成分
の凝集を抑え、ＡｌＮ基板１の加工表面１ａに存在する
凝集体４の大きさを20μm以下に制御することによっ
て、鏡面加工工程や酸洗い工程における凝集体４の脱落
や溶解に起因する凹部（陥没部）の発生を抑制すること
ができる。ＡｌＮ基板１の加工表面１ａに存在する焼結
助剤成分の凝集体４の大きさは10μm以下であることが
より好ましい。
【００２７】さらに、ＡｌＮ基板１は加工表面１ａの単
位面積（例えば100×100μm）当りに占める焼結助剤成
分の凝集体４の面積の総和を5％以下としている。凝集
体４の個々の大きさを小さくすることに加えて、加工表
面１ａの単位面積当りに占める凝集体４の総面積の比率
を小さくすることによって、凝集体４の脱落や溶解に起
因する凹部の発生量を低減することができる。ＡｌＮ基
板１の加工表面１ａの単位面積当りに占める焼結助剤成
分の凝集体４の総面積の比率は3％以下とすることがよ
り好ましい。なお、焼結助剤成分の凝集体４の大きさや
総面積を低減する方法については後に詳述する。
位面積（例えば100×100μm）当りに占める焼結助剤成
分の凝集体４の面積の総和を5％以下としている。凝集
体４の個々の大きさを小さくすることに加えて、加工表
面１ａの単位面積当りに占める凝集体４の総面積の比率
を小さくすることによって、凝集体４の脱落や溶解に起
因する凹部の発生量を低減することができる。ＡｌＮ基
板１の加工表面１ａの単位面積当りに占める焼結助剤成
分の凝集体４の総面積の比率は3％以下とすることがよ
り好ましい。なお、焼結助剤成分の凝集体４の大きさや
総面積を低減する方法については後に詳述する。
【００２８】ここで、ＡｌＮ基板１の加工表面１ａに存
在する焼結助剤成分の凝集体４は、加工表面１ａを走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したり、あるいは加工表
面１ａの元素分布を電子線プローブマイクロアナライザ
（ＥＰＭＡ）で調べることにより確認することができ
る。焼結助剤成分の凝集体４は、ＡｌＮ結晶粒５間に存
在する粒界相とは存在形態が明らかに異なるものであ
り、ＳＥＭやＥＰＭＡにより確認することができる。例
えば、焼結助剤としてＹ2Ｏ3を使用した場合、Ｙ2Ｏ3を
含む化合物（例えばＹ−Ａｌ−Ｏ（−Ｎ）系の化合物）
の凝集体４をＥＰＭＡで確認すると、Ｙの濃度比が粒界
相より濃く検出される。ＳＥＭ像においても、Ｙ2Ｏ3を
含む化合物の凝集体４はＡｌＮ結晶粒５間に存在する粒
界相とは異なる濃度で写し出される。
在する焼結助剤成分の凝集体４は、加工表面１ａを走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したり、あるいは加工表
面１ａの元素分布を電子線プローブマイクロアナライザ
（ＥＰＭＡ）で調べることにより確認することができ
る。焼結助剤成分の凝集体４は、ＡｌＮ結晶粒５間に存
在する粒界相とは存在形態が明らかに異なるものであ
り、ＳＥＭやＥＰＭＡにより確認することができる。例
えば、焼結助剤としてＹ2Ｏ3を使用した場合、Ｙ2Ｏ3を
含む化合物（例えばＹ−Ａｌ−Ｏ（−Ｎ）系の化合物）
の凝集体４をＥＰＭＡで確認すると、Ｙの濃度比が粒界
相より濃く検出される。ＳＥＭ像においても、Ｙ2Ｏ3を
含む化合物の凝集体４はＡｌＮ結晶粒５間に存在する粒
界相とは異なる濃度で写し出される。
【００２９】焼結助剤成分の凝集体４の大きさは、Ａｌ
Ｎ基板１の加工表面１ａについて、任意の位置のＥＰＭ
Ａ像やＳＥＭ像を撮り、これらに写し出された焼結助剤
成分の凝集体４の最大径を示すものとする。さらに、凝
集体４の面積率は、上記したＥＰＭＡ像やＳＥＭ像の単
位面積（100×100μm）当りに存在する焼結助剤成分の
凝集体４の総面積を求め、この凝集体４の総面積の単位
面積に対する比率を示すものとする。この面積率は任意
の3箇所以上について測定し、その平均値として求める
ものとする。
Ｎ基板１の加工表面１ａについて、任意の位置のＥＰＭ
Ａ像やＳＥＭ像を撮り、これらに写し出された焼結助剤
成分の凝集体４の最大径を示すものとする。さらに、凝
集体４の面積率は、上記したＥＰＭＡ像やＳＥＭ像の単
位面積（100×100μm）当りに存在する焼結助剤成分の
凝集体４の総面積を求め、この凝集体４の総面積の単位
面積に対する比率を示すものとする。この面積率は任意
の3箇所以上について測定し、その平均値として求める
ものとする。
【００３０】上述した加工表面１ａにおける焼結助剤成
分の凝集体４の構成（大きさおよび面積比）に基づい
て、ＡｌＮ基板１は酸洗い時における凝集体４の溶解な
どが抑制される。具体的には、ＡｌＮ基板１を40℃に保
温された20％希釈濃度の酸液に60分間浸漬した際に、酸
液浸漬後の質量減少率が0.1％以下という特性を満足す
るものである。ＡｌＮ基板１の酸洗いに用いる酸液とし
ては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮ
Ｏ3）などが挙げられる。
分の凝集体４の構成（大きさおよび面積比）に基づい
て、ＡｌＮ基板１は酸洗い時における凝集体４の溶解な
どが抑制される。具体的には、ＡｌＮ基板１を40℃に保
温された20％希釈濃度の酸液に60分間浸漬した際に、酸
液浸漬後の質量減少率が0.1％以下という特性を満足す
るものである。ＡｌＮ基板１の酸洗いに用いる酸液とし
ては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮ
Ｏ3）などが挙げられる。
【００３１】このように、焼結助剤成分の凝集体４の脱
落や溶解などに起因する凹部の発生を抑制することで、
最終的なＡｌＮ基板１の表面１ａ、すなわち薄膜形成面
としての基板表面の平滑性を高めることが可能となる。
ここで言う平滑性とは、特に大きな陥没が生じていない
状態を指すものである。従って、スパッタ法などにより
金属薄膜２を形成した際に、金属薄膜２の膜厚が不均一
になったり、またＡｌＮ基板１と金属薄膜２との間に空
隙が生じることが抑制される。このような基板表面１ａ
に形成した金属薄膜２によれば、例えば回路の高精度化
を図ったり、またその後の工程や回路使用時の熱による
膨れを抑制することができる。
落や溶解などに起因する凹部の発生を抑制することで、
最終的なＡｌＮ基板１の表面１ａ、すなわち薄膜形成面
としての基板表面の平滑性を高めることが可能となる。
ここで言う平滑性とは、特に大きな陥没が生じていない
状態を指すものである。従って、スパッタ法などにより
金属薄膜２を形成した際に、金属薄膜２の膜厚が不均一
になったり、またＡｌＮ基板１と金属薄膜２との間に空
隙が生じることが抑制される。このような基板表面１ａ
に形成した金属薄膜２によれば、例えば回路の高精度化
を図ったり、またその後の工程や回路使用時の熱による
膨れを抑制することができる。
【００３２】さらに、焼結助剤成分の凝集体４の溶解な
どに起因する質量減少を抑制することによって、酸洗い
工程後の機械強度の低下を防ぐことができる。具体的に
は、ＡｌＮ基板１を40℃に保温された20％希釈濃度の酸
液（硫酸、塩酸、硝酸など）に60分間浸漬した後に3点
曲げ強度を測定したとき、酸液に浸漬する前の3点曲げ
強度値に対する酸液に浸漬した後の3点曲げ強度値の減
少率を30％以下に保つことができる。これは薄膜基板３
を各種の装置に実装する際の信頼性の向上などに大きく
寄与する。なお、ここでは酸洗いの具体例として40℃に
保温された20％希釈濃度の酸液に60分間浸漬する酸洗い
を挙げたが、実際にＡｌＮ基板に酸洗いする場合にはこ
れらの条件に限定されるものではなく、実使用条件に応
じて酸洗い条件を変更することができる。
どに起因する質量減少を抑制することによって、酸洗い
工程後の機械強度の低下を防ぐことができる。具体的に
は、ＡｌＮ基板１を40℃に保温された20％希釈濃度の酸
液（硫酸、塩酸、硝酸など）に60分間浸漬した後に3点
曲げ強度を測定したとき、酸液に浸漬する前の3点曲げ
強度値に対する酸液に浸漬した後の3点曲げ強度値の減
少率を30％以下に保つことができる。これは薄膜基板３
を各種の装置に実装する際の信頼性の向上などに大きく
寄与する。なお、ここでは酸洗いの具体例として40℃に
保温された20％希釈濃度の酸液に60分間浸漬する酸洗い
を挙げたが、実際にＡｌＮ基板に酸洗いする場合にはこ
れらの条件に限定されるものではなく、実使用条件に応
じて酸洗い条件を変更することができる。
【００３３】薄膜形成面となるＡｌＮ基板１の表面１ａ
は、上述したように表面粗さが少なくとも算術平均粗さ
Ｒaで0.5μm以下となるように加工される。基板表面１
ａの薄膜形成面としての特性をより一層高める上で、Ａ
ｌＮ基板１の表面１ａはＲaが0.05μm以下となるように
鏡面加工することが好ましい。Ｒaを0.05μm以下とした
鏡面加工面によれば、金属薄膜２の形成精度や密着性を
さらに高めることができる。
は、上述したように表面粗さが少なくとも算術平均粗さ
Ｒaで0.5μm以下となるように加工される。基板表面１
ａの薄膜形成面としての特性をより一層高める上で、Ａ
ｌＮ基板１の表面１ａはＲaが0.05μm以下となるように
鏡面加工することが好ましい。Ｒaを0.05μm以下とした
鏡面加工面によれば、金属薄膜２の形成精度や密着性を
さらに高めることができる。
【００３４】表面粗さＲaを0.05μm以下とした基板表面
は、さらにJIS B0601-1994で規定するスキューネス（ゆ
がみ値）Ｒskの値が0以上1以下であることが好ましい。
すなわち、ＡｌＮ基板１の鏡面加工面の表面粗さが、Ｒ
aで0.05μm以下であると共に、スキューネスＲskで0以
上1以下である場合に、スパッタ法や蒸着法などにより
形成する金属薄膜２の密着性や形成精度などを大幅に高
めることが可能となる。
は、さらにJIS B0601-1994で規定するスキューネス（ゆ
がみ値）Ｒskの値が0以上1以下であることが好ましい。
すなわち、ＡｌＮ基板１の鏡面加工面の表面粗さが、Ｒ
aで0.05μm以下であると共に、スキューネスＲskで0以
上1以下である場合に、スパッタ法や蒸着法などにより
形成する金属薄膜２の密着性や形成精度などを大幅に高
めることが可能となる。
【００３５】ここで、スキューネスＲskは表面のゆがみ
を表した値であり、以下のようにして求められる。すな
わち、振幅分布曲線と呼ばれる粗さ曲線の最も高い山頂
と最も低い谷底との間を等間隔に分割し、2本の平行線
内の領域に存在するデータの数と全データ数との比を横
軸に、各データの粗さ曲線における高さ方向の値を縦軸
にとってプロットする。このプロットの上下方向の偏り
を表す。
を表した値であり、以下のようにして求められる。すな
わち、振幅分布曲線と呼ばれる粗さ曲線の最も高い山頂
と最も低い谷底との間を等間隔に分割し、2本の平行線
内の領域に存在するデータの数と全データ数との比を横
軸に、各データの粗さ曲線における高さ方向の値を縦軸
にとってプロットする。このプロットの上下方向の偏り
を表す。
【００３６】このようなスキューネスＲskが0未満（Ｒ
sk＜0）、すなわちマイナスの値を示すということは、
下方にへこみが多いことを表し、主として焼結助剤成分
の凝集体の脱落やＡｌＮ結晶粒の脱粒などにより基板表
面に形成されるポアが多数発生していることを示す。な
お、基板表面に形成されるポアは、研磨加工時に発生す
る脱粒痕のみではなく、基板表面に形成されたＡｌＮ結
晶粒などの欠落した部分を含むものである。従って、金
属薄膜２を形成した際に膜厚が不均一になったり、Ａｌ
Ｎ基板１と金属薄膜２との間に空隙などが生じやすくな
る。これらは金属薄膜２を用いて形成した回路の精度低
下や剥がれの原因となる。
sk＜0）、すなわちマイナスの値を示すということは、
下方にへこみが多いことを表し、主として焼結助剤成分
の凝集体の脱落やＡｌＮ結晶粒の脱粒などにより基板表
面に形成されるポアが多数発生していることを示す。な
お、基板表面に形成されるポアは、研磨加工時に発生す
る脱粒痕のみではなく、基板表面に形成されたＡｌＮ結
晶粒などの欠落した部分を含むものである。従って、金
属薄膜２を形成した際に膜厚が不均一になったり、Ａｌ
Ｎ基板１と金属薄膜２との間に空隙などが生じやすくな
る。これらは金属薄膜２を用いて形成した回路の精度低
下や剥がれの原因となる。
【００３７】一方、鏡面加工面のスキューネスＲskが1
を超える（Ｒsk＞1）と、全体的に上方への山が多くな
りすぎ、このような場合にも金属薄膜２による回路の形
成精度が低下することになる。言い換えると、ＡｌＮ基
板１の鏡面加工面のＲaを0.05μm以下とすると共に、ス
キューネスＲskを0以上1以下に制御することことによっ
て、薄膜回路などとして使用される金属薄膜２の密着性
や形成精度などを大幅に高めることが可能となる。
を超える（Ｒsk＞1）と、全体的に上方への山が多くな
りすぎ、このような場合にも金属薄膜２による回路の形
成精度が低下することになる。言い換えると、ＡｌＮ基
板１の鏡面加工面のＲaを0.05μm以下とすると共に、ス
キューネスＲskを0以上1以下に制御することことによっ
て、薄膜回路などとして使用される金属薄膜２の密着性
や形成精度などを大幅に高めることが可能となる。
【００３８】ＡｌＮ基板１の表面１ａをＲaが0.05μm以
下となるように鏡面加工する場合には、当然ながらＲa
を0.5μm以下とする場合に比べて、より厳しい条件下で
研磨加工などを施す必要がある。具体的には、基板表面
に遊離砥粒を用いたポリッシング加工を施す。このよう
な場合においても、ＡｌＮ焼結体の表面に析出する焼結
助剤成分の凝集体の大きさや総面積を低減することによ
って、Ｒaが0.05μm以下の鏡面加工面を再現性よく得る
ことが可能となる。
下となるように鏡面加工する場合には、当然ながらＲa
を0.5μm以下とする場合に比べて、より厳しい条件下で
研磨加工などを施す必要がある。具体的には、基板表面
に遊離砥粒を用いたポリッシング加工を施す。このよう
な場合においても、ＡｌＮ焼結体の表面に析出する焼結
助剤成分の凝集体の大きさや総面積を低減することによ
って、Ｒaが0.05μm以下の鏡面加工面を再現性よく得る
ことが可能となる。
【００３９】スキューネスＲskの値にも焼結助剤成分の
凝集体の大きさや総面積が影響する。ＡｌＮ焼結体の表
面に析出する焼結助剤成分の凝集体の大きさや総面積を
低減することは、鏡面加工面のスキューネスＲskを0以
上1以下に制御する上で有効である。さらに、このよう
なスキューネスＲskを達成する上で、比較的大きな凹部
の発生を抑制することが望ましい。このため、大きさが
10μm以上の焼結助剤成分の凝集体、および同様な大き
さを有するポアの存在数（これらの合計数）は、鏡面加
工面の100×100μmという単位面積当りに3個以下（零を
含む）とすることが好ましい。さらに、大きさが10μm
未満の焼結助剤成分の凝集体やポアについては、鏡面加
工面の100×100μmという単位面積当りに占める面積比
を3％以下とすることが好ましい。言い換えれば、Ａｌ
Ｎ基板（焼結体）は表面粗さＲaを0.5μm以下、さらに
は0.05μm以下に加工したとしても、加工面に形成され
るポアが小さくかつ少ないものといえる。このように、
本発明のＡｌＮ基板は研磨加工を施しても脱粒などが発
生しにくいものである。
凝集体の大きさや総面積が影響する。ＡｌＮ焼結体の表
面に析出する焼結助剤成分の凝集体の大きさや総面積を
低減することは、鏡面加工面のスキューネスＲskを0以
上1以下に制御する上で有効である。さらに、このよう
なスキューネスＲskを達成する上で、比較的大きな凹部
の発生を抑制することが望ましい。このため、大きさが
10μm以上の焼結助剤成分の凝集体、および同様な大き
さを有するポアの存在数（これらの合計数）は、鏡面加
工面の100×100μmという単位面積当りに3個以下（零を
含む）とすることが好ましい。さらに、大きさが10μm
未満の焼結助剤成分の凝集体やポアについては、鏡面加
工面の100×100μmという単位面積当りに占める面積比
を3％以下とすることが好ましい。言い換えれば、Ａｌ
Ｎ基板（焼結体）は表面粗さＲaを0.5μm以下、さらに
は0.05μm以下に加工したとしても、加工面に形成され
るポアが小さくかつ少ないものといえる。このように、
本発明のＡｌＮ基板は研磨加工を施しても脱粒などが発
生しにくいものである。
【００４０】上記した粗大な焼結助剤成分の凝集体やポ
ア（大きさ10μm以上）が100×100μmの単位面積当りに
3個を超えて存在すると、ＡｌＮ基板１の鏡面加工面の
スキューネスＲskがマイナス（Ｒsk＜0）になるおそれ
がおおきい。同様に、大きさが10μm未満の焼結助剤成
分の凝集体やポアの比率（面積比）が3％を超えるとス
キューネスＲskが低下する。さらに、ＡｌＮ基板１の鏡
面加工面のスキューネスＲskを0以上1以下の範囲とする
上で、表面加工の際の加工条件を適切化すると共に、基
材としてのＡｌＮ焼結体の結晶粒径や粒径分布などを制
御することも重要である。これらの点については後に詳
述する。
ア（大きさ10μm以上）が100×100μmの単位面積当りに
3個を超えて存在すると、ＡｌＮ基板１の鏡面加工面の
スキューネスＲskがマイナス（Ｒsk＜0）になるおそれ
がおおきい。同様に、大きさが10μm未満の焼結助剤成
分の凝集体やポアの比率（面積比）が3％を超えるとス
キューネスＲskが低下する。さらに、ＡｌＮ基板１の鏡
面加工面のスキューネスＲskを0以上1以下の範囲とする
上で、表面加工の際の加工条件を適切化すると共に、基
材としてのＡｌＮ焼結体の結晶粒径や粒径分布などを制
御することも重要である。これらの点については後に詳
述する。
【００４１】上述したＡｌＮ基板１の加工表面１ａにお
ける焼結助剤成分の凝集体４の大きさ、並びに凝集体４
の総面積は、例えばＡｌＮ焼結体の結晶粒を微細化する
と共に、その粒径分布をシャープにすることで低減する
ことができる。具体的には、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径を
3〜5μmの範囲とすると共に、粒径分布の標準偏差を2μ
m以下とすることが好ましい。このように、ＡｌＮ結晶
粒の粒径を微細化すると共に、粒径分布をシャープにす
ることによって、焼結助剤成分（粒界相成分）の析出並
びに凝集を抑制することができる。なお、ＡｌＮ結晶粒
の粒径は、それを含む最小円の直径（ＡｌＮ結晶粒の最
大径）を示すものとする。
ける焼結助剤成分の凝集体４の大きさ、並びに凝集体４
の総面積は、例えばＡｌＮ焼結体の結晶粒を微細化する
と共に、その粒径分布をシャープにすることで低減する
ことができる。具体的には、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径を
3〜5μmの範囲とすると共に、粒径分布の標準偏差を2μ
m以下とすることが好ましい。このように、ＡｌＮ結晶
粒の粒径を微細化すると共に、粒径分布をシャープにす
ることによって、焼結助剤成分（粒界相成分）の析出並
びに凝集を抑制することができる。なお、ＡｌＮ結晶粒
の粒径は、それを含む最小円の直径（ＡｌＮ結晶粒の最
大径）を示すものとする。
【００４２】ＡｌＮ結晶粒の平均粒径が5μmを超える
と、ＡｌＮ結晶粒同士の隙間（例えば三重点）が大きく
なるため、焼結助剤成分（粒界相成分）の析出量が増大
し、焼結助剤成分の凝集体４が大きくなると共に、凝集
体４の面積の総和が増大する傾向を示す。結晶粒径分布
の標準偏差についても同様であり、その値が2μmを超え
ると焼結助剤成分の焼結体表面への析出量が増大する。
一方、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径が3μm未満になると、Ａ
ｌＮ焼結体の熱伝導率の低下が著しくなり、例えば常温
で160W/m K以上という熱伝導率を満たさなくなるおそれ
がある。これは薄膜基板３の特性低下に繋がる。
と、ＡｌＮ結晶粒同士の隙間（例えば三重点）が大きく
なるため、焼結助剤成分（粒界相成分）の析出量が増大
し、焼結助剤成分の凝集体４が大きくなると共に、凝集
体４の面積の総和が増大する傾向を示す。結晶粒径分布
の標準偏差についても同様であり、その値が2μmを超え
ると焼結助剤成分の焼結体表面への析出量が増大する。
一方、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径が3μm未満になると、Ａ
ｌＮ焼結体の熱伝導率の低下が著しくなり、例えば常温
で160W/m K以上という熱伝導率を満たさなくなるおそれ
がある。これは薄膜基板３の特性低下に繋がる。
【００４３】ＡｌＮ結晶粒の平均粒径や粒径分布は、Ａ
ｌＮ基板１の表面に鏡面加工を施した場合のスキューネ
スＲskに対しても影響を及ぼす。すなわち、ＡｌＮ結晶
粒の平均粒径が5μmを超えると、研削・研磨加工時にＡ
ｌＮ結晶粒が脱粒しやすくなると共に、脱粒痕のスキュ
ーネスＲskに与える影響が増大する。従って、ＡｌＮ基
板１の鏡面加工面のスキューネスＲskがマイナス（Ｒsk
＜0）になりやすくなる。粒径分布の標準偏差について
も同様であり、その値が2μmを超えると脱粒したＡｌＮ
結晶粒の影響が増大する。
ｌＮ基板１の表面に鏡面加工を施した場合のスキューネ
スＲskに対しても影響を及ぼす。すなわち、ＡｌＮ結晶
粒の平均粒径が5μmを超えると、研削・研磨加工時にＡ
ｌＮ結晶粒が脱粒しやすくなると共に、脱粒痕のスキュ
ーネスＲskに与える影響が増大する。従って、ＡｌＮ基
板１の鏡面加工面のスキューネスＲskがマイナス（Ｒsk
＜0）になりやすくなる。粒径分布の標準偏差について
も同様であり、その値が2μmを超えると脱粒したＡｌＮ
結晶粒の影響が増大する。
【００４４】上述したような微細な結晶粒径およびシャ
ープな粒径分布を有するＡｌＮ焼結体は、例えば以下に
示すような製造方法を適用することにより再現性よく得
ることができる。焼結助剤成分の凝集体４の大きさおよ
び総面積は、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径や粒径分布のみに
左右されるものではなく、ＡｌＮ焼結体を作製する際の
各工程条件も大きく影響する。この点からも、ＡｌＮ基
板１の基材として使用するＡｌＮ焼結体は、以下に示す
製造方法を適用して作製することが好ましい。
ープな粒径分布を有するＡｌＮ焼結体は、例えば以下に
示すような製造方法を適用することにより再現性よく得
ることができる。焼結助剤成分の凝集体４の大きさおよ
び総面積は、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径や粒径分布のみに
左右されるものではなく、ＡｌＮ焼結体を作製する際の
各工程条件も大きく影響する。この点からも、ＡｌＮ基
板１の基材として使用するＡｌＮ焼結体は、以下に示す
製造方法を適用して作製することが好ましい。
【００４５】まず、平均粒子径が1μm以下で、かつ不純
物酸素濃度が1質量％以下のＡｌＮ原料粉末を用意す
る。ＡｌＮ粉末の平均粒子径が1μmを超えると、得られ
るＡｌＮ結晶粒が粗大化しやすい。同様に、不純物酸素
濃度が1質量％を超えると、ＡｌＮ結晶粒が必要以上に
粒成長したり、またＡｌＮ焼結体の熱伝導率が低下す
る。このようなＡｌＮ粉末に所定量の焼結助剤粉末を添
加して十分に混合する。この際、焼結助剤成分（粒界相
成分）の凝集を抑制する上で、焼結助剤粉末の凝集を防
止するような添加方法を適用することも重要となる。
物酸素濃度が1質量％以下のＡｌＮ原料粉末を用意す
る。ＡｌＮ粉末の平均粒子径が1μmを超えると、得られ
るＡｌＮ結晶粒が粗大化しやすい。同様に、不純物酸素
濃度が1質量％を超えると、ＡｌＮ結晶粒が必要以上に
粒成長したり、またＡｌＮ焼結体の熱伝導率が低下す
る。このようなＡｌＮ粉末に所定量の焼結助剤粉末を添
加して十分に混合する。この際、焼結助剤成分（粒界相
成分）の凝集を抑制する上で、焼結助剤粉末の凝集を防
止するような添加方法を適用することも重要となる。
【００４６】すなわち、原料粉末段階で焼結助剤粉末が
凝集していると粒界相が偏析しやすくなり、その結果と
してＡｌＮ焼結体の表面における焼結助剤成分の凝集体
の大きさや総面積が増大しやすい。そこで、焼結助剤粉
末を予め有機溶媒中に分散させ、この状態でＡｌＮ粉末
もしくはＡｌＮ粉末を有機溶媒中に分散させたスラリー
中に添加することが好ましい。焼結助剤粉末の有機溶媒
中への分散時間（撹拌時間）は10分以上とすることが好
ましい。分散時間は1時間以上3時間以下とすることがよ
り好ましい。分散工程を3時間を超えて行ってもよい
が、分散時間をあまり長く設定してもそれ以上の効果が
得にくく、かえって製造時間を長引かせるだけになって
しまう。さらに、有機溶媒中に分散させた焼結助剤粉末
とＡｌＮ粉末との混合はボールミルなどを用いて十分に
行う。
凝集していると粒界相が偏析しやすくなり、その結果と
してＡｌＮ焼結体の表面における焼結助剤成分の凝集体
の大きさや総面積が増大しやすい。そこで、焼結助剤粉
末を予め有機溶媒中に分散させ、この状態でＡｌＮ粉末
もしくはＡｌＮ粉末を有機溶媒中に分散させたスラリー
中に添加することが好ましい。焼結助剤粉末の有機溶媒
中への分散時間（撹拌時間）は10分以上とすることが好
ましい。分散時間は1時間以上3時間以下とすることがよ
り好ましい。分散工程を3時間を超えて行ってもよい
が、分散時間をあまり長く設定してもそれ以上の効果が
得にくく、かえって製造時間を長引かせるだけになって
しまう。さらに、有機溶媒中に分散させた焼結助剤粉末
とＡｌＮ粉末との混合はボールミルなどを用いて十分に
行う。
【００４７】上述したような焼結助剤粉末の添加方法を
適用することによって、焼結助剤成分の凝集体の大き
さ、並びに凝集体の面積の総和を低減することができ
る。さらに、焼結助剤粉末自体については、高純度で微
細な粉末を使用することが好ましい。例えば、Ｙ2Ｏ3粉
末などの希土類酸化物粉末は、純度が99％以上で、かつ
1次粒子径（Ｄ50）が1.5μm以下の粉末を使用すること
が好ましい。
適用することによって、焼結助剤成分の凝集体の大き
さ、並びに凝集体の面積の総和を低減することができ
る。さらに、焼結助剤粉末自体については、高純度で微
細な粉末を使用することが好ましい。例えば、Ｙ2Ｏ3粉
末などの希土類酸化物粉末は、純度が99％以上で、かつ
1次粒子径（Ｄ50）が1.5μm以下の粉末を使用すること
が好ましい。
【００４８】次に、ＡｌＮ粉末と焼結助剤粉末との混合
物にバインダ成分や有機溶媒などを加えてさらに混合し
た後、ドクターブレード法などの通常のシート成形法を
適用して成形体（グリーンシート）を作製する。このよ
うなＡｌＮ成形体を脱脂処理した後に焼成する。ＡｌＮ
焼結体の結晶粒径や焼結助剤成分の存在形態を制御する
上で、脱脂工程は十分に実施することが好ましい。脱脂
工程は窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中にて600
〜800℃の温度で実施することが好ましい。
物にバインダ成分や有機溶媒などを加えてさらに混合し
た後、ドクターブレード法などの通常のシート成形法を
適用して成形体（グリーンシート）を作製する。このよ
うなＡｌＮ成形体を脱脂処理した後に焼成する。ＡｌＮ
焼結体の結晶粒径や焼結助剤成分の存在形態を制御する
上で、脱脂工程は十分に実施することが好ましい。脱脂
工程は窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中にて600
〜800℃の温度で実施することが好ましい。
【００４９】脱脂処理を施したＡｌＮ成形体は、例えば
ＡｌＮ、ＢＮなどからなる焼成容器中に配置する。焼成
容器は蓋付きの密閉型を使用することが好ましい。この
際、焼成容器内へのＡｌＮ成形体の充填量は体積比で50
〜70％の範囲とすることが好ましい。また、ＡｌＮ成形
体は敷板上に一定の間隔を空けて対称に配置することが
好ましい。図３（ａ）および図３（ｂ）にＡｌＮ成形体
の対称配置の例を示す。これらの図において、１１はＡ
ｌＮ成形体、１２は焼成容器の底面または焼成容器内に
収めた敷板である。図３（ａ）はＡｌＮ成形体１１を左
右（または前後）に対称に配置した例である。図３
（ｂ）はＡｌＮ成形体１１を左右および前後に対称に配
置した例である。
ＡｌＮ、ＢＮなどからなる焼成容器中に配置する。焼成
容器は蓋付きの密閉型を使用することが好ましい。この
際、焼成容器内へのＡｌＮ成形体の充填量は体積比で50
〜70％の範囲とすることが好ましい。また、ＡｌＮ成形
体は敷板上に一定の間隔を空けて対称に配置することが
好ましい。図３（ａ）および図３（ｂ）にＡｌＮ成形体
の対称配置の例を示す。これらの図において、１１はＡ
ｌＮ成形体、１２は焼成容器の底面または焼成容器内に
収めた敷板である。図３（ａ）はＡｌＮ成形体１１を左
右（または前後）に対称に配置した例である。図３
（ｂ）はＡｌＮ成形体１１を左右および前後に対称に配
置した例である。
【００５０】このようなＡｌＮ成形体を充填した焼成容
器を焼成炉内に配置する。焼成炉内への焼成容器の充填
量は体積比で40〜70％の範囲とすることが好ましい。な
お、焼成容器はカーボン製容器収納部材（円筒状部材）
中に入れて焼成炉内に配置することがある。このような
二重容器を使用する場合には、カーボン製容器収納部材
への焼成容器の充填量を体積比で40〜70％の範囲とする
ことが好ましい。図４に二重容器の一構成例を示す。図
４において、１３は焼成容器、１４は容器収納部材であ
る。焼成容器１３が収納された容器収納部材１４を重ね
て使用したり、複数の焼成容器１３を重ねて容器収納部
材１４内に収納してもよい。
器を焼成炉内に配置する。焼成炉内への焼成容器の充填
量は体積比で40〜70％の範囲とすることが好ましい。な
お、焼成容器はカーボン製容器収納部材（円筒状部材）
中に入れて焼成炉内に配置することがある。このような
二重容器を使用する場合には、カーボン製容器収納部材
への焼成容器の充填量を体積比で40〜70％の範囲とする
ことが好ましい。図４に二重容器の一構成例を示す。図
４において、１３は焼成容器、１４は容器収納部材であ
る。焼成容器１３が収納された容器収納部材１４を重ね
て使用したり、複数の焼成容器１３を重ねて容器収納部
材１４内に収納してもよい。
【００５１】上記したような状態で焼成炉内に配置した
ＡｌＮ成形体は、窒素雰囲気のような不活性雰囲気中に
て1650〜1900℃の範囲の温度で1〜10時間焼成される。
焼成工程は常圧もしくは雰囲気加圧下で行われる。この
ような焼成工程によって、上述したような特性を有する
ＡｌＮ焼結体が得られる。この際、焼成時の雰囲気ガス
は純度99％以上の窒素ガスを使用することが好ましい。
焼成炉内の圧力は2×105〜10×105Paの範囲とすること
が好ましい。また、焼成炉内の圧力は設定値に対して±
1×105Paの範囲となるように調整することが好ましく、
さらに好ましくは±0.3×105Paの範囲である。
ＡｌＮ成形体は、窒素雰囲気のような不活性雰囲気中に
て1650〜1900℃の範囲の温度で1〜10時間焼成される。
焼成工程は常圧もしくは雰囲気加圧下で行われる。この
ような焼成工程によって、上述したような特性を有する
ＡｌＮ焼結体が得られる。この際、焼成時の雰囲気ガス
は純度99％以上の窒素ガスを使用することが好ましい。
焼成炉内の圧力は2×105〜10×105Paの範囲とすること
が好ましい。また、焼成炉内の圧力は設定値に対して±
1×105Paの範囲となるように調整することが好ましく、
さらに好ましくは±0.3×105Paの範囲である。
【００５２】上述したような製造条件を適用してＡｌＮ
焼結体を作製することによって、ＡｌＮ結晶粒の平均粒
径が3〜5μmの範囲である共に、結晶粒径分布の標準偏
差が2μm以下のＡｌＮ焼結体を再現性よく得ることがで
きる。さらに、このようなＡｌＮ結晶粒の平均粒径およ
び粒径分布と各製造条件に基づいて、ＡｌＮ基板１の加
工表面（Ｒa≦0.5μm）１ａに存在する焼結助剤成分の
凝集体４の大きさを20μm以下とすると共に、加工表面
１ａの単位面積当りに占める凝集体の総面積の比率を5
％以下とすることが可能となる。なお、単に結晶粒径を
微細化しただけでは、ＡｌＮ焼結体の熱伝導率の低下が
著しくなるおそれがあるが、例えば脱脂後の残留炭素量
を低減するなどによって、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径を微
細化した上で160W/m K以上という熱伝導率を満足させる
ことができる。
焼結体を作製することによって、ＡｌＮ結晶粒の平均粒
径が3〜5μmの範囲である共に、結晶粒径分布の標準偏
差が2μm以下のＡｌＮ焼結体を再現性よく得ることがで
きる。さらに、このようなＡｌＮ結晶粒の平均粒径およ
び粒径分布と各製造条件に基づいて、ＡｌＮ基板１の加
工表面（Ｒa≦0.5μm）１ａに存在する焼結助剤成分の
凝集体４の大きさを20μm以下とすると共に、加工表面
１ａの単位面積当りに占める凝集体の総面積の比率を5
％以下とすることが可能となる。なお、単に結晶粒径を
微細化しただけでは、ＡｌＮ焼結体の熱伝導率の低下が
著しくなるおそれがあるが、例えば脱脂後の残留炭素量
を低減するなどによって、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径を微
細化した上で160W/m K以上という熱伝導率を満足させる
ことができる。
【００５３】この実施形態のＡｌＮ基板（薄膜形成用基
板）１は、上述した製造工程に基づいて作製したＡｌＮ
焼結体の表面（少なくとも薄膜形成面）１ａを、算術平
均粗さＲaが0.5μm以下となるように研磨加工し、さら
に例えば20％程度に希釈された硫酸、塩酸、硝酸などの
酸液を用いて酸洗いすることにより得られる。酸洗い工
程はＡｌＮ焼結体全体を酸液中に浸漬して実施すること
が好ましい。
板）１は、上述した製造工程に基づいて作製したＡｌＮ
焼結体の表面（少なくとも薄膜形成面）１ａを、算術平
均粗さＲaが0.5μm以下となるように研磨加工し、さら
に例えば20％程度に希釈された硫酸、塩酸、硝酸などの
酸液を用いて酸洗いすることにより得られる。酸洗い工
程はＡｌＮ焼結体全体を酸液中に浸漬して実施すること
が好ましい。
【００５４】ＡｌＮ基板１の表面を算術平均粗さＲaが
0.05μm以下となるように鏡面加工する場合には、スキ
ューネスＲskを0以上1以下の範囲に制御する上で、表面
加工条件を適切化することも重要である。具体的には、
ＡｌＮ焼結体の表面を例えば325〜400メッシュのダイヤ
モンド砥石で中仕上げする際に、加工面のスキューネス
Ｒskが-1以上（Ｒsk≧-1）となるように加工する。
0.05μm以下となるように鏡面加工する場合には、スキ
ューネスＲskを0以上1以下の範囲に制御する上で、表面
加工条件を適切化することも重要である。具体的には、
ＡｌＮ焼結体の表面を例えば325〜400メッシュのダイヤ
モンド砥石で中仕上げする際に、加工面のスキューネス
Ｒskが-1以上（Ｒsk≧-1）となるように加工する。
【００５５】ＡｌＮ焼結体をダイヤモンド砥石で中仕上
げする際の加工面の表面粗さを制御することによって、
鏡面加工後の表面粗さを所望の値にすることができる。
すなわち、ダイヤモンド砥石による中仕上げ後の加工面
のスキューネスＲskが-1より小さい（Ｒsk＜-1）と、そ
の後の鏡面加工条件を制御しても、鏡面加工面の表面粗
さを所望の値とすることができないおそれが大きい。そ
して、中仕上げ後の加工面に対して、Ｒaが0.05μm以下
となるように鏡面加工を施す。これによって、最終的な
鏡面加工面のスキューネスＲskを0以上1以下の範囲とす
ることができる。
げする際の加工面の表面粗さを制御することによって、
鏡面加工後の表面粗さを所望の値にすることができる。
すなわち、ダイヤモンド砥石による中仕上げ後の加工面
のスキューネスＲskが-1より小さい（Ｒsk＜-1）と、そ
の後の鏡面加工条件を制御しても、鏡面加工面の表面粗
さを所望の値とすることができないおそれが大きい。そ
して、中仕上げ後の加工面に対して、Ｒaが0.05μm以下
となるように鏡面加工を施す。これによって、最終的な
鏡面加工面のスキューネスＲskを0以上1以下の範囲とす
ることができる。
【００５６】また、ＡｌＮ基板１は研磨加工を行った後
であっても、脱粒などによるポアが発生しにくいため、
研磨加工による基板厚さの調整がしやすい。このため、
ＡｌＮ基板１の厚さを1.5mm以下、さらには0.8mm以下に
調整する際の基板厚さの精度を高めることができる。Ａ
ｌＮ基板１の厚さはさらに0.1〜0.4mmの間で高精度に調
整することができる。
であっても、脱粒などによるポアが発生しにくいため、
研磨加工による基板厚さの調整がしやすい。このため、
ＡｌＮ基板１の厚さを1.5mm以下、さらには0.8mm以下に
調整する際の基板厚さの精度を高めることができる。Ａ
ｌＮ基板１の厚さはさらに0.1〜0.4mmの間で高精度に調
整することができる。
【００５７】ＡｌＮ基板１の加工表面（薄膜形成面）１
ａには金属薄膜２が形成され、これにより薄膜基板３が
構成される。金属薄膜２は、例えばスパッタ法、真空蒸
着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、イオンプレー
ティング法、レーザデポジション法、イオンビームデポ
ジション法などのＰＶＤ法により形成される。また場合
によっては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ
法などのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的
気相成長）法を適用してもよい。金属薄膜２は回路構造
を有するものに限らず、ベタ膜であってもよい。金属薄
膜２は単一の金属膜および複数の金属膜の積層膜のいず
れであってもよいが、膜の総厚は3μm以下とする。
ａには金属薄膜２が形成され、これにより薄膜基板３が
構成される。金属薄膜２は、例えばスパッタ法、真空蒸
着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、イオンプレー
ティング法、レーザデポジション法、イオンビームデポ
ジション法などのＰＶＤ法により形成される。また場合
によっては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ
法などのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的
気相成長）法を適用してもよい。金属薄膜２は回路構造
を有するものに限らず、ベタ膜であってもよい。金属薄
膜２は単一の金属膜および複数の金属膜の積層膜のいず
れであってもよいが、膜の総厚は3μm以下とする。
【００５８】上述したように、焼結助剤成分の凝集体４
の大きさや凝集体の面積の総和を低減したＡｌＮ基板１
の加工表面１ａ上に金属薄膜２を形成することによっ
て、その密着性並びに形成精度を大幅に高めることが可
能となる。特に、基板表面の凹部が原因となって生じ
る、金属薄膜２の膜厚の不均一化やＡｌＮ基板１と金属
薄膜２との間の空隙などが抑制できることから、金属薄
膜２による回路の精度や信頼性を大幅に高めることが可
能となる。なお、ＡｌＮ基板１は薄膜形成面が所定の構
成を有していれば所期の効果を得ることができる。従っ
て、薄膜を形成しない基板表面は必ずしも上述したよう
な構成とする必要はない。
の大きさや凝集体の面積の総和を低減したＡｌＮ基板１
の加工表面１ａ上に金属薄膜２を形成することによっ
て、その密着性並びに形成精度を大幅に高めることが可
能となる。特に、基板表面の凹部が原因となって生じ
る、金属薄膜２の膜厚の不均一化やＡｌＮ基板１と金属
薄膜２との間の空隙などが抑制できることから、金属薄
膜２による回路の精度や信頼性を大幅に高めることが可
能となる。なお、ＡｌＮ基板１は薄膜形成面が所定の構
成を有していれば所期の効果を得ることができる。従っ
て、薄膜を形成しない基板表面は必ずしも上述したよう
な構成とする必要はない。
【００５９】このような金属薄膜（回路）２を有する薄
膜基板３は、例えば光通信用ハイブリッドＩＣ、移動体
通信用ハイブリッドＩＣ、レーザダイオード用ハイブリ
ッドＩＣ、自動車用ハイブリッドＩＣなどのマイクロ波
集積回路用の基板として好適に用いられるものである。
さらに、金属薄膜２を有する薄膜基板３は、ＶＬＤ（Vi
sible Laser Diode）などのレーザダイオードが搭載さ
れるサブマウント基板としても有効である。特に、本発
明のＡｌＮ基板は板厚を0.1〜1.5mmの間で調整可能であ
ることから、マイクロ波集積回路用基板やサブマウント
基板などの様々な分野に適用することができる。
膜基板３は、例えば光通信用ハイブリッドＩＣ、移動体
通信用ハイブリッドＩＣ、レーザダイオード用ハイブリ
ッドＩＣ、自動車用ハイブリッドＩＣなどのマイクロ波
集積回路用の基板として好適に用いられるものである。
さらに、金属薄膜２を有する薄膜基板３は、ＶＬＤ（Vi
sible Laser Diode）などのレーザダイオードが搭載さ
れるサブマウント基板としても有効である。特に、本発
明のＡｌＮ基板は板厚を0.1〜1.5mmの間で調整可能であ
ることから、マイクロ波集積回路用基板やサブマウント
基板などの様々な分野に適用することができる。
【００６０】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。
価結果について述べる。
【００６１】実施例１
まず、焼結助剤として純度99％、平均粒子径が1.0μmの
Ｙ2Ｏ3粉末を用意し、このＹ2Ｏ3粉末を有機溶媒（エタ
ノール）中に投入して撹拌した。撹拌はボールミルを使
用して実施した。このＹ2Ｏ3粉末の撹拌時間（予備混合
時間）は10分とした。一方、平均粒子径が1.0μmで、不
純物酸素量が0.8質量％のＡｌＮ粉末に、適量の有機バ
インダと溶媒などを加えて混合してスラリー状とした。
上記したＹ2Ｏ3粉末の分散体をＡｌＮスラリーに、Ｙ2
Ｏ3の配合量が5質量％となるように添加した。これをさ
らにボールミルで24時間混合した。各原料の条件は表１
に示す通りである。
Ｙ2Ｏ3粉末を用意し、このＹ2Ｏ3粉末を有機溶媒（エタ
ノール）中に投入して撹拌した。撹拌はボールミルを使
用して実施した。このＹ2Ｏ3粉末の撹拌時間（予備混合
時間）は10分とした。一方、平均粒子径が1.0μmで、不
純物酸素量が0.8質量％のＡｌＮ粉末に、適量の有機バ
インダと溶媒などを加えて混合してスラリー状とした。
上記したＹ2Ｏ3粉末の分散体をＡｌＮスラリーに、Ｙ2
Ｏ3の配合量が5質量％となるように添加した。これをさ
らにボールミルで24時間混合した。各原料の条件は表１
に示す通りである。
【００６２】次に、上記した原料スラリーをドクターブ
レード法により板状に成形し、このＡｌＮ成形体を600
〜800℃の温度で脱脂した。この脱脂後のＡｌＮ成形体
を以下のようにして焼成した。すなわち、脱脂後の複数
のＡｌＮ成形体を、高純度ＡｌＮ（純度99.9質量％以
上）製の密閉型焼成容器中に配置した。焼成容器中への
ＡｌＮ成形体の充填量は体積比で50％とした。このよう
な焼成容器をカーボン製円筒部材中に入れた状態で焼成
炉内に配置した。二重容器内の焼成容器の充填量は体積
比で40％とした。焼成は1750〜1900℃×1〜8時間の条件
で実施した。焼成雰囲気は純度99％以上の窒素ガスと
し、焼成炉内の圧力は3×105〜7×105Paの範囲とした。
さらに設定圧力値に対して炉内圧力が±0.3×105Paの範
囲となるように調整した。焼成条件は表２に示す通りで
ある。
レード法により板状に成形し、このＡｌＮ成形体を600
〜800℃の温度で脱脂した。この脱脂後のＡｌＮ成形体
を以下のようにして焼成した。すなわち、脱脂後の複数
のＡｌＮ成形体を、高純度ＡｌＮ（純度99.9質量％以
上）製の密閉型焼成容器中に配置した。焼成容器中への
ＡｌＮ成形体の充填量は体積比で50％とした。このよう
な焼成容器をカーボン製円筒部材中に入れた状態で焼成
炉内に配置した。二重容器内の焼成容器の充填量は体積
比で40％とした。焼成は1750〜1900℃×1〜8時間の条件
で実施した。焼成雰囲気は純度99％以上の窒素ガスと
し、焼成炉内の圧力は3×105〜7×105Paの範囲とした。
さらに設定圧力値に対して炉内圧力が±0.3×105Paの範
囲となるように調整した。焼成条件は表２に示す通りで
ある。
【００６３】このようにして得たＡｌＮ焼結体の平均結
晶粒径と結晶粒径分布を調べた。ＡｌＮ結晶粒の粒径に
ついては、ＡｌＮ焼結体の破断面の任意の3箇所で単位
面積50×50μm内の結晶粒径を測定し、これらの平均値
に基づいて平均粒径および粒径分布を求めた。なお、結
晶粒径を測定する単位面積のうち、少なくとも1箇所は
加工面に隣接するＡｌＮ結晶粒を含む箇所とすることが
望ましい。さらに、ＡｌＮ焼結体の熱伝導率を測定し
た。これらの測定結果を表３に示す。
晶粒径と結晶粒径分布を調べた。ＡｌＮ結晶粒の粒径に
ついては、ＡｌＮ焼結体の破断面の任意の3箇所で単位
面積50×50μm内の結晶粒径を測定し、これらの平均値
に基づいて平均粒径および粒径分布を求めた。なお、結
晶粒径を測定する単位面積のうち、少なくとも1箇所は
加工面に隣接するＡｌＮ結晶粒を含む箇所とすることが
望ましい。さらに、ＡｌＮ焼結体の熱伝導率を測定し
た。これらの測定結果を表３に示す。
【００６４】次に、上記したＡｌＮ焼結体にダイヤモン
ド砥石による中仕上げ加工と鏡面加工（Ｒaで0.5μm以
下に設定）を施してＡｌＮ基板（厚さ0.635mm）を作製
した。このＡｌＮ基板の加工表面に存在する焼結助剤成
分の凝集体の大きさおよび面積率（総和）を測定した。
なお、焼結助剤成分の凝集体の存在形態については、鏡
面加工面の任意の3箇所をＳＥＭ（必要に応じてＥＰＭ
Ａを使用）で観察し、これらの観察結果から凝集体の大
きさと単位面積（100×100μm）当りに占める凝集体の
面積率（平均値）を求めた。さらに、ＡｌＮ基板を20％
硫酸（40℃）に60分間浸漬した。そして、酸液に浸漬し
た後の質量減少率と3点曲げ強度の減少率を調べた。こ
れらの測定結果を表４に示す。
ド砥石による中仕上げ加工と鏡面加工（Ｒaで0.5μm以
下に設定）を施してＡｌＮ基板（厚さ0.635mm）を作製
した。このＡｌＮ基板の加工表面に存在する焼結助剤成
分の凝集体の大きさおよび面積率（総和）を測定した。
なお、焼結助剤成分の凝集体の存在形態については、鏡
面加工面の任意の3箇所をＳＥＭ（必要に応じてＥＰＭ
Ａを使用）で観察し、これらの観察結果から凝集体の大
きさと単位面積（100×100μm）当りに占める凝集体の
面積率（平均値）を求めた。さらに、ＡｌＮ基板を20％
硫酸（40℃）に60分間浸漬した。そして、酸液に浸漬し
た後の質量減少率と3点曲げ強度の減少率を調べた。こ
れらの測定結果を表４に示す。
【００６５】実施例２〜９、比較例１〜７
ＡｌＮ粉末と焼結助剤粉末に関する条件と焼成条件をそ
れぞれ表１および表２に示す条件に変更する以外は、上
記した実施例１と同様にして、それぞれＡｌＮ焼結体を
作製した。これらＡｌＮ焼結体の平均結晶粒径および結
晶粒径分布の標準偏差、熱伝導率を実施例１と同様して
評価した。これらの値を表３に示す。
れぞれ表１および表２に示す条件に変更する以外は、上
記した実施例１と同様にして、それぞれＡｌＮ焼結体を
作製した。これらＡｌＮ焼結体の平均結晶粒径および結
晶粒径分布の標準偏差、熱伝導率を実施例１と同様して
評価した。これらの値を表３に示す。
【００６６】さらに、各ＡｌＮ焼結体に実施例１と同様
な加工を施して、それぞれＡｌＮ基板を作製した後、加
工表面に存在する焼結助剤成分の凝集体の大きさおよび
面積率を測定した。さらに実施例１と同様にして、Ａｌ
Ｎ基板の酸液浸漬後の質量減少率と3点曲げ強度の減少
率を調べた。酸洗いに使用した酸液は表４に示す通りで
ある。これらの測定結果を表４に示す。
な加工を施して、それぞれＡｌＮ基板を作製した後、加
工表面に存在する焼結助剤成分の凝集体の大きさおよび
面積率を測定した。さらに実施例１と同様にして、Ａｌ
Ｎ基板の酸液浸漬後の質量減少率と3点曲げ強度の減少
率を調べた。酸洗いに使用した酸液は表４に示す通りで
ある。これらの測定結果を表４に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
【表４】
【００７１】表３に示したように、実施例１〜９による
各ＡｌＮ焼結体は、いずれもＡｌＮ結晶粒の粒径が微細
であると共に、粒径分布の標準偏差が小さいことが分か
る。これらＡｌＮ結晶粒の粒径状態やＡｌＮ焼結体の製
造条件に基づいて、各実施例のＡｌＮ基板は表４に示し
たように、加工表面における焼結助剤成分の凝集体の大
きさが20μm以下であり、かつ単位面積当りに占める凝
集体の面積の総和が5％以下という値を有している。そ
して、これらの構成に基づいて、酸液に浸漬した後の質
量減少率および3点曲げ強度の減少率が共に小さいこと
が分かる。
各ＡｌＮ焼結体は、いずれもＡｌＮ結晶粒の粒径が微細
であると共に、粒径分布の標準偏差が小さいことが分か
る。これらＡｌＮ結晶粒の粒径状態やＡｌＮ焼結体の製
造条件に基づいて、各実施例のＡｌＮ基板は表４に示し
たように、加工表面における焼結助剤成分の凝集体の大
きさが20μm以下であり、かつ単位面積当りに占める凝
集体の面積の総和が5％以下という値を有している。そ
して、これらの構成に基づいて、酸液に浸漬した後の質
量減少率および3点曲げ強度の減少率が共に小さいこと
が分かる。
【００７２】実施例１０〜１４、比較例８〜９
上述した実施例１、実施例２、実施例４、実施例７、実
施例８、比較例１、および比較例２による各ＡｌＮ基板
を用いて、それぞれ加工面上にＴｉ膜（厚さ100nm）／
Ｐｔ膜（厚さ200nm）／Ａｕ膜（厚さ500nm）構造の金属
薄膜を真空蒸着法（真空圧：10-5Pa）により成膜した。
このようにしてそれぞれ薄膜基板を作製した。
施例８、比較例１、および比較例２による各ＡｌＮ基板
を用いて、それぞれ加工面上にＴｉ膜（厚さ100nm）／
Ｐｔ膜（厚さ200nm）／Ａｕ膜（厚さ500nm）構造の金属
薄膜を真空蒸着法（真空圧：10-5Pa）により成膜した。
このようにしてそれぞれ薄膜基板を作製した。
【００７３】このようにして得た各薄膜基板について、
金属薄膜（厚さ約800nmの多層薄膜）のピール強度を測
定した。ピール強度はスコッチテープ法により測定し
た。具体的には、金属薄膜の面積より広いスコッチテー
プ（住友スリーエム社製）を貼り、テープを一気に剥が
した際に残存する薄膜の面積比（残存面積率＝（試験後
の残存面積／試験前の面積）×100％）を測定した。ま
た、同様にして作製した各薄膜基板をホットプレート上
にて450℃×10分の条件、および600℃×10分の条件でそ
れぞれ加熱し、これら加熱処理後の金属薄膜の膨れの有
無を調べた。これらの測定、評価結果を表５に示す。
金属薄膜（厚さ約800nmの多層薄膜）のピール強度を測
定した。ピール強度はスコッチテープ法により測定し
た。具体的には、金属薄膜の面積より広いスコッチテー
プ（住友スリーエム社製）を貼り、テープを一気に剥が
した際に残存する薄膜の面積比（残存面積率＝（試験後
の残存面積／試験前の面積）×100％）を測定した。ま
た、同様にして作製した各薄膜基板をホットプレート上
にて450℃×10分の条件、および600℃×10分の条件でそ
れぞれ加熱し、これら加熱処理後の金属薄膜の膨れの有
無を調べた。これらの測定、評価結果を表５に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】表５から明らかなように、実施例１０〜１
４の各薄膜基板はいずれも薄膜回路の密着性に優れ、さ
らに加熱した際に膨れなどが生じることもないため、マ
イクロ波集積回路用基板やレーザダイオード用サブマウ
ント基板などに好適であることが分かる。
４の各薄膜基板はいずれも薄膜回路の密着性に優れ、さ
らに加熱した際に膨れなどが生じることもないため、マ
イクロ波集積回路用基板やレーザダイオード用サブマウ
ント基板などに好適であることが分かる。
【００７６】実施例１５〜１９、比較例１０〜１２
上述した実施例３と同様にして、複数のＡｌＮ焼結体を
作製した。ただし、焼成温度は1730〜1840℃、焼成時間
は3〜6時間の範囲で変化させた。得られた各ＡｌＮ焼結
体の平均結晶粒径、結晶粒径分布の標準偏差、および熱
伝導率は表６に示す通りである。これらは実施例１と同
様して測定した。
作製した。ただし、焼成温度は1730〜1840℃、焼成時間
は3〜6時間の範囲で変化させた。得られた各ＡｌＮ焼結
体の平均結晶粒径、結晶粒径分布の標準偏差、および熱
伝導率は表６に示す通りである。これらは実施例１と同
様して測定した。
【００７７】次に、上記した各ＡｌＮ焼結体に対して、
表６に示す条件でそれぞれダイヤモンド砥石による中仕
上げ加工（第１の加工工程）と鏡面加工（第２の加工工
程）を施し、鏡面加工面の表面状態が異なる複数のＡｌ
Ｎ基板を作製した。このようにして得た各ＡｌＮ基板に
ついて、鏡面加工面に存在する焼結助剤成分の凝集体お
よびポアの数や面積比、さらに鏡面加工面のスキューネ
スＲsk、ポア（ＡｌＮ結晶粒および凝集体の脱粒痕）の
最大径を測定した。これらの測定結果を表７に示す。
表６に示す条件でそれぞれダイヤモンド砥石による中仕
上げ加工（第１の加工工程）と鏡面加工（第２の加工工
程）を施し、鏡面加工面の表面状態が異なる複数のＡｌ
Ｎ基板を作製した。このようにして得た各ＡｌＮ基板に
ついて、鏡面加工面に存在する焼結助剤成分の凝集体お
よびポアの数や面積比、さらに鏡面加工面のスキューネ
スＲsk、ポア（ＡｌＮ結晶粒および凝集体の脱粒痕）の
最大径を測定した。これらの測定結果を表７に示す。
【００７８】なお、スキューネスＲskは表面粗さ測定器
・フォームタリサーフS4C（テーラーボブソン社製）を
用いて測定した。焼結助剤成分の凝集体およびポアの存
在形態については、鏡面加工面の任意の3箇所をＳＥＭ
およびＥＰＭＡにて観察し、これらの観察結果から大き
さ10μm以上の凝集体およびポアの単位面積（100×100
μm）当りの存在数、さらに大きさ10μm未満の凝集体お
よびポアの単位面積（100×100μm）当りの存在比率
（面積比）を、それぞれ平均値として求めた。ポアの最
大径については、鏡面加工面の任意の3箇所について測
定し、そのうちの最大径の大きさで示した。
・フォームタリサーフS4C（テーラーボブソン社製）を
用いて測定した。焼結助剤成分の凝集体およびポアの存
在形態については、鏡面加工面の任意の3箇所をＳＥＭ
およびＥＰＭＡにて観察し、これらの観察結果から大き
さ10μm以上の凝集体およびポアの単位面積（100×100
μm）当りの存在数、さらに大きさ10μm未満の凝集体お
よびポアの単位面積（100×100μm）当りの存在比率
（面積比）を、それぞれ平均値として求めた。ポアの最
大径については、鏡面加工面の任意の3箇所について測
定し、そのうちの最大径の大きさで示した。
【００７９】
【表６】
【００８０】
【表７】
【００８１】表６および表７に示したように、実施例１
５〜１９による各ＡｌＮ基板は、いずれも160W/m K以上
の熱伝導率を有すると共に、鏡面加工面のスキューネス
Ｒskが0以上1以下という値を示している。このような表
面状態に基づいて、ＡｌＮ結晶粒の脱粒痕の最大値が小
さいことが分かる。このことはＡｌＮ結晶粒の脱粒が抑
制されていることを示す。
５〜１９による各ＡｌＮ基板は、いずれも160W/m K以上
の熱伝導率を有すると共に、鏡面加工面のスキューネス
Ｒskが0以上1以下という値を示している。このような表
面状態に基づいて、ＡｌＮ結晶粒の脱粒痕の最大値が小
さいことが分かる。このことはＡｌＮ結晶粒の脱粒が抑
制されていることを示す。
【００８２】一方、比較例１０のＡｌＮ基板は、ＡｌＮ
結晶粒の平均粒径が大きいことに加えて、表面に10μm
を超える焼結助剤成分の凝集体やポアが多く存在してい
ることから、鏡面加工面のスキューネスＲskがマイナス
の値を示しており、さらにＡｌＮ結晶粒の脱粒痕も大き
い。また、比較例１１においては、鏡面加工面のスキュ
ーネスＲskやＡｌＮ結晶粒の脱粒痕は比較的良好な値を
示しているものの、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径が小さすぎ
ることから熱伝導率が小さい。
結晶粒の平均粒径が大きいことに加えて、表面に10μm
を超える焼結助剤成分の凝集体やポアが多く存在してい
ることから、鏡面加工面のスキューネスＲskがマイナス
の値を示しており、さらにＡｌＮ結晶粒の脱粒痕も大き
い。また、比較例１１においては、鏡面加工面のスキュ
ーネスＲskやＡｌＮ結晶粒の脱粒痕は比較的良好な値を
示しているものの、ＡｌＮ結晶粒の平均粒径が小さすぎ
ることから熱伝導率が小さい。
【００８３】実施例２０〜２４、比較例１３〜１５
上述した実施例１５〜１９および比較例１０〜１２によ
る各ＡｌＮ基板を用いて、それぞれ鏡面加工面（比較例
１２のＡｌＮ基板についてはダイヤモンド砥石による加
工面）上に、Ｔｉ膜（厚さ100nm）／Ｐｔ膜（厚さ200n
m）／Ａｕ膜（厚さ500nm）構造の金属薄膜をスパッタ法
により成膜した。このようにしてそれぞれ薄膜基板を作
製した。
る各ＡｌＮ基板を用いて、それぞれ鏡面加工面（比較例
１２のＡｌＮ基板についてはダイヤモンド砥石による加
工面）上に、Ｔｉ膜（厚さ100nm）／Ｐｔ膜（厚さ200n
m）／Ａｕ膜（厚さ500nm）構造の金属薄膜をスパッタ法
により成膜した。このようにしてそれぞれ薄膜基板を作
製した。
【００８４】このようにして得た各薄膜基板について、
金属薄膜（厚さ約800nmの多層膜）のピール強度を測定
した。ピール強度はスコッチテープ法により測定した。
具体的には、薄膜回路の面積より広いスコッチテープ
（住友スリーエム社製）を貼り、テープを一気に剥がし
た際に残存する薄膜回路の面積比（残存面積率＝（試験
後の残存面積／試験前の面積）×100％）を測定した。
また、同様にして作製した各薄膜回路基板をホットプレ
ート上にて450℃×10分の条件で加熱し、その際の金属
薄膜の膨れの有無を調べた。これらの測定結果を表８に
示す。
金属薄膜（厚さ約800nmの多層膜）のピール強度を測定
した。ピール強度はスコッチテープ法により測定した。
具体的には、薄膜回路の面積より広いスコッチテープ
（住友スリーエム社製）を貼り、テープを一気に剥がし
た際に残存する薄膜回路の面積比（残存面積率＝（試験
後の残存面積／試験前の面積）×100％）を測定した。
また、同様にして作製した各薄膜回路基板をホットプレ
ート上にて450℃×10分の条件で加熱し、その際の金属
薄膜の膨れの有無を調べた。これらの測定結果を表８に
示す。
【００８５】
【表８】
【００８６】表８から明らかなように、実施例２０〜２
４の各薄膜基板は、いずれも薄膜回路の密着性に優れ、
また加熱した際に膨れなどが生じることもなく、マイク
ロ波集積回路用基板やレーザダイオード用サブマウント
基板に好適であることが分かる。さらに、実施例２０〜
２４の各薄膜基板は、ＡｌＮ基板の薄膜形成面の表面粗
さＲaが実施例１〜９のＡｌＮ基板に比べて小さいこと
から、金属薄膜による回路の形成精度がより一層優れる
ものであった。
４の各薄膜基板は、いずれも薄膜回路の密着性に優れ、
また加熱した際に膨れなどが生じることもなく、マイク
ロ波集積回路用基板やレーザダイオード用サブマウント
基板に好適であることが分かる。さらに、実施例２０〜
２４の各薄膜基板は、ＡｌＮ基板の薄膜形成面の表面粗
さＲaが実施例１〜９のＡｌＮ基板に比べて小さいこと
から、金属薄膜による回路の形成精度がより一層優れる
ものであった。
【００８７】実施例２５〜３１、比較例１６〜１７
ＡｌＮ基板の板厚を表９に示す厚さに変更する以外は、
実施例１３、実施例２３、比較例１４と同様にして、Ａ
ｌＮ基板を有する薄膜基板をそれぞれ作製した。これら
各薄膜基板を実施例１３と同様に、ホットプレート上で
450℃×10分および600℃×10分の条件で加熱して、その
際の金属薄膜の膨れの有無を調べた。これらの結果を表
９に示す。
実施例１３、実施例２３、比較例１４と同様にして、Ａ
ｌＮ基板を有する薄膜基板をそれぞれ作製した。これら
各薄膜基板を実施例１３と同様に、ホットプレート上で
450℃×10分および600℃×10分の条件で加熱して、その
際の金属薄膜の膨れの有無を調べた。これらの結果を表
９に示す。
【００８８】
【表９】
【００８９】表９から明らかなように、実施例２５〜３
１の各薄膜基板はＡｌＮ基板の厚さを変更した場合にお
いても良好な特性を示すことが分かる。一方、比較例１
６、１７のように、熱伝導率が160W/m K未満と低いＡｌ
Ｎ基板を用いた場合には、基板厚さを薄くした際に膨れ
が生じやすい。これは熱伝導率が低い基板では放熱性が
低下するため、基板厚さを薄くした際に金属薄膜に悪影
響がでたものと考えられる。
１の各薄膜基板はＡｌＮ基板の厚さを変更した場合にお
いても良好な特性を示すことが分かる。一方、比較例１
６、１７のように、熱伝導率が160W/m K未満と低いＡｌ
Ｎ基板を用いた場合には、基板厚さを薄くした際に膨れ
が生じやすい。これは熱伝導率が低い基板では放熱性が
低下するため、基板厚さを薄くした際に金属薄膜に悪影
響がでたものと考えられる。
【００９０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化アル
ミニウム基板によれば、その放熱性などを活かした上
で、金属薄膜との密着性や金属薄膜の形成精度などを高
めることができる。従って、このような窒化アルミニウ
ム基板を用いた薄膜基板によれば、マイクロ波集積回路
などの薄膜回路デバイスや各種電子部品のサブマウント
基板の信頼性や動作特性などを高めることが可能とな
る。特に、窒化アルミニウム基板の厚さを薄くした場合
においても、薄膜基板の信頼性を向上させることができ
る。
ミニウム基板によれば、その放熱性などを活かした上
で、金属薄膜との密着性や金属薄膜の形成精度などを高
めることができる。従って、このような窒化アルミニウ
ム基板を用いた薄膜基板によれば、マイクロ波集積回路
などの薄膜回路デバイスや各種電子部品のサブマウント
基板の信頼性や動作特性などを高めることが可能とな
る。特に、窒化アルミニウム基板の厚さを薄くした場合
においても、薄膜基板の信頼性を向上させることができ
る。
【図１】 本発明の窒化アルミニウム基板を用いた薄膜
基板の一実施形態の概略構成を示す断面図である。
基板の一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】 図１に示す窒化アルミニウム基板の加工表面
の微構造を拡大して示す模式図である。
の微構造を拡大して示す模式図である。
【図３】 本発明の窒化アルミニウム基板の焼成工程に
おける成形体の配置例を示す図である。
おける成形体の配置例を示す図である。
【図４】 本発明の窒化アルミニウム基板の焼成工程に
適用する二重容器の一構成例を一部切り欠いて示す斜視
図である。
適用する二重容器の一構成例を一部切り欠いて示す斜視
図である。
１……ＡｌＮ基板（ＡｌＮ焼結体），２……金属薄膜，
３……薄膜基板，４……焼結助剤成分の凝集体，５……
ＡｌＮ結晶粒
３……薄膜基板，４……焼結助剤成分の凝集体，５……
ＡｌＮ結晶粒
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中山 憲隆
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
Ｆターム(参考） 4G001 BA09 BA36 BA61 BB09 BB36
BB61 BC13 BC72 BC73 BD03
BD14 BD37 BE21 BE22 BE35
Claims (15)
- 【請求項１】 焼結助剤成分として希土類酸化物を含む
窒化アルミニウム焼結体を具備する窒化アルミニウム基
板であって、 前記窒化アルミニウム基板は算術平均粗さＲaが0.5μm
以下となるように加工された表面を有し、かつ前記加工
表面に存在する前記焼結助剤成分の凝集体の大きさが20
μm以下であると共に、前記加工表面の単位面積当りに
占める前記凝集体の面積の総和が5％以下であることを
特徴する窒化アルミニウム基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の窒化アルミニウム焼結体
において、 前記窒化アルミニウム焼結体は、平均粒径が3〜5μmの
範囲で、かつ粒径分布の標準偏差が2μm以下の窒化アル
ミニウム結晶粒を有することを特徴とする窒化アルミニ
ウム基板。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の窒化アル
ミニウム基板において、 前記窒化アルミニウム基板を40℃に保温された20％希釈
濃度の酸液に60分間浸漬した後の質量減少率が0.1％以
下であることを特徴とする窒化アルミニウム基板。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の窒化アル
ミニウム基板において、 前記窒化アルミニウム基板を40℃に保温された20％希釈
濃度の酸液に60分間浸漬した後に3点曲げ強度を測定し
たとき、前記酸液に浸漬する前の3点曲げ強度値に対す
る前記酸液に浸漬した後の3点曲げ強度値の減少率が30
％以下であることを特徴とする窒化アルミニウム基板。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２記載の窒化アル
ミニウム基板において、 前記加工表面は、算術平均粗さＲaが0.05μm以下である
と共に、スキューネスＲskが0以上1以下の表面粗さを有
することを特徴する窒化アルミニウム基板。 - 【請求項６】 請求項５記載の窒化アルミニウム基板に
おいて、 前記加工表面の100×100μmの単位面積当りに存在す
る、大きさ10μm以上の前記焼結助剤成分の凝集体およ
びポアの数が、合計数で3個以下であることを特徴とす
る窒化アルミニウム基板。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれか１項
記載の窒化アルミニウム基板において、 前記窒化アルミニウム焼結体は、前記希土類酸化物とし
て少なくとも酸化イットリウムを含むことを特徴とする
窒化アルミニウム基板。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項６のいずれか１項
記載の窒化アルミニウム基板において、 常温での熱伝導率が160W/m K以上であることを特徴とす
る窒化アルミニウム基板。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれか１項
記載の窒化アルミニウム基板と、 前記窒化アルミニウム基板の前記加工表面に形成された
金属薄膜とを具備することを特徴とする薄膜基板。 - 【請求項１０】 請求項９記載の薄膜基板において、 前記窒化アルミニウム基板は1.5mm以下の厚さを有する
ことを特徴とする薄膜基板。 - 【請求項１１】 請求項９または請求項１０記載の薄膜
基板において、 前記金属薄膜は、単一の金属膜または複数の金属膜の積
層膜を有し、かつトータルの膜厚として3μm以下の厚さ
を有することを特徴とする薄膜基板。 - 【請求項１２】 請求項９ないし請求項１１のいずれか
１項記載の薄膜基板において、 マイクロ波集積回路用基板に用いられることを特徴とす
る薄膜基板。 - 【請求項１３】 請求項９ないし請求項１１のいずれか
１項記載の薄膜基板において、 レーザダイオードが搭載されるサブマウント基板に用い
られることを特徴とする薄膜基板。 - 【請求項１４】 窒化アルミニウム結晶粒の平均粒径が
3〜5μmの範囲で、かつ粒径分布の標準偏差が2μm以下
である窒化アルミニウム焼結体を作製する工程と、 前記窒化アルミニウム焼結体の表面を、算術平均粗さＲ
aが0.5μm以下となるように研磨加工して、窒化アルミ
ニウム基板を作製する工程と、 前記窒化アルミニウム基板を酸洗いする工程と、 前記窒化アルミニウム基板の前記加工表面上に金属薄膜
を形成する工程とを具備することを特徴とする薄膜基板
の製造方法。 - 【請求項１５】 窒化アルミニウム結晶粒の平均粒径が
3〜5μmの範囲で、かつ粒径分布の標準偏差が2μm以下
である窒化アルミニウム焼結体を作製する工程と、 前記窒化アルミニウム焼結体の表面を、加工後の表面の
スキューネスＲskが-1以上となるように、ダイヤモンド
砥石で中仕上げ加工する工程と、 前記中仕上げ加工された前記窒化アルミニウム焼結体の
表面を、算術平均粗さＲaが0.05μm以下となるように鏡
面加工し、加工表面のスキューネスＲskを0以上1以下に
仕上げ加工して、窒化アルミニウム基板を作製する工程
と、 前記窒化アルミニウム基板の前記加工表面上に金属薄膜
を形成する工程とを具備することを特徴とする薄膜基板
の製造方法。
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