JP5873108B2 - 配線基板および電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板および電子装置に関するものである。
電子部品（例えば、発光ダイオード等の発光素子）が搭載される配線基板として、例えば、下記特許文献１に示されているように、絶縁基体の上面から下面にかけて設けられた伝熱部材を有するものが提案されている。電子部品は、伝熱部材の上方に搭載されて、電子部品によって発生された熱は、伝熱部材によって実装基板へ伝えられる。
また、複数の電子部品（例えば、発光素子および保護素子）を有する電子装置において、複数の電子部品のうち一部の電子部品（例えば、保護素子）については絶縁基体の凹部内に収容されるものも提案されている。
特開2006−66409号公報 特開2008−85296号公報
上述した伝熱部材を有する構造によって放熱性の向上は図られるが、複数の電子部品のうち一部の電子部品が凹部内に収容されている構造における凹部内の熱こもりに関しては課題が残る。凹部内に熱がこもると、凹部内に収容された電子部品の動作特性が低下する可能性がある。
本発明の一つの態様によれば、配線基板は、上面と上面に設けられた凹部とを有し、上面に第１の電子部品の第１搭載領域を有し、凹部内に第２の電子部品の第２搭載領域を有する絶縁基体と、平面視において第１搭載領域および第２搭載領域と重なるように絶縁基体内に設けられた伝熱部材とを備えており、伝熱部材の一部が、凹部内に露出しており、伝熱部材は、平面視において第１搭載領域と重なる位置に設けられた伝熱基部と、伝熱基部から第２搭載領域にかけて設けられた伝熱枝部とを含んでおり、伝熱基部が、銅タングステンを主成分として含んでおり、伝熱枝部が、主成分としてのモリブデンと、他の成分としての銅とを含んでおり、第２搭載領域の伝熱枝部にめっき層が被着されている。
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の配線基板と、配線基板の第１搭載領域に設けられた第１の電子部品と、配線基板の第２搭載領域に設けられた第２の電子部品とを含んでいる。
本発明の一つの態様による配線基板は、上面と上面に設けられた凹部とを有し、上面に第１の電子部品の第１搭載領域を有し、凹部内に第２の電子部品の第２搭載領域を有する絶縁基体と、平面視において第１搭載領域および第２搭載領域と重なるように絶縁基体内に設けられた伝熱部材とを備えており、伝熱部材の一部が、凹部内に露出しており、伝熱部材は、平面視において第１搭載領域と重なる位置に設けられた伝熱基部と、伝熱基部から第２搭載領域にかけて設けられた伝熱枝部とを含んでおり、伝熱基部が、銅タングステンを主成分として含んでおり、伝熱枝部が、主成分としてのモリブデンと、他の成分としての銅とを含んでおり、第２搭載領域の伝熱枝部にめっき層が被着されていることによって、凹部内の熱を効率的に取り除くことが可能となり、凹部内に設けられる第２の電子部品の動作特性を向上させた電子装置を実現することができる。
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の配線基板を含んでいることによって、凹部内の熱こもりを低減させて、動作特性を向上させることができる。
（ａ）は、本発明の実施形態における電子装置の平面図を示しており、（ｂ）は、（ａ）に示された電子装置において、第１および第２の電子部品、上面伝熱層、上面配線導体およびボンディングワイヤが取り除かれた構造の平面図を示している。 （ａ）は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示された電子装置の模式的な縦断面図を示しており、（ｂ）は、（ａ）に示された電子装置の他の例に関する模式的な縦断面図を示している。 図２に示された電子装置の他の例に関する模式的な縦断面図を示している。 図２に示された電子装置の変形例に関する模式的な縦断面図を示している。 図４に示された電子装置の変形例に関する模式的な縦断面図を示している。 図５に示された電子装置の変形例に関する模式的な縦断面図を示している。 図６に示された電子装置の変形例に関する模式的な縦断面図を示している。 図６に示された電子装置の変形例に関する模式的な縦断面図を示している。 図２に示された電子装置の積層構造例に関する模式的な縦断面図を示している。 （ａ）は、図９に示された積層構造の技術的工夫を図８に示された構造例に適用した場合の電子装置の平面図を平面図を示しており、（ｂ）は、（ａ）に示された電子装置において、第１および第２の電子部品、上面伝熱層および上面配線導体が取り除かれた構造の平面図を示している。 図10（ａ）および（ｂ）に示された電子装置の下面図を示している。 図10（ａ）、（ｂ）および図11に示された電子装置における電気的接続構成を示している。 図10（ａ）、（ｂ）および図11に示された電子装置の模式的な縦断面図を示している。 図２に示された電子装置の他の例に関する模式的な縦断面図を示している。 図２に示された電子装置の他の例に関する模式的な縦断面図を示している。 図９に示された電子装置の他の例に関する模式的な縦断面図を示している。 図９に示された電子装置において凹部の周辺を詳細に示している模式的な縦断面図である。 図17に示された伝熱枝部の形成方法を示している模式図である。 図17に示された伝熱枝部の他の例に関する模式的な縦断面図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態における電子装置は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の電子部品を有する発光装置等に関するものである。
図１（ａ）、図１（ｂ）および図２（ａ）に示されているように、本実施形態における電子装置は、配線基板１と、配線基板１に実装された第１の電子部品２および第２の電子部品３とを含んでいる。図１（ａ）〜図２（ａ）に示された例において、電子装置は、複数の第２の電子部品３を含んでいる。なお、第１の電子部品２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子であり、第２の電子部品３は、例えば、ツェナーダイオード等の保護素子である。
また、第１の電子部品２等を保護する必要がある場合には、電子装置は、被覆部材４をさらに含んでいる。図１（ａ）および図１（ｂ）において、被覆部材４の図示は省略されている。
配線基板１は、絶縁基体11と、絶縁基体11内に設けられた伝熱部材12と、絶縁基体11の上面に設けられた上面伝熱層13と、絶縁基体11の下面に設けられた下面伝熱層14（以下、第１の下面伝熱層14ともいう）とを含んでいる。
絶縁基体11は、例えばセラミックスまたは樹脂等の絶縁材料から成り、上面と上面に設けられた凹部11ｂとを有し、上面に第１の電子部品２の第１搭載領域11ａ（以下、単に搭載領域11ａということもある）を有し、凹部11ｂ内に第２の電子部品３の第２搭載領域を有している。図１（ｂ）において、搭載領域11ａは、二点鎖線によって仮想的に示されている。
凹部11ｂは、例えば第１の電子部品２が発光素子である場合、第２の電子部品３が、第１の電子部品２から放射された光の進行の妨げとなりにくいように、第１の電子部品２と第２の電子部品３との実装位置の高さを異ならせるために設けられている。
凹部11ｂは、搭載領域11ａの周囲領域に配置されている。凹部11ｂが搭載領域11ａの近傍に配置されていると、第１の電子部品２および第２の電子部品３のための配線設計がしやすくなる。
配線基板１は、絶縁基体11の上面に設けられた上面配線導体17をさらに含んでいる。図１および図２に示された例において、配線基板１は、複数の上面配線導体17を含んでおり、その複数の上面配線導体17は、第１の電子部品２の搭載領域11ａを囲むように搭載領域11ａの周囲領域に配置されている。
上面配線導体17は、第１の電子部品２および第２の電子部品３に基準電圧を供給するために用いられるものである。基準電圧は、例えば電源電圧ＶＤＤまたはグランド電圧ＧＮＤであり、図２（ａ）においては、電源電圧ＶＤＤが供給されることが模式的に示されている。第１の電子部品２および第２の電子部品３は、例えばボンディングワイヤによって上面配線導体17に電気的に接続されている。
伝熱部材12は、例えば銅タングステン（ＣｕＷ）等の金属材料を含んでいる。伝熱部材12は、第１の電子部品２および第２の電子部品３に基準電圧を供給する配線導体としても機能する。基準電圧は、例えば電源電圧ＶＤＤまたはグランド電圧ＧＮＤであり、図２（ａ）においては、グランド電圧ＧＮＤが供給されることが模式的に示されている。
図１（ｂ）に示されているように、伝熱部材12は、平面視において、搭載領域11ａおよび凹部11ｂに重なるように配置されている。図１（ｂ）は、配線基板１において上面伝熱層13および上面配線導体17が省略された構造を示しており、伝熱部材12のうち絶縁基体11によって覆われている部分が破線によって示されている。
なお、伝熱部材12は、第２の電子部品３の実装が可能な程度に、凹部11ｂと重なっていればよく、必ずしも凹部11ｂの全領域において重なっている必要はない。図１（ｂ）に示された例において、伝熱部材12は、凹部11ｂの一部分に重なっている。
伝熱部材12の一部は、凹部11ｂにおいて絶縁基体11から露出されている。以下、伝熱部材12のうち絶縁基体11から露出されている部分のことを露出部ともいう。第２の電子部品３は、その露出部において伝熱部材12に電気的に接続されており、露出部を介して基準電圧が第２の電子部品３へ供給される。
伝熱部材12は、平面視において搭載領域11ａに重なるように配置された伝熱基部12ａと、凹部11ｂから伝熱基部12ａにかけて設けられた伝熱枝部12ｂとを含んでいる。
伝熱基部12ａは、例えば、絶縁基体11の上面から下面にかけて設けられている。なお、図３に示されているように、伝熱基部12ａが絶縁基体11内に埋設されており、伝熱基部12ａの上面および下面が絶縁基体11によって覆われている構造であってもよい。
この図３に示された構造においては、伝熱部材12を基準電圧の供給経路として用いることができないため、例えば基準電圧の供給用の配線導体を設ける等の他の方法によって第１の電子部品２および第２の電子部品３に基準電圧を供給する必要がある。
再び図１（ａ）〜図２（ａ）を参照して、平面視において、伝熱基部12ａが、搭載領域11ａの寸法（すなわち、第１の電子部品２の寸法）よりも大きな寸法の上面を有していると、第１の電子部品２が実装される部分における平坦性を向上させることができる。平坦性が向上されると、例えば第１の電子部品２が発光素子である場合、第１の電子部品２から放射された光の強度分布の偏りを低減させることができ、配線基板１は、発光特性に関して向上された電子装置を実現することができる。
また、平面視において、伝熱基部12ａが、搭載領域11ａの寸法（すなわち、第１の電子部品２の寸法）よりも大きな寸法の上面を有していると、第１の電子部品２によって発生された熱が、配線基板１の上面において水平方向へ伝導されやすくなり、第１の電子部品２の放熱効率が向上される。
伝熱枝部12ｂの一部は、凹部11ｂにおいて絶縁基体11から露出されている。なお、図１（ｂ）において、伝熱枝部12ｂの一部が、絶縁基体11を透過した状態で、破線によって示されている。以下、伝熱枝部12ｂのうち絶縁基体11から露出されている部分のことを露出部ともいう。第２の電子部品３は、その露出部に実装されているとともに、その露出部において伝熱枝部12ｂに電気的に接続されており、露出部を介して基準電圧が第２の電子部品３へ供給される。
図２（ａ）に示されているように、伝熱枝部12ｂは、水平方向（すわなち、紙面の左右方向）に延在していると、凹部11ｂから伝熱基部12ａまでの伝熱経路が最短となり、凹部12ｂ内の熱のこもりをより低減しやすくなる。
上面伝熱層13は、例えば、伝熱基部12ａの上面を覆っており、伝熱基部12ａの上面に熱的に結合されている。図２（ａ）に示された例において、上面伝熱層13は、伝熱基部12ａの上面に接して、伝熱基部12ａに熱的に結合されている。
上面伝熱層13は、平面視において搭載領域11ａよりも大きな面積を有していると、第１の電子部品２が実装される部分における平坦性を向上させることができる。平坦性が向上されると、例えば第１の電子部品２が発光素子である場合、第１の電子部品２から放射された光の強度分布の偏りを低減させることができ、配線基板１は、発光特性に関して向上された電子装置を実現することができる。
上面伝熱層13は、平面視において伝熱基部12ａの上面よりも大きな面積を有していると、伝熱基部12ａと絶縁基体11との境を覆うことが可能となり、その境に生じる可能性がある高低差に起因する搭載領域11ａの平坦性の低下を抑えることができる。
上面伝熱層13は、伝熱基部12ａの上面に接していると、伝熱基部12ａに電気的に接続され、第１の電子部品２への基準電圧の供給経路として機能する。
下面伝熱層14は、例えば、伝熱基部12ａの下面を覆っており、伝熱基部12ａの下面に熱的に結合されている。図２（ａ）に示された例において、下面伝熱層14は、伝熱基部12ａの下面に接して、伝熱基部12ａに熱的に結合されている。
下面伝熱層14は、下面視において伝熱基部12ａよりも大きな面積を有していると、伝熱基部12ａの実装基板への電気的接続および熱的結合に関して強化される。
下面伝熱層14は、伝熱基部12ａの下面に接していると、伝熱基部12ａに電気的に接続され、第１の電子部品２および第２の電子部品３への基準電圧の供給経路として機能する。
第１の電子部品２は、例えば発光素子であり、発光素子の例は、半導体材料から成る発光ダイオード（ＬＥＤ）である。第１の電子部品２が発光素子である場合、第１の電子部品２は、駆動電流に応じて例えば紫外領域または青色領域の波長の第１次光を放射するものである。
第１の電子部品２は、上面伝熱層13上に搭載されているとともに、上面伝熱層13に電気的に接続されている。また、第１の電子部品２は、ボンディングワイヤによって上面配線導体17に電気的に接続されている。
第１の電子部品２は、上面伝熱層13を介して例えばグランド電圧ＧＮＤ等の基準電圧の供給を受けて、上面配線導体17を介して例えば電源電圧ＶＤＤ等の基準電圧の供給を受ける。
第２の電子部品３は、例えば、ツェナーダイオード等の保護素子である。
第２の電子部品３は、伝熱枝部12ｂ上に搭載されているとともに、伝熱枝部12ｂに電気的に接続されている。また、第２の電子部品３は、ボンディングワイヤによって上面配線導体17に電気的に接続されている。
第２の電子部品３は、伝熱枝部12ｂを介して例えばグランド電圧ＧＮＤ等の基準電圧の供給を受けて、上面配線導体17を介して例えば電源電圧ＶＤＤ等の基準電圧の供給を受ける。
被覆部材４は、絶縁基体11上に設けられており、第１および第２の電子部品２，３および複数のボンディングワイヤを被覆している。
本実施形態の電子装置が発光装置である場合、被覆部材４は、透光性部材と、必要に応じて透光性部材内に分散されて設けられた複数の蛍光粒子とから成る。
本実施形態の電子装置が発光装置である場合、透光性部材は、例えばシリコーン樹脂等の樹脂材料から成る。複数の蛍光粒子は、第１の電子部品２（すなわち、発光素子）から放射された第１次光によって励起されて第１次光よりも長い波長を有する第２次光を放射する。第２次光は、例えば第１の電子部品２が紫外光を放射する場合には、青色、緑色および赤色の波長を有し、例えば第１の電子部品２が青色光を放射する場合には、黄色の波長を有する。
なお、被覆部材４は、図２（ｂ）に示されているようなドーム形状のものであってもよい。
本実施形態の電子装置において、配線基板１が、平面視において第１の電子部品２の搭載領域11ａおよび第２の電子部品３の凹部11ｂに重なるように配置された伝熱部材12を含んでおり、伝熱部材12の一部が、凹部11ｂにおいて絶縁基体11から露出されていることによって、凹部11ｂ内の熱を効率的に取り除くことが可能となり、凹部11ｂ内に設けられた第２の電子部品３の動作特性を向上させることができる。
なお、本実施形態の電子装置が、例えば、発光素子（例えば発光ダイオード）および保護素子（例えばツェナーダイオード）を有する発光装置であり、第１の電子部品２が発光素子であり、第２の電子部品３が保護素子である場合、発光素子である第１の電子部品２によって発生されて凹部11ｂ内に伝わった熱を効率的に取り除くことができ、保護素子である第２の電子部品３の動作特性を向上させることができる。
また、本実施形態の電子装置が発光装置である場合において、凹部11ｂ内に伝わった熱を効率的に取り除くことによって、被覆部材４における凹部11ｂ内に入り込んでいる部分およびその近傍の部分の熱による劣化を低減させることができる。被覆部材４の熱による劣化を低減させることができれば、発光素子である第１の電子部品２から放射された光の損失を低減することができ、発光装置である電子装置における発光特性を向上させることができる。
なお、図４に示されているように、伝熱枝部12ｂが絶縁基体11の側面まで設けられている場合には、伝熱枝部12ｂによって凹部11ｂ内の熱を絶縁基体11の側面へも伝えやすくなり、絶縁基体11の側面からの放熱性を向上させることができる。図４において、絶縁基体11の側面における熱の放散が、ブロック矢印によって模式的に示されている。
また、図５に示されているように、配線基板１が、絶縁基体11の側面に設けられており伝熱枝部12ｂに熱的に結合された側面放熱層15をさらに含んでいる場合には、絶縁基体11の側面における放熱性をさらに向上させることができる。図５において、絶縁基体11の側面における熱の放散が、ブロック矢印によって模式的に示されている。
また、図６に示されているように、配線基板１が、絶縁基体11の下面に設けられており側面放熱層15に熱的に結合された下面伝熱層16（以下、第２の下面伝熱層16ともいう）をさらに含んでいる場合には、側面放熱層15まで伝わった熱を絶縁基体11の下面から実装基板へ効率的に伝導させることが可能となる。図６において、絶縁基体11の下面における熱の伝導が、ブロック矢印によって模式的に示されている。
また、図７に示されているように、配線基板１が、絶縁基体11内に設けられており伝熱枝部12ｂと下面伝熱層16とを熱的に結合するビア導体22をさらに含んでいる場合には、伝熱枝部12ｂにおける熱を絶縁基体11の下面へ効率的に伝導させることができる。図７において、ビア導体22による熱の伝導がブロック矢印によって模式的に示されている。
なお、図７に示されたビア導体22によって絶縁基体11の下面へ伝熱するという技術的工夫は、図１〜図６に示された構成においても適用可能である。
また、図８に示されているように、配線基板１において、絶縁基体11が第１の電子部品２を囲む枠部11ｃを含んでいる構造であってもよい。なお、図８に示された技術的工夫は、図１〜図７に示された構成においても適用可能である。
また、本実施形態における配線基板１が積層型セラミック基板によって実現される場合には、伝熱部材12は、図９に示されているような積層構造を有していてもよい。
伝熱部材12は、複数の金属ブロック12ｃと、凹部11ｂから複数の金属ブロック12ｃの間にかけて設けられた金属層12ｄとを含んでいる。図９において、金属層12ｄは、符号12ｄの後ろに数字を付して12ｄ１，12ｄ２として示されている。金属層12ｄは、一体的に形成されているものであってよいが、複数の金属ブロック12ｃによって挟まれている部分が符号12ｄ１として示されており、凹部11ｂから延びるように設けられている部分が符号12ｄ２として示されている。
図２等において伝熱基部12ａとして示されていた部分は、複数の金属ブロック12ｃと、金属層12ｄの一部分である符号12ｄ１によって示された部分とによって構成されている。図２等において伝熱枝部12ｂとして示されていた部分は、金属層12ｄの一部分である符号12ｄ２によって示された部分によって構成されている。
なお、図９に示された積層構造は、図１〜図８に示された構成においても適用可能である。
以下、例えば図９に示された積層構造を図８に示された構成に適用した例について図10（ａ）〜図12を参照して説明する。なお、図10（ａ）、図10（ｂ）および図11において、塗潰し丸印はビア導体の上端が位置する部分を示しており、白抜き丸印はビア導体の下端が位置する部分を示している。
図10（ａ）に示されているように、第１の電子部品２（例えば発光素子）は、上面伝熱層13に搭載されており、ボンディングワイヤによって上面配線導体17に電気的に接続されている。第１の電子部品２は、上面伝熱層13にも電気的に接続されている。上面伝熱層13は、基準電圧（例えばグランド電圧ＧＮＤ）の供給を受け、上面配線導体17は、基準電圧（例えば電源電圧ＶＤＤ）の供給を受ける。よって、第１の電子部品２は、上面伝熱層13および上面配線導体17を介して、基準電圧（グランド電圧ＧＮＤおよび電源電圧ＶＤＤ）の供給を受ける。
図10（ａ）および図10（ｂ）に示されているように、上面伝熱層13は、ビア導体18ａによって下層に位置する伝熱枝部12ｂに電気的に接続されている。図10（ａ）および図11に示されているように、伝熱枝部12ｂは、ビア導体18ｂによって絶縁基体11の下面に設けられた下面伝熱層14に電気的に接続されている。また、上面伝熱層13は、伝熱基部12ａによって下面伝熱層14に電気的に接続されている。下面伝熱層14は、基準電圧（例えばグランド電圧ＧＮＤ）の供給を受ける。
図10（ａ）および図10（ｂ）に示されているように、上面配線導体17は、ビア導体18ｃによって下層の内層配線導体19に電気的に接続されている。図10（ｂ）および図11に示されているように、内層配線導体19は、絶縁基体11の側面に設けられた側面配線導体20によって絶縁基体11の下面に設けられた下面配線導体18に電気的に接続されている。下面配線導体18は、基準電圧（例えば電源電圧ＶＤＤ）の供給を受ける。
図10（ａ）および図10（ｂ）に示されているように、第２の電子部品３（例えば、ツェナーダイオード等の保護素子）は、伝熱枝部12ｂのうち凹部11ｂ内において絶縁基体11から露出された部分に搭載されており、ボンディングワイヤによって上面配線導体17に電気的に接続されている。第２の電子部品３は、伝熱枝部12ｂにも電気的に接続されている。第２の電子部品３は、伝熱枝部12ｂおよび上面配線導体17を介して、基準電圧（グランド電圧ＧＮＤおよび電源電圧ＶＤＤ）の供給を受ける。
上述した電子装置（例えば発光装置）における電気的接続構成について図12を参照して説明する。
第１の電子部品２（例えば発光素子）および第２の電子部品（例えば、ツェナーダイオード等の保護素子）は、ノード17（すなわち、上面配線導体17）およびノード12ｂ（すなわち、伝熱枝部12ｂ）の間において並列接続されている。
第１の電子部品２が発光ダイオード等の発光素子である場合、第１の電子部品のアノード電極がノード17に電気的に接続され、カソード電極がノード12ｂに電気的に接続されている。
第２の電子部品３がツェナーダイオード等の保護素子である場合、第２の電子部品３のアノード電極がノード12ｂに電気的に接続され、カソード電極がノード17に電気的に接続されている。
ノード17は、外部端子18（すなわち、下面配線導体18）に電気的に接続されており、ノード12ｂは、外部端子14および16（すなわち、下面伝熱層14および16）に電気的に接続されている。
図10（ａ）〜図12に示された電子装置における熱の伝導および放散について図13を参照して説明する。図13において、熱の伝導および放散の様子がブロック矢印によって模式的に示されている。
第１の電子部品２によって発生された熱は、複数の金属ブロック12ｃおよび金属層12ｄ１から構成された伝熱基部12ａを介して下面伝熱層14へ伝導されて、下面伝熱層14から実装基板へ伝導される。
また、例えば第１の電子部品２によって発生されて凹部11ｂに伝わった熱は、金属層12ｄ２（すなわち、伝熱枝部12ｂ）を介して伝熱基部12ａへ伝導されるとともに、金属層12ｄ２を介して側面放熱層15へ伝導されて、側面層熱層15から放散される。また、側面放熱層15に伝導された熱の一部は、下面伝熱層16へ伝導されて、下面伝熱層16から実装基板へ伝導される。
なお、図２等に示された電子装置の他の構造例としては、図14に示されているように、伝熱部材12が伝熱基部12ａを含んでおり、伝熱基部の一部が、凹部11ｂにおいて絶縁基体11から露出されているものがある。伝熱基部12ａは、平面視において、搭載領域11ａおよび凹部11ｂに重なるように配置されている。
また、図２等に示された電子装置の他の構造例としては、図15に示されているように、凹部11ｂが絶縁基体11の下面に設けられているものがある。
ここからは、例えば図９に示された配線基板１がセラミックスによって形成された例についてさらに詳細に説明する。
絶縁基体11は、第１の電子部品２の搭載領域11ａを含む上面を有しており、平面視において矩形の板状の形状を有している。絶縁基体11は、第１および第２の電子部品２，３を支持するための支持体として機能し、第１の電子部品２が、低融点ろう材または導電性樹脂等の接合材を介して搭載領域11ａ上に接着されるとともに固定される。
絶縁基体11の材料は、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミックスである。
絶縁基体11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体である場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等が添加されて混合されることによって泥漿状となる。これがドクターブレード法またはカレンダーロール法等によってシート状に成形されて、セラミックグリーンシートが得られる。セラミックグリーンシートに打ち抜き加工が施こされるとともに複数のセラミックグリーンシートが積層されて、高温（約1,300℃〜1,400℃）で焼成されることによって、配線基板１が製作される。
伝熱基部12ａは、配線基板１に実装された第１および第２の電子部品２，３において生じる熱を配線基板１の外部へ伝導して、電子装置の放熱性を高めるためのものであり、絶縁基体11に埋設されている。
また、伝熱基部12ａは、例えば平面視において角部が円弧状の矩形状または円形状の柱状の形状を有している。なお、伝熱基部12ａは、平面視において第１の電子部品２よりも大きい形状を有している。伝熱基部12ａは、主成分として銅タングステン（ＣｕＷ）を含んでいる。ここで、主成分とは、伝熱基部12ａの含有成分中で最も多い成分のことである。以下においても、主成分とは、含有成分中で最も多い成分のことをいう。
伝熱基部12ａは、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに金型またはパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工によって設けられた穴に伝熱基部12ａとなる金属シートまたは金属ペーストが配置されて、焼成されることによって作製される。
伝熱基部12ａは、図16に示されているように、平面視において上面側と下面側との大きさが異なっており上面側と下面側との間に段差が設けられている構造のものであってもよい。この構造は、絶縁基体11の上面において上面配線導体17を配置するための領域を確保するのに有効である。
このような構造を有する伝熱基部12ａは、上側のセラミックグリーンシートに第１貫通孔を形成し、下側のセラミックグリーンシートに第１貫通孔よりも径の大きい第２貫通孔を形成し、これら複数の貫通孔のそれぞれに合う大きさの金属シートまたは金属ペーストを埋設し、上側と下側のセラミックグリーンシートを積層して、焼成ことによって形成される。
このような伝熱基部12ａが例えば金属シートを用いて製作される場合には、金属シートは、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートに設けられた穴と同じ形状であってセラミックグリーンシートの穴の深さと同じ厚みを有するものである。金属シートは、セラミックグリーンシートの穴を充填するように埋設される。
なお、金属シートが、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工で穴を設けると同時に埋設されると、成形体が効率よく作製される。例えば、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートの上面に金属シートを配置し、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する打ち抜き金型を用いて、金属シート側から金属シートとセラミックグリーンシートとを打抜くと、セラミックグリーンシートの貫通孔内に、この貫通孔と同サイズに打ち抜かれた金属シートを嵌め込むことができる。
このような金属シートの作製方法は、まず金属粉末に有機バインダおよび有機溶剤を必要に応じて所定量の可塑剤および分散剤を加えてスラリーを得る。次に、スラリーをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂または紙製の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法またはダイコーター法等の成形方法によって塗布してシート状に成形する。その後、温風乾燥，真空乾燥または遠赤外線乾燥等の乾燥方法によって乾燥することによって作製する。
金属粉末としては、タングステン（Ｗ）および銅（Ｃｕ）からなる粉末が用いられる。金属粉末は混合，合金のいずれの形態であってもかまわない。Ｃｕ粉末とＷ粉末とを混合した金属シートを用いると、放熱性に優れた銅タングステン（ＣｕＷ）から成る伝熱基部12ａとすることができる。
伝熱基部12ａ用の金属ペーストは、主成分である上記の金属粉末に有機バインダおよび有機溶剤、また必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで作製される。
このような伝熱基部12ａ用の金属ペーストに用いられる有機バインダの添加量は、焼成時に分解、除去されやすく、かつ金属粉末を分散できる量であればよく、金属粉末に対して５乃至20質量％程度の量であることが望ましい。溶剤は、金属粉末に対して４乃至15質量％の量で加えられ、15,000乃至40,000ｃｐｓ程度となるように調整される。
なお、金属ペーストには、焼成時のセラミックグリーンシートの焼成収縮挙動または収縮率と合わせるため、または焼成後の配線導体４の接合強度を確保するために、ガラスまたはセラミックスの粉末を添加してもよい。
また、伝熱部材12ａ用の金属材料として金属ペーストを用いる場合には、金属ペーストはセラミックグリーンシートの穴に保持されるような粘度に調整されていればよいが、セラミックグリーンシートの穴を底のあるものとしておくことが好ましい。
伝熱枝部12ｂ（すなわち、配線導体）は、伝熱基部12ａに接続されるように絶縁基体12内に設けられており、部分的に絶縁基体12から露出されている。すわなち、伝熱枝部12ｂは、絶縁基体12から露出されている露出部を有している。
伝熱枝部12ｂは、配線基板１に搭載された第１および第２の電子部品２，３同士または、第１および第２の電子部品２，３と外部の回路基板とを電気的に接続するためのものである。なお、伝熱枝部12ｂは、伝熱基部12ａのランドパターンである部分と接続されていてもよい。
ここで、凹部11ｂの周辺の構造について図17を参照してさらに詳細に説明する。
伝熱基部12ａは、絶縁基体11との熱膨張率の差を低減させるために、例えばＣｕＷを主成分として含んでいる。
伝熱枝部12ｂにおいて、少なくとも露出部12ｂ１は、例えばモリブデン（Ｍｏ）を主成分として含んでいる。伝熱枝部12ｂの全体が、モリブデンを主成分として含んでいてもよい。なお、伝熱枝部12ｂ（特に、露出部12ｂ１）がＣｕＷを主成分として含む場合、焼成時に溶融した銅部分が伝熱基部12ａの方へ引き寄せられる。タングステン部分は配線基板１の焼成温度では焼結しがたいため、伝熱枝部12ｂ（特に、露出部12ｂ１）の絶縁基体11に対する接合強度が低いものとなり、伝熱枝部12ｂの剥がれが生じる可能性がある。
そこで、伝熱枝部12ｂにおいて、少なくとも露出部12ｂ１は、配線基板１の焼成温度において焼結するモリブデンを主成分として含んでいるとよい。
なお、図18に模式的に示されているように、焼成時において溶融した伝熱基部12ａの銅部分の一部が、伝熱枝部12ｂのモリブデン粒子の隙間に流れ込んでいる。したがって、伝熱枝部12ｂは、モリブデンを主成分として含みつつ銅も含んでいる図18の上段は、銅部分の溶融前の状態を示しており、下段は溶融後の状態を示している。
配線基板１は、伝熱枝部12ｂの銅部分を起点に伝熱枝部12ｂの表面に形成されためっき層21をさらに含んでいる。一般的に、モリブデンを部分を起点にめっき層を形成することは困難であるが、伝熱枝部12ｂに銅部分が存在していることによって、この銅部分を起点にめっき層21が形成され得る。
めっき層21は、例えば、１〜10μｍ程度の厚みを有するニッケルめっき層、および0.1〜３μｍ程度の厚みを有する金めっき層である。配線基板１は、めっき層21を含んでいることによって、伝熱枝部12ｂの腐食が抑えられているとともに、第２の電子部品３の接合強度が向上されている。
なお、伝熱枝部12ｂの露出部12ｂ１にめっき層21を設けやすい他の構造例としては、図19に示されているように、露出部12ｂ１がＣｕＷを主成分として含んでいるものであってもよい。めっき層21は、露出部12ｂ１のＣｕ部分を起点に形成される。
この構造例の場合、露出部12ｂ１のＣｕＷ部分と伝熱基部12ａのＣｕＷ部分とが接していると、露出部12ｂ１のＣｕ部分が溶融した際に、伝熱基部12ａへ引き寄せられてしまって、露出部12ｂ１がタングステンを主成分として含む状態となり、絶縁基体11との接合強度が低下してしまうため、露出部12ｂ１と伝熱基部12ａとの間にバリア部12ｂ２が介在しているとよい。
バリア部12ｂ２は、ＣｕＷ部分同士が接している状態よりは銅部分の移動が低減されるものであればよく、例えばモリブデンを主成分として含むもの、またはタングステンを主成分として含むものがあり得る。
なお、露出部12ｂ１のタングステンは配線基板１の焼成温度によっては焼結しがたいものであるが、タングステン部分の隙間に銅部分が存在するため、絶縁基体11への接合強度も十分に確保される。
１ 配線基板
11 絶縁基体
12 伝熱部材
12ａ 伝熱基部
12ｂ 伝熱枝部
13 上面伝熱層
14 下面伝熱層
15 側面伝熱層
16 下面伝熱層
17 上面配線導体
２ 第１の電子部品
３ 第２の電子部品
４ 被覆部材

Claims (7)

  1. 上面と該上面に設けられた凹部とを有し、前記上面に第１の電子部品の第１搭載領域を有し、前記凹部内に第２の電子部品の第２搭載領域を有する絶縁基体と、
    平面視において前記第１搭載領域および前記第２搭載領域と重なるように前記絶縁基体内に設けられた伝熱部材とを備えており、
    前記伝熱部材の一部が、前記凹部内に露出しており、前記伝熱部材は、平面視において前記第１搭載領域と重なる位置に設けられた伝熱基部と、該伝熱基部から前記第２搭載領域にかけて設けられた伝熱枝部とを含んでおり、
    前記伝熱基部が、銅タングステンを主成分として含んでおり、
    前記伝熱枝部が、主成分としてのモリブデンと、他の成分としての銅とを含んでおり、
    前記第２搭載領域の前記伝熱枝部にめっき層が被着されていることを特徴とする配線基板。
  2. 前記伝熱枝部の一部は、前記絶縁基体の側面に露出していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
  3. 前記絶縁基体の前記側面に設けられており、前記伝熱枝部に接する側面伝熱層をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
  4. 前記絶縁基体の下面に設けられており、前記側面伝熱層に接する下面伝熱層をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
  5. 前記伝熱基部が、上下方向に設けられた複数の金属ブロックから成り、
    前記伝熱枝部が、隣り合う前記金属ブロックの間まで延びるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
  6. 前記伝熱部材は、平面視において前記第１搭載領域および前記第２搭載領域と重なるように設けられた伝熱基部を含んでおり、
    該伝熱基部の一部が、前記凹部内に露出していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された配線基板と、
    前記第１搭載領域に設けられた第１の電子部品と、
    前記第２搭載領域に設けられた第２の電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置
    。
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