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(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】P2022057968
(43)【公開日】2022-04-11
(54)【発明の名称】配線基板及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H05K 1/02 20060101AFI20220404BHJP
H05K 3/40 20060101ALI20220404BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20220404BHJP
H01L 23/12 20060101ALI20220404BHJP
【ＦＩ】
H05K1/02 F
H05K3/40 H
H05K3/40 K
H05K7/20 C
H01L23/12 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020166502
(22)【出願日】2020-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】笹岡 典史
(72)【発明者】
【氏名】勝又 雅昭
【テーマコード（参考）】
5E317
5E322
5E338
【Ｆターム（参考）】
5E317AA01
5E317AA30
5E317BB02
5E317BB03
5E317BB04
5E317BB11
5E317BB12
5E317BB15
5E317BB16
5E317CC60
5E317CD32
5E317CD34
5E317GG03
5E322AA01
5E322AA02
5E322AB02
5E322AB06
5E322AB09
5E322FA04
5E338AA02
5E338AA16
5E338AA18
5E338BB03
5E338BB14
5E338CC08
5E338EE02
5E338EE26
(57)【要約】
【課題】放熱材と基板との間の接続をより強固にさせる配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板１００は、基材１０と基材１０に形成される配線層とを備え、基材１０の厚み方向に貫通され段差２１Ａを介して貫通穴３０を有する配線板と、貫通穴３０に配置される放熱材５０と、段差２１Ａに配置され金属粒子とバインダ樹脂を含有するペースト６１と、を備える。配線基板の製造方法は、基材と、基材に形成される配線層と、を備え、基材の厚み方向に貫通され、段差を介して貫通穴を有する配線板を準備する工程と、放熱材を貫通穴に配置する工程と、段差に金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペーストを充填する工程と、を含む。
【選択図】図１Ｃ
【解決手段】配線基板１００は、基材１０と基材１０に形成される配線層とを備え、基材１０の厚み方向に貫通され段差２１Ａを介して貫通穴３０を有する配線板と、貫通穴３０に配置される放熱材５０と、段差２１Ａに配置され金属粒子とバインダ樹脂を含有するペースト６１と、を備える。配線基板の製造方法は、基材と、基材に形成される配線層と、を備え、基材の厚み方向に貫通され、段差を介して貫通穴を有する配線板を準備する工程と、放熱材を貫通穴に配置する工程と、段差に金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペーストを充填する工程と、を含む。
【選択図】図１Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材に形成される配線層と、を備え、前記基材の厚み方向に貫通され、段差を介して貫通穴を有する配線板と、
前記貫通穴に配置される放熱材と、
前記段差に配置され、金属粒子とバインダ樹脂を含有するペーストと、
を備える配線基板。
前記貫通穴に配置される放熱材と、
前記段差に配置され、金属粒子とバインダ樹脂を含有するペーストと、
を備える配線基板。
【請求項2】
前記貫通穴の開口形状は、前記貫通穴の開口形状の面積を広げる方向に凸状に形成される凸状部を有する請求項１に記載の配線基板。
【請求項3】
前記ペーストが前記配線層から露出している最表面は、前記配線層の最表面と同一平面になるように形成されている請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項4】
前記段差は、前記貫通穴の一方の開口に設けられ、他方の開口において前記放熱材が前記基材から突出し、前記放熱材の端面が、前記配線層の表面と同一平面に位置する請求項１から３のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項5】
前記段差は、前記貫通穴の一方の開口に設けられ、他方の開口において前記放熱材の端面が前記基材の最表面よりも奥に位置する請求項１から３のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項6】
前記基材は、前記貫通穴の内壁に凹部または凸部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項7】
前記ペーストの質量に対する前記バインダ樹脂の質量の割合は、５％以上８％以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項8】
基材と、前記基材に形成される配線層と、を備え、前記基材の厚み方向に貫通され、段差を介して貫通穴を有する配線板を準備する工程と、
放熱材を前記貫通穴に配置する工程と、
前記段差に金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペーストを充填する工程と、
を含む配線基板の製造方法。
放熱材を前記貫通穴に配置する工程と、
前記段差に金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペーストを充填する工程と、
を含む配線基板の製造方法。
【請求項9】
前記配線板を準備する工程は、前記段差の一部に前記基材が前記配線層から露出されている請求項８に記載の配線基板の製造方法。
【請求項10】
前記配線板を準備する工程は、平面視において、前記配線層から前記基材の上面または下面が露出する段差が前記配線板に形成されている請求項８または９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項11】
前記貫通穴の内壁に凹部または凸部を形成し、前記凹部または凸部が前記放熱材の端面と対面するよう前記放熱材を配置させる請求項８から１０のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
発熱量の大きい半導体素子を基板に実装する場合、放熱対策が重要となる。発熱量の大きい半導体素子の例として、車載用ヘッドライトに使用される発光ダイオードがある。例えば特許文献１には、発光ダイオードを放熱材に実装し、その放熱材を配線基板の貫通孔に配置することによって、発光ダイオードの温度上昇を抑制する技術が記載されている。
【0003】
しかし、放熱材を圧入した基板は、温度変化によって歪みや変形が生じる場合があり、放熱材と基板との接続が弱くなり、配線基板の接合信頼性が低下する懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６－２８７０２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示の一態様は、放熱材と基板との間の接続をより強固にさせる配線基板及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第一の態様は、基材と、前記基材に形成される配線層と、を備え、前記基材の厚み方向に貫通され、段差を介して貫通穴を有する配線板と、前記貫通穴に配置される放熱材と、前記段差に配置され、金属粒子とバインダ樹脂を含有するペーストと、を備える配線基板である。
【0007】
第二の態様は、基材と、前記基材に形成される配線層と、を備え、前記基材の厚み方向に貫通され、段差を介して貫通穴を有する配線板を準備する工程と、放熱材を前記貫通穴に配置する工程と、前記段差に金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペーストを充填する工程と、を含む配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一態様によれば、放熱材と基板との間の接続をより強固にさせる配線基板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】第１実施形態に係る配線基板を示す平面図である。
【図1B】第１実施形態に係る配線基板を示す底面図である。
【図1D】第１実施形態に係る配線基板に半導体素子を実装した例を示す斜視図である。
【図2A】第２実施形態に係る配線基板を示す平面図である。
【図3A】第３実施形態に係る配線基板を示す平面図である。
【図4A】第１変形例に係る配線基板の一部を示す平面図である。
【図4B】第２変形例に係る配線基板の一部を示す平面図である。
【図4C】第３変形例に係る配線基板の一部を示す平面図である。
【図5A】第４変形例に係る配線基板を示す端面図である。
【図5B】第４変形例に係る配線基板の一部の部材を取り除いた底面図である。
【図5C】第５変形例に係る配線基板を示す端面図である。
【図5D】第６変形例に係る配線基板を示す端面図である。
【図6】第１乃至第３実施形態及び変形例に係る配線基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図7A】第１実施形態に係る配線基板の製造方法において基材に配線層を形成した状態を示す端面図である。
【図7B】第１実施形態に係る配線基板の製造方法において基材に貫通穴を形成した状態を示す端面図である。
【図7C】第１実施形態に係る配線基板の製造方法において基材の貫通穴に放熱材を設けた状態を示す端面図である。
【図7D】第１実施形態に係る配線基板の製造方法において放熱材の周縁にペーストを配置した状態を示す端面図である。
【図7E】第１実施形態に係る配線基板の製造方法において配置したペーストを平坦にした状態を示す端面図である。
【図8A】第２実施形態に係る配線基板の製造方法において基材に配線層及び貫通穴を形成した状態を示す端面図である。
【図8B】第２実施形態に係る配線基板の製造方法において基材の貫通穴に放熱材を設けた状態を示す端面図である。
【図9A】第３実施形態に係る配線基板の製造方法において基材に配線層を形成した状態を示す端面図である。
【図9B】第３実施形態に係る配線基板の製造方法において基材に貫通穴を形成した状態を示す端面図である。
【図9C】第３実施形態に係る配線基板の製造方法において基材の貫通穴に放熱材を設けた状態を示す端面図である。
【図9D】第３実施形態に係る配線基板の製造方法において放熱材の周縁にペーストを配置した状態を示す端面図である。
【図9E】第３実施形態に係る配線基板の製造方法において配置したペーストを平坦にした状態を示す端面図である。
【図10A】第４変形例に係る配線基板の製造方法において基材を示す端面図である。
【図10B】第４変形例に係る配線基板の製造方法において基材に配線層を形成した状態を示す端面図である。
【図10C】第４変形例に係る配線基板の製造方法において基材に貫通穴を形成した状態を示す端面図である。
【図11A】第５変形例に係る配線基板の製造方法において基材を示す端面図である。
【図11B】第５変形例に係る配線基板の製造方法において基材に配線層を形成した状態を示す端面図である。
【図11C】第５変形例に係る配線基板の製造方法において基材に貫通穴を形成した状態を示す端面図である。
【図12A】第６変形例に係る配線基板の製造方法において基材を示す端面図である。
【図12B】第６変形例に係る配線基板の製造方法において基材に配線層を形成した状態を示す端面図である。
【図12C】第６変形例に係る配線基板の製造方法において基材に貫通穴を形成した状態を示す端面図である。
【図13A】第７変形例に係る配線基板を示す端面図である。
【図13B】第７変形例に係る配線基板の一部の部材を取り除いた底面図である。
【図13C】第８変形例に係る配線基板を示す端面図である。
【図13D】第９変形例に係る配線基板を示す端面図である。
【図14A】実施例に係る配線基板を示す平面図である。
【図14B】実施例に係る配線基板を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本開示に係る技術的思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、発明を以下のものに限定しない。一つの実施形態において説明する内容は、他の実施形態及び変形例にも適用可能である。また、図面は実施形態を概略的に示すものであり、説明を明確にするため、各部材のスケールや間隔、位置関係等を誇張し、あるいは、部材の一部の図示を省略している場合がある。各図において示す方向は、構成要素間の相対的な位置を示し、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。なお、同一の名称、符号については、原則として、同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【0011】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る配線基板１００を、図１Ａから図１Ｄ及び図７Ｂを参照しながら説明する。
図１Ｃに示されるように、配線基板１００は、基材１０と、配線層４１、４２と、基材１０を厚み方向に貫通し、段差２１Ａを介して貫通穴３０を有する配線板８１Ａ（図７Ｂに示される）と、貫通穴３０に配置される放熱材５０と、段差２１Ａに配置され、金属粒子とバインダ樹脂を含有するペースト６１と、を備えている。
以下、配線基板１００の各構成について説明する。
第１実施形態に係る配線基板１００を、図１Ａから図１Ｄ及び図７Ｂを参照しながら説明する。
図１Ｃに示されるように、配線基板１００は、基材１０と、配線層４１、４２と、基材１０を厚み方向に貫通し、段差２１Ａを介して貫通穴３０を有する配線板８１Ａ（図７Ｂに示される）と、貫通穴３０に配置される放熱材５０と、段差２１Ａに配置され、金属粒子とバインダ樹脂を含有するペースト６１と、を備えている。
以下、配線基板１００の各構成について説明する。
【0012】
（基材）
基材１０は、配線層４１、４２が設けられると共に、板厚方向に貫通する貫通穴３０に後記する放熱材５０が配置される部材である。基材１０は、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、半導体素子Ｄ１から出射される光や外光などを透過しにくい材料を用いることが好ましい。
基材１０の材料は、例えば、エポキシ、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン若しくはポリイミド等の樹脂、又はセラミックス若しくはガラスなどの絶縁性部材を用いることができる。
基材１０は、配線層４１、４２が設けられると共に、板厚方向に貫通する貫通穴３０に後記する放熱材５０が配置される部材である。基材１０は、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、半導体素子Ｄ１から出射される光や外光などを透過しにくい材料を用いることが好ましい。
基材１０の材料は、例えば、エポキシ、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン若しくはポリイミド等の樹脂、又はセラミックス若しくはガラスなどの絶縁性部材を用いることができる。
【0013】
（貫通穴）
貫通穴３０は、板厚方向に形成され、段差２１Ａを有している。この貫通穴３０は、後記する放熱材５０を配置するために基材１０に設けられる。
貫通穴３０は、放熱材５０の端面である第１面５１および第２面５２側から見た平面視における最外周形状に合わせた形状とすることができる。このとき、貫通穴３０の大きさは、放熱材５０の最外周形状が例えば長方形状の場合には、長方形の各辺の長さよりもそれぞれ０.０５～０．１ｍｍ程度大きくするのが好ましく、例えば円形状の場合には、円の直径よりも０.０５～０．１ｍｍ程度大きくするのが好ましい。貫通穴３０の大きさを放熱材５０よりもやや大きめにすることによって、急激な温度変化に伴って基材１０に生じる変形や歪みを低減することができる。
貫通穴３０は、板厚方向に形成され、段差２１Ａを有している。この貫通穴３０は、後記する放熱材５０を配置するために基材１０に設けられる。
貫通穴３０は、放熱材５０の端面である第１面５１および第２面５２側から見た平面視における最外周形状に合わせた形状とすることができる。このとき、貫通穴３０の大きさは、放熱材５０の最外周形状が例えば長方形状の場合には、長方形の各辺の長さよりもそれぞれ０.０５～０．１ｍｍ程度大きくするのが好ましく、例えば円形状の場合には、円の直径よりも０.０５～０．１ｍｍ程度大きくするのが好ましい。貫通穴３０の大きさを放熱材５０よりもやや大きめにすることによって、急激な温度変化に伴って基材１０に生じる変形や歪みを低減することができる。
【0014】
貫通穴３０は、一方の基材の主面側から他方の基材の主面側まで同一の貫通穴形状で形成されてもよく、一方の基材の主面側と他方の基材の主面側とで、形成された開口の形状や大きさが異なるように形成されてもよい。図１Ｃに示すように、貫通穴３０は、一例として、内壁に凸部３３を設けた構成としている。この凸部３３は、ここでは、貫通穴３０の穴径を変えることで形成されている。凸部３３によって基材開口３２は狭くなり、放熱材５０の一方の端面である第２面５２を凸部３３に対面させることができる。なお、基材開口とは、段差を含めない貫通穴の開口である。配線基板１００では、図１Ａに示すように、凸部３３は、基材開口３２の全周に連続する形状としているが、基材開口３２の周の一部に設けてもよい。なお、貫通穴３０の内壁に凹部を設けることによって、同様の形状とすることもできる。
【0015】
（配線層）
配線層４１、４２は、電流及び熱の経路となる部材である。配線基板１００では、配線層４２は、例えば図１Ｄに示すように半導体素子Ｄ１とワイヤを介して接続され、主として半導体素子Ｄ１に電力を供給するために設けられる。基材１０に対して配線層４２とは反対側の面に設けられた配線層４１は、主として放熱のために設けられる。このため、配線層４１は、できるだけ広い面積とするのが好ましく、図１Ｂに示すように、後記する段差２１Ａを除く基材１０の全面にわたって配線層４１を設けるのが好ましい。
配線層４１、４２は、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、チタン、パラジウム、ロジウム、銀、白金、金などの金属又はこれらの合金で形成することができる。また、配線層４１、４２は、これらの金属又は合金の単層でも多層でも形成することができる。例えば銅とする場合、配線層４１、４２の厚みは、放熱性の観点から少なくとも３５μｍは必要であり、７０μｍ以上とするのが好ましい。
配線層４１、４２は、電流及び熱の経路となる部材である。配線基板１００では、配線層４２は、例えば図１Ｄに示すように半導体素子Ｄ１とワイヤを介して接続され、主として半導体素子Ｄ１に電力を供給するために設けられる。基材１０に対して配線層４２とは反対側の面に設けられた配線層４１は、主として放熱のために設けられる。このため、配線層４１は、できるだけ広い面積とするのが好ましく、図１Ｂに示すように、後記する段差２１Ａを除く基材１０の全面にわたって配線層４１を設けるのが好ましい。
配線層４１、４２は、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、チタン、パラジウム、ロジウム、銀、白金、金などの金属又はこれらの合金で形成することができる。また、配線層４１、４２は、これらの金属又は合金の単層でも多層でも形成することができる。例えば銅とする場合、配線層４１、４２の厚みは、放熱性の観点から少なくとも３５μｍは必要であり、７０μｍ以上とするのが好ましい。
【0016】
（段差）
段差２１Ａは、配線基板１００の最も外側の面よりも凹んだ領域である。また、段差２１Ａにより凹んだ領域には、後記するペースト６１が充填される。配線基板１００では、段差２１Ａは、貫通穴３０の一方の基材開口３１にのみ設けられている。配線基板１００では、段差２１Ａは、一例として、配線層４１が存在する領域と存在しない領域との高低差によって形成される。すなわち、段差２１Ａは、配線層４１の厚みにより形成されている。段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４１の開口４１Ａの形状である。
段差２１Ａは、配線基板１００の最も外側の面よりも凹んだ領域である。また、段差２１Ａにより凹んだ領域には、後記するペースト６１が充填される。配線基板１００では、段差２１Ａは、貫通穴３０の一方の基材開口３１にのみ設けられている。配線基板１００では、段差２１Ａは、一例として、配線層４１が存在する領域と存在しない領域との高低差によって形成される。すなわち、段差２１Ａは、配線層４１の厚みにより形成されている。段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４１の開口４１Ａの形状である。
【0017】
段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、貫通穴３０の基材開口３１の形状と異なっている。段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、貫通穴３０の基材開口３１を一定の幅で囲む外縁周縁部２５と、段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状の面積を広げる方向となる開口中心から放射状に凸状に形成される８個の凸状部２６と、を備えている。各凸状部２６は、一例として円の外縁に矩形状に形成されている。外縁周縁部２５によって、後記するペースト６１と基材１０とが接する面積を確保して、一定の接合信頼性を実現することができる。そして、凸状部２６によって、後記するペースト６１と基材１０及び配線層４１とが接する面積を大きくして接合信頼性を高め、放熱性を向上させることができる。段差２１Ａによって、放熱材５０の一方の端面５１と配線層４１の表面４１Ｄとが同一平面上にある場合でも、放熱材５０の側面５３の一部を露出させて配置することができる。放熱材５０は、側面５３が露出することによって、放熱性を高めることができる。
【0018】
後記するペースト６１によって放熱材５０と配線層４１とを電気的に接続する場合、貫通穴３０の基材開口３１からの外縁周縁部２５の幅は、接合信頼性を高め、放熱性を向上させるために、放熱材５０の周長との積が、１０ｍｍ２以上１５０ｍｍ２以下であることが好ましい。なお、図１Ｂにおいて、放熱材５０の一方の端面５１の周縁からの外縁周縁部２５の幅は、放熱材５０が先細りとなっているために、貫通穴３０の基材開口３１からの外縁周縁部２５の幅よりも大きくなっている。
【0019】
（放熱材）
放熱材５０は、配線基板１００に設けられる発光ダイオード等の半導体素子に対面して配置され、半導体素子の発する熱を逃がし易くするための部材である。放熱材５０は、一方の端面である第１面５１と、他方の端面である第２面５２と、第１面５１及び第２面５２に連続する側面５３とを備えている。この放熱材５０は、第１面５１及び第２面５２を貫通穴３０から露出するようにして基材１０の貫通穴３０に配置される。放熱材５０は、第１面５１及び第２面５２を露出することで、例えば第２面５２に実装される半導体素子の発する熱を第１面５１からも効率的に放熱することができる。
第１面５１は、基材１０から突出し、配線層４１の表面４１Ｄと同一平面上にある。第１面５１と配線層４１の表面４１Ｄとが同一平面上にあることで、例えば配線基板１００の外部に設置されるヒートシンク等の放熱部材に、配線基板１００を面で接触させることができ、熱を効率よく伝えることができる。第２面５２は、基材１０の最表面よりも奥に位置している。第２面５２が基材１０の最表面よりも奥に位置することで、配線基板１００と実装する半導体素子とを合わせた全体での薄型化が可能となる。第２面５２は、ここでは基材１０の最表面から、実装する半導体素子の厚み分よりも奥に位置することが好ましい。
放熱材５０は、配線基板１００に設けられる発光ダイオード等の半導体素子に対面して配置され、半導体素子の発する熱を逃がし易くするための部材である。放熱材５０は、一方の端面である第１面５１と、他方の端面である第２面５２と、第１面５１及び第２面５２に連続する側面５３とを備えている。この放熱材５０は、第１面５１及び第２面５２を貫通穴３０から露出するようにして基材１０の貫通穴３０に配置される。放熱材５０は、第１面５１及び第２面５２を露出することで、例えば第２面５２に実装される半導体素子の発する熱を第１面５１からも効率的に放熱することができる。
第１面５１は、基材１０から突出し、配線層４１の表面４１Ｄと同一平面上にある。第１面５１と配線層４１の表面４１Ｄとが同一平面上にあることで、例えば配線基板１００の外部に設置されるヒートシンク等の放熱部材に、配線基板１００を面で接触させることができ、熱を効率よく伝えることができる。第２面５２は、基材１０の最表面よりも奥に位置している。第２面５２が基材１０の最表面よりも奥に位置することで、配線基板１００と実装する半導体素子とを合わせた全体での薄型化が可能となる。第２面５２は、ここでは基材１０の最表面から、実装する半導体素子の厚み分よりも奥に位置することが好ましい。
【0020】
放熱材５０の材料は、例えば導電性が高い銅、銀、アルミニウム等の金属とすることや結晶構造を特定の方向に配向させたグラファイト、セラミックスなどとすることができ、コストと放熱性とのバランスから銅を材料とすることが好ましい。放熱材５０は、導電性を有することで、配線層４１と電気的に接続することができ、第１面５１よりも広い面積で効率的に放熱することができる。
第１面５１及び第２面５２は平面視において円形状である。円形状であることによって、熱による膨張又は収縮が等方的となり、基材１０に応力が集中する箇所を生じにくい。また、円形状であることによって、熱の移動が等方的となり、より効率よく放熱することができる。放熱材５０は、第１面５１に向かってテーパ状に先細りの形状とすることができる。これにより、放熱材５０と後記するペースト６１との接触面積を大きくすることができる。
第１面５１及び第２面５２は平面視において円形状である。円形状であることによって、熱による膨張又は収縮が等方的となり、基材１０に応力が集中する箇所を生じにくい。また、円形状であることによって、熱の移動が等方的となり、より効率よく放熱することができる。放熱材５０は、第１面５１に向かってテーパ状に先細りの形状とすることができる。これにより、放熱材５０と後記するペースト６１との接触面積を大きくすることができる。
【0021】
（ペースト）
ペースト６１は、放熱性に優れ、放熱材５０と基材１０と配線層４１とを接着することができる部材である。また、ペースト６１は、放熱材５０と配線層４１とを電気的に接続することができる部材である。
図１Ｃに示すように、配線基板１００では、ペースト６１は、放熱材５０の側面５３と基材１０と配線層４１の開口４１Ａの端面４１Ｃとを接着している。このペースト６１は、放熱材５０の第１面５１及び配線層４１の表面４１Ｄを覆わないように、配線層４１と放熱材５０との間に形成される。配線基板１００は、第１面５１及び配線層４１の表面４１Ｄを露出させることによって、放熱性を高めている。配線層４１から露出しているペースト６１の最表面は、配線層４１の表面４１Ｄと同一平面になるように形成されているのが好ましい。配線基板１００は、外部の放熱部材に対面して配置されることがある。配線基板１００は、ペースト６１と第１面５１と配線層４１とが同一平面をなすようにすることで、外部の放熱部材との接触面積を大きくし、外部の放熱部材に効率よく熱を伝えることができる。
なお、ペースト６１の外縁形状は、段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状と同じである。図１Ｂに示すように、ペースト６１の外縁形状は、放熱材５０の第１面５１の外縁形状と異なっている。
ペースト６１は、放熱性に優れ、放熱材５０と基材１０と配線層４１とを接着することができる部材である。また、ペースト６１は、放熱材５０と配線層４１とを電気的に接続することができる部材である。
図１Ｃに示すように、配線基板１００では、ペースト６１は、放熱材５０の側面５３と基材１０と配線層４１の開口４１Ａの端面４１Ｃとを接着している。このペースト６１は、放熱材５０の第１面５１及び配線層４１の表面４１Ｄを覆わないように、配線層４１と放熱材５０との間に形成される。配線基板１００は、第１面５１及び配線層４１の表面４１Ｄを露出させることによって、放熱性を高めている。配線層４１から露出しているペースト６１の最表面は、配線層４１の表面４１Ｄと同一平面になるように形成されているのが好ましい。配線基板１００は、外部の放熱部材に対面して配置されることがある。配線基板１００は、ペースト６１と第１面５１と配線層４１とが同一平面をなすようにすることで、外部の放熱部材との接触面積を大きくし、外部の放熱部材に効率よく熱を伝えることができる。
なお、ペースト６１の外縁形状は、段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状と同じである。図１Ｂに示すように、ペースト６１の外縁形状は、放熱材５０の第１面５１の外縁形状と異なっている。
【0022】
ペースト６１は、金属粒子とバインダ樹脂とを含有し、導電性を有する。金属粒子は、例えば銀、金、銅、プラチナ、アルミニウム、パラジウム等である。バインダ樹脂は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂である。なお、ペースト６１は、金属粒子に替えて、又は金属粒子と共に、カーボン、金属酸化物の粒子を含有してもよい。また、ペースト６１として、例えば放熱性フィラーを充填した樹脂を使用してもよい。
ペースト６１は、一般にはバインダ樹脂の含有率を大きくすると接続抵抗値が大きくなる傾向にあり、放熱性の向上を見込めない。しかし、バインダ樹脂の含有率を小さくしすぎると、接合信頼性を確保することができない場合がある。そこで、ペースト６１の質量に対するバインダ樹脂の質量の割合は、５％以上８％以下の範囲に調整されているのが好ましい。
なお、ペースト６１として、放熱材５０と配線層４１との電気的な接続を目的としないものを使用してもよい。このような場合でも、一定の放熱効果を得ることができる。また、放熱材５０のテーパ状の形状について、第１面５１の面積を狭くすることや、第１面５１から離れた位置からのテーパ状とすることによって、ペースト６１と放熱材５０及び基材１０との接触面積をより大きくして、放熱材５０と基材１０との接着性をより高めることができる。
ペースト６１は、一般にはバインダ樹脂の含有率を大きくすると接続抵抗値が大きくなる傾向にあり、放熱性の向上を見込めない。しかし、バインダ樹脂の含有率を小さくしすぎると、接合信頼性を確保することができない場合がある。そこで、ペースト６１の質量に対するバインダ樹脂の質量の割合は、５％以上８％以下の範囲に調整されているのが好ましい。
なお、ペースト６１として、放熱材５０と配線層４１との電気的な接続を目的としないものを使用してもよい。このような場合でも、一定の放熱効果を得ることができる。また、放熱材５０のテーパ状の形状について、第１面５１の面積を狭くすることや、第１面５１から離れた位置からのテーパ状とすることによって、ペースト６１と放熱材５０及び基材１０との接触面積をより大きくして、放熱材５０と基材１０との接着性をより高めることができる。
【0023】
以上説明したように、配線基板１００は、段差２１Ａに配置されるペースト６１が、外縁周縁部２５及び凸状部２６の形状に沿って設けられることで、放熱材５０と基材１０及び配線層４１との接合信頼性を高め、放熱性を向上させることができる。また、放熱材５０と配線層４１とを電気的に接続することで、放熱性をより向上させることができる。そして、放熱材５０の第１面５１とペースト６１と配線層４１とが同一平面をなすようにすることで、放熱性をさらに向上させることができる。
【0024】
［製造方法（第１実施形態）］
次に、配線基板１００の製造方法を図６、図７Ａから図７Ｆを参照して説明する。
配線基板１００の製造方法は、基材１０と、基材１０に形成される配線層４１、４２と、を備え、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａを介して貫通穴３０を有する配線板８１Ａを準備する工程Ｓ１１Ａと、放熱材５０を貫通穴３０に配置する工程Ｓ２１Ａと、段差２１Ａに金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペースト６１を充填する工程Ｓ３１Ａと、を含む。
配線基板１００の製造方法の各工程について説明する。
次に、配線基板１００の製造方法を図６、図７Ａから図７Ｆを参照して説明する。
配線基板１００の製造方法は、基材１０と、基材１０に形成される配線層４１、４２と、を備え、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａを介して貫通穴３０を有する配線板８１Ａを準備する工程Ｓ１１Ａと、放熱材５０を貫通穴３０に配置する工程Ｓ２１Ａと、段差２１Ａに金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペースト６１を充填する工程Ｓ３１Ａと、を含む。
配線基板１００の製造方法の各工程について説明する。
【0025】
（配線板を準備する工程）
配線板を準備するＳ１１Ａは、放熱材５０及びペースト６１を配置する前の配線板８１Ａを準備する工程である。
図７Ａに示すように、はじめに、絶縁性の基材１０に配線層４１、４２を形成する。配線層４２は、基材１０の一方の面に形成し、完成後の配線基板１００に実装される半導体素子に電力を供給するパターンである。配線層４１は、基材１０の他方の面（配線層４２の反対面）に、できるだけ大きい面積で、可能であれば全面にわたって形成し、開口４１Ａを設ける。配線層４１、４２のパターンは、例えばエッチングによって形成することができる。
図７Ｂに示すように、貫通穴３０は、段差２１Ａを介して、基材１０を厚み方向に貫通して形成される。また、ここでは、貫通穴３０の内壁に凸部３３を形成している。後記する放熱材を貫通穴に配置する工程において、凸部３３を放熱材５０の端面に対面させることによって、放熱材５０を貫通穴３０に挿入する際に、放熱材５０の位置決めを正確に行うことができる。貫通穴３０及び凸部３３は、例えばドリル加工やレーザ加工によって形成することができる。なお、貫通穴３０の内壁に凹部を形成することによって、同様の形状としてもよい。
配線板を準備するＳ１１Ａは、放熱材５０及びペースト６１を配置する前の配線板８１Ａを準備する工程である。
図７Ａに示すように、はじめに、絶縁性の基材１０に配線層４１、４２を形成する。配線層４２は、基材１０の一方の面に形成し、完成後の配線基板１００に実装される半導体素子に電力を供給するパターンである。配線層４１は、基材１０の他方の面（配線層４２の反対面）に、できるだけ大きい面積で、可能であれば全面にわたって形成し、開口４１Ａを設ける。配線層４１、４２のパターンは、例えばエッチングによって形成することができる。
図７Ｂに示すように、貫通穴３０は、段差２１Ａを介して、基材１０を厚み方向に貫通して形成される。また、ここでは、貫通穴３０の内壁に凸部３３を形成している。後記する放熱材を貫通穴に配置する工程において、凸部３３を放熱材５０の端面に対面させることによって、放熱材５０を貫通穴３０に挿入する際に、放熱材５０の位置決めを正確に行うことができる。貫通穴３０及び凸部３３は、例えばドリル加工やレーザ加工によって形成することができる。なお、貫通穴３０の内壁に凹部を形成することによって、同様の形状としてもよい。
【0026】
配線基板１００では、配線層４１の開口４１Ａによって段差２１Ａを形成している。すなわち、段差２１Ａは配線層４１の厚みにより形成する。また、段差２１Ａの一部に基材１０が配線層４１から露出されている。開口４１Ａは、図７Ｆに示すように、貫通穴３０の基材開口３１を一定の幅Ｌ１で囲む外縁周縁部２５と、段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状の面積を開口中心から放射方向に広げる方向に凸状に形成される８個の矩形の凸状部２６とを備えるように形成している。
放熱材５０と配線板８１Ａとの間の接続をより強固にし、放熱性を高めるために、放熱材５０の周長と幅Ｌ１との積が１０ｍｍ２以上１５０ｍｍ２以下とすることが好ましい。開口４１Ａの形状は、段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状である。
なお、配線板を準備する工程Ｓ１１Ａは、基材１０に配線層４１、４２が形成され、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａを介して貫通穴３０が形成され、貫通穴３０の内壁に凸部３３を設けた配線板８１Ａを購入して準備してもよい。
放熱材５０と配線板８１Ａとの間の接続をより強固にし、放熱性を高めるために、放熱材５０の周長と幅Ｌ１との積が１０ｍｍ２以上１５０ｍｍ２以下とすることが好ましい。開口４１Ａの形状は、段差２１Ａを含めた貫通穴３０の開口形状である。
なお、配線板を準備する工程Ｓ１１Ａは、基材１０に配線層４１、４２が形成され、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａを介して貫通穴３０が形成され、貫通穴３０の内壁に凸部３３を設けた配線板８１Ａを購入して準備してもよい。
【0027】
（放熱材を貫通穴に配置する工程）
放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２１Ａは、放熱材５０を貫通穴３０に配置する工程である。
図７Ｃに示すように、放熱材５０は、一方の端面である第１面５１と他方の端面である第２面５２とを貫通穴３０から露出させて配置される。ここでは、第１面５１は配線層４１側に、第２面５２は配線層４２側に露出させる。放熱材５０は、段差２１Ａ側の貫通穴３０の基材開口３１から、第２面５２側を先にして貫通穴３０に挿入する。そして、第２面５２を凸部３３に対面させることによって、第２面５２が基材１０の最表面よりも奥に位置するように貫通穴３０に配置される。放熱材５０の厚みは、第２面５２と対面する凸部３３の面から配線層４１の表面４１Ｄまでの長さＬ２と同じになるように決めることができる。放熱材５０の第１面５１側は基材１０から突出しており、第１面５１が配線層４１の表面４１Ｄと同じ面に位置している。
放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２１Ａは、放熱材５０を貫通穴３０に配置する工程である。
図７Ｃに示すように、放熱材５０は、一方の端面である第１面５１と他方の端面である第２面５２とを貫通穴３０から露出させて配置される。ここでは、第１面５１は配線層４１側に、第２面５２は配線層４２側に露出させる。放熱材５０は、段差２１Ａ側の貫通穴３０の基材開口３１から、第２面５２側を先にして貫通穴３０に挿入する。そして、第２面５２を凸部３３に対面させることによって、第２面５２が基材１０の最表面よりも奥に位置するように貫通穴３０に配置される。放熱材５０の厚みは、第２面５２と対面する凸部３３の面から配線層４１の表面４１Ｄまでの長さＬ２と同じになるように決めることができる。放熱材５０の第１面５１側は基材１０から突出しており、第１面５１が配線層４１の表面４１Ｄと同じ面に位置している。
【0028】
放熱材５０は、放熱材５０の厚み方向に垂直な断面積が、放熱材５０の端面である第１面５１及び第２面５２に近いほど小さくなるように、テーパ状の先細り形状であってもよい。配線基板１００では、放熱材５０の第１面５１側のみをテーパ状としている。テーパ状とする加工は、放熱材５０を貫通穴３０に配置する前に、例えば旋盤で切削することによって行うことができる。なお、放熱材５０は、テーパ状に加工されたものを購入してもよい。また、配線基板１００では、放熱材５０は円柱状であるが、角柱状等の他の形状でもよい。
【0029】
（ペーストを充填する工程）
ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａは、段差２１Ａに金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペースト６１を充填する工程である。
図７Ｄに示すように、放熱材５０を貫通穴３０に配置した後、段差２１Ａにペースト６１を充填する。ペースト６１によって、放熱材５０の側面５３と基材１０と開口４１Ａの端面４１Ｃとを接着し、放熱材５０と配線層４１とを電気的に接続することができる。なお、放熱材５０の側面５３は、第１面５１及び第２面５２と連続する面である。ペースト６１の充填は、例えばディスペンサのノズルからの注入によって行ってもよく、スクリーン印刷により塗布してもよく、ノズルから注入した後にスクリーン印刷をするなど、ノズル注入とスクリーン印刷との併用により行ってもよい。
ペースト６１は、金属粒子及びバインダ樹脂を含有する。金属粒子として銀、銅、はんだを含むものを使用すれば、ペースト６１における放熱材５０及び配線層４１との界面付近に合金層が形成されて、電気的接続を確実にして、接続抵抗値をより低くすることができる。ペースト６１の質量に対するバインダ樹脂の質量の割合は、５％以上８％以下の範囲に調整されているのが好ましい。
充填したペースト６１は、所定の硬化条件で硬化させる。ペースト６１を完全に硬化させる前に、ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａの一部として、ペースト６１をローラで加温及び加圧する熱ロール処理工程を設けてもよい。
ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａは、段差２１Ａに金属粒子及びバインダ樹脂を含有するペースト６１を充填する工程である。
図７Ｄに示すように、放熱材５０を貫通穴３０に配置した後、段差２１Ａにペースト６１を充填する。ペースト６１によって、放熱材５０の側面５３と基材１０と開口４１Ａの端面４１Ｃとを接着し、放熱材５０と配線層４１とを電気的に接続することができる。なお、放熱材５０の側面５３は、第１面５１及び第２面５２と連続する面である。ペースト６１の充填は、例えばディスペンサのノズルからの注入によって行ってもよく、スクリーン印刷により塗布してもよく、ノズルから注入した後にスクリーン印刷をするなど、ノズル注入とスクリーン印刷との併用により行ってもよい。
ペースト６１は、金属粒子及びバインダ樹脂を含有する。金属粒子として銀、銅、はんだを含むものを使用すれば、ペースト６１における放熱材５０及び配線層４１との界面付近に合金層が形成されて、電気的接続を確実にして、接続抵抗値をより低くすることができる。ペースト６１の質量に対するバインダ樹脂の質量の割合は、５％以上８％以下の範囲に調整されているのが好ましい。
充填したペースト６１は、所定の硬化条件で硬化させる。ペースト６１を完全に硬化させる前に、ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａの一部として、ペースト６１をローラで加温及び加圧する熱ロール処理工程を設けてもよい。
【0030】
（研磨工程）
図７Ｅに示されるように、ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａの後に、配線層４１から露出しているペースト６１の最表面と配線層４１の表面４１Ｄと放熱材５０の第１面５１とが、同一平面をなすようにペースト６１を充填した面を研磨する研磨工程Ｓ４１を設けてもよい。この研磨は、やすりがけやロール研磨、ブラスト処理等によって行うことができる。
図７Ｅに示されるように、ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａの後に、配線層４１から露出しているペースト６１の最表面と配線層４１の表面４１Ｄと放熱材５０の第１面５１とが、同一平面をなすようにペースト６１を充填した面を研磨する研磨工程Ｓ４１を設けてもよい。この研磨は、やすりがけやロール研磨、ブラスト処理等によって行うことができる。
【0031】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る配線基板２００を図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明する。
配線基板２００は、放熱材５０の厚み及び第２面５２の位置が配線基板１００とは異なる。また、配線基板２００は、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成されていない。その他の構成は、第１実施形態に係る配線基板１００と共通する。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
配線基板２００では、図２Ｂに示すように、段差２１Ａは、貫通穴３０の一方の開口（配線層４１側）に設けられ、他方の開口（配線層４２側）において放熱材５０が基材１０から突出し、放熱材５０の端面である第２面５２が、配線層４２の表面と同一平面に位置している。
配線基板２００は、放熱材５０の第２面５２側が基材１０から突出していることで、さらに効率よく放熱することができる。
第２実施形態に係る配線基板２００を図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明する。
配線基板２００は、放熱材５０の厚み及び第２面５２の位置が配線基板１００とは異なる。また、配線基板２００は、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成されていない。その他の構成は、第１実施形態に係る配線基板１００と共通する。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
配線基板２００では、図２Ｂに示すように、段差２１Ａは、貫通穴３０の一方の開口（配線層４１側）に設けられ、他方の開口（配線層４２側）において放熱材５０が基材１０から突出し、放熱材５０の端面である第２面５２が、配線層４２の表面と同一平面に位置している。
配線基板２００は、放熱材５０の第２面５２側が基材１０から突出していることで、さらに効率よく放熱することができる。
【0032】
［製造方法（第２実施形態）］
次に、配線基板２００の製造方法を図８Ａ、図８Ｂを参照して説明する。
配線基板２００の製造方法は、配線板を準備する工程Ｓ１２Ａ及び放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２２Ａが、配線基板１００の製造方法と異なっている。また、放熱材５０の厚みの決め方が異なる。以下、配線基板１００の製造方法と異なる点について説明する。
（配線板を準備する工程）
配線基板２００における配線板を準備する工程Ｓ１２Ａは、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成しない。この点以外は、配線基板１００の配線板を準備する工程Ｓ１１Ａと同じである。
なお、配線板を準備する工程Ｓ１２Ａは、基材１０に配線層４１、４２が形成され、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａを介して貫通穴３０が形成された配線板８２Ａを購入して準備してもよい。
次に、配線基板２００の製造方法を図８Ａ、図８Ｂを参照して説明する。
配線基板２００の製造方法は、配線板を準備する工程Ｓ１２Ａ及び放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２２Ａが、配線基板１００の製造方法と異なっている。また、放熱材５０の厚みの決め方が異なる。以下、配線基板１００の製造方法と異なる点について説明する。
（配線板を準備する工程）
配線基板２００における配線板を準備する工程Ｓ１２Ａは、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成しない。この点以外は、配線基板１００の配線板を準備する工程Ｓ１１Ａと同じである。
なお、配線板を準備する工程Ｓ１２Ａは、基材１０に配線層４１、４２が形成され、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａを介して貫通穴３０が形成された配線板８２Ａを購入して準備してもよい。
【0033】
（放熱材を貫通穴に配置する工程）
放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２２Ａは、放熱材５０の第２面５２の位置が配線基板１００の製造方法における放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２１Ａと異なる。放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２２Ａでは、図２Ｂに示すように、放熱材５０の第２面５２側が基材１０から突出し、第２面５２が配線層４２の表面４２Ｄと同一平面に位置するように、放熱材５０を配置する。この配置は、例えば配線層４２に平らな板材を押し当てて、第２面５２がその板材に対面するまで放熱材５０を挿入することによって行うことができる。また、放熱材５０の厚みは、配線層４１の表面４１Ｄから配線層４２の表面４２Ｄまでの長さＬ３と同じになるように決めることができる。
なお、配線基板１００の製造方法と同様に、ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａの後に研磨工程Ｓ４１を設けてもよい。
放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２２Ａは、放熱材５０の第２面５２の位置が配線基板１００の製造方法における放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２１Ａと異なる。放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２２Ａでは、図２Ｂに示すように、放熱材５０の第２面５２側が基材１０から突出し、第２面５２が配線層４２の表面４２Ｄと同一平面に位置するように、放熱材５０を配置する。この配置は、例えば配線層４２に平らな板材を押し当てて、第２面５２がその板材に対面するまで放熱材５０を挿入することによって行うことができる。また、放熱材５０の厚みは、配線層４１の表面４１Ｄから配線層４２の表面４２Ｄまでの長さＬ３と同じになるように決めることができる。
なお、配線基板１００の製造方法と同様に、ペーストを充填する工程Ｓ３１Ａの後に研磨工程Ｓ４１を設けてもよい。
【0034】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る配線基板３００を図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。
配線基板３００は、放熱材５０の厚み及び第２面５２の位置が配線基板１００とは異なる。また、配線基板３００は、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成されていない。その他の構成は、第１実施形態に係る配線基板１００と共通する。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
配線基板３００では、図３Ｂに示すように、段差２１Ａ、２２Ａが、貫通穴３０の両方の開口（配線層４１側及び配線層４２側）に設けられ、両方の開口において放熱材５０が基材１０から突出し、放熱材５０の端面である第１面５１及び第２面５２が、配線層４１、４２の表面４１Ｄ、４２Ｄと同一平面に位置している。
放熱材５０は、第１面５１及び第２面５２の両方に向かってテーパ状に先細りの形状としている。なお、放熱材５０は、第１面５１側及び第２面５２側の一方のみをテーパ状としてもよく、両方をテーパ状としないこともできる。
第３実施形態に係る配線基板３００を図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。
配線基板３００は、放熱材５０の厚み及び第２面５２の位置が配線基板１００とは異なる。また、配線基板３００は、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成されていない。その他の構成は、第１実施形態に係る配線基板１００と共通する。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
配線基板３００では、図３Ｂに示すように、段差２１Ａ、２２Ａが、貫通穴３０の両方の開口（配線層４１側及び配線層４２側）に設けられ、両方の開口において放熱材５０が基材１０から突出し、放熱材５０の端面である第１面５１及び第２面５２が、配線層４１、４２の表面４１Ｄ、４２Ｄと同一平面に位置している。
放熱材５０は、第１面５１及び第２面５２の両方に向かってテーパ状に先細りの形状としている。なお、放熱材５０は、第１面５１側及び第２面５２側の一方のみをテーパ状としてもよく、両方をテーパ状としないこともできる。
【0035】
（配線層）
配線基板３００の配線層４２は、実装される半導体素子に電力を供給するパターンに加えて、放熱用のパターンを有している。放熱用のパターンは、できるだけ広い面積とすることが好ましい。このため、配線基板３００の配線層４２は、図３Ａに示すように、電力を供給するパターン４２１、４２２と、パターン４２１、４２２から絶縁されている放熱用のパターン４２３とを有する。
配線基板３００の配線層４２は、実装される半導体素子に電力を供給するパターンに加えて、放熱用のパターンを有している。放熱用のパターンは、できるだけ広い面積とすることが好ましい。このため、配線基板３００の配線層４２は、図３Ａに示すように、電力を供給するパターン４２１、４２２と、パターン４２１、４２２から絶縁されている放熱用のパターン４２３とを有する。
【0036】
（段差）
配線基板３００では、貫通穴３０の２つの基材開口３１、３２の両方に段差が設けられる。基材開口３１側の段差２１Ａについては、配線基板１００と同様である。基材開口３２側の段差２２Ａは、配線層４２のパターン４２３において、配線層４２が存在する領域と存在しない領域との高低差によって形成される。すなわち、段差２２Ａは、配線層４２の厚みにより形成されている。段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４２の開口４２Ａの形状である。なお、段差２２Ａは、段差２１Ａと同様に、配線基板３００の最も外側の面よりも凹んでおり、後記するペースト６２を充填することができる領域である。
貫通穴３０は、段差２１Ａ及び段差２２Ａを有している。段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、貫通穴３０の基材開口３２の形状と異なっている。段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、貫通穴３０の基材開口３２を一定の幅で囲む外縁周縁部２５と、段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状の面積を開口中心から放射方向に広げる方向に凸状に形成される８個の凸状部２６とを備えている。各凸状部２６は、一例として円の外縁に矩形状に形成されている。
配線基板３００では、貫通穴３０の２つの基材開口３１、３２の両方に段差が設けられる。基材開口３１側の段差２１Ａについては、配線基板１００と同様である。基材開口３２側の段差２２Ａは、配線層４２のパターン４２３において、配線層４２が存在する領域と存在しない領域との高低差によって形成される。すなわち、段差２２Ａは、配線層４２の厚みにより形成されている。段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４２の開口４２Ａの形状である。なお、段差２２Ａは、段差２１Ａと同様に、配線基板３００の最も外側の面よりも凹んでおり、後記するペースト６２を充填することができる領域である。
貫通穴３０は、段差２１Ａ及び段差２２Ａを有している。段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、貫通穴３０の基材開口３２の形状と異なっている。段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状は、貫通穴３０の基材開口３２を一定の幅で囲む外縁周縁部２５と、段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状の面積を開口中心から放射方向に広げる方向に凸状に形成される８個の凸状部２６とを備えている。各凸状部２６は、一例として円の外縁に矩形状に形成されている。
【0037】
（ペースト）
ペースト６２は、放熱性に優れ、放熱材５０と基材１０と配線層４２とを接着することができる部材である。また、ペースト６２は、放熱材５０と配線層４２とを電気的に接続することができる部材である。
配線基板３００では、図３Ｂに示すように、ペースト６２は、放熱材５０の側面５３と基材１０と配線層４２の開口４２Ａの端面４２Ｃとを接着している。このペースト６２は、放熱材５０の第２面５２及び配線層４２の表面４２Ｄを覆わないように、配線層４２と放熱材５０との間に形成される。配線基板３００は、放熱材５０の第２面５２及び配線層４２の表面４２Ｄを露出させることによって、放熱性を高めている。配線層４２から露出しているペースト６２の最表面は、配線層４２の表面４２Ｄ及び放熱材５０の第２面５２と同一平面になるように形成されるのが好ましい。
なお、ペースト６２の外縁形状は、段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状と同じである。そして、図３Ａに示すように、ペースト６２の外縁形状は、放熱材５０の第２面５２の外縁形状と異なっている。
ペースト６２は、ペースト６１と同じものを使用することができる。なお、ペースト６２は、放熱材５０と配線層４２との電気的な接続を目的としないものを使用することもできる。この場合でも、一定の放熱効果を得ることができる。
ペースト６２は、放熱性に優れ、放熱材５０と基材１０と配線層４２とを接着することができる部材である。また、ペースト６２は、放熱材５０と配線層４２とを電気的に接続することができる部材である。
配線基板３００では、図３Ｂに示すように、ペースト６２は、放熱材５０の側面５３と基材１０と配線層４２の開口４２Ａの端面４２Ｃとを接着している。このペースト６２は、放熱材５０の第２面５２及び配線層４２の表面４２Ｄを覆わないように、配線層４２と放熱材５０との間に形成される。配線基板３００は、放熱材５０の第２面５２及び配線層４２の表面４２Ｄを露出させることによって、放熱性を高めている。配線層４２から露出しているペースト６２の最表面は、配線層４２の表面４２Ｄ及び放熱材５０の第２面５２と同一平面になるように形成されるのが好ましい。
なお、ペースト６２の外縁形状は、段差２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状と同じである。そして、図３Ａに示すように、ペースト６２の外縁形状は、放熱材５０の第２面５２の外縁形状と異なっている。
ペースト６２は、ペースト６１と同じものを使用することができる。なお、ペースト６２は、放熱材５０と配線層４２との電気的な接続を目的としないものを使用することもできる。この場合でも、一定の放熱効果を得ることができる。
【0038】
配線基板３００は、段差２１Ａに配置されるペースト６１及び段差２２Ａに配置されるペースト６２が、外縁周縁部２５及び凸状部２６の形状に沿って設けられることで、放熱材５０と基材１０及び配線層４１、４２との接合信頼性をより高め、放熱性をより向上させることができる。また、放熱材５０と配線層４１、４２とを電気的に接続することで、放熱性をさらに向上させることができる。
【0039】
［製造方法（第３実施形態）］
次に、配線基板３００の製造方法を図９Ａから図９Ｅを参照して説明する。
配線基板３００の製造方法は、配線板を準備する工程Ｓ１３Ａ及び放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２３Ａが、配線基板１００の製造方法と異なっている。また、放熱材５０の厚みの決め方が異なる。以下、配線基板１００の製造方法と異なる点について説明する。
次に、配線基板３００の製造方法を図９Ａから図９Ｅを参照して説明する。
配線基板３００の製造方法は、配線板を準備する工程Ｓ１３Ａ及び放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２３Ａが、配線基板１００の製造方法と異なっている。また、放熱材５０の厚みの決め方が異なる。以下、配線基板１００の製造方法と異なる点について説明する。
【0040】
（配線板を準備する工程）
配線基板３００における配線板を準備する工程Ｓ１３Ａは、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成しない。
また、配線層４２は、基材１０の一方の面に、配線基板３００に実装される半導体素子に電力を供給するパターン４２１、４２２に加えて、パターン４２１、４２２と絶縁されている放熱用のパターン４２３を形成する。放熱用のパターン４２３は、できるだけ大きい面積で形成し、開口４２Ａを設ける。配線層４１については、配線基板１００の配線板を準備する工程Ｓ１１Ａと同様である。
配線基板３００では、配線層４１、４２の開口４１Ａ、４２Ａによって段差２１Ａ、２２Ａを形成する。すなわち、段差２１Ａ、２２Ａは、配線層４１、４２の厚みにより形成する。また、段差２１Ａ、２２Ａの一部に基材１０が配線層４１、４２から露出されている。開口４１Ａ、４２Ａの形状は配線基板１００と同様であり、図７Ｆに示すように、貫通穴３０の基材開口３１、３２を一定の幅Ｌ１で囲む外縁周縁部２５と、段差２１Ａ、２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状の面積を開口中心から放射方向に広げる方向に凸状に形成される８個の矩形の凸状部２６とを備える。開口４１Ａ、４２Ａの形状は、段差２１Ａ、２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状である。
なお、配線板を準備する工程Ｓ１３Ａは、基材１０に配線層４１、４２が形成され、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａ、２２Ａを介して貫通穴３０が形成された配線板８３Ａを購入して準備してもよい。
配線基板３００における配線板を準備する工程Ｓ１３Ａは、貫通穴３０の内壁に凸部３３も凹部も形成しない。
また、配線層４２は、基材１０の一方の面に、配線基板３００に実装される半導体素子に電力を供給するパターン４２１、４２２に加えて、パターン４２１、４２２と絶縁されている放熱用のパターン４２３を形成する。放熱用のパターン４２３は、できるだけ大きい面積で形成し、開口４２Ａを設ける。配線層４１については、配線基板１００の配線板を準備する工程Ｓ１１Ａと同様である。
配線基板３００では、配線層４１、４２の開口４１Ａ、４２Ａによって段差２１Ａ、２２Ａを形成する。すなわち、段差２１Ａ、２２Ａは、配線層４１、４２の厚みにより形成する。また、段差２１Ａ、２２Ａの一部に基材１０が配線層４１、４２から露出されている。開口４１Ａ、４２Ａの形状は配線基板１００と同様であり、図７Ｆに示すように、貫通穴３０の基材開口３１、３２を一定の幅Ｌ１で囲む外縁周縁部２５と、段差２１Ａ、２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状の面積を開口中心から放射方向に広げる方向に凸状に形成される８個の矩形の凸状部２６とを備える。開口４１Ａ、４２Ａの形状は、段差２１Ａ、２２Ａを含めた貫通穴３０の開口形状である。
なお、配線板を準備する工程Ｓ１３Ａは、基材１０に配線層４１、４２が形成され、基材１０の厚み方向に貫通され、段差２１Ａ、２２Ａを介して貫通穴３０が形成された配線板８３Ａを購入して準備してもよい。
【0041】
（放熱材を貫通穴に配置する工程）
放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２３Ａは、放熱材５０の第２面５２の位置が、配線基板１００における放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２１Ａと異なる。放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２３Ａでは、図９Ｃに示すように、放熱材５０の第２面５２側が基材１０から突出し、第２面５２が配線層４２の表面４２Ｄと同一平面に位置するように、放熱材５０を配置する。この配置は、例えば配線層４２に平らな板材を押し当てて、第２面５２がその板材に対面するまで放熱材５０を挿入することによって行うことができる。また、放熱材５０の厚みは、配線層４１の表面４１Ｄから配線層４２の表面４２Ｄまでの長さＬ３と同じになるように決めることができる。また、ここでは、放熱材５０の第１面５１側及び第２面５２側の両方をテーパ状としている。
放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２３Ａは、放熱材５０の第２面５２の位置が、配線基板１００における放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２１Ａと異なる。放熱材を貫通穴に配置する工程Ｓ２３Ａでは、図９Ｃに示すように、放熱材５０の第２面５２側が基材１０から突出し、第２面５２が配線層４２の表面４２Ｄと同一平面に位置するように、放熱材５０を配置する。この配置は、例えば配線層４２に平らな板材を押し当てて、第２面５２がその板材に対面するまで放熱材５０を挿入することによって行うことができる。また、放熱材５０の厚みは、配線層４１の表面４１Ｄから配線層４２の表面４２Ｄまでの長さＬ３と同じになるように決めることができる。また、ここでは、放熱材５０の第１面５１側及び第２面５２側の両方をテーパ状としている。
【0042】
（ペーストを充填する工程）
ペーストを充填する工程Ｓ３３Ａは、段差２１Ａ、２２Ａにペースト６１、６２を充填する。ペースト６１については、配線基板１００のペーストを充填する工程Ｓ２１Ａと同様である。
ペースト６２は、段差２２Ａに充填して硬化させる。ペースト６２によって、放熱材５０の側面５３と基材１０と開口４２Ａの端面４２Ｃとを接着し、放熱材５０と配線層４２のパターン４２３とを電気的に接続する。ペースト６２は、ペースト６１と同じものを使用することができ、ペースト６１と同じ方法で充填することができる。
なお、ペースト６１、６２を完全に硬化させる前に、ペーストを充填する工程Ｓ３３Ａの一部として、ペースト６１、６２をローラで加温及び加圧する熱ロール処理工程を設けてもよい。また、配線基板１００の製造方法と同様に、ペーストを充填する工程Ｓ３３Ａの後に、ペースト６１の表面と第１面５１と配線層４１の表面４１Ｄとが同一平面をなし、ペースト６２の表面と第２面５２と配線層４２の表面４２Ｄとが同一平面をなすように研磨する研磨工程Ｓ４３を設けてもよい。
ペーストを充填する工程Ｓ３３Ａは、段差２１Ａ、２２Ａにペースト６１、６２を充填する。ペースト６１については、配線基板１００のペーストを充填する工程Ｓ２１Ａと同様である。
ペースト６２は、段差２２Ａに充填して硬化させる。ペースト６２によって、放熱材５０の側面５３と基材１０と開口４２Ａの端面４２Ｃとを接着し、放熱材５０と配線層４２のパターン４２３とを電気的に接続する。ペースト６２は、ペースト６１と同じものを使用することができ、ペースト６１と同じ方法で充填することができる。
なお、ペースト６１、６２を完全に硬化させる前に、ペーストを充填する工程Ｓ３３Ａの一部として、ペースト６１、６２をローラで加温及び加圧する熱ロール処理工程を設けてもよい。また、配線基板１００の製造方法と同様に、ペーストを充填する工程Ｓ３３Ａの後に、ペースト６１の表面と第１面５１と配線層４１の表面４１Ｄとが同一平面をなし、ペースト６２の表面と第２面５２と配線層４２の表面４２Ｄとが同一平面をなすように研磨する研磨工程Ｓ４３を設けてもよい。
【0043】
［段差を含めた貫通穴の開口形状の変形例］
次に、段差を含めた貫通穴の開口形状の変形例について、図４Ａから図４Ｃを参照して説明する。なお、図４Ａから図４Ｃは、段差付近のみを取り出して図示している。これらの段差を含めた貫通穴の開口形状の変形例は、放熱材５０の第１面５１側及び第２面５２側のどちらにも適用することができる。
図４Ａに示す第１変形例における段差を含めた貫通穴の開口形状２４１は、４個の矩形状の凸状部２６を備えている。図４Ｂに示す第２変形例における段差を含めた貫通穴の開口形状２４２は、４個の三角形状の凸状部２７を備えている。図４Ｃに示す第３変形例における段差を含めた貫通穴の開口形状２４３は、８個の三角形状の凸状部２７を備えている。外縁周縁部２５は、第１乃至第３変形例に共通している。
第１乃至第３変形例は、配線基板１００の段差を含めた貫通穴の開口形状と同様に、外縁周縁部２５によって、ペースト６１、６２と基材１０とが接する面積を確保して、一定の接合信頼性を実現することができる。そして、凸状部２６、２７によって、ペースト６１、６２と基材１０及び配線層４１、４２とが接する面積を大きくして、接合信頼性を高め、放熱性を向上させることができる。
次に、段差を含めた貫通穴の開口形状の変形例について、図４Ａから図４Ｃを参照して説明する。なお、図４Ａから図４Ｃは、段差付近のみを取り出して図示している。これらの段差を含めた貫通穴の開口形状の変形例は、放熱材５０の第１面５１側及び第２面５２側のどちらにも適用することができる。
図４Ａに示す第１変形例における段差を含めた貫通穴の開口形状２４１は、４個の矩形状の凸状部２６を備えている。図４Ｂに示す第２変形例における段差を含めた貫通穴の開口形状２４２は、４個の三角形状の凸状部２７を備えている。図４Ｃに示す第３変形例における段差を含めた貫通穴の開口形状２４３は、８個の三角形状の凸状部２７を備えている。外縁周縁部２５は、第１乃至第３変形例に共通している。
第１乃至第３変形例は、配線基板１００の段差を含めた貫通穴の開口形状と同様に、外縁周縁部２５によって、ペースト６１、６２と基材１０とが接する面積を確保して、一定の接合信頼性を実現することができる。そして、凸状部２６、２７によって、ペースト６１、６２と基材１０及び配線層４１、４２とが接する面積を大きくして、接合信頼性を高め、放熱性を向上させることができる。
【0044】
［段差形成の変形例（第４乃至第６変形例）］
上記の実施形態及び変形例では、段差は配線層の厚みにより形成されている。一方、図５Ａから図５Ｄに示すように、段差は基材の厚みにより形成されてもよい。
図５Ａに示す第４変形例に係る配線基板１００Ｂは、第１実施形態に係る配線基板１００について、配線層の厚みにより形成されている段差２１Ａを、基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｂに変更した例である。
段差２１Ｂは、基材１０が薄くなることによって、基材１０上に配置される配線層４１に高低差が生じて形成される。すなわち、段差２１Ｂは、基材１０の厚みによって形成されている。配線層４１は、基材１０の厚みが変化する段差面１３及び基材１０が薄くなっている底面１１にも配置されている。配線層４１は、例えば図５Ｂに示すように、基材開口３１の周囲の基材１０の底面１１の一部を露出させるように配置してもよい。なお、図５Ｂは、放熱材５０及びペースト６１が配置されていない配線板８１Ｂを基材開口３１側から見た底面図である。段差２１Ｂを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４１の表面４１Ｄと段差面４１Ｅとの境界線によって形成されている。
上記の実施形態及び変形例では、段差は配線層の厚みにより形成されている。一方、図５Ａから図５Ｄに示すように、段差は基材の厚みにより形成されてもよい。
図５Ａに示す第４変形例に係る配線基板１００Ｂは、第１実施形態に係る配線基板１００について、配線層の厚みにより形成されている段差２１Ａを、基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｂに変更した例である。
段差２１Ｂは、基材１０が薄くなることによって、基材１０上に配置される配線層４１に高低差が生じて形成される。すなわち、段差２１Ｂは、基材１０の厚みによって形成されている。配線層４１は、基材１０の厚みが変化する段差面１３及び基材１０が薄くなっている底面１１にも配置されている。配線層４１は、例えば図５Ｂに示すように、基材開口３１の周囲の基材１０の底面１１の一部を露出させるように配置してもよい。なお、図５Ｂは、放熱材５０及びペースト６１が配置されていない配線板８１Ｂを基材開口３１側から見た底面図である。段差２１Ｂを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４１の表面４１Ｄと段差面４１Ｅとの境界線によって形成されている。
【0045】
図５Ｃに示す第５変形例に係る配線基板２００Ｂは、配線基板１００Ｂと同様に、第２実施形態に係る配線基板２００について、段差２１Ａを基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｂに変更した例である。また、図５Ｄに示す第６変形例に係る配線基板３００Ｂは、第３実施形態に係る配線基板３００について、段差２１Ａ、２２Ａを基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｂ、２２Ｂに変更した例である。
【0046】
基材の厚みにより段差を形成することで、ペースト６１、６２と配線層４１、４２とが接する面積を大きくして、放熱性をより向上させることができる。また、段差２１Ｂ、２２Ｂの深さは、基材１０の厚みの差によって自在に調整することができる。配線基板１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂは、段差２１Ｂ、２２Ｂを深くすることによって、ペースト６１、６２を厚くすることができ、放熱性をさらに向上させることができる。
【0047】
次に、基材の厚みにより段差を形成する配線基板の製造方法について、図５Ａから図５Ｄ、図１０Ａから図１２Ｃを参照して説明する。
基材の厚みにより段差を形成する配線基板の製造方法は、配線層の厚みにより段差を形成する場合と比較して、配線板を準備する工程が異なる。ここでは、配線板を準備する工程についてのみ説明する。配線板を準備する工程の後の工程は、配線層の厚みにより段差を形成する場合と同様である。
基材の厚みにより段差を形成する配線基板の製造方法は、配線層の厚みにより段差を形成する場合と比較して、配線板を準備する工程が異なる。ここでは、配線板を準備する工程についてのみ説明する。配線板を準備する工程の後の工程は、配線層の厚みにより段差を形成する場合と同様である。
【0048】
図５Ａに示す第４変形例に係る配線基板１００Ｂの製造方法における配線板を準備する工程Ｓ１１Ｂの概要を図１０Ａから図１０Ｃに示す。
配線板を準備する工程Ｓ１１Ｂで準備する配線板８１Ｂでは、図１０Ａに示すように、基材１０に凹部１５を形成している。凹部１５に配線層４１が形成されて段差２１Ｂとなるため、段差２１Ｂの深さ及び平面視における面積は、凹部１５よりも小さくなる。凹部１５は、例えばドリル加工、レーザ加工、パンチング等により形成することができる。
続いて、図１０Ｂに示すように、配線層４１、４２を形成する。これら配線層４１、４２の形成方法としては、基材１０の所望の位置に、スパッタ成膜やイオンビーム成膜、メッキ処理等などがあり、コストと電気伝導性の観点から、材料は銅が多用される。続いて図１０Ｃに示すように、貫通穴３０及び凸部３３を形成する。
図５Ｂに示すように、平面視において、配線層４１から基材１０の配線層４１側の面が露出する段差２１Ｂが配線板８１Ｂに形成されている。
配線板を準備する工程Ｓ１１Ｂで準備する配線板８１Ｂでは、図１０Ａに示すように、基材１０に凹部１５を形成している。凹部１５に配線層４１が形成されて段差２１Ｂとなるため、段差２１Ｂの深さ及び平面視における面積は、凹部１５よりも小さくなる。凹部１５は、例えばドリル加工、レーザ加工、パンチング等により形成することができる。
続いて、図１０Ｂに示すように、配線層４１、４２を形成する。これら配線層４１、４２の形成方法としては、基材１０の所望の位置に、スパッタ成膜やイオンビーム成膜、メッキ処理等などがあり、コストと電気伝導性の観点から、材料は銅が多用される。続いて図１０Ｃに示すように、貫通穴３０及び凸部３３を形成する。
図５Ｂに示すように、平面視において、配線層４１から基材１０の配線層４１側の面が露出する段差２１Ｂが配線板８１Ｂに形成されている。
【0049】
図５Ｃに示す第５変形例に係る配線基板２００Ｂの製造方法における配線板を準備する工程Ｓ１２Ｂの概要を図１１Ａから図１１Ｃに示す。配線板を準備する工程Ｓ１２Ｂで準備する配線板８２Ｂは、凸部３３が形成されていない。この点以外は配線板を準備する工程Ｓ１１Ｂと同じである。
配線板８１Ｂと同様に、平面視において、配線層４１から基材１０の配線層４１側の面が露出する段差２１Ｂが配線板８２Ｂに形成されている。
配線板８１Ｂと同様に、平面視において、配線層４１から基材１０の配線層４１側の面が露出する段差２１Ｂが配線板８２Ｂに形成されている。
【0050】
図５Ｄに示す第６変形例に係る配線基板３００Ｂの製造方法における配線板を準備する工程Ｓ１３Ｂの概要を図１２Ａから図１２Ｃに示す。
配線板を準備する工程Ｓ１３Ｂで準備する配線板８３Ｂでは、両面に段差２１Ｂ、２２Ｂを形成するため、凹部１５に加えて凹部１６を形成している。凹部１６に配線層４２が形成されて段差２２Ｂとなるため、段差２２Ｂの深さ及び平面視における面積は、凹部１６よりも小さくなる。また、配線板８３Ｂの配線層４２は、配線基板３００Ｂに実装される半導体素子に電力を供給するパターン４２１、４２２及び放熱用のパターン４２３を有している。
配線板８３Ｂには、平面視において、配線層４１、４２から基材１０の上面または下面が露出する段差２１Ｂ、２２Ｂが形成されている。なお、配線板８１Ｂ、８２Ｂ、８３Ｂは、上記のように加工されたものを購入して準備してもよい。
配線板を準備する工程Ｓ１３Ｂで準備する配線板８３Ｂでは、両面に段差２１Ｂ、２２Ｂを形成するため、凹部１５に加えて凹部１６を形成している。凹部１６に配線層４２が形成されて段差２２Ｂとなるため、段差２２Ｂの深さ及び平面視における面積は、凹部１６よりも小さくなる。また、配線板８３Ｂの配線層４２は、配線基板３００Ｂに実装される半導体素子に電力を供給するパターン４２１、４２２及び放熱用のパターン４２３を有している。
配線板８３Ｂには、平面視において、配線層４１、４２から基材１０の上面または下面が露出する段差２１Ｂ、２２Ｂが形成されている。なお、配線板８１Ｂ、８２Ｂ、８３Ｂは、上記のように加工されたものを購入して準備してもよい。
【0051】
［段差形成の変形例（第７乃至第９変形例）］
また、段差は、図１３Ａから図１３Ｄに示すように、配線層及び基材の厚みにより形成されていてもよい。
図１３Ａに示す第７変形例に係る配線基板１００Ｃは、第１実施形態に係る配線基板１００について、配線層の厚みにより形成されている段差２１Ａを配線層４１及び基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｃに変更した例である。
段差２１Ｃは、基材１０の厚みが薄くなると共に配線層４１に開口を設けることによって形成される。すなわち、段差２１Ｃは、配線層４１及び基材１０の厚みにより形成されている。図１３Ｂは、放熱材５０及びペースト６１が配置されていない配線板８１Ｃを基材開口３１側から見た底面図である。段差２１Ｃを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４１の開口４１Ａの形状と一致している。また、ペースト６１は、放熱材５０の側面５３と基材１０と配線層４１の開口４１Ａの端面４１Ｃとを接着している。
また、段差は、図１３Ａから図１３Ｄに示すように、配線層及び基材の厚みにより形成されていてもよい。
図１３Ａに示す第７変形例に係る配線基板１００Ｃは、第１実施形態に係る配線基板１００について、配線層の厚みにより形成されている段差２１Ａを配線層４１及び基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｃに変更した例である。
段差２１Ｃは、基材１０の厚みが薄くなると共に配線層４１に開口を設けることによって形成される。すなわち、段差２１Ｃは、配線層４１及び基材１０の厚みにより形成されている。図１３Ｂは、放熱材５０及びペースト６１が配置されていない配線板８１Ｃを基材開口３１側から見た底面図である。段差２１Ｃを含めた貫通穴３０の開口形状は、配線層４１の開口４１Ａの形状と一致している。また、ペースト６１は、放熱材５０の側面５３と基材１０と配線層４１の開口４１Ａの端面４１Ｃとを接着している。
【0052】
図１３Ｃに示す第８変形例に係る配線基板２００Ｃは、配線基板１００Ｃと同様に、第２実施形態に係る配線基板２００について、段差２１Ａを配線層４１及び基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｃに変更した例である。また、図１３Ｄに示す第９変形例に係る配線基板３００Ｃは、第３実施形態に係る配線基板３００について、段差２１Ａ、２２Ａを配線層４１、４２及び基材１０の厚みにより形成されている段差２１Ｃ、２２Ｃに変更した例である。
【0053】
配線層及び基材の厚みにより段差を形成することで、放熱材５０及び基材１０とペースト６１、６２とが接する面積を大きくして、接合信頼性をより高め、放熱性をより向上させることができる。段差２１Ｃ、２２Ｃの深さは、基材１０の厚みによって自在に調整することができる。配線基板１００Ｃ、２００Ｃ、３００Ｃは、段差２１Ｃ、２２Ｃを深くすることによって、ペースト６１、６２を厚くすることができ、放熱性をさらに向上させることができる。また、放熱材５０と配線層４１、４２とを電気的に接続する場合には、ペースト６１、６２を厚くすることで、接続抵抗値をさらに低くすることができ、放熱性をさらに向上させることができる。
【0054】
配線層及び基材の厚みにより段差を形成する変形例の製造方法は、基材の厚みにより段差を形成する場合と比較して、配線板を準備する工程における、配線層に設ける開口の形状が異なる。配線板を準備する工程の後の工程は、配線層の厚みにより段差を形成する場合と同様である。
第７変形例に係る配線基板１００Ｃの配線板を準備する工程Ｓ１１Ｃは、凹部１５の外縁の形状と同じ形状に配線層４１に開口４１Ａを設ける点を除き、配線基板１００Ｂの配線板を準備する工程Ｓ１１Ｂと同様である。
第８変形例に係る配線基板２００Ｃの配線板を準備する工程Ｓ１２Ｃは、凹部１５の外縁の形状と同じ形状に配線層４１に開口４１Ａを設ける点を除き、配線基板２００Ｂの配線板を準備する工程Ｓ１２Ｂと同様である。
第９変形例に係る配線基板３００Ｃの配線板を準備する工程Ｓ１３Ｃは、凹部１５、１６の外縁の形状と同じ形状に配線層４１、４２に開口４１Ａ、４２Ａを設ける点を除き、配線基板３００Ｂの配線板を準備する工程Ｓ１３Ｂと同様である。
配線板８１Ｃ、８２Ｃには、平面視において、配線層４１から基材１０の配線層４１側の面が露出する段差２１Ｃが形成されている。配線板８３Ｃには、平面視において、配線層４１、４２から基材１０の上面または下面が露出する段差２１Ｃ、２２Ｃが形成されている。なお、配線板８１Ｃ、８２Ｃ、８３Ｃは、上記のように加工されたものを購入して準備してもよい。
第７変形例に係る配線基板１００Ｃの配線板を準備する工程Ｓ１１Ｃは、凹部１５の外縁の形状と同じ形状に配線層４１に開口４１Ａを設ける点を除き、配線基板１００Ｂの配線板を準備する工程Ｓ１１Ｂと同様である。
第８変形例に係る配線基板２００Ｃの配線板を準備する工程Ｓ１２Ｃは、凹部１５の外縁の形状と同じ形状に配線層４１に開口４１Ａを設ける点を除き、配線基板２００Ｂの配線板を準備する工程Ｓ１２Ｂと同様である。
第９変形例に係る配線基板３００Ｃの配線板を準備する工程Ｓ１３Ｃは、凹部１５、１６の外縁の形状と同じ形状に配線層４１、４２に開口４１Ａ、４２Ａを設ける点を除き、配線基板３００Ｂの配線板を準備する工程Ｓ１３Ｂと同様である。
配線板８１Ｃ、８２Ｃには、平面視において、配線層４１から基材１０の配線層４１側の面が露出する段差２１Ｃが形成されている。配線板８３Ｃには、平面視において、配線層４１、４２から基材１０の上面または下面が露出する段差２１Ｃ、２２Ｃが形成されている。なお、配線板８１Ｃ、８２Ｃ、８３Ｃは、上記のように加工されたものを購入して準備してもよい。
【0055】
（実施例）
次に、第１実施形態に係る配線基板１００が、放熱材と配線板との間の強固な接続を実現できることを確認するために、実施例として配線基板１００Ａを製造した。
配線基板１００Ａは、図１４Ａから図１４Ｃに示すように、放熱材５０の形状が平面視で矩形状である点、段差を含めた貫通穴の開口形状が外縁周縁部のみであり、凸状部を備えていない点が、上述した配線基板１００とは異なっている。
次に、第１実施形態に係る配線基板１００が、放熱材と配線板との間の強固な接続を実現できることを確認するために、実施例として配線基板１００Ａを製造した。
配線基板１００Ａは、図１４Ａから図１４Ｃに示すように、放熱材５０の形状が平面視で矩形状である点、段差を含めた貫通穴の開口形状が外縁周縁部のみであり、凸状部を備えていない点が、上述した配線基板１００とは異なっている。
【0056】
配線層４１、４２は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸、硬化させた基材１０に、厚みが０．０７ｍｍの銅で形成した。配線層４１、４２のパターンは、エッチングによって形成した。配線層４２の表面４２Ｄから配線層４１の表面４１Ｄまでの長さＬ３は、２．４ｍｍである。
銅の放熱材５０は長方形の板状であり、長辺の長さＡ２は１２０ｍｍ、短辺の長さＡ１は８０ｍｍ、厚みは２．０ｍｍである。なお、放熱材５０の厚みは、第２面５２に対面する凸部３３の面から配線層４１の表面４１Ｄまでの長さＬ２と同じである。放熱材５０の第１面５１側の端部約０．３ｍｍに、長辺方向及び短辺方向についてそれぞれ０．３ｍｍ程度細くするテーパ加工をしている。また、貫通穴３０の基材開口からの外縁周縁部２５の幅Ｌ１は０．２ｍｍであり、放熱材５０の周長と幅Ｌ１との積は８０ｍｍ２である。
銅の放熱材５０は長方形の板状であり、長辺の長さＡ２は１２０ｍｍ、短辺の長さＡ１は８０ｍｍ、厚みは２．０ｍｍである。なお、放熱材５０の厚みは、第２面５２に対面する凸部３３の面から配線層４１の表面４１Ｄまでの長さＬ２と同じである。放熱材５０の第１面５１側の端部約０．３ｍｍに、長辺方向及び短辺方向についてそれぞれ０．３ｍｍ程度細くするテーパ加工をしている。また、貫通穴３０の基材開口からの外縁周縁部２５の幅Ｌ１は０．２ｍｍであり、放熱材５０の周長と幅Ｌ１との積は８０ｍｍ２である。
【0057】
放熱材５０を貫通穴３０に配置し、ペースト６１を手作業で塗布した。ペースト６１は、金属粒子として銀、銅、はんだを含有し、バインダ樹脂はエポキシ樹脂であるものを使用した。リフローによるペースト６１の硬化後に、やすりがけによる研磨工程Ｓ４１を行って、ペースト６１の最表面と配線層４１の表面４１Ｄと放熱材５０の第１面５１とが同一平面になるようにした。
そして、半導体素子は実装せず、放熱材５０と配線板との間の接続抵抗値及び接合強度について信頼性評価を行った。ペースト６１の熱膨張率の影響を調べるために、ペースト６１の質量に対するバインダ樹脂の質量の割合のみを変えたサンプル１００Ａ－１、１００Ａ－２、１００Ａ－３、１００Ａ－４を作成した。
そして、半導体素子は実装せず、放熱材５０と配線板との間の接続抵抗値及び接合強度について信頼性評価を行った。ペースト６１の熱膨張率の影響を調べるために、ペースト６１の質量に対するバインダ樹脂の質量の割合のみを変えたサンプル１００Ａ－１、１００Ａ－２、１００Ａ－３、１００Ａ－４を作成した。
【0058】
接続抵抗値は、図１４Ｃの測定点Ｎ２（放熱材５０の第２面５２）と測定点Ｎ１（配線層４１）との間の電気抵抗値を測定した。接合強度は、荷重試験機によって第２面５２に加える荷重Ｆ１を大きくしていき、放熱材５０が配線板から外れるときの荷重Ｆ１の値を測定した。そして、信頼性評価として、温度サイクル試験を行った。温度サイクル試験は、温度が－４０℃及び１２５℃に保たれているフッ素系不活性液体中に交互に１分間ずつ置くことを２１００回繰り返した。
それぞれのサンプルのバインダ樹脂量の割合（質量％）、温度サイクル試験の前後における接続抵抗値及び接合強度の値を表１に示す。表１より、温度サイクル試験前は、バインダ樹脂量の割合を減らすと接続抵抗値は低くなり、破断荷重は大きくなるという傾向がみられる。また、温度サイクル試験によって、接続抵抗値は高くなり、破断荷重は小さくなる傾向がみられる。
それぞれのサンプルのバインダ樹脂量の割合（質量％）、温度サイクル試験の前後における接続抵抗値及び接合強度の値を表１に示す。表１より、温度サイクル試験前は、バインダ樹脂量の割合を減らすと接続抵抗値は低くなり、破断荷重は大きくなるという傾向がみられる。また、温度サイクル試験によって、接続抵抗値は高くなり、破断荷重は小さくなる傾向がみられる。
【0059】
【表1】
【0060】
サンプル１００Ａ－１は、温度サイクル試験後の破断荷重が２０Ｎを下回って大きく低下しており、破断が発生したと考えられる。サンプル１００Ａ－３、１００Ａ－４は、温度サイクル試験後の接続抵抗値が５０ｍΩを上回っており、接続抵抗値が十分に低いとはいえない。このため、上記の実施例において使用したペースト６１の場合、バインダ樹脂量の割合を４．５質量％以上９．５質量％以下の範囲とすれば、放熱材と配線板と間の一定の接続を実現できる。また、接続抵抗値の低さと接合強度とのバランスから、バインダ樹脂量の割合は５質量％以上８質量％以下の範囲とするのが好ましい。なお、２０Ｎ、５０ｍΩという数値は一つの目安である。
また、接合信頼性については、基材やペーストに亀裂やはがれが生じていないかを目視で確認することも必要である。放熱性については、例えば、発光ダイオード等の半導体素子を配線基板に実装して連続動作させ、温度が規格内に収まるかどうかによって判断することができる。
実施例に係る配線基板１００Ａは、放熱材と配線板との間の強固な接続を実現できることが確認できた。凸状部２６を設けることによって、接合信頼性がより高くなり、放熱性がより向上することが見込まれる。
また、接合信頼性については、基材やペーストに亀裂やはがれが生じていないかを目視で確認することも必要である。放熱性については、例えば、発光ダイオード等の半導体素子を配線基板に実装して連続動作させ、温度が規格内に収まるかどうかによって判断することができる。
実施例に係る配線基板１００Ａは、放熱材と配線板との間の強固な接続を実現できることが確認できた。凸状部２６を設けることによって、接合信頼性がより高くなり、放熱性がより向上することが見込まれる。
【符号の説明】
【0061】
１０ 基材
２１Ａ 段差
２５ 外縁周縁部
２６ 凸状部
３０ 貫通穴
３１ 基材開口
３３ 凸部
４１ 配線層
４１Ａ 開口
４１Ｃ 端面
４１Ｄ 表面
４２ 配線層
５０ 放熱材
５１ 第１面
５２ 第２面
５３ 側面
６１ ペースト
８１Ａ 配線板
１００ 配線基板
２１Ａ 段差
２５ 外縁周縁部
２６ 凸状部
３０ 貫通穴
３１ 基材開口
３３ 凸部
４１ 配線層
４１Ａ 開口
４１Ｃ 端面
４１Ｄ 表面
４２ 配線層
５０ 放熱材
５１ 第１面
５２ 第２面
５３ 側面
６１ ペースト
８１Ａ 配線板
１００ 配線基板
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14A】
【図14B】
【図14C】