CN102668725B - 布线板和布线板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够同时实现轻型化、低成本化以及散热性佳的布线板及其制造方法；该布线板(1)具备含有树脂的绝缘衬底(2)；而且，布线板(1)具有形成于绝缘衬底(2)的上侧面(3)上的布线图形(6)和贯通绝缘衬底(2)的上侧面(3)和与上侧面(3)相反侧的下侧面(4)这两个面的通孔(5)，布线图形(6)通过通孔(5)内所设置的传热体(5A)与下侧面(4)的下侧布线图形(7)连接，在下侧面(4)上配置有绝缘层(8)和金属层(9)，绝缘层(8)以与下侧布线图形(7)接触的方式配置，金属层(9)形成为与绝缘层(8)接触且与下侧布线图形(7)不接触。

Description

布线板和布线板的制造方法

技术领域

本发明涉及布线板和布线板的制造方法。

背景技术

为了安装大型倒相器、发光二极管等高发热元件，采用具备高散热效率的陶瓷衬底或金属基衬底(metal base substrate)。专利文献1中记载的陶瓷衬底，是在由氮化硅质烧结体构成的陶瓷衬底的表面上经由活性金属焊料而设置有金属布线板。而且，在该设置有金属布线板的陶瓷衬底的表面上粘附有厚度为0.1～2μm的氧化硅膜。

另外，专利文献2中记载的金属基衬底，是在利用阳极氧化处理形成了作为绝缘膜的耐酸铝保护膜的铝衬底的表面上，利用气相生长法形成铝层和金属晶种层之后，通过水合处理使铝层和耐酸铝保护膜的一部分变为氧化铝层，从而在耐酸铝保护膜与金属晶种层之间形成氧化铝层。然后，利用电镀法在金属晶种层上形成所希望厚度的导电性金属层。

专利文献1：日本特开2001-308475号公报

专利文献2：日本特开2009-123980号公报

发明内容

但是，上述的陶瓷衬底或金属基衬底非常贵而且重量也重。因此，本发明的目的是提供一种能够同时实现轻型化、低成本化以及散热性佳的布线板及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明涉及的布线板是具备含有树脂的绝缘衬底的布线板，该布线板具有布线图形和通孔，该布线图形形成在绝缘衬底的一面上，该通孔贯通绝缘衬底的一面和与一面相反侧的另一面这两个面，布线图形通过通孔内所设置的传热体与另一面的散热用金属图形连接，在另一面上配置有绝缘层和金属层，其中，绝缘层以与散热用金属图形接触的方式配置，金属层形成为与绝缘层接触且与散热用金属图形不接触，布线图形的厚度为18μm或35μm，金属层是厚度为所述布线图形厚度的1.5倍以上且5倍以下范围内的金属箔。

在此，金属层能够形成为仅覆盖绝缘层的一部分，且不覆盖布线板的端部的全部或一部分。

在此，优选绝缘层为含有陶瓷粉的树脂压型体。

另外，优选绝缘层中的未配置有金属层的部分与散热片接触。

另外，优选散热用金属图形兼作布线图形，并且，绝缘层跨过散热用金属图形而配置。

为了解决上述课题，本发明涉及的布线板的制造方法是具备含有树脂的绝缘衬底的布线板的制造方法，该布线板的制造方法包括：在绝缘衬底的一面上形成布线图形的第一步骤；在绝缘衬底的另一面上，形成成为与布线图形相同或不同的图形的散热用金属图形的第二步骤；形成贯通绝缘衬底的一面和与一面相反侧的另一面的通孔的第三步骤；穿过通孔利用传热体将布线图形和散热用金属图形连接的第四步骤；在另一面上以与散热用金属图形接触的方式配置绝缘层的第五步骤；以及，以与绝缘层接触且与散热用金属图形不接触的方式配置金属层的第六步骤；并且，在至少经过了同时实施所述第一步骤和所述第二步骤的工序之后，再实施所述第五步骤。

在此，优选将绝缘层和金属层相对于绝缘衬底进行热压接。

(发明效果)

根据本发明，能够提供可同时实现轻型化、低成本化以及散热性佳的布线板及其制造方法。

附图说明

图1是本发明第一实施方式涉及的布线板的纵剖视图。

图2是与图1所示的纵剖视图同样地表示本发明第一实施方式涉及的布线板的制造过程的图。

图3是表示本发明第二实施方式涉及的布线板的制造过程的图，且是与图2同样地进行表示的图。

图4是表示避开绝缘衬底端部的外部端子而配置有绝缘层和金属层的例子的布线板的俯视图。

(符号说明)

1、16  布线板

2      绝缘衬底

3      上侧面(一面)

4      下侧面(另一面)

5      通孔

5A     传热体

6      布线图形

7    下侧布线图形(散热用金属图形)

8    绝缘层

9    金属层

具体实施方式

参照附图对本发明实施方式涉及的布线板的构成和制造方法进行说明。

图1是本发明第一实施方式涉及的布线板1的纵剖视图。布线板1具有绝缘衬底2，该绝缘衬底2是将玻璃纤维薄板中浸渍有环氧系树脂的预浸料(pre-preg)进行热压接而形成。绝缘衬底2具有通孔5，该通孔5贯通成为图1中的上侧的上侧面3(一面)和与上侧面3相反侧的成为图1中的下侧的下侧面4(另一面)。在绝缘衬底2的上侧面3上，形成有多个规定形状的由铜箔构成的布线图形6。而且，布线图形6穿过通孔5的内壁面向下侧面4延伸。即，在该通孔5的内壁面上配置有由铜形成的传热体5A。

然后，在下侧面4上配置有与布线图形6热连接和电连接的下侧布线图形7。而且，以与该下侧布线图形7接触的方式配置的绝缘层8覆盖下侧布线图形7。在此，下侧布线图形7成为散热用的金属图形(metal pattern)。然后，在绝缘层8中的不与下侧面4相对侧的面的整个面上配置有金属层9，其中，该金属层9由与布线图形6的铜箔厚度相同的铜箔形成。另外，下侧布线图形7与布线图形6一同而形成电路，但是，也可以不形成电路的一部分而仅作为散热用。

在此，绝缘层8是含有氧化铝陶瓷粉的环氧树脂压型体。该绝缘层8的厚度优选15～200μm。在本实施方式中为80μm。另外，绝缘层8的耐压为4kV。另外，绝缘层8配置在绝缘衬底2的下侧面4的大致整个面上，并且，绝缘层8跨过形成于下侧面4上的全部下侧布线图形7而配置。

另外，金属层9由铜箔形成，并覆盖绝缘层8的整体。另外，形成于绝缘衬底2的下侧面4上的多个下侧布线图形7的布线形状，与穿过通孔5的上侧面3上的各个布线图形6的形状相同。另外，绝缘层8的一部分从下侧面4侧稍微进入各通孔5的传热体5A的表面。即，绝缘层8的面向通孔5的部分朝向通孔5内部稍微地突出。通过该突出，绝缘层8不容易从绝缘衬底2脱落。

图2是与图1所示的纵剖视图同样地表示本发明第一实施方式涉及的布线板1的制造过程的图。首先，在将玻璃纤维薄板中浸渍有环氧系树脂的预浸料进行热压接而形成的绝缘衬底2的两面上粘贴铜箔11，形成带铜箔11的绝缘衬底2(带铜箔绝缘衬底形成工序)。接着，利用钻头形成贯通绝缘衬底2的上侧面3和下侧面4的通孔5(通孔形成工序)。然后，利用铜的孔内镀敷法在通孔5的内壁面形成传热体5A(孔内镀敷工序)。由此，绝缘衬底2的两面的铜箔11，通过通孔5的内壁上所形成的作为镀铜层的传热体5A而导通，由该三者形成导电层12。

在孔内镀敷工序之后，对绝缘衬底2的两面的导电层12进行蚀刻处理(蚀刻工序)。通过该蚀刻处理，留下导电层12中的布线和散热所需要的部分，并分别形成布线图形6和下侧布线图形7。需要说明的是，对于传热体5A不进行蚀刻处理。如上所述，该布线图形6和下侧布线图形7，在绝缘衬底2的两面上分别形成为相同形状的图形形状。

然后，对于在金属层9上涂敷了预浸料之后的部件、即具有高导热系数的带树脂铜箔，使其预浸料与绝缘衬底2的下侧面4接触后，利用真空层压装置朝向绝缘衬底2的厚度方向进行热压接(绝缘层、金属层热压接工序)，其中，上述预浸料中浸渍了混入有氧化铝陶瓷的树脂糊。这样，该预浸料成为绝缘层8。此时，绝缘层8的一部分朝向通孔5内部稍微地突出。另外，由带树脂铜箔形成的绝缘层8与金属层9的一体化物的导热系数为3W/m·K。经过以上的过程，制造出本发明第一实施方式涉及的布线板1。

图3是与图2同样地表示本发明第二实施方式涉及的布线板16的制造过程的图。另外，是已经经过图2中表示的带铜箔绝缘衬底形成工序、通孔形成工序、孔内镀敷工序及蚀刻工序后的过程。在经过蚀刻工序后的绝缘衬底2的下侧面4上，将混入有氧化铝陶瓷粉的高导热系数的环氧系树脂糊进行丝网印刷。然后，利用干燥装置使这样印刷的树脂糊干燥并半固化(印刷、半固化工序)。该工序后半固化的半固化树脂21形成在绝缘衬底2的下侧面4的整个面或大致整个面上。另外，在进行丝网印刷时，上述树脂糊进入通孔5内，形成从绝缘衬底2的上侧面3侧突出的突出部22。另外，在增加了绝缘层8的厚度的情况下，也可以在进行下一步骤时将高导热系数的预浸料夹在绝缘层8与金属层9之间。

在印刷、半固化工序之后，在半固化树脂21中的不与绝缘衬底2的下侧面4相对侧的面上配置由铜箔形成的金属层9，并朝向绝缘衬底2的厚度方向进行热压接(热压接工序)。通过热压接工序，半固化树脂21成为绝缘层8，且绝缘层8与金属层9粘合。然后，研磨并除去突出部22(研磨工序)。但是，该研磨工序可以省略。例如，在突出部22不成为障碍时、或者通过上述树脂糊的丝网印刷未形成突出部22时，优选省略研磨工序。另外，除了绝缘层8的一部分进入通孔5内的整个区域之外，布线板16的构成与布线板1相同，因此，对于相对应的部件、部位赋予与对布线板1标注的符号相同的符号，并省略其说明。

(利用本发明的实施方式取得的主要效果)

在布线板1、16中，布线图形6通过通孔5内所设置的传热体5A与下侧面4的下侧布线图形7连接，在下侧面4上配置有绝缘层8和金属层9，其中，绝缘层8以与下侧布线图形7接触的方式配置，金属层9形成为与绝缘层8接触并且与下侧布线图形7不接触。因此，即使绝缘衬底2的上侧面3的布线图形6上安装的LED等电路元件发热，该热量也会经传热体5A、下侧布线图形7、绝缘层8以及金属层9传导而被散热。特别是，由于下侧布线图形7扩展很大，因此在布线图形6侧产生的热通过下侧布线图形7扩散，从而能够防止布线板1、16的温度上升。而且，由于金属层9也在布线板1、16的另一面上扩展，因此在布线图形6侧产生的热被进一步扩散，从而容易被散热。

因此，即使在绝缘衬底2中采用环氧树脂等树脂，布线板1、16的散热性也良好。另外，根据上述的布线板1、16的制造方法(分别示于图2和图3中)，即使采用环氧树脂等树脂，也能够提供散热性佳的布线板1、16。该散热性与使用陶瓷衬底或金属基衬底时的散热性为相同程度。另外，布线板1、16的成本是使用陶瓷衬底或金属基衬底的布线板成本的1/4左右。另外，与使用陶瓷衬底或金属基衬底的布线板相比，布线板1、16能够更加轻型化。进而，相对于弯曲应力，绝缘层8和金属层9增强了布线板1、16整体。

在此，绝缘层8是含有氧化铝陶瓷粉的环氧树脂压型体。由于氧化铝陶瓷粉导热性佳，因此使得布线板1、16的散热性进一步良好。

另外，绝缘层8配置在绝缘衬底2的下侧面4的整个面或大致整个面上，并且绝缘层8跨过形成于下侧面4上的全部下侧布线图形7而配置。另外，金属层9覆盖绝缘层8的整个区域或大致整个区域。因此，能够通过绝缘层8和金属层9将更多的热量朝向绝缘衬底2的面方向放出，从而使布线板1、16的散热性进一步良好。

另外，在布线板1中，绝缘层8的一部分从下侧面4侧稍微进入各通孔5中的传热体5A的表面。因此，绝缘层8与绝缘衬底2的固定(粘合)强度得到提高。另外，在布线板16中，绝缘层8的一部分进入各通孔5的整个区域中。因此，不仅固定(粘合)强度提高，而且，通过将通孔5堵塞，传热体5A得到保护从而使散热性稳定。

另外，形成于绝缘衬底2的下侧面4上的多个下侧布线图形7的布线形状，与穿过通孔5的上侧面3的各个布线图形6的形状相同。因此，布线图形6和下侧布线图形7的形成变得容易。另外，在绝缘衬底2的下侧面4上存在多个下侧布线图形7时，能够通过绝缘层8来防止下侧布线图形7彼此间的短路。

另外，在布线板中，将由绝缘层8和金属层9构成的树脂的绝缘体相对于绝缘衬底2进行热压接而制造。因此，容易确保电绝缘。另外，在布线板1、16中，从金属层9侧进行热压接。因此，能够通过绝缘层8将金属层9与绝缘衬底2牢固地固定。

(其他方式)

在具备含有树脂的绝缘衬底2的布线板1、16中，布线板1、16具有布线图形6和通孔5，该布线图形6形成在绝缘衬底2的上侧面3上，该通孔5贯通绝缘衬底2的上侧面3和与上侧面3相反侧的下侧面4这两个面；布线图形6通过通孔5内所设置的传热体5A与下侧面4的下侧布线图形7连接，在下侧面4上配置有绝缘层8和金属层9，该绝缘层8以与下侧布线图形7接触的方式配置，金属层9形成为与绝缘层8接触且与下侧布线图形7不接触。

但是，金属层9也可以不覆盖绝缘层8的全部。例如，金属层9可以形成为不具有其一部分或全部。只要绝缘层8含有陶瓷粉等而导热性和散热性出色，便能够仅利用绝缘层8的导热性和散热性或者利用少许金属层9而使布线板1、16的散热性良好。另外，图1所示的布线板1、图3所示的布线板16是单层布线板，但是，对于多层布线板也能够采用布线板1、16的构成。

另外，绝缘层8是含有氧化铝陶瓷粉的环氧树脂压型体。但是，只要导热性好，绝缘层8也可以不含有氧化铝陶瓷粉。另外，绝缘层8可以取代氧化铝陶瓷，而使用导热系数更高的氮化铝等其他的陶瓷粉等的绝缘体。另外，绝缘层8可以取代环氧树脂压型体而使用其他物质的压型体。

另外，绝缘层8配置在绝缘衬底2的下侧面4的大致整个面上，并且绝缘层8跨过形成于下侧面4上的全部下侧布线图形7而配置。但是，绝缘层8也可以无需跨过形成于下侧面4上的多个下侧布线图形7而配置，而是以覆盖各个下侧布线图形7的方式散布存在。

图4是表示避开绝缘衬底2端部的外部用端子部31而配置有绝缘层8和金属层9的例子的布线板1、16的俯视图。该外部用端子部31通过导销等被夹持，成为电的出入口(通路)，另外，通过该夹持而将布线板1、16保持、固定。为了使导销与外部用端子部31的固定更加牢固，将两者的接触部分在熔融焊锡中进行短时间浸泡，并将该接触部分锡焊固定。

另外，在布线板1、16中，绝缘层8中不存在未配置有金属层9的部分，但是，在存在这样的部分时，该部分也可以采用与表面积比金属层9大的散热片(heat sink)接触的构成。由于散热片具有与金属层9同等程度以上的散热效果，因此优选使用散热片。另外，也可以在绝缘层8的不与绝缘衬底2相对的面上直接粘贴散热性高的散热片。

另外，绝缘层8的一部分稍微进入各通孔5中或将孔完全堵塞而与传热体5A接触。但是，绝缘层8的一部分也可以不进入各通孔5中。例如，也可以将槽状的夹具放入通孔5内从而防止绝缘层8的进入。通过这样抑制绝缘层8的大部分进入通孔5中，能够使绝缘层8形成为一定以上的厚度，从而提高布线板1、16的耐电压特性。另外，绝缘层8的厚度根据所被要求的耐电压特性或其所使用的材料而不同，但是，大体上优选15μm～200μm。

为了这样使绝缘层8形成为一定以上的厚度，可以考虑以下的方法。例如，利用绝缘片将绝缘衬底2的下侧面4侧的通孔5的入口堵塞，或者，预先利用树脂埋住下侧面4侧的通孔5等，以此防止绝缘层8进入通孔5中。另外，在绝缘层8中混入规定直径的陶瓷球等绝缘性球后，使绝缘层8接触绝缘衬底2的下侧面4并朝向绝缘衬底2的厚度方向进行热压接时，将绝缘层8的厚度形成为陶瓷球的直径或形成为该直径以上。另外，也可以在金属层9中的与绝缘层8相对的面上设置加强筋(衬垫)，使绝缘层8的厚度形成为该加强筋的高度或该高度以上。进而，也可以在绝缘衬底2的下侧面4上设置加强筋，使绝缘层8的厚度形成为该加强筋的高度或该高度以上。另外，这些加强筋可以通过在丝网印刷树脂糊之后使树脂糊固化等而形成。

另外，形成于绝缘衬底2的下侧面4上的多个下侧布线图形7的布线形状，与穿过通孔5的上侧面3的各个布线图形6的形状相同。但是，绝缘衬底2的下侧面4的下侧布线图形7的形状，也可以与利用通孔5和传热体5A而与该下侧布线图形7连接的上侧面3的布线图形6的形状不同。

另外，绝缘层8和金属层9配置在绝缘衬底2的下侧面4的大致整个面上。但是，绝缘层8或金属层9也可以配置在绝缘衬底2的下侧面4的一部分上。例如，布线板1、16是仅在绝缘衬底2的上侧面3上安装电路元件的单面布线板，但是，在形成为绝缘衬底2的两面上安装电路元件的双面布线板的情况下，也存在只能部分地配置绝缘层8和金属层9的情况。

另外，金属层9为铜箔，但是也可以采用其他的金属箔等、例如铝箔等，还可以采用金属以外的高导热物质、例如陶瓷板等。通过使金属层9为铝箔，能够使布线板1、16进一步轻型化。另外，绝缘衬底2可以取代环氧树脂压型体而使用其他树脂系的压型体。

另外，形成金属层9的铜箔的厚度与形成布线图形6的铜箔的厚度相同，但是，两者的铜箔厚度可以不同。在此，金属层9是专门为了进行热传导而设置的，其厚度越厚则越可以促进热传导。因此，优选使金属层9的铜箔的厚度比布线图形6的铜箔的厚度厚。进一步优选例如使布线图形6的铜箔的厚度为18μm或35μm、使金属层9的铜箔的厚度为70μm等，使金属层9的铜箔的厚度为布线图形6的铜箔厚度的1.5倍以上、2倍以上、3倍以上或4倍以上。但是，过于厚则布线板的重量增大，因此以8倍以下为宜，优选5倍以下。

另外，布线板1、16的制造方法包括：在含有树脂的绝缘衬底2的上侧面3上形成布线图形6的步骤，在绝缘衬底2的下侧面4上形成与布线图形6相同的下侧布线图形7的步骤，形成贯通绝缘衬底2的上侧面3和与上侧面3相反侧的下侧面4这两个面的通孔5的步骤，穿过通孔5利用传热体5A将布线图形6和下侧布线图形7连接的步骤，在下侧面4上以与下侧布线图形7接触的方式配置绝缘层8的步骤，以及，配置形成为与绝缘层8接触且与下侧布线图形7不接触的金属层9的步骤。

在此，也可以采用将图2所示的布线板1的制造方法的一部分进行变形等的、例如图3所示的第二实施方式涉及的布线板16的制造方法的情况，在上面已经进行了叙述。另外，下侧布线图形7也可以与布线图形6的图形不同。另外，布线板1、16是将金属层9侧相对于绝缘衬底2进行热压接而制造，但是也可以采用热压接以外的方法、例如不加热的压焊等。进而，下侧布线图形7为散热用，但是也可以兼作电路的一部分，或者相反地仅作为散热用。

Claims (7)

1.一种布线板，其具备含有树脂的绝缘衬底，所述布线板的特征在于，

具有布线图形和通孔，所述布线图形形成在所述绝缘衬底的一面上，所述通孔贯通所述绝缘衬底的一面和与所述一面相反侧的另一面这两个面；

所述布线图形通过所述通孔内所设置的传热体与所述另一面的散热用金属图形连接；

在所述另一面上配置有绝缘层和金属层，其中，所述绝缘层以与所述散热用金属图形接触的方式配置，所述金属层形成为与所述绝缘层接触且与所述散热用金属图形不接触；

所述布线图形的厚度为18μm或35μm；

所述金属层是厚度为所述布线图形厚度的1.5倍以上且5倍以下范围内的金属箔；

所述绝缘层中的未配置有所述金属层的部分与散热片接触。

2.如权利要求1所述的布线板，其特征在于，所述金属层形成为仅覆盖所述绝缘层的一部分，且不覆盖所述布线板的端部的全部或一部分。

3.如权利要求1或2所述的布线板，其特征在于，所述绝缘层是含有陶瓷粉的树脂压型体。

4.如权利要求1或2所述的布线板，其特征在于，所述散热用金属图形兼作布线图形，并且，所述绝缘层跨过所述散热用金属图形而配置。

5.如权利要求3所述的布线板，其特征在于，所述散热用金属图形兼作布线图形，并且，所述绝缘层跨过所述散热用金属图形而配置。

6.一种布线板的制造方法，该布线板具备含有树脂的绝缘衬底，该布线板的制造方法的特征在于，包括：

在所述绝缘衬底的一面上形成布线图形的第一步骤，

在所述绝缘衬底的另一面上，形成成为与所述布线图形相同或不同的图形的散热用金属图形的第二步骤，

形成贯通所述绝缘衬底的一面和与所述一面相反侧的另一面的通孔的第三步骤，

穿过所述通孔利用传热体将所述布线图形和所述散热用金属图形连接的第四步骤，

在所述另一面上以与所述散热用金属图形接触的方式配置绝缘层的第五步骤，以及，

以与所述绝缘层接触且与所述散热用金属图形不接触的方式配置金属层的第六步骤；

在所述布线板的制造方法中，在至少经过了同时实施所述第一步骤和所述第二步骤的工序之后，再实施所述第五步骤。

7.如权利要求6所述的布线板的制造方法，其特征在于，将所述绝缘层和所述金属层相对于所述绝缘衬底进行热压接。