JPWO2018117232A1 - 電子素子搭載用基板、電子装置および電子モジュール - Google Patents

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Abstract

電子素子搭載用基板は、第１主面を有し、第１主面に位置し、長手方向の一端部が第１主面の外縁部に位置した矩形状である電子素子の搭載部を有する第１基板と、第１主面と相対する第２主面に位置し、炭素材料からなり、第２主面と対向する第３主面および第３主面と相対する第４主面を有する第２基板とを有しており、平面透視において、第３主面または第４主面は、搭載部の長手方向の熱伝導より搭載部の長手方向に垂直に交わる方向の熱伝導が大きい。

Description

本発明は、電子素子搭載用基板、電子装置および電子モジュールに関するものである。
従来、電子素子搭載用基板は、第１主面と第２主面と側面とを有する絶縁基板と、絶縁基板の第１主面に位置した電子素子の搭載部および配線層とを有している。電子素子搭載用基板において、電子素子の搭載部に電子素子を搭載した後、電子素子収納用パッケージに搭載されて電子装置となる（特開2013-175508号公報参照）。
本開示の電子素子搭載用基板は、第１主面を有し、該第１主面に位置し、長手方向の一端部が前記第１主面の外縁部に位置した矩形状である電子素子の搭載部を有する第１基板と、前記第１主面と相対する第２主面に位置し、炭素材料からなり、該第２主面と対向する第３主面および該第３主面と相対する第４主面を有する第２基板とを有しており、平面透視において、前記第３主面または前記第４主面は、前記搭載部の長手方向の熱伝導より前記搭載部の長手方向に垂直に交わる方向の熱伝導が大きくなっている。
本開示の電子装置は、上記構成の電子素子搭載用基板と、該電子素子搭載用基板の前記搭載部に搭載された電子素子と、前記電子素子搭載用基板が搭載された配線基板または電子素子収納用パッケージとを有している。
本開示の電子モジュールは、上記構成の電子装置と、該電子装置が接続されたモジュール用基板とを有する。
（ａ）は、第１の実施形態における電子素子搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。 図１に示された電子素子搭載用基板の第１基板と第２基板とを分解した斜視図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＡ−Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＢ−Ｂ線における縦断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示された電子素子搭載用基板に電子素子を搭載した状態を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図である。 第１の実施形態の電子素子搭載用基板の製造方法を示す断面図である。 （ａ）は、第２の実施形態における電子素子搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。 図６に示された電子素子搭載用基板の第１基板と第２基板とを分解した斜視図である。 （ａ）は、図６（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＡ−Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＢ−Ｂ線における縦断面図である。 第２の実施形態の電子素子搭載用基板の製造方法を示す断面図である。 （ａ）は、第３の実施形態における電子素子搭載用基板を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図である。 図10に示された電子素子搭載用基板の複数の第２基板を分解した斜視図である。 （ａ）は、図10（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＡ−Ａ線における縦断面図であり、（ｂ）は、図10（ａ）に示された電子素子搭載用基板のＢ−Ｂ線における縦断面図である。 第３の実施形態の電子素子搭載用基板の製造方法を示す断面図である。
本開示のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態における電子素子搭載用基板１は、図１〜図４に示された例のように、第１基板11と第２基板12とを含んでいる。電子装置は、電子素子等用基板１と、電子素子搭載用基板の搭載部11ａに搭載された電子素子２と、電子素子搭載用基板１が搭載された配線基板とを含んでいる。電子装置は、例えば電子モジュールを構成するモジュール用基板上の接続パッドに接合材を用いて接続される。
本実施形態における電子素子搭載用基板１は、第１主面を有し、第１主面に位置し、長手方向の一端部が第１主面の外縁部に位置した矩形状である電子素子２の搭載部11ａを有する第１基板11と、第１主面と相対する第２主面に位置し、炭素材料からなり、第２主面と対向する第３主面および第３主面と相対する第４主面を有する第２基板12とを有しており、平面透視において、第３主面または第４主面は、搭載部11ａの長手方向の熱伝導より搭載部の長手方向に垂直に交わる方向の熱伝導が大きくなっている。図１〜図４において、電子素子２は仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図１〜図４において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に電子素子搭載用基板１等が使用される際の上下を限定するものではない。
金属層13は、図１（ａ）に示す例において、ハッチングにて示している。
第１基板11は、第１主面（図１〜図３では上面）および第２主面（図１〜図３では下面）を有している。第１基板11は、単層または複数の絶縁層からなり、平面視において、第１主面および第２主面のそれぞれに対して二組の対向する辺（４辺）を有した方形の板状の形状を有している。第１基板11は、長方形状の電子素子２を支持するための支持体として機能し、第１基板11の第１主面に位置した矩形状の搭載部11ａ上に電子素子２がＡｕ−Ｓｎ等の接合部材３を介して接着され固定される。
第１基板11は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスを用いることができる。第１基板11は、例えば窒化アルミニウム質焼結体である場合であれば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化エルビニウム（Ｅｒ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿物を作製する。この泥漿物を、従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製する。必要に応じて、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、高温（約1800℃）で焼成することによって、単層または複数の絶縁層からなる第１基板11が製作される。
第２基板12は、第３主面（図１〜図３では上面）および第４主面（第１〜図３では下面）を有している。第２基板12は、平面視において、第３主面および第４主面のそれぞれに対して二組の対向する辺（４辺）を有した方形の板状の形状を有している。
第２基板12は、例えば、炭素材料からなり、六員環が共有結合でつながったグラフェンが積層した構造体として形成される。各面がファンデルワールス力で結合された材料である。
第１基板11は、熱伝導率に優れた窒化アルミニウム質焼結体が好適に用いられる。第１基板11と第２基板12とは、第１基板11の第２主面と第２基板12の第３主面とが、例えば、ＴiＣｕＡｇ合金等の活性ろう材からなる接合材により接着される。接合材は、第１基板11と第２基板12との間に、10μｍ程度の厚みに配置される。
第１基板11および第２基板12は、平面視にて、それぞれ方形状をしている。方形状の第１基板11と方形状の第２基板12とを接着することにより、方形状の複合基板が形成される。なお、方形状とは、正方形状、長方形状等の四角形状である。図１〜図３に示す例において、第１基板11と第２基板12とは長方形状をしており、長方形状の複合基板が形成される。
第１基板11の基板厚みＴ１は、例えば、50μｍ〜500μｍ程度であり、第２基板12の基板厚みＴ２は、例えば、100μｍ〜2000μｍ程度である。第１基板11と第２基板12とは、Ｔ２＞Ｔ１であると、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。
第１基板11の熱伝導率κは、図２に示す例のように、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで略一定であり、第１基板11の厚み方向におけるＺ方向も平面方向におけるＸ方向とＹ方向と同等である（κｘ≒κｙ≒κｚ）。例えば、第１基板11として、窒化アルミニウム質焼結体が用いられる場合、第１基板11は、100〜200Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率κである基板が用いられる。
第２基板12の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで大きさが異なっている。図２に示す、第２基板12のそれぞれの方向における熱伝導率λｘ、λｙ、λｚの関係は、「熱伝導率λｘ≒熱伝導率λｚ＞＞熱伝導率λｙ」である。第２基板12の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向と厚み方向におけるＺ方向とが同等である。例えば、第２基板12の熱伝導率λｘおよび熱伝導率λｚは、1000Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、第２基板12の熱伝導率λｙは、４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
金属層13は、第１基板11の第１主面に位置している。金属層13は、電子素子11の搭載部11ａ、あるいはボンディングワイヤ等の接続部材４の接続部として用いられ、電子素子２と配線基板の配線導体とを電気的に接続するためのものである。
金属層13は、薄膜層およびめっき層とを含んでいる。薄膜層は、例えば、密着金属層とバリア層とを有している。薄膜層を構成する密着金属層は、第１基板11の第１主面に形成される。密着金属層は、例えば、窒化タンタルやニッケル−クロム、ニッケル−クロムーシリコン、タングステン−シリコン、モリブデン−シリコン、タングステン、モリブデン、チタン、クロム等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術を採用することにより、第１基板11の第１主面に被着される。例えば真空蒸着法を用いて形成する場合には、第１基板11を真空蒸着装置の成膜室内に設置して、成膜室内の蒸着源に密着金属層と成る金属片を配置し、その後、成膜室内を真空状態（１０-2Ｐａ以下の圧力）にするとともに、蒸着源に配置された金属片を加熱して蒸着させ、この蒸着した金属片の分子を第１基板11に被着させることにより、密着金属層と成る薄膜金属の層を形成する。そして、薄膜金属層が形成された第１基板11にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、エッチングによって余分な薄膜金属層を除去することにより、密着金属層が形成される。密着金属層の上面にはバリア層が被着され、バリア層は密着金属層とめっき層と接合性、濡れ性が良く、密着金属層とめっき層とを強固に接合させるとともに密着金属層とめっき層との相互拡散を防止する作用をなす。バリア層は、例えば、ニッケルークロムや白金、パラジウム、ニッケル、コバルト等から成り、蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等の薄膜形成技術により密着金属層の表面に被着される。
密着金属層の厚さは0.01〜0.5μｍ程度が良い。0.01μｍ未満では、第１基板11上に密着金属層を強固に密着させることが困難となる傾向がある。0.5μｍを超える場合は密着金属層の成膜時の内部応力によって密着金属層の剥離が生じ易くなる。また、バリア層の厚さは0.05〜１μｍ程度が良い。0.05μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生してバリア層としての機能を果たしにくくなる傾向がある。１μｍを超える場合は、成膜時の内部応力によりバリア層の剥離が生じ易くなる。
めっき層は、電解めっき法または無電解めっき法によって、薄膜層の露出した表面に被着される。めっき層は、ニッケル，銅，金または銀等の耐食性や接続部材との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、厚さ0.5〜５μｍ程度のニッケルめっき層と0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着される。これによって、金属層13が腐食することを効果的に抑制できるとともに、金属層13と配線基板に形成された配線導体との接合を強固にできる。
また、バリア層上に、銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）等の金属層を配置し、めっき層が良好に形成されるようにしても構わない。このような金属層は、薄膜層と同様な方法により形成される。
なお、第１基板11の第１主面は、研磨加工等の表面加工により平坦化されてもよい。例えば、第１基板11の第１主面を平坦化した後、第１基板11と第２基板12とを接着しても良いし、第１基板11と第２基板12とを接着した後、第１基板11の第１主面を平坦化しても構わない。これにより、第１基板11の第１主面に金属層13を良好に形成することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。
また、第１基板11の第２主面は、研磨加工等の表面加工により平坦化されてもよい。これにより、第１基板11の第２主面と第２基板12の第３主面とを良好に接着することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができる。
第１基板11の第１主面と第１基板11の第２主面とは、第１基板11と第２基板12とを接着する前に、予め研磨加工等の表面加工により平坦化されていてもよい。
電子素子搭載用基板１の第１主面に位置した搭載部11ａ上に、長方形状の電子素子２を搭載し、この電子素子搭載用基板１を配線基板もしくは電子素子搭載用パッケージに搭載することによって電子装置を作製できる。電子素子搭載用基板１に搭載される電子素子２は、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子やＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）等の受光素子である。例えば、電子素子２は、Ａｕ−Ｓｎ等の接合材によって、一方の金属層13の搭載部11ａ上に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材４を介して電子素子２の電極と他方の金属層13とが電気的に接続されることによって電子素子搭載用基板１に搭載される。電子素子２の電極と他方の金属層13とは、図４に示す例では、複数の接続部材４により電気的に接続されている。電子素子搭載用基板１が搭載される配線基板もしくは電子素子搭載用パッケージは、例えば、第１基板11と同様に、セラミックス等の絶縁基体を用いることができ、表面に配線導体を有している。そして、電子素子搭載用基板１の金属層13と配線基板もしくは電子素子搭載用パッケージの配線導体とが電気的に接続される。
本実施形態の電子装置によれば、上記構成の電子素子搭載用基板１と、電子素子搭載用基板１の搭載部11ａに搭載された電子素子２と、電子素子搭載用基板１が搭載された配線基板または電子素子収納用パッケージとを有していることによって、長期信頼性に優れた電子装置とすることができる。
本実施形態の電子装置が、配線導体とモジュール用基板の接続パッドに半田等の接合材６を介して接続されて、電子モジュールとなる。これにより、電子素子２とモジュール用基板の接続パッドとが電気的に接続される。
本実施形態の電子モジュールによれば、上記構成の電子装置と、電子装置が接続されたモジュール用基板とを有することによって、長期信頼性に優れたものとすることができる。
本実施形態の電子素子搭載用基板１によれば、第１主面を有し、第１主面に位置し、長手方向の一端部が第１主面の外縁部に位置した矩形状である電子素子２の搭載部を有する第１基板11と、第１主面と相対する第２主面に位置し、炭素材料からなり、第２主面と対向する第３主面および第３主面と相対する第４主面を有する第２基板12とを有しており、平面透視において、第３主面または第４主面は、搭載部の長手方向の熱伝導より搭載部の長手方向に垂直に交わる方向の熱伝導が大きくなっていることにより、例えば電子装置の作動時に、電子素子２から発生する熱が、電子素子２の長手方向に対して異なる方向に放熱しやすくなり、電子素子２から発生する熱による電子素子２の膨張、特に電子素子２の長手方向への膨張を低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで良好に光を放出しやすくすることができる。
特に電子素子２としてＬＤ等の光素子を搭載する場合には、光を精度よく放出することができる光学装置用の電子素子搭載用基板１とすることができる。
特に電子素子２として高出力のＬＤ等の光素子を搭載する場合には、光を精度よく放出することができる光学装置用の電子素子搭載用基板１とすることができる。
また、電子素子搭載用基板１は、図１〜図４に示される例のように、長方形状の電子素子２に沿って、平面視にて、電子素子２の長手方向側が長くなるような長方形状であると、電子素子２の長手方向に対して垂直に交わる方向における電子素子搭載用基板１の幅が短くなり、電子素子２の長手方向に対して異なる方向に伝熱した熱が外部に良好に放熱されやすくすることができる。
本実施形態における電子素子搭載用基板１は、薄型で高出力の電子装置において好適に使用することができ、電子素子搭載用基板１における信頼性を向上することができる。例えば、電子素子２として、ＬＤ等の光素子を搭載する場合、薄型で指向性にすぐれた光学装置用の電子素子搭載用基板１として好適に用いることができる。
また、平面透視において、第２基板12は、一端部が位置した側に第１側面を有しており、第１側面は、第２基板12の厚み方向に垂直に交わる方向より第２基板12の厚み方向の熱伝導が大きいことにより、例えば電子装置の作動時に、電子素子２から発生する熱が、第１側面により厚み方向における第４主面側に放熱しやすくなり、電子素子２から発生する熱による電子素子２の膨張、特に電子素子２の長手方向への膨張をより低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することでより良好に光を放出しやすくすることができる。
また、第２基板12は第１側面と相対する第２側面を有しており、第２側面は、第２基板12の厚み方向に垂直に交わる方向より第２基板の厚み方向の熱伝導が大きいことにより、例えば電子装置の作動時に、電子素子２から発生する熱が、第２側面により厚み方向における第４主面側に放熱しやすくなり、電子素子２から発生する熱による電子素子２の膨張、特に電子素子２の長手方向への膨張をより低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することでより良好に光を放出しやすくすることができる。更に、上述のように第１側面においても、第２基板12の厚み方向に垂直に交わる方向より第２基板12の厚み方向の熱伝導が大きいと、例えば電子装置の作動時に、電子素子２から発生する熱が、第１側面および第２側面により厚み方向における第４主面側に効果的に放熱しやすくなり、電子素子２から発生する熱による電子素子２の膨張、特に電子素子２の長手方向への膨張を効果的に低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することでより良好に光を放出しやすくすることができる。
第１の実施形態における電子素子搭載用基板１は、例えば、以下の製造方法により製作することができる。
最初に、図５（ａ）に示される例のように、第１基板11と第２基板12とを準備する。第１基板11の第２主面と第２基板12の第３主面とは、それぞれの平面度が10μｍ以下に形成されてもよい。次に、図５（ｂ）に示される例のように、第１基板11の第２主面と第２基板12の第３主面とをＴiＣｕＡｇ合金からなる活性ろう材等の接合材３により接合して複合基板を形成する。この際、接合材３の厚みは、10μｍ程度に設けられる。次に、第１基板11の第１主面に金属層13を形成する。この際、金属層13は、複合基板内に設けられた第２基板12のＸ方向（熱伝導率λｘ＞＞熱伝導率λｙ）と搭載部11ａの長手方向とが垂直に交わるように配置して形成することによって、図５（ｃ）に示される例のように、電子素子搭載用基板１が形成される。
なお、第１基板11の第１主面への金属層13となる薄膜層の形成、および薄膜層上へのめっき層の形成の際に、予め第２基板12の露出する表面に、樹脂、セラミックス、金属等からなる保護膜を設けておくと、電子素子搭載用基板１の製作時に炭素材料からなる第２基板12が剥き出しにならないため、薬品等による変質を低減することができる。
本実施形態の電子素子搭載用基板１の熱伝導率は、例えば、レーザーフラッシュ法等の分析方法により測定することができる。また、第２基板12の熱伝導率を測定する場合には、第１基板11と第２基板12とを接合する接合材３を除去し、第２基板12に対して、レーザーフラッシュ法等の分析方法により測定することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態による電子素子搭載用基板について、図６〜図９を参照しつつ説明する。
第２の実施形態における電子装置において、上記した実施形態の電子装置と異なる点は、第２基板12の第３主面と第４主面とに第１基板11（111,112）がそれぞれ接合、すなわち、第２基板12が、２枚の第１基板11（111,112）の間に積層されている点である。また、第１基板112の第１主面（図６〜図９では、電子素子搭載用基板１の下面）には、接合層14が位置している。金属層13および接合層14は、図６に示す例において、ハッチングにて示している。
第２の実施形態における電子素子搭載用基板１によれば、上記した実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、電子素子２の長手方向の膨張方向に対して、異なる方向に放熱しやすくすることで、電子素子の長手方向への膨張を低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで良好に光を放出しやすくすることができる。
また、第２基板12が、２枚の第１基板11の間に積層されていることから、第１基板11と第２基板12との熱膨張の違いによる電子素子搭載用基板１の歪みが抑制され、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで良好に光を放出しやすくすることができる。
第２の実施形態の電子素子搭載用基板１において、第１基板111の第２主面と第２基板12の第３主面、および第１基板112の第２主面と第２基板12の第４主面とがＴiＣｕＡｇ合金からなる活性ろう材等の接合材３により接合されている。
第２の実施形態の電子素子搭載用基板１においても、第１の実施形態と同様に、第１基板11（111,112）および第２基板12は、平面視にて、それぞれ方形状をしている。方形状の第１基板11と方形状の第２基板12とを接着することにより、方形状の複合基板が形成される。なお、方形状とは、正方形状、長方形状等の四角形状である。図６〜図９に示す例において、第１基板11（111,112）と第２基板12とは長方形状をしており、長方形状の複合基板が形成される。
第１基板11（111,112）の基板厚みＴ１（Ｔ11、Ｔ12）は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、例えば、50μｍ〜500μｍ程度であり、第２基板12の基板厚みＴ２は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、例えば、100μｍ〜2000μｍ程度である。第１基板11（111,112）と第２基板12とは、Ｔ２＞Ｔ１（Ｔ11）であると、第１基板111の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。
第１基板11（111,112）の熱伝導率κは、図７に示す例のように、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、それぞれの基板での平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで略一定であり、第１基板11（111,112）の厚み方向におけるＺ方向も平面方向におけるＸ方向とＹ方向と同等である（κｘ≒κｙ≒κｚ）。例えば、第１基板11（111,112）として、窒化アルミニウム質焼結体が用いられる場合、第１基板11（111,112）は、100〜200Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率κである基板が用いられる。
第２基板12の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで大きさが異なっている。図７に示す、第２基板12のそれぞれの方向における熱伝導率λｘ、λｙ、λｚの関係は、「熱伝導率λｘ≒熱伝導率λｚ＞＞熱伝導率λｙ」である。第２基板12の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向と厚み方向におけるＺ方向とが同等であり、平面方向におけるＹ方向が異なっている。例えば、第２基板12の熱伝導率λｘおよび熱伝導率λｚは、1000Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、第２基板12の熱伝導率λｙは、４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
なお、第２基板12の第３主面と第４主面とに接合される２枚の第１基板11（111,112）は、それぞれ同一材料の基板が用いられてもよい。例えば、第１基板111が、熱伝導率が150Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム質焼結体の場合、第１基板112は、熱伝導率が150Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム質焼結体であってもよい。第２基板12の第３主面と第４主面とに接合される第１基板111の材料と第１基板112との材料が同一としておくことにより、電子素子搭載用基板１の歪みを良好に低減することができる。
また、第２基板12の第３主面と第４主面とに接合される２枚の第１基板11（111,112）は、それぞれの厚みの差が10%以内（0.9Ｔ12≦Ｔ11≦1.1Ｔ12）であってもよく、同一の厚みの基板（Ｔ11＝Ｔ12）であってもよい。例えば、第１基板111の厚みが、100μｍである場合、第１基板112の厚みは、100μｍでもよく、90μｍ〜110μｍであってもよい。第２基板12の第３主面と第４主面とに接合される第１基板111の厚みと第１基板112の厚みとを同等にしておくことにより、電子素子搭載用基板１の歪みを良好に低減することができる。
また、図６〜図９に示す例のように、第４主面側に接合された第１基板112において、下面側に接合層が位置しても構わない。第１基板112の接合層は、例えば、電子素子搭載用基板１と配線基板または電子素子搭載用パッケージに位置した導体層との接合等に用いることができる。接合層は、上述の金属層13と同様な方法により製作することができる。また、第１基板112の金属層13は、第１基板112の下面の略全面に位置しておくことで、電子素子搭載用基板１から配線基板または電子素子搭載用パッケージへの放熱性を良好なものとすることができる。
第２の実施形態における電子素子搭載用基板１は、例えば、以下の製造方法により製作することができる。
最初に、図９（ａ）に示される例のように、第１基板11（111,112）と第２基板12とを準備する。次に、図９（ｂ）に示される例のように、第１基板111と第２基板12および第１基板112と基板12とをそれぞれＴiＣｕＡｇ合金からなる活性ろう材等の接合材３により接合して複合基板を形成する。第１基板111と第２基板12および第１基板112と基板12とは同時に接合してもよい。この際、接合材３の厚みは、それぞれ10μｍ程度に設けられる。次に、第１基板11の第１主面に金属層13を形成する。この際、金属層13は、複合基板内に設けられた第２基板12のＸ方向（熱伝導率λｘ＞＞熱伝導率λｙ）と搭載部11ａの長手方向とが垂直に交わるように配置して形成することによって、図９（ｃ）に示される例のように、電子素子搭載用基板１が形成される。
なお、第１基板11の第１主面への金属層13となる薄膜層の形成、および薄膜層上へのめっき層の形成の際に、予め第２基板12の露出する側面に、樹脂、セラミックス、金属等の保護膜を設けておくと、電子素子搭載用基板１の製作時に炭素材料からなる第２基板12が剥き出しにならないため、薬品等による変質を低減することができる。
第２の実施形態の電子素子搭載用基板１は、上述の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様の製造方法を用いて製作することができる。
また、第２の実施形態の電子素子搭載用基板１は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、長方形状の電子素子２に沿って、平面視にて、電子素子２の長手方向側が長くなるような長方形状であると、電子素子２の長手方向に対して垂直に交わる方向における電子素子搭載用基板１の幅が短くなり、電子素子２の長手方向に対して異なる方向に放熱した熱が外部に良好に放熱されやすくすることができる。
また、第２の実施形態の電子素子搭載用基板１は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第１基板11（111）の第１主面および第２主面を研磨加工等の表面加工により平坦化されてもよい。第１基板11（111）と第２基板12との接着を良好にすることができるとともに、第１基板11（111）の第１主面への金属層を良好に形成することができ、第１基板11の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。
また、第１基板11（112）の第１主面および第２主面を研磨加工等の表面加工により平坦化されてもよい。これにより、第１基板11（112）と第２基板12との接着を良好にすることができるとともに、第１基板11（112）と配線基板または電子素子収納用パッケージとの接着を良好なものとすることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態による電子装置について、図10〜図13を参照しつつ説明する。
第３の実施形態における電子素子搭載用基板１において、上記した実施形態の電子素子搭載用基板１と異なる点は、２枚の第１基板11の間に、複数の第２基板12（121,122,123）が積層されている点である。複数の第２基板12（121,122,123）は、隣接する第２基板12同士（121と122、122と123）が、それぞれの平面方向における熱伝導率λが異なって配置している。金属層13および接合層14は、図10に示す例において、ハッチングにて示している。
第３の実施形態における電子素子搭載用基板１によれば、上記した実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、電子素子２の長手方向の膨張方向に対して、異なる方向に放熱しやすくすることで、電子素子２の長手方向への膨張を低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで良好に光を放出しやすくすることができる。
また、２枚の第１基板11の間に、平面方向における熱伝導率λが異なる複数の第２基板12が積層されていることから、電子素子搭載用基板１の歪みが抑制され、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで良好に光を放出しやすくすることができる。
第３の実施形態の電子素子搭載用基板１において、第１基板111の第２主面と第２基板121の第３主面、および第１基板112の第２主面と第２基板123の第４主面とがＴiＣｕＡｇ合金からなる活性ろう材等の接合材３により接合されている。
第３の実施形態の電子素子搭載用基板１においても、第１の実施形態と同様に、第１基板11および第２基板12は、平面視にて、それぞれ方形状をしている。方形状の第１基板11と方形状の第２基板12とを接着することにより、方形状の複合基板が形成される。なお、方形状とは、正方形状、長方形状等の四角形状である。図10〜図13に示す例において、第１基板11と第２基板12とは長方形状をしており、長方形状の複合基板が形成される。
第３の実施形態の電子素子搭載用基板１においても、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第１基板11（111,112）および第２基板12（121,122,123）は、平面視にて、それぞれ方形状をしている。方形状の第１基板11と方形状の第２基板12とを接着することにより、方形状の複合基板が形成される。なお、方形状とは、正方形状、長方形状等の四角形状である。図10〜図13に示す例において、第１基板11（111,112）と第２基板12（121,122,123）とは長方形状をしており、長方形状の複合基板が形成される。
第１基板11（111,112）の基板厚みＴ１は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、例えば、50μｍ〜500μｍ程度であり、第２基板12（121,122,123）の基板厚みＴ２は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、例えば、100μｍ〜2000μｍ程度である。第１基板11（111,112）と第２基板12（121,122,123）とは、Ｔ２＞Ｔ１であると、第１基板111の熱を第２基板12に良好に放熱することができるとなる。
第１基板11（111,112）の熱伝導率κは、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、それぞれの基板での平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで略一定であり、第１基板11（111,112）の厚み方向におけるＺ方向も平面方向におけるＸ方向とＹ方向と同等である（κｘ≒κｙ≒κｚ）。例えば、第１基板11（111,112）として、窒化アルミニウム質焼結体が用いられる場合、第１基板11（111,112）は、100〜200Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率κである基板が用いられる。
第２基板12（211,212,213）の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向とＹ方向とで大きさが異なっている。複数の第２基板12（211,212,213）のそれぞれの熱伝導率λは、例えば、図11に示す例のように、以下のようになっている。
第２基板121（上面側） ：熱伝導率λｘ１≒熱伝導率λｚ１＞＞熱伝導率λｙ１
第２基板122（中間） ：熱伝導率λｙ２≒熱伝導率λｚ２＞＞熱伝導率λｘ２
第２基板123（下面側） ：熱伝導率λｘ３≒熱伝導率λｚ３＞＞熱伝導率λｙ３
第２基板121と第２基板123の熱伝導率λは、平面方向におけるＸ方向と厚み方向におけるＺ方向とで同等であり、平面方向におけるＹ方向が異なっている。第2基板122の熱伝導率λは、平面方向におけるＹ方向と厚み方向におけるＺ方向とで同等であり、平面方向におけるＸ方向が異なっている。例えば、第２基板121の熱伝導率λｘ１および熱伝導率λｚ１は、1000Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、第２基板12の熱伝導率λｙ１は、４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。第２基板122の熱伝導率λｙ２および熱伝導率λｚ２は、1000Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、第２基板12の熱伝導率λｘ２は、４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。第２基板123の熱伝導率λｘ３および熱伝導率λｚ３は、1000Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、第２基板123の熱伝導率λｙ３は、４Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
第２基板121の第３主面は、第１基板111の第1主面に配置される搭載部11ａの長手方向の熱伝導より搭載部11ａの長手方向に垂直に交わる方向の熱伝導が大きくなるように、第１基板111の第２主面に接着されている。
隣接する第２基板12同士（第２基板121と第２基板122、または第２基板122と第２基板123）の熱伝導率λは、図11に示される例のように、少なくとも平面透視にて90度回転しており、隣接する第２基板12同士（第２基板121と第２基板122、または第２基板122と第２基板123）の熱伝導率が大きくなる方向同士が垂直に交わるようにしてもよい。これにより、第２基板123より第１基板122への伝熱が面全体として放熱できるので、電子素子２の長手方向への膨張を低減し、電子素子２の位置ずれ、または電子素子搭載用基板１の歪みを抑制することで良好に光を放出しやすくすることができる。
なお、第２基板121の第３主面と第２基板123の第４主面とに接合される２枚の第１基板11（111,112）は、第２の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、それぞれ同一材料の基板が用いられてもよい。例えば、第１基板111が、熱伝導率が150Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム質焼結体の場合、第１基板112は、熱伝導率が150Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム質焼結体であってもよい。第２基板121の第３主面と第２基板123の第４主面とに接合される第１基板111の材料と第１基板112との材料が同一としておくことにより、電子素子搭載用基板１の歪みを良好に低減することができる。
また、第２基板12の第３主面と第２基板123の第４主面とに接合される２枚の第１基板11（111,112）は、第２の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、それぞれの厚みの差が10%以内であってもよく、同一の厚みの基板であってもよい。例えば、第１基板111の厚みが、100μｍである場合、第１基板112の厚みは、100μｍでもよく、90μｍ〜110μｍであってもよい。第２基板121の第３主面と第２基板123の第４主面とに接合される第１基板111の厚みと第１基板112の厚みとを同等にしておくことにより、電子素子搭載用基板１の歪みを良好に低減することができる。
また、２枚の第１基板11（111,112）の間に配置される複数の第２基板12（121,122,123）は、それぞれの厚みの差が10%以内（0.9Ｔ22≦Ｔ21≦1.1Ｔ22、0.9Ｔ23≦Ｔ21≦1.1Ｔ23）であってもよく、同一の厚みの基板（Ｔ21＝Ｔ22＝Ｔ23）であってもよい。例えば、第２基板121の厚みが、1000μｍである場合、第２基板122の厚みは、1000μｍでもよく、900μｍ〜1100μｍであってもよい。また、第２基板123の厚みは、1000μｍでもよく、900μｍ〜1100μｍであってもよい。複数の第２基板12（121,122,123）のそれぞれの厚みを同等にしておくことにより、電子素子搭載用基板１の歪みを良好に低減することができる。
また、図10〜図13に示す例のように、第４主面側に接合された第１基板112において、下面側に接合層が位置しても構わない。第１基板112の接合層は、例えば、電子素子搭載用基板１と配線基板または電子素子搭載用パッケージに位置した導体層との接合等に用いることができる。接合層は、上述の金属層13と同様な方法により製作することができる。また、第１基板112の金属層13は、第１基板112の下面の略全面に位置しておくことで、電子素子搭載用基板１から配線基板または電子素子搭載用パッケージへの放熱性を良好なものとすることができる。
第３の実施形態における電子素子搭載用基板１は、例えば、以下の製造方法により製作することができる。
最初に、図13（ａ）に示される例のように、第１基板11（111,112）と複数枚からなる第２基板12（121,122,123）とを準備する。なお、複数枚からなる第２基板12は、隣接する第２基板12同士が、それぞれの平面方向における熱伝導率λが異なって配置している。次に、図13（ｂ）に示される例のように、第１基板111と第２基板12（121,122,123）および第１基板112と基板12（121,122,123）とをそれぞれＴiＣｕＡｇ合金からなる活性ろう材等の接合材３により接合する。第１基板111と第２基板12（121,122,123）および第１基板112と基板12（121,122,123）とは同時に接合してもよい。この際、接合材３の厚みは、それぞれ10μｍ程度に設けられる。次に、第１基板11の第１主面に金属層13を形成する。この際、金属層13は、複合基板内に設けられた第２基板121のＸ方向（熱伝導率λｘ＞＞熱伝導率λｙ）と搭載部11ａの長手方向とが垂直に交わるように配置して形成することによって、図13（ｃ）に示される例のように、電子素子搭載用基板１が形成される。
例えば、第１基板11（111,112）として、厚みが0.15ｍｍであり、熱伝導率が170Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム質焼結体を用い、第２基板12（121,122,123）として、厚みがそれぞれの厚みが１ｍｍであるグラフェンが積層した構造体を用いて、総厚みが３．３ｍｍであり、平面視で方形状であり縦および横の大きさが１０ｍｍの電子素子搭載用基板１を作製した。この電子素子搭載用基板１に対して、上述のレーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定したところ、第３の実施形態における電子素子搭載用基板１の熱伝導率は、650Ｗ／ｍ・Ｋであった。
なお、第１基板11の第１主面への金属層13となる薄膜層の形成、および薄膜層上へのめっき層の形成の際に、予め第２基板12の露出する側面に、樹脂、セラミックス、金属等からなる保護膜を設けておくと、電子素子搭載用基板１の製作時に炭素材料からなる第２基板12が剥き出しにならないため、薬品等による変質を低減することができる。
第３の実施形態の電子素子搭載用基板１は、上述の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様の製造方法を用いて製作することができる。
また、第３の実施形態の電子素子搭載用基板１は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、長方形状の電子素子２に沿って、平面視にて、電子素子２の長手方向側に長くなるような長方形状であると、電子素子２の長手方向に対して垂直に交わる方向における電子素子搭載用基板１の幅が短くなり、電子素子２の長手方向に対して異なる方向に放熱した熱が外部に良好に放熱されやすくすることができる。
また、第３の実施形態の電子素子搭載用基板１は、第１の実施形態の電子素子搭載用基板１および第２の実施形態の電子素子搭載用基板１と同様に、第１基板11（111,112）の第１主面および第２主面を研磨加工等の表面加工により平坦化されてもよい。
本開示は、上述の実施形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、第１基板11と第２基板12とを接着させた複合基板の角部に切欠き部または面取り部を有している方形状であっても構わない。
第１基板11の第１主面に位置した金属層13は、上述の例では、薄膜法により形成しているが、従来周知のコファイア法またはポストファイア法等を用いた金属層であっても構わない。このような金属層13を用いる場合は、金属層13は、第１基板11と第２基板12との接合前にあらかじめ第１基板11の第１主面に設けられる。なお、第１基板11の平面度を良好なものとするために、上述の第１の実施形態に示されたように、第１基板11の第１主面に位置した金属層13は、薄膜法により形成してもよい。

Claims (5)

  1. 第１主面を有し、該第１主面に位置し、長手方向の一端部が前記第１主面の外縁部に位置した矩形状である電子素子の搭載部を有する第１基板と、
    前記第１主面と相対する第２主面に位置し、炭素材料からなり、該第２主面と対向する第３主面および該第３主面と相対する第４主面を有する第２基板とを有しており、
    平面透視において、前記第３主面または前記第４主面は、前記搭載部の長手方向の熱伝導より前記搭載部の長手方向に垂直に交わる方向の熱伝導が大きいことを特徴とする電子素子搭載用基板。
  2. 平面透視において、前記第２基板は、前記一端部が位置した側に第１側面を有しており、
    該第１側面は、前記第２基板の厚み方向に垂直に交わる方向より前記第２基板の厚み方向の熱伝導が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子素子搭載用基板。
  3. 前記第２基板は、前記第１側面と相対する第２側面を有しており、
    該第２側面は、前記第２基板の厚み方向に垂直に交わる方向より前記第２基板の厚み方向の熱伝導が大きいことを特徴とする請求項２に記載の電子素子搭載用基板。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子素子搭載用基板と、
    該電子素子搭載用基板の前記搭載部に搭載された電子素子と、
    前記電子素子搭載用基板が搭載された配線基板または電子素子収納用パッケージとを有していることを特徴とする電子装置。
  5. 請求項４に記載の電子装置と、
    該電子装置が接続されたモジュール用基板とを有することを特徴とする電子モジュール。
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