CN108353508B - 基板及基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

基板具备：层叠布线板，其形成有导电层；通孔，其贯穿层叠布线板；通孔镀层(7)，其与导电层电连接；以及金属片(10)，其配设于通孔镀层(7)的内侧，在金属片(10)的侧面形成有与通孔镀层(7)直接接触的突起部(8)和处于与通孔镀层(7)存在间隔的位置的分开部(9)，由分开部(9)和通孔镀层(7)围成的空间由金属制的镀膜(13)覆盖，该镀膜(13)的内侧由填充材料(14)填充。

Description

基板及基板的制造方法

技术领域

本发明涉及基板及基板的制造方法，所述基板是印制布线板等基板，且被嵌入有金属片，大电流特性及散热特性优异。

背景技术

电路中的半导体元件存在发热量因高密度化、高电流化而增加的倾向。尤其是，使用了Si的半导体当周围的温度成为100℃以上时成为误动作、故障的原因。作为这样的半导体元件等发热部件，例如存在IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、IPM(Intelligent Power Module)等开关元件。

为了有效冷却发热部件，以使从发热部件产生的热量朝向基板的相反侧逸散的方式形成散热路径。具体而言，通过将从发热部件产生的热量向处于基板的背面侧(与部件搭载面(安装面)相反的一侧)的散热件等传导来进行冷却。

作为散热路径，例如使用由热传导率高的金属(Cu、Al等)构成的金属片。该金属片固定于在基板上形成的通孔内。金属片向通孔的固定通过利用压入、塑性变形实现的密接、利用粘接剂、焊料实现的接合等来进行(例如参照专利文献1)。通过金属片与发热部件接触，从而从发热部件产生的热量经由该金属片(例如柱状的铜)向外部散热。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2-134895号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，希望不仅将金属片用于散热，还要用于电连接。以往，固定于通孔的状态的金属片仅是与通孔物理接触，因此电导通不稳定。即，无法稳定且可靠地确保导电性。因此，以往另行在基板上设置电导通用的通孔，使用对该通孔的内壁实施镀铜而形成的通孔镀层。然而，就实施这样的通孔镀层而言，在基板上需要用于实施该通孔镀层的空间，从部件安装的高密度化的观点出发并不优选。

本发明是考虑到上述现有技术的发明，其目的在于提供具有散热特性并且能够实现充分的电导通的基板及基板的制造方法。

用于解决课题的方案

为了达到所述目的，在本发明中，提供一种基板，其具备：层叠布线板，其形成有多个由导电材料构成的导电层；通孔，其贯穿该层叠布线板而形成；通孔镀层，其覆盖该通孔的内壁，且与所述导电层电连接；以及金属片，其在该通孔的全长的范围内配设于所述通孔镀层的内侧，所述基板的特征在于，在所述金属片的侧面，在周向整周范围内交替地形成有与所述通孔镀层直接接触的突起部和处于与所述通孔镀层存在间隔的位置的分开部，由所述分开部和所述通孔镀层围成的空间形成为贯穿所述层叠布线板的细孔，所述细孔的周壁由金属制的镀膜覆盖，该镀膜的内侧由填充材料填充。

优选的是，所述突起部包括与所述通孔镀层接触的接触部和从该接触部朝向所述金属片的中心延伸的茎部，在从所述通孔的贯通方向观察时，所述接触部形成为宽度比所述茎部的宽度宽。

另外，在本发明中，提供一种基板的制造方法，其特征在于，所述基板的制造方法具备：层叠布线板形成工序，在该层叠布线板形成工序中，将绝缘层与所述导电层重叠并沿着层叠方向加压而形成所述层叠布线板，所述绝缘层由绝缘树脂材料构成，所述导电层以图案的形式形成有所述导电材料；通孔镀层形成工序，在该通孔镀层形成工序中，形成贯穿所述层叠布线板的所述通孔并实施镀敷处理，由此在所述通孔的内壁形成与所述导电层电连接的所述通孔镀层；金属片形成工序，在该金属片形成工序中，形成具有所述突起部及所述分开部的所述金属片；按压工序，在该按压工序中，在将所述金属片穿过所述通孔而配设于所述通孔内的状态下，对所述金属片进行按压，由此使所述金属片扩径，使所述突起部与所述通孔镀层接触而对所述金属片进行临时保持；镀膜形成工序，在该镀膜形成工序中，对所述细孔内进行镀敷处理而形成所述镀膜；以及填充工序，在该填充工序中，向所述镀膜的内侧填充所述填充材料。

发明效果

根据本发明，金属片与通孔镀层除了通过直接接触的突起部而进行连接以外，还通过分开部经由镀膜进行连接。由此，金属片与导电层电连接。而且，该连接经由镀膜进行，因此能够实现稳定的电导通。即，能够得到具有散热特性并且能够实现充分的电导通的基板。另外，能够通过这样的镀膜来确保导电性，因此无需在层叠布线板另行形成电导通用的通孔镀层。因此，不需要这样的通孔形成用的空间，能够有助于近年追求的基板上的部件安装的高密度化。而且，镀膜的内侧由填充材料填充，因此能够防止在部件安装时焊料在该镀膜内侧流动而向基板的相反侧的面泄漏。另外，层叠布线板的两面也可以由对其整面进行镀敷处理而形成的盖镀层覆盖。由此，金属片与层叠布线板的一体化被加强，能够可靠地防止金属片从通孔脱落，能够确保作为基板的一体性。通过由盖镀层覆盖孔填充部，能够增大与部件的接触面积，能够提高散热性、导电性。另外，在部件安装时能够防止孔填充部因焊料不润湿而产生焊料空隙。

另外，通过使突起部由宽度宽的接触部及宽度比接触部的宽度窄的茎部形成，能够将金属片与通孔镀层的接触面积确保得大，并且形成镀膜时的镀敷性也优异。而且，形成有镀膜的细孔的几乎整个周围由金属片形成(由相邻的茎部和接触部形成)，镀膜的内侧在从通孔的贯通方向观察时形成为大致圆形状。因此，通过填充材料进行的孔填充性也优异。

另外，根据本发明，在金属片形成工序中，对金属片形成突起部和分开部，因此在之后的按压工序中对金属片进行按压时仅突起部与通孔镀层抵接，能够形成金属片被临时保持在通孔内的状态。因此，在后续工序中容易进行向细孔镀敷的镀敷处理以及填充材料的填充作业。另外，金属片通过进行按压工序才与通孔镀层接触，因此在向通孔内插入金属片时金属片与通孔镀层不接触。因此，能够防止通孔镀层受到损伤。

附图说明

图1是本发明的基板的简要剖视图。

图2是从通孔的贯通方向观察到的金属片周边的简要图。

图3是另一例中的从通孔的贯通方向观察到的金属片周边的局部简要图。

图4是本发明的基板的制造方法的流程图。

图5是层叠布线板形成工序的说明图。

图6是通孔镀层形成工序的说明图。

图7是通孔镀层形成工序的说明图。

图8是按压工序的说明图。

图9是按压工序的说明图。

图10是从图9的状态的通孔的贯通方向观察到的金属片周边的简要图。

图11是在镀膜形成工序中从通孔的贯通方向观察到的金属片周边的简要图。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明的基板1主要构成为具有形成有多个导电层2的被称作多层板(也包括双面板)的层叠布线板3。在图1的例子中，示出了形成有四层导电层2的所谓的四层板。导电层2作为导体图案而形成于各层。在导电层2之间配设有绝缘层4。绝缘层4例如由预浸渍体等绝缘材料形成。更详细而言，绝缘层4例如使用在环氧树脂内配设有片状的玻璃布5的预浸渍体，该片状的玻璃布5是由玻璃纤维的纱线编织的布。

在层叠布线板3上形成有通孔6。该通孔6贯穿层叠布线板3。该通孔6的孔形状为大致圆柱形状。在从上方向(通孔6的贯通方向)观察层叠布线板3的俯视下，通孔6绘出圆形。在通孔6的内壁形成有通孔镀层7。该通孔镀层7形成为与通孔6的内壁接触，因此与通孔6的内壁连通的导电层2和通孔镀层7电连接。因此，作为镀敷材料，从导电性的观点出发优选铜。通孔镀层7形成于层叠布线板3的两面和通孔6的内壁面。

在通孔6内配设有金属片10。金属片10的侧面的一部分与通孔镀层7接触，但也存在未接触的部分。该金属片10部分承担基板1的散热及导通的作用，因此芯部8使用那些散热及导通特性优异的金属。在此，参照图2可知，在金属片10的侧面，在周向整周范围内交替地形成有与通孔镀层7直接接触的突起部8和处于与通孔镀层7存在间隔的位置的分开部9。即，作为一例，在金属片10的侧面，在周向整周范围内反复形成有凹凸形状。由分开部9和通孔镀层7包围的空间作为贯穿层叠布线板3的细孔11(后述)而形成。该细孔11的周壁由金属制的镀膜13覆盖。镀膜13例如由通过镀敷处理而析出的铜形成。并且，在该镀膜13的内侧由填充材料14填充。

金属片10在通孔6内被向外侧压宽直径，从而突起部8被按压于通孔镀层7而与通孔6卡合以被保持。在层叠布线板3的两面配设有盖镀层12。盖镀层12覆盖层叠布线板3的两面。该盖镀层12通过镀敷处理而形成，因此金属在层叠布线板3的表面析出。需要说明的是，芯部8优选由具有高的电导通特性和散热特性的铜、银或铝中的任一金属制造。

通过采用上述结构的基板1，从而金属片10与通孔镀层7除了通过直接接触的突起部8连接以外，还通过分开部9经由镀膜13进行连接。即，突起部8与通孔镀层7直接接触，而分开部9经由镀膜13与通孔镀层7接触。由此，金属片10与导电层2电连接。电连接主要经由镀膜13进行。这样，由于经由镀膜13将金属片10与导电层2连接，因此在两者之间能够实现稳定的电导通。即，能够得到具有散热特性并且能够实现充分的电导通的基板1。另外，由于能够通过这样的镀膜13而确保导电性，因此无需在层叠布线板3上另行形成电导通用的通孔及通孔镀层。因此，不需要这样的通孔形成用的空间，能够有助于近年追求的基板1上的部件安装的高密度化。而且，镀膜13的内侧由填充材料14填充，因此能够防止在部件安装时焊料在该镀膜13的内侧流动而向基板1的相反侧的面泄漏。另外，利用通过镀敷处理而形成的盖镀层12对层叠布线板3的两面的整面进行覆盖，从而金属片10与层叠布线板3的一体化加强，能够可靠地防止金属片10从通孔6脱落，确保作为基板1的一体性。通过由盖镀层覆盖孔填充部，能够增大与部件的接触面积，能够提高散热性、导电性。另外，在部件安装时能够防止孔填充部因焊料不润湿而产生焊料空隙。

如图3所示，也可以使突起部8由与通孔镀层7接触的接触部15和从该接触部15朝向金属片10的中心延伸的茎部16形成。此时，从通孔6的贯通方向观察，接触部15形成为宽度比茎部16的宽度宽。这样，通过使突起部8由宽度宽的接触部15及宽度比接触部15的宽度窄的茎部16形成，能够将金属片10与通孔镀层7的接触面积确保得大，并且形成镀膜13时的镀敷性也优异。而且，形成有镀膜13的细孔11(后述)的几乎整个周围由金属片10形成(由相邻的茎部16和接触部15形成)，镀膜13的内侧在从通孔6的贯通方向观察时形成为大致圆形状。因此，通过填充材料14进行的孔填充性也优异。

上述的基板1能够通过以下说明的基板的制造方法来制造。该制造方法由图4所示的流程图表示。在该方法中，首先进行层叠布线板形成工序(步骤S1)。在该工序中，将绝缘层4与导电层2分别重叠多个并沿着层叠方向加压而得到图5所示那样的层叠布线板3。绝缘层4例如由绝缘树脂材料构成，导电层2以图案的形式形成有导电材料。为了形成导电层2为四层的层叠布线板，例如由两张仅在绝缘层4的单面形成有导电层2的所谓的单面板(仅在单面形成有铜箔的覆铜层叠板)夹入在绝缘层4的两面形成有导电层2的所谓的双面板(在两面形成有铜箔的覆铜层叠板)，并将其层叠。

接着，进行通孔镀层形成工序(步骤S2)。在该工序中，首先形成贯穿层叠布线板3的图6所示那样的通孔6。该通孔6通过钻头、冲床或激光等而对层叠布线板3进行开孔加工而形成。通孔6的孔形状为大致圆柱形状。在从上方向观察层叠布线板3的俯视下，通孔6绘出圆形。

在形成通孔6之后，对该通孔6实施镀敷处理。通过该镀敷处理来在通孔6的内壁形成图7所示那样的通孔镀层7。该通孔镀层7形成为与通孔6的内壁接触，因此与通孔6的内壁连通的导电层2和通孔镀层7电连接。因此，作为镀敷材料而优选铜。需要说明的是，该镀敷处理针对层叠布线板3的整个表面实施，因此通过镀敷处理而析出的通孔镀层7形成于层叠布线板3的两面和通孔6的内壁面。

接着，进行金属片形成工序(步骤S3)。该金属片形成工序也可以在上述的层叠布线板形成工序及通孔镀层形成工序之前进行。在该工序中，形成具有突起部8及分开部9的金属片10。具体而言，以在周向整周范围内形成有凹凸形状的方式逐渐切削大致圆柱形状的铜的侧面。在从上下表面观察金属片10时，其侧面可以是由重复的凹凸形状构成的波形，或者也可以是由重复的凹凸形状构成的矩形形状。主要地，通过形成与金属片10的中心相距的距离长的地点和短的地点，从而长的地点成为突起部8，短的地点成为分开部9。

接着，进行按压工序(步骤S4)。在该工序中，首先如图8所示那样使金属片10穿过通孔6。因此，金属片10的直径比通孔6(具体而言为通孔镀层7)的直径小。然后，在金属片10配设于通孔6内的状态下，从上下方向(通孔的贯通方向两侧)按压金属片10。由此，如图9所示那样金属片10向外侧扩径。另外，通过如图10所示那样使金属片10扩径，从而突起部8与通孔镀层7接触。在该状态下，金属片10临时保持于通孔6内。此时，通孔镀层7与分开部9之间成为空间，从而形成为贯穿层叠布线板3的细孔11。需要说明的是，对于按压，也可以在金属片10的一面配设用于按压的板且仅从另一侧使用加压构件来进行按压。

接着，进行镀膜形成工序(步骤S5)。在该工序中，对细孔11内进行镀敷处理而形成镀膜13。通过该工序，如图11所示，在细孔11的周围形成有镀膜13。镀膜13沿着细孔11的内壁形成。因此是在镀膜13的内侧尚且残留有空间的状态。

接着，进行填充工序(步骤S6)。在该工序中，向镀膜13的内侧填充填充材料14。填充材料14以对镀膜13的内侧空间的全部进行填充的方式填充。该填充材料14除了使用绝缘性的环氧树脂以外，还可以使用导电性的墨。当结束填充工序时，成为图2的那样的状态。

接着，进行盖镀层形成工序(步骤S7)。在该工序中，在层叠布线板3的两面形成盖镀层12。形成该盖镀层12而成为图1所示那样的基板1。盖镀层12通过对层叠布线板3的两面实施镀敷处理来形成。

这样，根据本发明的基板1的制造方法，在金属片形成工序中，对金属片10形成突起部8和分开部9，因此在之后的按压工序中对金属片10进行按压时仅突起部8与通孔镀层7抵接，能够形成金属片10临时保持在通孔6内的状态。因此，在后续工序中容易进行向细孔11镀敷的镀敷处理以及填充材料14的填充作业。另外，金属片10通过进行按压工序才与通孔镀层7接触，因此在向通孔6内插入金属片10时金属片10与通孔镀层7不接触。因此，能够防止通孔镀层7受到损伤。

附图标记说明

1：基板，2：导电层，3：层叠布线板，4：绝缘层，5：玻璃布，6：通孔，7：通孔镀层，8：突起部，9：分开部，10：金属片，11：细孔，12：盖镀层，13：镀膜，14：填充材料，15：接触部，16：茎部。

Claims (3)

1.一种基板，其具备：

层叠布线板，其形成有多个由导电材料构成的导电层；

通孔，其贯穿该层叠布线板而形成；

通孔镀层，其覆盖该通孔的内壁，且与所述导电层电连接；以及

金属片，其在该通孔的全长的范围内配设于所述通孔镀层的内侧，

所述基板的特征在于，

在所述金属片的侧面，在周向整周范围内交替地形成有由与所述通孔镀层直接接触的突起部和处于与所述通孔镀层存在间隔的位置的分开部构成的凹凸形状，

由所述分开部和所述通孔镀层围成的空间形成为贯穿所述层叠布线板的细孔，

所述细孔的周壁由金属制的镀膜覆盖，

该镀膜的内侧由填充材料填充，

通过所述金属片以及所述镀膜形成从所述通孔的贯通方向观察时呈圆形状的外周面，

所述突起部的与所述通孔镀层对置的面的整个表面与所述外周面一致，

所述分开部形成于比所述外周面靠内侧处。

2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

所述突起部包括与所述通孔镀层接触的接触部和从该接触部朝向所述金属片的中心延伸的茎部，

在从所述通孔的贯通方向观察时，所述接触部形成为宽度比所述茎部的宽度宽。

3.一种基板的制造方法，用于制造权利要求1或2所述的基板，其特征在于，

所述基板的制造方法具备：

层叠布线板形成工序，在该层叠布线板形成工序中，将绝缘层与所述导电层重叠并沿着层叠方向加压而形成所述层叠布线板，所述绝缘层由绝缘树脂材料构成，所述导电层以图案的形式形成有所述导电材料；

通孔镀层形成工序，在该通孔镀层形成工序中，形成贯穿所述层叠布线板的所述通孔并实施镀敷处理，由此在所述通孔的内壁形成与所述导电层电连接的所述通孔镀层；

金属片形成工序，在该金属片形成工序中，形成具有所述突起部及所述分开部的所述金属片；

按压工序，在该按压工序中，在将所述金属片穿过所述通孔而配设于所述通孔内的状态下，对所述金属片进行按压，由此使所述金属片扩径，使所述突起部与所述通孔镀层接触而对所述金属片进行临时保持；

镀膜形成工序，在该镀膜形成工序中，对所述细孔内进行镀敷处理而形成所述镀膜；以及

填充工序，在该填充工序中，向所述镀膜的内侧填充所述填充材料。

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