JP2015211196A - 配線基板及びその製造方法と電子部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーマルビアを備えた配線基板において、配線基板内での放電の発生を防止すること。【解決手段】放熱板１０と、放熱板１０の上に形成された熱伝導性接着層１２と、熱伝導性接着層１２の上に形成され、開口部１４ａを備えた絶縁層１４と、絶縁層１４の開口部１４ａに形成されたサーマルビア２０と、サーマルビア２０の上に形成され、放熱板１０と電気的に接続した放熱用金属端子２２と、絶縁層１４の上に形成され、電子部品接続用の電極３０，３２とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板及びその製造方法と電子部品装置に関する。

従来、発光素子などの発熱する電子部品を実装するための配線基板がある。そのような配線基板では、放熱板の上に熱伝導性接着層を介して配線層が形成されている。そして、配線層に電子部品が実装され、電子部品から発する熱は配線層及び熱伝導性接着層を介して放熱板に放熱される。

特開２００８−１６６７１１号公報 特開２０１３−１５７４４１号公報 実開平６−２７３４号公報

熱伝導性接着層は、熱伝導率を向上させるためにアルミナフィラーが含有されているので、十分な絶縁性を有さない。熱伝導性接着層の十分な絶縁性を確保するために厚みを厚く設定すると、逆に、放熱性が低下する課題がある。

このように、熱伝導性接着層を単層で使用する場合は、高い絶縁性と十分な放熱性とを両立させることは困難である。

このため、絶縁層の開口部に銅などのサーマルビアを配置し、サーマルビア及び熱伝導性接着層を介して放熱板に放熱するタイプの配線基板がある。サーマルビアを備えた配線基板では、絶縁層上の電極に電子部品を駆動させるための高い電圧を印加すると、配線基板内で放電が発生する課題がある。

サーマルビアを備えた配線基板及びその製造方法と電子部品装置において、配線基板内での放電の発生を防止することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、放熱板と、前記放熱板の上に形成された熱伝導性接着層と、前記熱伝導性接着層の上に形成され、開口部を備えた絶縁層と、前記絶縁層の開口部に形成されたサーマルビアと、前記サーマルビアの上に形成され、前記放熱板と電気的に接続した放熱用金属端子と、前記絶縁層の上に形成され、電子部品接続用の電極とを有する配線基板が提供される。

また、その開示の他の観点によれば、絶縁層に開口部を形成する工程と、前記絶縁層の一方の面に金属箔を貼付する工程と、前記金属箔をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、前記絶縁層の開口部に金属めっき層を形成してサーマルビアを得る工程と、前記金属箔をパターニングして、前記サーマルビアの上に放熱用金属端子を配置すると共に、前記絶縁層の上に電極を形成する工程と、前記絶縁層の他方の面に、熱伝導性接着層を介して放熱板を接着する工程と、前記放熱用金属端子と前記放熱板とを電気的に接続する工程とを有する配線基板の製造方法が提供される。

以下の開示によれば、配線基板では、電子部品が接続される電極の下に絶縁層が配置され、放熱用金属端子の下に放熱性の優れたサーマルビアが配置されている。そして、絶縁層及びサーマルビアの下に熱伝導性接着層を介して放熱板が配置されている。さらに、放熱用金属端子と放熱板が電気的に接続されている。

これにより、絶縁性を確保しつつ、放熱性を向上させることができると共に、電極に高い電圧を印加しても、配線基板内での放電の発生が防止される。

図１は実施形態の配線基板を示す断面図である。 図２は図１の配線基板において放電が発生する場合を説明するための断面図である。 図３は実施形態の配線基板を使用する電子部品装置を示す断面図である。 図４は実施形態の変形例の配線基板使用する電子部品装置を示す断面図である。 図５は実施形態の配線基板の放熱用金属端子と放熱板とを電気的に接続する方法を示す断面図（その１）である。 図６は実施形態の配線基板の放熱用金属端子と放熱板とを電気的に接続する方法を示す断面図（その２）である。 図７の表は、比較例１及び２の配線基板及び実施例１及び２の配線基板について、絶縁破壊電圧、放電の有無、熱抵抗値及びコストについてまとめたものである。 図８は図７の表の比較例１の配線基板の構造を示す断面図である。 図９（ａ）〜（ｅ）は実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図１２（ａ）〜（ｄ）は実施形態の変形例の配線基板の製造方法を示す断面図である。 図１３（ａ）及び（ｂ）は実施形態の複数のＬＥＤ部品を直列に接続して搭載するための配線基板を示す平面図及び断面図（その１）である。 図１４（ａ）及び（ｂ）は実施形態の複数のＬＥＤ部品を直列に接続して搭載するための配線基板を示す平面図及び断面図（その２）である。 図１５（ａ）及び（ｂ）は実施形態の複数のＬＥＤ部品を並列に接続して搭載するための配線基板を示す平面図及び断面図（その１）である。 図１６（ａ）及び（ｂ）は実施形態の複数のＬＥＤ部品を並列に接続して搭載するための配線基板を示す平面図及び断面図（その２）である。

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１〜図４は実施形態の配線基板及び電子部品装置を説明するための図である。図１に示すように、実施形態の配線基板１では、厚みが１ｍｍ程度の放熱板１０の上に厚みが２０μｍ〜５０μｍの熱伝導性接着層１２が形成されている。放熱板１０は、アルミニウム又は銅などの熱伝導性の高い金属から形成される。

熱伝導性接着層１２は、熱伝導性の高いアルミナフィラーを含有するエポキシ樹脂などから形成される。あるいは、熱伝導性接着層１２として、アルミナフィラーの代わりに、窒化アルミニウム、又は窒化ホウ素（ＢＮ）を含有する樹脂を使用してもよい。

熱伝導性接着層１２の上には中央部に開口部１４ａが設けられた絶縁層１４が形成されている。絶縁層１４の開口部１４ａは、厚み方向に貫通して形成されている。絶縁層１４として、好適にポリイミド層が使用され、その厚みは２５μｍ〜７５μｍである。

さらに、絶縁層１４の開口部１４ａ内の熱伝導性接着層１２の上に放熱用金属層２０が形成されている。放熱用金属層２０はサーマルビアの一例である。なお、絶縁層１４の開口部１４ａが複数に分割されて形成され、複数の開口部１４ａに放熱用金属層２０がそれぞれ配置されていてもよい。

放熱用金属層２０の上から絶縁層１４の開口部１４ａの周囲の領域に、放熱用金属端子２２が形成されている。放熱用金属端子２２は放熱用金属層２０に接触して接続されている。放熱用金属層２０及び放熱用金属端子２２は、例えば銅から形成される。

放熱用金属端子２２の外側の絶縁層１４の上に、電子部品接続用の（＋）電極３０及び（−）電極３２が形成されている。（＋）電極３０及び（−）電極３２は、それぞれ１つで配置されていてもよいし、複数個で配置されていてもよい。（＋）電極３０及び（−）電極３２は、例えば銅などから形成される。

また、放熱用金属端子２２と、（＋）電極３０及び（−）電極３２とは、同一層から形成され、例えば銅箔などがパターン化されて形成される。放熱用金属端子２２、（＋）電極３０及び（−）電極３２は、厚みが１μｍ〜１０μｍの接着層（不図示）で絶縁層１４の上面に接着されていてもよい。

また、絶縁層１４の上には、放熱用金属端子２２、（＋）電極３０及び（−）電極３２の上に開口部１６ａがそれぞれ設けられた白色のソルダレジスト層１６が形成されている。
さらに、実施形態の配線基板１では、放熱用金属端子２２と放熱板１０とが電気的に接続されている。放熱用金属端子２２と放熱板１０とはグランドに接続されていることが好ましい。このようにして、本実施形態の配線基板１が構築されている。

ここで、図２に示す配線基板１ｘのように、図１の配線基板１において、放熱用金属端子２２、放熱用金属層２０及び放熱板１０が電気回路に関係しないフローティングな導体である場合を仮定する。

この場合、図２に示すように、（＋）電極３０及び（−）電極３２に電子部品を駆動させるための高い電圧を印加すると、（＋）電極３０及び（−）電極３２とそれらに隣接する放熱用金属端子２２との間で放電が起こる。さらに、放熱用金属端子２２に接続された放熱用金属層２０と放熱板１０との間で放電が起こり、配線基板１が破壊する。

この対策として、本実施形態では、図１に示したように、配線基板１の放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続している。

これにより、（＋）電極３０及び（−）電極３２に高い電圧を印加しても、放熱用金属端子２２と放熱板１０とが同一の電位になるため、放熱用金属端子２２に接続される放熱用金属層２０と放熱板１０との間の熱伝導性接着層１２内での放電の発生が防止される。

図３には、実施形態の電子部品装置２が示されている。図３に示すように、図１の配線基板１にＬＥＤ部品４０が搭載されて電子部品装置２が構築される。ＬＥＤ部品４０は電子部品の一例であり、ＬＥＤ部品４０の他に、パワー半導体部品などを搭載してもよい。

ＬＥＤ部品４０では、セラミックス製のサブマウント基板４２の上面側に凹部Ｃが設けられており、凹部Ｃの底面にＬＥＤ素子４４が配置されている。

ＬＥＤ素子４４はワイヤ４６によってサブマウント基板４２に形成された接続電極４８に接続されている。ＬＥＤ素子４４は透明な封止樹脂４９によって封止されている。封止樹脂４９として、蛍光体成分を有する樹脂を使用してもよい。

そして、ＬＥＤ部品４０の接続端子４１がはんだ層１８ａを介して配線基板１の（＋）電極３０及び（−）電極３２に接続されている。また、ＬＥＤ部品４０の下面がはんだ層１８ｂを介して放熱用金属端子２２に接続されている。

放熱用金属層２０及びその上に配置される放熱用金属端子２２は、ＬＥＤ部品４０が搭載される領域に１つで配置されてもよいし、複数に分割されて配置されてもよい。

（＋）電極３０及び（−）電極３２からＬＥＤ部品４０に電圧が印加されてＬＥＤ素子４４から外部に光が放出される。

ＬＥＤ部品４０から発する熱は、下側のはんだ層１８ｂ、放熱用金属端子２２、放熱用金属層２０（サーマルビア）、熱伝導性接着層１２を介して放熱板１０に放熱される。

図３では、放熱用金属層２０は放熱性の高い銅などの金属からなるサーマルビアとなっているため、高い放熱性が得られる。

また、（＋）電極３０及び（−）電極３２の下には絶縁性の高いポリイミド層などの絶縁層１４が配置されているため、（＋）電極３０及び（−）電極３２に高い電圧が印加されても絶縁破壊は発生せず、高い絶縁性が得られる。

図４には、実施形態の変形例の配線基板１ａを備えた電子部品装置２ａが示されている。図４に示すように、図３の配線基板１の絶縁層１４の開口部１４ａに放熱用金属層２０を配置する代わりに、熱伝導性接着層１２と同一材料から形成される放熱用樹脂層２１を配置してもよい。放熱用樹脂層２１はサーマルビアの一例である。

そして、前述した図１と同様に、放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続している。

変形例の配線基板１ａでは、放熱性を確保しつつ、図１の配線基板１よりも製造コストの低減を図ることができる。放熱用樹脂層２１は、放熱用金属層２０と違ってめっき技術を使用することなく、熱伝導性接着層１２と同時に形成できるため、製造コストを抑えることができる。

次に、前述した図１の配線基板１の放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続する方法の具体例について説明する。

図５は実施形態の配線基板の放熱用金属端子と放熱板とを電気的に接続する方法を示す断面図である。図５の配線基板１は、前述した図１の配線基板１において、Ｉ−Ｉに沿って図１の紙面の奥側に向かった断面を示している。

図５に示すように、前述した図１の配線基板１の放熱板１０が金属支持体５０の上面に接触して配置される。このように、図５の配線基板１は、金属支持体５０をさらに含む配線基板１ｂとして構築される。

金属支持体５０は、例えば、ＬＥＤ装置などの電子部品装置が実装される電子機器の筐体の一部の部材である。あるいは、単体の金属板であってもよい。金属支持体５０は、ステンレス鋼、アルミニウム又は銅などから形成される。

配線基板１の放熱用金属端子２２のパッド領域Ａには、放熱用金属端子２２、絶縁層１４、熱伝導性接着層１２及び放熱板１０の厚み方向に貫通する貫通穴６２が形成されている。また、金属支持体５０には、貫通穴６２の位置に対応して連通するねじ穴６４が形成され、ねじ穴６４の側面にはねじ山が刻まれている。貫通穴６２及びねじ穴６４によりねじ取り付け穴６０が形成される。

そして、配線基板１の貫通穴６２に止めねじ７０（ボルト）が挿入されている。止めねじ７０は、棒状のねじ部７０ａとそれより径大のヘッド部７０ｂとから形成され、ねじ部７０ａの末端側にねじ山が刻まれている。

止めねじ７０の末端のねじ山が、金属支持体５０のねじ穴６４に回し込まれて締め付けられている。配線基板１の貫通穴６２の側面と止めねじ７０との間に隙間が生じた状態となっている。止めねじ７０をねじ穴６４に締め付けることで、止めねじ７０のヘッド部７０ｂの下面が放熱用金属端子２２の上面を下側に押圧するように接触する。

以上のように、配線基板１の放熱用金属端子２２の上面から金属支持体５０にまで設けられたねじ取り付け穴６０に止めねじ７０をねじ止めする。これにより、放熱用金属端子２２は、止めねじ７０及び金属支持体５０を介して放熱板１０に電気的に接続される。金属支持体５０は、好適にはグランドに接続されている。

また、配線基板１の放熱用金属端子２２が配置されていない所定の縁側領域Ｂに、同様に、ソルダレジスト層１６の上面から金属支持体５０までに同様なねじ取り付け穴６１が形成されている。そして、同様に、止めねじ７１がねじ取り付け穴６１にねじ止めされている。

このようにして、止めねじ７０，７１によって図１の配線基板１が金属支持体５０に固定されると共に、止めねじ７０によって配線基板１の放熱用金属端子２２が放熱板１０に電気的に接続される。

図６に示すように、図５において、配線基板１の放熱用金属端子２２の表面に、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）めっき層／金（Ａｕ）めっき層などを形成してコンタクト層２４を設けてもよい。本実施形態では、止めねじ７０のヘッド部７０ｂの下面を配線基板１の放熱用金属端子２２に接触させて導通をとっている。

このため、放熱用金属端子２２の表面に電気抵抗の低いコンタクト層２４を設けることにより、両者の接触面積が小さくなる場合であってもコンタクト抵抗を低減させて導通を安定させることができる。

図６において、配線基板１の放熱用金属端子２２の表面にコンタクト層２４を設けること以外は図５と同一である。

前述した形態では、配線基板１の放熱用金属端子２２と金属支持体５０とを止めねじ７０で接続することにより、配線基板１の放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続している。

この形態の他に、配線基板１の放熱用金属端子２２と金属支持体５０とをワイヤボンディング法によるワイヤで接続することにより、放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続してもよい。

あるいは、図３及び図４の電子部品装置２，２ａの放熱板１０を金属製のソケットの底板に接触させて配置し、底板に側壁を介して繋がる蓋部の電極が配線基板１の放熱用金属端子２２に接触するようにしてもよい。この場合は、配線基板１の放熱用金属端子２２がソケットの蓋部、側壁及び底板を介して放熱板１０に電気的に接続される。

あるいは、配線基板１の（＋）電極３０及び（−）電極３２に接続するソケットコネクタにおいて、放熱用金属端子２２との接続部位を追加したものを使用してもよい。そのようなソケットコネクタによって配線基板１の放熱用金属端子２２と金属支持体５０とを接続することにより、放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続してもよい。

このように、本実施形態では、配線基板１の放熱用金属端子２２と放熱板１０とが電気的に接続されていればよく、各種の接続方式を採用することができる。

図７の表は、比較例１の配線基板（図８）、比較例２の配線基板１ｘ（図２）、実施例１の配線基板１（図１）、実施例２の変形例の配線基板１ａ（図４）について、絶縁破壊電圧、放電の有無、熱抵抗及びコストについてまとめたものである。

図７の表の比較例１の配線基板５の構造は、図８に示すように、放熱板１００の上に熱伝導性接着層２００が配置されている。熱伝導性接着層２００の上には放熱用金属端子３００と、電子部品が接続される（＋）電極４００及び（−）電極４２０が形成されている。

さらに、放熱用金属端子３００及び（＋）電極４００及び（−）電極４２０の上に開口部５００ａが設けられたソルダレジスト層５００が形成されている。

熱伝導性接着層２００はアルミナフィラーを含有するエポキシ樹脂からなり、その熱伝導率は３Ｗ／ｍＫである。比較例２、実施例１及び実施例２についても、同じ材料からなる熱伝導性接着層が使用される。

まず、絶縁破壊電圧及び熱抵抗について比較する。比較例１の配線基板５（図８）では、熱伝導性接着層２００のみを絶縁層として使用するため、その厚みを１００μｍ程度に厚く設定する必要がある。

この場合、（＋）電極４００及び（−）電極４２０と放熱板１００との間の熱伝導性接着層２００の絶縁破壊電圧は４．６ｋＶ程度である。絶縁破壊電圧のスペックを５ｋＶ以上とすると、比較例１の配線基板５（図８）は不良品となる。

また、比較例１の配線基板５（図８）では、放熱用金属端子２００の下側の厚み方向の熱抵抗は０．４１℃／Ｗと高く、放熱性は十分とはいえない。熱伝導性接着層２００の熱伝導率は３Ｗ／ｍＫであり、必ずしも十分ではないからである。

実施例１の配線基板１（図１）は、サーマルビアが銅からなり、熱伝導性接着層１２及び絶縁層１４（ポリイミド層）の各厚みは５０μｍである。

実施例１の配線基板１（図１）の絶縁破壊電圧は、（＋）電極３０及び（−）電極３２と放熱板１０との間の絶縁層１４（ポリイミド層）と熱伝導性接着層１２との積層膜の耐圧を測定することにより求められる。

実施例１の配線基板１（図１）は絶縁性の高いポリイミド層を含むため、絶縁破壊電圧は６．９ｋＶ程度であり、絶縁破壊電圧のスペック内に収まっている。

また、実施例１の配線基板１（図１）では、銅からなるサーマルビアを有するため、放熱用金属端子２２の下側の厚み方向の熱抵抗は０．２５℃／Ｗと低く、高い放熱性が得られる。銅の熱伝導率は３００Ｗ／ｍＫであり、熱伝導性接着層（熱伝導率：３Ｗ／ｍＫ）よりかなり高い特性を有するからである。

図７の表の比較例２は前述した図２の配線基板１ｘであり、放熱用金属端子２２が電気的にフローティングとなっているため、放電が発生する構造である。その他の特性は、実施例１の配線基板１（図１）と同じである。

また、実施例２の配線基板１ａ（図４）では、樹脂からなるサーマルビアを使用するため、熱抵抗を下げるため絶縁層１４（ポリイミド層）及び熱伝導性接着層１２の各厚みが３５μｍと薄く設定されている。

実施例２の配線基板１ａ（図４）の絶縁破壊電圧は、絶縁層１４（ポリイミド層）と熱伝導性接着層１２との積層膜の耐圧を測定して求められ、絶縁破壊電圧は５ｋＶである。実施例２の配線基板１ａ（図３）の絶縁破壊電圧は、実施例１の配線基板１（図１）よりも低いが、絶縁破壊電圧のスペック内に収まっている。

また、実施例２の配線基板１ａ（図４）では、樹脂からなるサーマルビアを使用するため、放熱用金属端子２２の下側の厚み方向の熱抵抗は０．３１℃／Ｗ程度であり、銅からなるサーマルビアを使用する実施例１の配線基板１（図１）より放熱性が低下する。

実施例２の配線基板１ａ（図４）は、樹脂からなるサーマルビアを使用するため熱抵抗が若干高くなるがスペック内に収まっており、コスト的に最も有利になる構造である。

また、配線基板内での放電に関しては、比較例１及び比較例２では放熱用金属端子が電気的にフローティングになっているため、放電が発生する。

これに対して、実施例１の配線基板１（図１）及び実施例２の配線基板１ａ（図４）では、放熱用金属端子２２と放熱板１０とを電気的に接続しているため、放電は起こらない。

以上のように、本実施形態の配線基板１，１ａでは、高い電圧が印加される（＋）電極３０及び（−）電極３２の下に熱伝導性接着層１２よりも絶縁性がかなり高いポリイミド層などの絶縁層１４が配置されているため、高い絶縁破壊電圧を有する。

例えば、絶縁層１４として使用されるポリイミド層の単体の絶縁破壊電圧は、その厚みが５０μｍの場合で５．９ｋＶである。

これに対して、熱伝導性接着層１２として使用されるアルミナフィラーが含有されたエポキシ樹脂層の単体の絶縁破壊電圧は、その厚みが５０μｍの場合で３．４ｋＶである。

また、本実施形態では、サーマルビアの熱伝導率は、絶縁層１４の熱伝導率よりも高くなっており、放熱性に優れた構造となっている。

サーマルビアとして放熱用金属層２０（銅）を使用する場合は、熱伝導率は３００Ｗ／ｍｋである。サーマルビアとして放熱用樹脂層２１（熱伝導性接着層）を使用する場合は、熱伝導率は３Ｗ／ｍｋである。これに対して、絶縁層１４（ポリイミド層）の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍＫである。

このように、本実施形態の配線基板１，１ａは、絶縁性を確保しつつ、放熱性を向上させることができると共に、内部での放電の発生が防止される。

次に、前述した図１の配線基板１の製造方法について説明する。実施形態の配線基板の製造方法は、図９（ａ）に示すように、まず、ポリイミドフィルムなどの絶縁層１４を用意する。そして、絶縁層１４の一方の面に接着層（不図示）を塗布する。

次いで、図９（ｂ）に示すように、金型を使用するプレス加工により、絶縁層１４に、その厚み方向に貫通する開口部１４ａを形成する。続いて、図９（ｃ）に示すように、絶縁層１４の接着層が形成された一方の面に銅箔２２ａを貼付する。銅箔２２ａは金属箔の一例であり、他の金属を使用してもよい。

次いで、図９（ｄ）に示すように、銅箔２２ａの露出面にマスキングテープ１７を仮接着する。

さらに、図９（ｅ）に示すように、銅箔２２ａをめっき給電経路に利用する電解めっきにより、絶縁層１４の開口部１４ａ内に銅などからなる金属めっき層を形成して放熱用金属層２０を得る。その後に、図１０（ａ）に示すように、マスキングテープ１７が除去される。

続いて、図１０（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングにより、銅箔２２ａをパターニングする。これにより、放熱用金属層２０の上に放熱用金属端子２２が形成され、放熱用金属端子２２の外側の絶縁層１４の上に、（＋）電極３０及び（−）電極３２が形成される。

次いで、図１０（ｃ）に示すように、放熱用金属端子２２、（＋）電極３０及び（−）電極３２の上に開口部１６ａが設けられた白色のソルダレジスト層１６を絶縁層１４の上に形成する。

さらに、図１０（ｄ）に示すように、放熱板１０の上にアルミナフィラーが含有されたエポキシ樹脂を介して図１０（ｃ）の構造体の下面を配置し、加熱処理を行って樹脂を硬化させる。

これにより、放熱板１０の上に熱伝導性接着層１２によって図１１（ａ）の構造体の絶縁層１４及び放熱用金属層２０の下面が接着される。これにより、前述した図１の配線基板１が得られる。

前述した図６のように、放熱用金属端子２２、（＋）電極３０及び（−）電極３２の表面にコンタクト層２４を形成する場合は、図１１（ａ）に示すように、図１０（ｃ）の工程の後に、絶縁層１４及び放熱用金属層２０の下にマスキングテープ１７ａを仮接着する。

続いて、図１１（ｂ）に示すように、無電解めっきにより、ソルダレジスト層１６の開口部１６ａから露出する放熱用金属端子２２、（＋）電極３０及び（−）電極３２の表面に下から順にニッケル層／金層を形成してコンタクト層２４を設ける。

その後に、図１１（ｃ）に示すように、マスキングテープ１７ａを除去する。さらに、図１１（ｄ）に示すように、図１０（ｄ）と同様に、図１１（ｃ）の構造体の下面に熱伝導性接着層１２を介して放熱板１０を接着する。

なお、放熱板として多面取りの大型金属板を使用する場合は、大型金属板に画定された各製品領域に図１０（ｃ）又は１１（ｃ）の構造体を熱伝導性接着層１２を介してそれぞれ接着した後に、大型金属板が分割される。

次に、前述した図４の変形例の配線基板１ａの製造方法について説明する。図１２（ａ）に示すように、前述した図９（ａ）〜（ｃ）と同様に、絶縁層１４に開口部１４ａを形成した後に、絶縁層１４の一方の面に銅箔２２ａを貼付する。

次いで、図１２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングにより、銅箔２２ａをパターニングする。これにより、絶縁層１４の開口部１４ａを含む領域上に放熱用金属端子２２が形成され、放熱用金属端子２２の外側の絶縁層１４の上に、（＋）電極３０及び（−）電極３２が形成される。

続いて、図１２（ｃ）に示すように、放熱用金属端子２２、（＋）電極３０及び（−）電極３２の上に開口部１６ａが設けられた白色のソルダレジスト層１６を絶縁層１４の上に形成する。

その後に、図１２（ｄ）に示すように、絶縁層１４及び銅箔２２ａの下面にアルミナフィラーを含有するエポキシ樹脂を介して放熱板１０を配置する。その後に、加熱処理を行って樹脂を硬化させる。

これにより、絶縁層１４の下面からその開口部１４ａに熱伝導性接着層１２が形成される。絶縁層１４の開口部１４ａに熱伝導性接着層１２と同一材料からなる放熱用樹脂層２１がサーマルビアとして充填される。

以上により、前述した図４の変形例の配線基板１ａが得られる。図４の変形例の配線基板１ａの製造では、絶縁層１４の開口部１４ａに放熱用金属層を形成するための電解めっきの工程が不要であり、樹脂の形成によって放熱用樹脂層２１と熱伝導性接着層１２を同時に形成している。このため、図４の変形例の配線基板１ａは図１の配線基板１よりも低コストで製造することができる。

次に、複数のＬＥＤ部品が接続される配線基板の例について詳しく説明する。図１３〜１６は、複数のＬＥＤ部品を接続するための配線基板の例を示す図である。

最初に、複数のＬＥＤ部品が直列に接続されるタイプの配線基板について説明する。図１３（ａ）において、（＋）は（＋）電極３０を示し、（−）は（−）電極３２を示し、Ｒは放熱用金属端子２２を示している。後述する図１４〜図１６についても同じである。

図１３（ａ）の平面図に示すように、配線基板１ｃ上には、縦方向に２列、横方向に３列になって６つの第１〜第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６（破線で囲まれた領域）が画定されている。

第１〜第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６にはＬＥＤ部品がそれぞれ搭載される。各ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６には、中央部に放熱用金属端子２２（Ｒ）が配置され、その両側にＬＥＤ部品が接続される（＋）電極３０及び（−）電極３２が配置されている。

横方向に並んで配置された第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１及び第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ２では、（−）電極３２同士が配線Ｗ１で接続され、（＋）電極３０同士が配線Ｗ１で接続されている。第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（−）電極３２は、配線Ｗ１によって配線基板１ｃの一端側に配置された（−）共通パッドＰ１に接続されている。

第１、第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ１，Ｍ２から縦方向の領域に、第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３と第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４が横方向に並んで配置されている。第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３と第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４では、同様に、（−）電極３２同士が配線Ｗ１で接続され、（＋）電極３０同士が配線Ｗ１で接続されている。

そして、第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（＋）電極３０と、第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（−）電極３２とが配線Ｗ１によって接続されている。また同様に、第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ２の（＋）電極３０と、第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４の（−）電極３２とが配線Ｗ１によって接続されている。

さらに同様に、第３、第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ３，Ｍ４から縦方向の領域に、第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ５と第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６が横方向に並んで配置されている。第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ５と第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６では、同様に、（−）電極３２同士が配線Ｗ１で接続され、（＋）電極３０同士が配線Ｗ１で接続されている。

そして、第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３の（＋）電極３０と、第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（−）電極３２とが配線Ｗ１によって接続されている。また同様に、第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４の（＋）電極３０と、第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６の（−）電極３２とが配線Ｗ１によって接続されている。

第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ５の（＋）電極３０は、配線Ｗｘを介して配線基板１ｃの一端側に配置された（＋）共通パッドＰ２に接続されている
このようにして、第１〜第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６では、一方の搭載領域の（＋）電極３０と他方の搭載領域の（−）電極３２が配線Ｗ１で接続されて直列接続となっている。

これにより、第１〜第６ＬＥＤ搭載領域の（＋）電極３０及び（−）電極３２にＬＥＤ部品をそれぞれ接続すると、（−）共通パッドＰ１と（＋）共通パッドＰ２との間で、６つのＬＥＤ部品は電気的に直列に接続される。

さらに、第１、第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ１，Ｍ２の各放熱用金属端子２２（Ｒ）は配線Ｗ２で接続されている。また同様に、第３、第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ３，Ｍ４の各放熱用金属端子２２（Ｒ）が配線Ｗ２で接続されている。さらに同様に、第５、第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ５，Ｍ６の各放熱用金属端子２２（Ｒ）が配線Ｗ２で接続されている。

そして、第２、第４、第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６の各放熱用金属端子２２（Ｒ）が共通配線Ｗｙに接続されている。さらに、第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ５の放熱用金属端子２２（Ｒ）が配線Ｗｚを介して配線基板１ｃの他端側に配置された共通パッド部Ｐ３に接続されている。

このようにして、第１〜第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６の各放熱用金属端子２２（Ｒ）は、配線Ｗ２、共通配線Ｗｙ及び配線Ｗｚによって共通パッドＰ３に接続されている。

さらに、四角状の共通パッドＰ３の外側端部の上面から配線基板１ｃの厚み方向に、平面視して切り欠き状の貫通穴６２が形成されている。

そして、図１３（ｂ）の断面図に示すように、前述した図５と同様に、配線基板１ｃが金属支持体５０の上に配置され、貫通穴６２から金属支持体５０のねじ穴６４に止めねじ７０がねじ止めされる。

図１３（ｂ）の断面図の配線基板の部分は、図１３（ａ）の配線基板1ｃのＩＩ−ＩＩに沿った断面に相当する。また、図１３（ｂ）の断面図では、図１３（ａ）の第５、第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ５，Ｍ６の２つの放熱用金属端子２２（Ｒ）及び共通パッドＰ３が一本の配線状に描かれている。以下の図１４〜図１６においても同様である。

これにより、配線基板１ｃの各放熱用金属端子２２（Ｒ）に繋がる共通パッドＰ３が止めねじ７０、金属支持基板５０を介して放熱板１０に電気的に接続される。

図１４（ａ）に示すように、図１３（ａ）の複数のＬＥＤが直列接続される配線基板１ｃにおいて、配線基板１ｃの外端から内側領域に、平面視してホール状の貫通穴６２が配置されるようにしてもよい。

この形態の場合は、配線基板１ｃの外端から内側領域に放熱用金属端子用の接続パッドＰ３が円形で形成され、その中心部から配線基板１ｃの厚み方向に貫通穴６２が形成される。

そして、同様に、図１４（ｂ）に示すように、図１４（ａ）の配線基板１ｃが金属支持体５０の上に配置される。そして、配線基板１ｃの貫通穴６２に止めねじ７０が挿通され、金属支持体５０のねじ穴６４にねじ止めされる。図１４（ｂ）の断面図の配線基板の部分は、図１４（ａ）の配線基板1ｃのＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面に相当する。

これにより、配線基板１ｃの各放熱用金属端子２２（Ｒ）に繋がる共通パッドＰ３が止めねじ７０、金属支持基板５０を介して放熱板１０に電気的に接続される。

次に、複数のＬＥＤが並列に接続されるタイプの配線基板について説明する。

図１５（ａ）に示すように、前述した図１３（ａ）と同様に、配線基板１ｄ上には、ＬＥＤが搭載される６つの第１〜第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６が配列されている。

横方向に並んで配置された第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１と第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ２では、（−）電極３２同士が配線Ｗ１で接続され、第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（−）電極３２が（−）共通配線Ｗａに接続されている。（−）共通配線Ｗａは配線基板１ｄの一端側に配置された（−）共通パッドＰ１に接続されている。

また、第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１と第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ２では、（＋）電極３０同士が配線Ｗ１で接続され、第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（＋）電極３０が（＋）共通配線Ｗｂに接続されている。

また同様に、横方向に並んで配置された第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３と第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４では、（−）電極３２同士が配線Ｗ１で接続され、第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３の（−）電極３２が（−）共通配線Ｗａに接続されている。

また同様に、第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３と第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４では、（＋）電極３０同士が配線Ｗ１で接続され、第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の（＋）電極３０が（＋）共通配線Ｗｂに接続されている。

また同様に、第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ５と第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６では、（−）電極３２同士が配線Ｗ１で接続され、第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ５の（−）電極３２が（−）共通配線Ｗａに接続されている。

また同様に、第５ＬＥＤ搭載領域Ｍ５と第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６では、（＋）電極３０同士が配線Ｗ１で接続され、第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６の（＋）電極３０が（＋）共通配線Ｗｂに接続されている。（＋）共通配線Ｗｂは配線基板１ｄの一端側に配置された（＋）共通パッドＰ２に接続されている。

このようにして、第１〜第６ＬＥＤ搭載領域では、（−）電極３２同士が（−）共通配線Ｗａに接続され、（＋）電極３０同士が（＋）共通配線Ｗｂに接続されて、並列接続となっている。

これにより、第１〜第６ＬＥＤ搭載領域の（＋）電極３０及び（−）電極３２にＬＥＤ部品をそれぞれ接続すると、（−）共通パッドＰ１と（＋）共通パッドＰ２との間で、６つのＬＥＤ部品は電気的に並列に接続される。

さらに、第１、第２ＬＥＤ搭載領域Ｍ１，Ｍ２の各放熱用金属端子２２（Ｒ）は配線Ｗ２で接続されている。そして、第１ＬＥＤ搭載領域Ｍ１の放熱用金属端子２２（Ｒ）は配線Ｗ３で第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ４の放熱用金属端子２２（Ｒ）に接続されている。

さらに、同様に、第３、第４ＬＥＤ搭載領域Ｍ３，Ｍ４の各放熱用金端子層２２（Ｒ）が配線Ｗ２で接続されている。第３ＬＥＤ搭載領域Ｍ３の放熱用金属端子２２（Ｒ）は配線Ｗ３で第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ６の放熱用金属端子２２（Ｒ）に接続されている。

第５、第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ５，Ｍ６の各放熱用金属端子２２（Ｒ）が配線Ｗ２を介して放熱用金属端子用の共通パッドＰ３に接続されている。

このようにして、第１〜第６ＬＥＤ搭載領域Ｍ１〜Ｍ６の放熱用金属端子２２は配線Ｗ２及びＷ３を介して配線基板１ｄの他端側に配置された共通パッドＰ３に接続されている。

さらに、前述した図１３（ａ）と同様に、共通パッドＰ３の外側端部の上面から配線基板１ｄの厚み方向に、平面視して切り欠き状の貫通穴６２が形成されている。

そして、図１５（ｂ）に示すように、前述した図５と同様に、図１５（ａ）の配線基板１ｄが金属支持体５０の上に配置され、貫通孔穴６２から金属支持体５０のねじ穴６４に止めねじ７０がねじ止めされる。図１５（ｂ）の断面図の配線基板の部分は、図１５（ａ）の配線基板1ｄのＩＶ−ＩＶに沿った断面に相当する。

これにより、配線基板１ｄの各放熱用金属端子２２（Ｒ）に繋がる共通パッドＰ３が止めねじ７０、金属支持基板５０を介して放熱板１０に電気的に接続される。

図１６に示すように、図１５のＬＥＤが並列接続される配線基板１ｄにおいて、前述した図１４（ａ）と同様に、配線基板１ｄの外端から内側領域に平面視してホール状の貫通穴６２が配置されるようにしてもよい。

そして、図１６（ｂ）に示すように、同様に、図１６（ａ）の配線基板１ｄが金属支持体５０の上に配置され、貫通穴６２から金属支持体５０のねじ穴６４に止めねじ７０がねじ止めされる。図１６（ｂ）の断面図の配線基板の部分は、図１６（ａ）の配線基板１ｄのＶ−Ｖに沿った断面に相当する。

これにより、同様に、配線基板１ｄの各放熱用金属端子２２（Ｒ）に繋がる共通パッドＰ３が止めねじ７０、金属支持基板５０を介して放熱板１０に電気的に接続される。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…配線基板、２，２ａ…電子部品装置、１０…放熱板、１２…熱伝導性接着層、１４…絶縁層、１４ａ，１６ａ…開口部、１６…ソルダレジスト層、１７，１７ａ…マスキングテープ、２０…放熱用金属層、２１…放熱用樹脂層、２２（Ｒ）…放熱用金属端子、２２ａ…銅箔、２４…コンタクト層、３０…（＋）電極、３２…（−）電極、４０…ＬＥＤ部品、４１…接続端子、４２…サブマウント基板、４４…ＬＥＤ素子、４６…ワイヤ、４８…接続電極、４９…封止樹脂、５０…金属支持体、６０，６１…ねじ取り付け穴、６２…貫通穴、６４…ねじ穴、７０，７１…止めねじ、７０ａ…ねじ部、７０ｂ…ヘッド部、Ｃ…凹部、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗｘ，Ｗｚ…配線、Ｗｙ…共通配線、Ｗａ…（−）共通配線、Ｗｂ…（＋）共通配線。

Claims (11)

1. 放熱板と、
   前記放熱板の上に形成された熱伝導性接着層と、
   前記熱伝導性接着層の上に形成され、開口部を備えた絶縁層と、
   前記絶縁層の開口部に形成されたサーマルビアと、
   前記サーマルビアの上に形成され、前記放熱板と電気的に接続した放熱用金属端子と、
   前記絶縁層の上に形成され、電子部品接続用の電極と
   を有することを特徴とする配線基板。
2. 前記放熱用金属端子と前記放熱板とはグランドに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記サーマルビアの熱伝導率は、前記絶縁層の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
4. 前記サーマルビアは、銅から形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
5. 前記サーマルビアは、前記熱伝導性接着層と同一材料から形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
6. 前記絶縁層の絶縁破壊電圧は、前記熱伝導性接着層の絶縁破壊電圧よりも高いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。
7. 前記放熱板の下に配置された金属支持体と、
   前記放熱用金属端子の上面から前記金属支持体にまで形成されたねじ取り付け穴と、
   前記ねじ取り付け穴にねじ止めされた止めねじとを有し、
   前記放熱用金属端子は、前記止めねじ及び前記金属支持体を介して前記放熱板に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の配線基板。
8. 放熱板と、
   前記放熱板の上に形成された熱伝導性接着層と、
   前記熱伝導性接着層の上に形成され、開口部を備えた絶縁層と、
   前記絶縁層の開口部に形成されたサーマルビアと、
   前記サーマルビアの上に形成され、前記放熱板と電気的に接続した放熱用金属端子と、
   前記絶縁層の上に形成された電極と
   を含む配線基板と、
   前記配線基板の上に搭載され、前記電極に接続された電子部品と
   を有することを特徴とする電子部品装置。
9. 絶縁層に開口部を形成する工程と、
   前記絶縁層の一方の面に金属箔を貼付する工程と、
   前記金属箔をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、前記絶縁層の開口部に金属めっき層を形成してサーマルビアを得る工程と、
   前記金属箔をパターニングして、前記サーマルビアの上に放熱用金属端子を配置すると共に、前記絶縁層の上に電極を形成する工程と、
   前記絶縁層の他方の面に、熱伝導性接着層を介して放熱板を接着する工程と、
   前記放熱用金属端子と前記放熱板とを電気的に接続する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
10. 前記放熱用金属端子と前記放熱板とを電気的に接続する工程は、
    前記放熱板を接着する工程の後に、
    金属支持体の上に前記放熱板を配置し、前記放熱用金属端子の上面から前記金属支持体にまで形成されたねじ取り付け穴に止めねじをねじ止めすることを含み、
    前記放熱用金属端子は、前記止めねじ及び前記金属支持体を介して前記放熱板に電気的に接続されることを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。
11. 前記放熱用金属端子と前記放熱板とはグランドに接続されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の配線基板の製造方法。

Images