CN115335985A - 电路基板 - Google Patents

Abstract

散热基板(10)具有绝缘层(11)、和在绝缘层(11)上直接接触设置而形成的金属的电路图案(20)，电路图案(20)的侧面(即金属层侧面(23))具有垂直于上述金属的延伸方向剖视时的高度方向中央部分(X1)的切线(L)与绝缘层(11)(绝缘基板)的表面(绝缘层上表面(11a))所成的角度θ为80度以上100度以下的区域。

Description

电路基板

技术领域

本发明涉及电路基板。

背景技术

近年来，搭载有IGBT元件等的功率模块的市场在不断扩大。功率模块需求高可靠性、高耐热。作为这种技术，迄今为止对于具有散热功能的电路基板(也称为散热基板)进行了各种各样的开发。作为这种技术，例如已知专利文献1所记载的技术。在专利文献1中公开了一种功率模块，该功率模块通过将半导体元件搭载于引线框等支撑体上，并通过绝缘树脂层将支撑体与连接于散热片的散热板接合而形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-216619号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

近年来，这种电路基板需求进一步的散热性。专利文献1所公开的技术并不能充分满足对于功率模块的散热功能的需求。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在具有散热功能的电路基板中提高散热性的技术。

用于解决技术课题的手段

根据本发明，提供一种电路基板，其具有：

绝缘基板；和

在上述绝缘基板上直接接触设置形成的金属的电路图案，

上述电路图案的侧面具有垂直于上述金属的延伸方向剖视时的高度方向中央部分的切线与上述绝缘基板的表面所成的角度为80度以上100度以下的区域。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种在具有散热功能的电路基板中提高散热性的技术。

附图说明

图1是实施方式所涉及的散热基板的俯视图。

图2是实施方式所涉及的散热基板的剖面图。

图3是关于实施方式所涉及的散热基板的剖面结构将电路图案放大表示的图。

图4是关于实施方式所涉及的散热基板的剖面结构将电路图案放大表示的图。

图5是关于实施方式所涉及的散热基板的剖面结构将电路图案放大表示的图。

图6是表示实施方式所涉及的散热基板的制造工序的流程图。

图7是以能够与现有结构进行比较的方式表示实施方式所涉及的电路图案的剖面结构的图。

具体实施方式

下面利用附图对本发明的实施方式进行说明。

＜散热基板的概要＞

图1是散热基板10的俯视图。图2是散热基板10的一部分的剖面图。

散热基板10是用于安装发热体的电子部件等的电路基板，由金属基板12、绝缘层11和电路图案20构成，是如图2所示从下方起依次叠层而成的叠层板(叠层体)。在电路图案20上安装电子部件等。

散热基板10的总厚度T0没有特别限定，例如优选为300μm以上5000μm以下，更优选为1000μm以上4000μm以下。

＜金属基板12＞

金属基板12是由金属材料构成的层，在本实施方式中，在其上表面形成有绝缘层11，在下表面适当地安装散热片或散热器等散热机构(未图示)。

作为构成金属基板12的金属材料，不限定于特定的种类，例如，能够使用铜、铜合金、铝、铝合金等。

金属基板12的厚度T1没有特别限定，优选在散热基板10所叠层的要件(绝缘层11、金属基板12、电路图案20)中最厚且相对于总厚度T0为10～90％。

金属基板12的厚度T1的上限值例如为20.0mm以下，优选为5.0mm以下。通过使用该上限值以下的厚度T1的金属基板12，能够实现散热基板10整体的薄型化。并且，能够提高散热基板10的外形加工和切削加工等中的加工性。

并且，金属基板12的厚度T1的下限值例如为0.1mm以上，优选为0.5mm以上，进一步优选为1.0mm以上。通过使用该下限值以上的金属基板12，能够提高散热基板10整体的散热性。

＜绝缘层11＞

绝缘层11是主要由树脂材料构成的树脂基板的层，具有将金属基板12与电路图案20绝缘的功能。另外，作为绝缘层11，可以使用陶瓷基板(氮化铝基板或氮化硅基板等)代替树脂基板。

作为构成绝缘层11的树脂材料，不限定于特定的种类，例如可以举出作为热固性树脂的环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、聚酯(不饱和聚酯)树脂、聚酰亚胺树脂、硅树脂、聚氨酯树脂等。另外，树脂材料能够使用这些树脂中的1种或将2种以上混合使用。

在构成绝缘层11的树脂材料中，还能够混合由具有电绝缘性和高导热性的颗粒构成的填料。作为这种填料颗粒的构成材料，例如可以举出氧化铝等金属氧化物、氮化硼等氮化物。

绝缘层11的厚度T2可以根据目的适当设定，从实现机械强度和耐热性的提高、并且能够更有效地将来自电子部件的热向金属基板12传递的观点考虑，绝缘层11的厚度T2优选为40μm以上400μm以下，从散热基板10整体的散热性与绝缘性的平衡更加优异的观点考虑，更优选设定为80μm以上300μm以下。通过将绝缘层11的厚度T2设为上述上限值以下，容易将来自电子部件的热传递到金属基板12。并且，通过将绝缘层11的厚度T2设为上述下限值以上，能够利用绝缘层11充分地缓解由于金属基板12与绝缘层11的热膨胀系数差而产生的热应力。而且，散热基板10的绝缘性提高。

＜电路图案20＞

电路图案20由具有导电性的金属材料构成，例如，通过焊锡与发热体的电子部件(LED等)电连接。构成电路图案20的金属材料例如适合使用铜。由此，电路图案20的电阻值相对较小。另外，电路图案20的至少一部分可以被阻焊层覆盖。

电路图案20例如通过利用切削和蚀刻将绝缘层11的绝缘层上表面11a所叠层的金属层加工成规定的图案而形成。形成工艺在后面的图7中描述，在本实施方式中，作为图7的金属层20A，使用轧制铜。

电路图案20的厚度T3的下限值例如为0.3mm以上。在为这样的数值以上时，即使在需要高电流的用途中，也能够抑制电路图案的发热。并且，电路图案20的厚度T3的上限值例如为5.0mm以下，优选为4.0mm以下，进一步优选为3.0mm以下。在为这样的数值以下时，能够提高电路加工性，并且能够实现基板整体的薄型化。

＜电路图案20的具体形状＞

参考图3～5对电路图案20的具体形状、特别是剖面形状进行说明。

图3是表示电路图案20的剖面结构的图，在此省略剖面线的表示。这是表示与构成电路图案20的金属材料的延伸方向垂直剖视时的结构。

如图所示，电路图案20形成于绝缘层11的绝缘层上表面11a。在此，将电路图案20的高度(即从与绝缘层上表面11a的界面即金属层下表面22到金属层上表面21的距离)设为D。此时，在金属层侧面23，将高度方向中央部分(高度0.5D)的位置X1的切线L1与绝缘层11的表面(即绝缘层上表面11a)所成的角度设为θ(以下称为“倾斜角度θ”)的情况下，具有倾斜角度θ为80度以上100度以下的区域。即，电路图案20的金属层侧面23在高度方向中央部分的位置X1具有大致垂直地形成的区域。

参考图4，对电路图案20的具体形状进行说明。在此，对金属层侧面23的形状进行特别说明。图4表示与图3相同的剖视时的剖面结构。

金属层侧面23在图4所示的剖面图中，从下侧到上侧依次具有裙摆部23a、直线部23b和圆形部23c。

裙摆部23a是形成于与绝缘层11的边界区域(从界面到规定高度的区域)的结构，呈越向绝缘层上表面11a侧越成为平缓的表面(在剖面处为平缓的曲线)的裙摆形状(trailing-tailed shape)。形成裙摆部23a的位置例如是从绝缘层11的绝缘层上表面11a到垂直方向0.4D的位置的区域，优选到0.3D的位置的区域，更优选到0.2D的位置的区域。

直线部23b例如是在剖面中以表面的平均粗糙度以下连续而成为上述的倾斜角θ的直线的区域。直线部23b从距绝缘层11的绝缘层上表面11a垂直方向上为0.4D的位置到0.6D的位置的范围内形成。优选在从0.3D的位置到0.7D的位置的范围内形成，更优选在从0.2D的位置到0.8D的位置的范围内形成。另外，直线部23b可以说是该区域的切线为上述倾斜角度θ(例如80度以上100度以下)的大致垂直地形成的区域(即垂直部)。

圆形部23c是与电路图案20的金属层上表面21相连的区域，越向金属层上表面21侧越呈现平缓的曲面。圆形部23c在距绝缘层11的绝缘层上表面11a垂直方向上为0.6D的位置到与金属层上表面21的边界的范围内形成。优选在从0.7D的位置、更优选0.8D的位置到与金属层上表面21的边界(高度D的位置)的范围内形成。

参考图5对相邻的电路图案20X、20Y的间隔进行说明。这里所示的电路图案20X、20Y满足图4中说明的电路图案20的条件。

在此，将电路图案20X、20Y各自的高度D设为b。并且，在电路图案20X的金属层侧面23，将高度方向中央部分(高度0.5D)的位置设为X1x。同样，在电路图案20Y的金属层侧面23，将高度方向中央部分(高度0.5D)的位置设为X1y。将各中央部分的位置X1x、X1y之间的距离(即高度方向的中央部分的图案宽度)设为a。在该条件下，具有高宽比b/a为0.2以上5以下的区域。换言之，该区域是高度D(b)相对于图案间的距离相对较大的区域。

＜散热基板10的特征总结＞

如上所述，在金属层侧面23，在直至高度0.4D为止设置裙摆部23a，在从高度0.4D的位置到0.6D的位置设置大致垂直的直线部23b。即，由于裙摆部23a的区域小，即使在电路图案20X、20Y的高度中央部分的位置X1x、X1y的距离a、或金属层上表面21处的边界部分间的距离变小的情况下，也能够充分确保绝缘层上表面11a上的电路图案的间隔。换言之，能够使电路图案20X、20Y密集。

＜散热基板10的制造方法＞

图6是表示散热基板10的制造工艺的流程图。参考本图对散热基板10的制造方法进行说明。

(S10：叠层体准备工序)

准备从下方起依次叠层有金属基板12、绝缘层11和金属层20A的叠层板10A。金属层20A通过按照以下工序进行加工而成为电路图案20。

叠层板10A的制造方法能够使用公知的方法。例如，将金属基板12作为载体，例如通过喷涂法等向厚度T1的金属基板12上提供作为绝缘层11的构成材料的液态材料(清漆状材料)。

之后，通过自然干燥或强制干燥使金属基板12上的液态材料干燥。由此，获得厚度T2的绝缘层11。此时也可以是绝缘层11未完全固化的状态(所谓的B阶状态)。

接着，在绝缘层11上形成厚度T3′的金属层20A。即，通过热压机等在绝缘层11的绝缘层上表面11a叠层成为电路图案20的金属层20A，例如轧制铜。由此，得到叠层板10A。金属层20A的厚度T3′可以考虑后述的蚀刻工序设定。

(S12：电路图案切削工序)

接着，使用刳刨机(router)，将上述的叠层板10A的金属层20A切削成所期望的图案。关于不是图案的部分，通过留下规定厚度的金属层(薄铜部20B1)，在绝缘层11上形成临时电路图案20B。即，若通过切削而形成全部的图案，则有可能导致绝缘层11破损，因此留有余地地留下一部分厚度的金属层(薄铜部20B1)。由此，得到具有临时电路图案20B的叠层板10B。

(S14：蚀刻工序)

接着，通过对具有临时电路图案20B的叠层板10B进行蚀刻处理，使残留的金属层(薄铜部20B1)熔化，形成所期望的图案，从而获得最终的电路图案20。由此，得到散热基板10。

＜实施方式的效果＞

实施方式的特征和效果总结如下。

(1)一种散热基板10，其具有：

绝缘层11(绝缘基板)；和

在绝缘层11上直接接触设置形成的金属的电路图案20，

电路图案20的侧面(即金属层侧面23)具有倾斜角度θ优选为80度以上100度以下的区域，该倾斜角度θ是垂直于上述金属的延伸方向剖视时的高度方向中央部分(X1)的切线L与绝缘层11(绝缘基板)的表面(绝缘层上表面11a)所成的角度。

由此能够电路图案20密集化。

(2)在散热基板10中，绝缘层11(绝缘基板)是树脂基板。

(3)在散热基板10中，电路图案20的金属是轧制铜。

通过切削和蚀刻，能够有效地对设置于绝缘层11上的轧制铜的金属层20A进行加工，从而形成为所期望的电路图案20。

(4)在散热基板10中，将电路图案20的高度设为D的情况下，电路图案20的金属层侧面23的、距绝缘层11(绝缘层上表面11a)垂直方向上为0.4D以上0.6D以下的高度范围，在与上述金属的延伸方向垂直剖视时(例如图4的剖面结构中)呈直线。即，看起来实质上垂直的直线部23b设置在距绝缘层上表面11a垂直方向上为0.4D以上0.6D以下的高度的范围内，因此能够形成占有效率好的电路图案20。

(5)电路图案20的金属层侧面23在与绝缘层11的界面处呈裙摆形状。即在金属层下表面22附近，更具体而言在从绝缘层上表面11a到高度0.4D的范围具有裙摆部23a。通过这种裙摆形状，能够实现电路图案20与绝缘层11的所期望的密合性，并且能够使电路图案20密集化。

(6)将电路图案20的高度D设为b、将在电路图案20的高度中央部分X1x、X1y与相邻的电路图案的距离(X1x～X1y的距离)设为a的情况下，具有高宽比b/a为0.2以上5以下的区域。如此，由于是高宽比b/a为0.2以上5以下的区域的结构，即，相对于电路图案20的厚度T3(高度D＝b)缩小了电路图案20间的距离a的结构，因此能够使电路图案20密集化。

以上，对本发明的实施方式进行了描述，但这些只是本发明的示例，还能够采用除了上述以外的各种结构。

[实施例]

图7表示实施例和比较例的剖面结构的照片。图7(a)是上述实施方式所示的利用切削和蚀刻形成电路图案20而制得的散热基板10(实施例)。图7(b)是现有的仅利用通常的蚀刻形成电路图案20而制得的散热基板(比较例)。在此，以便于比较的方式将电路剖面的照片上下并列配置。在这些照片中，电路图案20的宽度，具体是金属层下表面22(与绝缘层11的界面)的宽度形成为1mm。

在图7(b)所示的比较例中，侧面部分整体上成为裙摆形状(大致富士山形状)，电路图案20的上表面的面积变窄。另一方面，在图7(a)所示的实施例中，侧面部分的裙摆形状(图3的裙摆部23a)的区域只有一小部分，大部分成为直线(图3的直线部23b)。因此，如上所述，与现有技术相比，能够使电路图案20更密集化。

本申请主张2020年3月23日申请的日本申请特愿2020-050891号为基础的优先权，并将其所有公开内容引入本发明。

附图标记的说明

10：散热基板，10A、10B：叠层板，10B：叠层板，11：绝缘层，11a：绝缘层上表面，12：金属基板，20、20X、20Y：电路图案，20A：金属层，20B：临时电路图案，20B1：薄铜部，21：金属层上表面，22：金属层下表面，23：金属层侧面，23a：裙摆部，23b：直线部，23c：圆形部。

Claims (6)

1.一种电路基板，其特征在于，具有：

绝缘基板；和

在所述绝缘基板上直接接触设置形成的金属的电路图案，

所述电路图案的侧面具有垂直于所述金属的延伸方向剖视时的高度方向中央部分的切线与所述绝缘基板的表面所成的角度为80度以上100度以下的区域。

2.根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于，

所述绝缘基板由树脂基板构成。

3.根据权利要求1或2所述的电路基板，其特征在于，

所述金属由轧制铜构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路基板，其特征在于，

将所述电路图案的高度设为D的情况下，所述电路图案的侧面的距所述绝缘基板在垂直方向上为0.4D以上0.6D以下的高度的范围，在垂直于所述金属的延伸方向剖视时呈直线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路基板，其特征在于，

所述电路图案的侧面在与所述绝缘基板的界面处呈裙摆形状。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路基板，其特征在于，

将所述电路图案的高度设为b、将在所述电路图案的高度中央部分与相邻的电路图案的距离设为a的情况下，具有高宽比b/a为0.2以上5以下的区域。

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