JP7084134B2

JP7084134B2 - 電子装置

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Publication number: JP7084134B2
Application number: JP2017249575A
Authority: JP
Inventors: 登北住; 陽介森山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP2019114752A

Description

本発明は、電子素子搭載用基板および電子装置に関するものである。

従来、電子素子搭載用基板は、第１主面と第２主面と側面とを有する絶縁基板と、絶縁基板の第１主面に設けられた電子素子の搭載部および配線層とを有している。電子素子搭載用基板において、電子素子の搭載部に電子素子を搭載した後、電子素子搭載用パッケージに搭載されて電子装置となる。例えば、電子素子としてＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の光素子を搭載した場合、温度が上昇すると発光量が低下するという特性があるので、放熱対策を施して温度上昇を抑える必要がある。これに対し、一般には、ヒートシンク（「放熱部材」とも称する。）上にＬＥＤ素子を搭載する基板を固定し、ＬＥＤ素子で発生した熱をヒートシンクに逃がすという対策が講じられている。ただし、上記ヒートシンクのみでは十分な放熱効果が得られず、基板－ヒートシンク間にグリス層（「グリース層」とも称する。）を設けることによって、放熱効果を改善する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開2014-120502号公報

しかしながら、上記のグリス層を設けることによって温度分布の均一化は図れるものの、依然として放熱効果は十分とはいえず、より放熱効果の高い対策が望まれる。

本発明の一つの態様によれば、電子装置は、第１主面および該第１主面と相対する第２主面を有し、前記第１主面に設けられた１または複数の電子素子の搭載部を有した方形状である第１基板と、前記第２主面に位置し、炭素材料からなり、方形状であって、前記第２主面と対向する第３主面および該第３主面と相対する第４主面を有し、前記第４主面に並列した複数の、伝熱体が設けられた凹部を含み、平面透視において、前記第３主面または前記第４主面における、前記複数の凹部の並列方向の熱伝導が前記複数の凹部の並列方向に垂直に交わる方向の熱伝導より大きい第２基板と、を備える電子素子搭載用基板と、該電子素子搭載用基板の前記搭載部に搭載された電子素子と、を有し、前記電子素子は、平面透視において、前記並列方向に沿って位置しており、前記伝熱体は、銅、銅－タングステン、又は銅－モリブデンを含んでいる。

本発明の一つの態様による電子素子搭載用基板は、１主面および第１主面と相対する第２主面を有し、第１主面に設けられた電子素子の搭載部を有した方形状である第１基板と、第２主面に位置し、炭素材料からなり、方形状であって、第２主面と対向する第３主面および第３主面と相対する第４主面を有し、第４主面に並列した複数の凹部を含み、平面透視において、第３主面または第４主面における、複数の凹部の並列方向の熱伝導が複数の凹部の並列方向に垂直に交わる方向の熱伝導より大きい。上記構成により、第２基板の複数の凹部内のそれぞれに伝熱体を設けた場合に、複数の凹部の並列方向に熱を分散させて伝熱させやすくし、複数の凹部内にそれぞれ設けた複数の伝熱体を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板を提供することができる。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成の電子素子搭載用基板と、電子素子搭載用基板の搭載部に搭載された電子素子とを有していることによって、長期信頼性に優れた電子装置とすることができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態における電子素子搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。図１に示された電子素子搭載用基板の第１基板と第２基板第２基板とを分解した斜視図である。（ａ）は、図１（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＡ－Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は、Ｂ－Ｂ線における縦断面図である。（ａ）は、図１（ａ）に示された電子素子搭載用基板に電子素子を搭載した状態を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における縦断面図である。（ａ）は、本発明の第２の実施形態における電子素子搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。（ａ）は、図５（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＡ－Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は、Ｂ－Ｂ線における縦断面図である。（ａ）は、本発明の第２の実施形態における電子素子搭載用基板の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＢ－Ｂ線における縦断面図である。（ａ）は、本発明の第３の実施形態における電子素子搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。（ａ）は、図８（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＡ－Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は、Ｂ－Ｂ線における縦断面図である。（ａ）は、図８（ａ）に示された電子素子搭載用基板に電子素子を搭載した状態を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における縦断面図である。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電子素子搭載用基板１は、図１～図４に示された例のように、第１基板11と第４主面114側に開口した複数の凹部12ａを含む第２基板12とを含
んでいる。電子装置は、電子素子等用基板１と、電子素子搭載用基板１の搭載部に搭載された電子素子２とを含んでいる。

本実施形態における電子素子搭載用基板１は、第１主面111および第１主面111と相対する第２主面112を有した方形状の第１基板11と、炭素材料からなり、第２主面112と対向する第３主面113および第３主面113と相対する第４主面114を有した方形状の第２基板12と
を有している。第２基板12は、第４主面に並列した複数の凹部12ａを含んでいる。第２基板12は、第３主面121または第４主面122における、複数の凹部12ａの並列方向の熱伝導が複数の凹部12ａの並列方向に垂直に交わる方向の熱伝導より大きくなっている。

第１基板11は、表面に金属層13を有している。図４において、電子素子２は仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図１～図４において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に電子素子搭載用基板１等が使用される際の上下を限定するものではない。

金属層13は、図１～図４に示す例において、網掛けにて示している。図１（ａ）および
図４（ａ）に示す例において、凹部12ａの側面が、平面透視において、第１基板11と重なる領域を破線にて示している。第１基板11は、図２（ａ）に示す例において、斜視にて不可視となる第１基板11の外面を破線にて示している。第２基板12は、図２（ｂ）に示す例において、斜視にて不可視となる第１基板11の外面および凹部12ａの内側面とを破線にて示している。

第１基板11は、単層または複数層の絶縁層からなり、第１主面111（図１～図４では上
面）および第２主面112（図１～図４では下面）を有している。第１基板11は、図１～図
４に示す例において、単層の絶縁層からなる。第１基板11は、平面視において、第１主面111および第２主面112のそれぞれに対して二組の対向する辺（４辺）を有した方形の板状の形状を有している。第１基板11は、電子素子２を支持するための支持体として機能し、第１基板11の第１主面111に設けられた搭載部上に電子素子２が接合部材を介してそれぞ
れ接着され固定される。

第１基板11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，ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスを用いることができる。第１基板11は、例えば窒化アルミニウム質焼結体である場合であれば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化エルビニウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿物を作製する。この泥漿物を、従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製する。必要に応じて、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、セラミックグリーンシートを高温（約1800℃）で焼成することによって単層または複数の絶縁層からなる第１基板11が製作される。

第２基板12は、第３主面121（図１～図４では上面）および第４主面122（図１～図４では下面）を有している。第２基板12は、平面視において、第３主面121および第４主面122のそれぞれに対して二組の対向する辺（４辺）を有した方形の板状の形状を有している。

第２基板12は、例えば、炭素材料からなり、六員環が共有結合でつながったグラフェンが積層した構造体として形成される。各面がファンデルワールス力で結合された材料である。

第２基板12は、第４主面122側に開口された複数の凹部12ａを有している。複数の凹部12ａは、並列して設けられている。なお、ここでいう並列とは、複数の凹部12ａが、一直
線状に並んで設けられていることを示している。図１～図３に示す例において、２個の凹部12ａが並列して設けられている。第１の実施形態の電子素子搭載用基板１において、複数の凹部12ａは、図３に示す例のように、直線状第２基板12の第４主面122側から第２基
板12の厚み方向の途中まで開口している。第２基板12の凹部12ａは、例えば、第２基板12の第４主面122側にレーザー加工やねじ穴加工等によって形成しておくことができる。凹
部12ａ内に放熱性に優れた伝熱体４を設けるための領域、例えば嵌合させるための領域である。

第１基板11は、熱伝導率に優れた窒化アルミニウム質焼結体が好適に用いられる。第１基板11と第２基板12とは、第１基板11の第２主面112と第２基板12の第３主面121とが、例えば、ＴiＣｕＡｇ合金等の活性ろう材からなる接合材により接着される。接合材は、第
１基板11と第２基板12との間に、10μｍ程度の厚みに配置される。

第１基板11および第２基板12は、平面視にて、それぞれ方形状をしている。方形状の第１基板11と方形状の第２基板12とを接着することにより、方形状の複合基板が形成される
。なお、方形状とは、正方形状、長方形状等の四角形状である。図１～図３に示す例において、第１基板11と第２基板12とは、複数の凹部12ａの並列方向（Ｙ方向）に長い長方形状をしており、複数の凹部12ａの並列方向（Ｙ方向）に長い長方形状の複合基板が形成される。

第１基板11の基板厚みＴ１は、例えば、50μｍ～500μｍ程度であり、第２基板12の基
板厚みＴ２は、例えば、100μｍ～2000μｍ程度である。第１基板11と第２基板12とは、
Ｔ２＞Ｔ１であると、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。

第１基板11の熱伝導率κは、図２に示す例のように、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで略一定であり、第１基板11の平面方向と厚み方向とにおいても略一定である（κｘ≒κｙ≒κｚ）。例えば、第１基板11として、窒化アルミニウム質焼結体が用いられる場合、第１基板11は、100～200Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率κである基板が用いられる。

第２基板12の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで大きさが異なっている。第２基板12の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向と厚み方向におけるＺ方向とが同等であり、平面方向におけるＹ方向が異なっている。例えば、第２基板12のそれぞれの方向における熱伝導率λｘ、λｙ、λｚの関係は、図２に示すように、「熱伝導率λｙ≒熱伝導率λｚ＞＞熱伝導率λｘ」である。例えば、第２基板12の熱伝導率λｙおよび熱伝導率λｚは、1000Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、第２基板12の熱伝導率λｘは、４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。

第２基板12は、平面透視にて、複数の凹部12の並列方向（Ｙ方向）の熱伝導が複数の凹部12ａの並列方向に垂直に交わる方向（Ｘ方向）の熱伝導より大きくなるように配置されている。すなわち、「複数の凹部12の並列方向（Ｙ方向）の熱伝導λｙ」＞＞「複数の凹部12ａの並列方向に垂直に交わる方向（Ｘ方向）の熱伝導λｘ」となるように配置されている。

金属層13は、第１基板11の第１主面111に設けられている。金属層13は、例えば、電子
素子２の電極とのボンディングワイヤ等の接続部材３との接続部として用いられる。

金属層13は、薄膜層およびめっき層とを含んでいる。薄膜層は、例えば、密着金属層とバリア層とを有している。薄膜層を構成する密着金属層は、第１基板11の第１主面111に
形成される。密着金属層は、例えば、窒化タンタルやニッケル－クロム、ニッケル－クロムーシリコン、タングステン－シリコン、モリブデン－シリコン、タングステン、モリブデン、チタン、クロム等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術を採用することにより、第１基板11の第１主面111に被着される。例え
ば真空蒸着法を用いて形成する場合には、第１基板11を真空蒸着装置の成膜室内に設置して、成膜室内の蒸着源に密着金属層と成る金属片を配置し、その後、成膜室内を真空状態（１０^－２Ｐａ以下の圧力）にするとともに、蒸着源に配置された金属片を加熱して蒸着させ、この蒸着した金属片の分子を第１基板11に被着させることにより、密着金属層と成る薄膜金属の層を形成する。そして、薄膜金属層が形成された第１基板11にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、エッチングによって余分な薄膜金属層を除去することにより、密着金属層が形成される。密着金属層の上面にはバリア層が被着され、バリア層は密着金属層とめっき層と接合性、濡れ性が良く、密着金属層とめっき層とを強固に接合させるとともに密着金属層とめっき層との相互拡散を防止する作用をなす。バリア層は、例えば、ニッケルークロムや白金、パラジウム、ニッケル、コバルト等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術により密着金属層の表面に被着される。

密着金属層の厚さは0.01～0.5μｍ程度が良い。0.01μｍ未満では、第１基板11上に密
着金属層を強固に密着させることが困難となる傾向がある。0.5μｍを超える場合は密着
金属層の成膜時の内部応力によって密着金属層の剥離が生じ易くなる。また、バリア層の厚さは0.05～１μｍ程度が良い。0.05μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生してバリア層としての機能を果たしにくくなる傾向がある。１μｍを超える場合は、成膜時の内部応力によりバリア層の剥離が生じ易くなる。

めっき層は、電解めっき法または無電解めっき法によって、薄膜層の露出した表面に被着される。めっき層は、ニッケル，銅，金または銀等の耐食性や接続部材との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、厚さ0.5～５μｍ程度のニッケルめっき層と0.1～３μｍ程度の金めっき層とが順次被着される。これによって、金属層13が腐食することを効果的に抑制できるとともに、金属層13と配線基板に形成された配線導体との接合を強固にできる。

また、バリア層上に、銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）等の金属層を配置し、めっき層が良好に形成されるようにしても構わない。このような金属層は、薄膜層と同様な方法により形成される。

第１基板11の第１主面111への金属層13の形成、および金属層13上への金属めっき層の
形成の際に、予め第２基板12の露出する側面および第４主面122に、樹脂、セラミックス
、金属等からなる保護膜を設けておくと、電子素子搭載用基板１の製作時に炭素材料からなる第２基板12が剥き出しにならないため、薬品等による変質を低減することができるので、好ましい。

なお、第１基板11の第１主面111は、研磨加工等の表面加工により平坦化されているこ
とが好ましい。例えば、第１基板11の第１主面111を平坦化した後、第１基板11と第２基
板12とを接着しても良いし、第１基板11と第２基板12とを接着した後、第１基板11の第１主面111を平坦化しても構わない。これにより、第１基板11の第１主面に金属層13を良好
に形成することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。

また、第１基板11の第２主面112は、研磨加工等の表面加工により平坦化されているこ
とが好ましい。これにより、第１基板11の第２主面112と第２基板12の第３主面121とを良好に接着することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができる。

第１基板11の第１主面111と第１基板11の第２主面112とは、第１基板11と第２基板12とを接着する前に、予め研磨加工等の表面加工により平坦化されていることが好ましい。

電子素子搭載用基板１の第１主面111側に設けられた搭載部上に、電子素子２を搭載す
ることによって、電子装置とすることができる。電子素子搭載用基板１に搭載される電子素子２は、例えばＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の発光素子やＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）等の受光素子である。例えば、電子素子２は、Ａｕ－Ｓｎ等の接合材によって、搭載部上に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材３を介して電子素子２の電極と金属層13とが電気的に接続されることによって電子素子搭載用基板１に搭載される。

伝熱体４は、凹部12ａ内に設けられ、例えば嵌合され、外部に熱を伝熱することができるものである。伝熱体４は、銅（Ｃｕ）、銅－タングステン（ＣｕＷ）、銅－モリブデン（ＣｕＭｏ）等の熱伝導率に優れた材料から形成される。

ヒートシンク５は、伝熱体４に取り付けられ、外部に伝熱体４を介して熱を良好に伝熱することができるものである。ヒートシンク５は、伝熱体４と同様に、銅（Ｃｕ）、銅－タングステン（ＣｕＷ）、銅－モリブデン（ＣｕＭｏ）等の熱伝導率に優れた材料から形成される。

伝熱体４およびヒートシンク５とは、伝熱体４を凹部12ａ内に設ける前、例えば嵌合する前に取り付けても構わない。

本実施形態の電子素子搭載用基板１によれば、第１主面111および第１主面111と相対する第２主面112を有し、第１主面111に設けられた電子素子２の搭載部を有した方形状である第１基板11と、第２主面112に位置し、炭素材料からなり、方形状であって、第２主面112と対向する第３主面121および第３主面121と相対する第４主面122を有し、第４主面122に並列した複数の凹部12ａを含み、平面透視において、第３主面121または前記第４主面122における、複数の凹部12ａの並列方向の熱伝導が複数の凹部12ａの並列方向に垂直に交わる方向の熱伝導より大きい。上記構成により、第２基板12の複数の凹部12ａ内のそれぞれに伝熱体４を設けた場合に、複数の凹部12ａの並列方向に熱を分散させて伝熱させやすくし、複数の凹部12ａ内にそれぞれ設けた複数の伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。

特に電子素子２として、ＬＤ、ＬＥＤ等の光素子を搭載する場合には、伝熱体４を介してヒートシンク５に外部に確実に伝熱させることができるので、電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで、光を精度よく放出することができる光学装置用の電子素子搭載用基板１とすることができる。

本実施形態における電子素子搭載用基板１は、薄型で高出力の電子装置において好適に使用することができ、電子素子搭載用基板１における信頼性を向上することができる。例えば、電子素子２として、ＬＤ、ＬＥＤ等の光素子を搭載する場合、薄型で指向性にすぐれた光学装置用の電子素子搭載用基板１として好適に用いることができる。

また、図１（ａ）および図４（ａ）に示す例のように、平面透視において、複数の凹部12ａは、搭載部を挟むように設けられていると、電子素子２の熱が複数の凹部12ａ内に設けた、例えば嵌合された複数の伝熱体４に効率よく分散させて伝熱させやすくし、伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。

また、図１（ａ）および図４（ａ）に示す例のように、平面透視において、搭載部と複数の凹部12ａとが並列方向に位置していると、複数の凹部12ａの並列方向の熱伝導率が大きいので、電子素子２の熱が凹部12ａ側に伝熱させやすくし、複数の凹部12ａ内にそれぞれに設けた、例えば嵌合させた複数の伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。

また、図１～図４に示す例のように、平面透視において、凹部12ａの幅が搭載部の幅よりも大きいと、電子素子２の熱が凹部12ａ側に伝熱させやすくし、複数の凹部12ａ内にそれぞれ設けた、例えば嵌合させた複数の伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。なお、ここで凹部の幅と搭載部の幅とは、平面透視において、複数の凹部の並列方向に垂直に交わる方向のことをいう。

本実施形態の電子装置によれば、上記構成の電子素子搭載用基板１と、電子素子搭載用基板１の搭載部に搭載された電子素子２とを有していることによって、長期信頼性に優れ
た電子装置とすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による電子素子搭載用基板について、図５～図７を参照しつつ説明する。

本発明の第２の実施形態における電子装置において、上述した実施形態の電子装置と異なる点は、複数の凹部12ａの内壁面が螺子形状である点である。第２の実施形態において、図５（ａ）および図７に示す例において、凹部12ａの側面が、平面透視において、第１基板11と重なる領域を破線にて示している。また、金属層13は、図５～図７に示す例において、網掛けにて示している。

第２の実施形態の電子素子搭載用基板１における第２基板12は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第２基板12の複数の凹部12ａの並列方向（図５～図７ではＹ方向）の熱伝導率λｙが、第２基板12の複数の凹部12ａの並列方向に垂直に交わる方向（図５～図７ではＸ方向）の熱伝導率λｘより大きくなっている（λｙ＞＞λｘ）。また、第２基板12の厚み方向の熱伝導率λｚは、「λｚ≒λｙ、λｚ＞＞λｘ」である。

本発明の第２の実施形態における電子素子搭載用基板１によれば、上述した実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第２基板12の凹部12ａ内に伝熱体４を設ける、例えば嵌合させることで、外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板を提供することができる。

また、凹部12ａ内に内壁面が螺子形状の伝熱体４を設けた、例えば嵌合させることで、第２基板12の凹部12の内壁面と伝熱体４とを好適に接触させ、伝熱体４を介して外部のヒートシンク５に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板を提供することができる。

第２基板12の凹部12ａは、例えば、第２基板12にねじ穴加工等によって形成しておくことができる。

第１基板11と第２基板12とは、図５～図７に示す例において、長方形状をしており、第１基板11と第２基板12とを接着することにより、長方形状の複合基板が形成される。第１基板11と第２基板12とは、複数の凹部12ａの並列方向（Ｙ方向）に長い長方形状をしており、複数の凹部12ａの並列方向（Ｙ方向）に長い長方形状の複合基板が形成される。

第２の実施形態の電子素子搭載用基板１において、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第１基板11の基板厚みＴ１は、例えば、50μｍ～500μｍ程度であり、第
２基板12の基板厚みＴ２は、例えば、100μｍ～2000μｍ程度である。第１基板11と第２
基板12とは、Ｔ２＞Ｔ１であると、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。

なお、第１基板11の第１主面111は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に
、研磨加工等の表面加工により平坦化されていることが好ましい。例えば、第１基板11の第１主面111を平坦化した後、第１基板11と第２基板12とを接着しても良いし、第１基板11と第２基板12とを接着した後、第１基板11の第１主面111を平坦化しても構わない。これにより、第１基板11の第１主面に金属層13を良好に形成することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。

また、図５～図７に示す例のように、第１基板11の第１主面111に設けられた複数の搭
載部のそれぞれに複数の電子素子２を搭載する場合、第２基板12は、複数の凹部12ａの並列方向に沿って第１基板11の長手方向に伝熱されやすく、凹部12ａに設けた、例えば嵌合された伝熱体４を介して、外部に良好に熱が伝熱しやすくなる。

また、図５（ａ）および図７（ａ）に示す例のように、第１基板11の第１主面111に複
数の搭載部が設けられている場合、平面透視において、複数の凹部12ａは、複数の搭載部に重なるように設けていると、電子素子２の熱が複数の凹部12ａ内に設けた、例えば嵌合された複数の伝熱体４に効率よく伝熱させやすくし、伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。

また、図５（ａ）および図７（ａ）に示す例のように、平面透視において、複数の搭載部のうち、中心に設けられた搭載部を挟むように設けられていると、電子素子２の熱が複数の凹部12ａ内に設けた、例えば嵌合された複数の伝熱体４に効率よく分散させて伝熱させやすくし、伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。

また、図５（ａ）および図７（ａ）に示す例のように、平面透視において、複数の搭載部と複数の凹部12ａとが並列方向に位置していると、複数の凹部12ａの並列方向の熱伝導率が大きいので、電子素子２の熱が凹部12ａ側に伝熱させやすくし、複数の凹部12ａ内にそれぞれ設けた、例えば嵌合させた複数の伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。

また、図５～図７に示す例のように、平面透視において、凹部12ａの幅が搭載部の幅よりも大きいと、電子素子２の熱が凹部12ａ側に伝熱させやすくし、複数の凹部12ａ内にそれぞれ設けた、例えば嵌合させた複数の伝熱体４を介して外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板１を提供することができる。なお、ここで凹部の幅と搭載部の幅とは、平面透視において、複数の凹部の並列方向に垂直に交わる方向のことをいう。

第２の実施形態の電子素子搭載用基板１は、上述の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様の製造方法を用いて製作することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による電子装置について、図８～図10を参照しつつ説明する。

本発明の第３の実施形態における電子素子搭載用基板１において、第２基板12の第４主面122側に、第５主面141および第６主面142を有する第３基板13が接着されている点であ
る。第３の実施形態において、図８（ａ）および図10に示す例において、凹部12ａの側面が、平面透視において、第１基板11と重なる領域を破線にて示している。金属層13は、図８および図９に示す例において、網掛けにて示している。

第３の実施形態の電子素子搭載用基板１における第２基板12は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第２基板12の複数の凹部12ａの並列方向（図８～図10ではＹ
方向）の熱伝導率λｙが、第２基板12の複数の凹部12ａの並列方向に垂直に交わる方向（図８～図10ではＸ方向）の熱伝導率λｘより大きくなっている（λｙ＞＞λｘ）。また、第２基板12の厚み方向の熱伝導率λｚは、「λｚ≒λｙ、λｚ＞＞λｘ」である。

第３基板14は、平面視において、第５主面141および第６主面142のそれぞれに対して二組の対向する辺（４辺）を有した方形の板状の形状を有している。第３基板14は、第２基板12の凹部14と相対する厚み方向に貫通する貫通孔14ａを有している。

本発明の第３の実施形態における電子素子搭載用基板１によれば、上述した実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第２基板12の凹部12ａ内に伝熱体４を設ける、例えば嵌合させることで、外部に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板を提供することができる。

第３基板14は、第１基板11と同様に、熱伝導率に優れた窒化アルミニウム質焼結体が好適に用いられる。第３基板11の熱伝導率κは、第１基板11と同様に、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで略一定であり、第１基板11の平面方向と厚み方向とにおいても略一定である（κｘ≒κｙ≒κｚ）。第１基板11と第２基板12とは、第１基板11の第２主面112と
第２基板12の第３主面121とが、ＴiＣｕＡｇ合金等の活性ろう材からなる接合材により接着される。また、第２基板の第４主面122と第３基板14の第５主面141とが、ＴiＣｕＡｇ
合金等の活性ろう材からなる接合材により接着される。接合材は、第１基板11と第２基板12との間および第２基板12と第３基板14との間に、10μｍ程度の厚みに配置される。

第１基板11、第２基板12、第３基板14は、平面視にて、それぞれ方形状をしている。方形状の第１基板11と方形状の第２基板12、方形状の第３基板14とを接着することにより、方形状の複合基板が形成される。なお、方形状とは、正方形状、長方形状等の四角形状である。図８～図10に示す例において、第１基板11、第２基板12、第３基板14はそれぞれ長方形状をしており、第１基板11、第２基板12、第３基板14とを接着することにより、長方形状の複合基板が形成される。

第３の実施形態の電子素子搭載用基板１において、第１基板11の基板厚みＴ１は、例えば、50μｍ～500μｍ程度であり、第２基板12の基板厚みＴ２は、例えば、100μｍ～2000μｍ程度であり、第３基板14の基板厚みＴ３は、例えば、50μｍ～500μｍ程度である。
第１基板11と第２基板12とは、Ｔ２＞Ｔ１であると、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。

また、第１基板11と第３基板14とを同様の材料および基板厚みを同等（0.9Ｔ１≦Ｔ３
≦1.1Ｔ１）としておくと、第２基板12を挟んで第１基板11と第３基板14が形成されるの
で、電子装置の作動時に電子素子搭載用基板１の歪みを低減し、凹部12ａ内に設けた、例えば嵌合された伝熱体４を介して、外部に良好に放熱することができる電子素子搭載用基板１とすることができる。

また、第１基板11の第２主面112は、研磨加工等の表面加工により平坦化されているこ
とが好ましい。これにより、第１基板11の第２主面112と第２基板12の第３主面121とを良
好に接着することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができる。

また、第３基板14の第５主面141および第６主面142は、第１基板11の第１主面111と第
２主面112と同様に、研磨加工等の表面加工により平坦化されていることが好ましい。

第３基板14の貫通孔14ａの内壁面は、図８～図10に示す例のように、螺子形状であっても構わない。この場合、第３基板14の貫通穴14の内壁面と伝熱体４とを好適に接触させることができ、外部のヒートシンク５に確実に伝熱させることが可能な電子素子搭載用基板を提供することができる。

また、第２基板12の第４主面122に、第３基板14が接合されているので、第２基板12の
第４主面122が剥き出しとならないので、第１基板11の第１主面111への金属層13の形成、および金属層13上への金属めっき層の形成の際に、薬品等による変質を低減することができる。また、同様に、第１基板11の第１主面111への金属層13の形成、および金属層13上
への金属めっき層の形成の際に、予め第２基板12の露出する側面に、樹脂、セラミックス、金属等からなる保護膜を設けておいても構わない。

第３の実施形態の電子素子搭載用基板１は、上述の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様の製造方法を用いて製作することができる。

本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、第１基板11と第２基板12とを接着させた複合基板の角部に切欠き部または面取り部を有している方形状であっても構わない。

また、例えば、第１基板11の第１主面111に設けた金属層13は、上述の例では、薄膜法
により形成しているが、従来周知のコファイア法またはポストファイア法等を用いた金属層であっても構わない。このような金属層13を用いる場合は、金属層13は、第１基板11と第２基板12との接合前にあらかじめ第１基板11の第１主面111に設けられる。なお、第１
基板11の平面度を良好なものとするために、上述の方法が好ましい。

第１の実施形態の電子素子搭載用基板１乃至第３の実施形態の電子素子搭載用基板１は、単層の絶縁層により形成しているが、絶縁層の層数はことなるものであっても構わない。例えば、第１の実施形態～第３の実施形態の電子素子搭載用基板１において、２層以上の絶縁層により形成しても構わない。

また、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１～第３の実施形態の電子素子搭載用基板１において組み合わせても構わない。例えば、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１において、第２基板12の複数の凹部12ａの内壁面を螺子形状としても良いし、第２基板12の第４主面122側に、第５主面141および第６主面142を有する第３基板13が接着されていて
も構わない。

１・・・・電子素子搭載用基板
11・・・・第１基板
111 ・・・第１主面
112 ・・・第２主面
12・・・・第２基板
121 ・・・第３主面
122 ・・・第４主面
12ａ・・・凹部
13・・・・金属層
14・・・・第３基板
141・・・第５主面
142・・・第６主面
２・・・・電子素子
３・・・・接合部材
４・・・・伝熱体
５・・・・ヒートシンク

Claims

第１主面および該第１主面と相対する第２主面を有し、前記第１主面に設けられた１または複数の電子素子の搭載部を有した方形状である第１基板と、
前記第２主面に位置し、炭素材料からなり、方形状であって、前記第２主面と対向する第３主面および該第３主面と相対する第４主面を有し、
前記第４主面に並列した複数の、伝熱体が設けられた凹部を含み、
平面透視において、前記第３主面または前記第４主面における、前記複数の凹部の並列方向の熱伝導が前記複数の凹部の並列方向に垂直に交わる方向の熱伝導より大きい第２基板と、を備える電子素子搭載用基板と、
該電子素子搭載用基板の前記搭載部に搭載された電子素子と、を有し、
前記電子素子は、平面透視において、前記並列方向に沿って位置しており、
前記伝熱体は、銅、銅－タングステン、又は銅－モリブデンを含んでいることを特徴とする電子装置。
平面透視において、前記複数の凹部は、前記搭載部を挟むように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
平面透視において、前記搭載部と複数の凹部とが並列方向に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子装置。
平面透視において、前記凹部の幅が前記搭載部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
前記第４主面に設けられ、方形状であって、前記第４主面と相対する第５主面および該第５主面と相対する第６主面を有しており、
前記凹部と相対する、厚み方向に貫通する貫通孔を有した第３基板を備え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電子装置。