特許 6792794 窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置及び窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6792794

(24)【登録日】2020年11月11日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置及び窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B28D 5/00 20060101AFI20201119BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   B28D5/00 Z

   H05K3/00 X

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-181394(P2016-181394)

(22)【出願日】2016年9月16日

(65)【公開番号】特開2017-61146(P2017-61146A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2019年8月9日

(31)【優先権主張番号】特願2015-188372(P2015-188372)

(32)【優先日】2015年9月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(72)【発明者】

【氏名】西村 亮

(72)【発明者】

【氏名】手島 博幸

【審査官】 永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４０７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１３６３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０４６２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４２０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６０６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４５２５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２８Ｄ ５／００

Ｈ０５Ｋ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿って形成された辺ブレークラインと、前記辺ブレークラインの周囲に形成された耳部と、を有する窒化珪素セラミックス焼結基板を載せるベースと、
前記ベースに載せた前記窒化珪素セラミックス焼結基板を、前記ベースと前記辺ブレークラインとの間を距離Ｌ１に保って位置合わせする位置合わせ機構と、
前記窒化珪素セラミックス焼結基板の主面に荷重を加えて、前記辺ブレークラインとの間を距離Ｌ２に保って配置する押え部材と、前記耳部に荷重を加えるパンチ部材とを備え、前記窒化珪素セラミックス焼結基板から窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とを分割するパンチ機構と、
前記ベースに対して前記窒化珪素セラミックス焼結基板或いは前記窒化珪素セラミックス集合基板を搬送する搬送機構と、を有し、
前記距離Ｌ１は、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記ベースの側面と前記辺ブレークラインの中心との距離であって、１．０〜５．０ｍｍとし、
前記距離Ｌ２は、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記押え部材の側面と前記辺ブレークラインの中心との距離であって、０〜１０．０ｍｍとし、
前記窒化珪素セラミックス焼結基板は厚さを０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとし、
前記辺ブレークラインは深さを８０〜３００μｍとしたことを特徴とする窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置。

【請求項2】

前記位置合わせ機構は前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁に突き当てる治具を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置。

【請求項3】

前記パンチ部材は、前記耳部に荷重を加えたときに、前記辺ブレークラインとの間を距離Ｌ３を保って配置されており、
前記距離Ｌ３は、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記パンチ部材が前記耳部に接触する箇所と前記辺ブレークラインの中心との距離であって、１．０〜５．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置。

【請求項4】

前記ベースに載せる前記窒化珪素セラミックス焼結基板は、前記辺ブレークラインの交差する角部に前記辺ブレークラインと傾斜する方向に角ブレークラインが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置。

【請求項5】

窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿って形成された辺ブレークラインと、前記辺ブレークラインの周囲に形成された耳部と、を有する窒化珪素セラミックス焼結基板をベースに載せる配置工程と、
前記ベースに載せた前記窒化珪素セラミックス焼結基板を、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記ベースの側面と前記辺ブレークラインの中心との間を１．０〜５．０ｍｍの距離Ｌ１に保って位置合わせする位置合わせ工程と、
前記窒化珪素セラミックス焼結基板の主面に押え部材で荷重を加えて、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記押え部材の側面と前記辺ブレークラインの中心との間を０〜１０．０ｍｍの距離Ｌ２に保って固定し、前記耳部にパンチ部材で荷重を加えて、前記窒化珪素セラミックス焼結基板から窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とを分割する分割工程と、
を含み、
前記窒化珪素セラミックス焼結基板は厚さを０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとし、
前記辺ブレークラインは深さを８０〜３００μｍとしたことを特徴とする窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法。

【請求項6】

前記位置合わせ工程では、前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁に治具を突き当てて位置を合せることを特徴とする請求項５に記載の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法。

【請求項7】

前記パンチ部材で荷重を加えたときに、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記パンチ部材が前記耳部に接触する箇所と前記辺ブレークラインの中心との間を１．０〜５．０ｍｍの距離Ｌ３に保つことを特徴とする請求項５又は６に記載の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法。

【請求項8】

前記ベースに載せる前記窒化珪素セラミックス焼結基板は、前記辺ブレークラインの交差する角部に前記辺ブレークラインと傾斜する方向に角ブレークラインを有していることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回路基板を多数個取りする為の、窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置、及び窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法（以下、単に“製造方法”と略すことがある）に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体モジュール、パワーモジュール等に利用される回路基板には、熱伝導性および絶縁性、強度などの点で回路用セラミックス基板が用いられ、この回路用セラミックス基板にＣｕやＡｌなどの金属回路板や金属放熱板が接合されて回路基板とされている。回路用セラミックス基板としては、アルミナや窒化アルミニウム材が広く使われてきたが、最近では、より厳しい環境でも使用できるように、高強度で熱伝導性も改善された窒化珪素が使用されるようになってきた。

【0003】

また、回路基板を量産する技術として、前記回路用セラミックス基板が多数切り出せる大きさの１枚のセラミックス集合基板に、活性金属ロウ付け法や直接接合法などによりＣｕ板等の金属板を接合し、エッチング加工等で金属回路板と金属放熱板を形成する。次いで、セラミックス集合基板を所定の大きさに分割して個々の回路基板を得る。

【0004】

個々の回路基板に分割する方法としては、Ｃｕ板等の接合前にレーザ加工により、セラミックス集合基板に凹部又は溝を形成しておき、接合後に回路基板付きのセラミックス集合基板を撓ませて、凹部又は溝で分割する方法が採用されている。

【0005】

本発明者らが、焼結したままのセラミックス焼結基板にレーザ加工により分割用のスクライブ孔（非貫通の孔）を形成したものについて、手作業によって、スクライブ孔による分割線で分割することで、セラミックス焼結基板の四辺を除去してセラミックス集合基板を作製したところ、セラミックス集合基板の縁部に亀裂、欠け等が発生し易いことがわかった。回路基板を製造するプロセスでもセラミックス集合基板から縁部を除去して複数の回路基板を得る際に、回路基板の採取歩留まりが低下するという問題があった。また、従来技術の分割装置を用いてセラミックス焼結基板の四辺の除去を検討したところ、亀裂や割れを生じることがわかった。

【0006】

特許文献１（特開平５−８２００）はセラミック基板分割装置であり、「基板をのせる基板受けと、基板を固定する基板押えピンと、基板を割るための基板分割爪と、前記基板押えピンを動かす第１のエアシリンダーと、前記基板分割爪を動かす第２のエアシリンダーと、前記基板押えピン及び基板分割爪の位置を保持するガイドとを備えたセラミック基板分割装置」（請求項１参照）が記載されている。

【0007】

特許文献２（特開平９−１３６３１９）は基板の分割装置であり、「基板の載置台と、前記基板を前記載置台へ押し付ける押圧手段と、前記基板を分割溝部で折るためのプレス部及び前記基板を前記分割溝部でカットするためのテーパ状のカッター部が一体形成されたカッター刃と、該カッター刃を上下動させる駆動手段とを備えていることを特徴とする基板の分割装置」（請求項１参照）が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平５−８２００号公報

【特許文献2】特開平９−１３６３１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来技術の分割装置では、矩形のセラミックス焼結基板をセラミックス集合基板と耳部に分割する際に、位置合わせのやり直しを要していた。また、セラミックス集合基板の縁部に発生する亀裂や割れの問題を解消できていなかった。中でも、高強度、高熱伝導性を有する窒化珪素セラミックス集合基板を作製する場合は、高強度且つ高靭性のため、亀裂や割れの問題が発生し易かった。

【0010】

特許文献１のセラミック基板分割装置では、図3で基板受け4の側面を含む面と溝12の幅方向の中心との間隔として０．５ｍｍ相当の数値が記載されている。基板受け4の側面と溝12が近すぎるので、基板の位置合わせの余裕度が乏しい。したがって、セラミック基板を分割装置に配置したときに、わずかなズレが有ると、基板受け4と基板押えピン6間に溝12が挟まれてしまうので、位置合わせのやり直しを要する、という問題がある。

【0011】

特許文献２の分割装置では、図1で載置台40の側面と分割溝61との距離が開示されていない。しかし、図5中のＢが「３０ｍｍ程度」（段落0005参照）であるため、図5で押え部材201と分割溝との距離は１０ｍｍ程度と推定される。このような距離でもって図1の装置で基板を分割しようとすると、分割溝から基板に向かって亀裂や割れを生じ易い、という問題がある。

【0012】

本発明の目的は、窒化珪素セラミックス焼結基板の位置合わせに高い余裕度を持たせて、窒化珪素セラミックス焼結基板から四辺の耳部を分割して窒化珪素セラミックス集合基板を得る際に亀裂や割れが生じることを抑制することができる、窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置及び窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置は、窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿って形成された辺ブレークラインと、前記辺ブレークラインの周囲に形成された耳部と、を有する窒化珪素セラミックス焼結基板を載せるベースと、
前記ベースに載せた前記窒化珪素セラミックス焼結基板を、前記ベースと前記辺ブレークラインとの間を距離Ｌ１を保って位置合わせする位置合わせ機構と、
前記窒化珪素セラミックス焼結基板の主面に荷重を加えて、前記辺ブレークラインとの間を距離Ｌ２を保って配置する押え部材と、前記耳部に荷重を加えるパンチ部材とを備え、前記窒化珪素セラミックス焼結基板から窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とを分割するパンチ機構と、
前記ベースに対して前記窒化珪素セラミックス焼結基板或いは前記窒化珪素セラミックス集合基板を搬送する搬送機構と、を有し、
前記距離Ｌ１は、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記ベースの側面と前記辺ブレークラインの中心との距離であって、１．０〜５．０ｍｍとし、
前記距離Ｌ２は、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記押え部材の側面と前記辺ブレークラインの中心との距離であって、０〜１０．０ｍｍとしたことを特徴とする。

【0014】

上記の本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置において、前記位置合わせ機構は前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁に突き当てる治具を有することが好ましい。

【0015】

上記の本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置において、前記パンチ部材は、前記耳部に荷重を加えたときに、前記辺ブレークラインとの間を距離Ｌ３に保って配置されており、
前記距離Ｌ３は、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記パンチ部材が前記耳部に接触する箇所と前記辺ブレークラインの中心との距離であって、１．０〜５．０ｍｍとしたことが好ましい。

【0016】

上記の本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置において、前記ベースに載せる前記窒化珪素セラミックス焼結基板は、前記辺ブレークラインの交差する角部に前記辺ブレークラインと傾斜する方向に角ブレークラインが形成されていることが好ましい。

【0017】

本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法は、窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁から内側の位置に前記外縁に沿って形成された辺ブレークラインと、前記辺ブレークラインの周囲に形成された耳部と、を有する窒化珪素セラミックス焼結基板をベースに載せる配置工程と、
前記ベースに載せた前記窒化珪素セラミックス焼結基板を、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記ベースの側面と前記辺ブレークラインの中心との間を１．０〜５．０ｍｍの距離Ｌ１に保って位置合わせする位置合わせ工程と、
前記窒化珪素セラミックス焼結基板の主面に押え部材で荷重を加えて、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記押え部材の側面と前記辺ブレークラインの中心との間を０〜１０．０ｍｍの距離Ｌ２に保って固定し、前記耳部にパンチ部材で荷重を加えて、前記窒化珪素セラミックス焼結基板から窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とを分割する分割工程と、
を含むことを特徴とする。

【0018】

上記の本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法において、前記位置合わせ工程では、前記窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁に治具を突き当てて位置を合せることが好ましい。

【0019】

上記の本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法において、前記パンチ部材で荷重を加えたときに、前記ベースの主面に平行な向きにおいて、前記パンチ部材が前記耳部に接触する箇所と前記辺ブレークラインの中心との間を１．０〜５．０ｍｍの距離Ｌ３に保つことが好ましい。

【0020】

上記の本発明の窒化珪素セラミックス集合基板の製造方法において、前記ベースに載せる前記窒化珪素セラミックス焼結基板は、前記辺ブレークラインの交差する角部に前記辺ブレークラインと傾斜する方向に角ブレークラインを有していることが好ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によって、窒化珪素セラミックス焼結基板の位置合わせに高い余裕度を持たせて、生産性の優れた窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置となった。また、耳部を除去する際に窒化珪素セラミックス集合基板に亀裂や割れの発生が抑制された製造方法となった。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】窒化珪素セラミックス焼結基板の概略を示す上面図である。

【図2】本発明の製造装置に用いる位置合わせ機構の概略を示す上面図である。

【図3】図２に係る位置合わせを(３ａ)〜(３ｄ)で説明する上面図である。

【図4】本発明の製造装置の概略を示す正面図（一部断面図）である。

【図5】図４の製造装置の側面図（一部断面図）である。

【図6】距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の概略を示す拡大図である。

【図7】図４の製造装置に用いる搬送機構を示す概略図である。

【図8】(８ａ)は窒化珪素セラミックス集合基板、(８ｂ) は回路板を設けた窒化珪素セラミックス集合基板、及び(８ｃ) は回路基板について概略を示す上面図である。

【図9】本発明の製造装置に用いる他の位置合わせ機構の概略を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

発明者らは、窒化珪素セラミックス焼結基板の位置合わせ、及び、窒化珪素セラミックス焼結基板から窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とに分割する際に窒化珪素セラミックス集合基板に発生する不具合（亀裂や割れなど）について、鋭意検討した結果、本発明に係る窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置及び製造方法に想到した。

【0024】

本発明では、窒化珪素セラミックス焼結基板を位置合わせして、ベースの側面を含む面と辺ブレークラインの中心との距離Ｌ１を１．０〜５．０ｍｍの範囲内とし、且つ、押え部材の側面と辺ブレークラインの中心との距離Ｌ２を０〜１０．０ｍｍの範囲内とする。

【0025】

距離Ｌ１を１．０ｍｍ以上とすることで、寸法バラツキのある焼結上がりの窒化珪素セラミックス焼結基板であっても、高い位置合わせ余裕度を持たせることができる。また、距離Ｌ１を５．０ｍｍ以下とすることで、辺ブレークラインの最深部に効率的に応力を集中させて、辺ブレークラインから窒化珪素セラミックス集合基板に向かう亀裂の発生を抑制することができる。また、辺ブレークラインの内側に位置する窒化珪素セラミックス集合基板に、辺ブレークラインに沿った割れが発生するのを抑制することができる。なお、より好ましくは、距離Ｌ１を１．０〜４．０ｍｍとする。

【0026】

距離Ｌ２を０ｍｍ以上とすることで、パンチ部材を押し込んだ際に生じる基板端部のベースからの浮き上がりを抑制し、辺ブレークラインのベースの側面に対する位置精度の低下を抑制できる。また、距離Ｌ２を１０．０ｍｍ以下することでパンチ部材を押し込んだ際に生じる基板端部のベースからの浮き上がりを抑制するとともに、曲げによる辺ブレークラインに沿った基板割れを抑制できる。なお、距離Ｌ１とＬ２の差は小さい方が望ましく、例えば、（Ｌ２−Ｌ１）の絶対値を５ｍｍ未満とする。

【0027】

本発明では、前記パンチ部材が前記耳部に接触する箇所と辺ブレークラインの中心との距離Ｌ３を１．０〜５．０ｍｍの範囲内とするのが更により好ましい。距離Ｌ３を１．０ｍｍ以上とすると、高い位置合わせ余裕度を持たせることができる。また、距離Ｌ３を５．０ｍｍ以下とすると、窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とに分割する際に、辺ブレークライン以外での耳部の割れを抑制することに寄与する。

【0028】

本発明では、位置合わせを行って、距離Ｌ１、Ｌ２の余裕度を高く持たせることができる。窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁に治具を突き当てる、という簡便な位置合わせが可能となる。また、本発明では、分割を自動で行う製造装置とするのに適している。

【0029】

さらに、本発明では、窒化珪素セラミックス焼結基板に角ブレークラインを形成しておくと、特に窒化珪素セラミックス集合基板の角部で亀裂や割れの発生を抑制することができる。

【0030】

本発明の実施形態を、以下で図面に沿って説明するが、本発明は必ずしもそれらに限定されるものではない。各実施形態に関する説明は、特に断りがなければ他の実施形態にも適用できる。

【0031】

本発明の製造装置又は製造方法に用いる窒化珪素セラミックス焼結基板１を例えば図１で説明する。図１に示す窒化珪素セラミックス焼結基板１は、焼結後の窒化珪素セラミックス焼結基板に、例えば炭酸ガスレーザ（ＣＯ_２レーザ）やファイバーレーザ等を用いて、窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁１０から内側の位置に外縁１０に沿ってスクライブ孔１３ａ（非貫通の孔）を複数個形成することで、スクライブ孔の中心間を結ぶ分割線によるブレークライン１３（以下、辺ブレークラインという）とする（スクライブ孔形成工程）。以下で「スクライブ孔」は基板を貫通していない孔（非貫通の孔）を指す。辺ブレークライン１３より外側は、耳部１１である。

【0032】

さらに、辺ブレークライン１３が交差する角部の各々に辺ブレークライン１３と傾斜する方向（例えば４５°傾斜する方向）に、Ｌ１０だけ突出した位置から貫通孔を連続的に形成していくことで、いわば角部を面取りするように、窒化珪素セラミックス焼結基板の厚さ方向に貫通するスリットを形成して角ブレークライン１４とする（貫通孔形成工程（より詳細にはスリット形成工程））。ここで、「スリット」は一方の面から他方の面に基板を貫通した細長い切り込みを指す。「貫通孔」は一方の面から他方の面に基板を貫通した孔を指す。前記スリットは、複数個の貫通孔を連結して形成されており、貫通孔の中心間を結ぶ分割線による角ブレークラインを構成している。交差する辺ブレークライン１３及び角ブレークライン１４に囲まれた部分は三角形状の角部１５に相当する（追って耳部を除去する際には、角部１５は耳部１１に付属した状態で分離される部分となる）。窒化珪素セラミックス焼結基板の主面１ａにおいて、四辺の辺ブレークライン１３と四隅の角ブレークライン１４で囲まれた部分は窒化珪素セラミックス集合基板１２に相当する。

【0033】

角ブレークライン１４は、耳部１１に突出した突出長Ｌ１０が、貫通孔の形成に用いたレーザのビームスポット直径より大きく、且つ３．５ｍｍ未満であることが好ましい。例えば図１に示すように、角ブレークライン１４がスリットで構成される場合、突出長Ｌ１０がレーザのビームスポット直径より大きいと、窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とに分割する際に、スリットに隣接する辺ブレークラインの交差部に発生するバリの発生を抑制することができる。また、窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とに分割するときに、角部が面取り部に残ることを防止できる。窒化珪素セラミックス集合基板の辺にバリがあると、その後の銅回路基板形成工程において、辺で位置合わせを行う際に位置ずれを生じる虞があるので、バリの発生を抑制するのが好ましい。また、スリットの突出長Ｌ１０を３．５ｍｍ以上にすると、窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とに分割する際に、耳部がスリットの延長線上で分断されやすくなり、除去作業の工数が増え、また加工時間も長くなり、不経済となる為である。

【0034】

次に、本発明の製造装置又は製造方法に用いる位置合わせ機構を図２で説明する。図２は、ベース５０の上で窒化珪素セラミックス焼結基板１の位置を合わせる為の位置合わせ機構を示しており、リニア駆動装置５２に支持されたＬ字型の治具５１と、リニア駆動装置５２´に支持されたＬ字型の治具５１´を有する。窒化珪素セラミックス焼結基板１の対角部の各々に、突き当て部としてＬ字型の治具５１，５１´を突き当てて位置合わせを行うものである。

【0035】

図２に示すように、ベース５０の角部を面取りして面取り面５０ｄとすると（例えばＣ面取りで２ｍｍ）、ベース５０の角部の１点が窒化珪素セラミックス焼結基板の面に突き当たって力が集中して亀裂や割れを形成することを抑制できる。また、窒化珪素セラミックス焼結基板１の外縁１０とＬ字型の治具の内側の縁とを密着させるうえで、Ｌ字型の治具５１，５１´の内側の縁同士の間には、それぞれ凹み５１ａ，５１ａ´を有するのが好ましい。

【0036】

次に、図２に係る位置合わせの順序を図３（３ａ）〜（３ｄ）で説明する。図３（３ａ）の上面図に示すように、窒化珪素セラミックス焼結基板１を配置する前のベース５０に対して距離を置いてＬ字型の治具５１，５１´が配置されている。続いて、図３（３ｂ）に示すように、搬送機構（追って図７で説明する）を用いて窒化珪素セラミックス焼結基板１をベース５０の主面５０ｂの上方まで移動させてから、ベース５０の上に載せる（配置工程）。

【0037】

続いて、リニア駆動装置５２によってＬ字型の治具５１を矢印の方向に平行移動させて、Ｌ字型の治具５１の２つの縁５１ｂ，５１ｃ（内側の隣り合う縁。詳細には２つの側面に相当する）を窒化珪素セラミックス焼結基板１の２つの外縁１０（詳細には２つの側面に相当する）に突き当てて押していき、予め設定した位置で、図３（３ｃ）に示すようにＬ字型の治具５１を停止して固定する（要はロックする）。ロックしたときのＬ字型の治具５１の内側の２つの縁５１ｂ，５１ｃが、位置合わせの基準となる。

【0038】

続いて、リニア駆動装置５２´によってＬ字型の治具５１´を平行移動させて（矢印が移動方向に相当）、Ｌ字型の治具５１´の２つの縁５１ｂ´，５１ｃ´（内側の隣り合う縁。詳細には２つの側面に相当する）を窒化珪素セラミックス焼結基板１の他の２つの外縁１０に突き当てて、一定の力で押し続ける（押し続け方式）。その結果、図３(３ｄ)に示すように、窒化珪素セラミックス焼結基板の対角部にそれぞれＬ字型の治具５１，５１´が突き当てられた状態となって位置合わせされて、図２に相当する状態となる（位置合わせ工程）。このとき、ベースの主面５０ｂに平行な向きにおいて、前記ベースの側面５０ａと辺ブレークラインの中心との距離Ｌ１を１．０〜５．０ｍｍの範囲内とする（Ｌ１は追って図４で説明する）。

【0039】

なお、図３（ｄ）で述べた“押し続け方式”に代えて、所定の反力を検出したら、Ｌ字型の治具５１´を停止して固定する（ロックする）という方式にしてもよい。

【0040】

上記の図３のように１個のＬ字型の治具（内側の隣り合う縁）を窒化珪素セラミックス焼結基板の隣り合う外縁に突き当てる位置合わせ機構は、２個の治具を用いてそれぞれを別個に隣り合う外縁に突き当てる位置合わせ機構に比べて、構造を簡略化できるので好ましい。

【0041】

次に、図４（及び図５）において、上記の位置合わせ機構（図２及び図３）を用いる窒化珪素セラミックス集合基板の製造装置を説明する。図４の製造装置は、ベースピラー５０ｐに支持された板状のベース５０を備えており、ヨーク５６と、ヨーク支持部５６ａを介してヨーク５６を支持して且つヨーク５６を上下にリニア駆動させるピラー装置５７を有するパンチ機構を備える。ピラー装置５７とベースピラー５０ｐは共通の基準台５０ｇ上に設けられている。このヨーク５６の底面には、パンチ部材５３としてパンチ面５３ａを有するパンチ板（短辺用の２枚）、パンチ部材５４としてパンチ面５４ａを有するパンチ板（長辺用の２枚）が、枠状に設けられている。また、ヨーク５６の底面側には、パンチ部材５３，５４に囲われた領域で、ロッド５５ａとバネ５５ｂとシリンダ５５ｃを介して板状の押え部材５８が支持されている。板状のベース５０の主面５０ｂ上には、Ｌ字型の治具５１，５１´で位置合わせされた窒化珪素セラミックス焼結基板１が載せられている。

【0042】

続いて、図４の製造装置でヨーク５６をベース５０に向かって下降させると、窒化珪素セラミックス焼結基板１は、押え部材５８とベースの主面５０ｂの間に挟まれて、荷重を加えられて固定される。このとき、ベースの主面５０ｂに平行な向きにおいて、押え部材の側面５８ａと辺ブレークライン１３の中心との距離Ｌ２を０〜１０．０ｍｍの範囲内とする。バネ５５ｂが縮むことを利用して、更にヨーク５６を下降させて、耳部１１とパンチ面５３ａが接触したとき、パンチ部材５３のパンチ面５３ａが耳部１１と接触する箇所と辺ブレークライン１３の中心との距離Ｌ３を１．０〜５．０ｍｍの範囲内とする。なお、図４（及び図５）では、わかり易くする為に、窒化珪素セラミックス焼結基板１の厚さを大きく強調して図示している。

【0043】

距離Ｌ３は、パンチ部材が面で耳部と接触する場合には、ベースの主面５０ｂに平行な向きにおいて、パンチ部材の面の内側（接触する面で、辺ブレークラインに最も近い側）と辺ブレークラインの中心との距離を表すものとする。但し、パンチ部材が線で耳部と接触する場合には、ベースの主面５０ｂに平行な向きにおいて、パンチ部材の線（線接触する箇所）と辺ブレークラインの中心との距離を表すものとする。

【0044】

続いて、Ｌ字型の治具５１，５１´を元の位置に戻してから（すなわち、窒化珪素セラミックス焼結基板より離してから）、ヨーク５６を下降させると、１対のパンチ面５３ａが荷重を加えつつ１対の耳部１１（短い方の耳部）を押し込むことで、辺ブレークライン１３と直角な方向に曲げによる引張応力を作用させて、辺ブレークライン１３が割れて、１対の耳部１１が分離される。更にヨーク５６を下降させて、他の１対の耳部１１（長い方の耳部）とパンチ面５４ａが接触したとき、パンチ部材５４のパンチ面５４ａが耳部１１と接触する箇所と辺ブレークライン１３の中心との距離Ｌ３も１．０〜５．０ｍｍの範囲内とする。なお、辺ブレークライン１３を有する窒化珪素セラミックス焼結基板１、ベース５０（ベースの側面５０ａ）及び押え部材５８（押え部材の側面５８ａ）について、距離Ｌ１、距離Ｌ２及び距離Ｌ３の関係の概略を図６の拡大図に示す。図６では、辺ブレークライン１３は切り込みとして示しており、三角形状の断面の底が最深部１３ｂに相当する。辺ブレークライン１３の幅方向はベースの主面５０ｂやＬ１に平行な向きである。補助線ａは辺ブレークライン１３の幅方向の中心を通る線に相当する。パンチ部材５４に設ける面取り部は、たとえばＣ１〜Ｃ１０程度のＣ面取りとすることが出来る。

【0045】

続いて、ヨーク５６を下降させると、１対のパンチ面５４ａが荷重を加えつつ他の１対の耳部１１（長い方の耳部）を押し込むことで、辺ブレークライン１３が割れて、窒化珪素セラミックス集合基板１２と、他の１対の耳部１１とに分割される（分割工程：より詳細には耳部分割工程）。押え部材５８とベース５０の間には窒化珪素セラミックス集合基板１２のみが挟まれた状態となる。下に落ちた耳部１１は回収用シュータ（滑り台：図示せず）などを用いて回収する。続いて、ヨーク５６を上昇させて押え部材５８を窒化珪素セラミックス集合基板１２から十分に離す。続いて、搬送機構（追って図７で説明する）を用いて、ベース５０から窒化珪素セラミックス集合基板１２を取り出すことができる。短い方の耳部と長い方の耳部を分けて分割する方式を用いると、四辺の耳部を同時に押し込んで分割する方式に比べて、窒化珪素セラミックス集合基板における亀裂や割れの発生を更に抑制できる。前記荷重は、クラック抑制の観点で言うと、例えば６００Ｎ以下とするのが好ましい。より具体的には３０Ｎや１００Ｎなどが挙げられる。

【0046】

なお、図６において、耳部の幅が例えば０．５ｍｍと小さい場合には、パンチ部材５４の面取り部の幅を大きくして（面取り部をＬ３の側に広げて）、面取り部の面で耳部１１を押し込んで、辺ブレークライン１３を割るのがよい。面取り部を設けて、分割時に面取り部が耳部に当たるようにすると、耳部の幅を変えたとしても、耳部の曲げ具合が同じような状態になるので、断面の性状を均一にして、分割を安定して行う上で好ましい。

【0047】

上記の図４（及び図５）の製造装置では、少なくともパンチ部材５３，５４の材質は、プラスチックであるのが好ましい。金属のコンタミが窒化珪素セラミックス集合基板１２に付着するおそれがない為である。ベース５０や押え部材５８の材質もプラスチックであるのが好ましい。パンチ部材の材質に強度の高いプラスチック（特にポリカーボネート）を用いると摩耗し難いのでより好ましい。また、窒化珪素セラミックス集合基板に傷をつけないように、ベース５０、押え部材５８の材質にはベークライトなどの比較的柔らかい材質を用いても構わない。

【0048】

上記の距離Ｌ１の変更は、例えばベース５０を寸法の異なるものに変更することで対応できる。上記の距離Ｌ２の変更は、例えばベース５０や押え部材５８を寸法の異なるものに交換することで対応できる。上記の距離Ｌ３の変更は、例えばパンチ部材５３，５４をパンチ面の寸法が異なるものに交換すること、或いはヨーク５６におけるパンチ部材５３，５４の固定位置を変更することで対応できる。

【0049】

次に、上記の図４（及び図５）の製造装置に用いる為の、基板を搬送する搬送機構を図７で説明する。図７に係る基板を搬送する搬送機構は、搬送用アーム６２と、搬送用アーム６２の端の下側に設けた支持板６１と、支持板６１の四隅の下側に設けた４個の吸着盤６０を有する。吸着盤６０が吸気管（図示せず）によって真空吸引されると、窒化珪素セラミックス焼結基板や窒化珪素セラミックス集合基板を吸着できる。搬送用アーム６２は、駆動装置（図示せず）によって図７の矢印の向きや紙面に垂直な向きに適宜平行移動可能であり、図４の製造装置で耳部を除去する為に、マガジンに積載された窒化珪素セラミックス焼結基板を取り出して移動させてベース５０（図４のベースに相当）の上に置くことができる。また、耳部を除去した後に、窒化珪素セラミックス集合基板をベース５０の上から取り出して、後の工程に送ることができる。ここで、「搬送」はベースへの基板の供給或いはベースからの基板の排出を含む。図７のベース５０、ベースピラー５０ｐ及び基準台５０ｇは、図４（及び図５）に記載のものと同様であるが、図４（及び図５）の他の構成は図７では図示していない。

【0050】

なお、図７に係る搬送機構を用いて、窒化珪素セラミックス集合基板１２を図４の製造装置のベースの上から取り出したときに、ベースの主面５０ｂをエアブローするか或いはブラシ等で掃いておくのが好ましい。窒化珪素セラミックス焼結基板の分割で微小欠片や粒子が生じてベースの主面５０ｂに落ちた場合、次の窒化珪素セラミックス焼結基板をベースに載せて分割するときに、傾きや位置ずれを生じるおそれがある為である。

【0051】

次に、図４に係る製造装置で耳部を除去してなる窒化珪素セラミックス集合基板１２を用いて、回路基板を形成する様子を図８で説明する。図８（８ａ）は、窒化珪素セラミックス集合基板１２であり、四隅の角部が面取りされた矩形を呈している。銅回路基板形成工程において、この窒化珪素セラミックス集合基板１２の一方の面に銅の回路板１６を複数個接合し（図８（８ｂ）参照）、他方の面に銅の放熱板を複数個接合して（図示せず）、回路板及び放熱板を接合した窒化珪素セラミックス集合基板１２ａを得る。続いて、回路板１６を接合した側の窒化珪素セラミックス集合基板１２ａの面に第２のスクライブ孔による第２のブレークライン１８、１８’を形成する。続いて、第２のブレークライン１８，１８’に沿って窒化珪素セラミックス集合基板１２を分割することで、回路形成部（回路基板２０に相当）と縁部１７に分離して、各々の回路基板２０を得る。ここで、回路基板２０は、図８（８ｃ）に示すように、銅の回路板１６及び銅の放熱板（図示せず）とセラミックス基板部１９とを有するものとなる。

【0052】

本発明に関して、窒化珪素セラミックス焼結基板には、例えば図１に示すように、辺ブレークライン１３同士が交差する角部に辺ブレークライン１３と傾斜する方向に、いわば角部を面取りするように、角ブレークライン１４を形成するのが好ましい。角ブレークラインを形成すると、窒化珪素セラミックス焼結基板１を撓ませて、窒化珪素セラミックス集合基板１２と耳部１１とに分割する際に、特に窒化珪素セラミックス集合基板の四隅に亀裂や欠けを生じることを抑制できる為である。角ブレークラインを設けない場合、窒化珪素セラミックス集合基板１２と耳部１１とに分割する際に、角部バリ及び角部欠けの不具合に関して増加することを確認している。

【0053】

さらに、角ブレークラインが辺ブレークラインよりも割り易い状態にあると、窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の角部で応力の集中がさらに緩和されるので好ましい。例えば、辺ブレークラインの深さよりも角ブレークラインの深さが大である関係とする。より好ましくは、例えば、辺ブレークラインが厚さ方向で基板を貫通していないが、角ブレークラインが厚さ方向で基板を貫通している、という関係にする。このとき、例えば複数個の貫通孔を連結してなるスリットで角ブレークラインを構成する。スリットが基板を貫通することよって、窒化珪素セラミックス集合基板の四隅の角部で応力の集中が特に緩和されるので、亀裂や割れの抑制に寄与する為である。

【0054】

上記の辺ブレークラインの深さは、例えば窒化珪素セラミックス焼結基板の厚さが０．３２ｍｍの場合、好ましくは深さ８０〜３００μｍであり、更に好ましくは深さ１００〜２５０μｍである。

【0055】

上記の辺ブレークラインが交差する角部に形成した角ブレークラインは、例えば幅を３０〜２００μｍ、例えば長さを２．８〜８．４ｍｍとする。角ブレークラインの幅はより好ましくは２０〜１５０μｍであり、更に好ましくは３０〜１００μｍである。角ブレークラインの長さはより好ましくは３．０〜８．０ｍｍであり、更に好ましくは３．５〜７．５ｍｍである。

【0056】

上記の角ブレークラインは、辺ブレークラインに対して例えば３０°〜６０°傾ける。より具体的には辺ブレークラインに対して例えば４５°傾けると、基板の面積を無駄なく有効に使えるので好ましい。

【0057】

上記の窒化珪素セラミックス焼結基板は、サイズを例えば縦横それぞれ１００ｍｍ以上とする。好ましいサイズは例えば１２０ｍｍ×１２０ｍｍ以上であり、より好ましいサイズは例えば１４０ｍｍ×１４０ｍｍ以上である。さらに、前記サイズは、例えば１辺が２５０ｍｍの正方形またはこれよりも小さい形状を有していてもよい。上記の窒化珪素セラミックス焼結基板及び窒化珪素セラミックス集合基板は、厚さを例えば０．２ｍｍから１．０ｍｍとする。より具体的には厚さを例えば０．２５ｍｍから０．６５ｍｍとする。

【0058】

上記の窒化珪素セラミックス焼結基板は、耳部の幅を例えば０．５〜８．０ｍｍとする。耳部の幅を８．０ｍｍ以下とするのは、素材の捨てしろを減らす為である。耳部の幅を０．５ｍｍ以上とするのは、バリの発生を抑制する為である。耳部の幅は、より具体的には例えば２．０〜６．０ｍｍとし、更に具体的には例えば３．０〜５．０ｍｍとする。

【0059】

上記の窒化珪素セラミックス焼結基板及び窒化珪素セラミックス集合基板は、破壊靱性値を例えば５．０ＭＰａ・ｍ^１／２以上とする。より具体的には破壊靱性値を例えば５．０〜７．５ＭＰａ・ｍ^１／２とする。

【0060】

図９において、本発明の製造装置又は製造方法に用いる他の位置合わせ機構を説明する。図９は、図２のリニア駆動装置５２に支持されたＬ字型の治具５１を、リニア駆動装置９２に支持された円柱状治具９１ａと、リニア駆動装置９２に支持部材９１ｄを介して支持された円柱状円柱状治具９１ｂ及び９１ｃとの組合せに、交換した構成に相当するものである。他の構成は図２と同様である。窒化珪素セラミックス焼結基板１の右上の対角部にＬ字型の治具５１´を突き当てて、窒化珪素セラミックス焼結基板１の外縁（左側の短辺）に円柱状治具９１ａを突き当てて、窒化珪素セラミックス焼結基板１の外縁（下方の長辺）に円柱状治具９１ｂ及び９１ｃを突き当てることで、位置合わせを行う。窒化珪素セラミックス焼結基板が焼結直後の形状であって、必ずしも正確な長方形でなくても、ｘ方向に駆動する円柱状治具９１ａと、ｙ方向に駆動する円柱状治具９１ｂ及び９１ｃとを別々に作動出来るので、ベース５０上における窒化珪素セラミックス焼結基板の突き当ての位置合わせ精度を高めることができる。

【0061】

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に必ずしも限定されない。

【0062】

（実施例）
窒化珪素セラミックスを形成する原料として、主原料に窒化珪素粉末を用い、焼結助剤に２質量％のＭｇＯ及び３質量％のＹ_２Ｏ_３を用いて、作製したシート成形体を窒素雰囲気中にて最高温度１８５０℃、保持時間５時間で焼結して、厚さ０．３２ｍｍ、縦１５０ｍｍ及び横２００ｍｍで矩形の窒化珪素セラミックス焼結基板を作製した。続けて、図１の基板を得るために、炭酸ガスレーザを用いて、焼結後の窒化珪素セラミックス焼結基板の外縁１０から内側の位置に外縁１０に沿ってスクライブ孔１３ａによる辺ブレークライン１３を形成した（スクライブ孔形成工程）。スクライブ孔１３ａは、基板表面において最大径が５０μｍ、深さが１５０μｍ、ピッチが１００μｍであり、スクライブ孔１３ａによる辺ブレークライン１３を四辺の各々に沿って形成した。耳部１１の幅は、追って表１に示す値とした。

【0063】

続けて、炭酸ガスレーザ（出力１００Ｗ）を用いて、レーザのビームスポットの走査を１回として、スクライブ孔１３ａによる辺ブレークライン１３の交差する角部（４箇所）の各々に辺ブレークライン１３と４５°傾斜する方向に、Ｌ１０だけ突出した位置から貫通孔を連続的に形成していくことで、角ブレークライン１４として、貫通孔が連結してなるスリットを形成して（スリット形成工程）、図１の窒化珪素セラミックス焼結基板１を得た。

【0064】

なお、詳細な条件は次のとおりとした。
レーザのビームスポットの直径＝７０μｍ
加工速度＝１５ｍｍ／ｓ
スリットの突出長Ｌ１０＝０．７ｍｍ
スリットの全長＝４．２ｍｍ
基板表面におけるスリット幅＝０．１ｍｍ

【0065】

次に、位置合わせ機構（図２）及び搬送機構（図７）を設けた製造装置（図４）を用いて、窒化珪素セラミックス焼結基板１から窒化珪素セラミックス集合基板１２と耳部１１とに分割した。条件として、パンチ部材が耳部に加える荷重を３０Ｎとして、パンチ部材が耳部を辺ブレークラインで割る際の速度を１０ｍｍ／ｓとして、耳部の幅、距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を表１に示すものとした。１つの実施例あたり、５００枚の窒化珪素セラミック焼結基板を分割して、窒化珪素セラミックス集合基板１２について（ａ）角部バリ、（ｂ）角部欠け、及び（ｃ）エッジ欠け、割れという不具合の有無を調べて、各々の発生率（％）を求めた（表１参照）。ここで、割れは、窒化珪素セラミックス集合基板の縁部の一部が、辺ブレークラインに沿った曲線状の亀裂が発生することによって、分離することを指している。エッジ欠けは、“割れ”よりも分離体積が小さく、縁部の角（主面と側面の間のエッジ）が、分離することを指している。

【0066】

【表1】

【0067】

実施例１〜２５は、表１に示すように（ａ）角部バリ、（ｂ）角部欠け、及び（ｃ）エッジ欠け、割れの不具合が発生せず、位置合わせのやり直しは一切不要であった。即ち、量産に適した良好な結果であった。

【0068】

（比較例）
耳部の幅、距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を表１に記載のようにしたこと以外は、上記の実施例と同様にして、図１の窒化珪素セラミックス焼結基板から窒化珪素セラミックス集合基板と耳部とに分割した。比較例１〜７では、表１に示すように（ａ）角部バリ、（ｂ）角部欠け、及び（ｃ）エッジ欠け、割れのうち少なくとも１つの不具合が発生して、量産には適さないものと判断された。これらのうち、比較例１〜３では、窒化珪素セラミックス焼結基板をベース５０の上に配置する際に位置ずれを生じた。その結果、割れ等の不具合が多発した。比較例４〜７では、窒化珪素セラミックス集合基板に上記の割れを生じた。なお、比較例においては、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が近い値であっても、突き当ての精度によってはバリやカケの比率が異なることがある。

【符号の説明】

【0069】

１：窒化珪素セラミックス焼結基板、 １ａ：窒化珪素セラミックス焼結基板の主面、
１０：外縁、 １１：耳部、 １２：窒化珪素セラミックス集合基板、
１２ａ：回路板及び放熱板を接合した窒化珪素セラミックス集合基板、
１３：辺ブレークライン、 １３ａ：スクライブ孔、 １３ｂ：最深部、
１４：角ブレークライン、 １５：三角形状の角部、
１６：銅の回路板、 １７：縁部、 １８，１８´：第２のブレークライン、
１９：セラミックス基板部、 ２０：回路基板、
５０：ベース、 ５０ａ：ベースの側面、 ５０ｂ：ベースの主面、
５０ｄ：面取り面、 ５０ｇ：基準台、 ５０ｐ：ベースピラー、
５１，５１´：Ｌ字型の治具、 ５１ａ，５１ａ´：凹み、
５１ｂ，５１ｂ´：縁、 ５１ｃ，５１ｃ´：縁、
５２，５２´：リニア駆動装置、
５３：パンチ部材、 ５３ａ：パンチ面、
５４：パンチ部材、 ５４ａ：パンチ面、
５５ａ：ロッド、 ５５ｂ：バネ、 ５５ｃ：シリンダ、
５６：ヨーク、 ５６ａ：ヨーク支持部、 ５７：ピラー装置、
５８：押え部材、 ５８ａ：押え部材の側面、
６０：吸着盤、 ６１：支持板、 ６２：搬送用アーム、
９１ａ：円柱状治具、 ９１ｂ，９１ｃ：円柱状治具、
９１ｄ：支持部材、 ９２，９２´：リニア駆動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】