JP2002198555A

JP2002198555A - 半導体素子搭載用基板及び該基板を使用した半導体デバイス

Info

Publication number: JP2002198555A
Application number: JP2000395152A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takeyama; 祥史竹山; Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Satoshi Yamada; 聡山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-12
Also published as: US20020167064A1; US6664597B2

Abstract

(57)【要約】【目的】レジストを使用せずに位置ズレの生起を防いで
半導体素子の実装を可能にすると共に該半導体素子熱を
効率よく放熱するのに優れた構造を有する半導体素子搭
載用基板を提供する。【構成】半導体素子用の回路パターン（４）を有する半
導体素子（１）の搭載用基板（５）であって、該基板
（５）は絶縁性であり、該基板は凸形状の絶縁部と凹形
状の絶縁部が隣接して交互に配列した凹凸形状部を下部
に有し、該凹凸形状部上に凹形状部を有し、前記回路パ
ターン（４）は前記下部の凹凸形状部の凹形状内に設け
られていることを特徴とする半導体素子搭載用基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を搭載
するための絶縁性の基板であって、該基板上に搭載され
る半導体素子について放熱を効率的に行う機能を有する
半導体素子搭載用基板に関する。本発明は、また、前記
基板上に搭載された半導体素子からなる半導体デバイス
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、温室効果すなわちＣＯ２の増加に
よる地球の温暖化が問題となっており、ＣＯ２を排出し
ないクリーンなエネルギー源開発への要求がますます高
まっている。そうしたエネルギー源の１つとして原子力
発電が挙げられるが、放射性廃棄物の等の解決の難しい
問題があるころから、安全性が高く且つ大気汚染物質を
排出しないクリーンなエネルギー源の提供に対する要求
が高まってきている。こうしたことから、太陽電池は、
太陽光を電気エネルギーに変換するものであって汚染物
質の排出はなく、安全であり、取り扱いが容易であるこ
とから、クリーンなエネルギー源として注目を集めてい
る。

【０００３】現在、幾多の太陽電池が提案されていて、
それらの中幾つかは電力源として実際に使用されてい
る。そうした太陽電池は、単結晶シリコン或いは多結晶
シリコンを用いた結晶系の太陽電池、非晶質シリコンを
用いた非晶質系の太陽電池、及び化合物半導体系の太陽
電池に大別される。また設置の形態により、例えば特開
平５−８２８２０号公報に開示されているようなフレー
ム型太陽電池、例えば特開平７−１３１０４８号公報に
開示されているようなフレームレス型太陽電池、例えば
特開平８−１７７１８７号公報及び特開平１１−９７７
２７号公報に開示されてるような屋根材一体型太陽電
池、例えば特開平９−８３００６号公報に開示されてい
るような集光型の太陽電池などに分類される。

【０００４】上述したような太陽電池については、その
コストの中で最も大きな割合を占めるのは太陽電池を構
成するセル（光電変換素子）の材料費であり、そのため
太陽電池のコストを下げるには該セルの材料使用量を減
らすことが必要である。集光型の太陽電池は、高価な光
電変換素子（セル）の能力を有効活用して発電コストを
低減するために、太陽光をレンズで数倍〜数百倍に集光
し、該太陽電池の光電変換素子への入射光量を増加させ
ることで、該光電変換素子の使用量を極力減らすように
した形態のものである。

【０００５】上記特開平９−８３００６号公報に開示さ
れた集光型の太陽電池は、ガラス、樹脂材料又はセラミ
ックス等で構成された支持基板上に、砒素ガリウム等の
化合物半導体材料で構成された太陽電池を配置し、該太
陽電池からその上部に向かって開口面積が広くなるテー
パ状の凹部を設け、該凹部に、ポリスチレン等の樹脂か
らなり、表面がレンズ状に加工された高屈折率の集光構
造体が配置されたものである。特開平７−２３１１１１
号公報には、集光型の太陽電池用基板が開示されてい
る。該太陽電池用基板は、一辺が２ｍｍ程の小型の太陽
電池がデュアルインラインパッケージ等の標準的なＩＣ
タイプのキャリアに接続され、該キャリアをスルーホー
ル基板等のプリント基板に取付けることによって、電気
接続がなされる構造となっている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】上述した太陽電池は、該太陽電池の温度が
上昇すると、その発電効率が低下するという性質があ
る。この問題を解決するために、例えば特開平９−８３
００３号公報に開示されるように、太陽電池が取付けら
れる支持基板に冷却フィンを設けると共に、冷却通風炉
を形成することで、太陽電池の温度上昇を防いでいる。
この冷却方法は、該太陽電池が、その温度が著しく上昇
することのない環境に置かれている場合には有効であ
る。しかし、集光型の太陽電池の場合、集光度の増加と
共に該太陽電池の温度上昇も著しくなる。この場合の該
太陽電池の急激な温度上昇は、前記公報に記載されたよ
うな冷却方法では充分に防止することはできない。この
点について、図を用いて詳しく説明する。

【０００７】図３は、単結晶シリコンで構成された集光
型の太陽電池の一例の構成を模式的に示す図である。図
３（ａ）は、該集光型の太陽電池をその受光面よりみた
外観模式図であり、図３（ｂ）は該太陽電池の第一の側
面の外観模式図であり、図３（ｃ）は該太陽電池の第二
の側面の外観模式図であり、図３（ｄ）は該太陽電池を
その非受光面からみた外観模式図である。図３におい
て、１は単結晶シリコンで構成された光起電力素子を示
し、２及び３は該光起電力素子の一対の取り出し電極を
示す。該光起電力素子１の内部には、図４に示すよう
に、複数のｐ型層及びｎ型層が交互に配列されて複数の
ｐ−ｎ接合を有する光電変換半導体層が設けられてい
て、該光電変換半導体層の各ｐ型層にはｐ層電極が接続
され、同様に各ｎ型層にはｎ層電極が接続されている。
前記光起電力素子１の一対の取出し電極２及び３は、夫
々絶縁材（図示せず）を介して、前記ｐ層電極及び前記
ｎ層電極と電気的に接続している。

【０００８】図５は、単結晶シリコンで構成されたフレ
ネルレンズにより集光する集光型の太陽電池の他の一例
の構成を模式的に示す図である。図５（ａ）は、該太陽
電池をその受光面よりみた外観模式図であり、図５
（ｂ）は該太陽電池の第一の側面の外観模式図であり、
図５（ｃ）は該太陽電池の第二の側面の外観模式図であ
り、図５（ｄ）は該太陽電池をその非受光面からみた外
観模式図である。図５において、１は、単結晶シリコン
で構成された光起電力素子の表面に設けられた円形の反
射防止膜を示し、該反射防止膜は、集光された太陽光が
照射される該光起電力素子の表面部分に設けられてい
る。図５において、２及び３は該光起電力素子の一対の
取り出し電極を示す。該光起電力素子の非受光面側に
は、該光起電力素子中の複数のｐ−ｎ接合を有する光電
変換半導体層のｐ型層及びｎ型層から延びｐ層電極及び
ｎ層電極と電気的に接続された一対の取出し電極２及び
３が設けられている。

【０００９】上述した図３及び図５に示すような集光型
の太陽電池においては、集光した太陽光を効率よく該太
陽電池中の光起電力素子に照射されることが求められて
おり、該太陽電池のアクティブエリアを限りなく１００
％に近づけるために、その取出し電極は一般的に該太陽
電池の非受光面に設けられる。このように非受光面側に
取出し電極を有する集光型の太陽電池は、ガラス、樹
脂、セラミックス等で構成された支持基板上に実装され
る。

【００１０】上述したように支持基板上に実装された太
陽電池の一例を図６を用いて説明する。図６（ａ）は、
上述した支持基板上に複数の光起電力素子（太陽電池）
を直列接続して配置した状態を上からみた外観模式図で
あり、図６（ｂ）は支持基板上に設けた回路パターンを
説明するための模式図であって、該支持基板を受光面側
からみた図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）における
C−C' 線に沿った断面を示す模式図である。図６にお
いて、５は、厚さ０．５〜１ｍｍ程度のセラミックスか
らなる支持基板を示す。支持基板５上には、厚さ０．０
１〜１ｍｍ程度の銅からなる回路パターン４が形成され
ている。更に回路パターン４上に光起電力素子１（太陽
電池）が配設される。回路パターン４上には、該光起電
力素子１を配設する際に使用する半田の流れを防止し、
更に該光起電力素子の配置位置を決めるレジスト６が形
成されている。回路パターン４上に形成されたレジスト
６によって決められた位置に光起電力素子が配置され、
光起電力素子の第一取出し電極２、及び第二取出し電極
３は、半田により回路パターン４に電気的に接続され
る。このように支持基板５上にパターンニングされた回
路パターン４により、支持基板５上の光起電力素子１に
よって起電された電力は外部に取り出される。

【００１１】ところで、集光型の太陽電池においては、
太陽光を集光レンズで数倍〜数百倍に集光するため、集
光した光起電力素子（太陽電池）の部分での温度の上昇
が著しく、数百度に達することは、一般的である。よっ
て該光起電力素子（太陽電池）に使用される材料及び該
光起電力素子（太陽電池）の構造について、優れた耐熱
性及び放熱特性が求められる。

【００１２】上述の光起電力素子（太陽電池）が実装さ
れた支持基板５と集光レンズ（図示せず）との位置関係
は通常固定されており、使用環境下で集光された太陽光
が光起電力素子（太陽電池）以外の部分に照射されるこ
とは、通常は有り得ない。しかしながら、例えばメンテ
ナンスなどの時に、支持基板と集光レンズの位置関係を
修正する必要がある。その際、誤って集光した太陽光が
レジスト６に照射するようになってしまった場合には、
一般にレジスト６としてエポキシ等の樹脂材料が使用さ
れるところ、集光した太陽光が照射該樹脂材料からなる
レジスト６に照射されると、レジスト６は著しく劣化す
る、或いは熱分解を起こして消失してしまうことがあ
る。図６に示すような従来の支持基板に使用するレジス
ト６は、特に太陽電池１を実装する際に、その機能を果
たし、使用環境下での必要性はほとんどないが、熱分化
時にごみを出す等の問題がある。この問題を解決する方
法として、支持基板５にレジスト６を設けないようにす
ることが考えられるが、例えばリフロー半田を使用して
光起電力素子１（太陽電池）を実装する場合、半田の流
れ出しと共に光起電力素子（太陽電池）が動き、所定の
位置に光起電力素子（太陽電池）を配置することができ
ないといった問題点がある。本発明は、従来技術におけ
る上述した問題点を解消し、光起電力素子（太陽電池）
の実装時に上述したようなレジストを使用する必要なく
して該光起電力素子を所定の位置に配置することを可能
にすると共に該光起電力素子の熱を効率的に放熱する機
能を有する、光起電力素子等の半導体素子用の支持基板
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するものであって、下述する構成の半導体素子搭載用基
板を提供する。即ち、半導体素子用の回路パターンを有
する半導体素子搭載用基板であって、該基板は絶縁性材
料で構成され、該基板は凹凸形状部と凹形状部が縦列し
た断面の表面形態を有し、前記凹凸形状部の表面は前記
凹形状部の底面を為し、前記凹凸形状部は凸形状の絶縁
部と凹形状の絶縁部が隣接して交互に配列した構成を有
し、前記回路パターンは前記凹凸形状部の凹形状内に設
けられていることを特徴とするものである。具体的に
は、前記半導体素子は電極を有し、該電極は、前記凹凸
形状部の凹形状内に、該凹形状内に設けられた前記回路
パターン上に該回路パターンと密接し且つ電気的に接続
して設けられ、前記半導体素子は、前記凹形状部内に設
けられ、且つ該半導体素子は前記凹凸形状部の凸形状の
絶縁部と密着すると共に前記基板に密着して設けられる
ようにしたものである。斯くなる構成によれば、従来技
術におけるようにレジストを設けることなして、基板側
に電極をもつ半導体素子の支持基板への実装を可能にす
ると共に、実装時の半導体素子の位置ずれを防ぐことが
できる。

【００１４】本発明の半導体素子搭載用基板は、上述し
たように、凸形状の絶縁部と凹形状の絶縁部が隣接して
交互に配列した凹凸形状部を下部に有し、該凹凸形状部
上に凹形状部を有する。前記凹凸形状部は、周囲が凸形
状の絶縁部で囲まれた凹形状の絶縁部が複数配列した構
成を有し、夫々の凹形状の絶縁部内には、半導体素子用
の回路パターンが設けられ且つ該回路パターン上に前記
半導体素子の電極の一つが該回路パターンと密接し且つ
電気的に接続して設けられ、隣接する凹形状の絶縁部の
間には凸形状の絶縁部が存在する構成になっている。そ
して、当該凹凸形状部上の前記凹形状部内には前記半導
体素子が設けられ、且つ該半導体素子は前記凹形状部の
下に位置する前記凹凸形状部の凸形状の絶縁部と密着す
ると共に前記基板に密着して設けられる。これにより、
該半導体素子の熱を絶縁性基板へ放熱することが可能と
なり、該半導体素子の昇温を抑えることができ、その特
性の劣化が防止される。本発明は、レジストが熱分解す
るような温度に昇温される半導体素子搭載用基板に特に
有効である。具体的には、照射される太陽光による著し
い外部要因的昇温がある集光型の光起電力素子に有効で
ある。

【００１５】本発明においては、絶縁性基板として、放
熱性に優れた絶縁性基板を用いることによって、前記半
導体素子の熱を効率よく該基板側に放熱することが可能
となる。また、該絶縁性基板として、セラミックスで構
成された絶縁性基板を用いる場合、該セラミックスとし
て１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化アルミ
ニウムなどを用いることで、該半導体素子の熱を効率よ
く該基板側に放熱することが可能となる。この他、前記
セラミックスとして、窒化けい素、窒化アルミニウム等
の該半導体素子を構成するシリコン材料と比較的熱膨張
係数が似通ったセラミックスを使用することで、該シリ
コン材料の耐久性が向上する。また銅からなる回路パタ
ーンを直接セラミックス基板に接着することも可能であ
る。これとは別に、上記半導体素子として、各種の放熱
が必要な素子が適応可能であるが、半導体素子が太陽電
池に使われる光起電力素子である場合、該光起電力素子
の内部発熱だけでなく、照射される太陽光による外部要
因的昇温があるため、昇温の程度が著しく、該光起電力
素子の支持基板には放熱特性が特に求められる。本発明
の上述した構成の基板は、この要求を充分に満足するも
のである。

【００１６】本発明は、上述した構成の基板上に搭載さ
れた半導体素子からなる半導体デバイスを提供する。該
半導体デバイスは、絶縁性の基板と該基板上に設けられ
た半導体素子とからなる半導体デバイスであって、前記
半導体素子は電極を有し、前記基板は凸形状の絶縁部と
凹形状の絶縁部が隣接して交互に配列した凹凸形状部を
下部に有し、該凹凸形状部上に凹形状部を有し、前記凹
凸形状部の凹形状内には前記半導体素子用の回路パター
ンと前記半導体素子の前記電極とがこの順序で両者が密
接し且つ電気的接続して配設され、前記半導体素子は前
記凹凸形状部上の前記凹形状部内に配設され、且つ該半
導体素子は前記凹凸形状部の凸形状の絶縁部と密着する
と共に前記基板に密着して配設されていることを特徴と
するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。（絶縁性基板）本発明における絶縁性基板は、半導体素
子を支持し且つ電気的に配線するものであって、公知の
ＩＣ基板、プリント基板などが好適に使用できる。該基
板の構成材料としては、例えば、アルミナ（Al₂O₃）、A
lN、Ｓｉ₃Ｎ₄、ベリリア等の金属酸化物、ガラスなどに
代表される無機絶縁物、エポキシ、フェノール、紙、ポ
リイミド、ポリエステル、テフロン（登録商標）等の樹
脂又は複数種の樹脂からなる樹脂物質、及びガラス繊維
と樹脂とを組合せてなる複合絶縁材が挙げられる。この
他、金属コア基板、鉄板ほうろう基板などの金属系基板
も適用可能である。これらを使用して本発明の半導体素
子搭載用基板を作製するについては、公知の絶縁基板の
加工方法や加工手順が採用できる。本発明における絶縁
性基板の下部に凹凸部を有し上部に凹部を有する形状
は、該基板が例えば有機絶縁材で構成される場合、硬化
後の基板をドリルによる切削又は熱プレス等による加工
に付して所定のパターンを形成する方法、或いは硬化前
の基板、例えばプルプレグシートに予めプレス等により
穴加工を行っておき、穴有り/穴無し形状のシートを重
ねて熱処理することで所定のパターンを形成する方法に
より形成することができる。該基板が例えばセラミック
スで構成される場合、硬化後の基板をレーザー加工に付
して所定のパターンを形成する方法、或いは硬化前の基
板、例えばグリーンシートに予めプレス等により穴加工
を行っておき、穴有り/穴無し形状のシートを重ねて熱
処理することで所定のパターンを形成する方法により形
成することができる。

【００１８】本発明における絶縁性基板は、放熱性に優
れた絶縁材料で構成されるのが望ましい。該基板を例
えば有機絶縁材で構成する場合、該有機絶縁材料に、例
えば、熱伝導率が約２０００Ｗ／ｍ・Ｋのダイヤモン
ド、６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化ホウ素、約２４０〜４
５０Ｗ／ｍ・ＫのＳｉＣやＢｅＯ、１００〜２００Ｗ／
ｍ・ＫのＡｌＮ、３０〜１００Ｗ／ｍ・ＫのＳｉ₃Ｎ₄、
或いは約２０Ｗ／ｍ・Ｋのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の粉末
を含浸させることで１〜数十Ｗ／ｍ・Ｋの高い熱伝導性
を持つ絶縁性基板とすることができる。また、特開昭５
３−１１７３８６号公報又は特開昭５８−３２０７２号
公報に開示された技術により、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、
ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄などのセラミックスが持つ常温、高温
での高い強度、優れた耐食性、溶融金属に濡れ難い特性
ばかりでなく、電気絶縁性でありながら高い熱伝導性を
持つという特性を利用したセラミックス製の絶縁性基板
とすることができる。こうしたセラミックス製の絶縁性
基板とすれば、ＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ・Ｂｏｎｄ・Ｃｏ
ｐｐｅｒ）或いは活性金属法によって該基板上に銅回路
板を接合することができ、高放熱性と高電気絶縁性を有
し、優れた半田付け性、ボンディング性、銅接着強度を
示し、また大型のシリコンペレットを直接該基板上へマ
ウントすることができる。

【００１９】（半導体素子）本発明においていう半導体
素子の代表例として、基板側に電極を設けるタイプの光
起電力素子が挙げられる。しかし、これに限定されるも
のではない。即ち、例えば、ハイブリッドＩＣやＳＳ
Ｒ、ＳＣＲ、ＩＧＢＴなどのパワートランジスタ等、放
熱を必要とする半導体素子であることもできる。こうし
た半導体素子は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非
晶質シリコン、或いは３−５族化合物半導体で構成され
たものであることができる。半導体素子が光起電力素子
である場合、非受光面側である基板側に電極を形成する
ことになるので、その厚みが、特に薄いことが求められ
る。該厚みは、例えば２００μｍ又はそれ以下であるこ
とが望ましい。尚、薄膜半導体素子（光起電力素子）の
形成方法としては、ワイヤソーによるシリコンインゴッ
トからの切り出し、ＳＯＩ等の公知の方法が適用可能で
ある。

【００２０】（基板上の回路）本発明における基板上の
回路は、半導体素子で整流又は起電された電流を、該半
導体素子の外部に取り出す為のもので、公知のＩＣ基板
或いはプリント基板など使用される回路が好適に適用で
きる。回路の材料としては、優れた半田付け性、ボン
ディング性、基板との高い接着性、及び導電率が高いこ
とが求められ、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｌ、
Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ等、或いはこれらの
金属を含む合金等の導電材料、及びこれらの金属を含有
する導電ペーストが適用可能である。回路の形成方法
としては、例えばメタライズ基板などの、基板上に導電
ペーストを印刷・乾燥・焼成にて回路を形成する方法、
例えばガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板、ＤＢＣセ
ラミックス基板などの、基板上に導体を貼り合せ、導体
にパターンレジスト・エッチング・銅箔表面処理にて回
路を形成する方法など公知の方法が適用可能である。該
回路の厚さは、前記半導体素子の電流量による抵抗ロス
が充分低くなる厚みにされ、例えば、０．０１乃至１ｍ
ｍが適用可能である。

【００２１】

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明をより詳細に
説明する。但し、これらの実施例は、本発明の内容を例
証するためのものであり、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。

【００２２】

【実施例１】図１は、本発明の半導体素子搭載用の支持
基板の一例の構成を模式的に示す図である。図１（ａ）
は該支持基板を上からみた外形模式図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるA−A' 線に沿った断面
を示す模式図であり、図１（c）は図１（ａ）における
支持基板に設けられた回路パターンを模式的に示す図で
あり、図１（d）は図１（c）におけるa−a' 線に沿っ
た断面を示す模式図である。図１において、５は、Ａｌ
Ｎ９７％以上からなるセラミックス（熱伝導率：約１６
０Ｗ／ｍ・Ｋ）で構成された、厚さが０．６５ｍｍであ
り、外形寸法が３０ｍｍ×３２ｍｍである、基板であ
る。このセラミックス基板の半導体素子１が配置される
部分には深さ０．４５ｍｍの凹部がレーザ加工にて設け
てあり、該凹部の下には複数の凹凸部（凹部の深さ：
０．３５ｍｍ）がレーザ加工にて設けてあり、該複数の
凹凸部の夫々の凹部内には、厚さ０．３ｍｍの銅からな
る回路パターン４が配置され、そして該回路パターン４
上に半導体素子の電極パッド２、３が配置され、両者は
ＤＢＣ法により接合されている。

【００２３】図１中、１は各々厚さ０．１ｍｍ、外形寸
法１５ｍｍ×１５ｍｍの単結晶シリコンからなる集光型
の太陽電池の光起電力素子であって、該光起電力素子の
非受光面である基板側には、銅からなる電力取出しの為
の電極パッド２及び３が配置されている。光起電力素子
１は電極パッド２及び３と、基板５の回路パターン４と
が当接する方向に、基板５の上記下部の凹凸部の凹部に
はめ込まれ、該電極パッド２及び３と、基板５の回路パ
ターン４とが半田又は導電性接着剤にて電気的、機械的
に接続される。この基板５の下部の凹凸部上に位置する
凹部に光起電力素子１をはめ込んでその位置決めをした
ことによって、光起電力素子１をその位置がズレルこと
なく実装できるようになった。

【００２４】

【実施例２】本実施例は、本発明の半導体素子搭載用の
支持基板の他の一例の構成を示す。本実施例の半導体素
子搭載用の支持基板は、以下に述べる点以外は、実施例
１におけると同様の構成である。即ち、５は、厚さ：
０．６５ｍｍ、外形寸法：３０ｍｍ×３２ｍｍのＡｌ₂
Ｏ₃９６％以上からなるセラミックス（熱伝導率：約２
０Ｗ／ｍ・Ｋ）で構成された基板である。このセラミッ
クス基板の半導体素子１が配置される部分には深さ０．
１ｍｍの凹部がレーザ加工にて設けてあり、該凹部の下
には複数の凹凸部（凹部の深さ：０．３５ｍｍ）がレー
ザ加工にて設けてあり、該複数の凹凸部の夫々の凹部内
には、厚さ０．３ｍｍの銅からなる回路パターン４が配
置され、そして該回路パターン４上に半導体素子の電極
パッド２、３が配置され、両者はＤＢＣ法により接合さ
れている。また、１は各々厚さ０．１ｍｍ、外形寸法１
５ｍｍ×１５ｍｍの単結晶シリコンからなる集光型の太
陽電池の光起電力素子であって、光起電力素子の非受光
面である基板側には、銅からなる電力取出しの為の電極
パッド２及び３が配置されている。光起電力素子１は電
極パッド２及び３と、基板５の回路パターン４とが当接
する方向に、基板５の上記下部の凹凸部の凹部にはめ込
まれ、該電極パッド２及び３と、基板５の回路パターン
４とが半田又は導電性接着剤にて電気的、機械的に接続
され接続され、同時に、光起電力素子１の非受光面であ
って電極パッド２、３のない部分は、基板５の当接する
部分に密着される。この光起電力素子１の非受光面であ
って電極パッド２、３のない部分と、基板５の当接する
部分を密着させたことによって、光起電力素子１におい
て発生した熱を効率よく基板側に放熱することができ
る。この基板５の下部の凹凸部上に位置する凹部に光起
電力素子１をはめ込んでその位置決めをしたことによっ
て、光起電力素子１の位置がズレルことなく該光起電力
素子を実装できるようになった。

【００２５】実施例２の実施例１との相違点は、実施例
１が光起電力素子の非受光面のうち、電極パッド２及び
３を有さない部分と基板の間に隙間があるのに対し、実
施例２は光起電力素子の非受光面全面を基板５と密着さ
せることにある。実施例１及び実施例２の夫々におい
て、基板に実装した太陽電池に約３０倍に集光した太陽
光を照射した場合の太陽電池の温度を測定したところ、
後述の比較例の基板構造では８３℃であったものが、当
該実施例の基板に実装した太陽電池においては７８℃に
低減できたとこが確認された。また、基板への放熱特性
を高めるためには、光起電力素子１の非受光面であって
電極パッド２、３のない部分と、基板５の当接する部分
の密着を高めることが有効であって、該当接部分に高熱
伝導性の絶縁樹脂層を設けても良い。

【００２６】

【比較例】図２は、本比較例に係わる支持基板及び該基
板に半導体素子を搭載した後の状態を模式的に示す図で
ある。図２（ａ）は該支持基板を上からみた外形模式図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるB−B' 線
に沿った断面を示す模式図であり、図２（c）は図２
（ａ）における支持基板に設けられた回路パターンを模
式的に示す図であり、図２（d）は図２（c）におけるｂ
−ｂ' 線に沿った断面を示す模式図である。図２にお
いて、５は、Al₂O₃９６％以上からなるセラミックス
（熱伝導率：約２０Ｗ／ｍ・Ｋ）で構成された、厚さが
０．６５ｍｍであり、外形寸法が３０ｍｍ×３２ｍｍで
ある、基板である。このセラミックス基板の半導体素子
１が配置される部分には深さ０．４５ｍｍの凹部がレー
ザ加工にて設けてあり、該凹部の半導体素子１の電極パ
ッド２、３が配置される部分には、厚さ０．３ｍｍの銅
からなる回路パターン４が配置され、そして該回路パタ
ーン４上に半導体素子の電極パッド２、３が配置され、
両者はＤＢＣ法により接合されている。

【００２７】図２中、１は各々厚さ０．１ｍｍ、外形寸
法１５ｍｍ×１５ｍｍの単結晶シリコンからなる集光型
の太陽電池の光起電力素子であって、該光起電力素子の
非受光面である基板側には、銅からなる電力取出しの為
の電極パッド２及び３が配置されている。光起電力素子
１は電極パッド２及び３と、基板５の回路パターン４と
が当接する方向に、基板５の上記凹部にはめ込まれ、該
電極パッド２及び３と、基板５の回路パターン４とが半
田又は導電性接着剤にて電気的、機械的に接続される。
この基板５の凹部に光起電力素子１をはめ込んでその位
置決めをしたことによって、光起電力素子１をその位置
がズレルことなく実装できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の半導体素子搭載用基板は、上述
したように、凸形状の絶縁部と凹形状の絶縁部が隣接し
て交互に配列した凹凸形状部を下部に有し、該凹凸形状
部上に凹形状部を有する。前記下部の凹凸形状部は、周
囲が凸形状の絶縁部で囲まれた凹形状の絶縁部が複数配
列した構成を有し、夫々の凹形状の絶縁部内には、半導
体素子用の回路パターンが設けられ且つ該回路パターン
上に前記半導体素子の電極の一つが該回路パターンと密
接し且つ電気的に接続して設けられ、隣接する凹形状の
絶縁部の間には凸形状の絶縁部が存在する構成になって
いる。そして、当該下部の凹凸形状部上の前記凹形状部
内には前記半導体素子が設けられ、且つ該半導体素子は
前記下部の凹凸形状部の凸形状の絶縁部と密着すると共
に前記基板に密着して設けられる。これにより、従来技
術におけるような耐熱性に劣るレジストを使用すること
なくして、絶縁性基板への実装時の半導体素子の位置ず
れを防ぐことができる。また、半導体素子の熱を絶縁性
基板へ放熱することが可能となり、該半導体素子の昇温
を抑えることができ、その特性の劣化が防止される。ま
た、本発明は、レジストが熱分解するような温度に昇温
される半導体素子搭載用基板に特に有効である。即ち、
半導体素子が、集光型の光起電力素子である場合、太陽
光などの照射により、著しく昇温するためレジストを実
質的に使用不可能であり、本発明による半導体素子の位
置決め方法が、特に有効である。更に、本発明の基板は
優れた放熱性能を有することから、集光型の光起電力素
子の昇温に係わる問題を冷却手段を用いることなくして
解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１及び実施例２に係わる基板に半導体素
子を実装した後の形状の一例を示す模式図である。

【図２】比較例に係わる基板に半導体素子を実装した後
の形状の一例を示す模式図である。

【図３】従来の集光型の太陽電池の一例の構成を模式的
に示す図である。

【図４】図３に示す集光型の太陽電池におけるｐ−ｎ接
合を有する光電変換半導体層の構成を模式的に示す図で
ある。

【図５】従来のフレネルレンズにより集光する集光型の
太陽電池の一例の構成を模式的に示す図である。

【図６】従来の基板に実装された太陽電池の一例を示す
模式図である。

【符号の説明】

１半導体素子２、３取出し電極４回路パターン５基板６レジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田聡東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5E338 AA18 BB03 BB19 BB25 BB63 BB75 CC01 CD01 CD32 EE02 EE32 5F051 AA02 EA20 GA03 JA02 JA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子用の回路パターンを有する半導
体素子搭載用基板であって、該基板は絶縁性材料で構成
され、該基板は凹凸形状部と凹形状部が縦列した断面の
表面形態を有し、前記凹凸形状部の表面は前記凹形状部
の底面を為し、前記凹凸形状部は凸形状の絶縁部と凹形
状の絶縁部が隣接して交互に配列した構成を有し、前記
回路パターンは前記凹凸形状部の凹形状内に設けられて
いることを特徴とする半導体素子搭載用基板。
【請求項２】前記半導体素子は電極を有し、該電極は前
記凹凸形状部の凹形状内に、該凹形状内に設けられた前
記回路パターン上に該回路パターンと密接し且つ電気的
に接続して設けられることを特徴とする半導体素子搭載
用基板。
【請求項３】前記半導体素子は、前記凹形状部内に設け
られ、且つ該半導体素子は前記凹凸形状部の凸形状の絶
縁部と密着すると共に前記基板に密着するように設けら
れることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子搭載
用基板。
【請求項４】前記半導体素子は電極を有し、該電極は前
記凹凸形状部の凹形状内に、該凹形状内に設けられた前
記回路パターン上に該回路パターンと密接し且つ電気的
に接続して設けられ、前記半導体素子は前記凹形状部内
に設けられ、且つ該半導体素子は前記凹凸形状部の凸形
状の絶縁部と密着すると共に前記基板に密着して設けら
れることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子搭載
用基板。
【請求項５】前記基板は、放熱性に優れたものであるこ
とを特徴とする請求項１乃至４に記載の半導体素子搭載
用基板。
【請求項６】前記基板は、その表面にレジストを有さな
いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
半導体素子搭載用基板。
【請求項７】前記半導体素子は、光起電力素子であるこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導
体素子搭載用基板。
【請求項８】絶縁性の基板と該基板上に設けられた半導
体素子とからなる半導体デバイスであって、前記半導体
素子は電極を有し、前記基板は凹凸形状部と凹形状部が
縦列した断面の表面形態を有し、前記凹凸形状部の表面
は前記凹形状部の底面を為し、前記凹凸形状部は凸形状
の絶縁部と凹形状の絶縁部が隣接して交互に配列した構
成を有し、前記凹凸形状部の凹形状内には前記半導体素
子用の回路パターンと前記半導体素子の前記電極とがこ
の順序で両者が密接し且つ電気的接続して配設され、前
記半導体素子は前記凹形状部内に配設され、且つ該半導
体素子は前記凹凸形状部の凸形状の絶縁部と密着すると
共に前記基板に密着して配設されていることを特徴とす
る半導体デバイス。
【請求項９】前記半導体素子が光起電力素子である請求
項８に記載の半導体デバイス。