JP2013143411A - セラミック基板と、及びセラミック基板を用いた電子部品モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードをはじめとする電子部品が実装可能であるセラミック基板１を提供する。
【解決手段】セラミック基板部２と、セラミック基板部２上に電子部品３を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部４と、セラミック基板部２上に電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部５と、を有するセラミック基板１において、端子部４の厚さは、配線部５の厚さより厚いことを特徴とするセラミック基板１としたので、発光ダイオードをはじめとする電子部品が実装可能であるセラミック基板１を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック基板と、そのセラミック基板を用いた電子部品モジュールに関するものである。

近年、セラミック基板上に電子部品を搭載した電子部品モジュールの開発は進んでいる。

特に、電子部品として発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を搭載した電子回路モジュールは、そのセラミック基板部の優位点である耐熱性・耐湿性に優れ、また、素材自体が良好な反射率を有することから、高パワー発光ダイオードモジュール、また、液晶のバックライト向けの発光ダイオードモジュールとして用いられている。

従来の電子部品モジュールに用いられるセラミック基板は、セラミック基板部と、前記セラミック基板部上に電子部品を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部と、前記セラミック基板部上に電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部と、が設けられた構成となっていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。

特開２０１０−０１０４６９号公報

前記従来のセラミック基板においては、特に、電子部品として発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を搭載した電子回路に用いられた場合、発光ダイオードから発光された光を効率よく反射させるため、前記セラミック基板上に、高反射率を有する樹脂性の反射膜が形成されている。

しかしながら、セラミック基板上に、この反射膜を形成すると、この反射膜によって、セラミック基板表面の平面度が悪化してしまう。このセラミック基板表面の平面度が悪化してしまうことによって、その後の電子部品実装工程において、発光ダイオードをはじめとする電子部品の実装ができない、という課題を有していた。

そこで本発明は、この課題を解決し、発光ダイオードをはじめとする電子部品の実装可能なセラミック基板を提供することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、セラミック基板部と、前記セラミック基板部上に電子部品を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部と、前記セラミック基板部上に電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部と、を有するセラミック基板において、前記端子部の厚さは、前記配線部の厚さより厚いことを特徴とするセラミック基板とした。

これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、セラミック基板部と、前記セラミック基板部上に電子部品を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部と、前記セラミック基板部上に電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部と、を有するセラミック基板において、前記端子部の厚さは、前記配線部の厚さより厚いことを特徴とするセラミック基板としたので、電子部品の実装可能なセラミック基板を提供することができる。

すなわち、本発明においては、前記端子部の厚さは、前記配線部の厚さより厚い構成としたので、前記配線部表面のみに反射膜を形成することができるので、反射膜の形成によるセラミック基板表面の平面度の悪化を大幅に低減することができ、その結果として、発光ダイオードをはじめとする電子部品の実装可能なセラミック基板を提供することができるのである。

本発明の実施の形態１におけるセラミック基板を用いた電子部品モジュールの断面図を示し、図１（ａ）は、電子部品モジュールの上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の点線Ａ−Ａにおける切断面 本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法におけるセラミック基板部準備工程後のセラミック基板の断面図 本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法における第１の金属部形成工程後のセラミック基板の断面図 本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法における第２の金属部形成工程後のセラミック基板の断面図 本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法における反射膜形成工程後のセラミック基板の断面図

以下に、本発明の電子部品モジュールの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
［１］本実施形態におけるセラミック基板１を用いた電子部品モジュール６の構成
まず、はじめに、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板を用いた電子部品モジュールの構成に関して説明する。

図１は、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板を用いた電子部品モジュールの断面図を示し、図１（ａ）は、電子部品モジュールの上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の点線Ａ−Ａにおける切断面を示すものである。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、セラミック基板１は、セラミック基板部２と、セラミック基板部２上に電子部品３を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部４と、セラミック基板部２上に、所望の電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部５とが形成されている。

また、このセラミック基板１を用いた電子部品モジュール６は、セラミック基板１の端子部４上に電子部品３が実装され、電子部品３とセラミック基板１は電気的に接続されている。本実施形態においては、電子部品３として、発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた。

ここで、端子部４は、セラミック基板１上に形成された第１の金属部７と、第１の金属部７の表面に形成された第２の金属部８とによって形成されている。また、配線部５は、セラミック基板１上に形成された第１の金属部７が形成されている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、端子部４（第１の金属部７と第２の金属部８の合計）の厚さは、配線部５（第１の金属部７のみ）の厚さより厚くなるように構成されている。

また、本実施形態においては、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、セラミック基板１の表面は、電子部品３を実装する実装領域９と、電気回路パターンが形成された非実装領域１０とが設けられている。また、その非実装領域１０上には、反射膜１１が形成されている。 本実施形態においては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が含有された樹脂として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が含有されたシリコーン系樹脂を、スクリーン印刷法によって塗布し、その後、乾燥することによって、反射膜１１を形成した。

ここで、本実施形態において、セラミック基板部２は、一般にＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ、高温同時焼成型セラミック）と呼ばれる焼成されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を焼成することによって形成してある。

また、本実施形態において、第１の金属部７は、第１金属層として、乾式めっき法の一つであるＲＦスパッタ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法によって、チタン（Ｔｉ）の薄膜を５０［ｎｍ］形成し、さらに、そのチタン（Ｔｉ）の薄膜上に、第２金属層として、ＲＦスパッタ法によって、銅（Ｃｕ）の薄膜を１００［ｎｍ］形成し、さらに、その銅（Ｃｕ）の薄膜上に、第３金属層として、湿式めっき法の一つである電解めっき法によって銅（Ｃｕ）を５［ｕｍ］から３０［ｕｍ］の膜厚にて形成した。すなわち、本実施形態における第１の金属部７は、ＲＦスパッタ法で形成されたチタン（Ｔｉ）と、ＲＦスパッタ法によって形成された銅（Ｃｕ）と、電解めっき法で形成された銅（Ｃｕ）という、３層構造の金属薄膜を用いた。ここで、ＲＦスパッタ法で形成されたチタン（Ｔｉ）と、無電解めっき法によって形成された銅（Ｃｕ）とは、電解めっき法で形成された銅（Ｃｕ）に比較して非常に薄く形成されている。すなわち、本実施形態においては、第１の金属部７は、実質的に電解めっき法で形成された銅（Ｃｕ）によって構成されている。なお、この第１の金属部７のうち、最後に形成される電解めっき法で形成された銅（Ｃｕ）の層の厚さは、使用用途等によって、適宜ある一定値に設定することができる。

また、本実施形態においては、第２の金属部８は、湿式めっき法の一つである電解めっき法によって銅（Ｃｕ）を２０［ｕｍ］から５０［ｕｍ］の膜厚にて形成した。この第２の金属部８の厚さ（膜厚）は、使用用途等によって、適宜ある一定値に設定してすることができる。

このように、本実施形態においては、端子部４と配線部５とが、事実上、同一の金属で
形成されている。具体的には、電解めっき法によって形成された銅（Ｃｕ）により構成されている。このように、端子部４と配線部５とを同一の金属で形成することにより、特に、電解めっき法により端子部４と配線部５を銅（Ｃｕ）により形成することによって、第１の金属部７（配線部５）を、第２の金属部８を形成する際の電極として用いることができるので、安価で、かつ容易に第２の金属部８を形成できるのである。

また、本実施形態においては、セラミック基板部２を、ＨＴＣＣと呼ばれる焼成されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）により形成したが、その他、同じＨＴＣＣに分類される焼成された窒化アルミ（Ａｌ−Ｎ）や、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、高温同時焼成型セラミック）と呼ばれるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とガラス（ＳｉＯ２）とを混合し、焼成して形成することもできる。
また、本実施形態において、第１の金属部７の第１金属層の材料として、チタン（Ｔｉ）を用いたが、その他、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）の中から選択されたいずれか１つ、もしくはその合金を用いることも可能である。

また、本実施形態において、第１の金属部７（正しくは、第１の金属部７の第３金属層）や第２の金属部８の材料として、銅（Ｃｕ）を用いたが、その他、電気抵抗の低い物質、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等を電解めっき法にて形成することもできる。
また、本実施形態において、第１の金属部７の第１金属層、第２金属層は、ＲＦスタッパ法を用いたが、例えば、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法等、その他の乾式めっき法や、無電界めっき法等の湿式めっきを用いることもできる。

[２]本実施形態におけるセラミック基板１の製造方法
次に、本実施形態におけるセラミック基板１の製造方法に関して説明する。

図２は、本発明の実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。

図２に示すように、本実施形態における多層基板の製造方法は、
Ｓ１：セラミック基板部準備工程
Ｓ２：第１の金属部形成工程
Ｓ３：第２の金属部形成工程
Ｓ４：反射膜形成工程
という４つの工程から構成されるものである。

以下に、Ｓ１、及びＳ２の製造工程の詳細を説明する。

［２］−（１）セラミック基板部準備工程Ｓ１
まずはじめに、セラミック基板部準備工程Ｓ１にて、セラミック基板部２を作成する。

本実施形態においては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末の固体成分と、有機溶剤等からなる有機バインダーを、固体成分と有機バインダーとの割合が、固体成分８４：有機バインダー１６の重量比の割合で混合された組成物をシート状に形成したグリーンシートと呼ばれるものを、所望の厚さになるように複数枚積層し、その後、加圧しながら焼成することによって形成する。図３は、実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法におけるセラミック基板部準備工程後のセラミック基板１（すなわち、セラミック基板部２）の断面図を示すものである。

図３に示すように、セラミック基板部準備工程Ｓ１を行うことによって、セラミック基板部２を形成することができる。

［２］−（２）第１の金属部形成工程Ｓ２
次に、第１の金属部形成工程Ｓ２にて、セラミック基板部２上に、第１の金属部７を形成する。

本実施形態における第１の金属部７は、前述のように、第１金属層として、乾式めっき法の一つであるＲＦスパッタ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法によって、チタン（Ｔｉ）の薄膜を５０［ｎｍ］形成し、さらに、そのチタン（Ｔｉ）の薄膜上に、第２金属層として、として、ＲＦスパッタ法によって、銅（Ｃｕ）の薄膜を１００［ｎｍ］形成し、さらに、その銅（Ｃｕ）の薄膜を上に、第３金属層として、として、湿式めっき法の一つである電解めっき法によって銅（Ｃｕ）を５［ｕｍ］から３０［ｕｍ］の膜厚にて形成している。

それでは、まず、第１の金属部７の第１金属層としてチタン（Ｔｉ）を形成し、次に、第２金属層として銅（Ｃｕ）を形成する方法に関して説明する。

まずはじめに、乾式めっき法によって、第１の金属部７の第１金属層であるチタン（Ｔｉ）層を形成する。本実施形態においては、前述のように、ＲＦスパッタ法によって形成した。 より具体的には、スパッタリングターゲットとしてチタン（Ｔｉ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、シード層１４の１層目としてチタン（Ｔｉ）薄膜を、セラミック基板部２をスパッタリング基板として、スパッタリングターゲットとスパッタリング基板間に高周波電圧を印加することによって、５０［ｎｍ］形成した。また、スパッタリング条件は、スパッタリングを開始する前のスパッタリング装置内の真空度（背圧）を７×１０−４［Ｐａ］以下にした後、スパッタ時のパワーを２５０Ｗ、アルゴンガス圧力を３．３Ｐａ、設定温度を３０℃として、スパッタリングを行った。
その次に、乾式めっき法によって、第１の金属部７の第２金属層である銅（Ｃｕ）層を形成する。本実施形態においては、第１の金属部７の第１金属層のチタン（Ｔｉ）と同じく、ＲＦスパッタ法によって形成した。より具体的には、スパッタリングターゲットとして銅（Ｃｕ）ターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、シード層１４の２層目として銅（Ｃｕ）薄膜を、シード層１４の１層目のチタン（Ｔｉ）が形成されたセラミック基板部２をスパッタリング基板として、スパッタリングターゲットとスパッタリング基板間に高周波電圧を印加することによって、１００［ｎｍ］形成した。また、スパッタリング条件は、前述の第１の金属部７の第１金属層としてチタン（Ｔｉ）薄膜を形成後、スパッタリング装置内の真空を割らずに、連続的に、第１の金属部７の第２金属層としての銅（Ｃｕ）薄膜を形成した。その際、スパッタ時のパワーを２００Ｗ、アルゴンガス圧力を２．４Ｐａ、設定温度を３０℃とした。

以上のようにして、セラミック基板部２上に、第１の金属部７の第１金属層と第２金属層が形成されるのである。

次に、第１の金属部７の第３金属層として銅（Ｃｕ）を形成する方法に関して説明する。

本実施形態においては、まず、セラミック基板部２上に第１の金属部７を形成しない領域にレジストを塗布し、マスキングを行う。その後、第１の金属部７の第２金属層上に、電解めっき法を用い、銅（Ｃｕ）を１０［ｕｍ］の膜厚にて形成した。

最後に、前述のレジストを除去すると、セラミック基板部２上に、第１の金属部７が、前述の端子部４の一部、及び配線部５として形成されるのである。

図４は、実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法における第１の金属部形成工程後のセラミック基板の断面図を示すものである。

図４に示すように、第１の金属部形成工程Ｓ２を行うことによって、セラミック基板部２上に、第１の金属部７を形成することができる。

［２］−（３）第２の金属部形成工程Ｓ３
次に、第２の金属部形成工程Ｓ３にて、セラミック基板部２上の端子部４の一部に相当する第１の金属部７上に、第２の金属部８を形成する。

まず、セラミック基板部２上に第２の金属部８を形成しない領域、すなわち、セラミック基板部２上における第２の金属部８が形成されていない領域にレジストを塗布し、マスキングを行う。

次に、この工程後に端子部４になる第１の金属部７上に、第２の金属部８を形成する。本実施形態においては、湿式めっきとして、電解めっき法を用い、銅（Ｃｕ）を３０［ｕｍ］の膜厚にて形成した。

以上のようにして、セラミック基板部２上の端子部４になる第１の金属部７上に、第２の金属部８が形成されるのである。
その後、前述のレジストを除去し、クイックエッチングを行う。

図５は、実施の形態１におけるセラミック基板の製造方法における第２の金属部形成工程後のセラミック基板の断面図を示すものである。

図５に示すように、第２の金属部形成工程Ｓ３を行うことによって、セラミック基板部２上の端子部４になる第１の金属部７上に、第２の金属部８が形成することができる。

［２］−（４）反射膜形成工程Ｓ４
次に、反射膜形成工程Ｓ４にて、セラミック基板部２上の非実装領域１０に反射膜１１を形成する。

本実施形態においては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）あるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）が含有された樹脂を、スクリーン印刷法によって、セラミック基板部２上の非実装領域１０に塗布し、その後、その塗布されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）あるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）が含有された樹脂を乾燥させることによって形成した。

本実施形態においては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）あるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）が含有された樹脂として、前述のように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）あるいは酸化チタン（ＴｉＯ２）が含有されたシリコーン系樹脂を用いた。

以上のように、第２の金属部形成工程Ｓ３を行うことによって、セラミック基板部２上の端子部４になる第１の金属部７上に、第２の金属部８が形成することができる。

以上が、本実施形態におけるセラミック基板１の製造方法に関する説明である。

［３］本実施形態におけるセラミック基板１の効果
以上のように本実施形態のセラミック基板１は、セラミック基板部２と、セラミック基板部２上に電子部品３を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部４と、セラミック基板部２上に電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部５と、を有するセラミック基板１において、端子部４の厚さは、配線部５の厚さより厚いことを特徴とするセラミック基板１としたので、電子部品３の実装可能なセラミック基板１を提供することができる。

すなわち、本発明においては、端子部４の厚さは、配線部５の厚さより厚い構成としたので、配線部５表面のみに反射膜１１を形成することができるので、反射膜１１の形成によるセラミック基板１表面の平面度の悪化を大幅に低減することができ、その結果として、電子部品３の実装可能なセラミック基板１を提供することができるのである。

本発明にかかるセラミック基板と、そのセラミック基板を用いた電子部品モジュールは、電子部品３（特に、電子部品３が発光ダイオード（ＬＥＤ）である場合）が実装可能であるセラミック基板１を提供することできるので、特に、最近普及の進んでいる液晶テレビや携帯電話の液晶画面用のバックライト向けの電子部品モジュール用の基板として有用である。

１ セラミック基板
２ セラミック基板部
３ 電子部品
４ 端子部
５ 配線部
６ 電子部品モジュール
７ 第１の金属部
８ 第２の金属部
９ 実装領域
１０ 非実装領域
１１ 反射膜

Claims (7)

1. セラミック基板部と、
   前記セラミック基板部上に電子部品を接続するために形成された、少なくとも１つの端子部と、
   前記セラミック基板部上に電気回路パターンが形成された少なくとも１つの配線部と、
   を有するセラミック基板において、
   前記端子部の厚さは、前記配線部の厚さより厚いこと、
   を特徴とするセラミック基板。
2. 前記セラミック基板表面は、前記電子部品を実装する実装領域と、前記電気回路パターンが形成された非実装領域とを備え、
   前記非実装領域上には、反射膜が形成されていること、
   を特徴とするセラミック基板。
3. 前記端子部と前記配線部とが同一の金属にて形成されている請求項１または２に記載のセラミック基板。
4. 前記端子部と前記配線部とが、銅（Ｃｕ）を含む金属で形成される請求項３に記載のセラミック基板。
5. 前記端子部は、第１の金属部と、前記第１の金属部に形成された第２の金属部から構成され、前記第２の金属部と前記金属層とが、湿式めっき法にて形成される請求項１乃至４に記載のセラミック基板。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載のセラミック基板の前記端子部上に電子部品が搭載された電子部品モジュール。
7. 前記電子部品が発光ダイオード（ＬＥＤ）である請求項６に記載の電子部品モジュール。

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