电子部件搭载用基板以及电子装置的制作方法

1.本公开涉及电子部件搭载用基板以及电子装置。


背景技术：

2.近年来，用于机动车的头灯等的led、ld等的电子装置谋求高的散热性。这种电子装置采用例如具有金属基体和绝缘基板的电子部件搭载用基板(例如，参照国际公开2017/188237号公报。)。


技术实现要素：

3.本公开的电子部件搭载用基板具备：金属基体，具有第1面；绝缘基板，具有第2面，并在该第2面具有框状的第1金属层；和将所述第1面和所述第1金属层进行接合的接合材料，所述接合材料在俯视透视下包括所述第1金属层并且位于被所述第1金属层包围的区域。
4.本公开的电子装置具有上述记载的电子部件搭载用基板和在该电子部件搭载用基板搭载的电子部件。
附图说明
5.图1a为表示第1实施方式中的电子部件搭载用基板的俯视图。
6.图1b为图1a的仰视图。
7.图2为图1a所示的电子部件搭载用基板中的绝缘基板的仰视图。
8.图3a为图1a所示的电子部件搭载用基板的a-a线的纵剖视图。
9.图3b为图3a的a部的主要部位放大纵剖视图。
10.图4a为图1a所示的电子部件搭载用基板的b-b线的纵剖视图。
11.图4b为图4a的a部的主要部位放大纵剖视图。
12.图5为表示在图1a的电子部件搭载用基板搭载电子部件，并安装了散热构件的电子装置的纵剖视图。
13.图6a为表示图1a所示的电子部件搭载用基板中的绝缘基板的其他例子的仰视图。
14.图6b为表示图1a所示的电子部件搭载用基板中的绝缘基板的其他例子的仰视图。
15.图7为第2实施方式中的电子部件搭载用基板的纵剖视图。
16.图8a为图7的a部的主要部位放大纵剖视图。
17.图8b为图7的b部的主要部位放大纵剖视图。
具体实施方式
18.参照附图，对本公开的几个例示的实施方式进行说明。
19.(第1实施方式)
20.本实施方式中的电子部件搭载用基板1具备：金属基体11，具有第1面11a；绝缘基
板21，具有第2面21a，在第2面21a具有框状的第1金属层22；和接合材料31，将第1面11a和第1金属层22接合。接合材料31在俯视透视下包括第1金属层22，并且位于被第1金属层22包围的区域。在俯视透视下，第2金属层23位于第2面21a的被第1金属层22包围的区域。布线层24位于绝缘基板21的与第2面21a相对置的面。图1a～图5中，所谓上方向是指假设的z轴的正方向。另外，以下的说明中的上下的区分是为了方便，实际上并不对使用电子部件搭载用基板1等时的上下进行限定。
21.金属基体11具有第1面11a(图1a～图5中上表面)、与第1面11a在厚度方向上处于相反一侧的第3面(图1a～图5中下表面)和侧面。金属基体11能够采用导热系数高的材料、例如铜(cu)、铜-钨(cu-w)或者铝(al)等金属材料。在电子部件搭载用基板1适用于机动车的头灯等的情况下，从轻量这样的观点出发，金属基体11也可采用铝。
22.绝缘基板21具有第2面21a(图1a～图5中下表面)以及与第2面21a在厚度方向上处于相反一侧的第4面(图1a～图5中上表面)和侧面。绝缘基板21包括单层或者多个绝缘层，如果俯视即从与第2面21a垂直的方向来观察则绝缘基板21具有方形状。金属基体11的第1面11a和绝缘基板21的第2面21a处于相对的位置。绝缘基板21作为用于对电子部件2进行支承的支承体发挥功能。绝缘基板21在俯视下具有用于在在第4面侧搭载电子部件2的布线层24、在俯视下用于在第2面21a侧与金属基体11接合的第1金属层22和第2金属层23。
23.绝缘基板21例如能够使用氧化铝质烧结体(氧化铝陶瓷)、氮化铝质烧结体、氮化硅质烧结体、莫来石质烧结体或人玻璃陶瓷烧结体等陶瓷。如果绝缘基板21为例如氮化铝质烧结体的情况下，在氮化铝(aln)、氧化铒(er2o3)、氧化钇(y2o3)等的原料粉末中添加混合适当的有机粘合剂和溶剂等来制作泥浆物。通过采用以往公知的刮刀法或者压延辊法等将上述泥浆物成形为片状来制作陶瓷生片。根据需要，通过层叠多个陶瓷生片，并在高温(约1800℃)下进行烧成，从而制作包括单层或者多个绝缘层的绝缘基板21。绝缘基板21也可采用氮化铝质烧结体或者氮化硅质烧结体作为散热性优良的电子部件搭载用基板1。
24.第1金属层22位于绝缘基板21的第2面21a。第2金属层23位于绝缘基板21的第2面21a。第1金属层22以及第2金属层23用作接合材料31等的接合部，用于接合金属基体11和绝缘基板21。
25.布线层24位于绝缘基板21的第4面。布线层24用作接合线等的连接构件3的连接部，用于将电子部件2与模块用基板的连接焊盘(pad)进行电连接。
26.第1金属层22以及第2金属层23、布线层24包括薄膜层以及镀敷层。薄膜层具有例如密合金属层和阻隔层。构成薄膜层的密合金属层形成在绝缘基板21的第2面21a或者第4面。密合金属层例如由氮化钽、镍铬、镍铬硅、钨硅、钼硅、钨、钼、钛、铬等构成，通过采用蒸镀法、离子镀法、溅射法等薄膜形成技术，被被覆在绝缘基板21的第2面21a或者第4面。例如在利用真空蒸镀法形成的情况下，将绝缘基板21设置在真空蒸镀装置的成膜室内并在成膜室内的蒸镀源配置成为密合金属层的金属片。此后，使成膜室内成为真空状态(10-2pa以下的压力)，并且对配置于蒸镀源的金属片进行加热并使其蒸镀，通过使上述的进行了蒸镀的金属片的分子被覆于绝缘基板21，从而形成成为密合金属层的薄膜金属的层。而且，采用光刻法在形成了薄膜金属层的绝缘基板21形成了抗蚀剂图案之后，通过由蚀刻除去多余的薄膜金属层，从而形成密合金属层。在密合金属层的上表面被覆阻隔层，阻隔层与密合金属层和镀敷层的接合性、润湿性良好，构成使密合金属层和镀敷层强固地接合并且密合金属层
与镀敷层相互难以扩散的作用。阻隔层由例如镍铬、铂、钯、镍、钴等构成，通过蒸镀法、离子镀法、溅射法等的薄膜形成技术被被覆在密合金属层的表面。
27.密合金属层的厚度为0.01～0.5μm左右即可。如果小于0.01μm，则存在难以使密合金属层强固地在绝缘基板21上密合的趋势。在超过0.5μm的情况下通过密合金属层的成膜时的内部应力容易产生密合金属层的剥离。此外，阻隔层的厚度为0.05～1μm左右即可。如果小于0.05μm，则存在产生针孔等的缺陷而难以实现作为阻隔层的功能的趋势。如果超过1μm，则通过成膜时的内部应力容易产生阻隔层的剥离。
28.镀敷层通过电解镀敷法或者無电解镀敷法被被覆在薄膜层露出的表面。镀敷层由镍、铜、金或者银等的耐腐蚀性、与连接构件3的连接性优良的金属构成，例如厚度0.5～5μm左右的镍镀敷层和0.1～3μm左右的金镀敷层被依次被覆。通过上述，第1金属层22以及第2金属层23、布线层24能够难以有效地进行腐蚀，并且能够使布线层24与连接构件3的接合、第1金属层22以及第2金属层23与金属基体11的接合变得强固。
29.此外，在阻隔层上配置铜(cu)、金(au)等的金属层，从而可以良好地形成镀敷层。上述金属层通过与薄膜层相同的方法形成。
30.金属基体11和绝缘基板21与位于金属基体11的第1面11a和绝缘基板21的第2面21a的第1金属层22以及第2金属层23通过接合材料31接合。接合材料31在俯视透视下位于被第1金属层22包围的区域。此外，接合材料31的外缘(外侧面)成为弯月面的形状。接合材料31在被第1金属层22包围的区域中，在俯视透视下，与金属基体11的第1面11a全区域相接合。接合材料31在被第1金属层22包围的区域中，在俯视透视下，在除了第1金属层22和第2金属层23以外的区域中，不与绝缘基板21的第2面21a相接合。另外，接合材料31也可在俯视透视下位于从被第1金属层22包围的区域到被第1金属层22包围的区域的外侧为止。在上述的情况下，接合材料31在俯视透视下也可位于绝缘基板21的外缘的内侧。
31.在电子部件搭载用基板1的绝缘基板21的第4面搭载电子部件2，能够制作电子装置。搭载于电子部件搭载用基板1的电子部件2为ld(laser diode，激光二极管)、led(light emitting diode，发光二极管)等发光元件、pd(photo diode，光电二极管)等受光元件。在例如电子部件2为引线接合型发光元件的情况下，发光元件通过低熔点焊料或者导电性树脂等接合构件被固定在绝缘基板21上之后，经由接合线等连接构件3而发光元件的电极和布线层24被电连接，从而被搭载于电子部件搭载用基板1。通过上述，电子部件2与布线层24电连接。
32.此外，在例如电子部件2为倒装芯片型的电子部件2的情况下，电子部件2经由焊锡凸块(bump)、金凸块或者导电性树脂(各向异性导电树脂等)等的连接构件3而电子部件2的电极与布线层24被电以及机械地连接，从而被搭载于电子部件搭载用基板1。
33.此外，也可在电子部件搭载用基板1的第4面搭载多个电子部件2，根据需要也可在电子部件2的周围搭载电阻元件或者电容元件等小型的电子部件、其他部件。在电子部件搭载用基板1的第4面搭载多个电子部件2的情况下，在俯视下也可将包围多个电子部件2的区域考虑为搭戟部11a。此外，根据需要采用由树脂或者玻璃等构成的密封件或者通过由树脂、玻璃、陶瓷或者金属等构成的盖体等密封电子部件2。另外，如图5所示的例子那样，也可在电子装置安装散热器等散热构件4。
34.根据本实施方式的电子部件搭载用基板1，具备：具有第1面11a的金属基体11；具
有第2面21a，在第2面21a具有框状的第1金属层22的绝缘基板21；和将第1面11a和第1金属层22接合的接合材料31，接合材料31在俯视透视下包括第1金属层22，并且位于被第1金属层22包围的区域。通过上述结构，接合材料31位于被第1金属层22包围的区域，因而即使金属基体11与绝缘基板21的热膨胀产生偏差，位于被第1金属层22包围的区域的接合材料也分散由金属基体11与绝缘基板21的热膨胀差所产生的应力，电子部件搭载用基板1整体的变形减小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
35.即使绝缘基板21为0.3mm以下的厚度较薄的基板，在绝缘基板21的第4面搭载电子部件2时，由于接合材料位于电子部件2的下方，因而在搭载电子部件2时，能够降低绝缘基板21的挠度，能够良好地搭载电子部件2，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
36.如图2所示的例子那样，绝缘基板21具有在位于第2面21a的主视观察下的第1金属层22的内侧的第2金属层23。通过上述结构，在使电子部件2工作时，即使产生金属基体11与绝缘基板21的热膨胀差，第1金属层22与第2金属层23之间的压缩应力也通过位于第1金属层22和第2金属层23之间的接合材料31而被分散，减小施加到绝缘基板21的应力，绝缘基板21的变形变得更小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
37.接合材料31在纵剖视观察下，被第1金属层22包围的区域中的高度与同第1金属层22或者第2金属层23进行接合的区域中的高度相同。通过上述结构，第1金属层22与第2金属层23之间的压缩应力通过位于第1金属层22和第2金属层23之间的接合材料31被良好地分散，减小对绝缘基板21施加的应力，绝缘基板21的变形变得更小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
38.如图3a以及图3b所示的例子那样，接合材料31在纵剖视观察，被第1金属层22包围的区域中的高度比与第1金属层22或者第2金属层23进行接合的区域中的高度更高。即在被第1金属层22包围的区域中，绝缘基板21的第2面21a与接合材料31的间隔比第1金属层22的厚度或者第2金属层23的厚度小。通过上述结构，第1金属层22与第2金属层23之间的压缩应力通过位于第1金属层22和第2金属层23之间的接合材料31而被良好地分散，减小对绝缘基板21施加的应力，绝缘基板21的变形变得更小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
39.如图2所示的例子那样，第2金属层23在主视观察下与第1金属层22连结。通过上述结构，在与连结第2金属层23的方向正交的方向上的第1金属层22和第2金属层23之间的压缩应力通过位于第1金属层22与第2金属层23之间的接合材料31而被良好地分散，减小对绝缘基板21施加的应力，绝缘基板21的变形变得更小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
40.在上述的情况下，如图2所示的例子那样，第2金属层23在被第1金属层22包围的区域形成为带状，并与第1金属层22连结地形成。
41.如图6a以及图6b所示的例子那样，第2金属层23在主视观察下与第1金属层22分离。通过上述结构，第1金属层22与第2金属层23之间的压缩应力通过位于第1金属层22与第2金属层23之间的接合材料31而被良好地分散，减小对绝缘基板21施加的应力，绝缘基板21的变形变得更小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
42.在上述的情况下，如图6a以及图6b所示的例子那样，第2金属层23在被第1金属层22包围的区域形成为1至多个金属层。第2金属层23在俯视透视下形成为圆形状、四边形状
的多边形状。此外，在第2金属层23设为多个金属层的情况下，各个第2金属层23之间的压缩应力通过位于各个第2金属层23间的接合材料31而被分散，减小对绝缘基板21施加的应力，绝缘基板21的变形变得更小。其结果，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
43.在采用发光元件作为电子部件2的情况下，能够设为能长期使用的高亮度且小型的发光元件搭戟用的电子部件搭载用基板1。
44.根据本实施方式的电子装置，通过具有上述结构的电子部件搭载用基板1和搭载于电子部件搭载用基板1的电子部件2，从而能够设为能长期且良好地使用的电子装置。
45.电子装置的布线层24与外部装置的布线导体电连接。
46.此外，如图5所示的例子那样，在电子装置的下表面接合由al等构成的散热构件4。通过上述结构，能够将电子装置的热量通过散热构件4良好地散热，能够设为能长期且良好地使用的电子装置。
47.散热构件4例如在俯视透视下通过电子装置与散热构件4的接合部在外侧设置贯通孔，通过对上述的贯通孔内进行螺旋紧固(螺子止
あ
)从而电子装置被保持于外部装置，电子装置的布线层与外部装置的布线导体被连接件电连接。
48.(第2实施方式)
49.接下来，参照图7～图8b对基于第2实施方式的电子部件搭载用基板1进行说明。
50.在第2实施方式中的电子部件搭载用基板1中，与上述的实施方式的电子部件搭载用基板1不同的点在于，在纵剖视观察下，位于绝缘基板21的第2面21a的第1金属层22与第2金属层23的厚度不同。
51.根据第2实施方式中的电子部件搭载用基板1，与上述的实施方式的电子部件搭载用基板1同样地，接合材料31位于被第1金属层22包围的区域，因而即使金属基体11与绝缘基板21的热膨胀产生偏差，位于被第1金属层22包围的区域的接合材料对金属基体11与绝缘基板21的热膨胀差所引起的应力进行分散，电子部件搭载用基板1整体的变形减小，能够成为可靠性优良的电子部件搭载用基板1。
52.第2实施方式的电子部件搭载用基板1与第1实施方式的电子部件搭载用基板1同样地，第2金属层23在主视观察下也可以与第1金属层22连结，在主视观察下也可以与第1金属层22分离。
53.除此之外，第2实施方式的电子部件搭载用基板1能够采用与上述的实施方式的电子部件搭载用基板1相同的制造方法来制作。
54.本公开并不限于上述的实施方式的例子，能够进行各种变更。例如，绝缘基板21在俯视下也可为在侧面或者角部具有切口或者倒角的矩形状。
[0055]-符号说明-[0056]1····
电子部件搭载用基板
[0057]
11
····
金属基体
[0058]
11a
···
第1面
[0059]
21
····
绝缘基板
[0060]
21a
···
第2面
[0061]
22
····
第1金属层
[0062]
23
····
第2金属层
[0063]
24
····
布线层
[0064]
31
····
接合材料
[0065]2····
电子部件
[0066]3····
连接构件
[0067]4····
散热构件。