(57)【要約】【課題】従来、電極体をファインパターン化（電極体の配線幅や配線隙間を小さくすること）するには、電極体の薄層化が必要であるため、電極体を介した放熱効果が低下し、配線抵抗が増加するという課題を有していた。【解決手段】電極体１１を結合層１２を介して複数枚を積層し一体化し、積層電極体１３とし、これを金属板１５上の伝熱層１４に埋め込むことで、積層電極体１３をファインパターン化しても変形しにくくでき、更に積層によって肉厚化した電極体厚み１５ａによっても放熱効果を得られるため、ファインパターン化に対応できる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供する。【選択図】図１
2008210921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に一部以上を埋め込んだ積層電極体と、
からなる熱伝導基板であって、
前記積層電極体は、複数枚の電極体が厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項２】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に一部以上を埋め込んだ積層電極体と、
からなる熱伝導基板であって、
前記積層電極体は、複数枚の電極体が結合層を介して厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項３】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層の表面に固定した積層電極体と、
からなる伝熱基板であって、
前記積層電極体の一部以上は、略同一の電極体が複数枚、厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項４】
伝熱層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、
アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
を含む請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項５】
積層電極体を構成する複数枚の電極体の内、少なくとも一枚以上は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項６】
積層電極体を構成する複数枚の電極体の内、少なくとも一枚以上は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項７】
少なくとも、
複数の電極体を、位置合わせした状態で厚み方向に固定し積層電極体とする工程と、
金属板上に固定した伝熱材の表面に、前記積層電極体の一部以上を埋め込む工程と、
前記伝熱材を硬化させる工程と、
を含む熱伝導基板の製造方法。
【請求項８】
少なくとも、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部分以上を埋め込んだ複数枚の電極体からなる積層電極体と、から構成された熱伝導基板と、
前記積層電極体上に実装した電子部品と、からなる回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器のパワー半導体等を用いた電源回路や、高輝度の発光ダイオード等を用いたバックライト等の照明機器の製造に使用される熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュール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、パワー半導体等を用いた電源回路や、高輝度の発光ダイオード（あるいは半導体レーザー）等を用いたバックライト等の照明機器の製造に使用される熱伝導基板は、銅箔等で形成した配線パターン（以下、電極体と呼ぶ）の緻密化（あるいはファインパターン化）が求められている。
【０００３】
図１０（Ａ）（Ｂ）は、ともに従来の熱伝導基板の一例を示す斜視断面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）において、リードフレーム等からなる電極体１は、絶縁層２の表面に一部分以上が埋め込まれている。そして、電極体１を埋め込んだ絶縁層２は、金属板３の上に固定している。そして電極体１の上に、電子部品４を、矢印９ａに示すように実装する。また電子部品４と電極体１の間に、ワイヤー５や半田（図示していない）等を用いて実装する。
【０００４】
図１０（Ｂ）は、従来の熱伝導基板の放熱メカニズムを説明する斜視断面図である。図１０（Ｂ）において、電子部品４に発生した熱は、電極体１を矢印９ｂに示すように広がる。同時に電子部品４に発生した熱は、電極体１を介し矢印９ｃに示すように絶縁層２を介して金属板３に伝わり放熱される。
【０００５】
次に従来の熱伝導基板のファインパターン化について、図１１（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、ともにファインパターン化した従来の熱伝導基板の断面図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において、電極体１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃに一部分以上が埋め込まれている。ここで電極体１ａ〜１ｃの違いは、配線厚み６ａ〜６ｃや配線幅７ａ〜７ｃである。図１１（Ａ）はファインパターン化する前、図１１（Ｂ）はファインパターン化した後、図１１（Ｃ）は更なるファインパターン化をした後に相当する。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特許第３３１２７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし図１１（Ａ）〜（Ｃ）の構成では、電極体１ａ〜１ｃをファインパターン化する（例えば、配線間の隙間を縮める、配線幅を細くする、配線ピッチを詰める等）場合、配線厚み６ａ〜６ｃを薄くせざるをえない。その結果、電極体１ａ〜１ｃの断面積が小さくなり、電子部品４の放熱効果が低下する。また断面積が小さくなり、配線抵抗が増加した分、配線部分における発熱（ジュール熱）が生じてしまう。その結果、熱伝導基板の放熱性が低下する可能性がある。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題を解決するため、配線をファインパターン化した場合でも、その放熱効果が低下しにくく、配線抵抗も低く保てる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュール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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだ積層電極体と、からなる熱伝導基板であって、前記積層電極体は、複数枚の電極体が厚み方向に積層したものである熱伝導基板である。
【００１０】
このような構成によって、配線パターンとなる電極体を複数枚、厚み方向に積層する（例えば、ファインパターン化が容易な肉薄の電極体を複数枚積層、一体化する）ことで、放熱効果が低下しにくく、配線抵抗による発熱（ジュール熱）も抑制でき、各種回路モジュールの小型化を実現する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、伝熱層の表面に固定した電極体をファインパターン化した場合でも、放熱効果が低下しにくく、配線抵抗も低く保てるため、パワー系の半導体や、高輝度の発光ダイオード等を高密度実装することができ、各種回路モジュールやこれらを用いた機器の小型化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。
【００１３】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における熱伝導基板について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態における熱伝導基板の断面図である。図１において、１１は電極体、１２は結合層、１３は積層電極体である。積層電極体１３は、略同一形状の電極体１１が、複数枚、結合層１２を介して、厚み方向に複数枚積層、一体化したものである。１４は伝熱層、１５は金属板、１６は電極体厚み、１７は電極体幅、１８は電極体隙間、１９は電子部品、２０は半田である。
【００１５】
図１において、金属板１５の上には、シート状の伝熱層１４が形成され、前記伝熱層１４に、一部以上を埋め込んだ積層電極体１３を形成している。そして積層電極体１３の上に、半田２０等を介して、放熱が必要とされる電子部品１９を実装する。
【００１６】
ここで電極体１１は、銅板（あるいは銅箔）やアルミニウム板（あるいはアルミニウム箔）を、配線パターン状に、プレス加工等で略同一形状（更にはファインパターン状）に形成したものである。そしてこの電極体１１を、結合層１２（例えば、後述するような高温半田）を介して、厚み方向に積層、一体化している。
【００１７】
そして、電極体１１として、ファインパターンの形成に有利な肉薄の金属材料（金属板、あるいは金属箔）を用い、これをファインパターンに加工し、これを厚み方向に積層することで、ファインパターンでありながらも、その肉厚を増加させている。その結果、積層電極体１３は、肉厚でありながらも、電極体隙間１８や電極体幅１７を細く（あるいはファインパターンに）形成することができる。次に図２（Ａ）（Ｂ）を用いて、熱伝導基板への電子部品の実装方法と、実装された電子部品の放熱効果について説明する。
【００１８】
次に図２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。図２（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板の斜視図である。図２（Ａ）（Ｂ）における２１ａ、２１ｂは矢印である。
【００１９】
図２（Ａ）において、矢印２１ａは電子部品１９を放熱基板の上に実装する様子を示す。図２（Ａ）において、金属板１５の上には、シート状の伝熱層１４が固定されている。そして伝熱層１４には、積層電極体１３の一部以上を埋め込んでいる。図２（Ａ）において、電極体１１は、電極用の金属板（あるいは金属箔）を金型等で所定形状に打抜いた（あるいはエッチングで加工した）ものである。また複数枚の電極体１１は、途中に結合層１２を介して、積層、一体化している。ここで結合層１２は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、内側に凹む（あるいはメニスカスが内側）ようにしている。このように結合層１２を、電極体１１より凹ませる（少なくとも突出さないようにする）ことで、積層電極体１３をファインパターン化した場合での、隣接したパターン同士のショートの防止効果や、アンカー効果が得られる。
【００２０】
なお結合層１２は、導電材料で形成することが望ましい。導電材料とすることで、積層電極体１３の配線抵抗を低下し、積層した電極体１１間の熱伝導性を高めることができる。
【００２１】
図２（Ｂ）は、電子部品１９に発生した熱が、積層電極体１３を介して放熱（あるいはヒートスプレッド）する様子を示す斜視図である。図２（Ｂ）における矢印２１ｂは、電子部品１９に発生した熱が、積層電極体１３を介して放熱する様子を示す。
【００２２】
なお図１、図２（Ａ）（Ｂ）において積層電極体１３の表面に形成したソルダーレジスト等も図示していない。
【００２３】
次に電極体１１について説明する。電極体１１を複数枚（つまり同じ材質、同じ厚み、同じ金型で加工したものを複数枚）用意し、これを厚み方向に積層したものである。こうすることで積層電極体１３を形成する際にバラツキが発生しにくい。例えば、厚み０．０５ｍｍの銅箔を金型を使って打抜き加工する場合、（線間／線幅）＝（０．０５ｍｍ／０．０５ｍｍ）のようなファインパターンを加工する。そしてこの電極体１１を２枚積層することで、厚み０．１０ｍｍで、（線間／線幅）＝（０．０５ｍｍ／０．０５ｍｍ）の積層電極体１３を製造できる。このようにして、従来の電極体１１と同じファインパターンでありながらも、その厚みを積層枚数に応じて増加することで、放熱性や電気伝導性を得られる。更に厚みを積層枚数に応じて増加することで、機械的な強度アップが可能で、高信頼性が要求される車載用の用途にも対応できる。また伝熱層１４に、埋め込む前の状態での強度も、積層枚数に応じて増加でき、パターン自体が変形しにくい分、取り扱いが容易となる。こうして電極体厚み１６を薄くした場合でも、放熱に必要なだけの厚みを有する積層電極体１３を作成する。
【００２４】
こうして例えば厚み０．０５ｍｍの電極体１１を、２枚厚み方向に積層した場合、厚み０．１０ｍｍで、（線間／線幅）＝（０．１０ｍｍ／０．１０ｍｍ）のような高アスペクト比の積層電極体１３を作成する（なお結合層１２の厚みは計算していない）。またこうして作成した積層電極体１３は、その線間や線幅に比べて、その厚みをより高肉厚化できるため、図１（Ｂ）で示したような課題は発生しにくい。
【００２５】
なお電極体１１は、互いに同じ材料、同じ厚みとすることができる。これらの厚みは０．０２ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下（望ましくは０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下、更に望ましくは０．０８ｍｍ以上、０．１１ｍｍ以下）が望ましい。これら電極体１１の厚みが０．０２ｍｍ未満の場合、薄すぎて単体での取り扱いが難しい場合がある。また厚みが０．２０ｍｍより厚い場合、線間／線幅＝０．０２ｍｍ以下／０．０２ｍｍ以下のファインパターンの加工が難しくなるため、放熱基板のファインパターン化に限度がある。
【００２６】
また積層電極体１３を構成する電極体１１の積層枚数は、２枚以上１０枚以下（望ましくは５枚以下、更に望ましくは３枚以下）が望ましい。積層枚数が１枚の場合、電極体１１が非常に薄いこともあって変形する可能性がある。また積層枚数が１０枚を超えた場合、積層ズレが発生する確率が増加するため、ファインパターン化に影響する可能性がある。なお積層枚数が２枚でも、放熱性や熱伝導性が２倍になる。また積層枚数が３枚でも、同様に充分な効果が得られる。このように使用用途に応じて、２枚あるいは３枚の積層でも充分対応することができる。
【００２７】
このように本実施の形態で説明する放熱基板は、積層電極体１３を用いることで配線パターンをファインパターン化してもショートしにくい。また配線パターンをファインパターン化しても放熱性が影響を受けにくい。
【００２８】
次に図３〜図４を用いて、積層電極体１３の製造方法の一例について説明する。図３（Ａ）（Ｂ）、図４（Ａ）（Ｂ）は、複数枚の電極体を積層する様子を説明する断面図である。
【００２９】
図３（Ａ）に示すように、電極体１１の少なくとも片面以上に結合層１２を形成する。そして金型を用いたプレス打抜き工程（図示していない）を経て、図３（Ｂ）の形状に加工する。そして、図４（Ａ）（Ｂ）に示すようにして、これらを積層し、積層電極体１３を形成する。
【００３０】
図４（Ａ）（Ｂ）は、積層電極体を形成する様子を示す断面図である。図４（Ａ）（Ｂ）において、２２はプレスである。そして、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、複数枚の電極体１１を位置合わせし、矢印２１に示すように厚み方向に積層し、一体化（あるいは固定）する。ここで矢印２１は、プレス装置（図示していない）の動作方向を示す。なお積層電極体１３を作成するには、プレス以外にも、溶接装置（超音波溶接装置やスポット溶接装置、プロジェクション溶接装置、レーザー溶接等、これらは図示していない）による一体化も可能である。また結合層１２として、導電性接着剤や半田（高温半田も含む）等を選ぶことが（あるいは併用しても）できる。こうして、複数枚の電極体１１を、厚み方向に積層し一体化する。なお溶接によって積層電極体１３を作成する場合、結合層１２を省略することも可能である。
【００３１】
次に図５〜図７を用いて、熱伝導基板の製造方法について説明する。図５〜図７は、熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図である。図５において、２３はフィルム、２４は伝熱シートである。まず図５に示すように、プレス２２の中に、金属板１５の上に伝熱シート２４や汚れ防止用のフィルム２３をセットする。なお図５において、金型等は図示していない。そして図６に示すように、伝熱シート２４や金属板１５を、プレス２２を用いて矢印２１の方向へプレスし一体化する。ここで伝熱シート２４とは、後述する伝熱材量をシート状に予備成形したものである。なお図５において、伝熱シート２４は、プレス時に空気を抜けやすくするために、中央部を僅かに凸状としている。
【００３２】
図６は、金属板１５と伝熱シート２４を一体化する様子を示す断面図である。図６において、伝熱シート２４等をプレス時に加熱することで、伝熱シート２４を軟化でき、金属板１５との密着効果を高めている。また図６に示すように、フィルム２３を、伝熱シート２４とプレス２２（あるいは金型、なお金型は図示していない）の間に挟んでおくことで、伝熱シート２４がプレス２２や金型（図示していない）の表面に、汚れとして付着することを防止できる。
【００３３】
図７は、プレスが終了した様子を示す。図７の矢印２１が示すように、プレス２２を互いに引き離す。更にフィルム２３を、伝熱シート２４の表面から引き剥がす。そして伝熱シート２４を、加熱装置の中で加熱し、硬化させ、伝熱層１４とする。なおフィルム２３を剥離した状態で、加熱することで、フィルム２３の熱収縮（シワ発生）の影響を防止できる。
【００３４】
ここでシート状の伝熱層１４（あるいは伝熱シート２４）としては、樹脂とフィラーとからなる伝熱性のコンポジット材料を用いることができる。例えば無機フィラー７０重量％以上９５重量％以下と、熱硬化性樹脂５重量％以上３０重量％以下の部材が望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が適当である（０．１μｍ未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また１００μｍを超えると伝熱層１４の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため伝熱層１４における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために７０から９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３μｍと平均粒径１２μｍの２種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、伝熱層１４の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。
【００３５】
なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特に酸化マグネシウムを用いると線熱膨張係数を大きくできる。また酸化ケイ素を用いると誘電率を小さくでき、窒化ホウ素を用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして伝熱層１４としての熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、熱伝導基板の放熱性に影響を与える。また熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。
【００３６】
なお熱硬化性樹脂は、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。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。伝熱層１４の厚みは、薄くすれば、電極体１１（あるいは積層電極体１３）の熱を金属板１５に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層１４の厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである５０μｍ以上１０００μｍ以下に設定すれば良い。
【００３７】
なお伝熱層１４としては、また無機フィラーと樹脂（熱硬化性、あるいは熱軟化性）樹脂からなる、キャスティング法等で作成した熱伝導性のフィルムを用いることもできる。
【００３８】
次に電極体１１の材質について説明する。ここで電極体１１の材料としては、銅を主体とするもの（例えば銅箔や銅板）が望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。こうした用途としては、プリント配線板用の銅箔（例えば、厚み１２、１８、３５、７０μｍ等が市販されている）を使うことができる。銅箔（一般的に厚み１００μｍ未満のもの）のように薄いものを用いることで、ファインパターン形成が容易となり、銅箔で形成した略同一形状の電極体１１を複数枚、積層することで、ファインパターンでありながらも、その膜厚を積層数に応じて増加できる。また銅箔以外に、銅板（一般的に厚み１００μｍ以上）を用いることができる。銅板としては、リードフレーム用の銅板（例えば、厚み１００、２００、３００、５００μｍ等）を利用できる。こうしたリードフレーム用の銅板としては、例えばタフピッチ銅（合金記号：Ｃ１１００）や無酸素銅（合金記号：Ｃ１０２０）等を用いることが望ましい。こうした材料は原料の電気銅を溶解して製造したものである。ここでタフピッチ銅は、銅中に酸素を残した精錬銅であり、電気伝導性や加工性に優れている。タフピッチ銅の場合、例えばＣｕ９９．９０ｗｔ％以上、無酸素銅の場合、例えばＣｕ９９．９６ｗｔ％以上が望ましい。銅の純度が、これら数字未満の場合、不純物（例えば酸素の影響によるＣｕ２Ｏの含有量が大きくなるので）の影響によって、加工性のみならず熱伝導性や電気伝導性に影響を受ける場合がある。こうした部材は安価であり、量産性に優れている。なお電極体１１のパターニング方法としては、エッチングでも良いが、プレス２２（あるいは金型）による打ち抜きがパターンの同一性、量産性の面から適している。
【００３９】
更に必要に応じて各種銅合金を選ぶことも出来る。例えば、電極体１１として、加工性や、熱伝導性を高めるためには、銅素材に銅以外の少なくともＳｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等の群から選択される少なくとも１種類以上の材料とからなる合金を使うことも可能である。例えばＣｕを主体として、ここにＳｎを加えた、銅材料（以下、Ｃｕ＋Ｓｎとする）を用いることができる。Ｃｕ＋Ｓｎ銅材料（あるいは銅合金）の場合、例えばＳｎを０．１重量％以上０．１５重量％未満添加することで、その軟化温度を４００℃まで高められる。比較のためＳｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６重量％）を用いて、電極体１１を作成したところ、導電率は低いが、出来上がった熱伝導基板において特に形成部等に歪み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、後の部品実装時（半田付け時）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６重量％の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品の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。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重量％以上０．１５重量％の範囲が望ましい。添加量が０．０１５重量％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０．１５重量％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重量％以上５重量％未満、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％未満、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％未満が望ましい。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。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Ｆｅの場合０．１重量％以上５重量％以下、Ｃｒの場合０．０５重量％以上１重量％以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。
【００４０】
なおこれら電極体１１に使う銅材料の引張り強度は、６００Ｎ／平方ｍｍ以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍを超える材料の場合、これら電極体１１の加工性に影響を与える場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍ以下（更にこれら電極体１１に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは４００Ｎ／平方ｍｍ以下）とすることでスプリングバック（必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと）の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにこれら電極体１１の材料としては、Ｃｕを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にこれら電極体１１による放熱効果も高められる。なおこれら電極体１１に使う銅合金の引張り強度は、１０Ｎ／平方ｍｍ以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度（３０〜７０Ｎ／平方ｍｍ程度）に対して、これら電極体１１に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。これら電極体１１に用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／平方ｍｍ未満の場合、これら電極体１１の上に電子部品１９等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてこれら電極体１１の部分で凝集破壊する可能性がある。
【００４１】
なお電極体１１の電子部品１９等の実装面に、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も有用である。なお電極体１１や積層電極体１３の伝熱層１４に接する面には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層１４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、電極体１１や積層電極体１３と、伝熱層１４との接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。
【００４２】
また金属板１５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からできている。特に本実施の形態では、金属板１５の厚みを１ｍｍ（望ましくは０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の厚み）としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる（なお金属板１５の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板１５の厚みが５０ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１５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、伝熱層１４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（あるいは凹凸部）を形成しても良い。全膨張係数は８〜２０ｐｐｍ／℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、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。
【００４３】
次に図８を用いて、本発明の放熱基板を用いた回路モジュールについて説明する。回路モジュールによっては、一つの熱伝導基板の上に、放熱を必要とする電子部品１９（例えば、電源回路等で大電流で駆動するパワー半導体等、以下、パワー電子部品と呼ぶ）と、一般電子部品（信号処理を行うための、微弱電流で駆動する信号用半導体等であり以下、一般電子部品と呼ぶ）とを、隣接して高密度実装する必要がある。これはパワー電子部品と、一般電子部品を別々の基板（例えばパワー電子部品等を放熱基板、一般電子部品等をガラスエポキシ基板）に実装した場合、互いの基板を配線を介して接続する必要が生じ、この配線がノイズの影響を受けやすくなる。その結果、回路モジュールが誤動作する可能性が増加する。
【００４４】
図８（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ回路モジュールの一例を示す上面図及び断面図である。図８（Ａ）（Ｂ）において、２６は端子である。点線２５ａは一般電子部品（あるいはその実装位置）、点線２５ｂはパワー電子部品（あるいはその実装位置）を示す。図８（Ａ）において、熱伝導基板の表面には、少なくとも積層電極体１３の最上層である電極体１１と伝熱層１４が露出している。図８（Ａ）の矢印２１ａは、電極体１１ａの上に電子部品（図８（Ｂ）における電子部品１９ｂ）に発生した熱を放熱する様子を示す。なお図８（Ａ）における電極体１１ａ、１１ｂは、図８（Ｂ）に示す積層電極体１３の伝熱層１４からの露出部に相当する。
【００４５】
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の矢印２１ｂにおける断面図である。図８（Ｂ）において、パワー半導体等の電子部品１９ｂは、積層電極体１３の上に実装している。そしてパワー半導体等の電子部品１９ｂに発生した熱は、矢印２１ｃに示すように積層電極体１３を介して放熱する。こうして、ファインパターンと、高放熱を両立させる熱伝導基板を実現する。
【００４６】
なお図１〜図８において、伝熱層１４にその一部分以上を埋め込む配線部分は、積層電極体１３だけで構成する必要は無い。厚み０．１〜１．０ｍｍ程度の１枚もののリードフレームからなる電極体１１と、積層電極体１３とを、同時に伝熱層１４に埋め込む、あるいは互いに組合せて使うこともできる。このように、用途に応じて一般のリードフレーム（あるいは一枚ものの電極体１１）と、積層電極体１３とを組み合わせても良い。また積層電極体１３の積層枚数は、すべて同じにする必要はない。その用途に応じて、２枚積層、あるいは３枚積層と、一枚の基板の上で使い分けることもできる。また積層電極体１３の一部分を２層、一部分を３層と言うように、部分的に積層枚数を変化させることも可能である。こうすることで回路ニーズ（局所的な放熱が必要）に応じて、熱伝導基板の最適化設計が可能となる。
【００４７】
またパワー電子部品（例えば１９ｂ）と、一般電子部品（例えば１９ａ）を隣接して実装することで、線路長を短くできるため、配線がアンテナになってノイズの影響を拾う可能性を小さくできる。その結果、モジュール化した回路の耐ノイズ特性が増加し（誤動作を抑えられ）、電子機器の安定化や低消費電力化を実現する。
【００４８】
次に図９を用いて、他の回路モジュールについて説明する。図９（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ回路モジュールの一例を示す上面図と断面図である。図９（Ａ）の矢印２１ｂにおける断面が、図９（Ｂ）である。図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、積層電極体１３を用いることで、矢印２１ａ、２１ｂに示すような優れた放熱特性を実現しながら、電極体隙間１８ａ、１８ｂを更に狭くすることができ、回路モジュールの小型化が可能となる。また回路モジュールを小型化することで、電子部品間の配線長さを短くできるため、回路モジュール全体での耐ノイズ特性を向上できる。
【００４９】
従来のプラズマディスプレイ等の電源モジュールでは、大電流の高精度な駆動が要求される。こうした用途に使われる回路モジュールでは、図７（Ａ）（Ｂ）や図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、放熱を必要とする電子部品１９ｂ（大電流で駆動されるパワー半導体等）と、一般の電子部品１９ｂ（パワー電子部品を制御するための信号処理用半導体等、以下一般電子部品と呼ぶ）とが使われる。しかし従来の回路モジュールでは、こうしたパワー電子部品は放熱基板（放熱性に優れるが、ファインパターンが苦手）に、一般電子部品はガラスエポキシ基板（ファインパターン化が可能であるが、放熱性が低い）にと、互いの用途に応じた別々の基板に実装し、これら複数の基板間を配線ケーブル（あるいは複数本のリード線、例えば長さ１〜１０ｃｍ程度）で接続していた。しかしこうした基板間を接続する複数本のリード線が、アンテナとなってしまい様々なノイズを拾う。こうしてノイズの影響を受けやすくなった回路モジュールは、誤動作する確率が増加し、機器の高精度化、低消費電力化に影響を与える。
【００５０】
一方、本実施の形態の放熱基板の場合、ファインパターン化と、高放熱化を両立できるため、放熱が必要なパワー電子部品と、ファインパターン化が求められる一般電子部品を、同じ放熱基板の上に近接して実装することができる。このようにしてパワー電子部品と、一般電子部品との回路パターン（あるいは配線長）を最短化（あるいは最適化設計）することで、ノイズの影響を受けにくくなる。その結果、本実施の形態の放熱基板を用いることで、ノイズに強い回路モジュールを提供でき、機器の高精度化、低消費電力化を実現できる。更にプラズマディスプレイ等の電源ユニット（例えば、プラズマディスプレイのサステイン回路や電力回収回路）に用いることで、プラズマテレビの画質の向上や消費電力の削減が可能となる。
【００５１】
以上のようにして、金属板１５と、前記金属板１５の上に固定したシート状の伝熱層１４と、前記伝熱層１４に一部以上を埋め込んだ積層電極体１３と、からなる熱伝導基板であって、前記積層電極体１３は、複数枚の電極体１１が厚み方向に積層したものである熱伝導基板によって、ファインパターン化と高放熱化を両立することができ、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５２】
金属板１５と、前記金属板１５の上に固定したシート状の伝熱層１４と、前記伝熱層１４に一部以上を埋め込んだ積層電極体１３と、からなる熱伝導基板であって、前記積層電極体１３は、複数枚の電極体１１が結合層１２を介して厚み方向に積層したものである熱伝導基板によって、ファインパターン化と高放熱化を両立することができ、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５３】
金属板１５と、前記金属板１５の上に固定したシート状の伝熱層１４と、前記伝熱層１４の表面に固定した積層電極体１３と、からなる伝熱基板であって、前記積層電極体１３の一部以上は、略同一の電極体１１が複数枚、厚み方向に積層したものである熱伝導基板によって、ファインパターン化と高放熱化を両立することができ、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５４】
伝熱層１４は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含む放熱基板によって、ファインパターン化と高放熱化を両立することができ、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５５】
積層電極体１３を構成する複数枚の電極体１１の内、少なくとも一枚以上は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である放熱基板によって、ファインパターン化と高放熱化を両立することができ、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５６】
積層電極体１３を構成する複数枚の電極体１１の内、少なくとも一枚以上は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である放熱基板によって、ファインパターン化と高放熱化を両立することができ、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５７】
少なくとも、複数の電極体１１を、位置合わせした状態で厚み方向に固定し積層電極体１３とする工程と、金属板１５上に固定した伝熱材の表面に、前記積層電極体１３の一部以上を埋め込む工程と、前記伝熱材を硬化させる工程と、を含む熱伝導基板の製造方法によって、ファインパターン化と高放熱化を両立する放熱基板を製造でき、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５８】
少なくとも、金属板１５と、前記金属板１５の上に固定したシート状の伝熱層１４と、前記伝熱層１４の表面に固定した複数枚の電極体１１が必要に応じて結合層１２を介して一体化されてなる積層電極体１３と、から構成された熱伝導基板と、前記積層電極体１３上に実装した電子部品１９と、からなる回路モジュールによって、機器の小型化、高性能化に貢献する。
【００５９】
以上のようにして、電極体１１を結合層１２を介して複数枚を積層し一体化し、積層電極体１３とし、これを金属板１５上の伝熱層１４に埋め込むことで、積層電極体１３をファインパターン化しても変形しにくくでき、更に積層によって肉厚化した電極体厚み１５ａによっても放熱効果を得られ、ファインパターン化に対応できる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールによって、プラズマテレビ、液晶テレビ、あるいは車載用各種電装品、あるいは産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態における熱伝導基板の断面図
【図２】（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板の斜視図
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、ともに複数枚の電極体を積層する様子を説明する断面図
【図４】（Ａ）（Ｂ）は、ともに複数枚の電極体を積層する様子を説明する断面図
【図５】熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図６】熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図７】熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ回路モジュールの一例を示す上面図及び断面図
【図９】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ回路モジュールの一例を示す上面図と断面図
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は、ともに従来の熱伝導基板の一例を示す斜視断面図
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、ともにファインパターン化した従来の熱伝導基板の断面図
【符号の説明】
【００６２】
１１  電極体
１２  結合層
１３  積層電極体
１４  伝熱層
１５  金属板
１６  電極体厚み
１７  電極体幅
１８  電極体隙間
１９  電子部品
２０  半田
２１  矢印
２２  プレス
２３  フィルム
２４  伝熱シート
２５ａ、２５ｂ  点線
２６  端子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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