(57)【要約】【課題】回路の高集積化を図ることができるとともに、放熱性能を良好に維持できる回路基板及び半導体モジュールを提供する。【解決手段】回路基板１０は、窒化珪素基板１１と、窒化珪素基板１１の一方の面に形成された銀めっきからなる回路層１２とを備え、回路層１２の厚みｔが０．１ｍｍ以下に設けられるとともに、回路層１２の回路パターン１２ａ間のピッチｐが０．５ｍｍ以下に設けられている。半導体モジュール１００は、回路基板１０と、回路層１２の上面に接合された半導体素子（ＬＥＤ素子３０）と、回路基板１０の回路層１２とは反対側に設けられた放熱板４０とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化珪素基板と、前記窒化珪素基板の一方の面に形成された銀めっきからなる回路層とを備え、
前記回路層の厚みが０．１ｍｍ以下に設けられるとともに、前記回路層の回路パターン間のピッチが０．５ｍｍ以下に設けられていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の前記回路基板と、
前記回路層の上面に接合された半導体素子と、
前記回路基板の前記回路層とは反対側に設けられた放熱板とを備える半導体モジュール。
【請求項３】
前記半導体素子はＬＥＤ素子とされることを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに用いられ、ＬＥＤ素子等の半導体素子が搭載される回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールに用いられる回路基板の回路層は、特許文献１〜３に記載されているように、絶縁基板であるセラミックス基板の一方の面に銅やアルミニウム等の金属板をろう接合することにより形成される。また、回路基板としては、セラミックス基板の他方の面にも熱伝導性に優れた金属板をろう接合することにより金属層を設けて、その金属層を介して放熱板を接合することも行われる。そして、回路基板の回路層の上面に、はんだ材を介してＬＥＤ素子等の半導体素子が搭載されることにより、半導体モジュールが製造される。
【０００３】
また、回路基板の回路層は複数の小パターンが組み合わされた回路パターンが形成されており、このような回路パターンを形成する手法として、例えば特許文献３に開示されているように、エッチングにより回路パターンを形成したり、又はセラミックス基板に複数の金属板を並べて接合して、セラミックス基板上に回路パターンを形成する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５‐７９５９３号公報
【特許文献２】特開２００６‐３５１８３４号公報
【特許文献３】特開平１０‐６５０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体素子の小型化に伴い、半導体モジュールの回路の高集積化の要望が高まっている。そこで、回路基板の回路層に微細パターンを形成することが考えられるが、セラミックス基板に金属板がろう接合された回路基板では、エッチングにより回路パターンを形成しようとしても、アスペクト比の高いパターンは形成できず、１ｍｍ以下の微細パターンを形成することが困難である。また、回路層となる金属板にプレス加工により微細な回路パターンを形成しておくことはできるが、セラミックス基板との接合の際に回路間の間隔を維持することが難しいことから、エッチングの場合と同様に、１ｍｍ以下の微細パターンの形成が困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回路の高集積化を図ることができるとともに、放熱性能を良好に維持できる回路基板及び半導体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】
【０００７】
本発明の回路基板は、窒化珪素基板と、前記窒化珪素基板の一方の面に形成された銀めっきからなる回路層とを備え、前記回路層の厚みが０．１ｍｍ以下に設けられるとともに、前記回路層の回路パターン間のピッチが０．５ｍｍ以下に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この回路基板には、絶縁基板である窒化珪素基板に銀めっきにより回路層を形成しているので、窒化珪素基板の表面に厚みが０．１ｍｍ以下で回路パターン間のピッチが０．５ｍｍ以下の微細パターンを有する回路層を形成できる。この回路基板では、従来の回路基板のように、セラミックス基板（窒化珪素基板）と、銅やアルミニウム等の金属板とのろう付け接合を必要とせず、ろう付け時の高熱にさらされることがないので、セラミックス基板と金属板との熱収縮差により生じる回路基板の反りの発生が問題とならないとともに、回路基板の製造工程を簡略化できる。また、回路層を厚みが０．１ｍｍ以下の薄肉に設けたので、回路基板の使用環境においても、回路層と窒化珪素基板との間の熱伸縮差による反りが生じ難い。したがって、回路基板と、その回路基板の回路層とは反対側に配設される放熱板との密着性を向上でき、放熱性能を良好に維持できる。なお、回路層自体の厚みが薄く形成されているが、回路層を電流を流しやすい銀めっきにより形成しているので、導電性を十分に確保できる。
【０００９】
本発明の半導体モジュールは、前記回路基板と、前記回路層の上面に接合された半導体素子と、前記回路基板の前記回路層とは反対側に設けられた放熱板とを備える。
【００１０】
本発明の半導体モジュールにおいて、前記半導体素子はＬＥＤ素子とされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、微細パターンを有する回路層を形成でき、回路の高集積化を図ることができるとともに、使用環境における回路基板の反りを低減でき、放熱性能を良好に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体モジュールを示す断面図である。
【図２】図１の半導体モジュールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示す半導体モジュール１００は、窒化珪素基板１１の一方の面に回路層１２が配設された回路基板１０と、回路層１２の上面に搭載されたＬＥＤ素子３０と、ＬＥＤ素子３０の搭載面とは反対側の回路基板１０の他方の面に配設された放熱板４０とを備えている。
【００１４】
回路基板１０は、絶縁基板である窒化珪素基板１１と、この窒化珪素基板１１の一方の面に配設された回路層１２と、窒化珪素基板１１の他方の面に配設された金属層１３とを備えている。
そして、窒化珪素基板１１は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）により形成され、厚みが０．１５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下に設けられている。
【００１５】
また、回路層１２は、銀（Ａｇ）めっきにより形成されている。そして、回路層１２は、図１又は図２に示すように、窒化珪素基板１１の一方の面に、厚みｔが０．１ｍｍ以下で、回路パターン１２ａ間のピッチｐが０．５ｍｍ以下の微細パターンに形成されている。なお、回路層１２の厚みｔは少なくとも０．０１ｍｍ以上、回路層１２のピッチｐは０．１ｍｍ以上に設けることが好ましく、回路パターン１２ａの配線溝幅ｗは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設けることが好ましい。
【００１６】
また、金属層１３は、必ずしも限定されるものではないが、回路層１２と同様に、銀めっきにより形成されているとよい。金属層１３は、窒化珪素基板１１の他方の面に銀めっきを施すことにより、厚みが０．１ｍｍ以下に形成され、回路層１２の各回路パターン１２ａに跨るようにして、全体が区切られることなく一枚の層で形成されている。
【００１７】
これら回路層１２と金属層１３とは、無電解めっきにより形成される。
具体的には、窒化珪素基板１１の表面に回路層形成領域と金属層形成領域を残して所定形状のレジスト被膜を形成することにより、パターニングを行う。そして、そのレジスト被膜が形成された窒化珪素基板１１を無電解めっき液に浸漬させることにより、窒化珪素基板１１のレジスト被膜の間から露出する表面部分（回路層形成領域及び金属層形成領域）に銀めっきを析出させる。最後に、窒化珪素基板１１の表面からレジスト被膜を除去することにより、複数の回路パターン１２ａからなる回路層１２と金属層１３とが形成された回路基板１０が得られる。
【００１８】
回路層１２と金属層１３の形成には無電解めっきを用いることができる。また、好ましくは、無電解めっき後に電解めっきを行うとよい。
めっき液の一例としては、無電解Ａｇめっき液（例えば、上村工業社製アルジェントＲＳＤ‐４、Ａｇ濃度０．５〜３．０ｇ／Ｌ、３０〜５０℃）を用いて５〜６０分の処理を実施した後、電解Ａｇめっき液（例えば、大和化成社製ダインシルバーＧＰＥ‐ＰＬ、Ａｇ濃度２０〜４０ｇ／Ｌ、１５〜３０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ２〜１０Ａ／ｄｍ２）にて５〜６０分の処理を好適に用いることができる。
【００１９】
また、放熱板４０は、回路基板１０を冷却するものであり、銅やアルミニウム等の熱伝導性が良好な材料で構成されることが望ましい。本実施形態においては、放熱板４０は、アルミニウム合金（Ａ６０６３合金）により平板状に形成されている。また、回路基板１０に固定される放熱板４０としては、平板状のもの、熱間鍛造等によって多数のピン状フィンを一体に形成したもの、押出成形によって相互に平行な帯状フィンを一体に形成したもの等、適宜の形状のものを採用できる。
【００２０】
なお、回路基板１０と放熱板４０とは、回路基板１０の金属層１３と放熱板４０との間に、例えばグリースを介在させ、回路基板１０と放熱板４０とをバネ等により押し付けて固定したり、回路基板１０を放熱板４０にはんだ付けして固定することも可能である。回路基板１０を放熱板４０にはんだ付けする場合は、例えばＳｎ‐Ｓｂ系、Ｓｎ‐Ａｇ系、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ｉｎ系、もしくはＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系等のはんだ材を使用して回路基板１０と放熱板４０とを接合する。
【００２１】
また、図１及び図２に示すように、回路基板１０の回路層１２（回路パターン１２ａ）の上面にＬＥＤ素子３０がはんだ付けによって接合されて、半導体モジュール１００が製造される。
【００２２】
以上のように、本実施形態の回路基板１０では、絶縁基板である窒化珪素基板１１に銀めっきにより回路層１２を形成しているので、窒化珪素基板１１の表面に厚みｔが０．１ｍｍ以下で回路パターン１２ａ間のピッチｐが０．５ｍｍ以下の微細パターンを有する回路層１２を形成でき、回路の高集積化を図ることができる。そして、このように回路層１２を細線化してファインピッチを実現できるので、多数のＬＥＤ素子３０を搭載した高出力で小型のＬＥＤモジュール（半導体モジュール）を作製可能である。
【００２３】
また、この回路基板１０では、従来の回路基板のように、セラミックス基板（窒化珪素基板）と、銅やアルミニウム等の金属板とのろう付け接合を必要とせず、ろう付け時の高熱にさらされることがないので、セラミックス基板と金属板との熱収縮差により生じる回路基板への反りの発生が問題とならないとともに、回路基板の製造工程を簡略化できる。
【００２４】
また、回路層１２を厚みｔが０．１ｍｍ以下の薄肉に設けたので、回路基板１０の使用環境においても、回路層１２と窒化珪素基板１１との間の熱伸縮差による反りが生じ難く、回路基板１０の反りを低減できる。したがって、回路基板１０と、その回路基板１０の回路層１２とは反対側に配設される放熱板４０との密着性を向上でき、放熱性能を良好に維持できる。また、窒化珪素基板１１自体も薄くできるので、回路基板１０の全体的な熱抵抗も低減でき、半導体素子（ＬＥＤ素子３０）の熱を放熱板４０にダイレクトに伝えて、放熱できる。なお、回路層１２自体の厚みが薄く形成されているが、回路層１２を、電流を流しやすい銀めっきにより形成しているので、導電性を十分に確保できる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、半導体モジュール１００に用いられる回路基板１０について詳細に説明を行ったが、本発明の回路基板は、半導体素子と端子との間を接続するボンディング部材として適用することも可能である。
また、回路層１２に搭載される半導体素子は、ＬＥＤ素子３０に限定されない。
【符号の説明】
【００２６】
１０  回路基板
１１  窒化珪素基板
１２  回路層
１２ａ  回路パターン
１３  金属層
３０  ＬＥＤ素子（半導体素子）
４０  放熱板
１００  半導体モジュール
【図１】
2017162995.tif 000003
【図２】
2017162995.tif 000004