(57)【要約】【課題】大電流対応と高放熱性を高めるとともに、生産性および加工性に優れる放熱性配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】金属配線板からなる回路パターン１００と、フィラーを含むとともに絶縁性を有する熱伝導性樹脂層１０８と、金属からなる放熱板１１０とを積層・接合し、回路パターン１００の一面を熱伝導性樹脂層１０８の同一平面上に表出するように埋設した放熱性配線基板であって、前記回路パターン１００と放熱板１１０の間を貫通孔１２１の内部に接着剤１２２を充填した無機絶縁体１２０を介して圧接した構成とする。【選択図】図２
2008066360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属配線板からなる回路パターンと、フィラーを含むとともに絶縁性を有する熱伝導性樹脂層と、金属からなる放熱板とを積層・接合し、前記回路パターンの一面を前記熱伝導性樹脂層の同一平面上に表出するように埋設した放熱性配線基板であって、少なくとも一つの貫通孔を有するとともにこの貫通孔の内部に接着剤を充填した無機絶縁体を介して前記回路パターンと放熱板の間を圧接した放熱性配線基板。
【請求項２】
回路パターンを銅、アルミニウムまたはこれらの合金とした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項３】
接着剤を熱伝導性樹脂層と同一材料とした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項４】
無機絶縁体をセラミックとした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項５】
セラミックをＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮおよびＡｌＮの中から少なくとも１種類以上を含有するセラミックとした請求項４に記載の放熱性配線基板。
【請求項６】
無機絶縁体の断面形状を矩形状とした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項７】
無機絶縁体のエッジを曲面形状とした請求項６に記載の放熱性配線基板。
【請求項８】
無機絶縁体を回路パターンの電極幅よりも大きくした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項９】
無機絶縁体を回路パターンの上に搭載する部品の形状よりも大きくした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１０】
無機絶縁体の一部を回路パターンおよび放熱板の一部へ圧接により埋設した請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１１】
回路パターンまたは放熱板と圧接する無機絶縁体の表面に凹凸層を設けた請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１２】
回路パターンと圧接する無機絶縁体の表面に回路パターンと同一の材料からなる圧接層を設けた請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１３】
放熱板と圧接する無機絶縁体の表面に放熱板と同一の材料からなる圧接層を設けた請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１４】
放熱板の一面に無機絶縁体を配置するための凹みを設けた請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１５】
熱伝導性樹脂層を、エポキシを主剤とした樹脂と、フィラーとしてＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣの中から少なくとも１種類以上を含有するコンポジット熱伝導性樹脂とした請求項１に記載の放熱性配線基板。
【請求項１６】
フィラーの添加量を７０〜９５重量％とした請求項１５に記載の放熱性配線基板。
【請求項１７】
回路パタ−ンを形成する工程と、少なくとも一つの貫通孔を有した無機絶縁体の貫通孔の内部に接着剤を充填する工程と、前記回路パターン、前記無機絶縁体、未硬化のコンポジット熱伝導性樹脂および放熱板を所定の位置に配置して積層した後、前記回路パターン、無機絶縁体および放熱板とを圧接しながら熱伝導性樹脂を硬化させることによって一体化して放熱性配線基板を作製する工程を少なくとも含む放熱性配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大電流に対応できる放熱性配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、モジュール部品の高密度、高機能化が一層要求されている。そのため、モジュール部品の小型化、高機能化、高密度実装化により、モジュール部品の温度上昇が大きな問題となり、このモジュール部品の放熱を高める方法が重要となっている。例えば、発熱が課題となるモジュール部品として複数個のＬＥＤチップを用いた発光素子を例にして説明する。
【０００３】
モジュール部品の中でもＬＥＤチップは温度が上がりすぎると発熱量が減少するという特性があり、発光量を上げるためには放熱が不可欠である。このＬＥＤチップの放熱を高める技術として、ＬＥＤチップを金属基板に装着し、ＬＥＤチップの背面から熱を拡散する方法が知られている。
【０００４】
また、他の放熱基板としては、セラミック基板が使われている。そこで従来の放熱基板を用いてＬＥＤチップを実装した発光モジュールを例に説明する。
【０００５】
従来、液晶テレビ等のバックライトには冷陰極管等が使われてきたが、近年、ＬＥＤやレーザー等の半導体発光素子を放熱性基板の上に実装したバックライトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図７は、従来の発光モジュールの一例を示す断面図である。図７において、セラミック基板２０１に形成された凹部には、ＬＥＤチップからなる発光素子２０２が実装されている。また、複数のセラミック基板２０１は放熱板２０３の上に固定されており、複数のセラミック基板２０１は窓部２０４を有する接続基板２０５で電気的に接続されている。そして、ＬＥＤから放射される光２０６は接続基板２０５に形成された窓部２０４を介して、外部に放出される。
【０００７】
なお、図７において、凹部を有するセラミック基板２０１、接続基板２０５における配線およびＬＥＤの配線等は図示していない。そして、このような発光モジュールは液晶等のバックライトとして使われている。
【０００８】
しかしながら、ＬＥＤ等の発光素子２０２は、その発熱温度によって発光効率、発光色が影響を受ける。そのため、発光素子２０２の冷却が重要となるが、セラミック基板２０１は高い放熱性を有しているが、微細な形状に加工することが難しく高価であるため、より安価で加工性に優れた放熱基板が求められていた。
【０００９】
一方、これらの発光モジュールの明るさを更に高めるためには複数個のＬＥＤを高密度に配置することが必要であり、放熱性とともに大電流に対応できる接続基板２０５を配置することが不可欠となってきている。
【００１０】
なお、ここでは発光モジュールを例にしたが、その他の表示デバイス、照明デバイスあるいは高い放熱性が要求される電装用配線基板でも同様であることは言うまでもない。
【特許文献１】特開２００４−３１１７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の構成では、その用途に応じて様々な形状のセラミック部材を使用する必要があるが、セラミック素材を複雑な形状に加工する必要があり、コストアップしやすいという課題を有していた。また、大電流に対応するためにはセラミック基板に直接接合などの工法によって銅板を接合するなどの工法が必要とされていた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、大電流対応と高放熱性を高めるとともに、生産性および加工性に優れる放熱性配線基板およびその製造方法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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、リードフレームよりなる回路パターンと放熱板とを、貫通孔を有するとともにこの貫通孔の内部に接着剤を充填した無機絶縁体を介して圧接した構成とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放熱性配線基板およびその製造方法は、熱伝導性に優れた無機絶縁体を発熱素子の直下のみに配置することによって放熱性を高めることが可能となり、発光モジュール、電源モジュールおよび電装モジュールなどの大電流と放熱性が要求されるモジュール部品に用いることができる放熱性配線基板およびその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における放熱性配線基板について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１における放熱性配線基板の上面図であり、図２はその断面図である。
【００１６】
図１および図２において、１００は回路パターンとして用いたリードフレーム、１０２はＬＥＤチップ、１０８はコンポジット熱伝導性樹脂層であり、このコンポジット熱伝導性樹脂層１０８は無機酸化物などよりなるフィラー１１８がエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂１１６に分散した構成としたものである。また、１１０は銅、アルミニウムおよびこれらの合金などの熱伝導性に優れた放熱板である。また、リードフレーム１００は、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８を介して、放熱板１１０と接合することによって一体化されている。なお、ＬＥＤチップ１０２等の実装用の端子電極は図示していない。また、この放熱性配線基板は放熱性に優れることから、高発熱性を有するＬＥＤチップ１０２などの半導体デバイスの近傍に制御用ＩＣ等を表面実装することで、より高密度化を実現できることはいうまでもない。
【００１７】
さらに、リードフレーム１００の一面は、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８と同一平面を形成するように埋め込まれており、銅またはアルミニウムなどからなる熱伝導性に優れた放熱板１１０と一体化している。これによって、リードフレーム１００の横方向からの熱伝導性を高めることができる。
【００１８】
そして、リードフレーム１００の上には、ＬＥＤチップ１０２のような高発熱、大電流化素子を実装している。特に、このＬＥＤチップ１０２を実装したリードフレーム１００の下面には、少なくとも一つの貫通孔１２１を有するとともに、この貫通孔１２１の内部に未硬化の接着剤１２２を充填した無機絶縁体１２０を配置し、この無機絶縁体１２０を介してリードフレーム１００と放熱板１１０とを圧接することによって無機絶縁体１２０の一部がリードフレーム１００および放熱板１１０の一部に埋設するように構成している。さらに、圧接した状態で前記接着剤１２２を硬化させることによってリードフレーム１００と放熱板１１０を接合することによって、より強固にリードフレーム１００と放熱板１１０を接合することができる。これによって、リードフレーム１００と放熱板１１０を無機絶縁体１２０を介して、面接触性を十分に高めた状態で対向圧接するとともに固着力を高めることができ、発熱したＬＥＤチップ１０２の熱をリードフレーム１００にて横方向へ伝熱するとともに、熱伝導性に優れた無機絶縁体１２０を介して放熱板１１０へ効率良く熱伝導することによって、ホットスポットの発生を抑制し、放熱性に優れた放熱性配線基板を実現することができる。
【００１９】
これに対して、圧接しないで単に接触した状態のみでは接触界面における十分な熱伝導性は実現できなかった。また、無機絶縁体１２０の両面に熱伝導性に優れた接着剤などを介して接合した場合には接着剤の熱伝導性が律速となり、十分な放熱性を発揮することができなかった。
【００２０】
ここで、前記接着剤１２２は接合性を優先させるが、この接着剤１２２の構成をコンポジット熱伝導性樹脂層１０８と同じ材料を用いる方が好ましい。これによって、接合性と熱伝導性に優れるとともに効率よく放熱性配線基板を作製することができる。
【００２１】
以上のように、リードフレーム１００または放熱板１１０の展性、延性を利用して無機絶縁体１２０の一部が埋設する圧力で圧接することによって面接触性を高めることができることから高い熱伝導性を維持することができるとともに、貫通孔１２１に充填している接着剤１２２を介してリードフレーム１００と放熱板１１０を固着接合していることから経時変化の少ない放熱性を発揮できる熱伝導性配線基板を実現することができる。
【００２２】
また、無機絶縁体１２０の熱伝導性をコンポジット熱伝導性樹脂層１０８の熱伝導性よりも高いセラミック材料を用いることによって、より熱伝導性に優れた放熱性配線基板を実現することができ、ＬＥＤチップ１０２などの発熱の大きな部品を実装するリードフレーム１００の下面にのみ、この無機絶縁体１２０を配置することによって、発熱の大きな部品から発生する熱を速やかに効率よく、放熱板１１０へ熱を伝導することが可能となり、放熱性を大きく改善することができる。そして、この無機絶縁体１２０に用いる材料として熱伝導性、耐熱性および絶縁性に優れた材料が好ましく、入手性とコストの観点からセラミック材料が好ましい。特に、セラミック材料として、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮの中から少なくとも１種類以上を含有するセラミック材料が好ましい。これらの材料は熱伝導性、耐熱性および絶縁性において優れた特性を有しており、放熱性に優れた小型の放熱性配線基板を実現することができる。例えば、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、前記セラミック材料では２０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有しており、これらのセラミック材料を用いることによって、優れた放熱性を発揮することができる。
【００２３】
このように、発熱する半導体素子などを実装したリードフレーム１００の直下にコンポジット熱伝導性樹脂層１０８よりも熱伝導性の高い無機絶縁体１２０を部分的に配置することにより、放熱性に優れた放熱性回路基板を実現できるとともに、生産性に優れた放熱性配線基板の製造方法を提供することができる。そして、必要に応じて高発熱特性を有する各種電子部品を実装するリードフレーム１００の直下にこの無機絶縁体１２０を適宜配置することによってホットスポットなどの発生の少ない放熱性回路基板を実現することができる。
【００２４】
また、この無機絶縁体１２０の断面形状を矩形形状とすることによりその熱伝導性を均一にし、ホットスポットなどの発生をより抑制することができる。そして、矩形状あるいは板状のセラミック基板を用いることによってその電気的絶縁性と耐熱性を十分確保することができる。
【００２５】
また、無機絶縁体１２０を回路パターンであるリードフレーム１００の電極幅よりも大きくすることによって、その放熱性をより高めることができる。
【００２６】
また、無機絶縁体１２０のエッジを曲面形状とすることによって、圧接するときに起こるエッジ部の欠け、または割れなどが発生したりすることを抑制することができる。
【００２７】
また、無機絶縁体１２０の形状を回路パターンであるリードフレーム１００の上に実装する部品の形状よりも大きくすることによって熱の拡散性をより高めることができる。
【００２８】
次に、本実施の形態１における放熱性配線基板の別の例について説明する。
【００２９】
図３は本実施の形態１における別の例の放熱性配線基板の断面図であり、図３に示すように前記無機絶縁体１２０の両面に凹凸層１２３を設けることにより、リードフレーム１００または放熱板１１０との接触面積を拡大できるとともに、圧接による食い込み力を高め、リードフレーム１００または放熱板１１０と無機絶縁体１２０との接合性および熱伝導性を高めることができる。
【００３０】
なお、この凹凸層１２３を設ける面は、少なくとも圧接するリードフレーム１００および放熱板１１０と対向する面に設けることによってその効果を発揮することができる。
【００３１】
また、図４はさらに別の例の放熱性配線基板の断面図であり、図４に示すように例えば回路パターンであるリードフレーム１００と圧接する無機絶縁体１２０の表面にリードフレーム１００と同一の材料からなる圧接層１２４を形成しておくことによって、よりリードフレーム１００と無機絶縁体１２０の接合性と熱伝導性を高めることができる。また、放熱板１１０と無機絶縁体１２０とが対向する無機絶縁体１２０の表面においても同様である。従って、無機絶縁体１２０の両面に圧接層１２４を形成することが好ましい。なお、リ−ドフレーム１００と放熱板１１０の材質が異なっている場合には、それぞれに対応した圧接層１２４を形成することが好ましい。さらに、この圧接層１２４の表面に凹凸層１２３を設けることによって、さらにその性能を高めることができる。
【００３２】
このように、発熱素子を実装した回路パターンであるリードフレーム１００の下面のみに、貫通孔１２１を有するとともにこの貫通孔１２１の内部に接着剤１２２を充填した無機絶縁体１２０を配置し、この無機絶縁体１２０を介して放熱板１１０と圧接／接合することにより、より熱伝導性に優れた放熱性配線基板を実現することができる。
【００３３】
次に、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８について説明する。このコンポジット熱伝導性樹脂層１０８は、フィラー１１８と樹脂１１６から構成しており、このフィラー１１８としては、無機フィラーが望ましい。この無機フィラーとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮおよびＳｉＣから選ばれる少なくとも一つを含むことが望ましい。この無機フィラーを用いるとコンポジット熱伝導性樹脂層１０８の熱伝導性を高めることができる。
【００３４】
また、ＭｇＯを用いると線熱膨張係数を大きくすることも可能であり、反対にＢＮを用いると線熱膨張係数を小さくすることが可能となり、各種モジュールの設計によって適宜選択することによって使用材料の最適設計が可能となる。
【００３５】
次に、リードフレーム１００の材質としては、銅を主体とするものが望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率がともに優れているためである。さらに、リードフレーム１００となる銅素材に銅以外の添加剤を加えることが望ましい。例えばＣｕ＋Ｓｎの銅素材を用いることができる。Ｓｎの場合、例えばＳｎを０．１〜０．１５ｗｔ％添加することで、銅素材の軟化温度を４００℃まで高められる。比較のため、Ｓｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６ｗｔ％）を用いてリードフレーム１００を作製したところ、導電率は低いが、出来上がった放熱性配線基板において特に微細な回路パターンで歪が発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が２００℃程度と低いため、ＬＥＤチップ１０２の実装後の信頼性評価において変形する可能性があることが予想された。
【００３６】
一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６ｗｔ％の銅素材を用いた場合、部品実装やＬＥＤチップ１０２による発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。
【００３７】
そこで、この材料の軟化点を測定したところ、４００℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Ｚｒの場合、０．０１５〜０．１５ｗｔ％の範囲が望ましい。添加量が０．０１５ｗｔ％未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また、添加量が０．１５ｗｔ％より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Ｎｉは０．１〜５ｗｔ％、Ｓｉは０．０１〜２ｗｔ％、Ｚｎは０．１〜５ｗｔ％、Ｐは０．００５〜０．１ｗｔ％が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。
【００３８】
なお、添加量が少ない場合、軟化点の上昇効果が低い場合があり、多い場合には、導電率への影響の可能性がある。
【００３９】
同様に、Ｆｅの場合では０．１〜５ｗｔ％、Ｃｒの場合では０．０５〜１ｗｔ％の添加が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。
【００４０】
なお、銅合金の引張り強度は６００Ｎ／ｍｍ2以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ2を超える場合、リードフレーム１００の加工性に影響を与える場合がある。引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ2以下の材料は、Ｃｕの含有率が高く、導電率が低く、柔らかいために加工性にも優れており、本実施の形態１で用いるようなＬＥＤチップ１０２等の大電流用途に適切である。
【００４１】
なお、リードフレーム１００のコンポジット熱伝導性樹脂層１０８の同一平面に表出している面に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことで、リードフレーム１００への部品実装性を高められるとともに、配線の錆び防止が可能となる。そして、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８に接する面（埋設した面）には、半田層は形成しないことが望ましい。このようにコンポジット熱伝導性樹脂層１０８と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム１００とコンポジット熱伝導性樹脂層１０８の接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。
【００４２】
また、フィラー１１８は略球形状で、その直径は０．１〜１００μｍとしており、粒径が小さいほど樹脂１１６への充填率を向上できる。そのためコンポジット熱伝導性樹脂層１０８におけるフィラー１１８の充填量（もしくは含有率）は、熱伝導率の観点から７０〜９５重量％と高濃度に充填している。本実施の形態１では、フィラー１１８として、平均粒径３μｍと１２μｍの二種類のＡｌ2Ｏ3粉を混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のＡｌ2Ｏ3粉を用いることによって、大きな粒径のＡｌ2Ｏ3粉の隙間に小さな粒径のＡｌ2Ｏ3粉を充填できるので、Ａｌ2Ｏ3粉を９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。
【００４３】
この結果、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８の熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ程度となる。このフィラー１１８の充填率が７０重量％未満の場合、熱伝導性が低下する場合があり、フィラー１１８の充填率（もしくは含有率）が９５重量％を超えると、未硬化前のコンポジット熱伝導性樹脂層１０８の成型性に影響を与える場合がある。このように、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８とリードフレーム１００の接着性（例えば埋め込んだ場合や、その表面に貼り付けた場合）に影響を与え、リードフレーム１００に形成された比較的微細な配線部分への回り込みに影響を与える可能性がある。
【００４４】
そして、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８に用いる熱硬化性の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいることが好ましい。これらの樹脂は接合性、耐熱性および電気絶縁性に優れている。
【００４５】
また、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８からなる絶縁体の厚さは、薄くすれば、リードフレーム１００に装着したＬＥＤチップ１０２に生じる熱を放熱板１１０に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となり、厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して０．１〜０．５ｍｍの範囲に設定すれば良い。
【００４６】
次に、金属製の放熱板１１０としては、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。そして、本実施の形態１では、放熱板１１０の厚みを１ｍｍとしている。この放熱板１１０の厚みはモジュール全体の発熱量から放熱板の熱伝導性を考慮して適宜選択することができる。
【００４７】
また、放熱板１１０としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部を形成しても良い。
【００４８】
また、放熱性配線基板の線膨張係数は８×１０-6／℃〜２０×１０-6／℃としており、放熱板１１０やＬＥＤチップ１０２の線膨張係数に近づけることにより、基板全体の反りや歪みを小さくできる。また各種部品を表面実装する際、放熱性配線基板を構成する材料を適宜選択することによって、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。
【００４９】
また、回路パターンとなるリードフレーム１００の厚みは０．３〜１．０ｍｍ（更に望ましくは０．４〜０．８ｍｍ）が望ましい。これはＬＥＤチップ１０２を制御するには大電流（例えば３０Ａ〜１５０Ａであり、これは駆動するＬＥＤチップ１０２の数によって更に増加する場合もある）が必要であるためである。
【００５０】
さらに、０．３ｍｍより薄くなると無機絶縁体１２０をリードフレーム１００に圧接するとき、うまく埋設できないことがある。１．０ｍｍを超えると回路パターンとしての加工性に課題を有する場合がある。
【００５１】
このようにして、ＬＥＤチップ１０２のような発熱部は大電流と放熱性に優れた回路パターンであるリードフレーム１００に実装することで、例えば１００Ａのような大電流に対応でき、更にそこから発生した熱はリードフレーム１００および無機絶縁体１２０を介して放熱板１１０へ速やかに放熱できる。そして、無機絶縁体１２０以外の横方向にはコンポジット熱伝導性樹脂層１０８を介して放熱することができる。そして、このような構成とすることによって発熱素子のホットスポットを効率的に解消できることからＬＥＤチップ１０２の近傍に制御用ＩＣ１０４や各種表面実装部品等を配置することができる小型の放熱性配線基板を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における放熱性配線基板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は本発明の実施の形態２における放熱性配線基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００５４】
始めに、図５（ａ）に示すように、所定の形状に打ち抜き加工あるいはエッチング加工によって作製した銅板をリードフレーム１００として準備し、無機絶縁体１２０として５．０×３．０ｍｍ、厚み０．５０ｍｍ、純度９９％のアルミナ基板を準備し、放熱板１１０として厚み１．０ｍｍの銅板を準備した。
【００５５】
そして、アルミナ基板にレーザー加工によって０．７５ｍｍφの開口径を有する貫通孔１２１を４個均等な距離になるように穴開け加工した後、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８と同じ組成の未硬化のコンポジット熱伝導性樹脂を前記貫通孔１２１の内部へ接着剤１２２として充填した。
【００５６】
次に、図５（ｂ）に示すように前記リードフレーム１００と、無機絶縁体１２０と、実施の形態１で説明した組成からなる未硬化のシート状のコンポジット熱伝導性樹脂層１０８と、銅板からなる放熱板１１０を位置合わせして積層する。
【００５７】
なお、前記未硬化のシート状のコンポジット熱伝導性樹脂層１０８の一部を打ち抜きなどの工法を用いて無機絶縁体１２０を配置する所定の箇所に穴を開けておくことが好ましい。
【００５８】
また、確実に無機絶縁体１２０の配置を固定しておくために、放熱板１１０の一部に凹部を形成しておき、この凹部に無機絶縁体１２０を配置しておくことが好ましい。これによって、製造途中における無機絶縁体１２０の位置ずれを防止し、発熱する部品（ＬＥＤチップ１０２）の下部に精度良く無機絶縁体１２０を配置することができる。
【００５９】
そして、これらの積層体を加熱および加圧しながら１５０℃でエポキシ樹脂を熱硬化させることによって一体化接合する（図５（ｃ）参照）。このとき、無機絶縁体１２０を介してリードフレーム１００と放熱板１１０は圧接する必要がある。この圧接に必要な圧力は材質にもよるが、例えば厚み０．３ｍｍのリードフレーム１００と厚み１．０ｍｍの放熱板１１０に銅を用いた場合、１００〜３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力によって圧接することにより、無機絶縁体１２０であるアルミナ基板がリードフレーム１００および放熱板１１０に食い込むように埋設される。これによってリードフレーム１００および放熱板１１０と無機絶縁体１２０の対向面において面接触を確実にするとともに固着力も高めることとなる。
【００６０】
なお、圧接する際の圧力が高いとき、リードフレーム１００あるいは放熱板１１０の圧接面の反対の一面において凸部が形成されるときがある。この凸部が不必要であるならば研磨によって平坦にすることができる。
【００６１】
また、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８はリードフレーム１００の一面のみを表出するように充填される。従ってリードフレーム１００の存在しない隙間の領域ではコンポジット熱伝導性樹脂層１０８が塑性変形しながら流動することによって表出し、リードフレーム１００を埋設するように一体化接合している。このような構成とすることによって放熱性と熱伝導性をより高めることができる。
【００６２】
なお、コンポジット熱伝導性樹脂層１０８を構成する樹脂を充填する場合、フィラー１１８と、エポキシ樹脂などの樹脂１１６からなるコンポジット熱伝導性樹脂層１０８用の樹脂として、熱硬化性樹脂を使うことができる。例えば、未硬化の熱硬化性樹脂を金型から取り出すに十分な硬さに硬化させるには１２０℃で１０分以上の時間を有する。
【００６３】
そこで、この硬化時間を短縮して生産性を上げるためにプレゲル剤を混ぜることが好ましい。このプレゲル剤は、熱可塑性樹脂パウダーであり、未硬化の熱硬化性の絶縁樹脂の液状成分を吸収して膨張し、未硬化の絶縁樹脂がゲルとなるように作用する働きをする。このプレゲル剤は１２０℃の温度では１分程度で作用し、金型から取り出すに十分な硬さにすることができるため生産性を上げることができる。
【００６４】
次に、図５（ｄ）に示すようにリードフレーム１００の下面に無機絶縁体１２０を圧接した箇所に設けた実装用端子（図示せず）の上にＬＥＤチップ１０２を実装することによって、ＬＥＤチップ１０２より発生する熱はリードフレーム１００へ伝熱し、リードフレーム１００の熱は直下に配置したアルミナ基板から構成された無機絶縁体１２０へ伝熱し、その後無機絶縁体１２０の熱は放熱板１１０へと伝熱させることかできることから、放熱性に優れた小型の発光モジュールを作製することができる。
【００６５】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における放熱性配線基板の放熱性を高めた一例について、図面を用いて説明する。図６は本実施の形態３における放熱性配線基板を用いたモジュール部品の一例を示す斜視図である。図６において、本発明の特徴である大電流と高放熱が要求されるＬＥＤチップ１０２と、制御用ＩＣ１０４を近傍に実装した一例であり、１３８はフィン、１３６は端子電極、１４０は別の部品である。そして、ＬＥＤチップ１０２を実装するリードフレーム１００の下面には、貫通孔１２１を有するとともにこの貫通孔１２１の内部に接着剤１２２を充填した９９％アルミナ基板からなる無機絶縁体１２０を介して放熱板１１０に圧接して埋設している。これによって発熱素子であるＬＥＤチップ１０２の近傍に制御用ＩＣ１０４およびチップ部品１０６を配置することが可能である。
【００６６】
さらに、リードフレーム１００の一部を折り曲げて端子電極１３６とし、この部分に放熱用のフィン１３８等を取り付けることで、更に本発明の放熱性配線基板の放熱性を高めることができる。また、リードフレーム１００をコの字（もしくはブリッジ状）に形成することができる。このような形状とすることで、放熱性配線基板を他の回路基板の上に実装できるとともに、他の回路基板と放熱性配線基板との間に隙間を設けることができ、放熱性配線基板の熱を他の回路基板に伝えにくくできる。更に、この隙間に他の部品１４０を実装することもできる。なお、リードフレーム１００は、その断面が略四角形であることが望ましい。略四角形とすることで、限られた面積で最大の密度で大電流を流すことができる。
【００６７】
そして、リードフレーム１００の一部を張り出したパターンとし、この張り出したパターンの少なくとも片面に削りだし加工などを用いて放熱フィンを形成することで、放熱性と大電流化とファインパターン化を両立できる。
【００６８】
さらに、この張り出した端子の機能を有しているパターンを折り曲げて放熱性配線基板をマザー基板から浮かせて実装することで、放熱性と大電流化とファインパターン化と、実装性に優れたモジュール部品を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明の放熱性配線基板およびその製造方法を用いることで、ＬＥＤチップ等の大電流で高放熱が必要とされるパワー素子を実装できる小型モジュールが可能となり、製品の小型化、高性能化、低コスト化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１における放熱性配線基板の上面図
【図２】同断面図
【図３】同別の例の放熱性配線基板の断面図
【図４】同さらに別の例の放熱性配線基板の断面図
【図５】本発明の実施の形態２における放熱性配線基板の製造方法を説明するための工程断面図
【図６】本発明の実施の形態３における放熱性配線基板に部品を実装する例を説明するための斜視図
【図７】従来の放熱性配線基板の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００７１】
１００  リードフレーム
１０２  ＬＥＤチップ
１０４  制御用ＩＣ
１０６  チップ部品
１０８  コンポジット熱伝導性樹脂層
１１０  放熱板
１１６  樹脂
１１８  フィラー
１２０  無機絶縁体
１２１  貫通孔
１２２  接着剤
１２３  凹凸層
１２４  圧接層
１３６  端子電極
１３８  フィン
１４０  別の部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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