(57)【要約】【課題】従来のＬＥＤ等の大電流と放熱性が要求される電子部品を、他の一般の電子部品と同一の基板上に実装することが難しかった点を改善することを目的とする。【解決手段】部分的に厚みを異ならせた異厚リードフレーム１００を用い、その肉厚部１１２にはＬＥＤ１０２等の大電流と放熱性が要求される特殊な電子部品を実装し、また肉薄部１１４はファインピッチな配線とし、一般電子部品を高密度実装する。そしてこれにより、高放熱や大電流が要求される電子部品のユニット化もしくはモジュール化に対応できるようになる。【選択図】図２
2007214246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品素子を有する少なくとも１つの半導体層平面の全面を、導電層を介して電気的接続する金属配線板からなる回路パターンと、
フィラーを混錬した絶縁性を有する樹脂板とを備え、
前記回路パターンは前記樹脂板に貼り付けられ、
前記回路パターンの一部の肉厚が他の部分よりも薄いことを特徴とする放熱配線基板。
【請求項２】
部品素子を有する２つ以上の半導体層平面の各全面を、導電層を介して電気的接続する導電性金属板からなる回路パターンが、凹部を有するようにあらかじめ成形されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱配線基板。
【請求項３】
導電層はバンプであることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の放熱配線基板。
【請求項４】
部品素子は半導体層を積層して構成したＬＥＤであり、導電層は上記半導体層側の表面は上記導電層内部に対して光の反射率の高い金属成分が多いことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の放熱配線基板。
【請求項５】
部品素子を有する少なくとも１つの半導体層平面の全面を、導電層を介して電気的接続する金属配線板からなる回路パターンと、
フィラーを混錬した絶縁性を有する樹脂板とを備え、
前記回路パターンは前記樹脂板に埋め込まれ、
前記回路パターンの一部の肉厚が他の部分よりも薄いことを特徴とする放熱配線基板。
【請求項６】
回路パターンを構成する金属配線板は、厚さ０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の導電性金属板を薄く加工したものである請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項７】
回路パターンを構成する金属配線板は、その肉厚が異なる２以上の厚さで構成されている請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項８】
回路パターンの一部が樹脂板より張り出し、放熱部を構成する請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項９】
樹脂板より張り出した回路パターンの一部が、端子を構成する請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項１０】
樹脂板より張り出した回路パターンの一部が、放熱フィンを構成する請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項１１】
樹脂板より張り出した回路パターンの一部に、放熱フィンを取り付けた請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項１２】
樹脂板より張り出した回路パターンの一部を柱として、マザー基板から浮く構造を有する請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項１３】
樹脂板は、エポキシを主剤とした樹脂にＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯのフィラーを少なくとも１種類以上含有するコンポジット樹脂板である請求項１〜５のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項１４】
フィラーの添加量は７０重量％以上９５重量％以下である請求項１〜１３のいずれか一つに記載の放熱配線基板。
【請求項１５】
部品素子に有する少なくとも１つの半導体層平面の全面を、導電層を介して電気的接続する部分的に厚みを異ならせてなる金属配線板を、フィラーが添加された樹脂とプレスを用いて、加熱一体化する放熱配線基板の製造方法。
【請求項１６】
回路パターンを構成する金属配線板は、ローラーによる圧延工程にて異なる肉厚に形成されたことを特徴とする請求項１５に記載の放熱配線基板の製造方法。
【請求項１７】
金属配線板の一部をプレス及び金型を用いて加圧し、薄肉化したことを特徴とする請求項１５に記載の放熱配線基板の製造方法。
【請求項１８】
薄肉の部分をプレス及び金型を用いて打ち抜いてファインパターンを形成したことを特徴とする請求項１５に記載の放熱配線基板の製造方法。
【請求項１９】
薄肉の部分をエッチングあるいはレーザー加工あるいはワイヤー放電加工により配線回路を形成したことを特徴とする請求項１５に記載の放熱配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱配線基板と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、電子部品の高密度、高機能化が一層要求されている。そのため、電子部品の小型化、高機能化、高実装化により、電子部品の温度上昇が大きな問題となり、電子部品の放熱を高める方法が重要となっている。以下、発熱が課題となる電子部品としてＬＥＤを例にして説明する。
【０００３】
電子部品の中でもＬＥＤは温度が上がりすぎると発光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。ＬＥＤの放熱を高める技術として、ＬＥＤを金属基板に装着し、ＬＥＤの背面から熱を拡散する方法が知られている。
【０００４】
図１０は、従来の放熱配線基板の一例を示す斜視図である。図１０において、リードフレーム２は、樹脂４の中に埋め込まれている。そして、この上にＬＥＤ６等が実装されることになる。ここでＬＥＤ６の放熱は、樹脂４を介して放熱板８に伝わる。こうして放熱は、リードフレーム２や放熱板８を介して行われることになる（例えば特許文献１）。
【０００５】
ここで、ＬＥＤ６を多数個実装して駆動する場合、例えば３０Ａ〜１５０Ａといった大電流が要求される。こうした大電流に対応するには、リードフレーム２の厚み（断面積）を大きくする必要があり、結果的にリードフレーム２の高肉厚化が必要となる。しかしリードフレーム２を厚くした場合、リードフレーム２をより微細な配線形状にプレス加工することが難しくなる。具体的にはリードフレーム２をプレス加工する際、その微細化は、肉厚程度が限界である。つまり肉厚０．５ｍｍの場合、パターン幅は０．５ｍｍが限界であり、肉厚０．５ｍｍでパターン幅を０．３ｍｍ、０．４ｍｍといった微細化を行うことは極めて難しい。一般的なプリント配線回路のようなパターン幅を０．２ｍｍ、０．１ｍｍとするためには、リードフレーム２の厚みを０．２ｍｍ、０．１ｍｍと薄くする必要があるが、こうした厚み（あるいは断面積）では、ＬＥＤ６を駆動するための大電流に対応できない。
【０００６】
一方、ユーザー側からは、ＬＥＤ６に対して高度な制御回路を有して用途に応じた発光状態を実現したいというニーズがある。こうした場合、ＬＥＤ６周りにＬＥＤ６の制御回路及び制御用半導体を実装する必要がある。しかし、従来の高放熱基板では、リードフレーム２から構成された回路パターンは、大電流対応の疎なパターンであり、半導体等を実装する密なパターンを形成できなかった。そのためＬＥＤ６の周辺回路を同じ基板の上に表面実装することができず、他の基板に別途実装されていた。
【０００７】
特に最近ニーズの多い各種バックライトや照明用の場合、複数個のＬＥＤ６が配列されてなるアレイ状のＬＥＤ６を電子回路によって高度に制御する必要があり、低コスト化、コンパクト化の面から、大電流と放熱が要求されるＬＥＤ６等の発熱電子部品と、一般回路部品を同一基板に実装することが望まれていた。
【特許文献１】特開２００１−５７４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の構成では、ＬＥＤ６を駆動するために１００Ａ（Ａはアンペアで、電流の単位）といった大電流が必要で、更にＬＥＤ６を放熱するためには、リードフレーム２からなる配線基板では、リードフレーム２の更なる高肉厚化が進められた結果、リードフレーム２のパターンが疎となった結果、ＬＥＤ６の駆動用の半導体回路部品を同じ基板に実装することが難しいという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するもので、大電流対応と高放熱性化を更に進めると共に、半導体やチップ部品といった微細な部品も同じ基板に実装可能な放熱配線基板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】
【００１０】
上記課題を解決するために、部品素子を有する少なくとも１つの半導体層平面の全面を、導電層を介して電気的接続する部分的に厚みを薄くした金属配線板からなる回路パターンを、フィラーを混錬した絶縁性を有する樹脂板に貼り付ける、もしくは埋め込むものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成により、本発明の放熱配線基板は、部品素子を有する少なくとも１つの半導体層平面の全面を、導電層を介して電気的接続する部分的に厚みを薄くした金属配線板からなる回路パターンを用いることで、ＬＥＤ等の大電流と放熱性が要求される部分には肉厚部を適用し、半導体やチップ部品といった回路部品を高密度に表面実装することが要求される部分には肉薄部を適用することとなる。この結果、例えばＬＥＤ等のように数十Ａ〜１００Ａ以上の大電流を流すことは肉厚部分で対応でき、またその肉厚を利用してＬＥＤを効率的に冷却できる。更に肉薄部を利用してＬＥＤ等を制御する半導体部品等をＬＥＤ等の近傍に高密度実装できる。こうして一つの放熱配線基板にＬＥＤ等とその周辺回路部品等を実装できるため、例えばＬＥＤのモジュール化やユニット化が可能となり、製品の小型化、低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施の形態を用いて、本発明の請求項に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
実施の形態１について、図を用いて説明する。図１は実施の形態１で説明する放熱配線基板の図である。
【００１４】
図１（Ａ）は実施の形態１における放熱配線基板にＬＥＤを実装した状態の斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の部分断面図である。
【００１５】
図１において、１００は回路パターンとして用いた異厚リードフレーム、１０２はＬＥＤ、１０４は制御用ＩＣ，１０６はチップ部品、１０８はコンポジット樹脂板、１１０は放熱板である。図１（Ａ）において、異厚リードフレーム１００の上には、ＬＥＤ１０２のような高発熱、大電流素子が実装される。またＬＥＤ１０２の制御用の制御用ＩＣ１０４やチップ部品１０６も同じ異厚リードフレーム１００の上に実装される。また異厚リードフレーム１００は、コンポジット樹脂板１０８を介して、放熱板１１０と一体化されている。なおＬＥＤ１０２や制御用ＩＣ１０４等の実装用の端子電極は、図示していない。また図１においてＬＥＤ１０２や制御用ＩＣ１０４等を表面実装することで、より緻密化できることはいうまでもない。
【００１６】
図１（Ｂ）において、斜線部は実施の形態１における放熱配線基板の部分断面図である。図１（Ｂ）より、異厚リードフレーム１００は、部分的に厚い部分と薄い部分があることが判る。従来のリードフレームは一様な厚みで作られている。一方、本実施の形態１の放熱配線基板では、リードフレームとして部分的に厚みを変化させてなる異厚リードフレーム１００を用いることになる。そして異厚リードフレーム１００は、コンポジット樹脂板１０８に埋め込まれ、放熱板１１０と一体化されている。
【００１７】
次に図２を用いて更に詳しく説明する。図２は実施の形態１における放熱配線基板の拡大断面図である。図２において、１１２は肉厚部、１１４は肉薄部、１１６は樹脂、１１８はフィラー、１２０は矢印である。また、１０２はｎ型半導体層１０２ａとｐ型半導体層１０２ｂを積層した構成のＬＥＤであり、ｐ型半導体層１０２ｂ平面にはそのほぼ全面と電気的接続をした導電層１０３ｂを、ｐ型半導体層１０２ｂが形成されていないｎ型半導体層１０２ａの露出平面にはそのほぼ全面と電気的接続をした導電層１０３ａを介してリードフレーム１００に形成している。なお、図示していないが、ｐ型半導体層１０２ｂと導電層１０３ａの間は、絶縁層を形成することで、導電層１０３ａと導電層１０３ｂの短絡を防止できることは言うまでも無いことである。さらに、図２に示すように、異厚リードフレーム１００は、肉厚部１１２と肉薄部１１４（１１４ａ、１１４ｂ）から構成されている。露出平面の小さいｎ型半導体層１０２ａ上の導電層１０３ａに対応するリードフレーム１００の薄肉部１１４ａは、ｐ型半導体層１０２ｂ上の導電層１０３ｂに対応するリードフレーム１００の薄肉部１１４ｂよりも更に薄く外形寸法が高精度に形成してあり、一方、薄肉部１１４ｂは比較的高放熱性を有した肉厚で形成してある。
【００１８】
なお、ＬＥＤ素子（部品素子）となるＬＥＤ１０２は、基台１０２ｃ平面と平行な平面を有する半導体層（ｎ型半導体層、ｐ型半導体層）を積層して形成されている。ｎ型半導体層平面は、ＬＥＤ１０２の平面外形（あるいは基台１０２ｃの平面外形）とほぼ同じ面積を有した形状であり、ｐ型半導体層平面は、ｎ型半導体層がその電気的接続を行う電極平面に対して電源側との電気的接続をする電極部を設けるようにして残った平面の形状（面積）を有しており、ｎ型半導体層の外形平面より小さい形状をしている。このＬＥＤ１０２の半導体層（ｎ型半導体層、ｐ型半導体層）から回路パターンとなるリードフレーム１００への電気的接続は、図２に示すように導電層１０３ａ、１０３ｂとなるバンプで行っており、積層形成後の各半導体層の電極平面形状サイズに応じて複数のバンプを設けるなどして、各平面を全体的（全面的）に電気的接続させるようにしている。これにより、ＬＥＤ１０２の各半導体層の電極平面全体からそれに対向する回路パターンへの接続が、熱伝導性の高い金属成分を主体とした導電層により広い接続面積（あるいは導電層の平面）で直接接続することができ、ＬＥＤ１０２から回路パターンへの熱伝導特性（放熱性）を格段に向上させることができる。
【００１９】
また、ＬＥＤ１０２の各半導体層（ｎ型半導体層、ｐ型半導体層）表面のほぼ全体を電気的接続する構成により、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との平面間に均一に電流を印加することができ、半導体層平面全体から均一な発光を行うことができる。
【００２０】
なお、ＬＥＤ１０２からバンプ１０３ａ、１０３ｂ、あるいはバンプ１０３ａ、１０３ｂから回路パターンへの電気的接続に際して、必要に応じて金などの金属めっきによる光の反射率の高い電極層を介して行っていいということは言うまでも無い。電極層の表面を鏡面に近い特性にすることにより、ＬＥＤ１０２の所定方向への発光効率をさらに高めることができる。また、その導電層は、導電層の内部に対して導電層の外側（特に半導体層側の外側）の方が導電性を有する金属成分が多くなるように構成することで、上記発光効率をさらに高めることができる。その導電層外側を、金属成分を高めるようにして構成するには、金属成分の異なる異種材料を多層で構成したり、あるいはまた、導電層を形成する際に、磁界の印加などで金属成分を端部（外側）に寄せるなどして形成してもよい。
【００２１】
また、各半導体層（ｎ型半導体層、ｐ型半導体層）の電気的接続を行う接続平面形状は、長方形や台形などの四角形、Ｌ字形状、円弧形状など、互いにｎ型半導体層、ｐ型半導体層で異なるようにして組み合わせることで接続面積を大きくすることができ、放熱性がより高められる。
【００２２】
特に、ｐ型半導体層との接続は、円弧形状あるいは四角形とし、ｎ型半導体層との接続は、ｐ型半導体層の接続形状（円弧形状あるいは四角形）を切欠き残った形状とすることで、接続面積を大きくすることができ、放熱性がより高められる。
【００２３】
なお上記のように、２つの半導体層（ｎ型半導体層、ｐ型半導体層）に対してその各平面全体を導電層を介して電気的に回路パターンに接続しなくても、少なくとも１つの半導体層平面の全体を同様に回路パターンに接続しても同様な効果を奏する。特に、ＬＥＤ素子の少なくとも一方の半導体層が、ＬＥＤ素子の平面外形とほぼ同じ面積を有した形状であり、その平面全体を導電層を介して回路パターンへ直接接続できる（すなわち、もう一方の接続は同一方向とは異なる方向に電気的接続する）構成の場合は、格段に放熱性を高めることができる。
【００２４】
また上記では、導電層はバンプ１０３ａ、１０３ｂとしたが、それに限らず、導電性接着剤、あるいは一部にワイヤーボンディングで電気的接続を併用するなどして行ってもいいということは言うまでも無い。
【００２５】
またコンポジット樹脂板１０８は、フィラー１１８と樹脂１１６から構成されている。なおフィラー１１８としては、無機フィラーが望ましい。無機フィラーとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＢＮ及びＡｌＮから選ばれる少なくとも一つを含むことが望ましい。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ＭｇＯを用いると線熱膨張係数を大きくできる。またＳｉＯ2を用いると誘電率を小さくでき、ＢＮを用いると線熱膨張係数を小さくできる。
【００２６】
また矢印１２０は、肉厚部１１２と肉薄部１１４の段差の角度であり、垂直面からの角度である。矢印１２０に示す角度は、０度以上３０度以下が望ましい。生産性と寸法安定性に優れた圧延方法を用いる場合、０度未満を実現することは困難である。また３０度より大きくした場合、その制御が難しくなる。そのため矢印１２０は、５度前後（望ましくは３度から１０度、更にはあるいは５度から７度）にすることで一枚の板から、安定した厚み寸法（及び最小の残留ひずみで）、肉厚部１１２と肉薄部１１４を同時に有する異厚リードフレーム１００を製造できる。
【００２７】
なお異厚リードフレーム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共に優れているためである。またこの場合、異厚リードフレーム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０．１ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％未満添加することで、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、図１に示す異厚リードフレーム１００を作製したところ、導電率は低いが、出来上がった放熱配線基板において特に肉薄部１１４（更に肉薄部１１４と肉厚部１１２の接続部分）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、後の部品実装時（半田付け時）や、ＬＥＤの実装後の信頼性（発熱／冷却の繰り返し等）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６ｗｔ％の銅素材を用いた場合、部品実装やＬＥＤ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。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、０．０１５ｗｔ％以上０．１５ｗｔ％未満の範囲が望ましい。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０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％未満、Ｓｉは０．０１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、Ｚｎは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％未満、Ｐは０．００５ｗｔ％以上０．１ｗｔ％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０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｃｒの場合０．０５ｗｔ％以上１ｗｔ％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。
【００２８】
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を超える材料の場合、異厚リードフレーム１００の加工性に影響を与える場合がある。またこうした引張り強度の高い材料は、その電気抵抗が増加する傾向にあるため、実施の形態１で用いるようなＬＥＤ１０２等の大電流用途には向かない場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／ｍｍ2以下の材料は、Ｃｕの含有率が高く、導電率が低いため実施の形態１で用いるようなＬＥＤ等の大電流用途には向いている。また柔らかいため、加工性にも優れているため、実施の形態１で用いるようなＬＥＤ１０２等の大電流用途に適切である。
【００２９】
なお異厚リードフレーム１００の、コンポジット樹脂板１０８から露出している面（ＬＥＤ１０２や制御用ＩＣ１０４、チップ部品１０６の実装された面）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、異厚リードフレーム１００への部品実装性を高められると共に、配線の錆び防止が可能となる。なお異厚リードフレーム１００のコンポジット樹脂板１０８に接する面（もしくは埋め込まれた面）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樹脂板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、異厚リードフレーム１００とコンポジット樹脂板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。なお図１、図２において、半田層や錫層は図示していない。
【００３０】
なお無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１〜１００μｍであるが、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樹脂板１０８における無機フィラーの充填量（もしくは含有率）は、熱伝導率を上げるために７０〜９５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３ミクロンと平均粒径１２ミクロンの２種類のＡｌ2Ｏ3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を用いることによって、大きな粒径のＡｌ2Ｏ3の隙間に小さな粒径のＡｌ2Ｏ3を充填できるので、Ａｌ2Ｏ3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、コンポジット樹脂板１０８の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なおフィラー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る。またフィラー１１８の充填率（もしくは含有率）が９５重量％を超えると、硬化前のコンポジット樹脂板１０８の成型性に影響を与える場合があり、コンポジット樹脂板１０８と異厚リードフレーム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、肉薄部１１４に形成された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。
【００３１】
なお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。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。
【００３２】
なおコンポジット樹脂板１０８からなる絶縁体の厚さは、薄くすれば、異厚リードフレーム１００に装着したＬＥＤ１０２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最適な厚さに設定すれば良い。
【００３３】
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からできている。特に、本実施の形態では、放熱板１１０の厚みを１ｍｍとしている。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、コンポジット樹脂板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。放熱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ＬＥＤ１０２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。
【００３４】
また異厚リードフレーム１００の肉厚部１１２の厚みは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下（更に望ましくは０．４ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下）が望ましい。これはＬＥＤ１０２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ＬＥＤ１０２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。また異厚リードフレーム１００の肉薄部１１４の厚みは０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が望ましい。肉薄部１１４の厚みが０．０５ｍｍ未満の場合、プレスが難しくなる場合がある。また肉薄部１１４の厚みが０．３ｍｍを超えると、プレスによる打ち抜き時にパターンの微細化が影響を受ける。なお異厚リードフレーム１００は、肉厚部１１２と肉薄部１１４の厚み差が０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下あれば良い。厚み差が０．１ｍｍ未満の場合、厚みを変えている効果が得られない場合がある。また厚み差が０．７ｍｍを超えると、一枚の板をロール成型（あるいは抜き成型）する際に、その加工精度が影響を受ける可能性がある。このようにして、例えば肉厚部１１２を０．５ｍｍ厚、肉薄部１１４を０．２ｍｍとした場合、肉厚部１１２はパターン幅０．５ｍｍで、肉薄部１１４はパターン幅０．２ｍｍを金型加工できる。なお金型加工は一度で行っても良いし、複数回（フープの外形加工他も含む）に分けても良い。こうしてＬＥＤ１０２のような発熱部は肉厚部１１２に実装することで、例えば１００Ａのような大電流に対応でき、更にその発熱面も肉厚部１１２を、更にコンポジット樹脂板１０８や放熱板１１０を介して放熱できる。同時にＬＥＤ１０２の制御用ＩＣ１０４やチップ部品１０６等は、肉薄部１１４に実装できる。
【００３５】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２として、異厚リードフレームを用いた放熱配線基板の製造方法の一例について、図３〜図５を用いて説明する。
【００３６】
図３は異厚リードフレーム１００を作る様子を説明する斜視図である。図３（Ａ）において、１２２は銅素材であり、例えばロール成型等によって、銅を主体とする薄板を連続的な異形銅条としたものである。このとき図示されていないが、板厚は電気的接続する部品素子の電極部の平面サイズ（電極部の全面サイズ）に応じて、複数種の板厚に形成する。次に図３（Ｂ）に示すように、プレスによって所定形状に成型する。ここでプレスは、裏面側から表側（図３（Ｂ）では下側から上側）に行うことが望ましい。こうすることで、プレス時に発生するバリを表面側に逃がせる（更に後述する図５の通気性汚れ防止フィルム１２４の効果も高められる）ため、加工精度を高められる。また肉厚部１１２、肉薄部１１４での変形も少なくできる。
【００３７】
図４は異厚リードフレームと放熱板の関係を示す斜視図である。図４において、１２４Ａは補助線であり、次の工程で、補助線１２４Ａで示す空間にコンポジット樹脂板１０８を構成する樹脂が充填されることを示している。また図４より、異厚リードフレーム１００の肉厚部１１２はパターン幅が広く（例えば、肉厚０．５ｍｍでパターン幅０．５ｍｍ）大電流用途に、肉薄部１１４でパターン幅が狭く（例えば、肉厚０．１ｍｍでパターン幅０．１ｍｍ）信号用途に使いやすくなっていることが判る。次に矢印１２０Ａの方向から見た図を図５に示す。
【００３８】
図５は、コンポジット樹脂板１０８を構成する樹脂を充填する様子を示す断面図であり、図４の矢印１２０Ａの方向から観察したものに相当する。図５において、１２４は通気性汚れ防止フィルム、１２６はバリである。図５において、少なくとも無機系の粉からなるフィラー１１８と、絶縁性の樹脂１１６からなるコンポジット樹脂板１０８用の樹脂を、放熱板１１０と異厚リードフレーム１００の間にセットする。そして矢印１２０ｂの方向にプレス（加熱プレス、あるいは真空加熱プレス等）を用いて、プレスする。この際、異厚リードフレーム１００の表面に通気性汚れ防止フィルム１２４を貼り付けておく。ここで通気性汚れ防止フィルム１２４を貼り付けておくことで、プレス時に異厚リードフレーム１００の隙間（例えば肉厚部１１２と肉薄部１１４の段差や、ファインピッチとなる肉薄部１１４）に空気が残りにくくなる。もし空気が残っても、通気性汚れ防止フィルム１２４を介して逃げることができる。ここで矢印１２０ａは、プレス時に空気が逃げる様子を図示したものである。こうした部分に空気が残った場合、コンポジット樹脂板１０８部分の中にボイド（空隙）を発生させてしまい、こうした部分での熱伝導性に影響を与え、異厚リードフレーム１００と放熱板１１０の絶縁性に影響を与える場合がある。また予めコンポジット樹脂板１０８用の樹脂は、図５に示すように、丸型（あるいは蒲鉾型、台形、円柱、球状）にしておくことが望ましい。こうした形状とすることで、異厚リードフレーム１００の隅々まで、空気残りを発生させることなくコンポジット樹脂板１０８用の樹脂を確実に回り込ませることができる。なお、通気性汚れ防止フィルム１２４としては、不織布に粘着剤を薄く塗布したようなものを使うことができる。
【００３９】
またバリ１２６は、銅素材１２２を金型で抜いたときに発生したものであるが、このバリ１２６の方向を通気性汚れ防止フィルム１２４側にしておくことで、プレス時にバリ１２６が通気性汚れ防止フィルム１２４に食い込み、異厚リードフレーム１００表面へのコンポジット樹脂板１０８用の樹脂の流れ込みを防止できる。特に実施の形態２では、異厚リードフレーム１００の肉薄部１１４は、ファインピッチで形成されているため、このバリ１２６を利用することで、肉薄部１１４の実装面（制御用ＩＣ１０４やチップ部品１０６が半田実装される面）にコンポジット樹脂板１０８用の樹脂が回り込むことを防ぐことができる。
【００４０】
なおコンポジット樹脂板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。そこでこの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。プレゲル材は、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。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。
【００４１】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３として、放熱配線基板への各種電子部品の最適実装の一例について、図６〜図８を用いて説明する。図６は、放熱配線基板に部品を実装する位置を説明する斜視図である。図６において、１２８は大電流放熱部、１３０は信号回路部、１３２は制御部品、１３４はパワー部品である。
【００４２】
図６において、異厚リードフレーム１００の肉厚部１１２は、大電流と放熱性に優れており、この部分が大電流放熱部１２８となり、ＬＥＤのようなパワー部品１３４を実装することが望ましい。一方、異厚リードフレーム１００の肉薄部１１４は、細かく複雑な配線を形成できるため、信号回路部１３０として最適であり、制御部品１３２の実装に向いている。また、電気的接続を行う電極部サイズに応じて、そのサイズが大きいものは肉厚部１１２に、小さいものは肉薄部１１４に形成するのが、放熱性、あるいは構成精度の上でよい。
【００４３】
なお図６の異厚リードフレーム１００の表面（部品実装面）にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。このように、半田付けのために、錫めっきや半田めっきを行うことができる。
【００４４】
図７は、それぞれの部品を実装した様子を示す斜視図である。図７に示すように、ＬＥＤ等の放熱や大電流の要求されるパワー部品１３４を肉厚部１１２に、制御部品１３２を肉薄部１１４に実装することで、互いに回路を近づけることができ、コストダウンと小型化が可能となる。
【００４５】
また図８は別の方向から見た斜視図である。図８に示すように、異厚リードフレーム１００を形成する肉薄部１１４の配線厚みは、肉厚部１１２に比べて薄い反面、その配線ルールは細かく微細であることが判る。
【００４６】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４として、放熱配線基板の放熱性を高めた一例について、図９を用いて説明する。図９は実施の形態４における放熱配線基板の一例を示す斜視図である。図９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電子部品と、一般の表面実装電子部品を同時に実装した例である。図９において、１３８はフィン、１３６は端子電極、１４０は別の部品である。
【００４７】
図９のように、前述の異厚リードフレーム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、更に本発明の放熱配線基板の放熱性を高めることができる。また図９に示すように、異厚リードフレーム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、放熱配線基板を他の回路基板（図９で他の回路基板は図示していない）の上に実装できると共に、他の回路基板と放熱配線基板との間に隙間を設けることができ、放熱配線基板の熱を他の回路基板に伝えにくくできる。更に図９に示すように、この隙間に他の部品１４０を実装することもできる。
【００４８】
なお異厚リードフレーム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。また異厚リードフレーム１００は、その一面以上がコンポジット樹脂板１０８と接していることが必要である。また異厚リードフレーム１００の３面をコンポジット樹脂板１０８と接することで、異厚リードフレーム１００からコンポジット樹脂板１０８への熱伝導効率を高めることができ、更に異厚リードフレーム１００とコンポジット樹脂板１０８の密着性（剥がれにくさ）を高めることができる。特に異厚リードフレーム１００の肉薄部１１４では、その配線パターンが微細化するにつれて、相対的にコンポジット樹脂板１０８との接触面積が低下するため、その３面をコンポジット樹脂板１０８と接するようにすることが望ましい。そして残り１面を図７、図８等で示すようにコンポジット樹脂板１０８から露出するようにすることで、その実装強度を高められる。
【００４９】
なお銅素材１２２を機械加工にて異厚リードフレーム１００の形状にする場合、１０ｍ〜１００ｍといった長尺の金属薄板コイルを連続的に加工することができる。この加工の際、異厚リードフレーム１００の部品実装面でない側（つまりコンポジット樹脂板１０８と接する面）の表面を粗く（表面を粗面化）することが望ましい。このように少なくともコンポジット樹脂板１０８と接する面を粗面化することで、異厚リードフレーム１００を更に微細パターン化した場合に、コンポジット樹脂板１０８との喰い付き（あるいはアンカー効果）を高めることができる。
【００５０】
以上のように無機セラミック等のフィラーを混錬した絶縁性を有する樹脂板に貼り付けられ、基板を形成している回路パターンの肉厚の一部が他の部分よりも薄い異厚リードフレーム１００を用いることで、肉薄部１１４を更にファインパターンとして形成できる放熱配線基板を実現できる。またコンポジット樹脂板１０８の上に異厚リードフレーム１００を貼り付けることで、略四角形の断面を有する異厚リードフレーム１００の１面のみをコンポジット樹脂板１０８と接するものとすることもできる。
【００５１】
またフィラー１１８を混錬した絶縁性を有するコンポジット樹脂板１０８に埋め込むことで、異厚リードフレーム１００の略四角形の断面の３面をコンポジット樹脂板１０８と接することができ、その放熱性や接合性を高めることができる。
【００５２】
また異厚リードフレーム１００の肉薄部１１４の厚みを薄くすることで、異厚リードフレーム１００の一部の肉薄部１１４を局所的にファインパターンに形成することができ、各種表面実装部品を高密度に実装できることになる。
【００５３】
また異厚リードフレーム１００を用いることで、回路パターンが厚さ０．０５ｍｍ以上の導電性金属板を加工する際にも、肉厚部１１２を有することで加工時の取り扱い性を高めると共に、大電流化とファインパターン化を両立できる放熱配線基板を提供できる。
【００５４】
また異厚リードフレーム１００を用いることで、回路パターンの肉厚が異なる２以上の厚さで形成することができるため、大電流化とファインパターン化を両立できる放熱配線基板を提供できる。
【００５５】
また異厚リードフレーム１００の成型をローラーによる圧延工程にて異なる肉厚の形成された導電性金属板を加工して行うことで、回路パターンを大電流化とファインパターン化の両方に対応できる放熱配線基板を安価に提供できる。
【００５６】
また異厚リードフレーム１００を、導電性金属板の一部をプレス及び金型を用いて加圧し、薄肉化することで作製できるため、大電流化とファインパターン化を両立できる放熱配線基板を提供できる。
【００５７】
また異厚リードフレーム１００を構成する肉薄部１１４となる薄肉の部分をプレス及び金型を用いて打ち抜いてファインパターンとして形成することで、大電流化とファインパターン化を両立できる放熱配線基板を提供できる。
【００５８】
また異厚リードフレーム１００を構成する肉薄部１１４の部分をエッチングあるいはレーザー加工あるいはワイヤー放電加工によりファインパターンとして形成することで大電流化とファインパターン化を両立できる放熱配線基板を提供できる。
【００５９】
また異厚リードフレーム１００の一部を回路パターンとして、その回路パターンの一部が基板の外側にも張り出し、放熱機能を持たせることで、放熱性と大電流化とファインパターン化を両立できる。
【００６０】
また異厚リードフレーム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が端子の機能を有していることで、放熱性と大電流化とファインパターン化を両立できる。
【００６１】
また異厚リードフレーム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。
【００６２】
また張り出したパターンの少なくとも片面以上に放熱フィンを貼り付けることで、放熱性と大電流化とファインパターン化を両立できる。
【００６３】
またエポキシを主剤とした樹脂にＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ，ＺｎＯのフィラーを少なくとも１種類含有するコンポジット樹脂板を用いることで、放熱性と大電流化とファインパターン化を両立できる。
【００６４】
また前記フィラーを７０〜９５重量％含有することで、放熱性と大電流化とファインパターン化を両立できる。
【００６５】
また異厚リードフレーム１００の一部を張り出したパターンとし、この張り出した端子の機能を有しているパターンを曲げて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、実装性に優れたものとできる。
【００６６】
また部分的に厚みを異ならせてなる異厚リードフレームを、フィラーが添加された樹脂とプレスを用いて、加熱一体化することで、放熱性と大電流化とファインパターン化に優れた放熱配線基板を安価に製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように本発明の放熱配線基板とその製造方法を用いることで、ＬＥＤ等の大電流で高放熱が必要とされる各種電子部品と、それを駆動させるための周辺回路部品を同一基板上に隣接して実装できるため、これら回路のユニット化、モジュール化が可能となり、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】
【００６８】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施の形態１の放熱配線基板の斜視図と一部切欠斜視図
【図２】実施の形態１における放熱配線基板の拡大断面図
【図３】（Ａ）（Ｂ）はともに異厚リードフレームを作る様子を説明する斜視図
【図４】異厚リードフレームと放熱板の関係を示す斜視図
【図５】コンポジット樹脂板を構成する樹脂を充填する様子を示す断面図
【図６】放熱配線基板に部品を実装する位置を説明する斜視図
【図７】それぞれの部品を実装した様子を示す斜視図
【図８】図７を別の方向から見た斜視図
【図９】実施の形態４における放熱配線基板を示す斜視図
【図１０】従来の放熱配線基板の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００６９】
１００  異厚リードフレーム
１０２  ＬＥＤ
１０２ａ  ｎ型半導体層
１０２ｂ  ｐ型半導体層
１０２ｃ  基台
１０３ａ、１０３ｂ  導電層
１０４  制御用ＩＣ
１０６  チップ部品
１０８  コンポジット樹脂板
１１０  放熱板
１１２  肉厚部
１１４  肉薄部
１１６  樹脂
１１８  フィラー
１２０  矢印
１２２  銅素材
１２４  通気性汚れ防止フィルム
１２６  バリ
１２８  大電流放熱部
１３０  信号回路部
１３２  制御部品
１３４  パワー部品
１３６  端子電極
１３８  フィン
１４０  別の部品
【図１】
2007214246.tif 000003
【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】
2007214246.tif 000009
【図８】
2007214246.tif 000010
【図９】
2007214246.tif 000011
【図１０】
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