WO2020066665A1 - 配線基板および電気装置 - Google Patents

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Abstract

配線基板は、枠状基材１と金属部材３とを有し、枠状基材１は、板状を成し、中央領域１ａに貫通孔１ｂを有しており、金属部材３は、ステージ部３ａとブリッジ部３ｂとを有し、ブリッジ部３ｂはステージ部３ａよりも幅が同じかまたは狭く、かつステージ部３ｂから外側に向かって延びており、ステージ部３ｂが貫通孔１ｂに嵌るように配置されており、ブリッジ部３ｂが枠状基材１に面するように配置されている。

Description

配線基板および電気装置
　本開示は、配線基板および電気装置に関する。
　従来より、半導体素子や発光素子などの電気素子を搭載するための配線基板においては、これら電気素子からの発熱を放散させるために電気素子が搭載される領域に金属製の放熱部材を設けた構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平４－１２５９５３号公報
　本開示の配線基板は、枠状基材と金属部材とを有し、前記枠状基材は、板状を成し、中央領域に貫通孔を有しており、前記金属部材は、ステージ部とブリッジ部とを有し、前記ブリッジ部は前記ステージ部と幅が同じかまたは狭く、かつ前記ステージ部から外側に向かって延びており、前記ステージ部の少なくとも一部は前記貫通孔から露出するように配置されており、前記ブリッジ部が前記枠状基材に面するように配置されている。
　本開示の電気装置は、配線基板に電気素子が搭載されている。
本開示の配線基板を一方の主面側から見たときの斜視図である。 図１に示した配線基板を、図１とは反対の主面側から見たときの斜視図である。 図２に示した配線基板を分解して示した斜視図である。 図１におけるiv－iv線断面図である。 図１におけるv－v線断面図である。 本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。 図６のvii－vii線断面図である。 図７のＰ１部を拡大した断面図である。 図６のix－ix線断面図である。 図６に示した配線基板を分解して示した斜視図である。 本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。 図１０に示した配線基板を一部分解して示す斜視図である。 本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。 図１３に示した配線基板を各層毎に分解したときの平面図である。 本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。 本開示の電気装置を一部分解して示す斜視図である。 他の配線基板の試料を示す斜視図である。 他の配線基板の試料を示す斜視図である。 試料の放熱性を評価する方法を模式的に示す斜視図である。 試料の剛性を評価する方法を模式的に示す断面図である。
　図１は、本開示の配線基板Ａを一方の主面側から見たときの斜視図である。図２は、図１に示した配線基板Ａを、図１とは反対の主面側から見たときの斜視図である。図３は、図２に示した配線基板Ａを分解して示した斜視図である。図４は、図１におけるiv－iv線断面図である。図５は、図１におけるv－v線断面図である。ここで、図５の金属部材３の部分に記した破線は、金属部材３がステージ部３ａとブリッジ部３ｂとで構成されることをわかりやすくするために便宜上付したものである。
　実施形態の配線基板Ａは、枠状基材１と金属部材３とを有する。以下、配線基板Ａを構成する枠状基材１を第１枠状基材１と表記する場合がある。第１枠状基材１は板状を成している。第１枠状基材１は平面視したときに、中央領域１ａ（破線）に貫通孔１ｂを有している。ここで、中央領域１ａとは、第１枠状基材１が、図１および図２に示すような矩形状を成す形状である場合、２つの対角線Ｃ１Ｌ、Ｃ２Ｌが交差する点を中心にした領域となる。中央領域１ａの面積は搭載される電気素子のサイズに依存するため任意のサイズとなるが、大まかには、第１枠状基材１の以下に記述するおもて面１ｅの面積を１としたときに０．１～０．３とするのが良い。
　金属部材３は、ステージ部３ａとブリッジ部３ｂとを有している。この場合、ブリッジ部３ｂとステージ部３ａとは幅が同じか、または、ブリッジ部３ｂの幅の方がステージ部３ａの幅よりも狭くなっている。ブリッジ部３ｂとステージ部３ａとが幅が同じ場合には、貫通孔１ｂよりも外側の部分をブリッジ部３ｂとする。ステージ部３ａとブリッジ部３ｂとは一体化しているのがよい。また、図１および図２に示した配線基板Ａの場合、金属部材３は、ステージ部３ａとブリッジ部３ｂとが、第１枠状基材１の一方の主面（図２において金属部材３が積層された面（以下、裏面１ｃということがある。））側に露出した状態にある。また、ブリッジ部３ｂはステージ部３ａを中心にして複数の方向に延びている。本実施形態の配線基板Ａでは、ブリッジ部３ｂはステージ部３ａを中心にして４方向に向けて延びている。このため、第１枠状基材１はブリッジ部３ｂによって４つの領域に分けられている。
　ここで、ステージ部３ａおよびブリッジ部３ｂのサイズおよび形状について説明する。図１および図２では、ステージ部３ａの面積を貫通孔１ｂの開口した面積よりも小さく見えるように示している。なお、後述するように、ステージ部１ａは枠状基材１の一部によって覆われていても良い。これはステージ部３ａと貫通孔１ｂとの両方を図１および図２の中で区別できるように、便宜上、サイズを変化させたものである。この場合、ステージ部３ａは、少なくともその一部が貫通孔１ｂから露出するように配置されているのがよい。また、ステージ部３ａは、主面となる面積が、第１枠状基材１を平面視したときに、第１枠状基材１に設けた貫通孔１ｂの面積に相当するサイズであるのが良い。ここで、ステージ部３ａの主面となる面積が第１枠状基材１に設けた貫通孔１ｂの面積に相当するサイズとは、ステージ部３ａの面積が第１枠状基材１に設けた貫通孔１ｂの面積と同じか、ステージ部３ａの面積が貫通孔１ｂの面積を１としたときに、０．９０以上１．１以下の範囲である。この場合、ステージ部３ａの形状と貫通孔１ｂの形状とは、ほぼ相似形状となっているのが良い。ステージ部３ａは、貫通孔１ｂに嵌るように配置されていてもよい。
　次に、図２に示すように、ブリッジ部３ｂの幅がステージ部３ａの幅よりも狭い、つまり、ステージ部３ａの幅をｗ１とし、ブリッジ部３ｂの幅をｗ２としたときに、ｗ１とｗ２とは、ｗ１＞ｗ２の関係にあるのがよい。この場合、ステージ部３ａの形状は平面視したときに正方形であるのが良いが、これに限らず、第１枠状基材１に設けた貫通孔１ｂに対応する形状であれば、複数の角を有する矩形状であっても良い。この場合、ステージ部３ａを平面視したときの角は丸みを帯びていても良い。
　また、ブリッジ部３ｂは長方形状であってもよい。図１および図２に示しているように、ブリッジ部３ｂはステージ部３ａからその外側の方向に向かって延びている。また、ブリッジ部３ｂは第１枠状基材１の裏面１ｃに面するように配置されている。さらに、ブリッジ部３ｂのステージ部３ａとは反対側の端部３ｂｔが第１枠状基材１の側面１ｄに露出している。ここで、第１枠状基材１の裏面１ｃの反対側の主面を、以下、おもて面１ｅとする。
　配線基板Ａでは、金属部材３によって構成されているステージ部３ａが第１枠状基材１の貫通孔１ｂ内に配置されている。また、ステージ部３ａは、その主面が第１枠状基材１のおもて面１ｅ側および裏面１ｃ側の両方に露出している。このためステージ部３ａの熱をステージ部３ａの両面から放出することができる。これにより配線基板Ａからの放熱性を高めることができる。
　また、上述したように、配線基板Ａには、ステージ部３ａと一体化したブリッジ部３ｂが設けられている。しかも、ブリッジ部３ｂは第１枠状基材１の裏面１ｃ側に露出している。これによりブリッジ部３ｂからも放熱することができる。
　また、ヒートシンクなどの放熱部材を、露出したブリッジ部３ｂに接触させて設置することができる。これにより、さらに配線基板Ａの放熱性を高めることができる。
　また、配線基板Ａの場合、第１枠状基材１はステージ部３ａを中心にして互いに直角の方向に延びたブリッジ部３ｂによって仕切られた構造を成している。つまり、第１枠状基材１はステージ部３ａを中心にして４方向に延びたブリッジ部３ｂによって保持される構造である。これにより配線基板Ａの平坦性を高めることができる。この場合、ブリッジ部３ｂの幅ｗ２がステージ部３ａの幅ｗ１よりも狭い。このため、第１枠状基材１上にはステージ部３ａの周囲に、ブリッジ部３ｂに覆われていない領域が存在する。ブリッジ部３ｂによって覆われていない領域は、ブリッジ部３ｂが重なっている領域に比較して、ブリッジ部３ｂが重なっていない分だけ配線基板Ａの弾性率が低い。その結果、配線基板Ａに歪みが発生した場合でも、ブリッジ部３ｂが存在しない領域は第１枠状基材１が変形しやすい。こうして配線基板Ａに発生する応力を小さくすることができる。その結果、配線基板Ａがマザーボードなどに実装される構造となったときに高い接続信頼性を得ることができる。この場合、第１枠状基材１の弾性率を金属部材３よりも低くできるという点から、第１枠状基材１は有機樹脂を主成分とする材料によって形成されていてもよい。第１枠状基材１が有機樹脂を主成分とする材料によって形成されているものである場合、後述するビア導体５および配線部１３は有機樹脂を含む導電性ペーストを適用するのがよい。この場合、導電性ペーストに含まれる金属成分としては、酸化による導電性の低下が小さいという理由から、金、銀、パラジウムおよび白金の群から選ばれる少なくとも１種の貴金属材料が好適なものとなる。
　続いて、金属部材３を構成しているブリッジ部３ｂの形状をさらに詳細に説明する。図１～図５に示すように、ブリッジ部３ｂは、第１枠状基材１に接する第１主面３ｂａと、該第１主面３ｂａとは反対側の第２主面３ｂｂとを有する。この場合、第２主面３ｂｂは第１枠状基材１に接していない方の主面となっている。また、ブリッジ部３ｂは、図３に示すように、第１主面３ｂａおよび第２主面３ｂｂにつながった側方面３ｂｃを有する。ブリッジ部３ｂの側方面３ｂｃは当該ブリッジ部３ｂの短手方向（幅方向）に位置する。さらに、ブリッジ部３ｂはステージ部３ａとは反対側の末端に端面３ｂｄを有する。
　配線基板Ａによれば、ブリッジ部３ｂが第１枠状基材１に接していない第２主面３ｂｂとともに、ブリッジ部３ｂの長手方向の末端である端面３ｂｄにも第１枠状基材１に接していない面を有するため、ブリッジ部３ｂからの放熱性をさらに高めることができる。
　図６は、本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。図６に示した配線基板Ｂは、図１に示した配線基板Ａに対してビア導体５を設けたものである。図７は、図６のvii－vii線断面図である。図８は、図７のＰ１部を拡大した断面図である。図９は、図６のix－ix線断面図である。図１０は、図６に示した配線基板を分解して示した斜視図である。実施形態の配線基板では、枠状基材１はブリッジ部３ｂで分けられた領域のうち少なくとも１つの領域にビア導体５を有するのが良い。配線基板Ｂでは、第１枠状基材１はブリッジ部３ｂで仕切られた４つの領域にそれぞれビア導体５を有する。ブリッジ部３ｂで仕切られた領域は、図６において、符号を１ｆとし、１点鎖線で囲った領域である。ブリッジ部３ｂで仕切られた領域１ｆは、第１枠状基材１に対してブリッジ部３ｂが重なっていない領域である。
　つまり、配線基板Ｂでは、ビア導体５は、第１枠状基材１にブリッジ部３ｂが重なっていない領域に設けられている。この場合、ビア導体５は第１枠状基材１を厚み方向に貫通している。
　第１枠状基材１を厚み方向に貫通しているビア導体５は、図６に示すように、配線基板Ｂを構成している第１枠状基材１の側面１ｄよりもステージ部３ａに近い位置にある。そのため、ステージ部３ａに近い位置にあるビア導体５から配線基板Ｂの一方の主面側に発生した熱を反対側に移動させることができる。つまり、配線基板Ｂでは、ステージ部３ａの一方主面から第１枠状基材１の側面１ｄを経由しなくとも、より短い迂回経路で配線基板Ｂの一方の主面側に発生した熱を反対側に移動させることができる。また、配線基板Ｂの一方の主面側から反対側の他方の主面に短い経路で電気信号を伝送することができる。これによりインダクタンスの低い配線基板を得ることができる。
　また、これまで示した配線基板Ａおよび配線基板Ｂにおいては、ブリッジ部３ｂは第１枠状基材１中に埋まっていても良い。この場合、ブリッジ部３ｂは、その側方面３ｂｃの厚み方向の中央部３ｂｃａが金属部材３の表面の位置３ｂｃｂおよび位置３ｂｃｂの裏面の位置３ｂｃｃよりも幅方向に突出していてもよい。
　言い換えると、ブリッジ部３ｂは、断面視したときに、その第１主面３ｂａまたはその反対側の第２主面３ｂｂと、側方面３ｂｃとの間の角部３ｂｄが除かれた形状となっていてもよい。特には、ブリッジ部３ｂの厚み方向の中央部３ｂｃａが尖った形状であってもよい。この場合、ブリッジ部３ｂにおいて、厚み方向の中央部３ｂｃａが第１主面３ｂａの位置３ｂｃｂおよび裏面の第２主面３ｂｂ側の位置３ｂｃｃよりも幅方向に突出した箇所はブリッジ部３ｂの側方面３ｂｃの片側だけに限らず、互いに反対側の方向に向いている２つの側面３ｂｃに形成されていても良い。ここで、ブリッジ部３ｂの幅方向とは、図８に示す２つの側面３ｂｃａを結ぶ方向になる。
　ブリッジ部３ｂの側方面３ｂｃが、上記のように、ブリッジ部３ｂの第１主面３ｂａおよび第２主面３ｂｂのうちの少なくとも一方と側方面３ｂｃとで形成された角部３ｂｄが除かれた形状であると、ブリッジ部３ｂが第１枠状基材１に埋設されたときに、ブリッジ部３ｂの尖った部分（符号Ｐ２）が第１枠状基材１に入り込む状態になる。これによりブリッジ部３ｂが第１枠状基材１の表面付近に埋設された状態であっても第１枠状基材１から剥がれにくくなる。
　また、図９に示すように、ステージ部３ａの側方面もブリッジ部３ｂと同様に幅方向に突出した形状であっても良い。具体的には、ステージ部３ａの側方面３ａｃの厚み方向の中央部３ａｃａが、ステージ部３ａの第１主面３ａａの位置３ａｃｂおよび裏面側の第２主面３ａｂの位置３ａｃｃよりも幅方向に突出した形状となっていても良い。ステージ部３ａが図９に示すような形状である場合、ステージ部３ａの端部３ａｔは第１枠状基材１の一部によって覆われていてもよい。この場合、ステージ部３ａの端部３ａｔは、ステージ部３ａを周回する全域が第１枠状基材１の一部によって覆われているのが良い。ステージ部３ａの端部３ａｔが第１枠状基材１の一部によって覆われている構造であると、第１枠状基材１の貫通孔１ｂ内に設置されたステージ部３ａが第１枠状基材１の一部によって貫通孔１ｂに固定される。これによりステージ部３ａを貫通孔１ｂからより抜けにくくすることができる。この場合、ステージ部３ａの端部３ａｔは厚み方向の両側（１ｄ、１ｅ）から第１枠状基材１の一部によって覆われていてもよい。
　図１１は、本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。図１２は、図１１に示した配線基板を一部分解して示す斜視図である。図１２に示すように、配線基板Ｃは、配線基板Ａと金属製枠部材７とに分けられる。金属製枠部材７は、配線基板Ａを構成する枠状基材１の少なくともおもて面１ｅ側に接着している。金属製枠部材７が接着している枠状基材１のおもて面１ｅは、ブリッジ部３ｂが露出した面である裏面１ｃとは反対の面である。この場合、金属製枠部材７は、枠状基材１の側面１ｄにまで及ぶように接着されていてもよい。図１１に示すように、配線基板Ａに金属製枠部材７が接着された構成にすると、配線基板Ｃが反るのを抑えることが可能になる。これは、配線基板Ａのように、枠状基材１の裏面１ｃにブリッジ部３ｂが露出した構成の場合には、配線基板Ａの裏面１ｃが凸状となり、一方、おもて面１ｅが凹状となる形状に変形する場合がある。配線基板Ｃは配線基板Ａに生じるこのような反りを抑制することができる。
　図１３は、本開示の配線基板の他の態様を示す斜視図である。図１４は、図１３に示した配線基板ＡＡを各層毎に分解したときの平面図である。図１３に示した配線基板ＡＡは、配線基板Ｂに対して、中央領域１１ａに貫通孔１１ｂを有する板状の枠状部材１１がさらに積層された構成である。この場合、配線基板ＡＡは上述した配線基板Ｂが基礎層となっている。配線基板ＡＡは配線基板Ｂの上面側に配線基板Ｄおよび基材層Ｅを有する。配線基板Ｄは枠状基材１１と配線部１３とを有する。配線基板Ｄを構成する枠状基材１１のことを、以下、第２枠状基材１１と表記する場合がある。基材層Ｅは枠状基材１７によって構成されている。基材層Ｅを構成する枠状基材１７のことを、以下、第３枠状基材１７と表記する場合がある。第２枠状基材１１は、その中央領域１１ａに貫通孔１１ｂを有する。第３枠状基材１７も、その中央領域１７ａに貫通孔１７ｂを有する。
　配線基板ＡＡの場合、配線基板Ｂを構成する第１枠状基材１に形成した貫通孔１ｂ、配線基板Ｄを構成する第２枠状基材１１に形成した貫通孔１１ｂおよび基材層Ｅを構成する第３枠状基材１７に形成した貫通孔１７ｂは、下層側の第１枠状基材１側から上層側の第３枠状基材１７にかけて段階的に開口した部分の面積が大きくなっている。つまり、貫通孔１ｂ、１１ｂ、１７ｂの間口のサイズがステージ部３ａ側から上方側に向けて段階的に大きくなっている。このため、ステージ部３ａにＬＥＤ（Light Emitting Diode)のような光が拡散する発光素子を搭載する配線基板として好適なものとなる。
　また、配線基板ＡＡでは、配線部１３は貫通孔１１ｂの周囲に設けられている。図１３および図１４に示す配線基板Ｄの場合、配線部１３は貫通孔１１ｂの各辺の外側にそれぞれ設けられていてもよい。
　また、配線基板Ｄも第２枠状基材１１を厚み方向に貫通するビア導体１５を有する。ビア導体１５は、配線基板Ｂのブリッジ部３ｂに仕切られた領域１ｆに設けられている。また、ビア導体１５は配線部１３と電気的に接続されている。さらに、配線基板Ｂのビア導体５と配線基板Ｄのビア導体１５とは、配線基板Ｂと配線基板Ｄとが積層されたときに積層方向に電気的に接続されている。
　配線基板ＡＡによれば、当該配線基板ＡＡが積層方向に複数のビア導体５、１５を有する構造であっても、ビア導体５、１５がともにブリッジ部３ｂによって仕切られた領域１ｆに設けられているため、配線基板Ａに複数の配線基板Ｂおよび配線基板Ｄが積層されて厚みが厚くなった構造であっても依然として低い剛性を保つことができる。
　また、配線基板ＡＡは、ステージ部３ａの上部側がキャビティ構造となっている。このため、ステージ部３ａに実装された電気素子が機械的な損傷を受け難い。さらに、配線基板ＡＡでは、配線基板Ｄおよび基材層Ｅが配線基板Ｂのブリッジ部３ｂが露出した裏面１ｃ側ではなく、その反対側の裏面１ｅ側に積層されている構造であるため、貫通孔１ｂに露出したステージ部３ａとともに、ブリッジ部３ｂからも放熱しやすい。その結果、ステージ部３ａだけが露出した構造の配線基板に比べて高い放熱性を維持することが可能になる。
　なお、図１３および図１４には示していないが、基材層Ｅの上面である貫通孔１７ｂの周囲には必要に応じて接合材が設けられる。接合材は蓋体などとの接合を行うためのものである。この場合、配線基板ＡＡに対しても基材層Ｅの上面に金属製枠部材７を設置しても良い。こうして配線基板Ａの場合と同様、反りを低減することができる。
　図１５は、配線基板の他の態様を示す斜視図である。図１５に示した配線基板ＢＢが図１３に示した配線基板ＡＡと異なる点は、配線基板Ｄを構成する第２枠状基材１１に形成した貫通孔１１ｂの開口面積と配線基板Ｂにおけるステージ部３ａの面積とが同等であるという点である。ここで、面積というのは、配線基板ＢＢを平面視したときの配線基板Ｂにおけるステージ部３ａの面積および配線基板ＢＢを平面視したときの配線基板Ｄにおける貫通孔１１ｂの面積のことである。図１５に示した配線基板ＢＢによれば、配線基板Ｄにおける貫通孔１１ｂの面積を配線基板Ｂにおけるステージ部３ｂの面積と同等としたため、配線基板Ｄにおける貫通孔１１ｂがステージ部３ａをより狭く囲う構造にすることができる。このような配線基板ＢＢは、ステージ部３ａに発光光があまり拡散せずに主として垂直な方向に放射する発光素子を搭載するのに適している。このような発光素子としては、ＬＤ（Laser Diode）またはＶＩＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等を挙げることができる。
　図１６は、本開示の電気装置を一部分解して示す斜視図である。電気装置ＡＡＡは、配線基板ＡＡの中央部に配置したステージ部３ａ上に電気素子２５を有する。電気装置ＡＡＡは、配線基板ＡＡの基材層Ｅの上面に蓋体２７を有する。図１６に示した電気装置ＡＡＡは、第１枠状基材１の裏面１ｃにステージ部３ａとともにブリッジ部３ｂが露出したいわゆる配線基板Ａを基礎層とするものである。電気装置ＡＡＡを構成している配線基板ＡＡにおいて、配線基板Ｄの表面に設けられた配線部１３は、配線基板Ｄのステージ部３ａ上の電気素子２５との間の電気的接続に用いられる。この場合、電気素子２５と配線部１３との間の電気的接続には、図示していないが、通常、ワイヤボンディングが適用される。
　また、蓋体２７については、電気素子２５がＬＳＩなどの集積回路の場合には、コバールまたはセラミック製の基板を適用しても良い。また、電気素子２５が発光素子の場合には、発光素子から発生した光を透過させるという理由から、蓋体２７にはガラス板などの透明部材を適用しても良い。この場合、発光素子としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode)、ＬＤ（Laser Diode）およびＶＩＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）などの群から選ばれる１種が適している。
　さらに、図１６に示した電気装置ＡＡＡにもヒートシンクなどの放熱部材を設置することができる。放熱部材を設置する場所としては、熱伝導性が高くなるという理由から、上述した配線基板Ａの場合と同様に、ステージ部３ａおよびブリッジ部３ｂがともに露出した第１枠状基材１の裏面１ｃ側とするのが良い。
　次に、配線基板Ｂを例にして、図１０に基づき、その製造方法について説明する。配線基板Ｂを作製する場合、まず、第１枠状基材１となる基材を用意する。また金属部材３となる金属箔を用意する。
　第１枠状基材１は基材に貫通孔１ｂおよびビア導体５用の孔を、例えば、金型の打ち抜きによって形成することにより得られる。貫通孔１ｂは第１枠状基材１の中央領域１ａに形成される。孔は第１枠状基材１において貫通孔１ｂの周囲に形成される。孔は金型を用いた打ち抜きかまたはレーザー加工によって形成する。
　ここで、基材はシート状であり、有機樹脂を含み半硬化状態であるのがよい。有機樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂およびオレフィン樹脂などの群から選ばれる１種の樹脂が主成分として含まれているのが良い。ここで、主成分とは、基材に含まれる成分の中で含有比率の最も高い成分のことを言う。
　通常、基材から得られる第１枠状基材１は複数個連結された状態である。また、金属箔から得られる金属部材３も複数個連結された状態である。第１枠状基材１が複数個連結されたものをマザー基材とする。金属部材３が複数個連結された状態のものをマザー金属部材とする。
　金属部材３（または、マザー金属部材）は金属箔にエッチングなどの方法を用いてパターン加工を行うことによって得られる。金属箔としては導電率が高く、かつ高い寸法精度でパターン加工を行えるという点から銅箔が良い。ビア導体５には金属ペーストを用いるのが良い。
　次に、第１枠状基材１と金属部材３とを重ね合わせるためにマザー基材とマザー金属部材とを積層して仮積層体を形成する。このとき金属部材３はステージ部３ａが第１枠状基材１に形成された貫通孔１ｂ上となり、また、ブリッジ部３ｂが第１枠状基材１に形成したビア導体５を覆わない領域となるように配置する。この後、仮積層体を所定の条件にて加圧加熱処理を行うことによりマザー配線基板となる積層体を作製する。最後に、積層体を所定のサイズに切断することによって配線基板Ｂを得ることができる。
　次に、配線基板ＡＡを例にして、図１４に基づき、その製造方法について説明する。配線基板ＡＡを作製する場合も、最初に、配線基板Ｂ、配線基板Ｄおよび基材層Ｅとなる基材とともに金属部材３を用意する。この場合、配線基板Ｂおよび配線基板Ｄとなる基材には、予め、ビア導体５、１５および配線部１３を形成しておくのがよい。ビア導体５、１５および配線部１３の形成には、例えば、導電性ペーストを用いる。ビア導体５、１５および配線部１３は、導電性ペーストをマザー基材に印刷することによって形成する。
　具体的には、配線基板Ｄは基材を加工して得られた第２枠状基材１１に貫通孔１１ｂおよびビア導体１５を形成し、一方の主面側に配線部１３を形成することにより得られる。基材層Ｅには基材に貫通孔１７ｂを形成することによって得られた第３枠状基材１７を用いる。この場合、例えば、第１枠状基材１の代わりに、第１枠状基材１が複数連結されたマザー基材を用いても良い。第２枠状基材１１および第３枠状基材１７についても同様にマザー基材を用いてもよい。
　次に、配線基板Ｂ、配線基板Ｄおよび基材層Ｅとなるそれぞれの基材を、貫通孔１ｂ、１１ｂ、１７ｂとともに、ビア導体５、１５を積層方向に位置合わせし、配線基板Ｂと同様の条件にて加圧加熱処理を行う。こうして配線基板ＡＡを得ることができる。
　電気装置ＡＡＡを作製する場合には、まず、上述した配線基板ＡＡを用意し、配線基板ＡＡのステージ部３ａ上に電気素子２５を実装する。この後、配線基板ＡＡの最上層に位置する基材層Ｅの上面に接合材を用いて蓋体２７を接合する。ステージ部３ａ上への電気素子２５の実装あるいは基材層Ｅの上面への蓋体２７の接合には、例えば、エポキシ樹脂などに代表される有機樹脂系あるいは半田または金－錫に代表される低融点金属材料系の接合材が好適である。
　以上説明した製造方法により、放熱性が高く、残留応力の小さい配線基板Ｂ、配線基板ＡＡおよび電気装置ＡＡＡを得ることができる。
　まず、エポキシ樹脂を主成分とする基材を用意した。基材はスラリをドクターブレード法によって板状に成形して作製した。次に、基材に貫通孔およびビア導体用の孔を形成して枠状基材が複数個形成されたマザー基材を作製した。枠状基材に形成したビア導体用の孔には銀を主成分とする導電性ペーストを埋め込んでビア導体を形成した。
　金属部材は厚み２００μｍの銅箔にエッチング処理を行うことによって作製した。得られた金属部材を構成するステージ部およびブリッジ部は、その側方面の厚み方向の中央部が突出した形状となっていた。銅箔からも金属部材が複数個連結したマザー金属部材の形になるように加工した。
　次に、作製したマザー基材とマザー金属部材とを積層し、加圧加熱を行って配線基板を１００個有するマザー配線基板を作製した。加圧加熱の条件は、最高温度２００℃、圧力０．１ＭＰａ、加熱時間５時間の条件とした。次に、マザー配線基板を以下のサイズになるように切断して、図１および図２に示すような配線基板を作製した。
　枠状基材のサイズは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ。金属部材におけるステージ部の面積は、縦５ｍｍ、横５ｍｍ。ブリッジ部の幅は１ｍｍ。ブリッジ部はステージ部を中心にして四方に延びており、枠状基材の対向する側面にそれぞれ露出していた。ステージ部およびブリッジ部の周縁部は枠状基材の一部によって覆われている状態であった。
　比較例となる試料として、図１７に示すように、枠状基材の主面の全面に銅箔を貼り付けたものを作製した。また、比較例の他の試料として、図１８に示すように、ブリッジ部を有しない形状の金属部材を備えた配線基板を作製した。図１７および図１８に示した符号は、それぞれ以下の部材のことを指す。１０１：枠状部材、１０３：銅箔、１０５：貫通孔。
　ブリッジ部を有しない金属部材は、以下の工程によって作製した。まず、ブリッジ部を有する金属部材を有機フィルムに貼り付けた。次に、ステージ部にエポキシ樹脂製のレジスト膜を塗布した。次に、金属部材のうち、レジスト膜に覆われていないブリッジ部の部分に対してエッチング処理を行うことによって作製した。
　図１９に放熱性を評価する方法を示した。図１９に示した符号は、それぞれ以下の部材を指す。１１１：配線基板、１１３：半導体素子、１１５：アルミナ基板、１１７：熱電対。次に、放熱性を測定するための試料を作製した。放熱性を測定するための試料は、試験用の半導体素子の表面に０．２ｍｍ厚みのアルミナ基板を置き、その上面に熱電対を配置し、ポッティング樹脂で固定して作製した。
　放熱性は以下の方法により評価した。まず、２５℃の大気中で試験用の半導体素子（４ｍｍ×４ｍｍ×０．５ｍｍ）に１０Ｗの電流を１分間通電した。この後、通電を止め、１０秒後に半導体素子の表面の温度（℃）を熱電対によって測定した。表１には、試料Ｎｏ．３の試料が示した温度（最高温度）と２５℃との温度差を１としたときの相対比を示した。
　図２０に、配線基板の剛性を示す方法を示した。図２０に示した符号は、それぞれ以下の部材を指す。１２０：配線基板、１２１：枠状基材、１２３：金属部材、１２５：加圧冶具、１２７：スペーサ。配線基板の剛性は、オートグラフに加圧冶具を取り付けて配線基板の中心部を加圧することによって評価した。この場合、応力－ひずみ特性から最大応力を求めた。このとき試料である配線基板の下側に外枠のサイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ、幅および厚みが１ｍｍの枠体をスペーサ１２７として配置した。表１には、試料Ｎｏ．３の試料が示した最大応力を１として相対比を示した。表１に示した放熱性および剛性は、各試料１０個を測定して平均値を求めた値から算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から明らかなように、ステージ部とブリッジ部とを有する金属部材を用いて作製した試料Ｎｏ．１は、第１枠状基材の一方側の主面のほぼ全面に銅箔を貼り付けて作製した試料Ｎｏ．３に比較すると、放熱性は１０％ほど低下するものとなったが、金属部材がブリッジ部を有しておらず、ステージ部だけの形状である試料Ｎｏ．２に比較して、高い放熱性を示した。試料Ｎｏ．１は、ブリッジ部に覆われていない領域を有しているため、ビア導体を半導体素子の近くに配置できる構造である。このため、インダクタンスの低減にも寄与できるものであった。この点、試料Ｎｏ．３は、第１枠状基材の一方側の主面のほぼ全面に銅箔が貼り付けてある構造であるため、半導体素子から配線基板の裏面までの結線は、ボンディングワイヤなどで配線基板の周囲に形成する側面配線を経由する必要があり、インダクタンスが高くなるものであった。また、試料Ｎｏ．１は、試料Ｎｏ．３に比較して配線基板の剛性が低く、熱応力が緩和しやすい配線基板であった。試料Ｎｏ．１は、試料Ｎｏ．３に比較して、配線基板をマザーボードなどに実装したときの接続信頼性が高いものであった。
　Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＡＡ、ＢＢ・配線基板
　ＡＡＡ・・・・・・・・・・・電気装置
　Ｅ・・・・・・・・・・・・・基材層
　１・・・・・・・・・・・・・枠状基材（第１枠状基材）
　１ａ、１１ａ、１７ａ・・・・中央領域
　１ｂ、１１ｂ、１７ｂ・・・・貫通孔
　１ｃ・・・・・・・・・・・・裏面
　１ｄ・・・・・・・・・・・・側面
　１ｅ・・・・・・・・・・・・おもて面
　１ｆ・・・・・・・・・・・・ブリッジ部で仕切られた領域
　３・・・・・・・・・・・・・金属部材
　３ａ・・・・・・・・・・・・ステージ部
　３ａｔ・・・・・・・・・・・ステージ部の端部
　３ｂ・・・・・・・・・・・・ブリッジ部
　３ｂａ・・・・・・・・・・・第１主面
　３ｂｂ・・・・・・・・・・・第２主面
　３ｂｃ・・・・・・・・・・・側方面
　３ｂｄ・・・・・・・・・・・角部
　３ｂｔ・・・・・・・・・・・端面
　５、１５・・・・・・・・・・ビア導体
　７・・・・・・・・・・・・・金属製枠部材
　１１・・・・・・・・・・・・第２枠状基材
　１３・・・・・・・・・・・・配線部
　１７・・・・・・・・・・・・第３枠状基材
　２５・・・・・・・・・・・・電気素子
　２７・・・・・・・・・・・・蓋体

Claims (9)

  1. 　枠状基材と金属部材とを有し、
    前記枠状基材は、板状を成し、中央領域に貫通孔を有しており、
    前記金属部材は、ステージ部とブリッジ部とを有し、
    前記ブリッジ部は前記ステージ部と幅が同じかまたは狭く、かつ前記ステージ部から外側に向かって延びており、
    前記ステージ部の少なくとも一部は前記貫通孔から露出するように配置されており、
    前記ブリッジ部が前記枠状基材に面するように配置されている、配線基板。
  2. 　前記ブリッジ部は、前記ステージ部とは反対側の末端に位置する端面とを有し、該端面が前記枠状基材の側面に露出している、請求項１に記載の配線基板。
  3. 　前記ブリッジ部は前記ステージ部を中心にして複数の方向に延びており、前記枠状基材は前記ブリッジ部で分けられた領域のうち少なくとも１つの領域にビア導体を有する、請求項１または２に記載の配線基板。
  4. 　前記ブリッジ部は前記ステージ部を中心にして四方に延びており、前記枠状基材は前記ブリッジ部で分けられた４つの領域のそれぞれにビア導体を有する、請求項１乃至３のうちいずれかに記載の配線基板。
  5. 　前記ブリッジ部が、前記枠状基材に接する第１主面と、該第１主面とは反対側の第２主面と、前記第１主面および前記第２主面につながり、前記ブリッジ部の幅方向に位置する側方面とを有し、前記ブリッジ部の前記側方面は、前記第１主面と前記第２主面との間の厚み方向の中央部が前記第１主面および前記第２主面よりも前記ブリッジ部の幅方向に突出している、請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板。
  6. 　前記ブリッジ部は前記枠状基材に埋まっている、請求項１乃至５のうちいずれかに記載の配線基板。
  7. 　前記ステージ部の周縁部が前記枠状基材によって覆われている、請求項１乃至６のうちいずれかに記載の配線基板。
  8. 　中央領域に貫通孔を有する板状の枠状部材がさらに積層されている、請求項１乃至７のうちいずれかに記載の配線基板。
  9. 　請求項１乃至８のうちいずれかに記載の配線基板に電気素子が搭載されている、電気装置。
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