特開 2022-175599 配線基板、半導体装置、および配線基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175599

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】配線基板、半導体装置、および配線基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/13 20060101AFI20221117BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20221117BHJP

   H01L 23/15 20060101ALI20221117BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20221117BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20221117BHJP

   H05K 3/28 20060101ALI20221117BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 C

H01L23/12 J

H01L23/14 C

H01L23/36 C

H05K1/03 610E

H05K3/28 A

H01L33/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082150

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142745

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 世子

(74)【代理人】

【識別番号】100136319

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 宏修

(74)【代理人】

【識別番号】100148275

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100143498

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 健

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 翔太

(72)【発明者】

【氏名】橋本 博仁

(72)【発明者】

【氏名】高木 桂二

(72)【発明者】

【氏名】柳瀬 康行

【テーマコード（参考）】

5E314

5F136

5F142

【Ｆターム（参考）】

5E314AA04

5E314BB06

5E314BB13

5E314CC13

5E314GG26

5F136BB04

5F136DA33

5F136FA14

5F136FA16

5F142AA42

5F142BA02

5F142BA32

5F142CA11

5F142CD02

5F142CD18

5F142CD44

5F142CD47

5F142CD49

5F142CG03

5F142DA14

(57)【要約】

【課題】窒化アルミニウムを含有する基板上に形成されている導体層から基板への熱伝達をより向上させることのできる配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】配線基板１は、窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基板１０と、セラミック基板１０上に設けられている接続パッド２１とを備えている。セラミック基板１０は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部（基体部１１）と、酸化アルミニウムを主成分とする第２部（酸化被膜１３）とを有している。この第２部は、セラミック基板１０の接続パッド２１、２２が設けられた表面において、接続パッド２１、２２の形成領域以外の領域に設けられている。第２部と第１部との境界は、断面視で、接続パッド２１または２２と第１部との境界よりもセラミック基板１０の内側に位置している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒化アルミニウムを主成分とする絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられている導体層と
を備える配線基板であって、
前記絶縁基板は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部と、酸化アルミニウムを主成分とする第２部とを有し、
前記第２部は、前記絶縁基板の前記導体層が設けられた表面において、前記導体層の形成領域以外の領域に設けられており、
前記絶縁基板の厚み方向の断面視で、前記第２部と前記第１部との境界は、前記導体層と前記第１部との境界よりも前記絶縁基板の内側に位置している、配線基板。

【請求項2】

請求項１に記載の配線基板と、
前記配線基板上に搭載される半導体素子と
を備えている半導体装置。

【請求項3】

前記半導体素子は、発光ダイオード素子である、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

窒化アルミニウムを主成分とする絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられている導体層と
を備える配線基板の製造方法であって、
窒化アルミニウムを主成分とする絶縁シート上に、導電性材料を含有する導体パターンを形成するパターン形成工程と、
前記導体パターンが形成された前記絶縁シートを焼成する、焼成工程と
を含み、
前記焼成工程では、前記絶縁シートの表面における前記導体パターンの形成領域以外の領域に酸化アルミニウムを形成する、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、半導体素子などが実装される配線基板、およびこの配線基板の製造方法に関する。また、本発明は、配線基板上に半導体素子が搭載された半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの半導体素子が搭載される配線基板には、半導体素子から発生する熱を効率よく放散させることへの要求がある。そこで、配線基板を構成する絶縁基板として、高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の焼結体を用いることが検討されている。半導体素子が搭載される配線基板に熱伝導率の高い窒化アルミニウム基板を用いることで、半導体素子から発生する熱の放熱性を高めることができる。

【0003】

例えば、特許文献１には、窒化アルミニウム質焼結体からなる基板本体と、酸化アルミニウムを主成分として含有しているとともにナノメートルオーダーの厚みを有しており、前記基板本体の外表面を被覆している酸化物層とを備える絶縁基板が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－７９２８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されている絶縁基板は、基板本体の表面を被覆している酸化物層によって基板本体の窒化アルミニウムの溶出を抑制することができる。しかし、窒化アルミニウム基板の表面に酸化物層が形成されることで、酸化物層が形成された領域では放熱性が低下する可能性がある。そのため、特許文献１に開示されている絶縁基板１０のように、酸化物層２で被覆された基板本体１上に薄膜配線導体３を形成すると、薄膜配線導体３を介して接続された電子部品４で発生した熱の伝達は、酸化物層２によって抑制される可能性がある。これにより、電子部品４から基板本体１への熱伝達効率が低下する可能性がある。

【0006】

そこで、本発明では、窒化アルミニウムを含有する基板上に形成されている導体層から基板への熱伝達をより向上させることのできる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】

【0007】

本発明の一局面にかかる配線基板は、窒化アルミニウムを主成分とする絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられている導体層とを備えている。この配線基板において、前記絶縁基板は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部と、酸化アルミニウムを主成分とする第２部とを有している。前記第２部は、前記絶縁基板の前記導体層が設けられた表面において、前記導体層の形成領域以外の領域に設けられている。前記絶縁基板の厚み方向の断面視で、前記第２部と前記第１部との境界は、前記導体層と前記第１部との境界よりも前記絶縁基板の内側に位置している。

【0008】

上記の構成によれば、絶縁基板の表面の大部分には酸化アルミニウムを主成分とする第２部が形成されている一方、導体層は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部と接触させることができる。導体層が第１部と接触していることで、導体層と絶縁基板との間の熱伝達を高めることができる。したがって、他の電子部品から導体層へ伝わった熱を効率的に絶縁基板に伝達して放熱させることのできる配線基板を得ることができる。

【0009】

本発明のもう一つの局面は、半導体装置に関する。この半導体装置は、上記の本発明の一局面にかかる配線基板と、前記配線基板上に搭載される半導体素子とを備えている。

【0010】

上記の構成によれば、他の電子部品から導体層へ伝わった熱を効率的に絶縁基板に伝達することのできる配線基板を備えていることで、配線基板上に搭載される半導体素子で発生した熱の放出を促進させることができる。

【0011】

上記の本発明の一局面にかかる半導体装置において、前記半導体素子は、発光ダイオード素子であってもよい。

【0012】

上記の構成によれば、より発熱量の大きい発光ダイオード素子を配線基板上に配置することで、発光ダイオード素子から発生した熱の配線基板側への伝達が促進されるため、半導体装置の放熱効果をより高めることができる。

【0013】

本発明のさらにもう一つの局面は、窒化アルミニウムを主成分とする絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられている導体層とを備える配線基板の製造方法に関する。この製造方法は、窒化アルミニウムを主成分とする絶縁シート上に、導電性材料を含有する導体パターンを形成するパターン形成工程と、前記導体パターンが形成された前記絶縁シートを焼成する、焼成工程とを含む。前記焼成工程では、前記絶縁シートの表面における前記導体パターンの形成領域以外の領域に酸化アルミニウムを形成する。

【0014】

上記の製造方法によれば、絶縁シートの表面のうち、導体パターンが形成されている領域には酸化アルミニウムが形成されることなく、それ以外の領域に酸化アルミニウムを形成することができる。これにより、絶縁基板の表面の大部分には酸化アルミニウムを主成分とする第２部が形成されている一方、導体層は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部と接触した状態の配線基板を得ることができる。したがって、上記の製造方法によれば、導体層から絶縁基板への熱伝達をより向上させることのできる配線基板を製造することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一局面にかかる配線基板によれば、窒化アルミニウムを含有する基板上に形成されている導体層から基板への熱伝達をより向上させることができる。また、本発明の一局面にかかる配線基板の製造方法によれば、窒化アルミニウムを含有する基板上に形成されている導体層から基板への熱伝達をより向上させることのできる配線基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態にかかる配線基板の内部構成を示す断面模式図である。

【図2】図１に示す配線基板を備えるＬＥＤパッケージの構成を示す断面模式図である。

【図3】第１の実施形態にかかる配線基板の製造工程を示すフローチャートである。

【図4】図３に示す製造工程中の前半部分を説明する模式図である。

【図5】図３に示す製造工程中の後半部分を説明する模式図である。

【図6】第２の実施形態にかかる半導体装置の内部構成を示す断面模式図である。

【図7】図６に示す半導体装置の製造工程を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0018】

〔第１の実施形態〕
本実施形態では、本発明にかかる配線基板の一例として、配線基板１を例に挙げて説明する。配線基板１は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの半導体素子を搭載するための配線基板として利用される。

【0019】

図１には、配線基板１の断面構成を示す。本実施形態では、便宜上、略平板状の配線基板１において半導体素子が搭載される側の面を上面１０ａとし、その反対側の面を下面１０ｂとする。但し、配線基板１の上面および下面の定義はこれに限定はされず、任意に決めることができる。

【0020】

配線基板１は、主として、セラミック基板（絶縁基板）１０と、複数の導体パターンとで構成されている。

【0021】

セラミック基板１０は、配線基板１の土台となる部材である。セラミック基板１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする。ここで、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするとは、セラミック基板１０に含まれる種々の化合物のうち、ＡｌＮの含有量が最も多いことを意味する。セラミック基板１０に含まれるＡｌＮの含有量は、質量比で９０％以上であることが好ましい。

【0022】

セラミック基板１０は、１つまたは複数のセラミックグリーンシート（ＡｌＮシートとも呼ばれる）を焼成して得られる。セラミック基板１０が複数のＡｌＮシートから形成される場合には、セラミック基板１０は、積層された複数のＡｌＮ層を有している。

【0023】

セラミック基板１０の上面１０ａおよび下面１０ｂなどの露出面には、例えば、酸化アルミニウム被膜１３（以下、酸化被膜１３とも呼ぶ）が形成されている。この酸化被膜１３は、導体パターンが形成されたＡｌＮシートの焼成時に、ＡｌＮシートに含まれるアルミニウムが酸化することによって形成される。

【0024】

すなわち、セラミック基板１０は、主として、ＡｌＮを主成分とする基体部（第１部）１１と、酸化アルミニウムを主成分とする酸化被膜（第２部）１３とで構成されている。酸化被膜１３は、基体部１１の表面を被覆するように設けられている。

【0025】

酸化被膜１３に含まれている酸化アルミニウムは、基体部１１に含まれているＡｌＮと比べて、化学的な安定性が高い。そのため、基体部１１の上面１０ａなどを覆うように酸化被膜１３が設けられていることで、基体部１１を保護することができ、セラミック基板１０に含まれる窒化アルミニウムの変質を抑制することができる。

【0026】

導体パターンは、セラミック基板１０の上面１０ａ、下面１０ｂ、および内部などに設けられている。各導体パターンは、それぞれ所定の形状に形成されており、例えば、配線、接続パッド、および電極などとして機能する。

【0027】

例えば、図１に示す例では、セラミック基板１０の上面１０ａに、導体パターンの一例である接続パッド（導体層）２１が２個設けられている。また、セラミック基板１０の下面１０ｂに、導体パターンの一例である下面側接続パッド（導体層）２２が２個設けられている。接続パッド２１および下面側接続パッド２２は、バンプ２０とも呼ばれ、他の電子部品との接続端子などとして用いられる。例えば、接続パッド２１は、発光ダイオード素子などの半導体素子の接続端子（バンプとも呼ばれる）と電気的に接続される。

【0028】

また、セラミック基板１０の内部には、導体パターンの一例である導電性ビア２５が設けられている。導電性ビア２５は、セラミック基板１０の内部を貫通するように配置され、接続パッド２１と下面側接続パッド２２とを電気的に接続する。

【0029】

また、セラミック基板１０の内部には、導体パターンの一例である内層配線（図示せず）が設けられている。

【0030】

導体パターンは、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはマンガン（Ｍｎ）などの金属材料、あるいはこれらの金属材料を主成分とする合金材料によって形成することができる。

【0031】

セラミック基板１０の上面１０ａおよび下面１０ｂに設けられている導体パターンの表面（セラミック基板１０から突出している部分）は、メッキ層で覆われている。例えば、接続パッド２１の表面には、メッキ層３１が設けられている。また、下面側接続パッド２２の表面には、メッキ層３２が設けられている。なお、メッキ層３１および３２は、特許請求の範囲に記載の「導体層」には含まれない。

【0032】

メッキ層３１および３２は、例えば、Ｎｉメッキ、およびＡｕメッキなどを含む。メッキ層３１および３２は、単層のメッキ層で構成されていてもよいし、複数のメッキ層で構成されていてもよい。メッキ層３１および３２は、例えば、従来公知の電解めっき法などを用いて形成することができる。電解めっき法を行うことで、セラミック基板１０から露出している導体パターン（例えば、接続パッド２１および下面側接続パッド２２）の表面にメッキ被膜を形成することができる。

【0033】

本実施形態では、メッキ層３１および３２は、Ｎｉメッキ層とＡｕメッキ層とが積層された積層構造を有している。この場合、導体パターンの表面を覆うようにＮｉメッキ層が設けられ、Ｎｉメッキ層を覆うようにＡｕメッキ層が設けられていることが好ましい。これにより、接続パッド２１は、金属元素Ａｕを含有するメッキ層３１で覆われ、配線基板１と電気的に接続される他の半導体素子などの接続端子に含まれる金（Ａｕ）との間で、例えば、Ａｕ－Ａｕフリップチップ接続が実現できる。

【0034】

続いて、セラミック基板１０の表面周辺のより具体的な構成について説明する。図１の右下には、セラミック基板１０の表面周辺の一部分（図１中、Ａで示す箇所）を拡大して示す。

【0035】

図１に示すように、接続パッド２１は、セラミック基板１０上に設けられている。より具体的には、接続パッド２１は、セラミック基板１０の基体部（第１部）１１上に、基体部１１と接触するように設けられている。そして、セラミック基板１０の酸化被膜１３は、基体部１１の表面における接続パッド２１との接触部分以外の部分に設けられている。すなわち、酸化被膜１３は、セラミック基板１０の接続パッド２１が設けられた上面１０ａにおいて、接続パッド２１の形成領域以外の領域に設けられている。

【0036】

また、図１に示すように、セラミック基板１０の厚み方向の断面視で、酸化被膜１３と基体部１１との境界Ｂ１は、接続パッド２１と基体部１１との境界Ｂ２よりもセラミック基板１０の内側（図１のＡでは、下方側）に位置している。

【0037】

なお、下面側接続パッド２２におけるセラミック基板１０表面との境界部分も、接続パッド２１と同様の構成を有している。

【0038】

酸化被膜１３に含まれる酸化アルミニウムの熱伝導率は、基体部１１に含まれるＡｌＮの熱伝導率と比較して小さい。そのため、導体パターンとセラミック基板との境界に酸化被膜１３が介在するように存在していると、導体パターンとセラミック基板との間の熱伝達が低下する可能性がある。

【0039】

そこで、本実施形態にかかる配線基板１では、セラミック基板１０の上面１０ａおよび下面１０ｂに設けられている導体パターン（具体的には、接続パッド２１および下面側接続パッド２２）は、ＡｌＮを主成分とする基体部１１と接触するように設けられている。すなわち、接続パッド２１または下面側接続パッド２２と、セラミック基板１０の基体部１１との間に、酸化被膜１３が存在しない構成となっている。

【0040】

これにより、接続パッド２１からセラミック基板１０（または、基体部１１）への熱伝達が、酸化被膜１３によって妨げられることがなくなる。したがって、接続パッド２１とセラミック基板１０との間の熱伝達をより高めることができる。

【0041】

そのため、本実施形態にかかる配線基板１によれば、接続パッド２１（すなわち、バンプ２０）に接続されている半導体素子などから配線基板１側へ伝わった熱を、高い放熱性を有するＡｌＮを主成分とする基体部１１へより効率的に伝達することができる。

【0042】

上記のような構成を有するセラミック基板１０は、後述するように、焼成前のＡｌＮシート上に所定形状の導体パターンを形成した後に、ＡｌＮシートと導体パターンとを同時に焼成する、いわゆる同時焼成法によって形成することができる。

【0043】

続いて、本実施形態にかかるＬＥＤパッケージ１００について説明する。このＬＥＤパッケージ１００は、本発明にかかる半導体装置の一例である。

【0044】

図２には、ＬＥＤパッケージ１００の断面構成を示す。ＬＥＤパッケージ１００は、主として、配線基板１と、配線基板１上に搭載されたＬＥＤ素子（発光ダイオード素子）５０とを備えている。

【0045】

図２に示すように、ＬＥＤパッケージ１００では、図１に示す配線基板１が複数に分割された状態の配線基板１０１が使用される。各配線基板１０１に設けられているバンプ２０（すなわち、接続パッド２１）上には、半導体素子の一例であるＬＥＤ素子５０が実装されている。

【0046】

このように、ＬＥＤパッケージ１００を構成する配線基板１０１は、図１に示す配線基板１などが複数個に分割（ダイシング）されたものの一つである。このような配線基板１０１においては、セラミック基板１０の側面（例えば、切断面１０ｃ）に酸化被膜１３は形成されておらず、基体部１１が露出している。

【0047】

続いて、配線基板１の製造方法について説明する。ここでは、接続パッド２１などの導体パターンを形成する工程を中心に説明する。この工程以外の配線基板１の製造方法については、従来公知の配線基板の製造方法が適用できる。

【0048】

図３には、配線基板１の製造工程の一部を工程順に示す。図３では、主に、ビア形成工程（Ｓ１０）からメッキ工程（Ｓ４０）までの各工程を示している。また、図４および図５には、各工程の様子を、工程Ａから順に模式的に示す。

【0049】

図３に示す各工程を行うにあたって、先ず、ＡｌＮシート（絶縁シート）１５を準備する（図４の工程Ａ参照）。ＡｌＮシート１５は、主原料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末に、焼結助剤（例えば、イットリア、カルシアなど）および適当な有機溶剤、並びに溶媒などを添加混合してスラリーを作製した後、シート状に成形することで得られる。

【0050】

ＡｌＮシート１５を準備した後、ビア形成工程（Ｓ１０）を行う。この工程では、先ず、ＡｌＮシート内の所定の位置（例えば、導電性ビア２５が形成される位置）に貫通孔１６を形成する（図４の工程Ｂ参照）。その後、貫通孔１６内に導電性ペースト４０を充填する。導電性ペースト４０は、例えば、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）などの金属材料を主成分として含有する。これにより、ＡｌＮシート１５内の所定位置に導電性ビア２５となる領域が形成される。

【0051】

次に、導体パターン形成工程（Ｓ２０）を行う。この工程では、従来公知のパターン形成方法（例えば、印刷ペーストによるメタライズ法、フォトリソグラフィなど）を用いて、ＡｌＮシート上の所定の領域に、導電性材料を含有する導体パターン（例えば、導体パターン４１）を形成する。導体パターンは、例えば、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）などの金属材料を主成分として含有する。

【0052】

この導体パターン４１は、焼成後に、例えば、接続パッド２１および下面側接続パッド２２となる。

【0053】

以上のようにして、ＡｌＮシート１５の所定の領域に導電性ペースト４０および導体パターン４１が配置された構造体が得られる（図４の工程Ｃ参照）。なお、複数のＡｌＮ層を有する配線基板１の場合には、上記の方法で、複数のＡｌＮシート１５の構造体を形成した後、各構造体を決められた順序で積層する。

【0054】

その後、焼成工程（Ｓ３０）を行う。焼成工程（Ｓ３０）では、導電性ペースト４０および導体パターン４１が形成されたＡｌＮシート１５、またはその積層体を同時焼成する。これにより、ＡｌＮシート１５はセラミック基板１０となる。また、焼成工程（Ｓ３０）を行うことによって、セラミック基板１０の上面１０ａおよび下面１０ｂなどに酸化被膜１３が形成される。

【0055】

なお、焼成工程（Ｓ３０）には、主として基体部１１を形成する工程（Ｓ３１）と、主主として酸化被膜１３を形成する工程（Ｓ３２）とが含まれる。

【0056】

基体部１１を形成する工程（Ｓ３１）では、例えば、１０００℃以上１８００℃以下の温度で、かつ、無酸素雰囲気下で、ＡｌＮシート１５の構造体を焼成する。これにより、ＡｌＮシート１５の大部分は、ＡｌＮを主成分とする基体部１１となる（図４の工程Ｄ参照）。また、導電性ペースト４０は導電性ビア２５となり、導体パターン４１は、接続パッド２１および下面側接続パッド２２などの導体層となる。

【0057】

また、酸化被膜１３を形成する工程（Ｓ３２）では、例えば、１０００℃以上１８００℃以下の温度でＡｌＮシート１５の構造体を焼成した後に、得られた構造体を、例えば、８００℃以上であり、かつ、基体部１１を形成する工程（Ｓ３１）での焼成温度以下の温度で熱処理する。具体的には、水素と水蒸気ガスとの混合気体を炉内に供給して焼成する。これにより、ＡｌＮシート１５の構造体における外側に露出した領域（すなわち、ＡｌＮシートの表面における導体パターン４１の形成領域以外の領域）に、酸化アルミニウムを主成分とする酸化被膜１３が形成される（図５の工程Ｅ参照）。

【0058】

焼成工程（Ｓ３０）が終了すると、メッキ工程（Ｓ４０）が行われる。メッキ工程（Ｓ４０）は、例えば、従来公知の電解めっき法によって実施される。電解めっき法を行うことで、セラミック基板１０から露出している導体パターンの表面にメッキ被膜を形成することができる。これにより、例えば、接続パッド２１の表面にメッキ層３１が形成され、下面側接続パッド２２の表面にメッキ層３２が形成される（図５の工程Ｆ参照）。

【0059】

メッキ工程（Ｓ４０）が終了すると、洗浄などの後処理の工程が行われる。以上のようにして、配線基板１が製造される。製造された配線基板１は、例えば、ＬＥＤパッケージなどの半導体装置の部品として利用される。

【0060】

例えば、配線基板１がＬＥＤパッケージ１００の部品として使用される場合には、配線基板１の接続パッド２１上にＬＥＤ素子５０が実装される（図５の工程Ｇ参照）。ここでの接続方法としては、例えば、はんだ接合、Ａｕ－Ａｕ接合などが挙げられる。はんだを用いた実装は、Ａｕ－Ａｕ接合と比較して、容易かつ安価に実施できる。また、Ａｕ－Ａｕ接合を用いた実装を行うことで、ＬＥＤ素子５０から配線基板１への熱伝達効率をより高めることができる。

【0061】

接続パッド２１上にＬＥＤ素子５０が実装された配線基板１は、ブレード７０などを用いてダイシングされる。これにより、例えば、図２に示すようなＬＥＤパッケージ１００が得られる。

【0062】

（第１の実施形態のまとめ）
以上のように、本実施形態にかかる配線基板１は、セラミック基板１０と、セラミック基板１０上に設けられている少なくとも一つの導体層（例えば、接続パッド２１、および下面側接続パッド２２など）とを備えている。セラミック基板１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする。導体層には、配線基板１に実装されるＬＥＤ素子などの半導体素子が接合される。

【0063】

配線基板１が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミック基板１０で形成されていることで、例えば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミック基板と比較して、放熱性をより向上させることができる。したがって、配線基板１は、例えば、ＬＥＤ素子などの発熱性の高い半導体素子を搭載するための配線基板として好適に用いられる。

【0064】

この配線基板１において、セラミック基板１０は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部（具体的には、基体部１１）と、酸化アルミニウムを主成分とする第２部（具体的には、酸化被膜１３）とを有している。この第２部は、セラミック基板１０の導体層が設けられた表面（すなわち、接続パッド２１が設けられた上面１０ａ、および下面側接続パッド２２が設けられた下面１０ｂ）において、導体層の形成領域以外の領域に設けられている。また、セラミック基板１０の厚み方向の断面視で、第２部と第１部との境界（例えば、図１に示す境界Ｂ１）は、接続パッド２１と第１部との境界（例えば、図１に示す境界Ｂ２）よりもセラミック基板１０の内側に位置している。

【0065】

上記の構成によれば、セラミック基板１０の表面の大部分には酸化アルミニウムを主成分とする第２部（すなわち、酸化被膜１３）が設けられている一方、導体層は、窒化アルミニウムを主成分とする第１部（すなわち、基体部１１）と接触させることができる。これにより、導体層からセラミック基板１０の基体部１１への熱伝達が、酸化被膜１３によって妨げられることがなくなる。したがって、導体層とセラミック基板１０との間の熱伝達をより高めることができる。

【0066】

また、セラミック基板１０の表面の大部分が、化学的な安定性のより高い酸化アルミニウムを主成分とする第２部で覆われていることで、セラミック基板１０の内側の部分を保護することができる。したがって、セラミック基板１０の内側に位置する第２部に含まれる窒化アルミニウムの変質を抑制することができる。

【0067】

また、本実施形態にかかるＬＥＤパッケージ１００は、配線基板１と、配線基板１上に搭載されたＬＥＤ素子（発光ダイオード素子）５０とを備えている。上述したように、配線基板１は、他の電子部品から導体層へ伝わった熱を効率的にセラミック基板１０の基体部１１へと伝達することができる。そのため、本実施形態にかかるＬＥＤパッケージ１００においては、ＬＥＤ素子５０で発生した熱をより効率的にセラミック基板１０へ伝達させることができ、ＡｌＮを主成分とするセラミック基板１０からの放熱を促進させることができる。

【0068】

また、本実施形態にかかる配線基板の製造方法は、窒化アルミニウムを主成分とする絶縁シート（例えば、ＡｌＮシート１５）上に、導電性材料を含有する導体パターン（例えば、導体パターン４１）を形成するパターン形成工程（Ｓ２０）と、導体パターンが形成された絶縁シートを焼成する、焼成工程（Ｓ３０）とを含む。すなわち、この製造方法では、焼成前のＡｌＮシート上に所定形状の導体パターンを形成した後に、ＡｌＮシートと導体パターンとを同時に焼成する、いわゆる同時焼成法によって配線基板が製造される。

【0069】

そして、焼成工程（Ｓ３０）では、絶縁シートの表面における導体パターンの形成領域以外の領域に酸化アルミニウムを形成する。より具体的には、焼成工程（Ｓ３０）は、無酸素雰囲気下でＡｌＮシート１５を焼成して主に基体部１１を形成する工程（Ｓ３１）と、焼成したＡｌＮシート１５を熱処理して主に酸化被膜１３を形成する工程（Ｓ３２）とを含む。

【0070】

上記の製造方法によれば、ＡｌＮシート１５の表面のうち、導体パターン４１が形成されている領域には酸化アルミニウムの被膜が形成されることなく、それ以外の領域に酸化アルミニウムの被膜を形成することができる。

【0071】

これにより、セラミック基板１０の表面の大部分には酸化アルミニウムを主成分とする酸化被膜１３が設けられている一方、導体層は、窒化アルミニウムを主成分とする基体部１１と接触した状態の配線基板を得ることができる。また、セラミック基板１０の厚み方向の断面視で、酸化被膜１３と基体部１１との境界（例えば、図１に示す境界Ｂ１）が、接続パッド２１と基体部１１との境界（例えば、図１に示す境界Ｂ２）よりもセラミック基板１０の内側に位置しているような構成を有する配線基板を得ることができる。すなわち、本実施形態にかかる配線基板１のような構成を有する配線基板を製造することができる。

【0072】

以上のように、本実施形態にかかる配線基板の製造方法によれば、導体層からセラミック基板への熱伝達をより向上させることのできる配線基板を製造することができる。また、この製造方法で得られる配線基板においては、導体層の下面が基体部１１と接触しつつ、導体層の周囲を酸化被膜１３で囲まれた状態とすることができる。これにより、セラミック基板に対する導体層の密着性を高めることができる。

【0073】

〔第２の実施形態〕
続いて、第２の実施形態にかかる半導体装置２００について、図６および図７を参照しながら説明する。本実施形態にかかる半導体装置２００は、例えば、ＬＥＤ照明装置などの電子部品として好適に利用され得る。

【0074】

図６に示すように、半導体装置２００は、主として、配線基板２０１と、ＬＥＤ素子２５０と、プリント基板２６０とを備えている。配線基板２０１は、第１の実施形態で説明した配線基板１０１と同様の構成が適用できる。

【0075】

配線基板２０１は、主として、セラミック基板（絶縁基板）１０と、複数の導体パターンとで構成されている。第１の実施形態と同様に、セラミック基板１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とする。本実施形態では、便宜上、略平板状のセラミック基板１０においてＬＥＤ素子５０と接続される側の面を上面１０ａとし、プリント基板２６０と接続される側の面を下面１０ｂとする。

【0076】

また、配線基板１を分割（ダイシング）して得られる配線基板２０１の切断面を、セラミック基板１０の側面１０ｃとする。この側面１０ｃには、酸化被膜１３は設けられていない。

【0077】

導体パターンは、セラミック基板１０の上面１０ａ、および下面１０ｂなどに設けられている。図６に示す例では、セラミック基板１０の上面１０ａに、導体パターンの一例である接続パッド（導体層）２１が２個設けられており、セラミック基板１０の下面１０ｂに、導体パターンの一例である下面側接続パッド（導体層）２２が２個設けられている。第１の実施形態と同様に、接続パッド２１の表面には、メッキ層３１が設けられており、下面側接続パッド２２の表面には、メッキ層３２が設けられている。

【0078】

接続パッド２１は、ＬＥＤ素子２５０との電気接続を実現するための第１接続端子２２１となる。また、下面側接続パッド２２は、プリント基板２６０との電気接続を実現するための第２接続端子２２２となる。

【0079】

ＬＥＤ素子２５０は、主として、発光部２５１、蛍光体２５２、およびバンプ２５３などを備えている。また、ＬＥＤ素子２５０の周囲は、樹脂２５５によって覆われている。

【0080】

バンプ２５３は、発光部２５１の下面に少なくとも一つ設けられている。図６に示す例では、配線基板２０１に設けられている２つの第１接続端子２２１と対応する位置に、２つのバンプ２５３が設けられている。バンプ２５３の表面は、金（Ａｕ）を含有する金属被膜（例えば、メッキ層）などで形成されている。

【0081】

これにより、配線基板２０１の第１接続端子２２１表面のメッキ層３１に含まれる金（Ａｕ）と、ＬＥＤ素子２５０のバンプ２５３に含まれる金（Ａｕ）との間で、Ａｕ－Ａｕフリップチップ接続が実現できる。

【0082】

プリント基板２６０は、半導体装置２００の土台部分を構成する。プリント基板２６０は、主として、本体部２６１、および複数の導体パターン（例えば、薄膜導体層２６２など）を備えている。本体部２６１は、主に絶縁基板で形成されている。導体パターンは、本体部２６１の表面および内部などに設けられている。各導体パターンは、それぞれ所定の形状に形成されており、例えば、配線、および接続端子などとして機能する。

【0083】

導体パターンの一例である薄膜導体層２６２は、プリント基板２６０の上面に設けられている。図６に示す例では、配線基板２０１に設けられている２つの第２接続端子２２２と対応する位置に、２つの薄膜導体層２６２が設けられている。薄膜導体層２６２は、例えば、はんだ２６４によって配線基板２０１の第２接続端子２２２と電気的に接続されている。

【0084】

半導体装置２００を製造する場合には、先ず、第１の実施形態で説明した方法などを用いて配線基板１を製造する。その後、配線基板２０１の上面１０ａ側に、例えば、Ａｕ－Ａｕ接続などによってＬＥＤ素子２５０を実装する。

【0085】

その後、配線基板１上にＬＥＤ素子２５０が搭載された状態で、ＬＥＤ素子２５０の周囲に、液状の樹脂材料が流し込まれる。この樹脂材料が硬化することで、ＬＥＤ素子２５０は、樹脂２５５によって密封された状態となる。

【0086】

図７のＡには、配線基板１の上面１０ａ上にＬＥＤ素子２５０が実装され、ＬＥＤ素子２５０の周囲に樹脂２５５が形成された状態の構造体を示す。この構造体を、ブレード７０などを用いてダイシングする。これにより、図７のＢに示すような構造体（すなわち、配線基板２０１上にＬＥＤ素子２５０が実装された構造体）が得られる。

【0087】

続いて、プリント基板２６０上に、図７のＢに示す構造体を実装する。具体的には、例えば、はんだ２６４を用いて、プリント基板２６０の薄膜導体層２６２と、配線基板２０１の第２接続端子２２２とを接続する。これにより、図６に示す半導体装置２００が得られる。

【0088】

以上のように、本実施形態にかかる半導体装置２００は、ＡｌＮを主成分とするセラミック基板１０を有する配線基板２０１を備えている。配線基板２０１のセラミック基板１０がＡｌＮを主成分とする材料で形成されていることで、例えば、アルミナを主成分とするセラミック基板と比較して、放熱性をより向上させることができる。

【0089】

そのため、ＬＥＤ素子２５０などのように発熱量のより大きい半導体素子を実装する場合に、本実施形態の構成を適用することで、ＬＥＤ素子２５０で発生した熱を、バンプ２５３と第１接続端子２２１との接続部分を介して、より効率的にセラミック基板１０へ伝達させることができる。

【0090】

セラミック基板１０へ伝達された熱は、第２接続端子２２２および薄膜導体層２６２を介して、プリント基板２６０側へと伝達される。プリント基板２６０には、ヒートシンクなどの放熱部材（図示せず）が設けられていることが好ましい。これにより、プリント基板２６０へ伝達された熱を、放熱部材から効率よく放出させることができ、ＬＥＤ素子２５０が高温となることをさらに抑制することができる。

【0091】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、本明細書で説明した異なる実施形態の構成を互いに組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0092】

１ ：配線基板
１０ ：セラミック基板（絶縁基板）
１０ａ ：（セラミック基板の）上面（絶縁基板の表面）
１０ｂ ：（セラミック基板の）下面（絶縁基板の表面）
１１ ：基体部（第１部）
１３ ：酸化アルミニウム被膜（第２部）
２０ ：バンプ
２１ ：接続パッド（導体層）
２２ ：下面側接続パッド（導体層）
３１ ：メッキ層
３２ ：メッキ層
５０ ：ＬＥＤ素子（半導体素子）
１００ ：ＬＥＤパッケージ（半導体装置）
１０１ ：配線基板
２００ ：半導体装置
２１０ ：配線基板
２５０ ：ＬＥＤ素子（半導体素子）
２６０ ：プリント基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】