(57)【要約】【課題】パワー素子のように発熱の大きな半導体装置等を搭載するのに好適で、放熱板やヒートスプレッダを設ける必要がなく、モジュールを組み立てる際の部品点数を少なくできる回路基板を提供する。【解決手段】回路基板１０は、廃熱機能を有する基板１１上に、配線層１２が絶縁層１３を介して設けられている。配線層１２は、熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さく形成されている。配線層１２の絶縁層１３と反対側の面上には、半田１４を介して半導体装置１５等が実装（搭載）されている。基板１１は、アルミニウム系金属で形成されるとともに、冷却媒体が流れる冷却媒体通路を備えている。配線層１２は、ＡｌＳｉＣ系複合材料部としてのＡｌＳｉＣ部１２ａを挟んで両面にアルミニウム層１２ｂ，１２ｃが配置された構成である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃熱機能を有する基板上に、熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さい金属複合材製の配線層が絶縁層を介して設けられている回路基板。
【請求項２】
前記配線層は、配線層上に実装された部品の熱膨張係数に対応して厚さが変化している請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記配線層は、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍＫ）以上である請求項１又は請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記配線層は、銅とインバーの複合部を挟んで両面に銅層が配置された構成である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項５】
前記配線層は、ＡｌＳｉＣ系複合材料部を挟んで両面にアルミニウム層が配置された構成である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記基板は、冷却媒体が流れる冷却媒体通路を備えている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記冷却媒体通路は、車両に装備された冷却媒体循環路に連通可能に形成されている請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
前記絶縁層は、接着機能を備えた樹脂で形成されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば半導体装置や電子部品が搭載される回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板に搭載（実装）された半導体装置や電子部品等から発生する熱を放散させるため、一般にヒートシンクが用いられる。ヒートシンクを金属製とした場合は、金属と半導体装置等との熱膨張係数の差が大きく、冷熱サイクル寿命が短くなる。そこで、ＡｌＳｉＣ系複合材料製のヒートシンク備えたヒートシンク付きセラミック回路基板が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、セラミック基板の両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して第１及び第２アルミニウム板が積層接着され、ＡｌＳｉＣ系複合材料により形成されたヒートシンクが第１アルミニウム板の表面に積層接着される。第２アルミニウム板はエッチングにより所定のパターンの回路となる。
【０００３】
また、小型薄型化電子部品との接続信頼性に優れ、高密度実装が可能な多層プリント配線板が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２の多層プリント配線板は、繊維、粒子などの副材料と合成樹脂との混合体よりなる絶縁基板と、該絶縁基板の表面に設けたパターンとにより構成したプリント基板を用い、該プリント基板を複数枚積層して構成される。そして、前記多層プリント配線板における少なくとも最外層のパターンは、前記絶縁基板よりも小さい熱膨張係数を有する金属よりなる。前記金属としては４２アロイ、コバール、銅−インバー−銅合金、ステンレススチールが挙げられている。
【特許文献１】特開平１０−６５０７５号公報（明細書の段落［００１６］、［００１７］、図１）
【特許文献２】特開平７−１０６７７０号公報（明細書の段落［００１５］〜［００１７］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の構成では、基板（セラミック基板）の他にヒートシンクが必要なため、部品点数が増える。また、このようにヒートシンクを備えた回路基板においては、回路基板に実装される半導体装置や電子部品等から発生する熱量が少ない場合はヒートシンクからの放熱で十分である。しかし、前記熱量が多い場合は、ヒートシンクをより冷却機能の高い冷却部に接続して使用する必要がある。冷却機能の高い冷却部としては冷却媒体が強制的に流れる通路を有するケースやブロックがある。その場合、ヒートシンクは、ケース等にネジにより固定される。その際、ヒートシンクとケースとの対向する表面の凹凸を埋めるためグリース層が介在される。グリースの熱伝導率は０．８Ｗ／（ｍＫ）程度と低く、ヒートシンクと冷却部との間の熱抵抗が増加するため、半導体装置等の大電流化やモジュールの小型化の障害となっている。
【０００５】
また、特許文献２には基板の表面に絶縁基板よりも小さな熱膨張係数を有する金属製のパターンを設けることは開示されているが、目的は熱膨張係数の差を小さくすることにあり、放熱性に関しては配慮されていない。例えば、４２アロイやコバールは熱伝導率が１０Ｗ／（ｍＫ）程度のため放熱性が悪くなる。
【０００６】
本発明は前記の従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、例えば、パワー素子のように発熱の大きな半導体装置等を搭載するのに好適で、放熱板やヒートスプレッダを設ける必要がなく、モジュールを組み立てる際の部品点数を少なくできる回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、廃熱機能を有する基板上に、熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さい金属複合材製の配線層が絶縁層を介して設けられている。ここで、「廃熱機能を有する」とは、放熱だけでなく、冷却媒体等により強制的に熱が除去される機能を備えている」ことを意味する。また、「金属複合材」とは、一種類の金属単体ではなく、複数の金属あるいは金属とセラミックスとが複合されたものを意味する。
【０００８】
この発明では、配線層が設けられる基板自身が廃熱機能を備えているため、半田を介して配線層上に実装された半導体装置や電子部品等から発生する熱が、放熱板やヒートスプレッダを設けることなく効率良く除去され、基板上に搭載される半導体装置の大電流化やモジュールの小型化が容易になる。また、配線層は、全体としてその熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さいため、半導体装置と配線層との熱膨張係数の差が従来より小さくなり、冷熱サイクルの寿命が長くなるとともに、半田接続部の信頼性が向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記配線層は、配線層上に実装された部品の熱膨張係数に対応して厚さが変化している。この発明では、配線層を構成する材料の熱膨張係数は、配線層の厚さが厚くなるほど小さくなるため、配線層の厚さを部分的に変化させることにより、熱膨張係数が部分的に異なる配線層が得られる。一方、配線層上に実装される半導体装置及び電子部品の熱膨張係数は、物によって異なる。従って、配線層の厚さを配線層上に実装された部品の熱膨張係数に対応して変化させた構成とすれば、冷熱サイクルにおいて半田接続部に無理な力が加わるのがより抑制される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記配線層は、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍＫ）以上である。
配線層の熱伝導率が半田の熱伝導率より低いと、配線層上に実装された半導体装置等から発生した熱が配線層の部分で基板側に伝達され難くなる。半田の熱伝導率が３０Ｗ／（ｍＫ）程度であるため、この発明では、配線層の熱伝導率が半田の熱伝導率以上となり、配線層が熱伝達のネックになることが抑制される。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、
前記配線層は、銅とインバーの複合部を挟んで両面に銅層が配置された構成である。ここで、インバー（Ｉｎｖａｒ）とは、Ｎｉ（ニッケル）が３６重量％で残りが実質的にＦｅ（鉄）の合金である。また、銅とインバー（Ｉｎｖａｒ）の複合部とは、銅層とインバー層が単に積層された構成ではなく、同一層中に銅の領域とインバーの領域とが存在し、インバーの領域は連続しており、銅の領域は多数の領域に分割されている構成のものを意味する。そのため、銅とインバーの複合部は、その熱膨張係数及び熱伝導率が銅の領域とインバーの領域との面積比によって変化する。この発明では、配線層の熱膨張係数及び熱伝導率を配線層上に搭載される半導体装置や電子部品等に対応した適切な値に設定するのが容易になる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、
前記配線層は、ＡｌＳｉＣ系複合材料部を挟んで両面にアルミニウム層が配置された構成である。この発明では、配線層の熱膨張係数及び熱伝導率を配線層上に搭載される半導体装置や電子部品等に対応した適切な値に設定するのが容易になる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、
前記基板は、冷却媒体が流れる冷却媒体通路を備えている。この発明では、冷却媒体通路を流れる冷却媒体により基板から熱が除去され、配線層の熱が効率良く基板に伝達され、配線層上に実装された半導体装置や電子部品等の冷却効率が向上する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記冷却媒体通路は、車両に装備された冷却媒体循環路に連通可能に形成されている。この発明の回路基板は、例えば、車載用として使用される場合、車両に装備された冷却媒体循環路に接続されて使用され、前記冷却媒体循環路を流れる冷却媒体が基板の冷却媒体通路を流れる。従って、回路基板専用の冷却媒体循環用ポンプ等を必ずしも設ける必要がない。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発明において、
前記絶縁層は、接着機能を備えた樹脂で形成されている。この発明では、基板と配線層との接合が容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば、パワー素子のように発熱の大きな半導体装置等を搭載するのに好適で、放熱板やヒートスプレッダを設ける必要がなく、モジュールを組み立てる際の部品点数を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、回路基板１０は、廃熱機能を有する基板１１上に、配線層１２が絶縁層１３を介して設けられている。配線層１２は、一般に回路基板で使用される金属製（例えば、銅又はアルミニウム製）の導体パターンより熱膨張係数が小さく形成されている。配線層１２の絶縁層１３と反対側の面上には、半田１４を介して半導体装置（半導体チップ）１５等の能動部品やチップ抵抗、チップコンデンサ等の受動部品（図示せず）が実装（搭載）されている。半導体装置１５は、図示しないアルミニウムワイヤで回路パターンと接続されている。なお、半導体装置１５は複数搭載されているが、図示の都合上、１個のみ図示している。
【００１８】
基板１１は、アルミニウム系金属で形成されるとともに、図２に示すように、冷却媒体が流れる冷却媒体通路１６を備えている。アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。冷却媒体通路１６は、入口部１６ａ及び出口部１６ｂを備え、入口部１６ａ及び出口部１６ｂとの間に複数の通路１６ｃが設けられている。各通路１６ｃは平行に延びる隔壁１６ｄで区画されている。入口部１６ａ及び出口部１６ｂにはパイプ１７ａ，１７ｂが鋳込まれている。パイプ１７ａ，１７ｂは、車両に装備された冷却媒体循環路に連結可能に形成されている。基板１１は厚さが１０ｍｍ程度に形成されている。
【００１９】
配線層１２は、一般に回路基板で使用される金属製の導体パターンより熱膨張係数が小さい金属複合材で形成されている。具体的には、ＡｌＳｉＣ系複合材料部としてのＡｌＳｉＣ部１２ａを挟んで両面にアルミニウム層１２ｂ，１２ｃが配置された構成である。ＡｌＳｉＣ部１２ａは、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末に、無機バインダーを加えて混合し、その混合物を成形し、得られた成形物を焼成した焼結体に溶融状態のアルミニウム（Ａｌ）を成形型内で加圧状態で注入することにより形成される。ＡｌＳｉＣ部１２ａは、使用するＳｉＣ粉末の粒径や充填率等によってＳｉＣとＡｌとの体積比が異なり、その熱膨張係数や熱伝導率等の物性が異なる。配線層１２は、所望の厚さのＡｌＳｉＣ部１２ａを挟むようにアルミニウム層１２ｂ，１２ｃとなる所望の厚さのアルミニウム板を配置し、加圧状態でアルミニウムの溶融温度まで加熱してＡｌＳｉＣ部１２ａにアルミニウム板を積層接着させることにより、全体として熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さい金属複合材製の配線層１２が形成される。
【００２０】
配線層１２の熱膨張係数は、全体の厚さあるいはＡｌＳｉＣ部１２ａ及びアルミニウム層１２ｂ，１２ｃの厚さを変更することにより、広い範囲で変更することができる。例えば、図１（ｂ）に示すように、ＡｌＳｉＣ部１２ａの厚さｔ１を３．０ｍｍ、アルミニウム層１２ｂ，１２ｃの厚さｔ２，ｔ３をそれぞれ０．４ｍｍとした配線層１２を基準にして、厚さｔ１及び厚さｔ２，ｔ３の比を変えずに全体の厚さを変更した場合、配線層１２の厚さと熱膨張係数との関係は図３に示すようになる。配線層１２の熱膨張係数は、厚さが１００μｍ〜５０００μｍの範囲で、６．５×１０−６〜２５×１０−６／℃まで自由に変更することが可能である。なお、図３において、縦軸の熱膨張係数の値を示す数字の後に付いているＥ−０６とは、×１０−６を意味し、Ｅ−０５とは、×１０−５を意味する。シリコン半導体チップの熱膨張係数の値は２．６×１０−６／℃であり、銅の熱膨張係数の値は１７．５×１０−６／℃である。
【００２１】
この実施形態では、配線層１２は、厚さが２．５ｍｍ、熱膨張係数が１０．５×１０−６／℃、熱伝導率が２４０Ｗ／（ｍＫ）にそれぞれ設定されたものが使用されている。即ち、配線層１２は、熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さく形成されている。また、配線層１２は、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍＫ）以上に形成されている。
【００２２】
絶縁層１３は、接着機能を備えた樹脂で形成されている。この実施の形態では、絶縁層１３にエポキシ樹脂が使用され、熱伝導率を高めるためにアルミフィラーが充填されている。絶縁層１３は、厚さが例えば１２０μｍに形成され、熱膨張係数は５８×１０−６／℃で、熱伝導率は５Ｗ／（ｍＫ）程度である。
【００２３】
次に前記のように構成された回路基板１０の製造方法を説明する。基板１１は、冷却媒体通路１６の形状に対応した中子を使用して、アルミニウムの鋳造により形成される。配線層１２は、回路パターンの形状に形成され、かつ所望の厚さに対応するＡｌＳｉＣ部１２ａとなるＡｌＳｉＣ板と、アルミニウム層１２ｂ，１２ｃとなるアルミニウム板とが積層されて、加圧状態で加熱されて形成される。また、絶縁層１３と対向するように配置されるアルミニウム層１２ｂにはアルマイト処理が施される。
【００２４】
前記のように形成された基板１１上に、アルミニウムフィラーが分散された未硬化のエポキシ樹脂を塗布する。エポキシ樹脂が半硬化の状態で、配線層１２を一方のアルミニウム層１２ｂがエポキシ樹脂層と対向するように配置し、加熱プレスしてエポキシ樹脂層を熱硬化させる。絶縁層１３と対向するアルミニウム層１２ｂにアルマイト処理が施されているため、配線層１２は絶縁層１３に対してアンカー効果で強固に接着される。次に、配線層１２の上に半田１４を介して半導体装置１５や図示しない受動部品が実装されて、回路基板１０が完成する。
【００２５】
次に前記のように構成された回路基板１０の作用を説明する。図２は基板１１と冷却媒体循環路１８との関係を示す模式図である。なお、絶縁層１３より上の部分は図示を省略している。回路基板１０は、図２に示すように、冷却媒体循環路１８にパイプ１７ａ，１７ｂにおいて連通されて使用される。冷却媒体循環路１８にはポンプ１９及びラジエータ２０が設けられ、ラジエータ２０は、モータ２１により回転されるファン２２を備え、ラジエータ２０からの放熱が効率よく行われるようになっている。冷却媒体として、例えば、水が使用される。
【００２６】
回路基板１０に搭載された半導体装置１５が駆動されて搭載部品から熱が発生すると、その熱は、半田１４、配線層１２及び絶縁層１３を介して基板１１に伝達される。基板１１は、冷却媒体通路１６を流れる冷却媒体によって強制冷却されるため、半導体装置１５等から基板１１に至る熱の伝達経路における温度勾配が大きくなり、半導体装置１５等で発生した熱が効率良く基板１１から除去される。
【００２７】
絶縁層１３の熱伝導率はグリースの熱伝導率に比較して一桁大きいため、従来技術のようにヒートシンクを冷却機能の高い冷却部にグリースを介して固定した構成に比較して、熱抵抗が小さくなる。従って、半導体装置１５で大電流を流して発熱が大きくなっても、熱が効率良く除去されるため、半導体装置１５の温度が異常に高くなるのが防止され、半導体装置１５の大電流化が可能になる。
【００２８】
配線層１２上に搭載される部品には、半導体装置１５の他に、チップ抵抗やチップコンデンサ等がある。シリコン半導体チップの熱膨張係数の値は２．６×１０−６／℃で、チップ抵抗の熱膨張係数は７×１０−６／℃程度で、チップコンデンサの熱膨張係数は１０×１０−６／℃程度であるのに対して、配線層１２の熱膨張係数は１０．５×１０−６／℃である。そのため、配線層が銅やアルミニウム等の金属で構成された場合に比較して、半導体装置１５等の搭載部品と配線層１２との熱膨張係数の差が、搭載部品と一般に回路基板で使用される金属製の導体パターンとの熱膨張係数の差より小さくなり、冷熱サイクルにおいて半田１４の接続部に加わる応力が小さくなる。従って、冷熱サイクルの寿命が長くなるとともに、半田接続部の信頼性が向上する。
【００２９】
回路基板１０が車載用として使用される場合、例えば、車載用のインバータ装置を構成し、エンジンルーム等に設けられる場合、半導体装置１５等から発生する熱を効率良く除去する必要がある。この実施形態の回路基板１０では、前記のように冷却媒体通路１６を流れる冷却媒体により、半導体装置１５等から発生する熱が効率良く除去される。また、車両に装備された場合、車両にはエンジン等の冷却に使用する冷却媒体循環路が設けられているため、パイプ１７ａ，１７ｂを介して冷却媒体通路１６を車両の冷却媒体循環路に連通させれば、回路基板１０専用の冷却媒体循環用ポンプ等を必ずしも設ける必要がない。
【００３０】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）廃熱機能を有する基板１１上に、一般に回路基板で使用される金属製の導体パターンより熱膨張係数が小さい金属複合材製の配線層１２が絶縁層１３を介して設けられている。従って、半田１４を介して配線層１２上に実装された半導体装置１５や電子部品等から発生する熱が、放熱板やヒートスプレッダを設けることなく効率良く除去され、基板１１上に搭載される半導体装置１５の大電流化やモジュールの小型化が容易になる。また、配線層１２は、全体としてその熱膨張係数が一般に回路基板で使用される金属製の導体パターンより小さいため、半導体装置１５と配線層１２との熱膨張係数の差が、半導体装置１５と前記金属製の導体パターンとの熱膨張係数の差より小さくなり、冷熱サイクルの寿命が長くなるとともに、半田接続部の信頼性が向上する。
【００３１】
（２）配線層１２は、熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さく形成されている。従って、半導体装置１５と配線層１２との熱膨張係数の差が、半導体装置１５と一般に回路基板で使用される金属製の導体パターンとの熱膨張係数の差より小さくなる配線層１２を容易に製造できる。
【００３２】
（３）配線層１２は、熱伝導率が２４０Ｗ／（ｍＫ）で、半田の熱伝導率（３０Ｗ／（ｍＫ）程度）より大きいため、配線層１２上に実装された半導体装置１５等から発生した熱が配線層１２の部分で基板１１側に伝達され難くなることが回避される。
【００３３】
（４）配線層１２は、ＡｌＳｉＣ部１２ａを挟んで両面にアルミニウム層１２ｂ，１２ｃが配置された構成である。従って、配線層１２の熱膨張係数及び熱伝導率を配線層１２上に搭載される半導体装置１５や電子部品等に対応した適切な値に設定するのが容易になる。
【００３４】
（５）基板１１は、冷却媒体が流れる冷却媒体通路１６を備えている。従って、冷却媒体通路１６を流れる冷却媒体により基板１１から熱が除去され、配線層１２の熱が効率良く基板１１に伝達され、配線層１２上に実装された半導体装置１５や電子部品の冷却効率が向上する。
【００３５】
（６）冷却媒体として水が使用されているため、安価で効率よく基板１１の熱を除去することができる。
（７）冷却媒体通路１６は、車両に装備された冷却媒体循環路に連通可能に形成されている。回路基板１０が、車載用として使用される場合、例えば、車載用のインバータ装置を構成し、エンジンルーム等に設けられる場合、半導体装置１５等から発生する熱を効率良く除去する必要がある。その際、車両に装備された冷却媒体循環路を流れる冷却媒体が基板１１の冷却媒体通路１６を流れる状態で使用することができ、回路基板１０専用の冷却媒体循環用ポンプ等を必ずしも設ける必要がない。
【００３６】
（８）絶縁層１３は、接着機能を備えた樹脂で形成されている。従って、セラミックスを使用した場合に比較して、基板１１と配線層１２との接合が容易になる。
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図２、図４〜図７に従って説明する。この実施形態は、配線層の構成を変更した点が第１の実施形態と異なり、その他の構成は同じであるため、同様の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
図４に示すように、回路基板１０は、基板１１上に、配線層３０が絶縁層１３を介して設けられている。配線層３０は、一般に回路基板で使用される金属製（例えば、銅又はアルミニウム製）の導体パターンより熱膨張係数が小さく形成されている。配線層３０の絶縁層１３と反対側の面上には、半田１４を介して半導体装置（半導体チップ）１５等の能動部品やチップ抵抗、チップコンデンサ等の受動部品（図示せず）が実装（搭載）されている。半導体装置１５は、図示しないアルミニウムワイヤで回路パターンと接続されている。図２に示すように、基板１１は、第１の実施形態と同様な冷却媒体通路１６を備えており、入口部１６ａ及び出口部１６ｂにはパイプ１７ａ，１７ｂが鋳込まれている。パイプ１７ａ，１７ｂは、車両に装備された冷却媒体循環路に連結可能に形成されている。
【００３８】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、配線層３０は、銅とインバーの複合部３１ａを挟んで両面に銅層３１ｂが配置された複合材３１で構成されている。複合材３１は、インバーで形成されたエキスパンドメタル３２を銅板の間に挟んだ状態で圧延・接合することにより形成される。具体的には銅板の間にエキスパンドメタル３２を配置した状態で圧延ロールにより、加熱、圧延して銅板とエキスパンドメタル３２とを一体化することで複合材３１が形成される。エキスパンドメタル３２と銅板との複合化により、エキスパンドメタル３２と、エキスパンドメタル３２を囲繞するマトリックス金属３３の銅とで構成される複合材３１が形成される。これにより、全体として熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さい金属複合材製の配線層３０が形成される。
【００３９】
図５（ｃ）に示すように、圧延・接合後の複合材３１の厚さをｔ１１、エキスパンドメタル３２の部分の厚さをｔ１２としたとき、（ｔ１２）／（ｔ１１）が０．２〜０．８となるように、圧延・接合前のエキスパンドメタル３２の厚さ、銅板の厚さ及び圧延率が設定される。
【００４０】
また、複合材３１は、複合部３１ａが１層の構成に限らず、複合部３１ａが複数層、例えば、図６に示すように、複合部３１ａが２層の構成であってもよい。複合部３１ａが２層の構成の複合材３１は、３枚の銅板と２枚のエキスパンドメタル３２とを交互に積層配置した状態で圧延・接合することにより形成される。
【００４１】
配線層３０の熱膨張係数は、全体の厚さあるいは複合部３１ａ及び銅層３１ｂの厚さを変更することにより、広い範囲で変更することができる。図７は、図４における、アルミニウム製ヒートシンク（基板１１）の板厚を４ｍｍ、ヤング率７７ＧＰａ、熱膨張係数を２５×１０−６／℃、絶縁樹脂（絶縁層１３）の板厚を０．１２ｍｍ、ヤング率５３０ＭＰａ、熱膨張係数を２５×１０−６／℃、配線層３０のヤング率を１１０ＧＰａ、熱膨張係数を１１．５×１０−６／℃、８．５×１０−６／℃、とし、配線層３０の板厚を１００〜５０００μｍまで変化させた際の、配線層３０の上面（配線層３０とはんだ１４の接合界面）の熱膨張係数の値をグラフにしたものである。
【００４２】
図５（ｂ）に示す３層品の場合、配線層３０の熱膨張係数は、厚さが１００μｍ〜５０００μｍの範囲で、８．０×１０−６〜２３．５×１０−６／℃まで自由に変更することが可能であり、配線層３０の厚さを２０００μｍとした場合、熱膨張係数は１１．５×１０−６／℃で、熱伝導率は１６８Ｗ／（ｍＫ）になる。また、図６に示す５層品の場合、配線層３０の熱膨張係数は、厚さが１００μｍ〜５０００μｍの範囲で、４．０×１０−６〜２３．０×１０−６／℃まで自由に変更することが可能であり、配線層３０の厚さを２０００μｍとした場合、熱膨張係数は８．５×１０−６／℃で、熱伝導率は７０Ｗ／（ｍＫ）になる。
【００４３】
前記のように構成された回路基板１０の製造方法は、配線層１２に代えて配線層３０が使用される点と、配線層３０と絶縁層１３との接着力を高めるため、第１の実施形態におけるアルミニウム層１２ｂに対するアルマイト処理に対応して、銅層３１ｂに対する黒化処理が行われる点とが第１の実施形態と異なる。これにより、配線層３０は絶縁層１３に対してアンカー効果により強固に接着される。また、配線層３０は絶縁層１３を介して基板１１上に設けられた後、エッチングにより所定の回路パターン形状に形成される点も第１の実施形態と異なる。
【００４４】
前記のように構成された回路基板１０は、第１の実施形態の回路基板１０と同様にして使用される。この実施形態の回路基板１０は、前記第１の実施形態における効果（１），（２），（５）〜（８）と同じ効果を有する他に次の効果を有する。
【００４５】
（９）配線層３０は、熱伝導率が半田の熱伝導率（３０Ｗ／（ｍＫ）程度）より大きいため、配線層３０上に実装された半導体装置１５等から発生した熱が配線層３０の部分で基板１１側に伝達され難くなることが回避され、配線層３０が熱伝達のネックになることが防止される。
【００４６】
（１０）配線層３０は、複合部３１ａを挟んで両面に銅層３１ｂが配置された構成である。従って、配線層３０の熱膨張係数及び熱伝導率を配線層３０上に搭載される半導体装置１５や電子部品等に対応した適切な値に設定するのが容易になる。
【００４７】
（１１）配線層３０は、金属の複合材のため、エッチングにより回路パターンに形成でき、第１の実施形態より回路パターンへの加工が容易である。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
【００４８】
○  配線層１２，３０は、厚さが一定に限らず、配線層１２，３０上に実装された半導体装置１５及び電子部品等の部品の熱膨張係数に対応して厚さが変化している構成としてもよい。配線層１２，３０を構成する材料の熱膨張係数は、配線層１２，３０の厚さが厚くなるほど小さくなるため、熱膨張係数が大きな部品に対応する部分は、熱膨張係数が小さな部品に対応する部分より薄くなるように、配線層１２，３０の厚さを部分的に変化させることにより、熱膨張係数が部分的に異なる配線層１２，３０が得られる。一方、配線層１２，３０上に実装される半導体装置１５及び電子部品等の熱膨張係数は、物によって異なる。従って、配線層１２，３０の厚さを配線層１２，３０上に実装された部品の熱膨張係数に対応して変化させた構成とすれば、冷熱サイクルにおいて半田接続部に無理な力が加わるのがより抑制される。
【００４９】
○  配線層１２，３０の厚さが部分的に異なる構成の場合、配線層１２，３０上に実装された各部品の熱膨張係数にそれぞれ対応させて変化させるのではなく、熱膨張係数が大きな部品が多い部分を、熱膨張係数が小さな部品が多い部分に比較して薄く形成した、厚さが２段階に変化する構成としてもよい。
【００５０】
○  配線層１２，３０の厚さを変更して熱膨張係数を変更する場合、ＡｌＳｉＣ部１２ａの厚さとアルミニウム層１２ｂ，１２ｃの厚さとの比、あるいは複合部３１ａの厚さと銅層３１ｂの厚さとの比を一定にする構成に代えて、それらの厚さの比を変更して熱膨張係数を変更する構成としてもよい。
【００５１】
○  ＡｌＳｉＣ部１２ａは、ＳｉＣの焼成前の粉体を加圧した状態で、その粉体間の隙間にアルミニウムを流し込むことによって形成してもよい。
○  絶縁層１３は、樹脂に限らず、セラミックスで形成されてもよい。セラミックスとしては、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＢＮ（窒化ホウ素）が挙げられる。この場合、熱伝導率が樹脂に比較して高いため、絶縁層１３における熱抵抗が小さくなり、冷却効率が向上する。
【００５２】
○  基板１１に設けられる冷却媒体通路１６の構成は、中子を使用して複数の通路１６ｃが平行に形成された構成に限らない。例えば、パイプを鋳込んで冷却媒体通路１６を形成してもよい。パイプは屈曲した１本のパイプに限らず、複数本のパイプを鋳込んだり、１本のパイプが途中で複数本に分岐された後、更に再び１本に集合される構成のものを鋳込んだりしてもよい。この場合、中子を使用する製造方法より簡単に、冷却媒体通路１６を備えた基板１１を製造することができる。
【００５３】
○  冷却媒体通路１６に流す冷却媒体は水に限らず、他の液体やあるいは気体であってもよい。
○  パイプはその両端が基板１１の同じ側の端面から外部に突出する構成に限らず、異なる端面から突出するように形成されてもよい。
【００５４】
○  パイプとしてヒートパイプを使用してもよい。ヒートパイプを使用した場合は、冷却媒体が自動的にパイプ内を循環して基板１１の熱が効率良く外部に放出され、冷却媒体循環路１８を設ける必要がなく、全体の構成が簡単になる。
【００５５】
○  配線層１２は、熱膨張係数がシリコン半導体チップより大きく、銅より小さい金属複合材製であればよい。例えば、第１の実施形態において、炭化ケイ素とアルミニウム合金との組合せに限らず、炭化ケイ素の微粒子に代えて熱伝導率の良い他のセラミックス、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ２）を使用し、アルミニウム合金に代えて熱伝導率の高い他の金属例えば銅を使用してもよい。また、第２の実施形態において、エキスパンドメタル３２の素材をインバーに代えて、スーパーインバーやステンレスインバー等の他のインバー型合金を使用したり、フェルニコ（Ｆｅ５４重量％、Ｎｉ３１重量％、Ｃｏ１５重量％の合金）を使用したりしてもよい。
【００５６】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項６に記載の発明において、前記冷却媒体通路はヒートパイプで構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は回路基板の模式断面図、（ｂ）は配線層の部分拡大断面図。
【図２】基板と冷却媒体循環路との関係を示す模式図。
【図３】配線層の厚さと熱膨張係数との関係を示すグラフ。
【図４】回路基板の模式断面図。
【図５】（ａ）は複合部の模式断面図、（ｂ）は３層構成の配線層の縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図。
【図６】５層構成の配線層の縦断面図。
【図７】配線層の厚さと熱膨張係数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５８】
１０…回路基板、１１…基板、１２，３０…配線層、１２ａ…ＡｌＳｉＣ系複合材料部としてのＡｌＳｉＣ部、１２ｂ，１２ｃ…アルミニウム層、１３…絶縁層、１６…冷却媒体通路、１８…冷却媒体循環路、３１ａ…複合部、３１ｂ…銅層。
【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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