CN112166652B - 电子元件搭载用基板、电子装置以及电子模块 - Google Patents
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Abstract
电子元件搭载用基板具有：第1基板，其具有第1主面，包含绝缘体，方形；表面金属层，其位于第1主面，具有矩形的电子元件的搭载部；和第2基板，其位于与第1主面面对面的第2主面，包含碳材料，具有与第2主面对置的第3主面以及与第3主面面对面的第4主面，接合金属层位于第2主面，在俯视透视下，第2基板使与搭载部的长边方向垂直相交方向的热传导比搭载部的长边方向的热传导大，与搭载部的长边方向垂直相交方向上的接合金属层的宽度的大小为表面金属层的宽度的大小以上。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件搭载用基板、电子装置以及电子模块。
背景技术
过去，电子元件搭载用基板具有：具有第1主面、第2主面和侧面的绝缘基板；和位于绝缘基板的第1主面的电子元件的搭载部以及布线层。在电子元件搭载用基板中，在电子元件的搭载部搭载电子元件后搭载到电子元件收纳用封装，从而成为电子装置(参考特开2013-175508号公报)。
发明内容
用于解决课题的手段
本公开的电子元件搭载用基板具有：方形的第1基板，其具有第1主面，包含绝缘体，；表面金属层，其位于所述第1主面，具有矩形的电子元件的搭载部；和第2基板，其位于与所述第1主面面对面的第2主面，包含碳材料，具有与所述第2主面对置的第3主面以及与该第3主面面对面的第4主面，接合金属层位于所述第2主面，在俯视透视下，所述第2基板使与所述搭载部的长边方向垂直相交的方向的热传导比所述搭载部的长边方向的热传导大，与所述搭载部的长边方向垂直相交的方向上的所述接合金属层的宽度的大小为所述表面金属层的宽度的大小以上。
本公开的电子装置具有：上述结构的电子元件搭载用基板；搭载于该电子元件搭载用基板的所述搭载部的电子元件；和搭载所述电子元件搭载用基板的布线基板或电子元件收纳用封装。
本公开的电子模块具有：上述结构的电子装置；和连接该电子装置的模块用基板。
附图说明
图1的(a)是表示第1实施方式中的电子元件搭载用基板的顶视图，(b)是(a)的底视图。
图2是将图1所示的电子元件搭载用基板的第1基板和第2基板分别分解的立体图。
图3的(a)是图1的(a)所示的电子元件搭载用基板的A-A线的纵截面图，(b)是图1的(a)所示的电子元件搭载用基板的B-B线的纵截面图，(c)是图1的(a)所示的电子元件搭载用基板的C-C线的纵截面图。
图4是图3的(a)的A部中的主要部分放大纵截面图。
图5的(a)是表示在图1的(a)所示的电子元件搭载用基板搭载电子元件的状态的顶视图，(b)是(a)的B-B线的纵截面图。
图6的(a)是表示第2实施方式中的电子元件搭载用基板的顶视图，(b)是(a)的底视图。
图7是将图6所示的电子元件搭载用基板的第1基板、第2基板和第3基板分解的立体图。
图8的(a)是图6的(a)所示的电子元件搭载用基板的A-A线的纵截面图，(b)是图6的(a)所示的电子元件搭载用基板的B-B线的纵截面图，(c)是图6的(a)所示的电子元件搭载用基板的C-C线的纵截面图。
图9是图8的(a)的A部中的主要部分放大纵截面图。
图10的(a)是表示在图5的(a)所示的电子元件搭载用基板搭载电子元件的状态的顶视图，(b)是(a)的B-B线的纵截面图。
图11的(a)是表示第3实施方式中的电子元件搭载用基板的顶视图，(b)是(a)的底视图。
图12是表示将图11所示的电子元件搭载用基板的第1基板、第2基板、第3基板和第4基板分解的立体图。
图13(a)是图11的(a)所示的电子元件搭载用基板的A-A线的纵截面图，(b)是图11的(a)所示的电子元件搭载用基板的B-B线的纵截面图，(c)是图11的(a)所示的电子元件搭载用基板的C-C线的纵截面图。
图14是图13(a)的A部中的主要部分放大纵截面图。
图15的(a)是表示在图11的(a)所示的电子元件搭载用基板搭载电子元件的状态的顶视图，(b)是(a)的B-B线的纵截面图。
图16的(a)是表示第4实施方式中的电子元件搭载用基板的顶视图，(b)是(a)的底视图。
图17的(a)是图16的(a)所示的电子元件搭载用基板的A-A线的纵截面图，(b)是图16的(a)所示的电子元件搭载用基板的B-B线的纵截面图，(c)是图16的(a)所示的电子元件搭载用基板的C-C线的纵截面图。
图18的(a)是表示第4实施方式的其他示例中的电子元件搭载用基板的顶视图，(b)是(a)的底视图。
图19(a)是图18的(a)所示的电子元件搭载用基板的A-A线的纵截面图，(b)是图18的(a)所示的电子元件搭载用基板的B-B线的纵截面图，(c)是图18的(a)所示的电子元件搭载用基板的C-C线的纵截面图。
图20的(a)是表示第5实施方式中的电子元件搭载用基板的顶视图，(b)是(a)的底视图。
图21的(a)是图20的(a)所示的电子元件搭载用基板的A-A线的纵截面图，(b)是(a)所示的电子元件搭载用基板的A部中的主要部分放大截面图。
具体实施方式
参考附图来说明本公开的几个例示性的实施方式。
(第1实施方式)
本公开的第1实施方式中的电子元件搭载用基板1如图1～图5所示的示例那样，包含第1基板11和第2基板12。电子装置包含：电子元件等用基板1；搭载于电子元件搭载用基板的搭载部11a的电子元件2；和搭载电子元件搭载用基板1的布线基板。电子装置例如使用接合件来与构成电子模块的模块用基板上的连接焊盘连接。
本实施方式中的电子元件搭载用基板1具有：第1基板11，其具有第1主面，包含绝缘体，方形；表面金属层13，其位于第1主面，具有矩形的电子元件2的搭载部11a；第2基板12，其位于与第1主面面对面的第2主面，包含碳材料，和具有与第2主面对置的第3主面以及与第3主面面对面的第4主面，接合金属层14位于第2主面。在俯视透视下，第2基板12使与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向的热传导比搭载部11a的长边方向的热传导大，与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合金属层14的宽度的大小是表面金属层13的宽度的大小以上。在图1～图5中，电子元件2安装在假想的xyz空间中的xy平面上。在图1～图5中，所谓上方向，是指假想的z轴的正方向。另外，以下的说明中的上下的区别是为了方便而进行的，并不实际限定使用电子元件搭载用基板1等时的上下。
表面金属层13在图1的(a)所示的示例中以阴影示出。
第1基板11具有第1主面(图1～图4中是上表面)以及第2主面(图1～图4中是下表面)。第1主面和第2主面位于面对面的位置。第1基板11包含单层或多个绝缘层，在俯视观察下，具有关于第1主面以及第2主面分别有两组对置的边(4边)的方形的板状的形状。第1基板11作为用于支承长方形的电子元件2的支承体发挥功能，在位于第1基板11的第1主面的矩形的搭载部11a上隔着Au-Sn等接合构件粘结固定电子元件2。
第1基板11例如能使用氧化铝质烧结体(氧化铝陶瓷)、氮化铝质烧结体、莫来石质烧结体或玻璃陶瓷烧结体等陶瓷。若是第1基板11例如为氮化铝质烧结体的情况下，就在氮化铝(AlN)、氧化铒(Er2O3)、氧化钇(Y2O3)等原料粉末中添加混合适当的有机粘合剂以及溶剂等来制作泥浆物。将上述的泥浆物采用过去周知的刮刀法或压延辊法等成形成薄片状，来制作陶瓷生片。根据需要，将陶瓷生片多片层叠，在高温(约1800℃)下进行烧成，来制作包含单层或多个绝缘层的第1基板11。
第2基板12具有第3主面(图1～图4中上表面)以及第4主面(图1～图4中下表面)。第3主面和第4主面位于面对面的位置。
第2基板12例如包含碳材料，形成为六元环以共价键相连的石墨烯层叠的结构体。是各面以范德华力耦合的材料。
表面金属层13位于第1基板11的第1主面。表面金属层13用作电子元件11的搭载部11a或键合引线等连接构件3的连接部，用于将电子元件2和布线基板的布线导体电连接。
表面金属层13包含薄膜层以及镀覆层。薄膜层例如具有紧贴金属层和阻挡层。构成薄膜层的紧贴金属层形成于第1基板11的第1主面。紧贴金属层例如包含氮化钽、镍-铬、镍-铬-硅、钨-硅、钼-硅、钨、钼、钛、铬等，通过采用蒸镀法、离子电镀法、溅射法等薄膜形成技术而被覆在第1基板11的第1主面。例如在使用真空蒸镀法形成的情况下，将第1基板11设置于真空蒸镀装置的成膜室内，在成膜室内的蒸镀源配置成为紧贴金属层的金属片，之后使成膜室内成为真空状态(10-2Pa以下的压力)，并将配置于蒸镀源的金属片加热来进行蒸镀，使上述的蒸镀的金属片的分子被覆在第1基板11，由此形成成为紧贴金属层的薄膜金属的层。然后，在对形成薄膜金属层的第1基板11使用光刻法形成抗蚀剂图案后，用蚀刻将剩余的薄膜金属层除去，由此形成紧贴金属层。在紧贴金属层的上表面被覆阻挡层，阻挡层的与紧贴金属层和镀覆层的接合性、润湿性良好，发挥使紧贴金属层和镀覆层稳固地接合并防止紧贴金属层与镀覆层的相互扩散的作用。阻挡层例如包含镍-铬、白金、钯、镍、钴等，通过蒸镀法、离子电镀法、溅射法等薄膜形成技术而被覆在紧贴金属层的表面。
紧贴金属层的厚度可以是0.01～0.5μm程度。在不足0.01μm时，有变得难以使紧贴金属层稳固地紧贴在第1基板11上的倾向。在超过0.5μm的情况下，由于紧贴金属层的成膜时的内部应力而易于产生紧贴金属层的剥离。另外，阻挡层的厚度可以是0.05～1μm程度。在不足0.05μm时，有发生过孔等缺陷而变得难以起到作为阻挡层的功能的倾向。在超过1μm的情况下，由于成膜时的内部应力而易于产生阻挡层的剥离。
镀覆层通过电解镀法或无电解镀法而被覆在薄膜层的露出的表面。镀覆层包含镍、铜、金或银等耐腐蚀性、与连接构件的连接性卓越的金属，例如依次被覆厚度0.5～5μm程度的镍镀覆层和0.1～3μm程度的金镀覆层。由此能有效果地抑制表面金属层13腐蚀，并能使表面金属层13和形成于布线基板的布线导体的接合稳固。
另外，可以在阻挡层上形成铜(Cu)、金(Au)等的金属层，来良好地形成镀覆层。上述的金属层能用与薄膜层同样的方法形成。
接合金属层14能用与上述的表面金属层13同样的方法制作。另外，接合金属层14在用上述的薄膜层形成的情况下，由于通过后述的接合件15与第2基板12接合，因此用耐热性卓越的金属层形成。
与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合层金属层14的宽度为表面金属层13的宽度的大小以上。与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合用金属层14如图3所示的示例那样，在搭载部11a所位于的区域设为表面金属层13的宽度的大小以上(W21≥W11、W22≥W12)。
第1基板11适合使用热传导率卓越的氮化铝质烧结体。第1基板11和第2基板12将位于第1基板11的第2主面的接合用金属层14和第2基板12的第3主面用例如包含TiCuAg合金、TiSnAgCu等活性钎焊料的接合件15进行粘结。接合件在第1基板11与第2基板12之间配置成10μm程度的厚度。
第1基板11俯视观察下设为方形。第2基板12俯视观察下设为方形。通过将第1基板11和2基板12粘结来形成方形的复合基板。另外，所谓方形，是正方形、长方形等四角形状。在图1～图4所示的示例中，俯视观察下，第1基板11以及第2基板12设为长方形，形成长方形的复合基板。
第1基板11的基板厚度T1例如是50μm～500μm程度，第2基板12的基板厚度T2例如是100μm～2000μm程度。第1基板11和第2基板12若是T2>T1，就能将第1基板11的热向第2基板12良好地放热。
在将第1基板11和第2基板12通过接合件15接合而制作复合基板后，通过在第1基板11的第1主面设置表面金属层13来形成电子元件搭载用基板1。
第1基板11的热传导率κ如图2所示的示例那样，在平面方向中的x方向和y方向上大致恒定，第1基板11的厚度方向中的z方向也与平面方向中的x方向和y方向同等(κx≈κy≈κz)。例如，在作为第1基板11而使用氮化铝质烧结体的情况下，第1基板11使用100～200W/m·K程度的热传导率κ的基板。
第2基板12的热传导率λ在平面方向中的x方向和y方向上大小不同。图2所示的第2基板12各个方向上的热传导率λx、λy、λz的关系是“热传导率λx≈热传导率λz>>热传导率λy”。第2基板12的热传导率λ是平面方向中的x方向和厚度方向中的z方向同等，平面方向中的y方向不同。例如第2基板12的热传导率λx以及热传导率λz是1000W/m·K程度，第2基板12的热传导率λy是4W/m·K程度。
在位于电子元件搭载用基板1的第1主面的搭载部11a上搭载长方形的电子元件2，将上述的电子元件搭载用基板1搭载到布线基板或电子元件搭载用封装，由此能制作电子装置。搭载于电子元件搭载用基板1的电子元件2例如是LD(Laser Diode，激光二极管)等发光元件、PD(Photo Diode，光电二极管)等受光元件。例如电子元件2在通过Au-Sn等的接合件固定在一方的表面金属层13的搭载部11a上后，经由键合引线等连接构件3将电子元件2的电极和另一方的表面金属层13电连接，由此搭载到电子元件搭载用基板1。电子元件2的电极和另一方的表面金属层13在图4所示的示例中通过多个连接构件3电连接。搭载电子元件搭载用基板1的布线基板或电子元件搭载用封装例如能与第1基板11同样地使用陶瓷等绝缘基体，在表面具有布线导体。然后，将电子元件搭载用基板1的表面金属层13和布线基板或电子元件搭载用封装的布线导体电连接。
根据本实施方式的电子元件搭载用基板1，具有：第1基板11，其具有第1主面，包含绝缘体，方形；表面金属层13，其位于第1主面，具有矩形的电子元件2的搭载部11a；第2基板12，其位于与第1主面面对面的第2主面，包含碳材料，具有与第2主面对置的第3主面以及与第3主面面对面的第4主面，接合金属层14位于第2主面，在俯视透视下，第2基板12使与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向的热传导比搭载部11a的长边方向的热传导大，与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合金属层14的宽度的大小为表面金属层13的宽度的大小以上。根据上述结构，通过接合金属层14良好地接合与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上比表面金属层13宽幅的范围，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
根据本实施方式的电子装置，通过具有上述结构的电子元件搭载用基板1、搭载于电子元件搭载用基板1的搭载部11a的电子元件2和搭载电子元件搭载用基板1的布线基板或电子元件收纳用封装，能做出长期可靠性卓越的电子装置。
本实施方式的电子装置经由焊料等的接合件6与布线导体和模块用基板的连接焊盘连，而成为电子模块。由此将电子元件2和模块用基板的连接焊盘电连接。
根据本实施方式的电子模块，通过具有上述结构的电子装置和连接电子装置的模块用基板，能做出长期可靠性卓越的电子模块。
与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合层金属层14的宽度若如图3所示的示例那样比表面金属层13的宽度大(W21>W11、W22>W12)，来自表面金属层13的热就易于向第2基板12侧良好地传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向更良好地传热。
与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合层金属层14的两端部若如图1～图3所示的示例那样沿着第1基板11的外缘位于比表面金属层13的两端部更靠近第1基板11的外缘的区域，就通过接合金属层14良好地接合与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上沿着第1基板11的外缘比表面金属层13宽幅的范围，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合层金属层14的端部与表面金属层13的端部的间隔若在俯视透视下沿着第1基板11的外缘为第1基板11的基板厚度T1以上，则沿着第1基板11的外缘，在端部，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热。
另外，若与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的接合层金属层14的宽度与表面金属层13的宽度的间隔在在俯视透视下衍射第1基板11的外缘为第1基板11的基板厚度T1的2倍以上(W21-W11≥2T1、W22-W12≥2T1)，则沿着第1基板11的外缘，在两端部，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热。
设于第1基板11的第1主面的表面金属层13或设于第1基板11的第2主面的接合用金属层14在上述的示例中通过薄膜法形成，但也可以是利用过去周知的共烧法或后烧法等的金属层。在使用上述的表面金属层13或接合用金属层14的情况下，表面金属层13或接合用金属层14在第1基板11与第2基板12的接合前预先设于第1基板11的第1主面或第2主面。另外，为了使第1基板11的平面度良好，可以如上述的第1实施方式所示那样，设于第1基板11的第1主面的表面金属层13或设于第1基板11的第2主面的接合用金属层14是通过薄膜法形成的方法。
(第2实施方式)
接下来参考图6～图10来说明本公开的第3实施方式的电子装置。
在第2实施方式中的电子元件搭载用基板1中，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1的不同点在于，具有第3基板16，其位于第2基板12的第4主面，包含绝缘体，具有与第4主面对置的第7主面以及与第7主面面对面的第8主面。
表面金属层13在图6所示的示例中以阴影示出。
根据第2实施方式中的电子元件搭载用基板1，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样，通过接合金属层14良好地接合与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上比表面金属层13宽幅的范围，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
在第2实施方式的电子元件搭载用基板1中，第1基板11在俯视观察下设为方形。第2基板12在俯视观察下设为方形。第3基板16在俯视观察下设为方形。通过将第1基板11、2基板12、第3基板16粘结来形成方形的复合基板。另外，所谓方形，是正方形、长方形等四角形状。在图6～图9所示的示例中，在俯视观察下，第1基板11、第2基板12、第3基板16设为长方形，形成长方形的复合基板。
第3基板16能用与上述的第1基板11同样的材料以及方法制作。第4基板13的热传导率κ2如图7所示的示例那样，与第1基板11同样，在平面方向中的x方向和y方向上大致恒定，第4基板14的厚度方向中的z方向也与平面方向中的x方向和y方向同等(κx2≈κy2≈κz2)。例如在作为第1基板16而使用氮化铝质烧结体的情况下，第1基板16使用100～200W/m·K程度的热传导率κ2的基板。
另外，也可以将第1基板11、第2基板12和第3基板16同时接合。例如在上述中，例如通过在按照第1基板11、第2基板12、第3基板16的顺序将它们层叠的状态下，从第1基板11的第1主面侧以及第3基板16的第8主面侧施加压力并进行接合等，能将第1基板11、第2基板12和第3基板16良好地接合，做出可靠性卓越的电子元件搭载用基板1。另外，通过将第1基板11、第2基板12和第3基板16同时接合，能在制作时抑制第2基板12的露出，能抑制外部大气所引起的变质。
在第2实施方式的电子元件搭载用基板1中，由于第2基板12位于第1基板11与第3基板16之间，因此抑制了第1基板11与第2基板12的热膨胀的差异所引起的电子元件搭载用基板1的形变，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，能易于良好地放出光。
特别若第3基板16使用与第1基板11实质相同材料的绝缘体，即例如在作为第1基板11而使用150W/m·K的氮化铝质烧结体的情况下，若作为第3基板16而使用150W/m·K的氮化铝质烧结体，就更有效果地抑制电子元件搭载用基板1的形变，由此能易于良好地放出光。
另外，第3基板16的基板厚度T3与第1基板11的基板厚度T1同样，例如是50μm～500μm程度。第1基板11的基板厚度T1和第3基板16的基板厚度T3若在10％程度的范围内是同等的基板厚度(0.90T1≤T3≤1.10T1)，就更有效果地抑制电子元件搭载用基板1的形变，由此能易于良好地放出光。例如在第1基板11的基板厚度为100μm的情况下，第3基板16的基板厚度可以是100μm(90μm～110μm)。
另外，第3基板16若如图6～图9所示的示例那样在第5主面侧具有接合用金属层14，则与第1基板11侧同样，能用接合件15将第2基板12和位于第3基板16的接合用金属层14良好地接合。位于第3基板16的第5主面的接合用金属层14能用与位于第1基板11的第2主面的接合用金属层14同样的方法制作。
另外，与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上的位于第3基板16的第5主面的接合用金属层14的宽度若与位于第1基板11的第2主面的接合用金属层14同样，比表面金属层13的宽度大，就通过接合金属层14良好地接合与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上比表面金属层13宽幅的范围，来自第2基板12的热易于向第3基板16侧传热，能经由第2基板12以及第3基板16向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，第3基板16也可以在第6主面侧具有接合层。位于第3基板16的接合层例如能用在电子元件搭载用基板1与位于布线基板或电子元件搭载用封装的导体层的接合等中。接合层能用与上述的表面金属层13同样的方法制作。另外，接合层通过位于第4基板14的下表面的大致整面，能使从电子元件搭载用基板1向布线基板或电子元件搭载用封装的放热性良好。
第2实施方式的电子元件搭载用基板1此外还能用与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样的制造方法制作。
(第3实施方式)
接下来参考图10～图15来说明第3实施方式的电子装置。
在第3实施方式中的电子元件搭载用基板1中，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1的不同点在于，具有包围第2基板12的4个侧面的框状的第4基板17。
在图10所示的示例中，俯视透视下用虚线示出第2基板12的外缘。表面金属层13在图10所示的示例中以阴影示出。
根据第3实施方式中的电子元件搭载用基板1，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样，通过接合金属层14良好地接合与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上比表面金属层13宽幅的范围，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
第4基板17的基板厚度T4例如与第2基板12的基板厚度T2同样，是100μm～2000μm程度。第2基板12的基板厚度T2和第4基板17的基板厚度T4大小相同，在5％程度的范围内是同等的基板厚度(0.95T2≤T4≤1.05T2)。若第1基板11和第2基板12是T2>T1，第1基板11和第4基板17是T4>T1，就能将第1基板11的热向第4基板17良好地放热。
第4基板17的热传导率κ3如图11所示的示例那样，在平面方向中的x方向和y方向上大致恒定，第4基板17的厚度方向中的z方向也与平面方向中的x方向和y方向同等(κx3≈κy3≈κz3)。例如在作为第4基板17而使用氮化铝基板的情况下，第4基板17使用100～200W/m·K程度的热传导率κ3的基板。例如在作为第4基板17而使用铜的情况下，第4基板17使用400W/m·K程度的热传导率κ3的基板。
特别若第3基板16使用与第1基板11实质相同材料的绝缘体，即例如在作为第1基板11而使用150W/m·K的氮化铝质烧结体的情况下，若作为第3基板16而使用150W/m·K的氮化铝质烧结体，就更有效果地抑制电子元件搭载用基板1的形变，由此能易于良好地放出光。
若第4基板17例如使用与第1基板11以及第3基板16实质相同材料的绝缘体，即，例如在作为第1基板11以及第3基板16而使用150W/m·K的氮化铝质烧结体的情况下，则作为第4基板17而使用150W/m·K的氮化铝质烧结体，若在该情况下，在第4基板17的第7主面以及第8主面具有接合金属层14，就能与位于第1基板11以及第3基板16的接合金属层14良好地进行接合。
在第3实施方式的电子元件搭载用基板1中，第1基板11俯视观察下设为方形。第2基板12俯视观察下设为方形。第3基板16俯视观察下设为方形。第4基板17俯视观察下设为方形的框状。通过将第1基板11、第2基板12、第3基板13、第4基板14粘结来形成方形的复合基板。在图10～图14所示的示例中，第1基板11、第2基板、第3基板16设为长方形，第4基板17设为长方形的框状，通过将第1基板11、第2基板12、第3基板13、第4基板14粘结来形成长方形的复合基板。
在第4基板17预先形成用于将第2基板12埋入的贯通孔，将第4基板17的贯通孔的内面和第2基板12的外侧面用包含TiCuAg合金、TiSnAgCu等活性钎焊料的接合件15粘结，将埋入了第2基板12的第4基板17的两主面用接合件15与第1基板11和第3基板16粘结，由此形成第3实施方式的电子元件搭载用基板1。
另外，也可以将第1基板11、第2基板12、第3基板16和第4基板17同时接合。例如，可以在第4基板17的贯通孔内埋入第2基板12，并将第1基板11以及第3基板16与第2基板12以及第4基板17接合来形成。在上述中，例如通过从第1基板11的第1主面侧以及第3基板16的第6主面侧施加压力并进行接合等，来将第1基板11、第2基板12、第3基板16和第4基板17良好地接合，能做出可靠性卓越的电子元件搭载用基板1。另外，通过将第1基板11、第2基板12、第3基板16和第4基板17同时接合，在制作时，抑制了放热体13的露出，能抑制外部大气所引起的变质。
第3实施方式的电子元件搭载用基板1此外能使用与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样的制造方法制作。
(第4实施方式)
接下来参考图16以及图17来说明本公开的第4实施方式的电子装置。
在第4实施方式中的电子元件搭载用基板1中，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1的不同点在于，多个搭载部11a排列。在第4实施方式的电子元件搭载用基板1中，将排列多个搭载部11a的方向视作搭载部11a的长边方向(图16以及图17中是y方向)。
表面金属层13以及第2表面金属层18在图16所示的示例中以阴影示出。
根据第4实施方式中的电子元件搭载用基板1，通过接合金属层14良好地接合与多个搭载部11a所排列的长边方向垂直相交的方向上比表面金属层13宽幅的范围，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热能经由，第2基板12向与排列多个搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，抑制了电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
第2表面金属层18能用与上述的表面金属层13同样的材料以及方法制作。
另外，在图16以及图17所示的示例中，第2基板12配置成多个第2基板12位于与多个搭载部11a分别重叠的位置，但也可以如图18以及图19所示的示例那样，配置成与多个搭载部11a重叠的1个第2基板12。在上述中，配置第2基板12，使得与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向的热传导比排列多个搭载部11a的长边方向的热传导大。
第4实施方式的电子元件搭载用基板1此外能用与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样的制造方法制作。
(第5实施方式)
接下来参考图20以及图21来说明本公开的第5实施方式的电子装置。
在第5实施方式中的电子元件搭载用基板1中，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1的不同点在于，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上，换言之在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，第1基板11的第2主面凸向第2基板12的第3主面侧。
表面金属层13在图20所示的示例中以阴影示出。
根据第5实施方式中的电子元件搭载用基板1，与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样，通过接合金属层14良好地接合与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向上比表面金属层13宽幅的范围，来自表面金属层13的热易于向第2基板12侧传热，能经由第2基板12向与搭载部11a的长边方向垂直相交的方向良好地传热，遍及搭载部11a整体良好地放热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，第1基板11的第2主面遍及搭载部11a的长边方向(图20以及图21中是y方向)凸向第2基板11的第3主面侧。由于第1基板11的第2主面遍及搭载部11a的长边方向凸向第2基板11的第3主面侧，因此在将第1基板11和第2基板12进行接合时，通过使搭载部11a所位于的第1基板11的中央部中的接合件15的厚度与外周部相比遍及搭载部11a的长边方向更小，能在搭载部11a的长边方向整体提高第1基板11的中央部中的向第2基板12的传热性，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
形成接合金属层14所位于的面成为凸那样的第1基板11，在将第1基板11的接合金属层14和第2基板12通过接合件15进行接合后，在对第1基板11的第1主面侧进行研磨加工等来使其平坦化后，在第1基板11的第1主面配置表面金属层13，能由此制作上述的电子元件搭载用基板1。
另外，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，第1基板11由于中央部的厚度比外缘部的厚度大，因此提高了第1基板11的中央部中的向第2基板12的传热性，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，第1基板11的厚度若从外缘部到中央部逐渐大变大，就更加提高第1基板11的中央部中的向第2基板12的传热性，更加减低从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，若如图21所示的示例那样，第3基板16的第5主面遍及搭载部11a的长边方向凸向第2基板12的第4主面侧，则第2基板12侧位于凸向第2基板12侧的第1基板11以及第3基板16之间，因此抑制了第1基板11、第2基板12和第3基板16的热膨胀的差异所引起的电子元件搭载用基板1的形变，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能易于良好地放出光。
另外，由于接合件15位于接合金属层14与第3主面之间，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，接合件15使外缘部的厚度比中央部的厚度大，因此，从电子元件2产生的热不仅在电子元件搭载用基板1的中央部，在电子元件搭载用基板1的外缘部也变得易于传递，抑制了电子元件搭载用基板1的热传导偏倚，变得易于向第2基板12有效率地传热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，接合件15的厚度若从中央部到外缘部逐渐大变大，则从电子元件2产生的热不仅在电子元件搭载用基板1的中央部，在电子元件搭载用基板1的外缘部也变得更易于传递，更加抑制了电子元件搭载用基板1的热传导偏倚，变得易于向第2基板12有效率地传热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，在第2基板12的外侧具有第4基板17，第4基板17若位于接合件15的厚度大的部分，则从电子元件2产生的热变得难以向电子元件搭载用基板1的外缘部过度地传递，有效果地抑制了电子元件搭载用基板1的热传导偏倚，变得易于向第2基板12有效率地传热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，第4基板17若位于接合件15的厚度大的部分，则从电子元件2产生的热变得难以向电子元件搭载用基板1的外缘部过度地传递，有效果地抑制了电子元件搭载用基板1的热传导偏倚，变得易于向第2基板12有效率地传热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
另外，在与搭载部11a的长边方向垂直相交的纵截面观察下，第4基板17若位于与第1基板11的厚度小的部位对应的部分，则从电子元件2产生的热变得难以向电子元件搭载用基板1的外缘部过度地传递，有效果地抑制了电子元件搭载用基板1的热传导偏倚，变得易于向第2基板12有效率地传热，减低了从电子元件2产生的热所引起的电子元件2的膨胀，抑制了电子元件2的位置偏离或电子元件搭载用基板1的形变，由此能良好地放出光。
与上述同样地，形成设有接合金属层14面成为凸那样的第3基板16，将第2基板12和第3基板16的接合金属层14以后接合件15进行接合，将第3基板16的第6主面侧通过研磨加工等进行平坦化，能由此制作上述的电子元件搭载用基板1。
也可以在第2基板12的第3主面侧配置凸状的第1基板11，在第2基板12的第4主面侧配置凸状的第3基板16，之后将第1基板11、第2基板12、第3基板16同时以后接合件15进行接合。
另外，第3基板16可以具有与上述的第1基板11同样的结构。另外，第3基板16侧的接合金属层14、接合件15可以具有与上述的第1基板11侧的接合金属层14、接合件15同样的结构。另外，第4基板17与第3基板16侧的接合件15的位置关系可以具有和上述的第4基板17与第1基板11侧的接合件15的位置关系同样的结构。另外，关于第4基板17与第3基板16的位置关系，也是可以具有和上述的第4基板17与第1基板11的位置关系同样的结构。
第5实施方式的电子元件搭载用基板1此外能使用与上述的实施方式的电子元件搭载用基板1同样的制造方法制作。
本公开并不限定于上述的实施方式的示例，能进行种种变更。例如在第1实施方式的电子元件搭载用基板～第5实施方式的电子元件搭载用基板1中，可以是在复合基板的角部有缺口部或倒角部的方形。
另外，第4实施方式的电子元件搭载用基板1可以与第5实施方式的电子元件搭载用基板1同样，第1基板11的第2主面可以遍及排列多个搭载部11a的长边方向(图17以及图18中x方向)凸向第2基板11的第3主面侧。
Claims (4)
1.一种电子元件搭载用基板，其特征在于，具有：
方形的第1基板，其具有第1主面，包含绝缘体；
表面金属层，其位于所述第1主面，具有矩形的电子元件的搭载部；和
第2基板，其位于与所述第1主面相对的第2主面，具有与所述第2主面对置的第3主面以及与该第3主面相对的第4主面，包含碳材料，
接合金属层位于所述第2主面，
在俯视透视下，所述第2基板使与所述搭载部的长边方向垂直相交的方向的热传导比所述搭载部的长边方向的热传导大，
与所述搭载部的长边方向垂直相交的方向上的所述接合金属层的宽度的大小为所述表面金属层的宽度的大小以上，
与所述搭载部的长边方向垂直相交的方向上的所述接合金属层的端部和所述表面金属层的端部的间隔，在俯视透视下，沿着所述第1基板的外缘，为所述第1基板的基板厚度以上，
在与所述搭载部的长边方向垂直相交的纵截面观察下，所述第2主面凸向所述第3主面侧，
接合件位于所述接合金属层与所述第3主面之间，
在与所述搭载部的长边方向垂直相交的纵截面观察下，所述接合件使外缘部的厚度比中央部的厚度大。
2.根据权利要求1所述的电子元件搭载用基板，其特征在于，
在与所述搭载部的长边方向垂直相交的纵截面观察下，所述第1基板使中央部的厚度比外缘部的厚度大。
3.一种电子装置，其特征在于，具有：
权利要求1或2所述的电子元件搭载用基板；
搭载于该电子元件搭载用基板的搭载部的电子元件；和
搭载所述电子元件搭载用基板的布线基板或电子元件收纳用封装。
4.一种电子模块，其特征在于，具备：
权利要求3所述的电子装置；和
连接该电子装置的模块用基板。
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|---|---|---|---|
| JP2018102483 | 2018-05-29 | ||
| JP2018-102483 | 2018-05-29 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112166652A CN112166652A (zh) | 2021-01-01 |
| CN112166652B true CN112166652B (zh) | 2024-08-27 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012160548A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | 絶縁基板とその絶縁基板を有するパワーモジュール |
| JP2012238733A (ja) * | 2011-05-12 | 2012-12-06 | Thermo Graphitics Co Ltd | 異方性熱伝導素子及びその製造方法 |
| JP2015191950A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | ウシオ電機株式会社 | 半導体装置 |
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