(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の面側に形成された導体層と、前記導体層における前記絶縁層とは反対側の面に接合層を介して設けられた発熱体とを有し、
前記導体層は、前記発熱体側に位置する放熱導体層と、前記絶縁層側に位置する回路層とを有し、
前記放熱導体層と前記回路層の境界面における、前記発熱体の側端部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が前記放熱導体層の厚さｔ１以上であり、
前記回路層の最も長い対角線の距離Ｌｗと、前記回路層と前記放熱導体層の境界面における前記対角線に沿った前記回路層の頂部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離Ｌｅとが以下の関係にあることを特徴とする電子回路装置。
Ｌｅ≧０．１×Ｌｗ／２
【請求項２】
前記放熱導体層と前記回路層の境界面における、前記発熱体の側端部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が前記放熱導体層の厚さｔ１の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記放熱導体層と前記回路層の境界面における、前記発熱体の側端部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が前記放熱導体層の厚さｔ１の４倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の電子回路装置。
【請求項４】
前記放熱導体層は、前記回路層との境界面の面積よりも前記接合層との境界面の面積の方が小さいことを特徴とする請求項１〜３までのいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項５】
前記放熱導体層は、前記回路層側に位置する第１の導体部と、前記発熱体側に位置する第２の導体部とを有し、
前記第１の導体部と前記第２の導体部の境界面における、前記発熱体の側端部と前記第２の導体部の側端部までの最短距離ｌ２が前記第２の導体部の厚さｔ２（ｔ２＜ｔ１）の２倍以上であることを特徴とする請求項１〜４までのいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項６】
前記導体層は、前記放熱導体層と前記回路層との間に金属介在層を有していることを特徴とする１〜５までのいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項７】
前記金属介在層は、金属粒子の焼結体からなることを特徴とする請求項６に記載の電子回路装置。
【請求項８】
前記金属介在層は、前記放熱導体層の面と接する内層部と前記放熱導体層の側縁を囲むように延出した外層部とを有し、前記外層部の空隙率が、前記内層部の空隙率よりも高いことを特徴とする請求項６又は７に記載の電子回路装置。
【請求項９】
前記放熱導体層の熱伝導率が９０〜４２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする請求項１〜８までのいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項１０】
前記放熱導体層の線膨張率が３〜１８×１０−６／Ｋであることを特徴とする請求項１〜９までのいずれか１項に記載の電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体素子のように高周波の大電流で駆動すると発熱量が非常に大きくなるような半導体素子に対しては、熱を瞬時に逃がすために半導体素子の下側の導体層の熱容量を大きくする必要がある。そのために、導体層の面積や厚みを大きくして導体層の熱容量を大きくすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８８３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、導体層の面積や厚みを大きくした場合、放熱効果は改善されるものの、製造工程において低温環境下におかれた後に高温環境下におかれるという温度サイクルが繰り返される際に、導体層に隣接する絶縁層の線膨張率と導体層の線膨張率との差が大きいことに起因して、基板が絶縁層と導体層の境界面に沿って割れてしまうおそれがある。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板が絶縁層と導体層との境界面に沿って割れてしまうことを抑制しつつ、導体層による放熱効果を高めることができる電子回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、電子回路装置であって、絶縁層と、前記絶縁層の少なくとも一方の面側に形成された導体層と、前記導体層における前記絶縁層とは反対側の面に接合層を介して設けられた発熱体とを有し、前記導体層は、前記発熱体側に位置する放熱導体層と、前記絶縁層側に位置する回路層とを有し、前記放熱導体層と前記回路層の境界面における、前記発熱体の側端部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が前記放熱導体層の厚さｔ１以上であることを特徴とする。【０００７】
この発明の一態様として、前記放熱導体層と前記回路層の境界面における、前記発熱体の側端部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が前記放熱導体層の厚さｔ１の２倍以上であることが好ましい。【０００８】
この発明の一態様として、前記回路層の最も長い対角線の距離Ｌｗと、前記回路層と前記放熱導体層の境界面における前記対角線に沿った前記回路層の頂部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離Ｌｅとが以下の関係にあることが好ましい。
Ｌｅ≧０．１×Ｌｗ／２【０００９】
この発明の一態様として、前記放熱導体層と前記回路層の境界面における、前記発熱体の側端部から前記放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が前記放熱導体層の厚さｔ１の４倍以下であることが好ましい。【００１０】
この発明の一態様として、前記放熱導体層は、前記回路層との境界面の面積よりも前記接合層との境界面の面積の方が小さいことが好ましい。【００１１】
この発明の一態様として、前記放熱導体層は、前記回路層側に位置する第１の導体部と、前記発熱体側に位置する第２の導体部とを有し、前記第１の導体部と前記第２の導体部の境界面における、前記発熱体の側端部と前記第２の導体部の側端部までの最短距離ｌ２が前記第２の導体部の厚さｔ２（ｔ２＜ｔ１）の２倍以上であることが好ましい。【００１２】
この発明の一態様として、前記導体層は、前記放熱導体層と前記回路層との間に金属介在層を有していることが好ましい。【００１３】
この発明の一態様として、前記金属介在層は、金属粒子の焼結体からなることが好ましい。【００１４】
この発明の一態様として、前記金属介在層は、前記放熱導体層の面と接する内層部と前記放熱導体層の側縁を囲むように延出した外層部とを有し、前記外層部の空隙率が、前記内層部の空隙率よりも高いことが好ましい。【００１５】
この発明の一態様として、前記放熱導体層の熱伝導率が９０〜４２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。【００１６】
この発明の一態様として、前記放熱導体層の線膨張率が３〜１８×１０−６／Ｋであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板が絶縁層と導体層との境界面に沿って割れてしまうことを抑制しつつ、導体層による放熱効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電子回路装置の断面図である。
【図２】電子回路装置の平面図である。
【図３】横軸に発熱体の側端部から放熱導体層の側端部までの最短距離と放熱導体層の厚さとの比をとり、縦軸に一定時間経過後の発熱体の温度低下量をとって描いたグラフである。
【図４】横軸に回路層の最も長い対角線の距離に係数１／２を乗じた値と回路層と放熱導体層の境界面における対角線に沿った回路層の頂部から放熱導体層の側端部までの最短距離との比をとり、縦軸に温度サイクル試験で問題がなかったサンプル数をとって描いたグラフである。
【図５】他の例の電子回路装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。
【００２０】
＜電子回路装置＞
図１に示すように、電子回路装置１００は、回路基板として、セラミックスの絶縁層上に銅の回路層を直接接合したＤＢＣ（Directed Bonding Copper）基板を有している。ここで、ＤＢＣ基板は一例であり、他にも、ろう材を介してセラミックスの絶縁層と銅の回路層とを接合した活性金属銅回路基板、すなわち、ＡＭＣ基板（Active Metal Brazed Copper）、セラミックスの絶縁層上にアルミニウムの回路層を接合したＤＢＡ（Directed Brazed Alminum）基板等の基板であってもよい。
電子回路装置１００は、絶縁層１０の両主面に回路層２２と裏面導体層１１を有する回路基板１と、導体層２と、接合層３と、発熱体４と、放熱デバイス５とを有している。回路基板１の一方の面に導体層２が積層され、導体層２に接合層３が積層され、接合層３に発熱体４が設けられている。回路基板１の他方の面に放熱デバイス５が設けられている。
【００２１】
（回路基板）
回路基板１は、絶縁層１０と、裏面導体層１１と、回路層２２とを有している。
絶縁層１０は、回路基板１を構成するものであり、図２に示すように、平面視矩形状に形成されると共に、有機材料またはセラミックス等から形成されている。セラミックスとしては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ガラスのいずれかの粉末原料、２種以上の粉末原料、またはこれらを主成分とする粉末原料に必要に応じてバインダー成分などを配合し、シート状に成形した後、焼成することにより作製されたものを使用することができる。また、セラミックスからなる絶縁層１０は適宜、表面を砥粒で研磨する等して、平滑化してもよい。
有機材料としては、ポリアミド、エポキシ、ポリイミド等の材料やこれらに置換めっき性、感光性を付与した材料全般を使用することができる。なお、使用可能な材料はこれらに限定されることはない。
絶縁層１０の厚さは、適宜設計することができ、１００〜１０００μｍであることが好ましいが、絶縁層１０の厚さを１００〜３００μｍと薄くすることで電子回路装置１００の発熱体４から放熱デバイス５への熱抵抗を小さくすることができる。
裏面導体層１１は、回路基板１を構成するものであり、図１に示すように、絶縁層１０の回路層２２が形成された面とは反対側の面に形成され、その厚みは基板に反りが生じないように回路層２２とバランスを取った厚さで、おおよそ同じ厚さを有するように形成されている。裏面導体層１１は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕからなる金属元素群から選ばれる１種の金属、２種以上の合金、または、１種以上を主成分とする合金からなることが好ましい。
なお、回路層２２については、導体層２と併せて説明する。
【００２２】
（導体層）
導体層２は、発熱体４側に位置する放熱導体層２１と、絶縁層１側に位置する回路層２２と、放熱導体層２１と回路層２２との間に設けられた金属介在層２３とを有している。
放熱導体層２１は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕからなる金属元素群から選ばれる１種の金属、２種以上の合金、または、１種以上を主成分とする合金からなることが好ましい。
回路層２２は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕからなる金属元素群から選ばれる１種の金属、２種以上の合金、または、１種以上を主成分とする合金からなることが好ましい。すなわち、放熱導体層２１は、放熱性や線膨張率の差により金属介在層２３に発生する熱応力の観点から、回路層２２と同じ材料から構成することが好ましい。
ここで、放熱導体層２１と回路層２２は、別個の層体を積層して導体層２を形成してもよいし、一体に形成してもよい。
放熱導体層２１を設けることにより、発熱体４の下側の熱容量を大きくすることができるため、放熱性に優れる電子回路装置を構成することができる。
【００２３】
図２に示すように、放熱導体層２１及び回路層２２は、それぞれ平面視矩形状に形成されている。放熱導体層２１は、回路層２２に対向する側（下面側）の面積が、回路層２２における放熱導体層２１に対向する側（上面側）の面積よりも小さくなるように形成されている。回路層２２は、絶縁層１０に対向する側（下面側）の面積が、絶縁層１０における回路層２２に対向する側（上面側）の面積よりも小さくなるように形成されている。
ここで、放熱導体層２１と回路層２２の境界面における、発熱体４の側端部４ｅから放熱導体層２１の側端部２１ｅまでの平面上における（平面に沿った）最短距離ｌ１は、放熱導体層２１の厚さｔ１以上となっている。より詳細には、この最短距離ｌ１は、放熱導体層２１の厚さｔ１の２倍以上かつ４倍以下であることが好ましい。
【００２４】
放熱導体層２１は、接合層３側（上面側）の端部が面取り加工されており、回路層２２との境界面の面積よりも接合層３との境界面の面積の方が小さくなるように形成されている。より詳細には、放熱導体層２１における接合層３との境界面は、接合層３の放熱導体層２１側の面（下面）と同じ又はより大きい面積の面となるように形成され、放熱導体層２１における回路層２２との境界面は、回路層２２の放熱導体層２１側の面（上面）と同じ又はより小さい面積の面となるように形成されている。なお、放熱導体層２１の熱伝導率は、９０〜４２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内であることが好ましい。また、放熱導体層２１の線膨張率が３〜１８×１０−６／Ｋであることが好ましく、３〜１０×１０−６／Ｋであることがさらに好ましい。
回路層２２は、平面上において自身が有する最も長い対角線Ｌの距離Ｌｗと、この回路層２２と放熱導体層２１の境界面における対角線Ｌに沿った回路層２２の頂部２２ｆから放熱導体層２１の側端部２１ｆまでの最短距離Ｌｅとが以下の式（１）の関係を満たすように形成されている。
Ｌｅ≧０．１×Ｌｗ／２    ・・・（１）
【００２５】
金属介在層２３は、金属粒子の焼結体であり、内部に多数の空孔を有する。ここでいう空孔は、焼結体中に形成された金属材料が存在しない部分であり、金属微粒子間の隙間によって形成されている。金属介在層２３の内部において、金属材料の占める体積割合が５０〜９９．９９９％の範囲にあることが好ましい。空孔には、任意の割合で有機材料が充填されていてもよい。より詳細には、一つの空孔に対して任意の割合で有機材料が充填されており、このような空孔が任意の割合で複数存在していてもよい。このとき、有機材料が完全に充填されている空孔も有り、全く充填されていない空孔も存在していてもよい。空孔の大きさは、平均最大幅が１０〜１０００ｎｍであることが好ましい。空孔の大きさが、１０ｎｍより小さいと、金属介在層２３を構成する金属材料が熱により膨張しようとしたときや、絶縁層１と回路層２２および放熱導体層２１との線膨張率差に起因する応力が生じたときに、その応力を効率的に吸収できない。１０００ｎｍより大きいと、導電率が低くなってしまう。
なお、金属介在層２３は金属粒子の焼結体に限らず、半田や銀ペーストを用いてもよい。
【００２６】
金属微粒子は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｉのうち、いずれか１種または２種以上の金属を主たる構成要素とすることが好ましい。特にマイグレーションを抑制することができることからＣｕが好適である。また、放熱導体層２１や回路層２２と同じ素材にすると接合しやすい。金属微粒子は、一次粒子の平均粒子径１ｎｍ〜５００ｎｍの粒子を５０質量％以上、かつ一次粒子の平均粒子径０．５μｍ〜５０μｍの粒子を５０質量％以下の割合で含むことが好ましい。
また、空孔に充填される有機材料としては、ポリアミド、エポキシ、ポリイミド、多価アルコール等やこれらに置換めっき性、感光性を付与した材料全般がある。また、金属微粒子を焼結する前の状態では、取り扱いを容易にするために、金属微粒子の他に、分散材、増粘剤を含むことが好ましい。分散剤としては、多価アルコール等を使用することができる。また、増粘剤としては、ポリビニルピロリドン等を使用することができる。
【００２７】
金属介在層２３は、図１に示すように、放熱導体層２１の下面と接する内層部２３ｉと放熱導体層２１の外周に延出した外層部２３ｏとを有し、外層部２３ｏの空隙率が、当該内層部２３ｉの空隙率よりも高くなっている。このように形成することで、放熱導体層２１と回路層２２の接合界面に発生する応力が緩和されて、接合寿命を向上することができ、放熱性と導電性を維持し接合信頼性を向上できる。このとき、外層部２３ｏの厚さ方向中間部の空隙率（Ｂ）と、内層部２３ｉの厚さ方向中間部の空隙率（Ａ）の比［（Ｂ）／（Ａ）］が１．１０〜１．６０であることが好ましく、内層部２３ｉの空隙率（Ａ）が１０．５〜２０．０％であることが更に好ましい。
金属介在層２３の厚さは、５〜５００μｍであることが好ましい。５μｍ未満であると、回路層２２の結晶サイズが大きいため表面が粗くなり局所的なボイドが生じることがある。５００μｍ超であると供給厚さバラつきも大きくなり接続ムラが生じる。また、確実に接続させる観点から１０〜３００μｍであることが特に好ましい。
金属介在層２３を設けることにより、金属介在層２３を構成する金属材料が熱により膨張しようとしたときや、絶縁層１と、放熱導体層２１及び回路層２２との線膨張率差に起因する応力が生じたときに、その応力を吸収することができるため、回路層２２の端部にかかる応力が緩和される。また、金属介在層２３による放熱導体層２１と回路層２２との接合のため熱抵抗が低くなり、放熱性がよい。
尚、上記の距離は測定顕微鏡（株式会社ミツトヨ製  ＭＦ―Ａ４０２０Ｄ）を用いて測定している。放熱導電層の厚さは積層前にマイクロメータで測定して確認する。
【００２８】
（接合層）
接合層３は、金属介在層２３と同様の金属粒子の焼結体であって焼結後の融点が２５０℃以上のものを用いることができる。特に、放熱導体層２１との接合性という理由からＣｕ微粒子の焼結体が好ましい。金属粒子の焼結体を介して、放熱導体層２１と発熱体４とを接続することにより、放熱導体層２１を構成する金属が熱により膨張しても、空孔に吸収されるため、見かけ上の弾性率が低下する。また、発熱体４と絶縁層１と放熱導体層２１の線膨張率差に起因する応力が生じても、空孔に吸収されるため、応力が緩和される。したがって、発熱体４と放熱導体層２１との間で生じる剥離やクラックを低減することができる。なお、接合層３は、金属粒子の焼結体に限定されるものではなく、半田や銀ペーストなどの一般のダイボンディング材を使用してもよい。
【００２９】
（発熱体）
発熱体４は、半導体による電子部品、電子部品の機能中心部の素子であり、チップ単位に平面視矩形状に切断して形成されている。発熱体４は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓなどが採用でき、特に、耐熱性に優れるＳｉＣが好適である。
【００３０】
（放熱デバイス）
放熱デバイス５は、回路基板１の絶縁層１０における導体層２が積層されている面と反対側の面である裏面導体層１１に設けられている。放熱デバイス５は、発熱体４からの発熱を放熱するための金属板等で構成されている。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例により本発明について説明する。
回路基板として、セラミックスの絶縁層の両面に、絶縁層の外縁よりも内側になるように銅の回路層を接合したＤＢＣ基板（（日鉄住金エレクトロデバイス株式会社製、Ｃｕ（０．３ｍｍｔ）／Ａｌ２Ｏ３（０．６３５ｍｍｔ）／Ｃｕ（０．３ｍｍｔ）））を準備した。
さらに、回路層上に銅ペーストの金属介在層を形成し、この金属介在層上に銅の放熱導体層を接合した。このときの金属介在層は以下のように形成した。
放熱導体層に対応する位置に、放熱導体層と同等サイズの開口を有する厚さ１００μｍｔのステンレスのメタルマスクを配置し、メタルスキージを用いて銅ナノペーストを印刷した。銅ナノペーストは、金属微粒子として、平均粒径２０ｎｍの銅粒子を、分散剤（ジエチレングリコール）に分散させ、増粘剤（ポリビニルピロリドン）を添加したものを用いた。印刷の条件は、スキージ圧１ＭＰａ、スキージ角度５°、スキージ速度５ｍｍ／ｓｅｃ、オンコンタクトで行った。
印刷後に、１００℃で１０分間、大気雰囲気で乾燥させた後、放熱導体層を銅ナノペースト上に載置し、加圧、加熱して接合した。接合は、ミカドテクノス株式会社製の真空プレス機を用いて、減圧雰囲気下、温度３００℃、圧力１０ＭＰａ、時間１０Ｍｉｎで行った。また、副資材としてのテフロン（登録商標）シートの上にＤＢＣ基板の銅板側を載置し、導体層の上にさらにテフロン（登録商標）シートを配置した状態で接合を行った。この時の焼結体層としては、３５μｍの厚さとなった。
このとき、放熱導体層として、厚さｔ１が０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍと異なる銅板（無酸素銅（Ｃ１０２０））を用いた。また、放熱導体層は、その上に接合層を介して設けられる発熱体の側端部から自身の側縁までの平面上の最短距離ｌ１が、厚さｔ１の０．３倍〜１０倍の範囲内で大きさの異なるものを準備した。すなわち、放熱導体層は、大きさや厚さが異なる複数種類のものを準備し、金属介在層を介して回路層上に接合した。
放熱導体層上には銅ペーストの接合層を形成し、接合層を介して５ｍｍ角で厚み２３０μｍの発熱体（接合面はＴｉ―Ｎｉ−Ａｕ合金でメタライズされた半導体素子）を放熱導体層に接合した。このとき用いた銅ペーストは金属介在層を形成した銅ペーストと同じものを用い、５ｍｍ角の開口を有するメタルマスクを用いて同じ条件で印刷供給し、同じ条件で乾燥させ、その上に半導体素子を搭載し同じ条件で加圧加熱して接合した。
回路層については、最も長い対角線の長さ（Ｌｗ）が１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと異なるものを準備した。放熱導体層の厚さは積層前にマイクロメータで測定して確認した。また、回路層と放熱導体層の大きさについては、回路層の最も長い対角線の距離Ｌｗに係数１／２０を乗じた値と回路層と放熱導体層の境界面における対角線に沿った回路層の頂部から放熱導体層の側端部までの最短距離Ｌｅとの比が０．０３〜０．８の範囲内で異なるものを準備した。すなわち、回路層は、大きさが異なる４０種類のものを準備し、絶縁層上に接合した。接合後、これらの距離は測定顕微鏡（株式会社ミツトヨ製  ＭＦ―Ａ４０２０Ｄ）を用いて５０倍に拡大して測定した。【００３２】
＜評価方法＞
評価は、以下の２項目に基づいて行った。
（放熱性試験）
発熱体に１１４Ｗの発熱に相当する電力を供給し、かつ、裏面側に設けられた放熱デバイスを介して、冷却水により２０℃に保たれた冷却用熱媒体へ放熱を行いながら、発熱体の温度が上がりきって１秒間の温度変化が±１℃以下になるまで加熱し、そのときの温度を計測した。この温度計測を、ｌ１＝０となるサンプルと、実施例で用意したサンプルに対して実施し、ｌ１＝０となるサンプルの計測温度と各サンプルの計測温度の差ΔＴを算出し、放熱評価を行った。温度は、各サンプルに対して３回ずつ計測し、３回の計測温度の平均値を各サンプルの計測温度として用いた。【００３３】
（温度サイクル試験）
発熱体を設けた各電子回路装置のサンプル１０個に対して温度サイクル試験（ＴＣＴ）を行った。温度サイクル試験は、温度変化に対する耐性を評価するものであり、サンプルを１７５℃の環境下に３０分間おいた後、−５５℃の環境下に３０分間おくことを１サイクルとし（昇降温速度４６℃／分以上）、１０００サイクル繰り返した後に、超音波探傷（日立建機株式会社製、 Ｍｉ-Ｓｃｏｐｅ）とプローブ（型式ＰＱ２−１３、５０ＭＨｚ）を使用して、半導体素子側から超音波を照射し、反射法で半導体素子裏面から金属部材表面まで入るようにゲートを調整し、剥離の測定を行った。これにより、絶縁層からの導体層の剥離面積が２０％以上になるサンプルの個数と発熱体に割れ等の破損が生じているサンプルの個数を計測した。【００３４】
＜評価結果＞
図３は、横軸に発熱体の側端部から放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１と放熱導体層の厚さt１との比をとり、縦軸に一定時間経過後（１０秒程度）の発熱体の温度変化量をとって描いたグラフである。なお、厚さt１が０．２ｍｍ及び０．３ｍｍのサンプルでは、最短距離ｌ１が厚さｔ１の０．５倍超となるサンプルを用いて評価を行ったが、図３ではｌ１／ｔ１の値が５のときが最大になるようなグラフとした。
図３に示すように、同じ厚さの放熱導体層で比較した場合、発熱体の側端部から放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１が長くなるにつれて、一定時間経過後（１０秒程度）の温度が低くなっており、放熱効果が大きいことが確認できる。
最短距離ｌ１が放熱導体層の厚さｔ１よりも長くなる（ｌ１／ｔ１≧１となる）と、ここ（ｌ１／ｔ１＝１）を境として、放熱導体層がどの厚さであっても、温度が大きく下がり、放熱効果が高いことが確認できる。さらに、最短距離ｌ１が厚さｔ１の２倍以上（ｌ１／ｔ１≧２）になると、より放熱効果が高いことが確認できる。また、最短距離ｌ１が厚さｔ１の４倍を超えて（ｌ１／ｔ１＞４）もそれ程の放熱効果は確認できず、基板の大型化を避けるためにも、最短距離ｌ１は厚さｔ１の４倍以下であることが好ましいことが確認できた。
次に、発熱体の側端部から放熱導体層の側端部までの最短距離ｌ１と放熱導体層の厚さｔ１との比が同じである場合、放熱導体層が厚くなるほど、一定時間経過後の温度が低くなっており、放熱効果が大きいことが確認できる。【００３５】
図４は、横軸に回路層の最も長い対角線の距離Ｌｗに係数１／２を乗じた値と回路層と放熱導体層の境界面における対角線に沿った回路層の頂部から放熱導体層の側端部までの最短距離Ｌｅとの比をとり、縦軸に温度サイクル試験で問題がなかったサンプルの個数をとって描いたグラフである。
図４に示すように、最短距離Ｌｅが最長の対角線の距離Ｌｗの１／２０に相当する長さ以上（｛Ｌｅ／（Ｌｗ／２）｝≧０．１）になると、温度サイクル試験で問題がなかったサンプルの個数が大幅に増加し、温度変化に対する耐性が向上することが確認できる。【００３６】
＜実施形態の作用、効果＞
以上のように、上記の構成を有する電子回路装置１００によれば、発熱体４から発生する熱は導体層２に伝わるが、その拡散範囲は、基板の面に対して直角をなす直線に対してほぼ４５°となる範囲が大半である。ここで、放熱導体層２１と回路層２２の境界面における、発熱体４の側端部４ｅから放熱導体層２１の側端部２１ｅまでの最短距離ｌ１が放熱導体層２１の厚さｔ１と同じ又は厚さｔ１よりも長くなっているので、発熱体４から伝わる熱の拡散は、放熱導体層２１の側面で阻害されることなく、放熱導体層２１に伝えられ、放熱される。よって、絶縁層１が導体層２の界面に沿って割れてしまうことを抑制しつつ、放熱導体層２１の放熱効果を高めることができる。
また、発熱体４の側端部から放熱導体層２１の側端部までの最短距離ｌ１が放熱導体層２１の厚さｔ１に対して２倍以上で４倍以下となるように放熱導体層２１を形成することで、より小さいサイズで放熱効果を高めることができる。
また、回路層２２と放熱導体層２１の境界面における対角線に沿った回路層２２の頂部から放熱導体層２１の側端部までの最短距離Ｌｅが最長の対角線の距離の１／２０に相当する長さ以上、すなわち、Ｌｅ≧０．１×Ｌｗ／２の関係を満たすように、放熱導体層２１及び回路層２２を形成することで、放熱導体層２１が回路層２２との界面に沿って割れてしまうことを抑制することができる。
また、放熱導体層２１の上面の外縁を面取りすることにより、電子回路装置１００をモールドする際に樹脂の密着性が向上する。
また、放熱導体層２１と回路層２２との間に、金属粒子の焼結体からなる金属介在層２３を設けることにより、両層の界面に発生する応力が緩和され、層の剥離を抑制することができる。
また、金属介在層２３における外層部２３ｏの空隙率を内層部２３ｉの空隙率よりも高くすることで、放熱導体層２１と回路層２２の接合界面に発生する応力が緩和されて、接合寿命を向上することができ、放熱性と導電性を維持し接合信頼性を向上できる。【００３７】
＜その他＞
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、図５に示すように、放熱導体層２１は、回路層２２側に位置する第１の導体部２１Ａと、発熱体４側に位置する第２の導体部２１Ｂとを有するように構成してもよい。この場合、第１の導体部２１Ａと第２の導体部２１Ｂの境界面における、発熱体４の側端部４ｅと第２の導体部２１Ｂの側端部２１Ｂｅまでの最短距離ｌ２が第２の導体部２１Ｂの厚さｔ２（ｔ２＜ｔ１）の２倍以上であることが好ましい。
また、第１の導体部２１Ａと第２の導体部２１Ｂの間には、金属介在層を設けてもよい。このときの金属介在層は、放熱導体層２１と回路層２２の間に設けられた金属介在層２３と同様の構成をとることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  回路基板
２  導体層
３  接合層
４  発熱体
５  放熱デバイス
１０  絶縁層
１１  裏面導体層
２１  放熱導体層
２２  回路層
２３  金属介在層
１００  電子回路装置
【図１】
0005889488.tif 000002
【図２】
0005889488.tif 000003
【図３】
0005889488.tif 000004
【図４】
0005889488.tif 000005
【図５】
0005889488.tif 000006