CN101467248B - 散热布线板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种散热布线板,其具备:形成有电路图案的金属布线板;以使该金属布线板的上表面露出的方式嵌入有该金属布线板的含填料的树脂层;以及,配置在该含填料的树脂层的下表面的散热板,且,电路图案由设在金属布线板上的通槽形成,该通槽由开口于金属布线板的上表面的微细槽,以及从该微细槽下端部向金属布线板的下表面变宽的扩槽构成。散热布线板,能够提高因通槽间隙中灰尘等导致的对于电绝缘的可靠性。

Description

散热布线板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种安装有例如LED元件等发热性元件且由金属布线板、导热性树脂层及散热板构成的散热布线板及其制造方法。
背景技术
图20A是现有的散热布线板的立体图,图20B是其剖面图。
如图20A和图20B所示,现有的散热布线板101具备金属布线板103、含填料的树脂层104及散热板105。金属布线板103形成电路图案且具有通槽102。含填料的树脂层104中,以使该金属布线板103的上表面露出的方式嵌入此金属布线板103。散热板105配置在该含填料的树脂层104的下表面。利用加压对金属布线板103的上表面到下表面进行冲压而形成该通槽102,该通槽102为大致垂直于金属布线板103的表面的直线形状。
这样的散热布线板101,能够使已安装的电子部件的热量经由含填料的树脂层104释放到散热板105。
因此,当随着精细图案化而高密度地安装电子部件时,也能抑制电子部件的热可靠性下降。
另外,至于涉及该申请案发明的先行技术文献资料,可列举以下专利文献。
但是,上述现有的散热布线板101在形成电路图案的通槽102中,有时会因未能完全填充含填料的树脂而产生间隙。有时灰尘等进入该间隙部分,而造成电绝缘可靠性下降。
其原因在于,由于通槽102为大致垂直于金属布线板103的直线形状,因此含填料的树脂的流道从该金属布线板103的表面向通槽102的内部会急剧变窄,造成流动阻力增加,或者容易堵塞。
而且,通槽102越细,或者填料含有率越高,则含填料的树脂的流动性就越差,上问题变得更加明显。
而且,图21是现有贯通孔放大后的示意性剖面图。如图21所示,由于用于电路图案的通槽114是通过冲压形成的,因此通槽114为大致垂直于金属布线板115表面的直线形状。其结果,含填料的树脂的流道从金属布线板115的表面到通槽114内部会急剧变窄,导致流动性变差。
而且,为了满足精密节距化的需求,使通槽114变窄,或者为了提高导热性而增加填料122的含有率,那么越是混合不同粒径的填料122,含有填料122的树脂的流动性就越差,所述问题则变得更加明显。
专利文献1:日本专利特开2003-152148号公报
发明内容
散热布线板,其具备:形成有电路图案的金属布线板;以使金属布线板的上表面露出的方式嵌入有金属布线板的含填料的树脂层;以及,配置在含填料的树脂层的下表面的散热板,对电路图案的一部分进行分隔的间隙由设在金属布线板上的通槽形成,通槽由开口于金属布线板的上表面的微细槽,及从微细槽的下端部向金属布线板的下表面变宽的扩槽构成。
散热布线板,其具备:形成有电路图案的金属布线板;以使金属布线板的上表面露出的方式嵌入有金属布线板的第一含填料的树脂层;以及,配置在第一含填料的树脂层的下表面的散热板,电路图案由设在金属布线板的通槽形成,通槽由开口于金属布线板的上表面的微细槽,及从微细槽的下端部向金属布线板的下表面变宽的扩槽形成,微细槽中填充有第二含填料的树脂层。
散热布线板的制造方法,其包含:在金属布线板的下表面形成扩槽的步骤;从所述金属布线板的上表面侧或者下表面侧,使微细槽以与所述扩槽的一部分重叠的方式形成在所述扩槽上,从而形成通槽的步骤;以及,从金属布线板的下方,填充含有填料的树脂的步骤。
散热布线板的制造方法,其包含:在金属布线板的下表面形成扩槽的步骤;从金属布线板的下方,对扩槽的内部填充含有第一填料的树脂的步骤;在金属布线板的上表面形成微细槽,使金属布线板的一部分电绝缘,形成独立型布线图案的步骤;以及,对微细槽内部填充含有第二填料的树脂的步骤。
附图说明
图1是散热布线板的立体图。
图2A是散热布线板的俯视图。
图2B是散热布线板的剖面图。
图3是通槽附近放大后的示意性剖面图。
图4是表示激光的脉宽和输出之间关系的图。
图5是表示微细槽的表面形成氧化膜后的状况的示意性剖面图。
图6是说明从金属布线板的两侧进行槽加工,形成通槽的状况的示意性剖面图。
图7是表示散热布线板的制作过程的示意性剖面图。
图8是对填充微细槽的状况进行说明的示意性剖面图。
图9是对安装发热部件后的状况进行说明的示意性剖面图。
图10A是局部具有独立型布线图案的散热布线板的说明图。
图10B是10B-10B的剖面图。
图11是对使用模具,在金属布线板的一部分上形成扩槽的状况进行说明的示意性剖面图。
图12是对使用第一含填料的树脂层,将具有扩槽的布线板和散热板结合成一体的状况进行说明的示意性剖面图。
图13是表示将各种部件层压成一体的状况的示意性剖面图。
图14是对形成微细槽的状况进行说明的示意性剖面图。
图15是说明使用第二含填料的树脂对微细孔形成时所产生的孔进行填充的状态的示意性剖面图。
图16是说明在金属布线板上形成扩槽的状况的示意性剖面图。
图17是说明形成微细槽的状况的示意性剖面图。
图18是说明将第二含填料的树脂层填充到微细槽中的状况的剖面图。
图19A是与图19B共同表示适合于高密度安装的散热布线板之一例的剖面图。
图19B是与图19A共同表示适合于高密度安装的散热布线板之一例的剖面图。
图20A是现有的散热布线板的立体图。
图20B是所述散热布线板的剖面图。
图21是现有的通槽放大后的示意性剖面图。
附图标记说明
10    散热布线板
11    LED
12    控制用IC
13    芯片部件
14    通槽
15    金属布线板
16    含填料的树脂层
17    散热板
18    连接端子
19    外框
20    微细槽
20a   开口部
20b   下端部
21    扩槽
22    填料
23    薄膜
24    氧化膜
25    箭头
26    第一含填料的树脂层
27    第二含填料的树脂层
28    第一填料
29    第二填料
30    独立型布线图案
31    凹部
32    凸部
33    模具
34    凸点
具体实施方式
以下,使用第一至第六实施方式,对本发明进行说明。
(第一实施方式)
在第一实施方式中,对以高密度相邻安装发热部件的情形进行说明。在这里,作为发热部件,有功率半导体(功率晶体管或功率FET、CPU等)、微型变压器或LED等电子部件。此类电子部件越小型化,越有助于设备小型化。但是,此类电子部件越小型化,或者电子部件的安装方式(例如,封装方式)越小(进而,裸芯片安装时等),那么发热(或者散热)成为越重要的课题。因此,在第一实施方式中,选择LED作为发热部件的一例,进行具体说明。
在第一实施方式中,以作为LED安装用基板且100A(安培)大电流用途的散热布线板10为例进行说明。
图1表示第一实施方式的散热布线板10上安装的发热部件的一例,即LED11、控制用IC12及芯片部件13。另外,省略表示一部分电子部件及布线图案。图1中,通槽14因被LED11隐藏而无法看到。
首先,描述第一实施方式的结构。
图2A是第一实施方式的散热布线板10的俯视图,图2B是其剖面图。
如图2A的散热布线板10的俯视图及图2B的剖面图所示,散热布线板10具备形成有用于电路图案的通槽14的金属布线板15,配置在该金属布线板15的下表面15b的含填料的树脂层16,以及配置在该含填料的树脂层16的下表面的散热板17。而且,该金属布线板15经由连接端子18同外框19连接。
并且,金属布线板15以使其上表面15a露出的方式嵌入到含填料的树脂层16中,从而结合成一体。而且,在金属布线板15上形成的用于电路图案的通槽14,上下相互连接着微细槽20和扩槽21。如上所述,微细槽20和扩槽21在金属布线板15内部连接,从而形成通槽14。
而且,将微细槽20在金属布线板15表面侧(或者上表面)的开口部称为开口部20a,将微细槽20在扩槽21侧的开口部称为下端部20b。微细槽20和扩槽21在微细槽20的下端部20b相互连接,从而形成一个通槽14。
另外,较理想的是使扩槽21的最大槽宽(相当于扩槽21在金属布线板15的下表面的槽宽,或者含填料的树脂层16侧的槽宽),大于微细槽20的下端部20b或开口部20a的槽宽。
图3是通槽14附近放大后的示意性剖面图。在图3中,也显示有填料22。微细槽20形成为槽宽从其开口部20a(金属布线板15上表面的露出部)向下端部20b(与扩槽21的连接部分)逐渐变宽。下端部20b的槽宽大于开口部20a的槽宽。
并且,该微细槽20的下端部20b并不具有与扩槽21的清晰交界面,而是平稳连接。该扩槽21的构造是槽宽从微细槽20的下端部20b向金属布线板15的下表面逐步变宽。由于未形成清晰交界面,因此容易填充含填料的树脂层16,所以易于管理填充品质。
而且,在微细槽20及扩槽21的内壁设置氧化膜(未图示),该微细槽20的氧化膜的膜厚小于扩槽21的氧化膜的膜厚。而且,微细槽20的表面粗糙度形成为比扩槽21的表面粗糙度低(平滑)。由此,易于填充含填料的树脂层16。
另外,在第一实施方式中,作为金属布线板15,使用由厚度为0.3mm的铜合金构成的基板。并且,该金属布线板15组成如下:以铜(以下,也记为Cu)为主体,添加0.1wt%以上不足0.15wt%的锡(以下,也记为Sn),Cu和Sn合计超过99.96wt%。而且,所用的线性膨胀系数为8×10-6/℃~20×10-6/℃。
另外,较理想的是使金属布线板15的厚度为0.2mm以上0.8mm以下。其原因在于:如果厚度过厚,那么下述激光加工的加工性会变差,如果厚度过薄,那么控制LED11所需的大电流(30A~150A左右)无法流动。
而且,以Cu为主成分的原因在于导热性及导电性优异,添加Sn的原因在于可将软化温度提高到约400℃。如果软化点较高,则能够保持随后部件安装时(焊接时)或LED11安装后重复发热/冷却等的可靠性较高。
作为添加到Cu的元素,除了Sn以外,也可列举锆(以下,也记为Zr)、镍(以下,也记为Ni)、硅(以下,也记为Si)、锌(以下,也记为Zn)、磷(以下,也记为P)、铁(以下,也记为Fe)、铬(以下,也记为Cr)等,这些元素各自具有适当的添加量。如果这个添加量过少,那么Cu的软化温度的上升较小,如果添加量过多,则有时电特性会受到影响。根据这些观点,较理想的是Zr的添加量为0.015wt%以上不足0.15wt%,Ni的添加量为0.1wt%以上不足5wt%,Si的添加量为0.01wt%以上2wt%以下,Zn的添加量为0.1wt%以上不足5wt%,P的添加量为0.005wt%以上不足0.1wt%,Fe的添加量为0.1wt%以上5wt%以下,Cr的添加量为0.05wt%以上1wt%以下。另外,wt%表示重量百分比。而且,这些元素在该含有率的范围内可以添加使用一种或多种。
而且,较理想的是上述铜合金的拉伸强度为600N/mm2以下。其原因在于:如此程度的拉伸强度(柔软度)加工性适当。而且,如果Cu的含有率较高,那么导电率会变高,适合于LED11等大电流用途。
另外,作为金属布线板15,也可以选择韧铜(Electrolytic tough pitchcopper)。其原因在于:韧铜的导电性或导热性优异,延展性或拉深加工性良好。
而且,作为金属布线板15,也可以选择无氧铜(Oxygen freecopper)。其原因在于:无氧铜的导电性或导热性优异,焊接性良好。
另外,在第一实施方式中,在金属布线板15的上表面15a,即在图1的含填料的树脂层16露出并安装有LED11、控制用IC12、芯片部件13的面上,预先形成有焊料层(未图示)。由此,便能改善焊接性,使部件易于安装。而且,能够抑制布线生锈。也可以代替该焊料层,而形成锡层。但是,优选在金属布线板15的下表面15b,即嵌入到含填料的树脂层16的面上,不形成焊料层或锡层。其原因在于:焊接时等加热工序中,有时该焊料层或锡层会变软,使得金属布线板15和含填料的树脂层16的粘合性下降。
而且,第一实施方式中,使微细槽20的深度为0.05mm。较理想的是考虑到加工性方面,使该微细槽20的深度为0.03mm以上0.15mm以下。
技术上,难以进行控制使微细槽20的深度不足0.03mm。而且,当使微细槽20的厚度为0.15mm以上时,技术上难以进行加工使微细槽20的槽宽变窄。
并且,第一实施方式中,如图3所示,微细槽20具有如下锥形结构:开口部20a的宽度最小为0.03mm,下端部20b的宽度最大为0.05mm。较理想的是使该微细槽20的最小宽度为0.01mm以上0.10mm以下,并使微细槽20的最大宽度为0.015mm以上0.15mm以下。
另外,形成微细槽20侧面的锥形形状,也可以是直线状(例如,研钵型)或曲线状(例如,钟罩型或吊钟型)。并且,通过使微细槽20成为这种锥形剖面形状,能够提高含填料的树脂层16的加压注入性。
另外,较理想的是使微细槽20的开口部20a的宽度和微细槽20的下端部20b的槽宽之差为5微米以上。当该槽宽之差为5微米以下时,有时无法发挥锥形(也包括吊钟型等)作用,所以有时会影响含填料的树脂层16的填充性。
而且,在第一实施方式中,扩槽21的最大宽度为0.3mm。较理想的是使该扩槽21的最大宽度为0.1mm以上0.5mm以下。
另外,扩槽21的最大宽度(例如,图3的金属布线板15的下表面15b侧,或微细槽20的相反侧)大于微细槽20在开口部20a的槽宽。为了抵消相互的错位,较理想的是扩槽21的最大宽度较大达到0.050mm以上。
而且,当形成一个通槽14的微细槽20和扩槽21进行比较时,较理想的是使微细槽20的最大宽度(特别是微细槽20在开口部20a的槽宽)小于扩槽21的最大宽度。由此,能够抵消在各自工序中以相互重叠的方式形成扩槽21和微细槽20时的相互错位(对准偏移、尺寸偏移等)。
而且,在第一实施方式中,使用在环氧树脂中填充由Al2O3构成的填料22作为含填料的树脂层16。使用环氧树脂的原因在于:其耐热性或电绝缘性优异。
作为其他含填料的树脂层16所用的树脂,也能使用酚醛树脂或氰酸酯树脂等热固性树脂。
并且,可填充无机填料来用作填料22,该无机填料除了Al2O3以外,还可以是MgO、SiO2、BN及AlN中的至少任一个。通过由这些无机成分构成的填料22,能够提高散热性。特别是,如果使用MgO,则能够增大线性热膨胀系数,如果使用BN,则能够减小线性热膨胀系数。这样,根据所填充的填料22的种类等来调整含填料的树脂层16的热膨胀系数,便可使此含填料的树脂层16的热膨胀系数近似于金属布线板15或电路图案中所用的金属的热膨胀系数,所以能够提高散热布线板10整体的热可靠性。而且,如果使用SiO2,则能够减少介电常数,提高绝缘性。
而且,第一实施方式中所用的由Al2O3构成的填料22中,混合着平均粒径为3微米和平均粒径为12微米的2种Al2O3。通过使用这样大小两种粒径的Al2O3,能够将小粒径的Al2O3填充到大粒径的Al2O3的间隙内,因此能够以接近90wt%的高浓度填充Al2O3。此结果,含填料的树脂层16的热传导系数达到5W/mK左右。另外,图3所示的填料22仅表示一种尺寸的填料22,属于简化表示。
而且,通过在无机填料或环氧树脂中使用热传导系数高的材料,也能使含填料的树脂层16的热传导系数为10~20W/mK左右。
并且,如果填料22使用直径在0.1~100μm的范围内尽量小的填料,并以达到70~95wt%左右的高浓度进行填充,则能够提高热传导系数。此处,如果填料22的填充率超过95wt%,则难以成形,也会使含填料的树脂层16和金属布线板15的粘合性下降。
另外,如果将含填料的树脂层16的厚度变薄,则容易使来自金属布线板15的热量传递到散热板17,但是绝缘耐压会下降。另一方面,如果厚度过厚,则热阻会上升,因此考虑绝缘耐压及热阻方面,设定最佳厚度即可。
另外,在第一实施方式中,在由该热固性树脂构成的含填料的树脂层16中,预先添加由热塑性树脂粉末构成的预凝胶材料。此预凝胶材料吸收未固化的热固性树脂的液态成分膨胀后快速凝胶化,所以能够从模具取出半固化状态的含填料的树脂层16。
此处,所谓预凝胶材料是指例如丙烯酸树脂、乙烯基树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂,较理想的是使用易于溶解于液态环氧树脂等热固性树脂中,且相溶性良好的树脂材料。而且,将预凝胶材料制成粉末状的目的在于增加液态成分的吸收性,较理想的是制成粒径2~50μm、更优选1~10μm左右的的粉体。而且,由于进入凝胶化状态(或者,半固化状态)的含填料的树脂层16处于完全固化前(或者,热固化之前),因此即便其一部分作为污垢附着在模具等的表面上,也能易于去除,具有改善作业性的效果。
该预凝胶材料,以相对含填料的树脂层16为0.1wt%至3.0wt%的比例进行添加。较理想的是将预凝胶材料以相对含填料的树脂层16为0.5wt%至1.5wt%的比例进行添加。如果使预凝胶的添加比例不足0.1wt%,则无法获得添加效果。另一方面,如果预凝胶的添加比例超过3.0wt%,则成形性会受到影响。
并且,对从模具取出的半固化状态的样品,利用另外准备的固化设备进行整批固化,能够提高其生产率。
而且,在第一实施方式中,使用厚度为1mm的铜基板,作为散热板17。除了铜以外,也能使用铝、以铜或铝为主成分的合金等导热性良好的金属。
而且,如果为了扩大表面积,而在散热板17的下表面(含填料的树脂层16经层压后的表面的相反面)形成鳍片部(未图示),则能够进一步提高散热性。
另外,虽然在图3中,图示了安装在金属布线板15表面上的LED11,各安装一个在一个通槽14的左右,但是,例如也可以将一个LED11以横跨的方式安装在一个通槽14上。如上所述,在通过一个通槽14而电绝缘的金属布线板15上,利用凸点或引线接合(均未图示)以横跨该通槽14的方式安装LED11,由此能够有效地对LED11中产生的热量进行散热。其原因在于:LED11中产生的热量,不仅能够沿着金属布线板15的厚度方向散热,而且也能沿着金属布线板15的平面方向散热。此现象也称为平面热传导效应。
其次,对使用激光的制造方法的一例进行说明。
以下,对第一实施方式中的散热布线板10的制造方法进行说明。
首先,利用用作第一激光的YAG激光或CO2激光,对图2B所示的金属布线板15的下表面15b侧进行照射,以形成扩槽21。
其次,利用用作第二激光且使用波长为1.06μm、脉宽为30ns的YAG的绿光激光,对该扩槽21的最深部进行照射,形成微细槽20,并使之贯通到金属布线板15的上表面15a为止。
另外,在第一实施方式中,为了缩小第二激光的点径,而从光纤发射该绿光激光(例如,波长为532nm),实现微细加工。作为该第二激光,也能使用600nm以下甚至绿光激光或波长更短的激光。
而且,由于该第二激光具有非常短的脉宽,因此在激光照射产生的热量扩散到被加工物,例如金属布线板15的被激光照射部分附近之前,完成激光照射。因此,较难产生热损伤,例如金属布线板15的热变形等。其结果,能够以高精度形成微细槽。并且,由于第二激光的波长较短,因此能量被吸收到构成布线的金属材料(尤其是铜)的效果较高,使得金属布线板15被激光照射部分的温度能够局部急速上升,使得对激光照射部分附近的热扩散也较少。因此,难以产生热损伤。其结果,能够以高精度形成微细槽。从而,能够抑制加工面上的热变质,以高精度且高纵横比形成微细的通槽14。
另外,在使用第一激光和第二激光来加工扩槽21和微细槽20的同时,微细槽20和扩槽21的内壁会被氧化,所以能够在表面形成由氧化铜构成的绝缘性氧化膜(未图示)。
此时,在第一实施方式的制造方法中,比扩槽21,微细槽20能形成膜厚更小(薄)的氧化膜。
此原因可认为在于:和形成扩槽21的第一激光相比,形成微细槽20的第二激光波长短,脉宽小。
其次,使用图4,进而说明激光。图4是表示激光的脉宽和输出之间关系的图,横轴表示时间(单位为sec),纵轴表示激光输出(单位为W)。
另外,在图4中,第一激光41和第二激光42表现各自照射的激光的包络。显示2种包络作为第一激光41。即,矩形包络和阶梯状包络。虽然图4中未显示,但是第一激光41的包络也可表现正态分布的形状。
即,如图4所示,和第一激光41相比,第二激光42在峰值时的能量变大,能够瞬间使基板即金属布线板15蒸发,因此业者认为以最小限度的能量进行加工,可抑制热氧化反应。
另外,第二激光42的脉宽越短,越能将其热损伤抑制得较低。其原因在于由于激光加热瞬间结束,因此能够抑制热损伤扩散。
另外,氧化膜也包含由于激光照射而产生的变质部分(或者损伤部分),产生这样的变质部分有可能影响金属布线板15的电阻或导热性。因此,通过积极地降低微细槽20中的氧化膜的膜厚,便能抑制氧化膜或变质部分对微细槽20附近的电阻和导热性的影响。
另外,当金属布线板15中使用铝或铝合金时,也可使微细槽20的表面层为金属氧化物例如铝氧化膜。
如上所述,在形成通槽14之后,在金属布线板15的上表面15a贴合薄膜23,并将金属布线板15设置在模具中。
其次,将含填料的树脂块,以中央凸出的方式聚成圆型或圆筒型、梯形、柱型或球状,放置在金属布线板15的下表面15b侧。并且,将该含填料的树脂,通过热压或真空热压等,以不产生间隙的方式填充到扩槽21及微细槽20的内部,从而形成含填料的树脂层16。
另外,薄膜23用于抑制在进行该加压时,所述含填料的树脂转入到电路图案上。而且,当进行加压时,如果残存有空气,则会导致导热性或绝缘性下降,因此薄膜23中预先形成多个孔,来增加通气性。在第一实施方式中,作为薄膜23,使用以激光在聚丙烯中形成多个孔而成的薄膜,但是除此之外,也可使用在无纺布上较薄地涂布着粘合剂而成的薄膜等。
并且,其次,在前述含填料的树脂层16的下表面配置散热板17,并利用模具进行稳固。
随后,对该散热布线板10,以200℃加热1分钟。通过该加热,使含填料的树脂层16达到半固化,便能从模具中取出。
进而,如果将该散热布线板10放入200℃的烘箱内,并使含填料的树脂层16完全固化,那么便完成第一实施方式的散热布线板10。
另外,在第一实施方式中,形成微细槽20及扩槽21的工序中使用了激光,但是对于具有0.2mm以上槽宽的相对较粗图案的部分,也可使用冲压等方法。
例如,在金属布线板15中,制成具有槽宽0.2mm以上的相对较粗图案,并使该部分通过加压一并成形。在需要微细槽20的部分,形成由微细槽20和扩槽21构成的通槽14,由此能够提高生产率。如上所述,在金属布线板15的所需部分或局部地形成微细槽,由此提高散热布线板10的生产率,实现低成本化。
在第一实施方式中,可易于填充含填料的树脂,提高灰尘等所引起的对电绝缘的可靠性。
以下,对该原因进行说明。
如图3所示,微细槽20和扩槽21在没有清晰交界面的平滑面上连接,且以从微细槽20的开口部20a向金属布线板15的下表面槽宽变宽的方式形成。因此,如果从金属布线板15的下表面填充含填料的树脂,则能够使该含填料22的树脂的流道逐渐变窄,从而使流动性变得良好。并且,其结果,便能够以无间隙的方式,填充含填料22的树脂到微细槽20中,能够提高灰尘等所引起的对电绝缘的可靠性。
而且,当施加压力填充含填料22的树脂时,能够在通槽14和含填料的树脂层16的交界面难以发生空气残留(称为气泡),从而使LED11等中产生的热量,容易从金属布线板15传递到含填料的树脂层16。而且,也具有通过扩大含填料的树脂层16和金属布线板15的粘合面积,提高粘合力的效果。
该结构,在为了应对近年来对电路图案精密节距化的要求而使微细槽20的槽宽变窄时,或者为了提高导热性而增加填料22的含有率时,均能容易地以高密度填充含填料的树脂层16,故较为有效。
另外,在对微细槽20进行加工时,由于从扩槽21的下方照射第二激光,因此如上所述,很多能量被吸收到微细槽20的下端部20b中。从而,与扩槽21的交界面变得平滑,进而能够形成下端部20b的槽宽大于开口部20a的槽宽。
而且,由于剩余能量不会吸收到开口部20a中,因此和下端部20b相比,开口部20a能够形成得更加平滑。因此,能够减少在LED11等电子部件的安装面即金属布线板15的上表面15a产生毛刺或浮渣。
而且,能够将微细槽20的内壁加工平滑,所以能够进一步提高含有高浓度(70~95wt%)填料22的含填料22的树脂的填充率。
以下,对该原因进行说明。
即,当对微细槽20进行加工时,利用使用YAG的绿光激光,所述YAG的波长为形成扩槽21的YAG激光或C02激光的波长的1/2以下。因此,通过减少点径,便能以更高精度进行微细加工,其结果,也能使微细槽20的内壁的表面形状变得平滑。
而且,作为形成微细槽20时的第二激光,利用使用脉宽为现有普通激光1/10左右即30ns的YAG的绿光激光,所以能够使微细槽20的内壁更加平滑。
其原因在于:当使用非常短的脉宽(脉宽30ns)的激光时,金属布线板15的热扩散长度也会缩短到约5μm,从而能够抑制热变质。由此,能够以高精度加工微细槽20,其结果,可使微细槽20的内壁形状更加平滑。
另外,在第一实施方式中,微细槽20的内壁形成为表面粗糙度低于(变得平滑)扩槽21内壁的表面粗糙度。
其原因在于:使微细且含填料22的树脂难以进入的微细槽20的内壁更加平滑,减小了树脂的流动阻力,使含填料的树脂层16的填充率得以提高。
并且,扩槽21能够通过增加内壁的粗糙度,而产生锚固效应,改善含填料的树脂层16的粘合性。而且,可通过使扩槽21的内壁为粗糙面,而以多个点与填料22接触,从而提高导热性。
而且,在第一实施方式中,暂时形成扩槽21,使金属布线板的厚度薄化后,形成微细槽20,因此能够以更加精密节距形成该微细槽20。
即,如果基板过厚,则激光光束无法可靠贯通,难以形成微细槽。但是,在第一实施方式中,由于暂时形成扩槽21后,对该扩槽21的深度进行调整,因此能够减小微细槽20的深度。
例如,如果能使微细槽20的深度为0.15mm以下,那么也能通过使用第一实施方式的制法,容易地形成最小宽度为0.03mm的微细槽20。
而且,由于能够使金属布线板15的整体厚度为0.3mm以上,因此能够提高导热性。
而且,能够通过如此形成扩槽21,来缩小微细槽20的纵横比,也能缩短加工时间,因此能够减少激光加工时产生的浮渣(飞散的熔融物经冷却固着后的浮渣),使加工面变得更加平滑。
如上所述,因使微细槽20的内壁变得浮渣(污垢)较少且平滑的表面,而使得含填料的树脂的流动性变得良好,其结果,能够改善可靠性及绝缘性。进而,通过缩小微细槽20的纵横比,使得含填料的树脂变得易于填充。
另外,可通过使填料22的粒径大小不同,来改进填料22的填充率,但此时,存在难以将粒径大的填料22填充到狭小间隙中的课题。但是,通过由扩槽21及微细槽20构成通槽14,即便是粒径较大的填料22,也容易填充到狭小间隙。组合使用成本低的氧化铝和成本高的BN等时的、对微细间隙的填充性得以提高。
进而,在第一实施方式中,由于在微细槽20及扩槽21的内壁上形成有氧化膜,因此能够提高绝缘性。而且,由于能够利用激光加工时产生的热量形成该氧化膜,因此如果像第一实施方式那样,利用激光来加工微细槽20及扩槽21,则能够在各自内壁中形成通槽14的同时形成氧化膜,使得生产率优异。
此处,较理想的是微细槽20的氧化膜较薄。其原因在于:由于微细槽20的开口部20a露出到部件的安装面上,因此抑制了脆性较大的氧化膜开裂所造成的影响。另外,所谓开裂所造成的影响,可列举由于开裂造成金属布线板15的表面粗糙,使得电子部件难以安装,或者因残渣损及可靠性。
进而,通过改变在微细槽20的内壁和扩槽21的内壁中形成的氧化膜的厚度,也能调整含填料的树脂层16对各自内壁的润湿性。在此情况下,较理想的是使各自内壁上形成的氧化膜的厚度为0.01微米以上且不相等。当厚度不足0.01微米时,氧化膜中有时容易产生针孔,而无法获得氧化膜的形成效果。
在第一实施方式中,如上所述,通过激光的波长和脉宽的条件,使微细槽20的氧化膜的膜厚小于(薄于)扩槽21的氧化膜的膜厚,因此能够确保绝缘性的同时减少开裂,从而提高了可靠性。
而且,在第一实施方式中,由于使扩槽21的形状为弓形,因此能够有效分散含填料的树脂填充时的热膨胀或固化收缩时的应力,所以能够抑制散热布线板10的热变形。
(第二实施方式)
其次,使用图5,对第二实施方式进行说明。另外,对于与第一实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注相同的参照标记。
第二实施方式相当于例如利用蚀刻或机械加工等形成扩槽21,再利用激光来形成微细槽20的情形。
图5是表示微细槽20的表面上形成氧化膜24后的情况的示意性剖面图。在这里,作为绝缘膜,可通过在微细槽20的表面上形成氧化膜24,而提高合用绝缘膜后的绝缘效果。作为氧化膜24,能够使用通过氧化金属布线板15的表面而形成的金属氧化膜。
在图5中,通槽14的一部分,由在金属布线板15的上表面15a具有开口部20a的微细槽20,和从该微细槽20的下端部20b向该金属布线板15的下表面15b变宽的扩槽21形成。而且,在微细槽20的内壁,形成有膜厚大于形成在扩槽21内壁上的氧化膜(未图示)的绝缘膜24。进而,使扩槽21的内壁形成为表面粗糙度小于(平滑)微细槽20内壁的表面粗糙度。
如图5所示的扩槽21,能够从金属布线板15的背面侧,例如利用化学蚀刻或模具的挤压加工而形成。并且,利用激光等在所述金属布线板15的相同背面侧,以重叠在扩槽21上的方式,形成微细槽20,从而形成通槽14。通过这样,便形成有槽宽从下往上逐步变窄的两阶结构的槽,或者大小槽重叠的槽。
并且,该微细槽20的下端部20b并不具有与扩槽21的清晰的交界面,而是平稳地连接。该扩槽21具有如下结构:槽宽从微细槽20的下端部20b向金属布线板15的下表面15b逐步变宽。而且,在微细槽20的内壁,形成有膜厚大于形成在扩槽21内壁上的氧化膜(未图示)的氧化膜24。进而,扩槽21的内壁形成为表面粗糙度小于(平滑)微细槽20内壁的表面粗糙度。
当如上形成微细槽20时,能够利用激光加工等,积极地在微细槽20的内壁形成氧化膜24,使该氧化膜24的膜厚大于形成在扩槽21的内壁的氧化膜的膜厚。其原因在于:由于激光加工,加工面被热氧化。并且,通过该氧化膜24,能够进一步提高微细槽20的电绝缘性。另外,该氧化膜24,对于在难以填充树脂的微小的微细槽20中使电绝缘性强化来说,较为有效。
此处,优选微细槽20的氧化膜24膜厚均匀。其原因在于:如果膜厚不均匀,则会造成脆性较大的氧化膜24容易开裂。并且,如果由于该开裂使得金属布线板15的表面粗糙,则将难以安装电子部件,或者会因残渣损及可靠性。
另外,在第二实施方式中,如图4所示,由于使用脉冲非常短的激光,因此能够因剧烈的蒸发而使基材飞溅,在热量扩散到基材周围之前形成槽。由此,能够抑制加工面的热变质,从而能够形成相对均匀的氧化膜24。
而且,在第二实施方式中,如第一实施方式所述,根据激光的波长和脉宽的条件,而使微细槽20的氧化膜24的膜厚小于(薄于)扩槽21的氧化膜的膜厚。因此,在确保绝缘性的同时,减少开裂,从而提高可靠性。
例如,当金属布线板15中使用铝或铝合金时,能够在微细槽20的表面形成铝氧化膜,作为氧化膜24。并且,能够将该氧化膜24作为绝缘层。
而且,通过形成氧化膜24,能够提高金属布线板15和含填料的树脂层16的粘合力,例如剥离强度。例如,当含填料的树脂层16和金属布线板15,例如铜、铝、或这些材料的熔覆合金等的粘合力较低时,通过积极形成氧化膜24,从而能够提高和树脂的粘合力。
特别是当利用蚀刻或机械加工来形成扩槽21时,有时由于金属布线板15或含填料的树脂层16的组合,使彼此的粘合强度下降。此时,例如图5所示,可通过在微细槽20的表面上形成氧化膜24,来提高和含填料的树脂层16的粘合力。
而且,当金属布线板15中使用铜时,有时对含填料的树脂层16的粘合力会受到影响。此时,图5所示的氧化膜24,并非氧化膜24,而是表面粗糙度变粗的层或粗面化层、或粘合改善层。例如,当利用短波长的激光来形成微细槽20时,如上所述,其加工面的表面粗糙度趋于变小,但通过调整激光照射脉冲或激光的供给速度,进行例如高速加工,便能在其加工面或切割面上积极形成凹凸。并且,如此形成的凹凸面,能够代替氧化膜24,形成为微细槽20和含填料的树脂层16的交界面部分。并且,通过使该凹凸面(也可与氧化膜24合用)成为一种锚固层,也能提高微细槽20和含填料的树脂层16的粘合强度。
(第三实施方式)
其次,使用图6至图9,对第三实施方式进行说明。
图6是对从金属布线板15的两侧进行槽加工,形成通槽14的情况进行说明的示意性剖面图。另外,对于与第一实施方式和第二实施方式说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
首先,准备铜板或铝板或者这些材料的叠层板或复合板。另外,也能使用对必要部分利用加压进行冲压而成的板材。并且,将其作为金属布线板15。
其次,如图6所示,从金属布线板15的背面侧,如箭头25a所示,通过蚀刻或激光加工来形成扩槽21。其次,从金属布线板15的表面侧,如箭头25b所示,通过蚀刻或激光,在扩槽21上重叠形成微细槽20,从而形成通槽14。这样,从金属布线板15的两面形成槽,由此能够提高其生产率。另外,当进行激光加工时,较理想的是在形成扩槽21之后,形成微细槽20。这样一来,形成扩槽21时产生的浮渣(污垢)不影响微细槽20。
而且,当利用蚀刻来形成通槽14时,通过同时形成微细槽20和扩槽21,从而降低蚀刻成本。此时,预先使扩槽21的最大宽度(散热板17侧的槽宽)大于微细槽20的最大宽度,即图8的开口部20a的槽宽,这样便能抵消蚀刻用掩模图案的错位,改善制品成品率。
其次,使用图7和图8,对制作散热基板的情况进行说明。另外,对于与第一实施方式和第二实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
图7是表示散热布线板10的制作中途的示意性剖面图。如图7所示,通过第一含填料的树脂层26将散热板17固定到金属布线板15的背面侧或形成扩槽21的一侧。此时,微细槽20的槽宽,在开口部20a大于在下端部20b,因此有时难以将第一含填料的树脂层26填充到微细槽20中。
此时,如图8所示,能够使用第二含填料的树脂层27来处理微细槽20。图8是对填充微细槽20的情况进行说明的示意性剖面图。另外,对于与第一实施方式和第二实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
如图8的箭头25所示,微细槽20中填充有第二含填料的树脂层27。此时,积极使第二含填料的树脂层27溢到微细槽20的表面,或覆盖微细槽20的开口部20a,便能将第二含填料的树脂层27可靠填充到微细槽20中。另外,也可以通过改进微细槽20的图案,例如形成排气用的图案或孔等(未图示),来提高第二含填料的树脂层27的填充性。而且,改进第二含填料的树脂层27的填充方法,例如使用刮板等橡胶板进行压印,或在真空下进行填充等方法,均较为有效。此时,重要的是使内部空气不会作为气泡而残留。
另外,第一含填料的树脂层26和第二含填料的树脂层27可以是同一树脂层,例如含填料的树脂层16。或者,也可是不同的树脂层。
其次,使用图9,更详细进行说明。图9是对安装LED11后的情况进行说明的示意性剖面图。另外,对于与第一实施方式和第二实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。图9中,通槽14由微细槽20和扩槽21形成。并且,在扩槽21的内部填充有含有第一填料28的第一含填料的树脂层26,在微细槽20的内部填充有含有第二填料29的第二含填料的树脂层27。以这种方法从通槽14的两侧,进而从较宽的开口部侧,填充含填料的树脂,由此提高其填充性。
如图9的剖面图所示,因使开口部20a的槽宽宽于下端部20b的槽宽,所以微细槽20的剖面形状成为上部宽下部窄的梯形。其结果,成为如下状态:形成微细槽20的下部的金属布线板15,成为恰好突出到第一含填料的树脂层26侧或第二含填料的树脂层27侧的状态,或楔型伸出到第一含填料的树脂层26侧或第二含填料的树脂层27侧的状态。并且,使此局部性突起的金属布线板的一部分例如下端部20b成为一种锚或楔,从而成为,使金属布线板15难于从第一含填料的树脂层26或第二含填料的树脂层27物理性剥离的构造部。而且,根据该结构,也能获得增加绝缘距离或沿面距离的效果。
另外,如图9所示,通过增加扩槽21的表面粗糙度,能够获得提高金属布线板15和第一含填料的树脂层26的粘合强度的效果。例如,通过2种激光形成图6所示的微细槽20和扩槽21,便能获得这样的效果。但是,准备2种激光,会使成本上升。
此时,可通过使用相同的激光或相同的波长改变激光点径,来加以解决。即,形成扩槽21时,使用较大的点径,形成微细槽20时,使用较小的点径。
另外,除了改变激光的点径以外,改变激光的驱动脉冲,或者改变透镜系统或光学系统,也能获得相同的效果。
(第四实施方式)
其次,作为第四实施方式,使用图10A至图15,对切除散热布线板10的一部分图案,制成独立型布线图案的情形进行说明。另外,对于与第一实施方式到第三实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
图10A是对局部具有独立型布线图案的散热布线板10进行说明的立体图,图10B是10B-10B的剖面图。
在图10A和图10B中,独立型布线图案30相当于和其他金属布线板15电绝缘的布线图案部分。这样通过使金属布线板15的一部分为独立型布线图案30,使图案设计的自由度得以提高。
例如,图2B等中所示的散热布线板10中,通过切除金属布线板15的外框19、相当于所谓外缘部分的周缘部,而使通过外框19连接而结合成一体的金属布线板15分散或相互电绝缘。但是,此时必须将金属布线板15的一端经由连接端子18与外框19连接起来。
第四实施方式中说明的独立型布线图案30,相当于不具有和所述外框19连接的连接端子18的图案。
图10A中,独立型布线图案30是在例如Y-Y所示的部分,利用激光等沿该Y-Y部分切断与金属布线板15结合成一体的部分,作为独立型布线图案30电绝缘,再利用第二含填料的树脂层27保护该切断部分附近。
图10B相当于图10A中的10B-10B的剖面图。如图10B所示,在独立型布线图案30的一部分形成有具有扩槽21的通槽14。并且,独立型布线图案30原本是金属布线板15的一部分,经由扩槽21,或将扩槽21作为一种连杆,与金属布线板15结合成一体。并且,通过在扩槽21上重叠形成微细槽20,而使金属布线板15局部独立分离,形成独立型布线图案30。
其次,使用图11至图15,对局部具有独立型布线图案30的散热布线板10的制造方法进行说明。另外,对于与第一实施方式到第三实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
图11是对使用模具,在金属布线板15的一部分上形成扩槽(未图示)的情况进行说明的示意性剖面图。将表面上具有凹部31或凸部32的模具33,沿着箭头25所示的方向抵住金属布线板15,使金属布线板15的一部分凹陷。较理想的是使用预先利用加压、激光、或蚀刻进行图案化形成规定形状的金属布线板15。另外,当使金属布线板15凹陷时,能够利用研磨等来去除在其相反侧产生的隆起部分等。由此,便能提高金属布线板15的加工性。以这样的方式,准备图12所示的局部具有扩槽21的金属布线板15。
图12是对使用第一含填料的树脂层26,使具有扩槽21的金属布线板15和散热板17结合成一体的情况进行说明的示意性剖面图。
如图12的箭头25所示,使用加压装置或模具(均未图示),对这些部件进行层压使之结合成一体,达到图13的状态。
图13是表示将各种部件层压成一体的情况的示意性剖面图。如图13所示,局部具有扩槽21的金属布线板15和散热板17,经由第一含填料的树脂层26而被固定。
其次,沿着图13的箭头25所示的方向,使激光重叠在金属布线板15的扩槽21部分上进行照射,形成微细槽(未图示)。
图14是对形成微细槽20的情况进行说明的示意性剖面图。如图14的箭头25所示,对金属布线板15的扩槽21部分照射激光,并且电或机械切割金属布线板15的一部分使之成为独立型布线图案30。另外,这种情况下,有时微细槽20的正下方的第一含填料的树脂层26的一部分,也会被激光分解。另外,有时即便第一含填料的树脂层26的一部分被激光分解,第一填料28也将残留而不会被分解。或者,有时第一填料28的一部分会被激光局部烧结或凝聚。在这里,通过增加第一含填料的树脂层26中第一填料28的含有率,可减小在第一含填料的树脂层26中形成的孔的大小。较理想的是第一填料28的含有率为70~95wt%。其次,使用图15,对使用第二含填料的树脂层27填充该孔的情况进行说明。
图15是对使用第二含填料的树脂层27,填充形成微细槽20时产生的孔的状态进行说明的示意性剖面图。图15中,凸点34由金或焊料等形成,相当于例如LED11与金属布线板15或独立型布线图案30的连接部部分,或者外部电极部分等。
图15中,第二含填料的树脂层27填充到微细槽20或填充到扩槽21部分为止。另外,加工微细槽20时产生的残渣,例如第一含填料的树脂层26的一部分等,能够通过清洗去除、或者通过压缩空气的清洗等去除,但是,也可以残留着作为第二含填料的树脂层27的一部分。或者,该残渣也能作为第二含填料的树脂层27的填料成分。例如,可作为第二填料29。另外,第二填料29,并未图示在图15中。
如图15所示,也将第二含填料的树脂层27填充到形成在第一含填料的树脂层26上的孔中,由此便具有使得对第一含填料的树脂层26的接合面积得以扩大的效果。
而且,图15的微细槽20,如图14所示,从散热布线板10的表面侧形成,因此开口部20a的宽度大于下端部20b的宽度。其结果,提高了第二含填料的树脂层27的填充性。
另外,图14中,利用激光来形成微细槽20,但也能利用蚀刻等。这样,可通过使开口部20a的宽度大于下端部20b的宽度,而使微细槽20的下端部20b嵌入(或锚固)第一含填料的树脂层26或第二含填料的树脂层27。其结果,能够获得开口部20a附近壁厚变薄的金属布线板15的抗剥落效果。另外,如图15所示,使第二含填料的树脂层27的一部分覆盖在开口部20a附近壁厚变薄的金属布线板15之上,由此便能获得扩大金属布线板15和独立型布线图案30的绝缘距离(沿面距离)的效果。
随后,如图15的箭头25所示,在金属布线板15或独立型布线图案30之上,安装LED11。
(第五实施方式)
其次,作为第五实施方式,使用图16、图17、图18,对散热布线板10的独立型布线图案30的形成方法进行说明。另外,对于与第一实施方式至第四实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
图16和图17是对金属布线板15上形成扩槽21的情况进行说明的示意性剖面图。如图16所示,将局部具有凸部32的模具33,沿着箭头25a所示的方向,按压到金属布线板15的两侧,由此形成扩槽21。
另外,较理想的是,使图16的箭头25d所示的扩槽21的侧面角度为1度以上30度以下,更理想的是2度以上10度以下。当不足1度时,可能会影响模具33的“取模”性。而且,如果大于30度,则必须增加加压压力。
另外,以箭头25c所示的扩槽21的顶部槽宽,较理想的是0.1mm以上0.5mm以下。由此,能够抵消在该部分形成微细槽20时产生的错位。在该顶部部分,形成有微细槽20。另外,图16中,未图示微细槽20。
随后,如图17所示,在扩槽21的一部分上重叠形成微细槽20。图17是对形成微细槽20的情况进行说明的示意性剖面图,图17中未图示散热板17等。图17的箭头25表示利用激光或蚀刻来形成微细槽20的方向。因使扩槽21为梯形,所以即便在扩槽21和微细槽20的形成位置上产生错位时,也能使微细槽20部分中金属布线板15的厚度保持大致不变。因此,不需要对形成微细槽20的蚀刻条件(例如,蚀刻时间)或激光条件、例如激光功率等进行微调,能获得提高生产率的效果。
图18是对微细槽20中填充第二含填料的树脂层27的情况进行说明的剖面图。如图18所示,将含有第二填料29的第二含填料的树脂层27填充到微细槽20中,使第二含填料的树脂层27的一部分突出到表面。使之如此突出后,便能获得增加金属布线板15和独立型布线图案30的绝缘距离(沿面距离)的效果。
另外,第二含填料的树脂层27,也可以是例如阻焊层。并且,利用印刷等,在金属布线板15的表面形成阻焊剂,用作第二含填料的树脂层27,由此在金属布线板15上进行焊接安装时,能够防止焊料过度扩散。
如此,通过利用微细槽20和第二含填料的树脂层27来分割金属布线板15和独立型布线图案30,便能提高散热布线板10上的布线图案的设计自由度。
另外,例如从散热布线板10的部件安装面观察的状态下,扩槽21和微细槽20的图案,可为直线状、也可为曲线状、L字型或Z字形。其原因在于扩槽21和微细槽20由激光或蚀刻等制成,所以也能够适用于使用模具加压进行的冲压加工所无法应对的微细图案、或者复杂图案或少量多品种的图案。其结果,散热布线板10中金属布线板15的布线图案,能够获得和使用普通玻璃环氧树脂的印刷布线板同等的设计自由度。
另外,图18中,以从扩槽21的中央部偏移的状态图示微细槽20。这意味着图18的结构能够抵消微细槽20和扩槽21的错位。
(第六实施方式)
在第六实施方式中,对利用化学蚀刻形成扩槽21和微细槽20的情形进行说明。例如,对扩槽21进行蚀刻的步骤如下所述。
首先,在金属布线板15的下表面15b侧,形成在扩槽21的开口部20a中设有蚀刻孔的抗蚀剂掩模。
其次,使该金属布线板15浸渍在由氯化铁或氯化铜构成的水溶液中,并加热到形成预期的扩槽21为止。
随后,取出抗蚀剂掩模后,则形成具有扩槽21的金属布线板15。由于其他结构及制造方法和第一实施方式等相同,因此省略其说明。
这样,第一至第六实施方式中提议的散热布线板10,能够适合于高密度安装。例如,可用作适合裸芯片的印刷布线板,或散热用布线板的替代品,或适合高散热的产品。
因为用作布线的铜箔为35微米以下,在要求精细图案时为15微米以下,所以现有的印刷布线板无法适应大电流。而且,裸芯片中产生的热量难以通过铜箔进行散热或热传递。
但是,如同第一至第六实施方式中说明所示,作为金属布线板15,可使用壁厚较厚的铜板,例如100微米以上,较理想的是200微米以上,甚至当需要高散热或布线电阻低电阻化时则为300微米以上的铜板,制作散热布线板10。
例如,如该图18所示,由于易于形成独立型布线图案30,因此散热布线板10的应用领域得以扩大。即,作为安装在散热布线板10上的发热部件,除了LED11以外,也能安装功率晶体管、功率半导体、或CPU等半导体。而且,这些半导体也能进行裸芯片安装。例如,可将形成在半导体裸芯片外围的数十~数百个凸点,以50~100微米节距,高密度安装到壁厚100~500微米那样的高厚壁的金属布线板15。
图19A和图19B均为表示适合于高密度安装的散热布线板10的一例的剖面图。图19A相当于安装前的剖面,图19B相当于安装后的剖面。另外,对于与第一实施方式至第五实施方式的说明中所用的附图相同的部位,标注了相同的参照标记。
图19A中,多个引线框架等的高壁厚较理想的是100微米以上的金属布线板15,以窄距且以通过含填料的树脂层16而相互绝缘的状态,固定在散热板17上。并且,金属布线板15至少在其一部分以上由形成有微细槽20和扩槽21的通槽14而相互划分。由此,高壁厚引线框架等金属布线板15的间隙中含填料的树脂层16的填充性得以提高。
而且,图19A中,例如功率半导体,例如具备多个凸点34的外部连接端子的CPU或微型变压器这样伴有发热的电子部件可代替LED11。另外,取代LED11的这些具有多个端子并伴有发热的电子部件的安装方法,并不限定于凸点34,也可利用使用铝线的引线连接、金属接合等方法。而且,也可以是金金接合(Gold Gold Interconnection)。图19A的箭头25e表示安装方向。
图19B相当于安装后的剖面图。这样地以精细节距形成金属布线板15的一部分中所形成的独立型布线图案30,便能以高密度安装CPU等。另外,独立型布线图案30无需形成在金属布线板15的前表面,可通过局部形成在所需部分中,而提高成品率,因此能够以低成本实现散热布线板10。金属布线板15具有例如300微米的厚度,上述精密节距例如为(线宽/线距)=(100微米/50微米)。上述布线图案,例如是插入层等的布线图案。其结果,可解决现有的印刷布线板或现有的插入层等无法解决的布线低阻化,或者能降低布线部分剖面积扩大所造成的焦耳热。因此,能够实现电源电路(也包括DC-DC转换器或AC-DC转换器),或等离子电视机的维持电路等小型化,或通过高密度安装实现高性能化。
其结果,在适合于第五实施方式中记载的精细图案,进而也适合精密节距的散热布线板10上,可以高密度安装各种半导体,例如半导体激光器或功率半导体等或例如微型变压器等发热电子部件,因此能够使PDP电视或液晶电视机等的电源电路超小型化。而且,能够适合于使用激光光源等的半导体发光元件的投影型电视机,或超小型且高亮度的投影仪的发光模块(所谓引擎部分)或其外围电路的高密度化及高散热化,使这些电子设备小型化。
如上所述,第一至第六实施方式中所示的本发明的散热布线板,能够提高含填料的树脂层16等对通槽14的填充性,使散热布线板10的可靠性提升。
而且,可通过使散热布线板10中,前述微细槽20的开口部20a的宽度和下端部20b的宽度相差5微米以上,较理想的是10微米以上100微米以下,而获得以下效果。即,当微细槽20中填充含填料的树脂层16时,可对开口部20a和下端部20b的宽度进行比较,并从该宽度较大的部位填充含填料的树脂层16,使得微细部分也能有效填充含填料的树脂层16。此处,当宽度不足5微米时,微细槽20的锥形或斜率会变小,因此有时难以填充含填料的树脂层16。而且,当宽度为100μm以上时,则难以加工微细槽20。
而且,可通过使散热布线板10中,微细槽20的内壁和扩槽21的内壁的表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra相差0.01微米以上,来提高每个微细槽20或扩槽21与含填料的树脂层的粘合强度。另外,表面粗糙度之差,较理想的是算术平均粗糙度Ra为0.1微米以上10微米以下。当不足0.1微米时,有可能使表面粗糙度变得不均匀。而且,当超过10微米时,散热布线板10的精细图案化会很难。
而且,能够通过使散热布线板10中,微细槽20或扩槽21中的任一个的内壁上,形成0.01微米以上的氧化膜24(或者,使氧化膜的厚度差为0.01微米以上10微米以下),而根据微细槽20或扩槽21的形状等,提高与含填料的树脂层16的粘合强度等。另外,当氧化膜的厚度差不足0.01微米时,有时无法产生差别。而且,当氧化膜的厚度差超过10微米时,有时影响散热特性。
而且,可通过使散热布线板10中,金属布线板15的上表面15a的微细槽20的槽宽比金属布线板15的下表面的扩槽21的槽宽小5微米以上(较理想的是10微米以上),来抵消微细槽20和扩槽21的错位。因此,提高了加工成品率。另外,当槽宽之差不足10微米时,会难以进行加工,有可能造成成本上升。而且,较理想的是槽宽本身为200微米以下(较理想的是100微米以下)。当槽宽超过200微米时,有时会无法对应散热布线板10的精细图案化。
而且,可通过使散热布线板10中,扩槽21和微细槽20之中均填充相同或者其组成的一部分以上不同的含填料的树脂层16,来防止灰尘等进入由扩槽21和微细槽20经层压后的通槽14中,因此能够提高可靠性。
可通过使散热布线板10中,金属布线板15的上表面15a的微细槽20的槽宽比前述金属布线板15的下表面的扩槽21的槽宽小5微米以上(较理想的是10微米以上),来抵消微细槽20和扩槽21的错位,因此提高了加工成品率。另外,当槽宽之差不足5微米时,则难以进行加工,有可能造成成本上升。较理想的是槽宽本身为200微米以下(较理想的是100微米以下)。当槽宽超过200微米时,有时会无法对应散热布线板10的精细图案化。
另外,也可使散热布线板10中,在400nm以上800nm以下的可见光域内,第二含填料的树脂层27具有30%以上99.5%以下的反射率。由此,当散热布线板10的表面上安装LED11等发光元件时,能够提高第二含填料的树脂层27部分中的光反射率,获得使其发光效率改善的效果。另外,波长不足400nm或长于800nm的波长,有时会使发光元件效率无法提高。而且,当反射率不足30%时,有时无法改善发光效率。并且,反射率大于99.5%时,必须使用成本高的部件,所以有时并不实用。
可通过使散热布线板10中,第二含填料的树脂层27的填料22的含有率小于第一含填料的树脂层26(较理想的是小于第一含填料的树脂层26的10重量%以下),来提高第二含填料的树脂层27对微细槽20的填充性。如果填料22的添加量之差不足10重量%,则有时无法获得分开使用第一含填料的树脂层26和第二含填料的树脂层27的效果,但这种情况下,使第一含填料的树脂层26和第二含填料的树脂层27相同,有时会对成本方面有利。
而且,可通过使散热布线板10中,第二含填料的树脂层27的弹性模数小于第一含填料的树脂层26的弹性模数,来抵消LED11等发热部件造成金属布线板15的热膨胀,从而获得金属布线板15端部的抗剥离效果。其原因在于:与第二含填料的树脂层27相比,有时第一含填料的树脂层26更容易受到热影响。另外,弹性模数能够依据显微维氏(例如,JIS-Z2251)、硬度计(例如,ISO-868)、TMA(Thermal Mechanical Analysis,热机分析法)等来测定。另外,玻璃化温度(Tg)之差,也能用作弹性模数之差。此时,使第二含填料的树脂层27的Tg比第一含填料的树脂层26的Tg小10℃以上(较理想的是20℃以上)。如果Tg之差不足10℃,则有时无法完全缓解金属布线板15的热膨胀所造成的应力。另外,第一含填料的树脂层26的Tg较理想的是100℃以上,更理想的是130℃以上,尤其理想的是150度以上。当不足100℃时,有时影响运转时等的机械强度。
另外,在扩槽21的槽内部,不仅可以只填充填料22,也可积极填充陶瓷烧结体等。由此,便提高了扩槽21部分中的热传导系数。而且,利用激光加工来使微细槽20重叠形成在扩槽21时,对填料等的一部分进行烧结(或凝聚),由此提高热传导系数。或者,通过在扩槽21的槽内部,预先添加(或填充)陶瓷粉末或陶瓷烧结体等对激光具有耐久性的部件,从而在例如图13~图14等中说明的对微细槽20进行激光加工时,能够获得减少激光照射对含填料的树脂层16的影响的效果。
而且,散热布线板10的制造方法包含:在金属布线板15的下表面15b形成扩槽21的步骤;从所述金属布线板15的上表面15a侧或者下表面15b侧,使微细槽20以与所述扩槽21的一部分重叠的方式形成在所述扩槽21上,从而制成通槽14的步骤;以及,从金属布线板15的下方填充含填料的树脂16的步骤。可通过该制造方法,来有效进行生产。另外,这些步骤的操作顺序,也能根据设备能力等进行替换。
而且,散热布线板10的制造方法包含:在金属布线板15的下表面15b形成扩槽21的步骤;从金属布线板15的下方,对扩槽21的内部填充含有第一填料28的树脂的步骤;在金属布线板15的上表面15a形成微细槽20,使金属布线板15的一部分电绝缘的步骤;以及,对微细槽20的内部填充含有第二填料29的树脂的步骤。可通过该制造方法,来稳定制造图9所示的局部具有独立型布线图案30的散热布线板10。
另外,形成扩槽21的第一激光,使用脉宽为100ns以上连续振荡(CW)的激光、YAG激光或CO2激光,由此在散热布线板10的制造工艺中,能够实现缩短其制造时间,或对应少量多品种。而且,如图4所示,可通过利用使用普通Q开关的激光、或脉宽为100ns以上的长脉宽激光、CW激光(Continuous Wave Laser,连续振荡激光)等成本低或通用的激光,而以低成本制作扩槽21。另外,不足100ns的脉宽较短的激光,价格较为昂贵。
而且,形成微细槽20的前述第二激光,使用脉宽为50ns以下或/且波长为600nm以下的激光,由此在散热布线板10的制造工艺中,能够实现缩短其制造时间,或对应少量多品种。此处,可通过使脉宽为1ns以上50ns以下,而瞬间完成激光照射,因此热损伤难以扩散到含填料的树脂层16等中。另外,当脉宽为50ns以上时,有时热损伤会扩散到含填料的树脂层16等中。而且,技术上及成本上均难以使脉宽不足1ns。而且,使用波长为600nm以下的短波长的激光,能够实现微细槽20的微细加工。而且,因于50ns以下的短脉宽状态下利用此类短波长激光,所以易于抑制对含填料的树脂层16等产生热影响。
而且,如同下述散热布线板10的制造方法,即,利用蚀刻在金属布线板15的下表面15b形成扩槽21,其次,对该扩槽21的一部分照射激光而形成微细槽20,随后从前述金属布线板15的下方填充含有填料的树脂,可通过组合蚀刻或激光等,而稳定地向市场提供更多品种的散热布线板10。
工业利用可能性
本发明的散热性布线板,也能向精密节距的电路图案之间,无间隙地填充含绝缘性填料的树脂,从而对于提高对灰尘等所造成的电绝缘的可靠性,较为有效。

Claims (14)

1.一种散热布线板,其具备:
形成有电路图案的金属布线板,
以使所述金属布线板的上表面露出的方式嵌入了所述金属布线板的含填料的树脂层,以及
配置在所述含填料的树脂层的下表面的散热板,其中,
对所述电路图案进行分隔的间隙,由设在所述金属布线板上的通槽形成,
所述通槽由开口于所述金属布线板的上表面的微细槽,及从所述微细槽的下端部向所述金属布线板的下表面变宽的扩槽构成,
所述金属布线板的下面的所述扩槽的槽宽,比所述微细槽在所述上表面表现出的槽宽更大,
微细槽向着扩槽从金属布线板的上表面起逐渐变宽,
所述微细槽的内壁设有比所述扩槽的内壁更厚的氧化膜。
2.根据权利要求1所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的内壁的表面粗糙度和所述扩槽的内壁的表面粗糙度之差,以Ra计算为0.1微米以上10微米以下。
3.根据权利要求1所述的散热布线板,其中,
形成在所述微细槽内壁上的氧化膜的厚度和形成在所述扩槽内壁上的氧化膜的厚度之差为0.01微米以上10微米以下。
4.根据权利要求1所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的最大槽宽小于所述扩槽的最大槽宽,且所述微细槽的最大槽宽和所述扩槽的最大槽宽之差为50微米以上500微米以下。
5.根据权利要求1所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的含填料的树脂层与所述扩槽的含填料的树脂层不同。
6.根据权利要求5所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的开口部的宽度和所述下端部的宽度之差为5微米以上100微米以下。
7.根据权利要求5所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的内壁的表面粗糙度和所述扩槽的内壁的表面粗糙度之差,以Ra计算为0.1微米以上10微米以下。
8.根据权利要求5所述的散热布线板,其中,
形成在所述微细槽上的氧化膜的厚度和形成在所述扩槽的内壁上的氧化膜的厚度之差为0.01微米以上10微米以下。
9.根据权利要求7所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的含填料的树脂层,在400nm以上800nm以下的可见光域中,具有30%以上99.5%以下的反射率。
10.根据权利要求5所述的散热布线板,其中,
所述微细槽的含填料的树脂层的填料含有率小于所述扩槽的含填料的树脂层的填料含有率。
11.根据权利要求5所述的散热布线板,其中,
所述扩槽的含填料的树脂层的弹性模数小于所述微细槽的含填料的树脂层的弹性模数。
12.根据权利要求5所述的散热布线板,其中,
所述扩槽的槽内部,具有陶瓷烧结体。
13.一种散热布线板的制造方法,其具有:
在金属板上形成电路图案来制造金属布线板的步骤,
以使所述金属布线板的上表面露出的方式,用含填料的树脂填充所述金属布线板的步骤,以及
通过所述含填料的树脂使所述金属布线板与散热板一体化的步骤,其中,
所述在金属板上形成电路图案的步骤包含:在所述金属板的下表面形成扩槽的步骤,以及
从所述金属板的上表面侧或者下表面侧,使微细槽以与形成的所述扩槽的一部分重叠的方式形成在所述扩槽上,从而形成通槽的步骤,
所述扩槽从所述微细槽的下端部向所述金属布线板的下表面变宽,
微细槽向着扩槽从金属布线板的上表面起逐渐变宽,
所述微细槽的内壁设有比所述扩槽的内壁更厚的氧化膜。
14.根据权利要求13所述的散热布线板的制造方法,其中,
所述微细槽的含填料的树脂层与所述扩槽的含填料的树脂层不同。
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