JP2007324182A - 配線基板および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大電流で作動する電子部品から発生する熱を効率良く外部へ伝えることができる配線基板を提供すること。
【解決手段】 配線基板は、基体１上に、電子部品３が搭載される搭載部１ａを有し、電子部品３の電極が接続される配線２が設けられた配線基板であって、配線２は、炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成る。熱伝導性に優れる複合材から成る配線２によって、電子部品３から配線２を介して放熱させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品の作動時に発する熱の放散性が高い電子部品搭載用の配線基板に関する。

従来のパワートランジスタ等の作動時に大量の熱を発生する電子部品が搭載される配線基板の断面図を図５に示す。図５において、11は絶縁体から成る基体、12は配線、13は電子部品、15は金属板、16は放熱板であり、配線基板は、基体11の上側主面に銅（Ｃｕ）製金属板から成る配線12を有するとともに、基体11の下側主面にＣｕから成る金属板15を有して成る。この配線基板には、パワートランジスタ等の作動時に大量の熱を発生する電子部品13が搭載され、配線12に電子部品13の電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続され、金属板15に放熱板16を接合することで、電子部品13の作動時に配線12および電子部品12から発生する熱を基体11の下側主面から放熱板16に熱放散させることができるものである。

基体11は、ジルコニア（ＺｒＯ_２）質セラミックスから成る。ジルコニア質セラミックスは、アルミナ質セラミックスに比して抗折強度が高いので、アルミナ質セラミックスよりも薄くすることができ、これによって基体11を介しての放熱性を向上させている。

配線12および金属板15は高熱伝導性のＣｕ板から成り、同じＣｕ板を基体11の上下両面からサンドイッチ状態に接合することによって、基体11との熱膨張係数差から接合時に発生する反りや曲がりの発生を防止するとともに、金属板15は、電子部品13から発生する熱を放散させる役割をも有する。

ここで、配線12および金属板15はそれぞれＤＢＣ法や活性金属ロウ材によって基体11に接合される。

放熱板16は、熱伝導率が高く熱放散性に優れたＣｕ板から成るもので、金属板15の下表面側にロウ材17を介して接合される。
特開2004−146650号公報

しかしながら、近時の電子部品13は大電流化が進み、電子部品13が作動する際に発生する熱が増大する傾向にある。これに対して、上記従来の配線基板では、電子部品13から発生する熱を十分に放散させたり、配線12に大電流を流した際に配線12から発生する熱を十分に放散させたりする能力が不足しがちであり、電子部品13を十分冷却して正常かつ安定に作動させることができないという問題点があった。

また、上記従来の配線基板においては、基体11と配線12、基体11と金属板15との熱膨張係数差が大きく、基体11と配線12および金属板15とを接合する際に加える熱や、電子部品13が作動する際に発生する熱によって、基体11に配線12および金属板15との熱膨張差による応力が作用し、基体11にクラック等が生じて破損してしまう場合があった。

また、上記従来の配線基板においては、配線12がＣｕ製で、比較的軟らかい金属から成ることから、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段14を超音波ボンダーで振動を加えて接続する際に、配線12が超音波振動を吸収し易く、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段14を配線12に接続し難いという問題点があった。

また、近時の配線基板は軽量化が求められているが、上記従来の配線基板では、この要求に十分応えることができなかった。

したがって、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、大電流で作動する電子部品から発生する熱を効率良く外部へ伝えることができる配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、基体上に、電子部品が搭載される搭載部を有し、前記電子部品の電極が接続される配線が設けられた配線基板であって、前記配線は、炭素繊維に金属を含浸した複合材から成ることを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材に含浸される前記金属は、銀または銅を含むことを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材に含浸される前記金属は、純度99％以上の銀または純度99％以上の銅であることを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材の表面は、含浸された前記金属によって覆われていることを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記配線は、前記搭載部を中心に放射状に配置されていることを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記搭載部の周囲に配置された前記配線を構成する前記複合材は、前記炭素繊維の主配置方向が前記配線の延設方向に平行とされていることを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材は、前記搭載部直下において前記炭素繊維の主配置方向が前記基体の前記搭載部を有する主面に交差する方向とされていることを特徴とする。

本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材は、前記搭載部直下において前記炭素繊維の主配置方向が前記基体の前記搭載部を有する主面に垂直とされていることを特徴とする。

本発明の電子装置は、上記構成の配線基板の搭載部に電子部品が搭載されて成ることを特徴とする。

本発明の電子装置において、好ましくは、前記配線基板の前記配線は、前記電子部品に一定電位を供給する供給配線を含み、前記電子部品は、前記供給配線に搭載されて接続されていることを特徴とする。

本発明の電子装置において、好ましくは、前記供給配線は、前記基体の前記搭載部を有する主面と反対側主面に配置されるとともに、前記基体に設けられた貫通孔を通じて前記搭載部に導出されて成り、該導出部に前記電子部品が搭載されて接続されていることを特徴とする。

本発明の配線基板は、基体上に、電子部品が搭載される搭載部を有し、電子部品の電極が接続される配線が設けられた配線基板であって、配線は、炭素繊維に金属を含浸した複合材から成ることから、配線の熱伝導率が大きく、電気伝導性も良いので、電子部品から発生する熱を配線に沿って放散させることができる。また、配線に大電流を流した際に配線から発生する熱を十分に放散させることができる。したがって、近時の大電流で作動する電子部品を用いても、電子部品が温度上昇するのを防止でき、電子部品を正常かつ安定に作動させることができる。

また、配線が炭素繊維に金属を含浸した複合材から成ることで、配線の硬度が増し、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段を超音波ボンダーで振動を加えて接続する際に、配線が超音波振動を吸収し難く、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段を配線に確実かつ短時間で効率良く接続することができる。

また、配線が炭素繊維に金属を含浸した複合材から成ることで、配線を軽量化することができ、その結果、配線基板を軽量化することができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、複合材に含浸される金属は、銀または銅を含むことから、含浸される金属の熱伝導率が優れているので、配線の熱伝導率を向上させることができる。また、これら金属は電気伝導性にも優れるので、配線の電気抵抗も小さなものとできる。電子部品が作動する際に発生する熱が増大しても、電子部品から発生する熱を十分に放散させることができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、複合材に含浸される金属は、純度99％以上の銀または純度99％以上の銅であることから、含浸される金属の熱伝導率および電気伝導性が極めて優れたものとなり、配線の熱伝導率および電気伝導性をさらに向上させることができる。電子部品が作動する際に発生する熱が増大しても、電子部品から発生する熱を極めて効率良く放散させることができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、複合材の表面は、含浸された金属によって覆われていることから、配線に高周波信号を流した際の表皮効果に対応することができ、配線の高周波特性に優れたものとできる。また、複合材の表面を覆う金属によって、配線を基体に接合するための接合材が配線の表面を濡れ広がり易くなり、基体との接合強度を高いものとすることができる。また、複合材の表面を覆う金属によって、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段との接続強度も向上させることができる。また、複合材の表面を覆う金属は炭素繊維に含浸されているものであるから、炭素繊維との密着強度に優れたものとなる。

本発明の配線基板において、好ましくは、配線は、搭載部を中心に放射状に配置されていることから、放射状に配置された配線によって、電子部品から発生する熱を効率良く電子部品から離れた場所へと移送させることができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、搭載部の周囲に配置された配線を構成する複合材は、炭素繊維の主配置方向が配線の延設方向に平行とされていることから、電子部品から発生する熱を配線の延設方向に沿って、基体上の広い面積に放散させることができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、複合材は、搭載部直下において炭素繊維の主配置方向が基体の搭載部を有する主面に交差する方向とされていることから、電子部品から発生する熱を炭素繊維の交差する基体の表面に伝え、電子部品から発生する熱を効率良く基体に放散させることができる。

本発明の配線基板において、好ましくは、複合材は、搭載部直下において炭素繊維の主配置方向が基体の搭載部を有する主面に垂直とされていることから、電子部品から発生する熱を最短距離で基体の表面に伝え、電子部品から発生する熱を効率良く基体に放散させることができる。

本発明の電子装置は、上記構成の配線基板の搭載部に電子部品が搭載されて成ることから、上記本発明の配線基板を用いた電子部品の冷却効果が大きく、高出力な電子装置とすることができる。

本発明の電子装置において、好ましくは、配線基板の配線は、電子部品に一定電位を供給する供給配線を含み、電子部品は、供給配線に搭載されて接続されていることから、電子部品から発生する大量の熱を供給配線を介して速やかに電子部品から離れた場所に移送することができるものとなる。

本発明の電子装置において、好ましくは、供給配線は、基体の搭載部を有する主面と反対側主面に配置されるとともに、基体に設けられた貫通孔を通じて搭載部に導出されて成り、導出部に電子部品が搭載されて接続されていることから、電子部品から発生する熱を供給配線を介して、基体の反対側主面側に導き、配線基板外部に放散させることができるものとなる。

本発明の配線基板および電子装置について以下に詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、図１（ｂ），（ｃ）は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。また、図２は本発明の配線基板に用いられる配線となる複合材表面が含浸する金属で覆われている状態を示す拡大断面図である。図３は、本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は図３の切断線Ａ−Ａ’における断面を示すものである。図４（ａ），（ｂ）は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態のさらに他の例を示す断面図である。

これらの図において、１は基体、２は配線、３は電子部品、５は金属板、６は放熱板であり、主として基体１，配線２で配線基板が構成され、主として基体１，配線２，電子部品３で電子装置が構成される。

本発明の配線基板は、基体１の一方主面上に、電子部品３が搭載される搭載部１ａを有し、電子部品３の電極が接続される配線２が設けられた配線基板であって、配線２は、少なくとも電子部品３側が炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成る。

本発明の電子装置は、上記構成の配線基板の搭載部１ａに電子部品３が搭載されて成る。

本発明における基体１は、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックス，ＡｌＮ質セラミックス，ＺｒＯ_２質セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）質セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）質セラミックス等のセラミックスや、ガラス、樹脂等の良熱伝導性の絶縁体から成る。

図１（ａ），（ｂ），図３，図４（ａ），（ｂ）において、基体１はセラミックスから成る場合、例えば、その両主面に予めモリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）等のメタライズ層が施されており、その上にＮｉ等の金属から成る金属層が被着されている。そして、その上側主面（一方主面）の金属層に銀（Ａｇ）−Ｃｕロウ，Ａｇロウ等のロウ材や、錫（Ｓｎ）−Ａｇ−Ｃｕ半田等の半田から成る第一の接合材１ｂを介して配線２が接合される。図１（ｂ）においては、下側主面の金属層にＡｇ−Ｃｕロウ，Ａｇロウ等のロウ材や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田等の半田から成る第二の接合材１ｃを介して金属板５が接合される。

なお、図４（ｂ）においては、基体１の上下主面間に貫通孔１ｄが設けられ、基体１の下側主面に供給配線２ｃが第二の接合材１ｃを介して接合され、貫通孔１ｄを通じて供給配線２ｃが搭載部１ａに導出されている。この場合、貫通孔１ｄの内面にもメタライズ層および金属層が被着され、貫通孔１ｄの内面と供給配線２ｃとが第二の接合材１ｃを介して接合されていてもよい。または、基体１にメタライズ層が施されずに、Ａｇ−Ｃｕ−チタン（Ｔｉ）ロウ等の活性金属ロウ材を介して配線２および金属板５が基体１に接合されてもよい。

また、図１（ｃ）において、基体１がセラミックスから成る場合、予め基体１の上側主面に凹部１ｄを設けておき、凹部１ｄに直接炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成る配線２を形成してもよい。

基体１は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、先ずＡｌ_２Ｏ_３、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成形技術によりセラミックグリーンシートを得る。次に、このセラミックグリーンシートに、必要に応じてＷやＭｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、メタライズ層を所定パターンに形成する。

配線２は、配線回路状になるように形成されており、電子部品３の電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手段４を介して電気的に接続したり、上面に電子部品３を搭載する搭載部１ａとなるものである。即ち、配線２は大電流の電気信号を電子部品３に供給したり、電子部品３の作動時に発生する熱を電子部品３から逃がして基体１に伝える役割を有するものである。なお、上面に電子部品３を搭載する搭載部１ａとなる配線２は、電子部品３に接地電位または電源電圧等の一定電圧を供給する役割、または所定信号を供給する役割を有し、ここでは供給配線２ｃという。図示しないが、供給配線２ｃは、目的に応じて、搭載部１ａと接地電位，電源電圧または所定信号を供給する配線回路上の他方端子とを接続している。また、搭載部１ａに供給配線２ｃが設けられずに、基体１上に直接電子部品３が搭載されていてもよい。

配線２は、少なくとも電子部品３の電極が接続される側が、炭素繊維２ａにＡｇ，Ｃｕ，Ａｌ（アルミニウム）等の金属２ｂを含浸した複合材から成るものである。配線２が炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成ることにより、配線２の熱伝導率を向上させることができ、電子部品３が作動する際に発生する熱を、電子部品３の電極に接続された配線２を介して基体１の広面積に拡散させることができる。また、配線２に大電流を流した際に配線２から発生する熱を十分に放散させることができる。したがって、近時の大電流で作動する電子部品３を用いても、電子部品３が温度上昇するのを防止でき、電子部品３を正常かつ安定に作動させることができる。

炭素繊維２ａは、その繊維方向に沿って熱伝導性および電気伝導性が優れているという特性を有している。例えば、Ａｇの熱伝導率425Ｗ／ｍＫ、Ｃｕの熱伝導率400Ｗ／ｍＫまたはＡｌの熱伝導率236Ｗ／ｍＫに対して、炭素繊維２ａの熱伝導率は繊維方向に沿って700Ｗ／ｍＫと良好な特性を有している。また、炭素繊維２ａの電気伝導性は、Ａｇの電気抵抗率が0.012μΩ・ｍ、Ｃｕの電気抵抗率が0.015μΩ・ｍであるのに対し、電気抵抗率が繊維方向に沿って２μΩ・ｍ，繊維方向と直交する方向には10μΩ・ｍであるという特性を有している。これによって、金属２ｂを含浸した炭素繊維複合材はその繊維方向に沿って優れた熱伝導性および電気伝導性を有するものとなる。このような特性を利用するために、配線２は少なくとも電子部品３の電極が接続される高温側が、炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成るのがよい。配線２に沿って熱が基体１等に放散されて十分低温になった後の配線２の他端側部分は、必ずしも複合材でなく、例えばＣｕまたはＡｇから成る線路とされてもよい。

また、この構成により、配線２の熱膨張係数を小さくすることができ、基体１がセラミックス等の熱膨張係数の小さいものから成る場合、基体１と配線２とを接合する際に加える熱や、電子部品３が作動する際に発生する熱によって、基体１に配線２との熱膨張差による応力が大きく作用するのを防止することができる。その結果、基体１がクラック等によって破損してしまうのを有効に防止することができる。

炭素繊維２ａの熱膨張係数は、その繊維方向に沿って10×10^-6／Ｋ、繊維方向と直交する方向には0.1×10^-6／Ｋであることから、例えばＡｇの熱膨張係数18.9×10^-6／Ｋ、またはＣｕの熱膨張係数16.5×10^-6／Ｋよりも熱膨張係数が小さい炭素繊維に金属２ｂを含浸させた複合材から成る配線２は、その熱膨張係数も小さなものとすることができる。

これによって、基体１に配線２との熱膨張差による応力が大きく作用するのを防止することができることから、配線２の周囲に設けられる第一の接合材１ｂのメニスカスを小さくしても、基体１へ伝わる応力を充分緩和させることができるようになる。即ち、隣接する配線２同士の間隔を小さくして、配線回路を高密度に設けることができるようになる。

また、基体１と配線２との熱膨張差が小さくなることから、基体１に配線２を接合して配線基板とする際に配線基板に生ずる反り変形が小さくなり、従来反り変形を相殺するために設けていた基体１の下側主面の金属板５を設ける必要性が少なくなる。

また、配線２が炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成ることで、配線２の硬度が増し、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段４を超音波ボンダーで振動を加えて接続する際に、配線２が超音波振動を吸収し難く、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段４を配線２に確実かつ短時間で効率良く接続することができる。

炭素繊維２ａのビッカース硬度は245ＨＶであり、ビッカース硬度が26ＨＶであるＡｇまたは80ＨＶであるＣｕから成る金属２ｂよりも硬度が高い。そして、金属２ｂを炭素繊維２ａに含浸させることによって、配線２となる複合材に炭素繊維２ａによる繊維補強効果が生じて、配線２の硬度が見掛け上高いものとなる。この場合、配線２表面のＣｕ等金属２ｂが炭素繊維２ａによって保持されるので、超音波振動を加えたときに、金属２ｂが一緒に振動してしまい難くなり、ボンディングワイヤの接続を確実なものとできる。

また、配線２が炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成ることで、配線２を軽量化することができ、その結果、配線基板を軽量化することができる。

好ましくは、複合材に含浸される金属２ｂは、ＡｇまたはＣｕを含むのがよい。ＡｇまたはＣｕは熱伝導率が優れているので、配線２の熱伝導率を向上させることができる。電子部品３が作動する際に発生する熱が増大しても、電子部品３から発生する熱を十分に放散させることができる。

さらに好ましくは、複合材に含浸される金属２ｂは、純度99質量％以上のＡｇまたは純度99質量％以上のＣｕであるのがよい。純度99質量％以上のＡｇは熱伝導率が428Ｗ／ｍＫ、純度99質量％以上のＣｕは熱伝導率が403Ｗ／ｍＫであるので、配線２の熱伝導率をさらに向上させることができる。そして、電子部品３が作動する際に発生する熱が増大しても、電子部品３から発生する熱を極めて効率良く放散させることができる。

また好ましくは、複合材の表面は、図２に断面図を示すように、含浸された金属２ｂによって覆われているのがよい。配線２の周囲が低抵抗の金属２ｂによって覆われることにより、配線に高周波信号を流した際の表皮効果に対応することができ、配線の高周波特性に優れたものとできる。また、複合材の表面を覆う金属２ｂによって、配線２を基体１に接合するための第一の接合材１ｂが配線２の表面を濡れ広がり易くなり、配線２を基体１に強固に接合させることができる。また、複合材の表面を覆う金属２ｂによって、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段４との接続強度も向上させることができる。また、複合材の表面を覆う金属２ｂは炭素繊維２ａに含浸されているものであるから、炭素繊維２ａとの密着強度に優れたものとなる。

配線２となる複合材の上下主面を覆う金属２ｂの厚みは、それぞれ20μｍ〜30μｍ程度であるのがよく、この厚みで金属２ｂが複合材の上下主面を覆うことによって、配線２が第一の接合材１ｂを介して基体１に強固に接合できるとともに、配線２の熱伝導率を良好なものとすることができる。複合材の上下主面を覆う金属２ｂの厚みが20μｍ未満の場合、金属２ｂが全て第一の接合材１ｂに溶け込んで消失してしまい易く、配線２を第一の接合材１ｂを介して基体１に接合させた際に、炭素繊維２ａと第一の接合材１ｂとの接合力が十分でないために、配線２が基体１から剥離し易くなる。また、複合材の上下主面を覆う金属２ｂの厚みが30μｍを超えて大きい場合、複合材の表面を覆う金属２ｂにより熱伝導が阻害され易く、配線２の熱伝導率が低下する傾向にある。

また、配線２となる複合材の側面を覆う金属２ｂの厚みは、それぞれ20μｍ〜300μｍ程度であるのがよく、この厚みで複合材の側面を金属２ｂが覆うことによって、配線２が第一の接合材１ｂを介して基体１に強固に接合できるとともに、配線２の熱膨張係数が大きくなるのを防止することができる。複合材の側面を覆う金属２ｂの厚みが20μｍ未満の場合、複合材の側面を覆う金属２ｂの厚みが全て第一の接合材１ｂに溶け込んで消失してしまい易く、配線２を第一の接合材１ｂを介して基体１に接合させた際に、炭素繊維２ａと第一の接合材１ｂとの接合力が十分でないために、配線２が基体１から剥離し易くなる。また、複合材の側面を覆う金属２ｂの厚みが300μｍを超えて大きい場合、配線２の熱膨張係数が大きくなり、基体１との熱膨張差が大きくなり、基体１にクラック等の破損が発生し易くなる。

本発明の配線２は、太さ２μｍ〜20μｍの炭素繊維２ａを所定方向に配列させた基材の炭素繊維２ａの間に、熱によって溶融させた金属２ｂを治具内で浸透させることによる含浸法で金属２ｂを含浸させた後、切削加工，プレス加工，ワイヤ放電加工等の金属加工を施すことによって所定形状に製作される。または、基材となる炭素繊維２ａを所定形状に加工形成した後、熱によって溶融させた金属２ｂを浸透させることによる含浸法でＡｇ，ＣｕまたはＡｌ等を含浸させることにより製作される。このような配線２の炭素繊維２ａおよび金属２ｂの組成比は、炭素繊維２ａが70体積％〜95体積％である。そして、例えばＣｕを含浸させた炭素繊維複合材ではその炭素繊維の主配置方向において、熱伝導率が例えば500Ｗ／ｍＫのものを得ることができる。

以上のように作製された配線２を、基体１の上に被着されたＮｉ等の金属から成る金属層にＡｇ−Ｃｕロウ，Ａｇロウ等のロウ材や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田等の半田から成る第一の接合材１ｂを介して配線２が接合される。または、基体１にメタライズ層が施されずに、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉロウ等の活性金属ロウ材を介して基体１に直接接合される。またはＤＢＣ（Direct Bond Copper）法によって接合してもよい。配線２から基体１への熱伝導が可能なように配線２が基体１に十分強固に固定されておればよい。

好ましくは、配線２を基体１に接合した後、配線２の表面にＮｉから成る金属層を１μｍ〜８μｍの厚さで被着させるのがよく、この構成により、配線２の表面の耐食性を向上させるとともに、電子部品３の接合強度を良好なものとすることができ、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段４の接続信頼性を向上させることができる。このＮｉから成る金属層は、例えば無電解メッキ法によって、被着形成される。

また、図１（ｃ）においては、上記の製造方法において、凹部１ｄが治具の代わりを成し、治具を用いずに炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成る配線２を形成することができる。即ち、凹部１ｄに炭素繊維２ａを所定方向に配列させた基材を設置した後、熱によって溶融させた金属２ｂを凹部１ｄに流し込んで浸透させることによる含浸法でＡｇ，Ｃｕ等の金属２ｂを含浸させて形成される。

そして、基体１の下側主面にＡｇ−Ｃｕロウ，Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉロウ等の第三の接合材７を介して、放熱板６を接合することによって、電子部品３から発生する熱を、配線２を介して基体１の広面積に放散された熱が基体１の厚み方向に伝わり、基体１の下側主面から放熱板６に放散されるので、電子部品３が温度上昇するのをさらに有効に防止することができる。

また上記構成において、図１（ｂ）に示すように基体１の下側主面にも炭素繊維に金属を含浸した複合材等から成る金属板５等、配線２とほぼ同じ熱膨張係数を有する金属板５を設けてもよい。図１（ｂ）において、金属板５は配線２が基体１の上面に接合される時と同様に、Ａｇ−Ｃｕロウ，Ａｇロウ等のロウ材や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田等の半田、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉロウ等の活性金属ロウ材から成る第二の接合材１ｃを介して、基体１の下側主面に接合される。配線２の熱膨張係数は、セラミックス等から成る基体１に対して大きく異なるものではないので、従来の配線12がＣｕから成るものの場合に比して必ずしも金属板５を設ける必要はないのであるが、金属板５を設けた場合は、配線基板の反りや曲がり等の発生をより良好に防止することができる。

また好ましくは、配線２は、図３に平面図を示すように、搭載部１ａを中心に放射状に、すなわち配線２が搭載部１ａを中心としてその反対側で配線２同士の間隔が拡がるように配置されている。この構成により、放射状に配置された配線２において、電子部品３から発生する熱を基体１の上側主面において最短距離で広く放散させることができる。なお、配線２の本数およびその配置は図３に限るものではなく、たとえ一本でも電子部品３から離れる方向に配線２を放射状に配置することによって熱を放散させることができる。

また好ましくは、搭載部１ａの周囲に配置された配線２を構成する複合材は、図４に示すように、炭素繊維２ａの主配置方向が配線２の延設方向にほぼ平行とされている。この構成により、電子部品３から発生する熱を配線２の延設方向に沿って拡げ、電子部品３から発生する熱を広い面積から効率良く放散させることができる。配線２に沿って熱伝導率が所定の値以上、例えば、450Ｗ／ｍ・Ｋ以上を達成可能な範囲が配線２の延設方向にほぼ平行な状態である。

また好ましくは、複合材は、図４に示すように、搭載部１ａ直下において炭素繊維２ａの主配置方向が基体１の搭載部１ａを有する主面に交差する方向とされている。この構成により、電子部品３から発生する熱を基体１の上側主面に伝え、電子部品３から発生する熱を基体１を介して基体１の下側主面から配線基板外部に放散させることができる。

また好ましくは、複合材は、図４に示すように、搭載部１ａ直下において炭素繊維２ａの主配置方向が基体１の搭載部１ａを有する主面に垂直とされている。この構成により、電子部品３から発生する熱を最短距離で基体１の上側主面に伝え、電子部品３から発生する熱を基体１を介して下側主面から効率良く配線基板外部に放散させることができる。そして、電子部品３が温度上昇するのを有効に防止することができる。

複合材は、炭素繊維２ａの主配置方向において、高い熱伝導率（純度99％以上のＣｕを含浸させて成る場合、約500W／ｍ・Ｋ）で速やかに伝えることができる。即ち、炭素繊維２ａの主配置方向が配線２の延設方向に平行とされていることによって、電子部品３から発生する熱を配線２の延設方向に速やかに拡散することができ、炭素繊維２ａの主配置方向が基体１の搭載部１ａを有する主面に交差する方向とされていることによって、電子部品３から発生する熱を基体１の表面に速やかに伝えることができる。その結果、近時の作動時に発生する熱量が多い電子部品３を載置した場合にも、電子部品３から発生する熱を外部に効率良く熱放散させ電子部品３の温度の上昇を抑制し、電子部品３を正常かつ安定に作動させることができる。また、電子部品３から発生する熱を外部に効率良く熱放散させることによって、基体１と配線２に熱が加わることによって生ずる本発明の配線基板の反り変形をさらに確実に防止することができる。

なお、炭素繊維２ａの主配置方向は、ある軸に対して各炭素繊維２ａの成す角度の平均値が最小になる軸の方向とする。例えば、複合材中に含まれる炭素繊維２ａの全てのうち50％以上の本数が同一軸方向に配置されている場合、50％以上の本数の炭素繊維２ａが配置される方向が主配置方向となる。

上記構成の配線基板の搭載部１ａに電子部品３が搭載されて電子装置と成る。即ち、基体１の上面に配線２が設けられ、搭載部１ａにパワートランジスタ等の電子部品３が搭載固定され、電子部品３の電極が配線２の回路部とボンディングワイヤ等の電気的接続手段４により電気的に接続されることで電子装置となる。

この構成により、電子部品３が温度上昇するのを防止でき、基体１がクラック等によって破損してしまうのを有効に防止することができ、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段４を確実かつ短時間で効率良く接続することができ、かつ軽量化できるものとなる。

好ましくは、配線基板の配線２は、電子部品３に一定電位や電気信号を供給する供給配線２ｃを含み、電子部品３は、供給配線２ｃに搭載されて接続されていることから、電子部品３から発生する熱を電子部品３の広い底面から供給配線２ｃを介して放熱させ、効率良く配線基板外部に放散させることができるものとなる。

また好ましくは、供給配線２ｃは、図４（ｂ）に示すように、基体１の搭載部１ａを有する主面と反対側主面に配置されるとともに、基体１に設けられた貫通孔１ｄを通じて搭載部１ａに導出されて成り、導出部２ｄに電子部品３が搭載されて接続されていることから、電子部品３から発生する熱を供給配線を介して、基体１の搭載部１ａとは反対側の主面（下側主面）に導き、配線基板外部に効率良く放散させることができるものとなる。

また好ましくは、電気的接続手段４はＡｌまたはＡｕ等から成るボンディングワイヤを用いることができ、電気的接続手段４を介して電子部品３から発生する熱を配線２に逃がすことができる。なお、ボンディングワイヤの断面の直径は200μｍ〜500μｍ程度とするのがよい。また、電子部品３と配線２との間の熱伝導を良好にするために、複数本のボンディングワイヤを接続してもよい。また、電気的接続手段４は、Ｃｕ板等のリード線から成るものでもよい。

このようにして、パワートランジスタ等の電子部品３に大電流の電気信号が供給され、大電流の電気信号で作動することとなる。配線２が炭素繊維２ａに金属２ｂを含浸した複合材から成ることから、電子部品３に安定的に大電流の電気信号を供給できるとともに、電子部品３から発生する大量の熱を配線２を介して電子部品３から速やかに逃がすことができる。従って、パワートランジスタ等の電子部品３を正常かつ安定に作動させることができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、基体１はエポキシ樹脂やポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチックス等の樹脂から成っていてもよい。この場合、図１（ｃ）に示すように、基体１は、配線２が凹部１ｄに埋め込まれるように予め準備された配線２と金型内で一体成型するのが容易であり、配線基板を効率良く製造することができる。

（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ），（ｃ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の配線基板に用いられる配線の実施の形態の一例を示し、配線となる複合材表面が含浸する金属で覆われている状態を示す断面図である。 本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す平面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 従来の配線基板の実施の形態の例を示す断面図である。

符号の説明

１：基体
１ａ：搭載部
１ｂ：第一の接合材
１ｃ：第二の接合材
１ｄ：貫通孔
２：配線
２ａ：炭素繊維
２ｂ：金属
２ｃ：供給配線
２ｄ：導出部
３：電子部品

Claims (11)

1. 基体上に、電子部品が搭載される搭載部を有し、前記電子部品の電極が接続される配線が設けられた配線基板であって、前記配線は、炭素繊維に金属を含浸した複合材から成ることを特徴とする配線基板。
2. 前記複合材に含浸される前記金属は、銀または銅を含むことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記複合材に含浸される前記金属は、純度99％以上の銀または純度99％以上の銅であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
4. 前記複合材の表面は、含浸された前記金属によって覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。
5. 前記配線は、前記搭載部を中心に放射状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板。
6. 前記搭載部の周囲に配置された前記配線を構成する前記複合材は、前記炭素繊維の主配置方向が前記配線の延設方向に平行とされていることを特徴とする請求項５記載の配線基板。
7. 前記複合材は、前記搭載部直下において前記炭素繊維の主配置方向が前記基体の前記搭載部を有する主面に交差する方向とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の配線基板。
8. 前記複合材は、前記搭載部直下において前記炭素繊維の主配置方向が前記基体の前記搭載部を有する主面に垂直とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の配線基板。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載された配線基板の搭載部に電子部品が搭載されて成ることを特徴とする電子装置。
10. 前記配線基板の前記配線は、前記電子部品に一定電位を供給する供給配線を含み、前記電子部品は、前記供給配線に搭載されて接続されていることを特徴とする請求項９記載の電子装置。
11. 前記供給配線は、前記基体の前記搭載部を有する主面と反対側主面に配置されるとともに、前記基体に設けられた貫通孔を通じて前記搭載部に導出されて成り、該導出部に前記電子部品が搭載されて接続されていることを特徴とする請求項１０記載の電子装置。

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