実装基板およびその製造方法
【課題】 発熱素子を実装する方法としては放熱性の高いアルミニウムなどの金属基板や銅などのリードフレームが一般的であり、プリント基板を用いた安価な実装構造が求められていた。
【解決手段】 絶縁基板１０に行列状に多数個の素子固着電極用貫通孔２１を設け、素子固着電極用貫通孔２１に第１の導電箔１１表面まで成長した電解メッキ層２２で形成された素子固着電極部２０を設け、素子固着電極部２０上に発熱素子３１を固着して放熱性の高い実装基板を実現する。
【解決手段】 絶縁基板１０に行列状に多数個の素子固着電極用貫通孔２１を設け、素子固着電極用貫通孔２１に第１の導電箔１１表面まで成長した電解メッキ層２２で形成された素子固着電極部２０を設け、素子固着電極部２０上に発熱素子３１を固着して放熱性の高い実装基板を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビアホール底面に露出する薄い導電箔に電解メッキでビアホールを埋設する多数個の素子固着電極部を設けた実装基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明用光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用する照明装置が市場に供給をされてきた。発光ダイオードも改良により、１Ｗ以上の白色の高効率パワーＬＥＤも発売されている。この高効率パワーＬＥＤを実装する方法としては放熱性の高いアルミニウムなどの金属基板や銅などのリードフレームが一般的であり、高効率パワーＬＥＤが発熱で劣化しないように放熱性を高めた実装構造が要求される。
【０００３】
また、上述の高効率パワーＬＥＤに限らず一般的な半導体素子などでも放熱性を高めた実装構造が要求される。
【０００４】
特許文献１には、図１（本願の図８に対応）および図２に示すように、銅、アルミニウムなどの金属基板１−１と、基板１−１上に積層された１Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導性を有する絶縁層１−２と、絶縁層１−２上に導電パターンを有する積層された導電層１−３を有するモジュール基板１−４と、モジュール基板１−４の導電層１−３上に取り付けられた複数の発光ダイオード素子１−５と、発光ダイオード素子１−５の光照射側に配置された蛍光体を有する照明用ＬＥＤモジュールが示されている。すなわち、放熱性の高い金属基板１−１上に複数の発光ダイオード素子１−５を実装することで放熱性を実現している。
【０００５】
特許文献２には、図１（本願の図９に対応）に示すように、リードフレーム２−２上に発光ダイオード素子２−５を組み込んでいる。このリードフレーム２−２は金属材料で構成され、リードフレーム２−２を介して効率よく放熱できる（００３４参照）との記載がされている。すなわち、放熱性の良い金属のリードフレーム２−２を用いることで発光ダイオード素子２−５の発熱を効率よく放熱している。
【０００６】
上述した金属基板あるいはリードフレームを用いる実装構造では夫々専用の金属基板あるいはリードフレームが必要となる。従って、プリント基板の改良によって発熱性を高めた実装構造も以下のように模索されている。
【０００７】
特許文献３には、図２（本願の図１０に対応）に示すように、表面実装デバイス３−１１の下面のプリント基板３−１４に複数のサーマルビア３−１５を形成し、表面実装デバイス３−１１の発熱をパドル３−１３に熱伝導され、更にプリント基板３−１４のサーマルビア３−１５を介して放熱器３−１７へ熱伝導する実装構造が示されている（段落０００８，０００９参照）。
【０００８】
また、このサーマルビア３−１５はスルーホールであり、通常のスルーホールメッキで形成されために極めて断面積も小さく、大面積のものを得られず複数個のサーマルビア３−１５を密集して放熱性を高める構造である。
【０００９】
特許文献４には、図１（本願の図１１に対応）および図２に示すように、ヒートシンク４−２０上に発熱素子４−３０を固定し、プリント基板４−１０のヒートシンク４−２０の搭載領域に複数のサーマルビア４−１９を設け、発熱素子４−３０からの発熱をヒートシンク４−２０に伝え、更にサーマルビア４−１９を介して外部に放熱する実装構造が示されている(段落００１７〜００３０参照)。
【００１０】
また、このサーマルビア４−１９はプリント基板にドリル加工等により貫通孔をあけ、その内壁面に銅メッキを施すいわゆるスルーホールメッキで形成されている(段落００３０参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２５１４４１号公報
【特許文献２】特開２００９−３０２１５９号公報
【特許文献３】特開２００７−２０８１２３号公報
【特許文献４】特開２００３−２７３２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した発光装置は、照明用のほかに液晶テレビのバックライト、自動車用の照明など用途が拡大をしている。用途によってはプリント基板を用いた安価な実装構造が求められる場合もある。
【００１３】
しかし、特許文献１の金属基板を用いる場合は、各モジュールの金属基板ごとに実装するために、製造コストの低減は難しい。また、金属基板自体も高価で材料費も低減は難しい。
【００１４】
また、特許文献２のリードフレームを用いる場合は、予めリードフレームを用意する必要があり、前述した金属基板よりは材料費は低減できるが、リードフレームはプリント基板に半田付けして実装する必要があり、実装面に大きな制約がある。また、放熱性でもリードフレームは良好な放熱が行えるが、プリント基板は絶縁体なので放熱は良好とは言えずトータルで見れば放熱性は金属基板より遥かに劣ると言える。
【００１５】
更に、特許文献３、４に示されたサーマルビアを複数個も受けたプリント基板を用いる場合は、スルーホールメッキでサーマルビアが形成されるため上記した全体が金属で構成される金属基板やリードフレームに比較すればその放熱性は格段に小さい。また、放熱性を上げるためにプリント基板上にヒートシンクを介して発熱素子を固着するので、予めヒートシンクに発熱素子を固着する工程とこのヒートシンクをプリント基板に載置する工程が必要になり、プリント基板を用いる製法上の簡便性はなくなり、むしろ金属基板やリードフレームを用いる製法より複雑化する問題が生じてきた。
【００１６】
本発明は上記した問題点に鑑みて為されたものであり、本発明の目的はプリント基板を用いてそれ自体を放熱性の良い実装基板として実現し、一括して多数の発熱素子を製造することを可能とする実装基板およびそれを用いた発熱素子の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の実装基板は、絶縁基板の両主面に設けた第１の導電箔および第２の導電箔と、行列状に多数個配列された前記絶縁基板を貫通し前記第２の導電箔の裏面をその底部に露出する素子固着電極用貫通孔と、前記各素子固着電極用貫通孔を充填し、前記素子固着電極用貫通孔の底部の前記第２の導電箔の裏面から前記第１の導電箔表面まで成長した電解メッキ層で形成された素子固着電極部と、前記第１の導電箔で所望のパターンに形成された第１電極部と、前記第２の導電箔で所望のパターンに形成された第２電極部と、前記第１電極部と第２の電極部とを接続するスルーホールメッキ層とを具備することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の実装基板の製造方法は、両主面には第１の導電箔および第２の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、素子固着電極部を形成する領域の前記第１の導電箔を選択的に除去し、前記絶縁基板を露出する工程と、前記絶縁基板を選択的にドライエッチングして素子固着電極用貫通孔を形成し、前記第２の導電箔の裏面を検出してドライエッチングを停止し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏側を露出した素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明の実装基板の製造方法は、一主面に第１の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、素子固着電極部を形成する領域の前記絶縁基板にルーター加工により貫通する素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、前記絶縁基板の反対主面に第２の導電箔を貼着し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏面側を露出させる工程と、前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実装基板によれば、以下の効果が得られる。
【００２１】
第１に、実装基板は、行列状に多数個配列された絶縁基板を貫通し第２の導電箔の裏面をその底部に露出する素子固着電極用貫通孔を埋設する電解メッキ層からなる素子固着電極部を設けることで、発熱素子からの発熱を素子固着電極部にすぐに伝達され、極めて放熱性の高いプリント基板を実現する。
【００２２】
第２に、素子固着電極部は純銅の塊であり、従来の金属基板、フレームあるいはヒートシンクと同じ熱伝導性を得られる。このため従来のプリント基板でよく用いられた銅ペーストのサーマルビアでは熱伝導率はせいぜい１０Ｗ/ｍｋであったのが、銅の熱伝導率４００Ｗ/ｍｋまで引き上げられ、約４０倍の放熱性の向上ができる。
【００２３】
また、従来のスルーホールを銅メッキ層で形成した場合でも熱伝導率は４８Ｗ/ｍｋであり、約８倍の放熱性の向上ができる。
【００２４】
第３に、実装基板の各セル２２に素子固着電極部の銅メッキ層が埋め込まれた形状で配置されるので、純銅のヒートシンクがプリント基板に埋め込まれたのと等価の構造となり、プリント基板の持つ大量製造の利便性と高放熱性の特性を併せ持つ。また、素子固着電極部は各セルの中央部に位置するので、ダイシングラインに囲まれており、ダイシングされない構造である。
【００２５】
第４に、実装基板では、素子固着電極部の大きさは放熱特性により設計され、形状も厚さも任意に選択できる。高い放熱性を得たいときはセル自体を大きくしたり、絶縁基板の厚みを厚くして素子固着電極部の体積を大きくすると良い。
【００２６】
第５に、実装基板に行列状にセルを多数個隣接して配列するので、多数個のセルを集積でき、生産効率とコストを大幅に向上することができる。また、この実装基板では、素子固着電極部を銅メッキ層で埋め込まれた形状にするので、製造工程で無駄に捨てる原材料がほとんどなく、環境に優しい生産が実現できる。
【００２７】
本発明の実装基板の製造方法によれば、以下の効果が得られる。
【００２８】
第１に、素子固着電極用貫通孔の底面に第２の導電箔の裏側を露出した素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、第２の導電箔に通電して電解メッキにより素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、銅メッキ層で素子固着電極用貫通孔を充填する工程とにより、純銅の素子固着電極部を実装基板に埋め込んで形成できる。これにより従来のプリント基板ではサーマルビアあるいはスルーホールでしか放熱性を向上できなかったものが、純銅のヒートシンクがプリント基板に多数個埋め込まれたのと等価の構造の実装基板を製造できるようになった。
【００２９】
第２に、第１の導電箔の素子固着電極部が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルムで覆い、第２の導電箔はその表面をフィルムで覆い、第２の導電箔のみをマイナス電極して電解メッキを行うので、素子固着電極用貫通孔の底面に露出した第２の導電箔の裏面のみが電解メッキの電極として働き、ここにのみ銅メッキ層が析出され、時間とともに成長して素子固着電極用貫通孔を埋設する。これにより銅メッキ層は素子固着電極用貫通孔の底面に露出した第２の導電箔の裏面から成長するので、ボイドを発生することなく密度の高い純銅の塊を形成し、良好なヒートシンクを形成する。しかも、素子固着電極用貫通孔の形状はどのような形状を選択してもそれを確実に埋設する素子固着電極部が形成できる。絶縁基板の厚みも選択が可能であり、その場合でも銅の電解メッキの時間を選ぶことで、銅メッキ層で素子固着電極用貫通孔を埋設するように成長させることができる。
【００３０】
すなわち、素子固着電極部の銅メッキ層はどのような形状でも厚みでも対応ができる。
【００３１】
第３に、第１の導電箔上のフィルムおよび素子固着電極用貫通孔より突出した銅メッキ層は機械的に研削してその表面を平坦にするので、発熱素子を固着することが可能となる。
【００３２】
また、スルーホールメッキ層で素子固着電極部の蓋メッキも兼ねるので、工程の簡略化もできる。
【００３３】
第４に、各セルを行列状に多数個隣接して配置することで、発熱素子を組み込んだ半導体装置を大量に製造することが可能であり、素子固着電極部は各セルの中央部に配置することでダイシング時にダイシングされることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の発光装置の（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図である。
【図２】本発明に用いる実装基板の（Ａ）上面図、（Ｂ）上面図である。
【図３】本発明に用いる実装基板の（Ａ）表面一部拡大図、（Ｂ）裏面一部拡大図である。
【図４】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図８】従来の発光装置を説明する断面図である。
【図９】従来の発光装置を説明する断面図である。
【図１０】従来の発光装置を説明する断面図である。
【図１１】従来の発光装置を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１から図７を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００３６】
まず、図１に本発明の実装基板を用いた発光装置を示す。図１（Ａ）はその上面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ線断面図である。
【００３７】
本実施形態の実装基板を用いた発熱素子は、絶縁基板１０と、第１の導電箔１１と、第２の導電箔１２と、第１電極部１３と、第２電極部１４と、素子固着電極部２０と、発熱素子３１とから構成される。
【００３８】
絶縁基板１０は、第１および第２の導電箔１１、１２の支持基板として働き、ＦＲ４(エポキシド織ガラス布)、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる基板、ガラスエポキシ基板、ガラスポリイミド基板などである。本実施形態では一例としてＢＴ樹脂からなる基板を用いる。絶縁基板１０の厚みｔ１は例えば５０〜６００μｍ程度である。
【００３９】
第１の導電箔１１および第２の導電箔１２は、絶縁基板１０の両面に接着剤で圧着して貼り付けられる。第１の導電箔１１および第２の導電箔１２としては、エッチング可能な金属であればよい。本実施形態では、銅から成る金属箔を採用した。これらは後述の第１電極部１３および第２電極部１４と共に配線の一部を構成する。
【００４０】
つまり、これらの膜厚は、配線として必要な厚さが選択される。配線の厚さは、実装される回路素子の電流容量などによって任意に決定することができる。第１の導電箔１１と第２の導電箔１２の膜厚は同等であり、例えば９μｍ〜３５μｍである。
【００４１】
第１電極部１３および第２電極部１４は、第１および第２の導電箔１１、１２とその表面の電解メッキ層とで形成される。第１電極部１３と第２電極部１４もまた配線の一部を構成するため、その膜厚は配線として必要な厚さが任意に選択される。
【００４２】
素子固着電極部２０は、絶縁基板１０のほぼ中央付近で、絶縁基板１０を貫通して素子固着電極用貫通孔２１を形成し、素子固着電極用貫通孔２１の底部に露出された第２の導電箔の絶縁基板１０との接着面側から銅の電解メッキで固着電極用貫通孔方向のみに成長させて銅メッキ層２２で埋設した後、その表面を平らに研削し、更に第１電極部１３と連結して形成する。
【００４３】
本発明の特徴は、素子固着電極用貫通孔２１の底部に露出された第２の導電箔１２の絶縁基板１０との接着面側(すなわち、裏面側)からのみ銅の電解メッキを長時間行うことで
銅メッキ層２２を素子固着電極用貫通孔２１を埋設するように成長させている点にある。これは従来のスルーホールメッキでは両面の導電箔から銅メッキ層を析出させていたのとは根本的に異なり、大面積の素子固着電極用貫通孔２１であっても確実に素子固着電極用貫通孔２１を埋設するまで電解銅メッキを続けることができる。
【００４４】
本実施形態では一例として、レーザを用いたドライエッチング加工により素子固着電極用貫通孔２１を形成する。尚、ＮＣ工作機（ＮＣルーター）を用いたルーター加工により素子固着電極用貫通孔２１を形成することも可能である。素子固着電極用貫通孔２１は、正方形、円、楕円、あるいは多角形等の形に形成される。ドライエッチング加工の場合には小径の素子固着電極用貫通孔を形成するのに適し、ルーター加工の場合には大きい径の素子固着電極用貫通孔を形成するのに適している。
【００４５】
素子固着電極部２０の大きさは載置する発熱素子３１よりは大きい正方形、円、楕円、あるいは多角形等の任意の形に形成される。詳しくは、ドライエッチング加工ではレーザの描画により任意の形が可能であり、ルーター加工では予め決められたルーターの形状に形成される。
【００４６】
一例として素子固着電極部２０の形状は、上面および下面開口の直径は２．２〜２．３ｍｍであり、高さは２．０ｍｍの長方形状である。
【００４７】
発熱素子３１としては三族窒化物系化合物半導体（例えば、ガリウムナイトライド）の高効率パワー発熱素子であり、素子の一主面に第１電極３２、反対主面に第２電極３３が設けられる。発熱素子３１の形状は、底面が０．１５ｍｍ四方であり、高さは６０μｍ〜１００μｍである。ここでは一例として高さが１００μｍの発熱素子３１を用いた。発熱素子３１は、素子固着電極部２０上に第２電極３３を対向して配置され、素子固着電極部２０の表面に接着剤３４によって固着される。
【００４８】
接着剤３４は、例えば貴金属を含む導電ペーストである。尚、金（Ａｕ）メッキを施し、Ａｕ共晶により固着してもよい。
【００４９】
発熱素子３１の各電極は金属細線３０のワイヤボンディングにより所定の第１電極部１３と接続される。第１電極部１３はスルーホール孔のスルーホールメッキ層を介して所定の第２電極部１４と接続される。
【００５０】
透明樹脂３５は全体を覆い、発熱素子３１および金属細線３０の保護と同時に発熱素子３１のレンズとして働く。
【００５１】
本実施形態の発光装置５０を実装する際には、裏面に露出する第２電極部１４を半田などにより実装用のマザー基板に表面実装される。
【００５２】
次に、図２〜図３を用いて実装基板のパターンについて説明する。図２（Ａ）はその表面の上面図であり、図２（Ｂ）はその裏面の上面図である。図３（Ａ）はその表面の一部拡大図であり、図３（Ｂ）はその裏面の一部拡大図である。
【００５３】
図２（Ａ）（Ｂ）に示す実装基板は具体的に７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさに切断されている。周辺は額縁状の枠部２が設けられ、枠部２の中に行列状に各セル２２が隣接して配列される。図２では、１１行１０列に５ｍｍ×５ｍｍのセル２２が配列され、全体で１１０個のセル２２が設けられる。各セル２２間の境界はダイシングラインとなる。
【００５４】
各セル２２の略中央付近に素子固着電極部２０の銅メッキ層が絶縁基板１０に埋め込まれた形状（図中黒塗り部分）で配置され、本例では１辺が２ｍｍ〜３ｍｍの範囲の長方形状にしてある。素子固着電極部２０の大きさは放熱特性により設計され、形状も厚さも任意に選択できる。高い放熱性を得たいときはセル２２自体を大きくしたり、絶縁基板１０の厚みを厚くすれば良い。
【００５５】
枠部２の４辺には複数個の位置合わせ孔５が設けられ、右上には切欠き部６を設けて裏表と上下方向の認識に利用する。また、枠部２には各セル２２の境界に対応するマーク７が設けられ、対向する辺のマーク７がダイシングラインを規定し、ダイシング時の位置合わせに用いる。これらは製造工程における各セル２２との位置合わせに用いられ極めて精度の高い発熱素子装置の製造を実現する。
【００５６】
次に、図３（Ａ）に実装基板１の表面一部拡大図を示し、図３（Ｂ）に実装基板１の裏面一部拡大図を示す。各セル２２の大きさは５ｍｍ×５ｍｍと極めて微小である。
【００５７】
各セル２２において、第１電極部１３は絶縁基板１０の表面に設けられ、４つの島にパターンニングされる。その一つは素子固着電極部２０と連結され、他の３つは分離されている。第２電極部１４は絶縁基板１０の裏面に設けられ、５つの島にパターンニングされる。中央の細長い島は素子固着電極部２０と連結され、その両側に２個づつ島を配置している。
【００５８】
各セル２２の両側には２個づつ設けたスルーホール孔１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを形成し、各スルーホール孔に形成されるスルーホールメッキ層で第１電極部１３と第２電極部１４の対応する島を電気的に接続している。スルーホール孔１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂはダイシングライン上に重ねて設けられ、ダイシング時に半分が切り取られるが、残りの半分が各セル２２の側面に露出して残され、サイドスルーホール構造となる。
【００５９】
各島のパターニングは載置する発熱素子の持つ電極の数に対応して行われる。第１電極部１３の島はその表面に発熱素子の固着や金属細線のボンディングを行えるようにボンディング可能な金属メッキ層２３ａを設けており、第２電極部１４の島には表面実装が可能なように半田付け可能な金属層２４ａ、２４ｂ、２４ｅ（図１（Ｂ）、図５（Ｊ）参照）を設けている。
【００６０】
本発明の実装基板の特徴は本例の場合、７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさの絶縁基板に１１０個のヒートシンクとして働く素子固着電極部２０を埋め込むことで、放熱性の高いプリント基板が実現できた点にある。これによりプリント基板の持つ組み立ての簡便性と放熱性を併せ持つ実装基板が実現できた。
【００６１】
続いて、図４〜図７を参照して本発明の実装基板の製造方法および発熱素子の実装方法について説明する。
【００６２】
〔実施例１〕
以下に本実施の形態の一例として、レーザを用いたドライエッチングにより実装基板を製造する方法を説明する。
【００６３】
第１工程（図４（Ａ））では、両主面に第１の導電箔１１および第２の導電箔１２が貼着された絶縁基板１０を準備する。
【００６４】
一の主面に銅の第１の導電箔１１を貼着し、他の主面に第１の導電箔１１と同等の厚みの第２の導電箔１２を貼着した絶縁基板１０を準備する。
【００６５】
絶縁基板１０としては、例えばＦＲ４またはＢＴ樹脂からなる基板、ガラスエポキシ基板またはガラスポリイミド基板、場合によってはフッ素基板、ガラスＰＰＯ基板またはセラミック基板など、フレキシブルシート、フィルムなどでもよい。本実施形態では、一例として厚さｔ１が１００μｍ程度のＢＴ樹脂基板を採用した。絶縁基板１は６０〜６００μｍで選ばれ、素子固着電極部が放熱に必要とされる厚さと同じに厚さとなる。
【００６６】
第１の導電箔１１および第２の導電箔１２としては、銅から成る金属箔を採用した。第１の導電箔１１、第２の導電箔１２の膜厚は同等であり、９μｍ〜３５μｍ（例えば１８μｍ）程度である。
【００６７】
第２工程（図４（Ｂ））では、予定の素子固着電極用貫通孔２１を形成する領域の第１の導電箔１１を選択的に除去し、絶縁基板１０を露出する。
【００６８】
後述するが本実施形態では一例として、レーザを用いたドライエッチング（レーザビア加工）により素子固着電極用貫通孔を形成する。その際レーザが照射される領域に導電箔（Ｃｕ）が存在すると、Ｃｕに対してレーザが反射されるのでマスクとして働く。
【００６９】
そこで、本工程において、所望のパターンが形成されたレジストＰＲなどをマスクとして、素子固着電極用貫通孔２１が形成される予定の領域の第１の導電箔１１をエッチングにより選択的に除去し、当該領域の絶縁基板１０が露出した開口部ＯＰを形成する。
【００７０】
第３工程（図４（Ｃ））では、絶縁基板１０を選択的にドライエッチングして素子固着電極用貫通孔２１を形成し、第２の導電箔１２の裏面を検出してドライエッチングを停止し、素子固着電極用貫通孔２１の底面に第２の導電箔１２の裏面側を露出する。
【００７１】
開口部ＯＰから露出した絶縁基板１０をドライエッチングする。ここでは、ドライエッチングとしてレーザを用いたエッチング（レーザビア加工法）を採用する。レーザは、例えばＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザなどであり、ＢＴ樹脂の絶縁基板１０がエッチング可能で、第２の導電箔１２であるＣｕが溶融しない程度の条件でレーザ照射する。
【００７２】
レーザビア加工法としては、第１の導電箔１１を除去した開口部ＯＰの直径に対して同等のレーザ加工を行うコンフォーマル加工法や、開口部ＯＰの直径より小さくレーザ加工を行うラージウィンドウ加工法などがある。
【００７３】
開口部ＯＰから露出した絶縁基板１０にレーザを照射する。絶縁基板１０が除去され、第２の導電箔１２の裏面（絶縁基板１０と当接する側）の露出を検出して、エッチング（レーザ照射）を停止する。これにより絶縁基板１０を完全に貫通するビアホール形状の素子固着電極用貫通孔２１が形成され、第２の導電箔１２の裏面の一部が露出する。この露出した第２の導電箔１２は第５工程で電解めっきする際にマイナス電極となる。
【００７４】
本実施形態では、第２の導電箔１２により終点検出が可能となるので、正確且つ容易に、素子固着電極用貫通孔２１と、その素子固着電極用貫通孔２１の底部のマイナス電極を形成することができる。また、第２の導電箔１２による終点検出を可能とするために、絶縁基板１０が加工可能で、第２の導電箔１２（Ｃｕ）が溶融しない程度のレーザ照射条件を適宜選択する。
【００７５】
尚、レーザビア加工法で形成された素子固着電極用貫通孔２１は、その側壁が平坦な垂直面２１ａとなる。素子固着電極用貫通孔２１の大きさは素子固着電極部２０上に載置される発熱素子３１よりは大きい正方形、円、楕円、あるいは多角形等の形に形成される。一例として、素子固着電極用貫通孔２１の形状は、上面および底面開口の径は２．２〜２．３ｍｍであり、高さは２．０ｍｍの長方形状である。素子固着電極用貫通孔２１の形状はレーザの描画により任意の形状に選択ができ、発熱素子３１よりは大きい正方形、長方形、円、楕円、あるいは多角形等の任意の形に選べる。
【００７６】
第４工程（図４（Ｄ））では、第１および第２の導電箔１１、１２の表面をフィルム４０、４１で被覆する。
【００７７】
フィルム４０、４１としては、例えばドライフィルムを用いる。本実施形態では、一例としてリストン社 ＦＲＡ０６３シリーズを採用した。
【００７８】
ホトレジストをフィルム状にしたフィルム４０、４１を第１および第２の導電箔１１、１２の表面に貼り付ける。この際、第１の導電箔１１は、素子固着電極部２０が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルム４０で被覆される。なお、図示はしないが、第１の導電箔１１の表面に貼付されるフィルム４０は、素子固着電極部２０が形成される予定の領域を完全に覆って貼付することもできる。この場合には、後述の第５工程のメッキ液が素子固着電極用貫通孔２１内に入る大きさの開口部を設けてフィルム４０で被覆される。
【００７９】
第５工程（図４（Ｅ））では、銅の電解メッキにより素子固着電極用貫通孔２１の底面に露出した第２の導電箔１２の裏面に銅メッキ層２２を形成し、素子固着電極用貫通孔２１を埋設する。
【００８０】
本工程は、本発明の特徴とする工程であり、第１の導電箔１１の素子固着電極部２０が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルム４０で覆い、第２の導電箔１２はその表面をフィルム４１で覆い、第２の導電箔１２のみをマイナス電極して電解メッキを行うことに特徴がある。これにより、素子固着電極用貫通孔２１の底面に露出した第２の導電箔１２の裏面のみが電解メッキの電極として働き、ここにのみ銅メッキ層２２が析出され、時間とともに成長して素子固着電極用貫通孔２１を埋設する。
【００８１】
これは通常のスルーホールメッキでは両面の導電箔をマイナス電極として働かせ銅の電解メッキを行っているのと著しく異なっている。詳しくは、パラジウムなどの溶液に基板を浸漬した後に銅の無電解メッキをしてから電解メッキを行い、両面の導電箔から銅メッキ層の成長を行うので、貫通孔の入口側から銅メッキ層が成長するので、貫通孔を銅メッキ層で埋設することは難しい。
【００８２】
本工程では、電解メッキは、第２の導電箔１２のみをマイナス電極に接続して行い、素子固着電極用貫通孔２１の底部側に露出する第２の導電箔１２の裏面から上方向のみに銅メッキ層２２を徐々に成長させる。本実施形態では、電解メッキの条件の一例として、電解銅メッキ液で、電流密度を４０Ａとすると、時間当たり２５〜３０μｍの銅メッキ層２２を析出できる。銅メッキ層２２は素子固着電極用貫通孔２１を充填するために、素子固着電極用貫通孔２１を覆うフィルム４０からキノコ状に飛び出るまで電解メッキを継続して行い、フィルム４０の表面より飛び出た形状で終了する。
【００８３】
本工程では、第２の導電箔１２の裏面から上方向のみに銅メッキ層２２を徐々に成長させるため、従来のスルーホールメッキのようにボイドが発生することもなくなる。
【００８４】
従って、銅メッキ層２２は、素子固着電極用貫通孔２１を充填する形になり、上面および底面で第１および第２の導電箔１１、１２と一体化した純銅の塊になり、ヒートシンクとしての働きを可能にする。
【００８５】
第６工程（図５（Ｆ））では、第１の導電箔１１上のフィルム４０および素子固着電極用貫通孔２１より突出した銅メッキ層２２を機械的に研削し、その表面を平坦にする。
【００８６】
セラミック刃のグラインダーを用いて機械的に研削し、キノコ状に突出した銅メッキ層２２と第１の導電箔１１上のフィルム４０との高さを略平坦にする。この際、銅メッキ層２２の表面が略平坦になればよく、第１の導電箔１１の表面と同等の高さになるまで研削する必要はない。
【００８７】
この研削後には機械的研削により生じた表面の歪を除去するためと表面をより平坦化するために薄めのエッチング液で軽くエッチングを行う。この処理をフラッシュエッチングとも呼んでいる。
【００８８】
この工程では、１００μｍ以上の厚さの銅メッキ層２２であっても、その表面の５μｍ以下の凹凸に平坦化できるので、その上に発熱素子を固着できる純銅の素子固着電極部２０を実現できる。
【００８９】
第７工程（図５（Ｇ））では、第１および第２の導電箔１１、１２の表面のフィルム４０、４１を除去する。
【００９０】
苛性ソーダ溶液を用いて、表面フィルム４０、４１の溶解除去を行い、第１および第２の導電箔１１、１２の表面を露出する。
【００９１】
第８工程（図５（Ｈ））では、第１の導電箔１１、第２の導電箔１２、および絶縁基板１０を貫通するスルーホール孔１５、１６を形成する。
【００９２】
本工程では、絶縁基板１０の端部に予定のスルーホール孔１５、１６が形成される。スルーホール孔１５、１６はルーター加工により０．２ｍｍ程度の径に形成される。
【００９３】
第９工程（図５（Ｉ））では、スルーホールメッキにより第１の導電箔１１および第２の導電箔１２、スルーホール孔１５、１６の内壁にスルーホールメッキ層を形成する。
【００９４】
絶縁基板１０の全体をパラジウム溶液に浸漬して、第１の導電箔１１および第２の導電箔１２表面と、スルーホール孔１５、１６内にＣｕの無電解メッキを施し、更にＣｕの電解メッキを施して、約２０μｍの膜厚のスルーホールメッキ層を形成する。
【００９５】
スルーホールメッキ層は、スルーホール孔１５、１６の側壁に露出した絶縁基板１０表面を覆う。またスルーホールメッキ層は、第１の導電箔１１表面および第２の導電箔１２表面に形成され、これらと一体化して絶縁基板１０の端部において第１の導電箔１１および第２の導電箔１２を接続する。
【００９６】
スルーホールメッキ層は、前述の第６工程で機械的に研削された素子固着電極用貫通孔２１の銅メッキ層２２の微細な凹凸を被覆して第１の導電箔１１表面を平坦にする蓋メッキ層としての役割もある。
【００９７】
第１０工程（図５（Ｊ））では、第１電極部１３、素子固着電極部２０及び第２電極部１４に選択的に導電性金属層２３を電解メッキにより付着する。導電性金属層２３は、ボンディング可能で硬度の高い多層金属層である。ここでは例えば、ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）層またはＮｉ−Ａｇ層である。また、パラジウム（Ｐｄ）などを用いたＮｉ−Ｐｄ層やＡｇ−Ｐｄ層であってもよい。Ｎｉ層は硬度が高い金属層であり、Ａｕ層またはＡｇ層は金属細線２８とのボンディングを可能とする。
【００９８】
ここでは、発熱素子を固着する素子固着電極部２０の中央部と、第１電極部１３のボンディングを行う領域と、第２電極部１４で表面実装を行う領域を露出してレジスト層（図示せず）で覆い、電解メッキが行われる。ニッケル層は約５μｍ、金、銀あるいはパラジウム層は約０．２μｍに形成される。金、銀あるいはパラジウム層はボンディングを可能にするとともに発光素子のリフレクタとしての働きも有している。
【００９９】
なお、本工程でスルーホール孔１５、１６はメッキ液の侵入を防ぐために石膏などの絶縁物で埋めると良い。
【０１００】
第１１工程（図６（Ｋ））では、第１および第２の導電箔１１、１２を所望のパターンにエッチングして第１電極部１３と第２電極部１４を形成する。
【０１０１】
本工程では、第１電極部１３および第２電極部１４をレジスト層（図示せず）で被覆し、レジスト層をマスクとして第１の導電箔１１および第２の導電箔１２のエッチングを行う。これにより分離溝２７、２８が形成され、第１電極部１３および第２電極部１４がパターンニングされる。
【０１０２】
このエッチングでは塩化第２鉄溶液を用いる。続いて、レジスト層の剥離除去を行う。
【０１０３】
これにより、発熱素子３１を固着する素子固着電極部２０と第１電極部１３および第２電極部１４で形成される取り出し電極１３ａおよび裏面実装電極１４ｂとが形成され、各発熱素子３１が載置されるセルのパターンが行列状に多数個形成される。各セルのパターンの形状についてはすでに図２（Ａ）を参照して説明しているので、ここでは省略する。
【０１０４】
以上で本発明の実装基板が完成される。以下はその実装基板を用いた発光素子などを発熱素子として組み込む製造方法を説明している。
【０１０５】
第１２工程（図６（Ｌ））では、素子固着電極部２０上に発熱素子３１を固着する。
【０１０６】
発熱素子３１の下面の第２電極３３を導電接着剤３４で素子固着電極部２０上に固着する。発熱素子３１の固着にはチップマウンターを用いる。発熱素子３１が実際に固着されるのは、素子固着電極部２０上に積層された導電性金属層２３（２３ｂ）である。
【０１０７】
発熱素子３１としては高効率のＬＥＤのほかに、トランジスタ、パワーＭＯＳ半導体素子、ＩＧＢＴ、パワー集積回路等も含まれる。
【０１０８】
導電接着剤３４は、例えば銀（Ａｇ）などの導電性ペーストを用いる。また、発熱素子３１は、素子固着電極部２０上に金（Ａｕ）メッキを施し、Ａｕ共晶により固着してもよく、その場合は別途Ａｕメッキを行う。
【０１０９】
第１３工程（図６（Ｍ））では、発熱素子の上面の第１電極３２と取り出し電極１３ａとを金属細線３０で接続する。
【０１１０】
金の金属細線３０を用いてボンダーで電極の位置をパターン認識しながら超音波熱圧着により、発熱素子３１の第１電極３２と、取り出し電極１３ａ上を被覆する導電性金属層２３ａとを接続する。
【０１１１】
第１４工程（図６（Ｎ））では、発熱素子３１及び金属細線３０を透明樹脂で被覆する。
【０１１２】
発熱素子３１および金属細線３０を透明樹脂３５で被覆する。透明樹脂は、発熱素子３１および金属細線３０を外気より保護し、また光を散乱させるレンズとしても働く。
【０１１３】
第１５工程（図６（Ｎ））では、実装を完了した各セルを矢印で示したダイシングラインでダイシングして個別の発光装置に分離する。
【０１１４】
図２に示すように、絶縁基板１０には多数個のセルが行列状に配列される。また、図３示すように各セル間のダイシングライン上にはスルーホール孔１５a、１５ｂ、１６a、１６bが重ねて設けてある。そして、絶縁基板１０に行列状に配列された多数個のセルをプダイシングにより個別の完成した発光装置５０に分離する。このときにスルーホール孔１５a、１５ｂ、１６a、１６bもダイシングされ、夫々のセルにサイドスルーホールの形状で残る。
【０１１５】
具体的には、実装基板１の周辺にある位置合わせ孔５でダイシング時の位置決めをし、対向するマーク７でダイシングラインを特定してダイシングを行う。この結果、実装基板１に行列状に多数個埋め込まれたヒートシンクとなる素子固着電極部２０に発熱素子３１を大量に実装できる。
【０１１６】
本発明の実装基板に実装された発熱素子を組み込んだ半導体装置はダイシングで個別の半導体装置に分離され、筐体などを構成するステンレスや鉄の金属板やセラミック基板の上に貼り付けられた高放熱性のプリント基板やフィルム基板のマザー基板に表面実装されて組み込まれる。これにより、本発明の半導体装置では発熱素子３１からの熱が一旦素子固着電極部２０に伝達され、その熱が素子固着電極部２０から拡散して、マザー基板を介して機器の筐体などで作られる大型の放熱板に伝えられて熱を外部に逃がす。
【０１１７】
〔実施例２〕
以下に本実施の形態の他の一例として、ＮＣ工作機（ＮＣルーター）を用いた切削加工で実装基板を製造する方法を説明する。なお、工程の一部は前述の実施例１の工程と重複するため、ここでは異なる工程のみを詳細に説明していく。
【０１１８】
第１工程（図７（Ａ））では、一の主面には第１の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する。
【０１１９】
一の主面に銅などの第１の導電箔１１を貼着した絶縁基板１０を準備する。
【０１２０】
本実施形態では、絶縁基板１０の一例として厚さｔ１が６０μｍ程度のＢＴ樹脂基板を採用した。第１の導電箔１１はエッチングが可能な金属であればよく、本実施形態では銅から成る金属箔を採用し、その膜厚は９μｍ〜３５μｍ（例えば１３μｍ）程度である。
【０１２１】
第２工程（図７（Ｂ））では、第１の導電箔１１および絶縁基板１０を選択的に切削して素子固着電極用貫通孔２１を形成する。
【０１２２】
素子固着電極用貫通孔２１が形成される予定の領域を選択的に切削する。ここでは、ＮＣ工作機（ＮＣルーター）を用いてリーマーにより切削加工する。リーマーに限らず、エンドミルやドリルによる切削でもよい。
【０１２３】
本実施形態では、ルーターにより正確且つ容易に、素子固着電極用貫通孔２１を機械的に形成することができる。また、素子固着電極用貫通孔２１は、その側壁２１ａが垂直面となる。素子固着電極用貫通孔２１の幅は素子固着電極部２０に固着される発熱素子３１よりは大きい正方形、円、楕円、あるいは多角形等の形に形成される。一例として、素子固着電極用貫通孔２１の形状は、上面および下面開口の径は２．２〜２．３ｍｍであり、高さは２．０ｍｍの長方形状である。
【０１２４】
第３工程（図７（Ｃ））では、第２の導電箔１２をボンディングシート１８で貼着する。
【０１２５】
本工程では、第２の導電箔１２を絶縁基板１０の第１の導電箔１１を設けた反対主面にボンディングシート１８で貼着する。この結果、素子固着電極用貫通孔２１の底面に第２の導電箔１２の裏面の一部が露出するビアホールを形成できる。この露出した第２の導電箔１２は第５工程で電解メッキする際にマイナス電極に接続する。なお、素子固着電極用貫通孔２１の底面にあるボンディングシート１８はレーザエッチングで除去する。
【０１２６】
第４工程（図７（Ｄ））では、第１および第２の導電箔１１、１２の表面をフィルム４０、４１で被覆する。
【０１２７】
本実施形態では、一例としてリストン社 ＦＲＡ０６３シリーズを採用した。
【０１２８】
ホトレジストをフィルム状にしたフィルム４０、４１を第１および第２の導電箔１１、１２の表面に貼り付ける際、第１の導電箔１１には素子固着電極部２０が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルム４０で被覆する。なお、図示はしないが、素子載置部２０が形成される予定の領域上に重ねてフィルム４０を貼付することもできる。この場合には、後述の第５工程のメッキ液が素子固着電極用貫通孔２１内に入る大きさの開口部を除いてフィルム４０で被覆される。
【０１２９】
第５工程以降は実施例１と同じであるので説明を省略する。ただし、ボンディング１８は省略されている。
【符号の説明】
【０１３０】
１ 実装基板
２ 枠部
５ 位置合わせ孔
７ マーク
１０ 絶縁基板
１１ 第１の導電箔
１２ 第２の導電箔
１３ 第１電極部
１４ 第２電極部
２０ 素子載置部
２１ 素子載置用貫通孔
２２ メッキ層
２３、２３ａ、２４ａ、２４ｂ、２４ｅ 導電性金属層
２７、２８ 分離溝
３０ 金属細線
３１ 発熱素子
３２ 第１電極
３３ 第２電極
３４ 接着剤
３５ 透明樹脂
４０、４１ フィルム
５０ 発光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビアホール底面に露出する薄い導電箔に電解メッキでビアホールを埋設する多数個の素子固着電極部を設けた実装基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明用光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用する照明装置が市場に供給をされてきた。発光ダイオードも改良により、１Ｗ以上の白色の高効率パワーＬＥＤも発売されている。この高効率パワーＬＥＤを実装する方法としては放熱性の高いアルミニウムなどの金属基板や銅などのリードフレームが一般的であり、高効率パワーＬＥＤが発熱で劣化しないように放熱性を高めた実装構造が要求される。
【０００３】
また、上述の高効率パワーＬＥＤに限らず一般的な半導体素子などでも放熱性を高めた実装構造が要求される。
【０００４】
特許文献１には、図１（本願の図８に対応）および図２に示すように、銅、アルミニウムなどの金属基板１−１と、基板１−１上に積層された１Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導性を有する絶縁層１−２と、絶縁層１−２上に導電パターンを有する積層された導電層１−３を有するモジュール基板１−４と、モジュール基板１−４の導電層１−３上に取り付けられた複数の発光ダイオード素子１−５と、発光ダイオード素子１−５の光照射側に配置された蛍光体を有する照明用ＬＥＤモジュールが示されている。すなわち、放熱性の高い金属基板１−１上に複数の発光ダイオード素子１−５を実装することで放熱性を実現している。
【０００５】
特許文献２には、図１（本願の図９に対応）に示すように、リードフレーム２−２上に発光ダイオード素子２−５を組み込んでいる。このリードフレーム２−２は金属材料で構成され、リードフレーム２−２を介して効率よく放熱できる（００３４参照）との記載がされている。すなわち、放熱性の良い金属のリードフレーム２−２を用いることで発光ダイオード素子２−５の発熱を効率よく放熱している。
【０００６】
上述した金属基板あるいはリードフレームを用いる実装構造では夫々専用の金属基板あるいはリードフレームが必要となる。従って、プリント基板の改良によって発熱性を高めた実装構造も以下のように模索されている。
【０００７】
特許文献３には、図２（本願の図１０に対応）に示すように、表面実装デバイス３−１１の下面のプリント基板３−１４に複数のサーマルビア３−１５を形成し、表面実装デバイス３−１１の発熱をパドル３−１３に熱伝導され、更にプリント基板３−１４のサーマルビア３−１５を介して放熱器３−１７へ熱伝導する実装構造が示されている（段落０００８，０００９参照）。
【０００８】
また、このサーマルビア３−１５はスルーホールであり、通常のスルーホールメッキで形成されために極めて断面積も小さく、大面積のものを得られず複数個のサーマルビア３−１５を密集して放熱性を高める構造である。
【０００９】
特許文献４には、図１（本願の図１１に対応）および図２に示すように、ヒートシンク４−２０上に発熱素子４−３０を固定し、プリント基板４−１０のヒートシンク４−２０の搭載領域に複数のサーマルビア４−１９を設け、発熱素子４−３０からの発熱をヒートシンク４−２０に伝え、更にサーマルビア４−１９を介して外部に放熱する実装構造が示されている(段落００１７〜００３０参照)。
【００１０】
また、このサーマルビア４−１９はプリント基板にドリル加工等により貫通孔をあけ、その内壁面に銅メッキを施すいわゆるスルーホールメッキで形成されている(段落００３０参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２５１４４１号公報
【特許文献２】特開２００９−３０２１５９号公報
【特許文献３】特開２００７−２０８１２３号公報
【特許文献４】特開２００３−２７３２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した発光装置は、照明用のほかに液晶テレビのバックライト、自動車用の照明など用途が拡大をしている。用途によってはプリント基板を用いた安価な実装構造が求められる場合もある。
【００１３】
しかし、特許文献１の金属基板を用いる場合は、各モジュールの金属基板ごとに実装するために、製造コストの低減は難しい。また、金属基板自体も高価で材料費も低減は難しい。
【００１４】
また、特許文献２のリードフレームを用いる場合は、予めリードフレームを用意する必要があり、前述した金属基板よりは材料費は低減できるが、リードフレームはプリント基板に半田付けして実装する必要があり、実装面に大きな制約がある。また、放熱性でもリードフレームは良好な放熱が行えるが、プリント基板は絶縁体なので放熱は良好とは言えずトータルで見れば放熱性は金属基板より遥かに劣ると言える。
【００１５】
更に、特許文献３、４に示されたサーマルビアを複数個も受けたプリント基板を用いる場合は、スルーホールメッキでサーマルビアが形成されるため上記した全体が金属で構成される金属基板やリードフレームに比較すればその放熱性は格段に小さい。また、放熱性を上げるためにプリント基板上にヒートシンクを介して発熱素子を固着するので、予めヒートシンクに発熱素子を固着する工程とこのヒートシンクをプリント基板に載置する工程が必要になり、プリント基板を用いる製法上の簡便性はなくなり、むしろ金属基板やリードフレームを用いる製法より複雑化する問題が生じてきた。
【００１６】
本発明は上記した問題点に鑑みて為されたものであり、本発明の目的はプリント基板を用いてそれ自体を放熱性の良い実装基板として実現し、一括して多数の発熱素子を製造することを可能とする実装基板およびそれを用いた発熱素子の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の実装基板は、絶縁基板の両主面に設けた第１の導電箔および第２の導電箔と、行列状に多数個配列された前記絶縁基板を貫通し前記第２の導電箔の裏面をその底部に露出する素子固着電極用貫通孔と、前記各素子固着電極用貫通孔を充填し、前記素子固着電極用貫通孔の底部の前記第２の導電箔の裏面から前記第１の導電箔表面まで成長した電解メッキ層で形成された素子固着電極部と、前記第１の導電箔で所望のパターンに形成された第１電極部と、前記第２の導電箔で所望のパターンに形成された第２電極部と、前記第１電極部と第２の電極部とを接続するスルーホールメッキ層とを具備することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の実装基板の製造方法は、両主面には第１の導電箔および第２の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、素子固着電極部を形成する領域の前記第１の導電箔を選択的に除去し、前記絶縁基板を露出する工程と、前記絶縁基板を選択的にドライエッチングして素子固着電極用貫通孔を形成し、前記第２の導電箔の裏面を検出してドライエッチングを停止し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏側を露出した素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明の実装基板の製造方法は、一主面に第１の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、素子固着電極部を形成する領域の前記絶縁基板にルーター加工により貫通する素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、前記絶縁基板の反対主面に第２の導電箔を貼着し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏面側を露出させる工程と、前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実装基板によれば、以下の効果が得られる。
【００２１】
第１に、実装基板は、行列状に多数個配列された絶縁基板を貫通し第２の導電箔の裏面をその底部に露出する素子固着電極用貫通孔を埋設する電解メッキ層からなる素子固着電極部を設けることで、発熱素子からの発熱を素子固着電極部にすぐに伝達され、極めて放熱性の高いプリント基板を実現する。
【００２２】
第２に、素子固着電極部は純銅の塊であり、従来の金属基板、フレームあるいはヒートシンクと同じ熱伝導性を得られる。このため従来のプリント基板でよく用いられた銅ペーストのサーマルビアでは熱伝導率はせいぜい１０Ｗ/ｍｋであったのが、銅の熱伝導率４００Ｗ/ｍｋまで引き上げられ、約４０倍の放熱性の向上ができる。
【００２３】
また、従来のスルーホールを銅メッキ層で形成した場合でも熱伝導率は４８Ｗ/ｍｋであり、約８倍の放熱性の向上ができる。
【００２４】
第３に、実装基板の各セル２２に素子固着電極部の銅メッキ層が埋め込まれた形状で配置されるので、純銅のヒートシンクがプリント基板に埋め込まれたのと等価の構造となり、プリント基板の持つ大量製造の利便性と高放熱性の特性を併せ持つ。また、素子固着電極部は各セルの中央部に位置するので、ダイシングラインに囲まれており、ダイシングされない構造である。
【００２５】
第４に、実装基板では、素子固着電極部の大きさは放熱特性により設計され、形状も厚さも任意に選択できる。高い放熱性を得たいときはセル自体を大きくしたり、絶縁基板の厚みを厚くして素子固着電極部の体積を大きくすると良い。
【００２６】
第５に、実装基板に行列状にセルを多数個隣接して配列するので、多数個のセルを集積でき、生産効率とコストを大幅に向上することができる。また、この実装基板では、素子固着電極部を銅メッキ層で埋め込まれた形状にするので、製造工程で無駄に捨てる原材料がほとんどなく、環境に優しい生産が実現できる。
【００２７】
本発明の実装基板の製造方法によれば、以下の効果が得られる。
【００２８】
第１に、素子固着電極用貫通孔の底面に第２の導電箔の裏側を露出した素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、第２の導電箔に通電して電解メッキにより素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、銅メッキ層で素子固着電極用貫通孔を充填する工程とにより、純銅の素子固着電極部を実装基板に埋め込んで形成できる。これにより従来のプリント基板ではサーマルビアあるいはスルーホールでしか放熱性を向上できなかったものが、純銅のヒートシンクがプリント基板に多数個埋め込まれたのと等価の構造の実装基板を製造できるようになった。
【００２９】
第２に、第１の導電箔の素子固着電極部が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルムで覆い、第２の導電箔はその表面をフィルムで覆い、第２の導電箔のみをマイナス電極して電解メッキを行うので、素子固着電極用貫通孔の底面に露出した第２の導電箔の裏面のみが電解メッキの電極として働き、ここにのみ銅メッキ層が析出され、時間とともに成長して素子固着電極用貫通孔を埋設する。これにより銅メッキ層は素子固着電極用貫通孔の底面に露出した第２の導電箔の裏面から成長するので、ボイドを発生することなく密度の高い純銅の塊を形成し、良好なヒートシンクを形成する。しかも、素子固着電極用貫通孔の形状はどのような形状を選択してもそれを確実に埋設する素子固着電極部が形成できる。絶縁基板の厚みも選択が可能であり、その場合でも銅の電解メッキの時間を選ぶことで、銅メッキ層で素子固着電極用貫通孔を埋設するように成長させることができる。
【００３０】
すなわち、素子固着電極部の銅メッキ層はどのような形状でも厚みでも対応ができる。
【００３１】
第３に、第１の導電箔上のフィルムおよび素子固着電極用貫通孔より突出した銅メッキ層は機械的に研削してその表面を平坦にするので、発熱素子を固着することが可能となる。
【００３２】
また、スルーホールメッキ層で素子固着電極部の蓋メッキも兼ねるので、工程の簡略化もできる。
【００３３】
第４に、各セルを行列状に多数個隣接して配置することで、発熱素子を組み込んだ半導体装置を大量に製造することが可能であり、素子固着電極部は各セルの中央部に配置することでダイシング時にダイシングされることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の発光装置の（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図である。
【図２】本発明に用いる実装基板の（Ａ）上面図、（Ｂ）上面図である。
【図３】本発明に用いる実装基板の（Ａ）表面一部拡大図、（Ｂ）裏面一部拡大図である。
【図４】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の製造方法を説明する断面図である。
【図８】従来の発光装置を説明する断面図である。
【図９】従来の発光装置を説明する断面図である。
【図１０】従来の発光装置を説明する断面図である。
【図１１】従来の発光装置を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１から図７を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００３６】
まず、図１に本発明の実装基板を用いた発光装置を示す。図１（Ａ）はその上面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ線断面図である。
【００３７】
本実施形態の実装基板を用いた発熱素子は、絶縁基板１０と、第１の導電箔１１と、第２の導電箔１２と、第１電極部１３と、第２電極部１４と、素子固着電極部２０と、発熱素子３１とから構成される。
【００３８】
絶縁基板１０は、第１および第２の導電箔１１、１２の支持基板として働き、ＦＲ４(エポキシド織ガラス布)、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる基板、ガラスエポキシ基板、ガラスポリイミド基板などである。本実施形態では一例としてＢＴ樹脂からなる基板を用いる。絶縁基板１０の厚みｔ１は例えば５０〜６００μｍ程度である。
【００３９】
第１の導電箔１１および第２の導電箔１２は、絶縁基板１０の両面に接着剤で圧着して貼り付けられる。第１の導電箔１１および第２の導電箔１２としては、エッチング可能な金属であればよい。本実施形態では、銅から成る金属箔を採用した。これらは後述の第１電極部１３および第２電極部１４と共に配線の一部を構成する。
【００４０】
つまり、これらの膜厚は、配線として必要な厚さが選択される。配線の厚さは、実装される回路素子の電流容量などによって任意に決定することができる。第１の導電箔１１と第２の導電箔１２の膜厚は同等であり、例えば９μｍ〜３５μｍである。
【００４１】
第１電極部１３および第２電極部１４は、第１および第２の導電箔１１、１２とその表面の電解メッキ層とで形成される。第１電極部１３と第２電極部１４もまた配線の一部を構成するため、その膜厚は配線として必要な厚さが任意に選択される。
【００４２】
素子固着電極部２０は、絶縁基板１０のほぼ中央付近で、絶縁基板１０を貫通して素子固着電極用貫通孔２１を形成し、素子固着電極用貫通孔２１の底部に露出された第２の導電箔の絶縁基板１０との接着面側から銅の電解メッキで固着電極用貫通孔方向のみに成長させて銅メッキ層２２で埋設した後、その表面を平らに研削し、更に第１電極部１３と連結して形成する。
【００４３】
本発明の特徴は、素子固着電極用貫通孔２１の底部に露出された第２の導電箔１２の絶縁基板１０との接着面側(すなわち、裏面側)からのみ銅の電解メッキを長時間行うことで
銅メッキ層２２を素子固着電極用貫通孔２１を埋設するように成長させている点にある。これは従来のスルーホールメッキでは両面の導電箔から銅メッキ層を析出させていたのとは根本的に異なり、大面積の素子固着電極用貫通孔２１であっても確実に素子固着電極用貫通孔２１を埋設するまで電解銅メッキを続けることができる。
【００４４】
本実施形態では一例として、レーザを用いたドライエッチング加工により素子固着電極用貫通孔２１を形成する。尚、ＮＣ工作機（ＮＣルーター）を用いたルーター加工により素子固着電極用貫通孔２１を形成することも可能である。素子固着電極用貫通孔２１は、正方形、円、楕円、あるいは多角形等の形に形成される。ドライエッチング加工の場合には小径の素子固着電極用貫通孔を形成するのに適し、ルーター加工の場合には大きい径の素子固着電極用貫通孔を形成するのに適している。
【００４５】
素子固着電極部２０の大きさは載置する発熱素子３１よりは大きい正方形、円、楕円、あるいは多角形等の任意の形に形成される。詳しくは、ドライエッチング加工ではレーザの描画により任意の形が可能であり、ルーター加工では予め決められたルーターの形状に形成される。
【００４６】
一例として素子固着電極部２０の形状は、上面および下面開口の直径は２．２〜２．３ｍｍであり、高さは２．０ｍｍの長方形状である。
【００４７】
発熱素子３１としては三族窒化物系化合物半導体（例えば、ガリウムナイトライド）の高効率パワー発熱素子であり、素子の一主面に第１電極３２、反対主面に第２電極３３が設けられる。発熱素子３１の形状は、底面が０．１５ｍｍ四方であり、高さは６０μｍ〜１００μｍである。ここでは一例として高さが１００μｍの発熱素子３１を用いた。発熱素子３１は、素子固着電極部２０上に第２電極３３を対向して配置され、素子固着電極部２０の表面に接着剤３４によって固着される。
【００４８】
接着剤３４は、例えば貴金属を含む導電ペーストである。尚、金（Ａｕ）メッキを施し、Ａｕ共晶により固着してもよい。
【００４９】
発熱素子３１の各電極は金属細線３０のワイヤボンディングにより所定の第１電極部１３と接続される。第１電極部１３はスルーホール孔のスルーホールメッキ層を介して所定の第２電極部１４と接続される。
【００５０】
透明樹脂３５は全体を覆い、発熱素子３１および金属細線３０の保護と同時に発熱素子３１のレンズとして働く。
【００５１】
本実施形態の発光装置５０を実装する際には、裏面に露出する第２電極部１４を半田などにより実装用のマザー基板に表面実装される。
【００５２】
次に、図２〜図３を用いて実装基板のパターンについて説明する。図２（Ａ）はその表面の上面図であり、図２（Ｂ）はその裏面の上面図である。図３（Ａ）はその表面の一部拡大図であり、図３（Ｂ）はその裏面の一部拡大図である。
【００５３】
図２（Ａ）（Ｂ）に示す実装基板は具体的に７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさに切断されている。周辺は額縁状の枠部２が設けられ、枠部２の中に行列状に各セル２２が隣接して配列される。図２では、１１行１０列に５ｍｍ×５ｍｍのセル２２が配列され、全体で１１０個のセル２２が設けられる。各セル２２間の境界はダイシングラインとなる。
【００５４】
各セル２２の略中央付近に素子固着電極部２０の銅メッキ層が絶縁基板１０に埋め込まれた形状（図中黒塗り部分）で配置され、本例では１辺が２ｍｍ〜３ｍｍの範囲の長方形状にしてある。素子固着電極部２０の大きさは放熱特性により設計され、形状も厚さも任意に選択できる。高い放熱性を得たいときはセル２２自体を大きくしたり、絶縁基板１０の厚みを厚くすれば良い。
【００５５】
枠部２の４辺には複数個の位置合わせ孔５が設けられ、右上には切欠き部６を設けて裏表と上下方向の認識に利用する。また、枠部２には各セル２２の境界に対応するマーク７が設けられ、対向する辺のマーク７がダイシングラインを規定し、ダイシング時の位置合わせに用いる。これらは製造工程における各セル２２との位置合わせに用いられ極めて精度の高い発熱素子装置の製造を実現する。
【００５６】
次に、図３（Ａ）に実装基板１の表面一部拡大図を示し、図３（Ｂ）に実装基板１の裏面一部拡大図を示す。各セル２２の大きさは５ｍｍ×５ｍｍと極めて微小である。
【００５７】
各セル２２において、第１電極部１３は絶縁基板１０の表面に設けられ、４つの島にパターンニングされる。その一つは素子固着電極部２０と連結され、他の３つは分離されている。第２電極部１４は絶縁基板１０の裏面に設けられ、５つの島にパターンニングされる。中央の細長い島は素子固着電極部２０と連結され、その両側に２個づつ島を配置している。
【００５８】
各セル２２の両側には２個づつ設けたスルーホール孔１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを形成し、各スルーホール孔に形成されるスルーホールメッキ層で第１電極部１３と第２電極部１４の対応する島を電気的に接続している。スルーホール孔１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂはダイシングライン上に重ねて設けられ、ダイシング時に半分が切り取られるが、残りの半分が各セル２２の側面に露出して残され、サイドスルーホール構造となる。
【００５９】
各島のパターニングは載置する発熱素子の持つ電極の数に対応して行われる。第１電極部１３の島はその表面に発熱素子の固着や金属細線のボンディングを行えるようにボンディング可能な金属メッキ層２３ａを設けており、第２電極部１４の島には表面実装が可能なように半田付け可能な金属層２４ａ、２４ｂ、２４ｅ（図１（Ｂ）、図５（Ｊ）参照）を設けている。
【００６０】
本発明の実装基板の特徴は本例の場合、７０ｍｍ×７０ｍｍの大きさの絶縁基板に１１０個のヒートシンクとして働く素子固着電極部２０を埋め込むことで、放熱性の高いプリント基板が実現できた点にある。これによりプリント基板の持つ組み立ての簡便性と放熱性を併せ持つ実装基板が実現できた。
【００６１】
続いて、図４〜図７を参照して本発明の実装基板の製造方法および発熱素子の実装方法について説明する。
【００６２】
〔実施例１〕
以下に本実施の形態の一例として、レーザを用いたドライエッチングにより実装基板を製造する方法を説明する。
【００６３】
第１工程（図４（Ａ））では、両主面に第１の導電箔１１および第２の導電箔１２が貼着された絶縁基板１０を準備する。
【００６４】
一の主面に銅の第１の導電箔１１を貼着し、他の主面に第１の導電箔１１と同等の厚みの第２の導電箔１２を貼着した絶縁基板１０を準備する。
【００６５】
絶縁基板１０としては、例えばＦＲ４またはＢＴ樹脂からなる基板、ガラスエポキシ基板またはガラスポリイミド基板、場合によってはフッ素基板、ガラスＰＰＯ基板またはセラミック基板など、フレキシブルシート、フィルムなどでもよい。本実施形態では、一例として厚さｔ１が１００μｍ程度のＢＴ樹脂基板を採用した。絶縁基板１は６０〜６００μｍで選ばれ、素子固着電極部が放熱に必要とされる厚さと同じに厚さとなる。
【００６６】
第１の導電箔１１および第２の導電箔１２としては、銅から成る金属箔を採用した。第１の導電箔１１、第２の導電箔１２の膜厚は同等であり、９μｍ〜３５μｍ（例えば１８μｍ）程度である。
【００６７】
第２工程（図４（Ｂ））では、予定の素子固着電極用貫通孔２１を形成する領域の第１の導電箔１１を選択的に除去し、絶縁基板１０を露出する。
【００６８】
後述するが本実施形態では一例として、レーザを用いたドライエッチング（レーザビア加工）により素子固着電極用貫通孔を形成する。その際レーザが照射される領域に導電箔（Ｃｕ）が存在すると、Ｃｕに対してレーザが反射されるのでマスクとして働く。
【００６９】
そこで、本工程において、所望のパターンが形成されたレジストＰＲなどをマスクとして、素子固着電極用貫通孔２１が形成される予定の領域の第１の導電箔１１をエッチングにより選択的に除去し、当該領域の絶縁基板１０が露出した開口部ＯＰを形成する。
【００７０】
第３工程（図４（Ｃ））では、絶縁基板１０を選択的にドライエッチングして素子固着電極用貫通孔２１を形成し、第２の導電箔１２の裏面を検出してドライエッチングを停止し、素子固着電極用貫通孔２１の底面に第２の導電箔１２の裏面側を露出する。
【００７１】
開口部ＯＰから露出した絶縁基板１０をドライエッチングする。ここでは、ドライエッチングとしてレーザを用いたエッチング（レーザビア加工法）を採用する。レーザは、例えばＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザなどであり、ＢＴ樹脂の絶縁基板１０がエッチング可能で、第２の導電箔１２であるＣｕが溶融しない程度の条件でレーザ照射する。
【００７２】
レーザビア加工法としては、第１の導電箔１１を除去した開口部ＯＰの直径に対して同等のレーザ加工を行うコンフォーマル加工法や、開口部ＯＰの直径より小さくレーザ加工を行うラージウィンドウ加工法などがある。
【００７３】
開口部ＯＰから露出した絶縁基板１０にレーザを照射する。絶縁基板１０が除去され、第２の導電箔１２の裏面（絶縁基板１０と当接する側）の露出を検出して、エッチング（レーザ照射）を停止する。これにより絶縁基板１０を完全に貫通するビアホール形状の素子固着電極用貫通孔２１が形成され、第２の導電箔１２の裏面の一部が露出する。この露出した第２の導電箔１２は第５工程で電解めっきする際にマイナス電極となる。
【００７４】
本実施形態では、第２の導電箔１２により終点検出が可能となるので、正確且つ容易に、素子固着電極用貫通孔２１と、その素子固着電極用貫通孔２１の底部のマイナス電極を形成することができる。また、第２の導電箔１２による終点検出を可能とするために、絶縁基板１０が加工可能で、第２の導電箔１２（Ｃｕ）が溶融しない程度のレーザ照射条件を適宜選択する。
【００７５】
尚、レーザビア加工法で形成された素子固着電極用貫通孔２１は、その側壁が平坦な垂直面２１ａとなる。素子固着電極用貫通孔２１の大きさは素子固着電極部２０上に載置される発熱素子３１よりは大きい正方形、円、楕円、あるいは多角形等の形に形成される。一例として、素子固着電極用貫通孔２１の形状は、上面および底面開口の径は２．２〜２．３ｍｍであり、高さは２．０ｍｍの長方形状である。素子固着電極用貫通孔２１の形状はレーザの描画により任意の形状に選択ができ、発熱素子３１よりは大きい正方形、長方形、円、楕円、あるいは多角形等の任意の形に選べる。
【００７６】
第４工程（図４（Ｄ））では、第１および第２の導電箔１１、１２の表面をフィルム４０、４１で被覆する。
【００７７】
フィルム４０、４１としては、例えばドライフィルムを用いる。本実施形態では、一例としてリストン社 ＦＲＡ０６３シリーズを採用した。
【００７８】
ホトレジストをフィルム状にしたフィルム４０、４１を第１および第２の導電箔１１、１２の表面に貼り付ける。この際、第１の導電箔１１は、素子固着電極部２０が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルム４０で被覆される。なお、図示はしないが、第１の導電箔１１の表面に貼付されるフィルム４０は、素子固着電極部２０が形成される予定の領域を完全に覆って貼付することもできる。この場合には、後述の第５工程のメッキ液が素子固着電極用貫通孔２１内に入る大きさの開口部を設けてフィルム４０で被覆される。
【００７９】
第５工程（図４（Ｅ））では、銅の電解メッキにより素子固着電極用貫通孔２１の底面に露出した第２の導電箔１２の裏面に銅メッキ層２２を形成し、素子固着電極用貫通孔２１を埋設する。
【００８０】
本工程は、本発明の特徴とする工程であり、第１の導電箔１１の素子固着電極部２０が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルム４０で覆い、第２の導電箔１２はその表面をフィルム４１で覆い、第２の導電箔１２のみをマイナス電極して電解メッキを行うことに特徴がある。これにより、素子固着電極用貫通孔２１の底面に露出した第２の導電箔１２の裏面のみが電解メッキの電極として働き、ここにのみ銅メッキ層２２が析出され、時間とともに成長して素子固着電極用貫通孔２１を埋設する。
【００８１】
これは通常のスルーホールメッキでは両面の導電箔をマイナス電極として働かせ銅の電解メッキを行っているのと著しく異なっている。詳しくは、パラジウムなどの溶液に基板を浸漬した後に銅の無電解メッキをしてから電解メッキを行い、両面の導電箔から銅メッキ層の成長を行うので、貫通孔の入口側から銅メッキ層が成長するので、貫通孔を銅メッキ層で埋設することは難しい。
【００８２】
本工程では、電解メッキは、第２の導電箔１２のみをマイナス電極に接続して行い、素子固着電極用貫通孔２１の底部側に露出する第２の導電箔１２の裏面から上方向のみに銅メッキ層２２を徐々に成長させる。本実施形態では、電解メッキの条件の一例として、電解銅メッキ液で、電流密度を４０Ａとすると、時間当たり２５〜３０μｍの銅メッキ層２２を析出できる。銅メッキ層２２は素子固着電極用貫通孔２１を充填するために、素子固着電極用貫通孔２１を覆うフィルム４０からキノコ状に飛び出るまで電解メッキを継続して行い、フィルム４０の表面より飛び出た形状で終了する。
【００８３】
本工程では、第２の導電箔１２の裏面から上方向のみに銅メッキ層２２を徐々に成長させるため、従来のスルーホールメッキのようにボイドが発生することもなくなる。
【００８４】
従って、銅メッキ層２２は、素子固着電極用貫通孔２１を充填する形になり、上面および底面で第１および第２の導電箔１１、１２と一体化した純銅の塊になり、ヒートシンクとしての働きを可能にする。
【００８５】
第６工程（図５（Ｆ））では、第１の導電箔１１上のフィルム４０および素子固着電極用貫通孔２１より突出した銅メッキ層２２を機械的に研削し、その表面を平坦にする。
【００８６】
セラミック刃のグラインダーを用いて機械的に研削し、キノコ状に突出した銅メッキ層２２と第１の導電箔１１上のフィルム４０との高さを略平坦にする。この際、銅メッキ層２２の表面が略平坦になればよく、第１の導電箔１１の表面と同等の高さになるまで研削する必要はない。
【００８７】
この研削後には機械的研削により生じた表面の歪を除去するためと表面をより平坦化するために薄めのエッチング液で軽くエッチングを行う。この処理をフラッシュエッチングとも呼んでいる。
【００８８】
この工程では、１００μｍ以上の厚さの銅メッキ層２２であっても、その表面の５μｍ以下の凹凸に平坦化できるので、その上に発熱素子を固着できる純銅の素子固着電極部２０を実現できる。
【００８９】
第７工程（図５（Ｇ））では、第１および第２の導電箔１１、１２の表面のフィルム４０、４１を除去する。
【００９０】
苛性ソーダ溶液を用いて、表面フィルム４０、４１の溶解除去を行い、第１および第２の導電箔１１、１２の表面を露出する。
【００９１】
第８工程（図５（Ｈ））では、第１の導電箔１１、第２の導電箔１２、および絶縁基板１０を貫通するスルーホール孔１５、１６を形成する。
【００９２】
本工程では、絶縁基板１０の端部に予定のスルーホール孔１５、１６が形成される。スルーホール孔１５、１６はルーター加工により０．２ｍｍ程度の径に形成される。
【００９３】
第９工程（図５（Ｉ））では、スルーホールメッキにより第１の導電箔１１および第２の導電箔１２、スルーホール孔１５、１６の内壁にスルーホールメッキ層を形成する。
【００９４】
絶縁基板１０の全体をパラジウム溶液に浸漬して、第１の導電箔１１および第２の導電箔１２表面と、スルーホール孔１５、１６内にＣｕの無電解メッキを施し、更にＣｕの電解メッキを施して、約２０μｍの膜厚のスルーホールメッキ層を形成する。
【００９５】
スルーホールメッキ層は、スルーホール孔１５、１６の側壁に露出した絶縁基板１０表面を覆う。またスルーホールメッキ層は、第１の導電箔１１表面および第２の導電箔１２表面に形成され、これらと一体化して絶縁基板１０の端部において第１の導電箔１１および第２の導電箔１２を接続する。
【００９６】
スルーホールメッキ層は、前述の第６工程で機械的に研削された素子固着電極用貫通孔２１の銅メッキ層２２の微細な凹凸を被覆して第１の導電箔１１表面を平坦にする蓋メッキ層としての役割もある。
【００９７】
第１０工程（図５（Ｊ））では、第１電極部１３、素子固着電極部２０及び第２電極部１４に選択的に導電性金属層２３を電解メッキにより付着する。導電性金属層２３は、ボンディング可能で硬度の高い多層金属層である。ここでは例えば、ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）層またはＮｉ−Ａｇ層である。また、パラジウム（Ｐｄ）などを用いたＮｉ−Ｐｄ層やＡｇ−Ｐｄ層であってもよい。Ｎｉ層は硬度が高い金属層であり、Ａｕ層またはＡｇ層は金属細線２８とのボンディングを可能とする。
【００９８】
ここでは、発熱素子を固着する素子固着電極部２０の中央部と、第１電極部１３のボンディングを行う領域と、第２電極部１４で表面実装を行う領域を露出してレジスト層（図示せず）で覆い、電解メッキが行われる。ニッケル層は約５μｍ、金、銀あるいはパラジウム層は約０．２μｍに形成される。金、銀あるいはパラジウム層はボンディングを可能にするとともに発光素子のリフレクタとしての働きも有している。
【００９９】
なお、本工程でスルーホール孔１５、１６はメッキ液の侵入を防ぐために石膏などの絶縁物で埋めると良い。
【０１００】
第１１工程（図６（Ｋ））では、第１および第２の導電箔１１、１２を所望のパターンにエッチングして第１電極部１３と第２電極部１４を形成する。
【０１０１】
本工程では、第１電極部１３および第２電極部１４をレジスト層（図示せず）で被覆し、レジスト層をマスクとして第１の導電箔１１および第２の導電箔１２のエッチングを行う。これにより分離溝２７、２８が形成され、第１電極部１３および第２電極部１４がパターンニングされる。
【０１０２】
このエッチングでは塩化第２鉄溶液を用いる。続いて、レジスト層の剥離除去を行う。
【０１０３】
これにより、発熱素子３１を固着する素子固着電極部２０と第１電極部１３および第２電極部１４で形成される取り出し電極１３ａおよび裏面実装電極１４ｂとが形成され、各発熱素子３１が載置されるセルのパターンが行列状に多数個形成される。各セルのパターンの形状についてはすでに図２（Ａ）を参照して説明しているので、ここでは省略する。
【０１０４】
以上で本発明の実装基板が完成される。以下はその実装基板を用いた発光素子などを発熱素子として組み込む製造方法を説明している。
【０１０５】
第１２工程（図６（Ｌ））では、素子固着電極部２０上に発熱素子３１を固着する。
【０１０６】
発熱素子３１の下面の第２電極３３を導電接着剤３４で素子固着電極部２０上に固着する。発熱素子３１の固着にはチップマウンターを用いる。発熱素子３１が実際に固着されるのは、素子固着電極部２０上に積層された導電性金属層２３（２３ｂ）である。
【０１０７】
発熱素子３１としては高効率のＬＥＤのほかに、トランジスタ、パワーＭＯＳ半導体素子、ＩＧＢＴ、パワー集積回路等も含まれる。
【０１０８】
導電接着剤３４は、例えば銀（Ａｇ）などの導電性ペーストを用いる。また、発熱素子３１は、素子固着電極部２０上に金（Ａｕ）メッキを施し、Ａｕ共晶により固着してもよく、その場合は別途Ａｕメッキを行う。
【０１０９】
第１３工程（図６（Ｍ））では、発熱素子の上面の第１電極３２と取り出し電極１３ａとを金属細線３０で接続する。
【０１１０】
金の金属細線３０を用いてボンダーで電極の位置をパターン認識しながら超音波熱圧着により、発熱素子３１の第１電極３２と、取り出し電極１３ａ上を被覆する導電性金属層２３ａとを接続する。
【０１１１】
第１４工程（図６（Ｎ））では、発熱素子３１及び金属細線３０を透明樹脂で被覆する。
【０１１２】
発熱素子３１および金属細線３０を透明樹脂３５で被覆する。透明樹脂は、発熱素子３１および金属細線３０を外気より保護し、また光を散乱させるレンズとしても働く。
【０１１３】
第１５工程（図６（Ｎ））では、実装を完了した各セルを矢印で示したダイシングラインでダイシングして個別の発光装置に分離する。
【０１１４】
図２に示すように、絶縁基板１０には多数個のセルが行列状に配列される。また、図３示すように各セル間のダイシングライン上にはスルーホール孔１５a、１５ｂ、１６a、１６bが重ねて設けてある。そして、絶縁基板１０に行列状に配列された多数個のセルをプダイシングにより個別の完成した発光装置５０に分離する。このときにスルーホール孔１５a、１５ｂ、１６a、１６bもダイシングされ、夫々のセルにサイドスルーホールの形状で残る。
【０１１５】
具体的には、実装基板１の周辺にある位置合わせ孔５でダイシング時の位置決めをし、対向するマーク７でダイシングラインを特定してダイシングを行う。この結果、実装基板１に行列状に多数個埋め込まれたヒートシンクとなる素子固着電極部２０に発熱素子３１を大量に実装できる。
【０１１６】
本発明の実装基板に実装された発熱素子を組み込んだ半導体装置はダイシングで個別の半導体装置に分離され、筐体などを構成するステンレスや鉄の金属板やセラミック基板の上に貼り付けられた高放熱性のプリント基板やフィルム基板のマザー基板に表面実装されて組み込まれる。これにより、本発明の半導体装置では発熱素子３１からの熱が一旦素子固着電極部２０に伝達され、その熱が素子固着電極部２０から拡散して、マザー基板を介して機器の筐体などで作られる大型の放熱板に伝えられて熱を外部に逃がす。
【０１１７】
〔実施例２〕
以下に本実施の形態の他の一例として、ＮＣ工作機（ＮＣルーター）を用いた切削加工で実装基板を製造する方法を説明する。なお、工程の一部は前述の実施例１の工程と重複するため、ここでは異なる工程のみを詳細に説明していく。
【０１１８】
第１工程（図７（Ａ））では、一の主面には第１の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する。
【０１１９】
一の主面に銅などの第１の導電箔１１を貼着した絶縁基板１０を準備する。
【０１２０】
本実施形態では、絶縁基板１０の一例として厚さｔ１が６０μｍ程度のＢＴ樹脂基板を採用した。第１の導電箔１１はエッチングが可能な金属であればよく、本実施形態では銅から成る金属箔を採用し、その膜厚は９μｍ〜３５μｍ（例えば１３μｍ）程度である。
【０１２１】
第２工程（図７（Ｂ））では、第１の導電箔１１および絶縁基板１０を選択的に切削して素子固着電極用貫通孔２１を形成する。
【０１２２】
素子固着電極用貫通孔２１が形成される予定の領域を選択的に切削する。ここでは、ＮＣ工作機（ＮＣルーター）を用いてリーマーにより切削加工する。リーマーに限らず、エンドミルやドリルによる切削でもよい。
【０１２３】
本実施形態では、ルーターにより正確且つ容易に、素子固着電極用貫通孔２１を機械的に形成することができる。また、素子固着電極用貫通孔２１は、その側壁２１ａが垂直面となる。素子固着電極用貫通孔２１の幅は素子固着電極部２０に固着される発熱素子３１よりは大きい正方形、円、楕円、あるいは多角形等の形に形成される。一例として、素子固着電極用貫通孔２１の形状は、上面および下面開口の径は２．２〜２．３ｍｍであり、高さは２．０ｍｍの長方形状である。
【０１２４】
第３工程（図７（Ｃ））では、第２の導電箔１２をボンディングシート１８で貼着する。
【０１２５】
本工程では、第２の導電箔１２を絶縁基板１０の第１の導電箔１１を設けた反対主面にボンディングシート１８で貼着する。この結果、素子固着電極用貫通孔２１の底面に第２の導電箔１２の裏面の一部が露出するビアホールを形成できる。この露出した第２の導電箔１２は第５工程で電解メッキする際にマイナス電極に接続する。なお、素子固着電極用貫通孔２１の底面にあるボンディングシート１８はレーザエッチングで除去する。
【０１２６】
第４工程（図７（Ｄ））では、第１および第２の導電箔１１、１２の表面をフィルム４０、４１で被覆する。
【０１２７】
本実施形態では、一例としてリストン社 ＦＲＡ０６３シリーズを採用した。
【０１２８】
ホトレジストをフィルム状にしたフィルム４０、４１を第１および第２の導電箔１１、１２の表面に貼り付ける際、第１の導電箔１１には素子固着電極部２０が形成される予定の領域とその周辺部を除いてフィルム４０で被覆する。なお、図示はしないが、素子載置部２０が形成される予定の領域上に重ねてフィルム４０を貼付することもできる。この場合には、後述の第５工程のメッキ液が素子固着電極用貫通孔２１内に入る大きさの開口部を除いてフィルム４０で被覆される。
【０１２９】
第５工程以降は実施例１と同じであるので説明を省略する。ただし、ボンディング１８は省略されている。
【符号の説明】
【０１３０】
１ 実装基板
２ 枠部
５ 位置合わせ孔
７ マーク
１０ 絶縁基板
１１ 第１の導電箔
１２ 第２の導電箔
１３ 第１電極部
１４ 第２電極部
２０ 素子載置部
２１ 素子載置用貫通孔
２２ メッキ層
２３、２３ａ、２４ａ、２４ｂ、２４ｅ 導電性金属層
２７、２８ 分離溝
３０ 金属細線
３１ 発熱素子
３２ 第１電極
３３ 第２電極
３４ 接着剤
３５ 透明樹脂
４０、４１ フィルム
５０ 発光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の両主面に設けた第１の導電箔および第２の導電箔と、
行列状に多数個配列された前記絶縁基板を貫通し前記第２の導電箔の裏面をその底部に露出する素子固着電極用貫通孔と、
前記各素子固着電極用貫通孔を充填し、前記素子固着電極用貫通孔の底部の前記第２の導電箔の裏面から前記第１の導電箔表面まで成長した電解メッキ層で形成された素子固着電極部と、
前記第１の導電箔で所望のパターンに形成された第１電極部と、
前記第２の導電箔で所望のパターンに形成された第２電極部と、
前記第１電極部と第２の電極部とを接続するスルーホールメッキ層とを具備することを特徴とする実装基板。
【請求項２】
前記素子固着電極部はその上に載置される発熱素子よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項３】
前記素子固着電極部の体積はその上に載置される発熱素子の発熱により前記絶縁基板の厚みを選択して変えることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項４】
前記各素子固着電極部、前記各第１電極部および前記各第２電極部はダイシングラインで囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項５】
両主面には第１の導電箔および第２の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、
素子固着電極部を形成する領域の前記第１の導電箔を選択的に除去し、前記絶縁基板を露出する工程と、
前記絶縁基板を選択的にドライエッチングして素子固着電極用貫通孔を形成し、前記第２の導電箔の裏面を検出してドライエッチングを停止し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏側を露出した素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、
前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、
前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、
前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、
スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、
前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする実装基板の製造方法。
【請求項６】
前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程において、前記銅メッキ層は前記第１の導電箔に貼着した前記フィルム表面より突出させることを特徴とする請求項５に記載の実装基板の製造方法。
【請求項７】
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程において、前記銅メッキ層を研削後にフラッシュエッチングすることを特徴とする請求項５に記載の実装基板の製造方法。
【請求項８】
一主面に第１の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、
素子固着電極を形成する領域の前記絶縁基板にルーター加工により貫通する素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、
前記絶縁基板の反対主面に第２の導電箔を貼着し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏面側を露出させる工程と、
前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、
前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、
前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、
スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、
前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする実装基板の製造方法。
【請求項９】
前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程において、前記銅メッキ層は前記第１の導電箔に貼着した前記フィルム表面より突出させることを特徴とする請求項８に記載の実装基板の製造方法。
【請求項１０】
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程において、前記銅メッキ層を研削後にフラッシュエッチングすることを特徴とする請求項８に記載の実装基板の製造方法。
【請求項１】
絶縁基板の両主面に設けた第１の導電箔および第２の導電箔と、
行列状に多数個配列された前記絶縁基板を貫通し前記第２の導電箔の裏面をその底部に露出する素子固着電極用貫通孔と、
前記各素子固着電極用貫通孔を充填し、前記素子固着電極用貫通孔の底部の前記第２の導電箔の裏面から前記第１の導電箔表面まで成長した電解メッキ層で形成された素子固着電極部と、
前記第１の導電箔で所望のパターンに形成された第１電極部と、
前記第２の導電箔で所望のパターンに形成された第２電極部と、
前記第１電極部と第２の電極部とを接続するスルーホールメッキ層とを具備することを特徴とする実装基板。
【請求項２】
前記素子固着電極部はその上に載置される発熱素子よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項３】
前記素子固着電極部の体積はその上に載置される発熱素子の発熱により前記絶縁基板の厚みを選択して変えることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項４】
前記各素子固着電極部、前記各第１電極部および前記各第２電極部はダイシングラインで囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項５】
両主面には第１の導電箔および第２の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、
素子固着電極部を形成する領域の前記第１の導電箔を選択的に除去し、前記絶縁基板を露出する工程と、
前記絶縁基板を選択的にドライエッチングして素子固着電極用貫通孔を形成し、前記第２の導電箔の裏面を検出してドライエッチングを停止し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏側を露出した素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、
前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、
前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、
前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、
スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、
前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする実装基板の製造方法。
【請求項６】
前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程において、前記銅メッキ層は前記第１の導電箔に貼着した前記フィルム表面より突出させることを特徴とする請求項５に記載の実装基板の製造方法。
【請求項７】
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程において、前記銅メッキ層を研削後にフラッシュエッチングすることを特徴とする請求項５に記載の実装基板の製造方法。
【請求項８】
一主面に第１の導電箔が貼着された絶縁基板を準備する工程と、
素子固着電極を形成する領域の前記絶縁基板にルーター加工により貫通する素子固着電極用貫通孔を形成する工程と、
前記絶縁基板の反対主面に第２の導電箔を貼着し、前記素子固着電極用貫通孔の底面に前記第２の導電箔の裏面側を露出させる工程と、
前記第１および前記第２の導電箔の表面をフィルムで被覆する工程と、
前記第２の導電箔に通電して電解メッキにより前記素子固着電極用貫通孔に底部側に露出する前記第２の導電箔の裏面から上方向のみに銅メッキ層を形成し、前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程と、
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程と、
前記第１の導電箔、前記第２の導電箔、および前記絶縁基板を貫通するスルーホール孔を形成する工程と、
スルーホールメッキにより前記第１の導電箔および前記第２の導電箔を接続するスルーホールメッキ層を形成する工程と、
前記第１および第２の導電箔を所望のパターンにエッチングして第１電極部と第２電極部を形成する工程とを具備することを特徴とする実装基板の製造方法。
【請求項９】
前記銅メッキ層で前記素子固着電極用貫通孔を充填する工程において、前記銅メッキ層は前記第１の導電箔に貼着した前記フィルム表面より突出させることを特徴とする請求項８に記載の実装基板の製造方法。
【請求項１０】
前記銅メッキ層の表面を平坦に研削し、平坦化する工程において、前記銅メッキ層を研削後にフラッシュエッチングすることを特徴とする請求項８に記載の実装基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１４２４５９（Ｐ２０１２−１４２４５９Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４６２２（Ｐ２０１０−２９４６２２）
【出願日】平成２２年１２月３０日（２０１０．１２．３０）
【出願人】（５９８１５０４８８）株式会社エレメント電子 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３０日（２０１０．１２．３０）
【出願人】（５９８１５０４８８）株式会社エレメント電子 (13)
【Ｆターム（参考）】
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