JP2018137395A

JP2018137395A - Ｌｅｄモジュール、及び、絶縁回路基板

Info

Publication number: JP2018137395A
Application number: JP2017032347A
Authority: JP
Inventors: 航岩崎; Wataru Iwazaki; 雅人駒崎; Masahito Komazaki
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-08-30

Abstract

【課題】ＣＳＰと絶縁回路基板との間のはんだ接合信頼性に優れ、さらに放熱特性に優れており、安定して動作可能なＬＥＤモジュール、及び、このＬＥＤモジュールに用いられる絶縁回路基板を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子がセラミックス層上に配置されてチップサイズにパッケージされたＣＳＰ５０と、このＣＳＰ５０が搭載される絶縁回路基板１０と、を備え、絶縁回路基板１０は、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１のＣＳＰ５０が搭載される側の面に形成された回路層１２と、セラミックス基板１１の回路層１２とは反対側の面に形成された金属層１３と、を有しており、回路層１２がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、金属層１３が銅又は銅合金で構成されており、回路層１２とＣＳＰ５０との間にはんだ層２が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＬＥＤ素子がセラミックス層上に配置されてチップサイズにパッケージされたＣＳＰと、このＣＳＰが搭載される絶縁回路基板と、を備えたＬＥＤモジュール、上述のＬＥＤモジュールに用いられる絶縁回路基板に関するものである。

ＬＥＤ素子は、長寿命で安定した発光特性により、各種光源に幅広く用いられている。こうしたＬＥＤ素子の光変換効率は２０〜３０％程度であり、残りの７０〜８０％のエネルギーはＬＥＤ素子で熱となる。一方、ＬＥＤ素子は熱に弱いデバイスであり、一般的な動作保証温度は−１０〜８５℃程度である。このため、ＬＥＤ素子を搭載する絶縁回路基板には、ＬＥＤ素子で生じた熱を効率的に拡散するための放熱板や、熱交換を行う冷却器などが設けられている。

従来、上述のＬＥＤモジュールにおいては、複数のＬＥＤ素子がブロック化されたＬＥＤユニットが、例えば特許文献１に記載の絶縁回路基板上にはんだ接合された構造とされている。
ここで、特許文献１に記載の絶縁回路基板においては、金属ベース板と、この金属ベース板上に積層された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の上に形成された銅回路層と、を備えており、銅回路層にＬＥＤユニットがはんだ付けされている。そして、ＬＥＤユニットから発生した熱を効率的に放散させるために、金属ベース板の絶縁樹脂層とは反対側の面にグリース等を介してヒートシンクが積層配置されている。

特開２０１３−１５３１５７号公報

ところで、最近では、ひとつのＬＥＤ素子がセラミックス層上に配置されてチップサイズにパッケージされたＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）が提供されており、様々な形状の発光パターンを形成するために、複数のＣＳＰを絶縁回路基板上に任意のパターンで搭載したＬＥＤモジュールが提案されている。
このようなＣＳＰを用いた場合、ひとつのＣＳＰにおける接合面積が小さいため、ＣＳＰと回路層との接合信頼性を従来よりも向上させる必要があった。また、光量を確保するために、上述のＣＳＰの集積密度を高くした場合には、熱的負荷が大きくなるといった問題があった。

ここで、ＣＳＰはセラミックス層を有していることから、このセラミックス層に近似した熱膨張係数を有している。一方、特許文献１に記載された絶縁回路基板は、金属ベース板が主体の構成とされるとともに金属に近似した熱膨張係数を有する絶縁樹脂層が形成されていることから、全体として金属に近似した熱膨張係数を有している。このため、ＬＥＤモジュールを使用した際に温度変化した場合に、ＣＳＰと絶縁回路基板との熱膨張係数の差によってはんだ層に熱歪が作用し、はんだ接合の信頼性が低下してしまうといった問題があった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、ＣＳＰと絶縁回路基板との間のはんだ接合信頼性に優れ、さらに放熱特性に優れており、安定して動作可能なＬＥＤモジュール、及び、このＬＥＤモジュールに用いられる絶縁回路基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ素子がセラミックス層上に配置されてチップサイズにパッケージされたＣＳＰと、このＣＳＰが搭載される絶縁回路基板と、を備え、前記絶縁回路基板は、セラミックス基板と、このセラミックス基板の前記ＣＳＰが搭載される側の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の前記回路層とは反対側の面に形成された金属層と、を有しており、前記回路層がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記金属層が銅又は銅合金で構成されており、前記回路層と前記ＣＳＰとの間にはんだ層が形成されていることを特徴としている。

この構成のＬＥＤモジュールによれば、絶縁回路基板は、セラミックス基板と、このセラミックス基板の前記ＣＳＰが搭載される側の面に形成された回路層を有しており、この回路層が比較的変形抵抗が小さいアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているので、絶縁回路基板の熱膨張係数がセラミックス基板に近似することになり、セラミックス層を有するＣＳＰの熱膨張係数と絶縁回路基板の熱膨張係数の差が小さくなる。これにより、ＬＥＤモジュールを使用した際に温度変化した場合であっても、ＣＳＰと回路層との間に形成されたはんだ層に大きな熱歪が負荷されることを抑制でき、はんだ接合信頼性を向上させることができる。
また、絶縁回路基板が銅又は銅合金からなる金属層を有しているので、ＣＳＰで発生した熱を金属層において面方向に大きく広げることができ、放熱特性を向上させることが可能となる。これにより、複数のＣＳＰの集積密度を高くした場合であっても、ＬＥＤモジュールを安定して動作させることができる。

ここで、本発明のＬＥＤモジュールにおいては、前記回路層の厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされているこことが好ましい。
この場合、回路層の厚さが２００μｍ以下と比較的薄く形成されているので、絶縁回路基板の熱膨張係数がさらにセラミックス基板に近似することになり、ＣＳＰと回路層との間に形成されたはんだ層に大きな熱歪が負荷されることを抑制でき、はんだ接合信頼性をさらに向上させることができる。また、回路層が薄く形成されているので、微細な回路パターンを形成することが可能となり、複数のＣＳＰを高い密度で搭載することができる。さらに、回路層の厚さが１０μｍ以上とされているので、回路層における導電性を確保することができる。

また、本発明のＬＥＤモジュールにおいては、前記ＣＳＰの前記セラミックス層と、前記絶縁回路基板の前記セラミックス基板と、が同種類のセラミックス材料で構成されていることが好ましい。
この場合、ＣＳＰの熱膨張係数と絶縁回路基板の熱膨張係数の差をさらに小さくすることができ、ＣＳＰと回路層との間に形成されたはんだ層に大きな熱歪が負荷されることを抑制でき、はんだ接合信頼性をさらに向上させることができる。

本発明の絶縁回路基板は、上述のＬＥＤモジュールに用いられる絶縁回路基板であって、セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された金属層と、を有しており、前記回路層がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記金属層が銅又は銅合金で構成されていることを特徴としている。

この構成の絶縁回路基板によれば、セラミックス基板の一方の面に形成された回路層が、変形抵抗が比較的小さいアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているので、絶縁回路基板の熱膨張係数がセラミックス基板に近似することになる。
一方、セラミックス基板の一方の面に熱伝導性に優れた銅又は銅合金からなる金属層が形成されているので、金属層において熱を面方向に拡げることができ、放熱特性を向上させることができる。

ここで、本発明の絶縁回路基板においては、前記回路層の厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、回路層の厚さが２００μｍ以下と比較的薄く形成されているので、絶縁回路基板の熱膨張係数がさらにセラミックス基板に近似することになる。また、回路層が薄く形成されているので、微細な回路パターンを形成することが可能となる。さらに、回路層の厚さが１０μｍ以上とされているので、回路層における導電性を確保することができる。

本発明によれば、ＣＳＰと絶縁回路基板との間のはんだ接合信頼性に優れ、さらに放熱特性に優れており、安定して動作可能なＬＥＤモジュール、及び、このＬＥＤモジュールに用いられる絶縁回路基板を提供することができる。

本発明の実施形態であるＬＥＤモジュールを示す断面図である。本発明の実施形態であるＬＥＤモジュールに用いられるＣＳＰの断面説明図である。本発明の実施形態である絶縁回路基板の断面説明図である。本発明の実施形態であるＬＥＤモジュールの製造方法を示すフロー図である。本発明の実施形態である絶縁回路基板の製造方法を示す説明図である。本発明の実施形態であるＬＥＤモジュールの製造方法を示す説明図である。ＣＳＰの他の例を示す断面説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
図１に、本発明の一実施形態であるＬＥＤモジュール１、及び、このＬＥＤモジュール１に備えられた絶縁回路基板１０を示す。
このＬＥＤモジュール１は、絶縁回路基板１０と、この絶縁回路基板１０の一方側（図１において上側）の面にはんだ層２を介して接合されたＣＳＰ５０と、絶縁回路基板１０の他方側（図１において下側）に配置されたヒートシンク３０と、を備えている。

ＣＳＰ５０は、一つのＬＥＤ素子５５をセラミックス層５１上に配置してチップサイズにパッケージしたものである。本実施形態においては、ＣＳＰ５０は、図２に示すように、セラミックス層５１とこのセラミックス層５１の両面にパターン状に形成された配線層５２ａ，５２ｂと、配線層５２ａ上に配置されたＬＥＤ素子５５と、ＬＥＤ素子５５と他の配線層５２ａとを接続する接続ワイヤ５８と、を備えている。また、セラミックス層５１上に配置されたＬＥＤ素子５５が樹脂５９によって封止されている。

セラミックス層５１は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等で構成されており、本実施形態では、ＡｌＮで構成されている。
配線層５２ａ、５２ｂは、導電性に優れた金属で構成されており、本実施形態では銅又は銅合金で構成されている。また、セラミックス層５１の両面に形成された配線層５２ａ，５２ｂは、セラミックス層５１を厚さ方向に貫通する連絡路５２ｃによって接続されている。

ＬＥＤ素子５５は、半導体材料で構成されており、電気エネルギーを光に変換する光電変換素子である。本実施形態においては、ＬＥＤ素子５５は、Ｇｅ層５５ａとＧａＮ層５５ｂと蛍光体５５ｃとが積層された構造とされている。
なお、ＬＥＤ素子５５の光変換効率は２０〜３０％程度であり、残りの７０〜８０％のエネルギーは熱となる。

上述のＣＳＰ５０においては、図２に示すように、セラミックス層５１を主体として構成されていることから、ＣＳＰ５０全体の熱膨張係数は、セラミックス層５１を構成する窒化アルミニウムに近似することになる。
また、上述のＣＳＰ５０と絶縁回路基板１０とを接合するはんだ層２は、例えばＡｕ−Ｓｎ合金はんだ材、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ材、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ材やＳｎ−Ａｇ系はんだ材等で構成されている。

そして、本実施形態に係る絶縁回路基板１０は、図３に示すように、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面（図３において上面）に配設された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図３において下面）に配設された金属層１３と、を備えている。

セラミックス基板１１は、絶縁性の高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等で構成されており、本実施形態では、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。すなわち、本実施形態においては、ＣＳＰ５０のセラミックス層５１と絶縁回路基板１０のセラミックス基板１１とが同種類のセラミックス材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。
ここで、セラミックス基板１１の厚さは、０．２〜１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。

回路層１２は、セラミックス基板１１の一方の面（図３において上面）に形成されており、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。本実施形態では、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面にアルミニウム板２２が接合されることで形成されている。回路層１２を構成するアルミニウム板２２としては、例えば、純度が９９質量％以上のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）や純度９９．９質量％以上のアルミニウムや純度が９９．９９質量％以上のアルミニウム等の圧延板が用いることが好ましく、本実施形態では、純度が９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）の圧延板を用いている。
そして、本実施形態においては、回路層１２の厚さが、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、５０μｍに設定されている。

金属層１３は、セラミックス基板１１の他方の面（図３において下面）に形成されており、銅又は銅合金で構成されている。実施形態では、図５に示すように、セラミックス基板１１の他方の面に銅板２３が接合されることで形成されている。金属層１３を構成する銅板２３としては、例えば、無酸素銅、タフピッチ銅、リン脱酸銅等の圧延板を用いることが好ましく、本実施形態では、無酸素銅の圧延板を用いている。
本実施形態においては、金属層１３の厚さが、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．０５ｍｍに設定されている。

ヒートシンク３０は、前述の絶縁回路基板１０を冷却するためのものであり、本実施形態においては、熱伝導性が良好な材質で構成された放熱板とされている。本実施形態においては、ヒートシンク３０は、Ａ６０６３（アルミニウム合金）で構成されている。
このヒートシンク３０は、本実施形態においては、絶縁回路基板１０の金属層１３と固相拡散接合されている。

次に、上述した本実施形態であるＬＥＤモジュール１の製造方法及び絶縁回路基板１０の製造方法について、図４から図６を参照して説明する。

まず、図５に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図５において下面）に、金属層１３となる銅板２３を接合し、金属層１３を形成する（金属層形成工程Ｓ０１）。
セラミックス基板１１の他方の面に、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材２７を介して銅板２３を積層し、これを積層方向に加圧（圧力１〜３５ｋｇｆ／ｃｍ^２）した状態で真空加熱炉内に装入して加熱する。ここで、本実施形態では、真空加熱炉内の圧力は１０^−３〜１０^−６Ｐａの範囲内、加熱温度を７９０〜８４０℃の範囲内に設定している。

次に、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面（図５において上面）に、回路層１２となるアルミニウム板２２を接合し、回路層１２を形成する（回路層形成工程Ｓ０２）。
セラミックス基板１１の一方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材２６を介してアルミニウム板２２を積層し、これを積層方向に加圧（圧力１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）した状態で真空加熱炉内に装入して加熱する。ここで、本実施形態では、真空加熱炉内の圧力は１０^−３〜１０^−６Ｐａの範囲内、加熱温度を６３０〜６５０℃の範囲内に設定している。
以上のような工程により、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造される。

次に、図６に示すように、絶縁回路基板１０の金属層１３とヒートシンク３０とを接合する（ヒートシンク接合工程Ｓ０３）。本実施形態では、金属層１３が銅又は銅合金（無酸素銅）で構成されており、ヒートシンク３０がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることから、金属層１３とヒートシンク３０とを固相拡散接合によって接合する。
金属層１３の他方側にヒートシンク３０を積層し、金属層１３とヒートシンク３０に対して積層方向に加圧（圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）した状態で、アルミニウムと銅との共晶温度未満で保持することにより、金属層１３とヒートシンク３０を固相拡散接合する。

次に、絶縁回路基板１０の回路層１２の上に、はんだ材２８を介してＣＳＰ５０を積層し、回路層１２とＣＳＰ５０とをはんだ付けする（ＣＳＰ接合工程Ｓ０４）。
以上のような工程により、本実施形態であるＬＥＤモジュール１が製造される。

以上のような構成とされた本実施形態によれば、セラミックス基板１１と回路層１２とを有する絶縁回路基板１０にＣＳＰ５０がはんだ接合されており、回路層１２が比較的変形抵抗が小さいアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているので、絶縁回路基板１０の熱膨張係数がセラミックス基板１１に近似することになる。このため、セラミックス層５１を有するＣＳＰ５０の熱膨張係数と絶縁回路基板１０の熱膨張係数の差が小さくなり、冷熱サイクルを負荷した際に、ＣＳＰ５０と回路層１２との間に形成されたはんだ層２に大きな熱歪が負荷されることを抑制でき、はんだ接合の信頼性を向上させることが可能となる。

また、絶縁回路基板１０が銅又は銅合金からなる金属層１３を有しているので、ＣＳＰで発生した熱を金属層１３において面方向に大きく広げ、ヒートシンク３０側に放熱することができ、放熱特性を向上させることができる。よって、絶縁回路基板１０に搭載されるＣＳＰ５０の集積密度を高くした場合であっても、ＬＥＤモジュール１を安定して動作させることができる。

さらに、本実施形態においては、回路層１２の厚さが２００μｍ以下とされているので、絶縁回路基板１０の熱膨張係数がさらにセラミックス基板１１に近似することになり、ＣＳＰ５０と回路層１２との間に形成されたはんだ層２に大きな熱歪が負荷されることを抑制でき、はんだ接合の信頼性を向上させることができる。また、回路層１２が薄く形成されているので、微細な回路パターンを形成することが可能となり、絶縁回路基板１０に搭載されるＣＳＰ５０の集積密度を高くすることができる。
さらに、回路層１２の厚さが１０μｍ以上とされているので、回路層１２における導電性を確保することができる。

また、本実施形態においては、ＣＳＰ５０のセラミックス層５１と、絶縁回路基板１０のセラミックス基板１１と、が同種類でのセラミックス材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されているので、ＣＳＰ５０の熱膨張係数と絶縁回路基板１０の熱膨張係数の差をさらに小さくすることができ、ＣＳＰ５０と回路層１２との間に形成されたはんだ層２に大きな熱歪が負荷されることを抑制でき、はんだ接合の信頼性をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態においては、回路層１２が純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成されているので、変形抵抗が十分に小さくなり、絶縁回路基板１０の熱膨張係数をセラミックス基板１１にさらに近似させることが可能となる。
また、本実施形態においては、金属層１３が無酸素銅で構成されているので、十分に優れた熱伝導性を備えており、放熱特性をさらに向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、セラミックス基板が窒化アルミニウムで構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、その他のセラミックス材料で構成されたものであってもよい。

また、本実施形態では、回路層が純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他のアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されたものであってもよい。
さらに、本実施形態では、金属層が無酸素銅で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の銅又は銅合金で構成されたものであってもよい。

また、本実施形態では、図２に示す構造のＣＳＰ５０を搭載するものとして説明したが、ＣＳＰの構造に限定はなく、例えば図７に示すように、セラミックス層１５１の一面に形成された配線層１５２ａの上に金（Ａｕ）バンプ１５８を介してＬＥＤ素子１５５が接合された構造のＣＳＰ１５０であってもよい。なお、図７に示すＬＥＤ素子１５５は、ＧａＮ層１５５ａとＡｌ_２Ｏ_３層１５５ｂと蛍光体１５５ｃが積層された構造とされている。また、セラミックス層１５１上のＬＥＤ素子１５５は、樹脂１５９によって封止されている。さらに、セラミックス層１５１の他面に配線層１５２ｂが形成され、配線層１５２ａと配線層１５２ｂは、セラミックス層１５１を厚さ方向に貫通する連絡路１５２ｃによって接続されている。ここで、連絡路１５２ｃは配線層１５２ａ，１５２ｂと異なる導電材料で構成されていてもよい。

さらに、本実施形態では、セラミックス基板とアルミニウム板をＡｌ−Ｓｉ系ろう材を用いて接合するものとして説明したが、接合方法に特に限定はなく、他のろう材を使用してもよいし、固相拡散接合、過渡液相接合法（ＴＬＰ）等の他の接合方法を適用してもよい。
また、本実施形態では、セラミックス基板と銅板をＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材を用いて接合するものとして説明したが、接合方法に特に限定はなく、他のろう材を使用してもよいし、固相拡散接合等の他の接合方法を適用してもよい。

さらに、本実施形態では、銅板を接合して金属層を形成した後に、アルミニウム板を接合して回路層を形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、銅板とセラミックス基板の接合とアルミニウム板とセラミックス基板の接合とを同時に行っても良い。

また、本実施形態では、図１に示すヒートシンク３０を備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、ヒートシンクの構造に特に制限はない。
さらに、金属層とヒートシンクとを固相拡散接合するものとして説明したが、接合方法に限定はなく、グリース付、はんだ付け等を適用してもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。

表１に示す絶縁回路基板の回路層上に図２に示す構造のＣＳＰ（サイズ：１．６ｍｍ×１．２ｍｍ）をはんだ付けし、評価用ＬＥＤモジュールを作成した。なお、はんだ材としてＳｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕを用いて、雰囲気：窒素、温度２２０℃、保持時間３０秒の条件でＣＳＰをはんだ付けした。
なお、従来例６においては、絶縁基板として、両面にＣｕが積層されたガラスエポキシ基板（樹脂基板）を用いた。

回路層及び金属層がＡｌの場合は、純度９９．９９質量％以上のアルミニウム板（４Ｎ−Ａｌ）をＡｌ−７．５質量％Ｓｉろう材（厚さ：１４μｍ）を介して表１記載のセラミックス基板に積層し、接合荷重０．３ＭＰａ、接合温度６４０℃、接合時間３０分の条件で接合した。
回路層及び金属層がＣｕの場合は、無酸素銅からなる銅板をＡｇ−８．８質量％Ｔｉろう材（厚さ：１０μｍ）を介して表１記載のセラミックス基板に積層し、接合荷重０．１ＭＰａ、接合温度８２０℃、接合時間３０分の条件で接合した。

得られた評価用ＬＥＤモジュール及び絶縁回路基板を用いて、以下のようにシェア強度、熱抵抗を評価した。評価結果を表１に示す。

（冷熱サイクル試験）
冷熱衝撃試験機（エスペック株式会社製ＴＳＡ−７２ＥＳ）を使用し、評価用ＬＥＤモジュールに対して、気相で、−４０℃×５分←→１５０℃×５分の２０００サイクルを実施した。

（シェア強度）
上述の冷熱サイクル試験前と冷熱試験後において、以下のようにして、絶縁回路基板の回路層とＣＳＰとの間のシェア強度を測定した。
回路層上にＣＳＰを接合した後, 株式会社レスカ製ボンディングテスタＰＴＲ−１１０１を用いてシェア強度を測定した。

（熱抵抗）
得られた絶縁回路基板を用いて、以下のような手順で厚さ方向の熱抵抗を測定した。
絶縁回路基板の回路層上にヒーターチップ（１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）をはんだ接合し、投入電力５Ｗとした際のヒーターチップの温度と雰囲気温度から以下の式で熱抵抗を算出した。
（ヒーターチップ温度−雰囲気温度）／投入電力

回路層及び金属層にアルミニウムを用いた従来例１、２では、冷熱サイクル後のシェア強度は高かったものの、熱抵抗が高かった。回路層及び金属層に銅を用いた従来例３、４では、熱抵抗は低かったものの、冷熱サイクル後のシェア強度が低かった。
回路層に銅、金属層にアルミニウムを用いた従来例５及び樹脂基板を用いた従来例６では、冷熱サイクル後のシェア強度が低く、熱抵抗も高かった。
回路層にアルミニウム、金属層に銅を用いた、本発明例１〜６では、冷熱サイクル後のシェア強度も高く、熱抵抗も低い、絶縁回路基板が得られることが確認された。

１ＬＥＤモジュール
１０絶縁回路基板
１１セラミックス基板
１２回路層
１３金属層
５０，１５０ＣＳＰ
５１，１５１セラミックス層
５５，１５５ＬＥＤ素子

Claims

ＬＥＤ素子がセラミックス層上に配置されてチップサイズにパッケージされたＣＳＰと、このＣＳＰが搭載される絶縁回路基板と、を備え、
前記絶縁回路基板は、セラミックス基板と、このセラミックス基板の前記ＣＳＰが搭載される側の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の前記回路層とは反対側の面に形成された金属層と、を有しており、
前記回路層がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記金属層が銅又は銅合金で構成されており、
前記回路層と前記ＣＳＰとの間にはんだ層が形成されていることを特徴とするＬＥＤモジュール。
前記回路層の厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
前記ＣＳＰの前記セラミックス層と、前記絶縁回路基板の前記セラミックス基板と、が同種類のセラミックス材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤモジュール。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールに用いられる絶縁回路基板であって、
セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された金属層と、を有しており、
前記回路層がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記金属層が銅又は銅合金で構成されていることを特徴とする絶縁回路基板。
前記回路層の厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項４に記載の絶縁回路基板。