CN101543143B - 布线基板 - Google Patents

Abstract

布线基板具备：绝缘基材，其具有用以安装电子部件的上表面；导体图案，其形成在绝缘基材的上表面；以及热辐射层，其由覆盖导体图案的热辐射材料形成。热辐射材料的温度T在293K以上且在473K以下时的波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.8以上。该布线基板能够抑制电子部件的温度上升。

Description

布线基板 

技术领域

本发明涉及一种安装有电子部件的布线基板。 

背景技术

近年来，伴随着电子部件的高性能化，其耗电逐渐增加，发热量也逐渐增大。专利文献1和专利文献2公开了搭载这样的电子部件的现有的布线基板。 

图13是现有的布线基板1的剖面图。布线基板1具备绝缘基材2和在绝缘基材2上形成的导体图案3。在导体图案3上安装有半导体等发热电子部件4。 

当电子部件4的温度升高时，布线基板1的表面温度上升，布线基板1不能高效率地扩散电子部件4的热量。 

即，从电子部件4产生的热量传给导体图案3。一般地，导体图案3的热辐射性较低，绝缘基材2的热传导率较低，因此，布线基板1的表面的温度因传导到导体图案3的热量而慢慢上升。其结果是电子部件4的温度升高，有时会破损或误工作。 

专利文献1：日本专利特开2007-35716号公报 

专利文献2：日本专利特开2005-252144号公报 

发明内容

布线基板具备：绝缘基材，其具有用以安装电子部件的上表面；导体图案，其形成在绝缘基材的上表面；以及热辐射层，其由覆盖导体图案的热辐射材料形成。热辐射材料的温度T在293K以上且在473K以下时的波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.8以上。 

该布线基板能够抑制电子部件的温度上升。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中的布线基板的剖面图。 

图2表示第一实施方式中的热辐射层辐射的电磁波的波长和辐射率的关系。 

图3是本发明的第二实施方式中的布线基板的剖面图。 

图4是本发明的第三实施方式中的布线基板的剖面图。 

图5是本发明的第四实施方式中的布线基板的剖面图。 

图6是第四实施方式中的另一布线基板的剖面图。 

图7是第五实施方式中的布线基板的剖面图。 

图8是第五实施方式中的另一布线基板的剖面图。 

图9是本发明的第六实施方式中的布线基板的剖面图。 

图10是本发明的第七实施方式中的布线基板的剖面图。 

图11是第七实施方式中的另一布线基板的剖面图。 

图12是本发明的第八实施方式中的布线基板的剖面图。 

图13是现有的布线基板的剖面图。 

附图标记说明 

5   布线基板 

6   绝缘基材 

7   导体图案 

8   热辐射层 

9   电子部件 

10  热辐射层 

11  树脂层 

13  热辐射层 

105 布线基板 

106 绝缘基材 

107 导体图案

108 热辐射层 

109 电子部件 

112 树脂层 

具体实施方式

(第一实施方式) 

图1是本发明第一实施方式中的布线基板5的剖面图。布线基板5是单面布线基板，具备绝缘基材6、形成在绝缘基材6的上表面6A上的导体图案7以及覆盖导体图案7和绝缘基材6的上表面6A的热辐射层8。绝缘基材6具有上表面6A的相反侧的下表面6B。布线基板5用以安装发热的半导体元件等电子部件9。绝缘基材6的上表面6A用以安装电子部件9。导体图案7用以通过软钎焊(soldering)连接电子部件9。导体图案7具有软钎焊有电子部件9的部分7E和未接合电子部件9的部分7F。在导体图案7的部分7F和绝缘基材6的上表面6A上，在从绝缘基材6的外周6C开始的大致全部区域上形成有热辐射层8。热辐射层8部分覆盖导体图案7的部分7F和绝缘基材6的上表面6A。导体图案7具有朝向绝缘基材6的下表面7B和下表面7B的相反侧的上表面7A，热辐射层8位于上表面7A的正上方。在第一实施方式的布线基板5中，热辐射层8位于上表面7A上并与上表面7A触接。 

热辐射层8由热辐射材料形成。当温度T在293K以上且在473K以下时，该热辐射材料的波长λ＝0.002898/T的电磁波(远红外线)的辐射率在0.8以上。该热辐射材料包含在相同条件下、波长为λ的远红外线的辐射率在0.9以上的绝缘体或半导体。 

一般地，从温度为T(K)的物体辐射的电磁波的波谱大致固定而与物体的种类无关，根据维恩位移公式，如下近似地求得辐射的电磁波的强度最大时的波长λmax。 

λmax＝0.002898/T 

布线基板5的温度因电子部件9的热量，例如从约20℃(293K)的室温上升至200℃(473K)左右。在这种情况下，从布线基板5辐射的电磁 波的强度最大时的波长λmax在6.1μm～9.9μm的范围。因此，通过由当温度T在293K以上473K以下时、波长λ为9.9μm～6.1μm的电磁波的辐射率在0.8以上的热辐射材料形成热辐射层8，热辐射层8能够高效率地将温度从20℃上升至200℃的布线基板5的热量作为远红外线释放。 

在第一实施方式中，除了搭载有电子部件9的部分，在从布线基板5的外周开始到上表面5A的大致全部区域上形成有热辐射层8。 

绝缘基材6由环氧玻璃(glass epoxy)形成，该环氧玻璃由玻璃布(glass cloth)和浸渍在玻璃布中的环氧树脂形成。该环氧树脂含有5vol％～60vol％左右的氧化铝等无机填料。绝缘基材6的厚度为0.9mm。无机填料和玻璃布作为增强材料发挥作用。绝缘基材6由环氧树脂和增强材料形成。 

绝缘基材6不仅仅限于环氧玻璃，也可由树脂单体、或树脂与加强材料的混合物、或陶瓷形成。 

作为该树脂，可使用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、硅树脂等热固树脂、热塑性树脂、或光固化树脂等。 

通过使用环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂作为该树脂，能够提高绝缘基材6的耐热性。 

在第一实施方式中，使用包含氧化铝的无机填料和玻璃布作为绝缘基材6的增强材料，但是也可使用包含二氧化硅、氮化铝、氮化硼、氮化硅、氢氧化铝等的填料，或氧化铝布(alumina cloth)、碳纤维、芳族聚酰胺布(aramid cloth)、芳族聚酰胺无纺布(aramid nonwoven fabric)等的结构体，由此，能够提高绝缘基材6的机械强度。 

绝缘基材6除了含有增强材料外，还可含有分散剂、着色剂、偶合剂或脱模剂。 

绝缘基材6也可由氧化铝、氮化硅、氮化铝等的陶瓷形成。 

导体图案7由厚度约为0.1mm的铜箔构成，并粘接在绝缘基材6的上表面6A上。因铜箔通过蚀刻等简便的方法便可容易地形成精细的电路图案，并且价格便宜，且具有高导电性，因此优选。 

热辐射层8由树脂和混合在树脂中的20vol％～60vol％左右的填料形 成。在第一实施方式中，该树脂是环氧类或丙烯酸类树脂。填料是碳化硅粉末。通过使碳化硅粉末的平均粒径在0.2μm以上20μm以下左右的范围，能够适当调整碳化硅粉末的含有率，以得到期望的辐射率、粘度和感光性。 

作为热辐射层8的树脂，可以使用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、硅树脂等热固树脂、热塑性树脂、光固化树脂。光固化树脂通过称为曝光-显影的光致抗蚀剂法(photoresist)或丝网印刷法能容易地形成期望的图案。 

作为热辐射层8的填料，优选使用当温度T在293K以上473K以下时，波长为λ(λ＝0.002898/T)的电磁波的辐射率在0.9以上的材料。在第一实施方式中，热辐射层8也形成在导体图案7间的绝缘基材6的上表面6A上，因此，需要是绝缘体或半导体。当热辐射层8的填料为半导体，并含有40vol％以上时，优选实施绝缘处理。因此，热辐射层8的填料可以使用玻璃、陶瓷、碳化物、氮化物、作为二氧化钛等非导电体的金属氧化物。 

通过减小热辐射层8的填料的粒径能够增加填料的表面积，因此作为填料的平均粒径优选在20μm以下。此外，当填料的平均粒径在20μm以下时，适当调整填料的含有率以得到期望的辐射率、粘度、感光性。此外，通过混合粒径不同的填料，能够以高浓度在热辐射层8中含有填料。 

在第一实施方式中，热辐射层8及绝缘基材6的热传导率在1.0W/mK以上。 

另外，绝缘基材6及导体图案7可形成为多层，通过用通孔、镀敷、导体膏等内部通孔(inner via)导体来连接不同层的导体图案7间，能够构成多层基板。此外，可在该多层基板的两面安装部件。此时，通过在多层基板的两面形成热辐射层8，可进一步提高辐射效率。 

以下说明布线基板5的制造方法。 

首先，将作为导体图案7的铜箔层叠在作为未固化预浸料的绝缘基材6的整面上，用热压机加热加压使绝缘基材6固化。接着将抗蚀剂层叠在铜箔上，曝光显影后，通过蚀刻形成导体图案7。在去除导体图案7上的抗蚀剂后，将作为热辐射层8的、加入有填料的树脂即热辐射材料涂敷在绝缘基材6及导体图案7上。接着，使热辐射材料曝光显影，去除软钎焊 部分等热辐射材料的不需要的部分，形成热辐射层8，得到布线基板5。热辐射层8也可用印刷等其他方法形成。 

第一实施方式的布线基板5能够从热辐射层8高效率地将布线基板5的热量释放，从而能够抑制电子部件9的温度上升。 

电子部件9所产生的热量通过空气对流、辐射、和向布线基板5的热传导被扩散，其中，通过热传导可效率最高地传送热量。因此，电子部件9的热量比较迅速地传到导体图案7。在导体图案7和绝缘基材6的上表面6A上形成有热辐射层8。因此，一般地，在温度从室温20℃上升至200℃左右的布线基板5的表面上，能够将传到导体图案7的热量作为远红外线辐射到布线基板5的外部。因此，能够抑制电子部件9的温度上升。 

入射到物体表面的能量或被物体以吸收率α吸收，或在表面以反射率ρ被反射，或以透过率τ透过物体。使入射的能量为1则下式成立。 

α+ρ+τ＝1 

根据基尔霍夫定律，辐射率ε和吸收率α相等，因此下式成立。 

ε+ρ+τ＝1 

导体图案7一般由容易反射入射能量的金属形成，因此热辐射性较低。由金属形成的导体图案7不透光，因此透过率τ小至0.1左右，但是，反射率ρ高达0.9左右，因此辐射率ε一般较小。 

通常，树脂的辐射率ε相对较大。热辐射层8含有树脂，并且形成在软钎焊部分的周围(除软钎焊部分)。因此在将电子部件9安装到布线基板5上时，能够抑制焊料在布线基板5上不必要的扩展，热辐射层8具有阻焊剂的功能。 

仅用公知的阻焊剂一般难以得到充分的散热。公知的阻焊剂主要是着眼于构图性和紧贴性而设计的，因此为了提高辐射率，需要含有适当的材料和粒径的填料的新的阻焊剂。 

在第一实施方式中，为了削减生产工序数和材料费，热辐射层8具有阻焊剂的功能。在第一实施方式的布线基板中，可在热辐射层8上形成阻焊剂(树脂层)，或在阻焊剂(树脂层)上形成热辐射层8。这时，为了降低阻焊剂对从热辐射层8辐射的远红外线的反射，优选使用远红外线(波 长为6.1μm～9.9μm)的平均反射率在10％以下且平均透过率在90％以上的材料来形成阻焊剂。 

在第一实施方式中，在布线基板5的安装电子部件9的面上，在除了软钎焊部分的大致全部区域形成有热辐射层8。因此，能够增大热辐射层8的面积使散热面积最大，从而能够提高散热性。 

此外，在第一实施方式中，可在热辐射层8中混炼5vol％以上60vol％以下的半导体粒子。由此，不会使树脂的粘性过度上升，也不会损坏作为感光性树脂的曝光容易度，得到足够的散热性。另外，在使用粘性较低的树脂时，或在可通过溶剂等添加物等降低粘度时，热辐射层8可含有多于60vol％的绝缘体或半导体粒子。 

另外，在第一实施方式中，热辐射层8可含有平均粒径在0.2μm以上20μm以下的半导体粒子。由此，不会使树脂的粘性过度上升，能够高浓度地混炼半导体粒子，从而能够提高散热性。另外，在使用粘性较低的树脂时，可使半导体粒子(或绝缘体粒子)的粒径小于0.2μm，从而能够进一步扩大有助于散热的半导体粒子的表面积。 

在第一实施方式中，通过使热辐射层8的树脂中含有作为无机化合物的绝缘体粒子或半导体粒子，由此，半导体粒子作为热传导填料发挥作用，热辐射层8的热传导率比该树脂单体的热传导率高1.0W/mK以上。因此，在热辐射层8的内部，热量容易传导，来自电子部件9的热量被扩散得更广，从而能够效率更高地进行散热，并且，能够使布线基板5的表面温度降低。 

图2表示热辐射层8辐射的电磁波的波长和辐射率的关系。如图2所示，作为热辐射层8的材料的热辐射材料优选9.0μm以上9.5μm以下波长的电磁波的平均辐射率比6.5μm以上7.0μm以下波长的电磁波的平均辐射率高。布线基板5的温度比产生热量的电子部件9的温度低。与从较高温度的电子部件9辐射的远红外线的热量相比，热辐射层8更多地辐射来自较低温度的布线基板5的热量。因此，热辐射层8能够效率更高地对布线基板5进行散热。 

20℃～200℃(293K～473K)左右温度的物体辐射的远红外线的波长的 波长区域约为9.9μm～6.1μm。在该波长区域中的长波长区域(波长在9.0μm以上9.5μm以下)辐射率高的话，则低温下的散热性高。此外，在该波长区域中的、比上述长波长区域短的短波长区域(波长在6.5μm以上7.0μm以下)的远红外线的辐射率(吸收率)低的话，则难以吸收高温下的远红外线。因此，热辐射层8难以吸收来自电子部件9的短波长区域的远红外线，而能高效率地辐射布线基板5的表面的热量。 

(第二实施方式) 

图3是本发明的第二实施方式中的布线基板55的剖面图。在图3中，对于与图1所示的第一实施方式中的布线基板5相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板55还具备热辐射层10，该热辐射层10由设置在图1所示的第一实施方式中的布线基板5的绝缘基材6的上表面6A的相反侧的下表面6B上的热辐射材料形成。在绝缘基材6的下表面6B上没有形成导体图案，因此热辐射层10形成在绝缘基材6的下表面6B的大致全部区域上。 

当热辐射层10的热辐射材料的温度T在293K以上且在473K以下时，波长为λ(λ＝0.002898/T)的电磁波的辐射率在0.8以上。在绝缘基材6的下表面6B上没有形成导体图案，因此热辐射层10可以含有碳等导电粒子。热辐射层10的9.0μm以上9.5μm以下波长的电磁波的平均辐射率比热辐射层8的要高。 

在布线基板55中，通过设置在绝缘基材6的上表面6A上的热辐射层8和设置在下表面6B上的热辐射层10，能够提高布线基板55(绝缘基材6)在两面的散热性。 

在布线基板55中，与形成在安装有电子部件9的上表面6A上的热辐射层8相比，形成在下表面6B上的热辐射层10在长波长区域的热辐射率较大。在上表面6A上安装有产生热量的电子部件9，因此下表面6B的温度比上表面6A的要低。设置在下表面6B上的热辐射层10可以高效率地辐射从低温物体辐射的长波长的远红外线。因此，布线基板55(绝缘基材6)的上表面6A和下表面6B都具有高散热性，因此能够释放电子部件9的热量，从而能够抑制温度上升。

(第三实施方式) 

图4是第三实施方式中的布线基板65的剖面图。在图4中，对于与图1所示的第一实施方式中的布线基板5相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板65还具备树脂层11，该树脂层11设置在图1所示的第一实施方式的布线基板5的绝缘基材6的上表面6A和热辐射层8之间。树脂层11设置在导体图案7和绝缘基材6的上表面6A上。热辐射层8设置在树脂层11上。树脂层11具有阻焊剂的功能，在将电子部件9安装到布线基板65(绝缘基材6)上时，该阻焊剂抑制焊料在布线基板65(绝缘基材6)上不必要的扩展。树脂层11及热辐射层8覆盖除了与电子部件9相对的导体图案7和上表面6A的部分以及电子部件9上的软钎焊的部分以外的、安装电子部件9的上表面6A和导体图案7的部分的大致全部区域。即，热辐射层8覆盖导体图案7和绝缘基材6的上表面6A。热辐射层8位于导体图案7的上表面7A的正上方。在第三实施方式的布线基板65中，热辐射层8夹着树脂层11与导体图案7的上表面7A相对，且不与导体图案7触接而是与导体图案7分离。 

树脂层11可使用6.1μm以上9.9μm以下波长的电磁波的反射率在80％以上的、如聚碳酸酯类或氟类树脂等。树脂层11不吸收或不反射从绝缘基材6的上表面6A辐射的远红外线，通过热辐射层8能够高效率地辐射该远红外线的热量。 

在布线基板65中，树脂层11与导体图案7以及上表面6A触接，设置在树脂层11上的热辐射层8不与导体图案7触接。因此，热辐射层8可含有导电体粒子、半导体粒子、绝缘体粒子中的任意一种。 

布线基板65与第一实施方式的布线基板5具有相同的效果。 

(第四实施方式) 

图5是第四实施方式中的布线基板75的剖面图。在图5中，对于与图1所示的第一实施方式中的布线基板5相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

在布线基板75中，导体图案7由较厚的铜板形成，并埋入绝缘基材6 的上表面6A。导体图案7的上表面7A与绝缘基材6的上表面6A为一个平面并露出。热辐射层8形成在导体图案7的上表面7A的部分7C上。上表面7A具有未设置热辐射层8的部分7D。热辐射层8不延伸到绝缘基材6的上表面6A上。热辐射层8中含有的填料为导电体。在绝缘基材6的下表面6B上配置有散热板12。即，散热板12的上表面12A位于绝缘基材6的下表面6B上。 

热辐射层8含有树脂和由混合在树脂中的50vol％的石墨粒子形成的填料。 

导体图案7是具有0.1mm～2.0mm厚度的韧铜板(tough pitch copperplate)。 

绝缘基材6由热固树脂和填充在该热固树脂中的70～95重量％的填料形成。作为热固树脂，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂。填料包含Al₂O₃、MgO、SiO₂、BN、AlN。为了高浓度地填充填料，填料的粒径为0.1μm～100μm，并组合使用平均粒径较大的组和平均粒径较小的组。通过高浓度地填充填料，能够将绝缘基材6的热传导率提高至2.0W/mK以上。 

散热板12是厚度在0.5～3.0mm左右的铝板。 

以下说明第四实施方式中的布线基板75的制造方法。 

首先，在韧铜板上，通过加压冲切加工、蚀刻加工对布线进行构图从而制作导体图案7。导体图案7较厚，因此导体电阻较低，能够流过较大的电流。 

接着在导体图案7上放置作为绝缘基材6的加入有填料的树脂块，并按压拉延。这时，以使导体图案7的上表面7A从绝缘基材6的上表面6A露出的方式将导体图案7埋入绝缘基材6。之后，将散热板12配置在绝缘基材6的下表面6B上，从而通过导体图案7和散热板12夹着绝缘基材6。之后，在200℃左右的温度下使绝缘基材6的树脂固化。 

之后，通过丝网印刷沿导体图案7将热辐射层8形成在导体图案7的上表面7A上。在第四实施方式中，热辐射层8选择性地形成在导体图案7的上表面7A的部分7C上，而不形成在导体图案7的上表面7A的部分7D或绝缘基材6的上表面6A上。

在布线基板75中，通过选择性地形成在导体图案7的上表面7A上的热辐射层8，能够高效率地释放导体图案7的热量。导体图案7具有0.1mm～1.5mm这样较大的厚度，并具有400W/mK左右的高热传导性，热阻较小。绝缘基材6具有比导体图案7低的、2W/mK左右的热传导率。来自安装在导体图案7的上表面7A或绝缘基材6的上表面6A上的电子部件9的热量与绝缘基材6相比优先传导给导体图案7。因此，热辐射层8能够高效率地释放电子部件9的热量。 

热辐射层8没有均匀地形成在绝缘基材6的上表面6A或导体图案7的上表面7A的整体上，而是部分形成在导体图案7的上表面7A上。因此，热辐射层8和发热的电子部件9的距离非常近，热辐射层8可以高效率地吸收并辐射来自电子部件9的远红外线。 

在布线基板75中，导体图案7的上表面7A与绝缘基材6的上表面6A实质为一个平面。因此，绝缘基材6的上表面6A的凹凸较小，所以可通过丝网印刷容易地形成热辐射层8。 

在第四实施方式中，通过丝网印刷形成热辐射层8，但是也可通过电沉积涂覆(electro-deposition coating)等其他方法形成。在这种情况下，如果导体图案7由一块板构成并整体被导通的话，则能以高生产率一次涂敷热辐射层8，且能可靠地在导体图案7的上表面7A中的所需要的部分形成热辐射层8。 

在布线基板75中，只在导体图案7的上表面7A上形成热辐射层8而在绝缘基材6的上表面6A上不形成热辐射层8。因此，即使热辐射层8具有高粘度，也能容易地形成。因此，在布线基板75中，能够使热辐射层8中含有约50vol％高浓度的作为填料的石墨粒子(导电体粒子)，从而进一步提高散热性。 

设置在绝缘基材6的下表面6B上的散热板12将热辐射层8没有彻底释放完的热量经由绝缘基材6释放。由此，能进一步有效地抑制绝缘基材6的上表面6A的温度上升。 

此外，通过使散热板12与收纳布线基板75的筐体紧贴，能够通过由接触实现的热传导扩散热量。

图6是第四实施方式中的另一布线基板85的剖面图。在图6中，对于与图5所示的布线基板75相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板85在图5所示的布线基板75的基础上还具备设置在散热板12的下表面12B上的热辐射层10A。当绝缘基材6具有比较高的热传导率时，通过设置在散热板12的下表面12B上的热辐射层10A能进一步有效地从布线基板85(绝缘基材6)辐射热量。 

另外，对于提高散热性来说，增大散热面积是有效的。因此，通过在热辐射层8和热辐射层10A形成凹凸，能高效率地散热。 

此外，通过使散热板12或热辐射层10A与收纳布线基板85的筐体紧贴，能通过由接触实现的热传导扩散热量。 

(第五实施方式) 

图7是第五实施方式中的布线基板95的剖面图。在图7中，对于与图1所示的第一实施方式中的布线基板5相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板95在图1所示的布线基板5的基础上还具备设置在电子部件9的表面9A上的热辐射层13。热辐射层13从电子部件9受热并辐射该热量。通过热辐射层8、13，能够从电子部件9的表面9A、绝缘基材6的上表面6A、和导体图案7使热量释放。 

热辐射层13与热辐射层8相同，由当温度T在293K以上473K以下时、波长为λ(λ＝0.002898/T)的电磁波的辐射率在0.8以上的热辐射材料形成，能高效率地散热。 

热辐射层13的波长为6.5μm以上7.0μm以下的电磁波的平均辐射率比热辐射层8的高。由此，能够效率更高地辐射短波长区域的远红外线，从而能够有效地抑制电子部件9的温度上升。 

图8是第五实施方式中的另一布线基板96的剖面图。在图8中，对于与图7所示的布线基板95相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板96还具备设置在图7所示的布线基板95的绝缘基材6的下 表面6B上的热辐射层10。热辐射层10具有与图3所示的第二实施方式中的布线基板55相同的组成和作用。 

热辐射层13的波长为6.5μm以上7.0μm以下的电磁波的平均辐射率比热辐射层8、10的高。由此，能够效率更高地辐射短波长区域的远红外线，从而能够有效地抑制电子部件9的温度上升。 

在第一实施方式～第五实施方式中，布线基板5可以是两面布线基板也可以是多层布线基板。电子部件搭载在绝缘基材6的上表面6A和下表面6B这两面上。因此，通过也在绝缘基材6的下表面6B上设置由热辐射层8的热辐射材料形成的热辐射层，能够提高散热性。当上表面6A和下表面6B中的一面过热时，也能通过上表面6A的热辐射层8迅速地散热，从而能够减少对另一面传导的热量，抑制另一面的温度上升。 

导体图案7可不形成电路，可仅作为热量扩散用的导体。 

(第六实施方式) 

图9是本发明第六实施方式中的布线基板105的剖面图。布线基板105是单面布线基板，具备绝缘基材106、形成在绝缘基材106的上表面106A上的导体图案107以及部分覆盖绝缘基材106的上表面106A和导体图案107的热辐射层108。绝缘基材106具有上表面106A的相反侧的下表面106B。布线基板105用以安装发热的半导体元件等电子部件109。绝缘基材106的上表面106A用以安装电子部件109。导体图案107用以通过软钎焊(soldering)连接电子部件109。导体图案107具有软钎焊有发热的半导体元件等电子部件109的部分107E和未接合电子部件9的部分107F。在导体图案107的部分107E和绝缘基材106的上表面106A上，在从绝缘基材106的外周106C开始的大致全部区域上形成有热辐射层108。导体图案107具有朝向绝缘基材106的下表面107B以及下表面107B的相反侧的上表面107A，热辐射层108位于上表面107A的正上方。在第六实施方式的布线基板105中，热辐射层108位于上表面107A上并与上表面107A触接。 

热辐射层108含有树脂和5.0vol％以上40vol％以下的N型半导体粒子。 

绝缘基材106由环氧玻璃(glass epoxy)形成，该环氧玻璃由玻璃布 (glass cloth)和浸渍在玻璃布中的环氧树脂形成。该环氧树脂含有5vol％～60vol％左右的氧化铝等无机填料。绝缘基材106的厚度为0.9mm。无机填料和玻璃布作为增强材料发挥作用。绝缘基材106由环氧树脂和增强材料形成。 

绝缘基材106不仅仅限于环氧玻璃，也可由树脂单体、或树脂与加强材料的混合物，或陶瓷形成。 

作为该树脂，可使用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、硅树脂等热固树脂、热塑性树脂、或光固化树脂等。 

通过使用环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂作为该树脂，能够提高绝缘基材106的耐热性。 

在第六实施方式中，使用包含氧化铝的无机填料和玻璃布作为绝缘基材106的增强材料，但是也可使用包含二氧化硅、氮化铝、氮化硼、氮化硅、氢氧化铝等的填料，或氧化铝布(alumina cloth)、碳纤维、芳族聚酰胺布(aramid cloth)、芳族聚酰胺无纺布(aramidnonwoven fabric)等的结构体，由此，能够提高绝缘基材106的机械强度。 

绝缘基材106除了含有增强材料外，还可含有分散剂、着色剂、偶合剂或脱模剂。 

绝缘基材106也可由氧化铝、氮化硅、氮化铝等的陶瓷形成。 

导体图案107由厚度约为0.1mm的铜箔构成，并粘接在绝缘基材106的上表面106A上。因铜箔通过蚀刻等简便的方法便可容易地形成精细的电路图案，并且价格便宜，且具有高导电率，因此优选。 

热辐射层108由树脂和混合在树脂中的5.0vol％以上40vol％以下左右的N型半导体粒子形成。在第六实施方式中，N型半导体粒子是平均粒径为1.0μm的氧化钛粉末。作为热辐射层108的树脂，可使用环氧类或丙烯酸类等树脂。在第六实施方式中，热辐射层108的厚度为50μm左右。通过使N型半导体粒子的平均粒径在0.1μm以上20μm以下左右的范围，能够适当调整N型半导体粒子的含有率，以得到期望的辐射率、粘度和感光性。 

作为热辐射层108的树脂，可以使用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、硅树脂等热固树脂、热塑性树脂、光固化树脂。光固化树脂通过称 为曝光-显影的光致抗蚀剂法(photoresist)、丝网印刷法能容易地形成期望的图案。 

N型半导体粒子除了氧化钛以外，还可由混合(掺杂)了砷或磷的硅、锗形成。 

通过减小热辐射层108的半导体粒子的粒径，能够增加半导体粒子的表面积，因此作为半导体粒子的平均粒径优选在20μm以下。此外，当半导体粒子的平均粒径在20μm以下时，适当调整半导体粒子的含有率以得到期望的辐射率、粘度和感光性。此外，通过混合粒径不同的半导体粒子，能够以高浓度在热辐射层108中含有半导体粒子。 

另外，绝缘基材106及导体图案107可形成为多层，通过用通孔、镀敷、导体膏等内部通孔导体来连接不同层的导体图案107间，能够构成多层基板。此时，通过在多层基板的两面形成热辐射层108，可进一步提高辐射效率。 

以下说明布线基板105的制造方法。 

首先，将作为导体图案107的铜箔层叠在作为未固化预浸料的绝缘基材106的整面上，用热压机加热加压使绝缘基材106固化。接着将抗蚀剂层叠在铜箔上，曝光显影后，通过蚀刻形成导体图案107。在去除导体图案107上的抗蚀剂后，将作为热辐射层108的、加入有半导体粒子的树脂即热辐射材料，涂敷在绝缘基材106及导体图案107上。接着，使热辐射材料曝光显影，去除软钎焊部分等热辐射材料所不需要的部分，从而形成热辐射层108，得到布线基板105。热辐射层108也可用印刷等其他方法形成。 

第六实施方式的布线基板105能够从含有N型半导体粒子的热辐射层108高效率地将布线基板105的热量释放，从而能够抑制电子部件109的温度上升。 

电子部件109所产生的热量通过空气对流、辐射和向布线基板105的热传导被扩散，其中，通过热传导可效率最高地传送热量。因此，电子部件109的热量比较迅速地传到导体图案107。 

在布线基板105中，热辐射层108中含有的N型半导体粒子的电子因 电子部件109和绝缘基材6的上表面6A的热量而获得能量，从而被从价带激发到导带。被激发的电子落入低轨道时，其能量被作为与导带和价带之间的带隙对应的波长的光能释放。其结果是，能够提高布线基板105表面的散热性，从而能够抑制电子部件109的温度上升。 

入射到物体表面的能量或被物体以吸收率α吸收，或在表面以反射率ρ被反射，或以透过率τ透过物体。使入射的能量为1则下式成立。 

α+ρ+τ＝1 

根据基尔霍夫定律，辐射率ε和吸收率α相等，因此下式成立。 

ε+ρ+τ＝1 

导体图案107一般由容易反射入射能量的金属形成，因此热辐射性较低。由金属形成的导体图案107不透光，因此透过率τ小至0.1左右，但是，反射率ρ高达0.9左右，因此辐射率ε一般较小。 

通常，树脂的辐射率ε相对较大。热辐射层108含有树脂，并且形成在软钎焊部分的周围(除软钎焊部分)。因此在将电子部件109安装到布线基板105上时，能够抑制焊料在布线基板105上不必要的扩展，热辐射层108具有阻焊剂的功能。 

仅用公知的阻焊剂一般难以得到充分的散热。公知的阻焊剂主要是着眼于构图性和紧贴性而设计的，因此为了提高辐射率，需要含有适当的材料和粒径的填料的新的阻焊剂。 

在布线基板105中，热辐射层108含有5.0vol％以上的N型半导体粒子，由此作为感光性树脂容易被曝光，且具有足够的散热性。 

另外，使热辐射层108的N型半导体粒子的含有率在40vol％以下是为了确保导体图案107间的电绝缘性。当对N型半导体粒子已经进行了绝缘处理时，热辐射层108可含有直至60vol％左右为止的N型半导体粒子。增大N型半导体粒子的含有率的话，则热辐射层108的粘度变大。此外，如果想含有多于60vol％的N型半导体粒子时，需要使用粘性较低的树脂作为热辐射层108中含有的树脂，或在热辐射层108中添加溶剂等添加物来降低粘度。 

在第六实施方式中，可使热辐射层108含有平均粒径在0.1μm以上 20μm以下的N型半导体粒子，由此，不会使作为热辐射层108的材料的热辐射材料的粘性过度增大，能够在树脂中高浓度地混炼N型半导体粒子。另外，对于热辐射材料，在使用粘性较低的树脂时，或在通过溶剂等添加物等能够降低热辐射材料的粘度时，能使N型半导体粒子的粒径小于0.1μm，从而能够进一步扩大有助于散热的N型半导体粒子的表面积。 

在第六实施方式中，热辐射层108的树脂中含有的N型半导体粒子作为热传导填料发挥作用，能够将热辐射层108的热传导率提高得比使用该树脂单体时的热传导率高。因此，在热辐射层108的内部，热量容易传导，来自电子部件109的热量扩散得更广，从而能够效率更高地进行散热，并且，能够使布线基板105的表面温度降低。 

在第六实施方式中，热辐射层108只含有N型半导体粒子，但是还可含有氧化铝等绝缘热传导填料。由此，在热辐射层108的内部，热量容易传导，来自电子部件109的热量被扩散得更广，从而能够效率更高地进行散热，并且，能够使布线基板105的表面温度降低。 

在第六实施方式中，布线基板105可以是两面布线基板也可以是多层布线基板。电子部件搭载在绝缘基材106的上表面106A和下表面106B这两面上。因此，通过也在绝缘基材106的下表面106B上设置与热辐射层8相同的热辐射层108，能够提高散热性。当上表面106A和下表面106B中的一面过热时，也能够通过上表面106A的热辐射层108迅速地散热，从而能够减少对另一面传导的热量，抑制另一面的温度上升。 

(第七实施方式) 

图10是第七实施方式中的布线基板155的剖面图。在图10中，对于与图9所示的第六实施方式中的布线基板105相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

在布线基板155中，导体图案107由较厚的铜板形成，并埋入绝缘基材106的上表面106A。导体图案107的上表面107A与绝缘基材106的上表面106A实质为一个平面并露出。热辐射层108形成在导体图案107的上表面107A的部分107C上。上表面107A具有未设置热辐射层108的部分107D。热辐射层108不延伸到绝缘基材106的上表面106A上。在绝缘基材 106的下表面106B上配置有散热板110。即，散热板110的上表面110A位于绝缘基材106的下表面106B上。 

热辐射层108可含有40vol％以上的N型半导体粒子，而与N型半导体粒子的绝缘处理的有无无关。 

导体图案107是具有0.1mm～2.0mm厚度的韧铜板。 

绝缘基材106由热固树脂和填充在该热固树脂中的70～95重量％的填料形成。作为热固树脂，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂。填料包含Al₂O₃、MgO、SiO₂、BN、AlN。为了高浓度地填充填料，填料的粒径为0.1μm～100μm，并组合使用平均粒径较大的组和平均粒径较小的组。通过高浓度地填充填料，能够将绝缘基材106的热传导率提高至2.0W/mK以上。 

为了获得高绝缘耐压，使绝缘基材106的厚度为0.6mm以上。 

使用厚度在0.5～3.0mm左右的铝板作为散热板110。 

以下说明布线基板155的制造方法。 

首先，在韧铜板上，通过加压冲切加工、蚀刻加工对布线进行构图从而制作导体图案107。导体图案107较厚，因此导体电阻较低，能够流过较大的电流。 

接着在导体图案107上放置作为绝缘基材106的加入有填料的树脂块，并按压拉延。这时，以使导体图案107的上表面107A从绝缘基材106的上表面106A露出的方式将导体图案107埋入绝缘基材106。之后，将散热板110配置在绝缘基材106的下表面106B上，从而由导体图案107和散热板110夹着绝缘基材106。之后，在200℃左右的温度下使绝缘基材106的树脂聚合并固化。 

之后，通过丝网印刷沿导体图案107将热辐射层108形成在导体图案107的上表面107A上。在第七实施方式中，热辐射层108选择性地形成在导体图案107的上表面107A的部分107C上，而不形成在导体图案107的上表面107A的部分107D、绝缘基材106的上表面106A上。 

在布线基板155中，通过选择性地形成在导体图案107的上表面107A上的热辐射层108，能够高效率地释放导体图案107的热量。导体图案107 具有0.1mm～1.5mm较大的厚度，并具有400W/mK左右的高热传导率，热阻较小。绝缘基材106具有比导体图案107低的、2W/mK左右的热传导率。来自安装在导体图案107的上表面107A、绝缘基材106的上表面106A上的电子部件109的热量，与绝缘基材106相比优先传导给导体图案107。因此，热辐射层108能够将这些热量作为光能高效率地释放。 

在第七实施方式中，在热传导率较低的绝缘基材106的上表面106A上没有形成热辐射层108，在温度较高的导体图案107的上表面107A上选择性地设置热辐射层108，因此能够降低成本。 

热辐射层108没有形成在绝缘基材6上，而是选择性地形成在导体图案107上，因此不需要有电绝缘性。因此，热辐射层108可含有至60vol％左右为止的N型半导体粒子，从而具有较高的散热性。 

在布线基板155中，导体图案107的上表面107A与绝缘基材106的上表面106A实质为一个平面。因此，绝缘基材106的上表面106A的凹凸较小，所以能够通过丝网印刷容易地形成热辐射层108。 

在第七实施方式中，通过丝网印刷形成热辐射层108，但是也可通过电沉积涂覆等其他方法形成。在这种情况下，如果导体图案107由一块板构成并整体被导通的话，则能以高生产率一次涂敷热辐射层108，且能可靠地在导体图案107的上表面107A中的所需要的部分形成热辐射层108。通过电沉积涂覆形成热辐射层108，由此能使N型半导体粒子的含有量提高至95vol％左右，从而能够具有较高的散热性。 

绝缘基材106的热传导率在2W/m·K以上。设置在绝缘基材106的下表面106B上的散热板110将热辐射层108没有彻底释放完的热量经由绝缘基材106释放。由此，能进一步有效地抑制绝缘基材106的上表面106A的温度上升。 

图11是第七实施方式中的另一布线基板165的剖面图。在图11中，对于与图10所示的布线基板155相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板165在图10所示的布线基板155的基础上还具备设置在散热板110的下表面110B上的热辐射层111。当绝缘基材106具有比较高的热 传导率时，通过设置在散热板110的下表面110B上的热辐射层111能进一步有效地从布线基板165(绝缘基材106)辐射热量。 

另外，对于提高散热性来说，增大散热面积是有效的。因此，通过在热辐射层108和热辐射层111形成凹凸，能高效率地散热。 

另外，在第七实施方式中，导体图案107被埋入绝缘基材106。导体图案107也可通过粘接剂等粘贴在绝缘基材106上。此外导体图案107可不形成电路，可仅作为热扩散用导体。 

布线基板165具有与第六实施方式的布线基板105相同的效果。 

(第八实施方式) 

图12是第八实施方式中的布线基板175的剖面图。在图12中，对于与图9所示的第六实施方式中的布线基板105相同的部分，赋予相同的参照编号，并省略其说明。 

布线基板175在图9所示的第六实施方式的布线基板105的基础上还具备设置在绝缘基材106的上表面106A和热辐射层108之间的树脂层112。树脂层112设置在导体图案107和绝缘基材106的上表面106A上。热辐射层108设置在树脂层112上。树脂层112具有阻焊剂的功能，在将电子部件109安装到布线基板175(绝缘基材106)上时，该阻焊剂可抑制焊料在布线基板175(绝缘基材106)上不必要的扩展。树脂层112及热辐射层108覆盖除了与电子部件109相对的导体图案107和上表面106A的部分以及电子部件109上的软钎焊的部分以外的、安装电子部件109的上表面106A和导体图案107的部分的大致全部区域。热辐射层108位于导体图案107的上表面107A的正上方。在第八实施方式的布线基板175中，热辐射层108经由树脂层112与导体图案107的上表面107A相对，且不与导体图案107触接而是与导体图案107分离。 

通过树脂层112能够确保导体图案107间的电绝缘性，并能在绝缘基材106的上表面106A的大致全部区域形成热辐射层108，当导体图案107非常精细时，也能容易地形成热辐射层108。 

在热辐射层108的下方形成有作为绝缘体的树脂层112，因此能够使热辐射层108中混炼的N型半导体粒子的含有量在40vol％以上，从而能够 进一步提高布线基板105表面的散热性。 

在布线基板175中，当热辐射层108的N型半导体粒子的含有量较大时，为了提高导体图案107的电绝缘性，优选使热辐射层108的外周端108C位于比树脂层112的外周端112C稍稍往内侧。 

布线基板175具有与第六实施方式的布线基板105相同的效果。 

在第六实施方式至第八实施方式的布线基板105、155、165、175中，能够将电子部件109的热量作为光能释放。因此，能够将会因热量造成工作效率降低或破损的半导体元件作为电子部件109安装在绝缘基材106上。 

另外，在全部的实施方式中，“上表面”、“下表面”、“正上方”等表示方向的用语只不过表示绝缘基材、导体图案、辐射层等构成部件的相对配置方向，并不表示绝对的上下方向。 

工业利用可能性 

本发明的布线基板能够抑制电子部件的温度上升，能够安装会因热量造成误工作或破损的电子部件。

Claims (16)

1.一种用以安装电子部件的布线基板，其具备：

绝缘基材，其具有用以安装所述电子部件的上表面和所述上表面的相反侧的下表面；

导体图案，其用以连接所述电子部件，并形成在所述绝缘基材的所述上表面；

第一热辐射层，其由覆盖所述导体图案的第一热辐射材料形成；以及树脂层，其设置在所述导体图案上，

所述第一热辐射材料的温度T在293K以上且在473K以下时的波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.8以上，所述第一热辐射层设置在所 述树脂层上，

所述树脂层的6.1μm以上9.9μm以下波长的电磁波的反射率在10％以下。

2.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述第一热辐射层设置在所述导体图案上。

3.根据权利要求2所述的布线基板，其中，

所述第一热辐射层部分地设置在所述导体图案上。

4.根据权利要求2所述的布线基板，其中，

所述第一热辐射层也位于所述绝缘基材的所述上表面上。

5.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述第一热辐射层也覆盖所述绝缘基材的所述上表面。

6.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述第一热辐射材料的9.0μm以上9.5μm以下波长的电磁波的平均辐射率比6.5μm以上7.0μm以下波长的电磁波的平均辐射率高。

7.根据权利要求1所述的布线基板，其还具备：

第二热辐射层，其由设置在所述绝缘基材的所述下表面上的第二热辐射材料形成，

所述第二热辐射材料的温度T在293K以上且在473K以下时的波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.8以上，

所述第二热辐射材料的9.0μm以上9.5μm以下波长的电磁波的平均辐射率比所述第一热辐射材料的9.0μm以上9.5μm以下波长的电磁波的平均辐射率高。

8.根据权利要求7所述的布线基板，其还具备：

第三热辐射层，其由设置在所述电子部件的表面上的第三热辐射材料形成，

所述第三热辐射材料的温度T在293K以上473K以下时的波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.8以上。

9.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述第一热辐射材料含有在温度T在293K以上473K以下时、波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.9以上的绝缘体粒子或半导体粒子中的至少任意一方。

10.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述导体图案以从所述绝缘基材的所述上表面露出的方式埋入所述绝缘基材的所述上表面。

11.根据权利要求1所述的布线基板，其还具备：

第二热辐射层，其由设置在所述电子部件的表面上的第二热辐射材料形成，

所述第二热辐射材料的温度T在293K以上473K以下时的波长λ＝0.002898/T的电磁波的辐射率在0.8以上。

12.一种用以安装电子部件的布线基板，其具备：

绝缘基材，其具有用以安装所述电子部件的上表面和所述上表面的相反侧的下表面；

导体图案，其用以连接所述电子部件，并形成在所述绝缘基材的所述上表面；以及

热辐射层，其选择性地设置在所述导体图案上，并含有5.0vol％以上的N型半导体粒子。

13.根据权利要求12所述的布线基板，其中，

所述热辐射层含有5.0vol％以上95vol％以下的N型半导体粒子。

14.根据权利要求12所述的布线基板，其中，

所述热辐射层部分地设置在所述导体图案上。

15.根据权利要求12所述的布线基板，其中，

所述导体图案以从所述绝缘基材的所述上表面露出的方式埋入所述绝缘基材的所述上表面。

16.根据权利要求12所述的布线基板，其中，

所述N型半导体粒子的平均粒径在0.1μm以上20μm以下。

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