JP2001308250A - 熱伝導基板とその製造方法およびパワーモジュール - Google Patents
熱伝導基板とその製造方法およびパワーモジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱伝導基板の絶縁層内部の任意の位置で接地パ
ターンと放熱板を電気的に接続することにより、放熱性
や導電性が高く、アース接続信頼性が高い熱伝導基板と
その製造方法及び小型高密度化が可能なパワーモジュー
ルを提供する。 【解決手段】無機質フィラー７０〜９５重量％と熱硬化
性樹脂組成物５〜３０％からなるシート状の熱伝導樹脂
組成物１６と、配線パターンとしてのリードフレーム１
１と、金属柱１４を設置した導電性の放熱板１３を重ね
合わせ、加熱加圧することでこれらを一体化し、表面が
平坦でかつ接地パターン１５を絶縁層１２の内部で放熱
板１３とアース接続した熱伝導基板とする。
ターンと放熱板を電気的に接続することにより、放熱性
や導電性が高く、アース接続信頼性が高い熱伝導基板と
その製造方法及び小型高密度化が可能なパワーモジュー
ルを提供する。 【解決手段】無機質フィラー７０〜９５重量％と熱硬化
性樹脂組成物５〜３０％からなるシート状の熱伝導樹脂
組成物１６と、配線パターンとしてのリードフレーム１
１と、金属柱１４を設置した導電性の放熱板１３を重ね
合わせ、加熱加圧することでこれらを一体化し、表面が
平坦でかつ接地パターン１５を絶縁層１２の内部で放熱
板１３とアース接続した熱伝導基板とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種半導体装置や
電子部品を搭載する回路基板に関するものであり、特に
パワーエレクトロニクス分野に好適な高放熱性の樹脂基
板（熱伝導基板）およびそれを用いたパワーモジュール
に関するものである。
電子部品を搭載する回路基板に関するものであり、特に
パワーエレクトロニクス分野に好適な高放熱性の樹脂基
板（熱伝導基板）およびそれを用いたパワーモジュール
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化の要
求に伴い、半導体の高密度、高機能化が要請されてい
る。これによりそれらを実装するため回路基板もまた小
型高密度なものが望まれている。その結果、回路基板の
放熱を考慮した設計が重要となってきている。回路基板
の放熱性を改良する技術として、従来のガラス−エポキ
シ樹脂によるプリント基板に対し、銅やアルミニウムな
どの金属板を使用し、この金属板の片面もしくは両面に
絶縁層を介して回路パターンを形成する金属ベース基板
が知られている。またより高熱伝導性を要求される場合
は、アルミナや窒化アルミなどのセラミック基板に銅板
をダイレクトに接合した基板が利用されている。比較的
小電力な用途には、金属ベース基板が一般的に利用され
るが、熱伝導を良くするため絶縁層が薄くなければなら
ず、金属ベース間でノイズの影響を受けやすいことと、
絶縁耐圧に課題を有している。
求に伴い、半導体の高密度、高機能化が要請されてい
る。これによりそれらを実装するため回路基板もまた小
型高密度なものが望まれている。その結果、回路基板の
放熱を考慮した設計が重要となってきている。回路基板
の放熱性を改良する技術として、従来のガラス−エポキ
シ樹脂によるプリント基板に対し、銅やアルミニウムな
どの金属板を使用し、この金属板の片面もしくは両面に
絶縁層を介して回路パターンを形成する金属ベース基板
が知られている。またより高熱伝導性を要求される場合
は、アルミナや窒化アルミなどのセラミック基板に銅板
をダイレクトに接合した基板が利用されている。比較的
小電力な用途には、金属ベース基板が一般的に利用され
るが、熱伝導を良くするため絶縁層が薄くなければなら
ず、金属ベース間でノイズの影響を受けやすいことと、
絶縁耐圧に課題を有している。
【０００３】これらの問題を解決するため、近年樹脂中
に熱伝導性の良いフィラーを充填した組成物を電極であ
るリードフレームと一体化した基板が提案されている。
このような組成物を用いた基板としては、たとえば特開
平１０−１７３０９７号公報に提案されている。その熱
伝導基板の製造方法を図１３に示す。それによると無機
質フィラーと熱硬化性樹脂とを少なくとも含む混合物ス
ラリーを造膜してシート状の熱伝導樹脂組成物１６を作
製し、それを乾燥させた後、図１３（ａ）に示すように
リードフレーム１１および放熱板１３と重ねあわせ、次
いで図１３（ｂ）に示すように加熱加圧してシート状の
熱伝導樹脂組成物１６を硬化させ絶縁層１２とした熱伝
導基板２８を作製している。
に熱伝導性の良いフィラーを充填した組成物を電極であ
るリードフレームと一体化した基板が提案されている。
このような組成物を用いた基板としては、たとえば特開
平１０−１７３０９７号公報に提案されている。その熱
伝導基板の製造方法を図１３に示す。それによると無機
質フィラーと熱硬化性樹脂とを少なくとも含む混合物ス
ラリーを造膜してシート状の熱伝導樹脂組成物１６を作
製し、それを乾燥させた後、図１３（ａ）に示すように
リードフレーム１１および放熱板１３と重ねあわせ、次
いで図１３（ｂ）に示すように加熱加圧してシート状の
熱伝導樹脂組成物１６を硬化させ絶縁層１２とした熱伝
導基板２８を作製している。
【０００４】このような熱伝導基板、およびそれを用い
たパワーモジュールでは、浮遊容量低減などの電気的要
求から配線パターンの一部を放熱板にアース接続させる
ことが一般的である。その場合、基板の外部で配線パタ
ーンと放熱板を接続することが必要であり、部品実装と
は別の工程が必要になっていた。その場合の放熱板との
接続例を図１４に示す。これによると、リードフレーム
１１の一部を接地パターン１５とし、前記接地パターン
１５と放熱板１３とにリード２９を半田付けしてアース
接続している。なお１２は絶縁層である。また外部で配
線パターンと放熱板を接続させるために接地パターンを
基板の周辺部分に配置しなければならず、パターン設計
上の制約条件になり、回路設計の自由度が減少してい
た。さらに、接続させるために基板自体のサイズが大き
くなるという課題を有していた。
たパワーモジュールでは、浮遊容量低減などの電気的要
求から配線パターンの一部を放熱板にアース接続させる
ことが一般的である。その場合、基板の外部で配線パタ
ーンと放熱板を接続することが必要であり、部品実装と
は別の工程が必要になっていた。その場合の放熱板との
接続例を図１４に示す。これによると、リードフレーム
１１の一部を接地パターン１５とし、前記接地パターン
１５と放熱板１３とにリード２９を半田付けしてアース
接続している。なお１２は絶縁層である。また外部で配
線パターンと放熱板を接続させるために接地パターンを
基板の周辺部分に配置しなければならず、パターン設計
上の制約条件になり、回路設計の自由度が減少してい
た。さらに、接続させるために基板自体のサイズが大き
くなるという課題を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題を解決するためになされたものであり、熱伝導
基板の絶縁層内部で接地パターンと放熱板が電気的に接
続されることで、放熱性や導電性が高く、アース接続信
頼性が高い熱伝導基板とその製造方法を提供することを
目的とする。またこの基板を利用して、小型高密度化が
可能なパワーモジュールを提供することを目的とする。
術の問題を解決するためになされたものであり、熱伝導
基板の絶縁層内部で接地パターンと放熱板が電気的に接
続されることで、放熱性や導電性が高く、アース接続信
頼性が高い熱伝導基板とその製造方法を提供することを
目的とする。またこの基板を利用して、小型高密度化が
可能なパワーモジュールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の熱伝導基板は、無機質フィラー７０〜９５重量
％と少なくとも熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０
重量％とを含んだ熱伝導樹脂組成物からなる絶縁層と、
導電性を持つ放熱板と、配線パターンとしてのリードフ
レームからなり、前記リードフレームが前記絶縁層と面
一になっている回路基板であり、前記配線パターンと同
一面上の任意の位置に、前記放熱板と前記絶縁層内部で
電気的に接続された接地パターンがあることを特徴とす
る。この構成によれば、接地パターンを配線パターンと
同一平面上の任意の位置に配置することができるため、
パターン設計の自由度が向上する。また絶縁層内部で接
続するため基板サイズを小さくすることが可能になる。
さらに接地パターンは他のパターンと同一平面上にある
ため、部品搭載や接続性の面で有利である。
本発明の熱伝導基板は、無機質フィラー７０〜９５重量
％と少なくとも熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０
重量％とを含んだ熱伝導樹脂組成物からなる絶縁層と、
導電性を持つ放熱板と、配線パターンとしてのリードフ
レームからなり、前記リードフレームが前記絶縁層と面
一になっている回路基板であり、前記配線パターンと同
一面上の任意の位置に、前記放熱板と前記絶縁層内部で
電気的に接続された接地パターンがあることを特徴とす
る。この構成によれば、接地パターンを配線パターンと
同一平面上の任意の位置に配置することができるため、
パターン設計の自由度が向上する。また絶縁層内部で接
続するため基板サイズを小さくすることが可能になる。
さらに接地パターンは他のパターンと同一平面上にある
ため、部品搭載や接続性の面で有利である。
【０００７】次に、本発明の熱伝導基板は、前記接地パ
ターンが前記リードフレームであり、前記接地パターン
と前記放熱板が前記絶縁層内部で電気的に接続されてい
るものである。この場合、リードフレームを接地パター
ンとして使用するため、形状の自由度が大きく、接地パ
ターンへの部品搭載や接続が容易になる。
ターンが前記リードフレームであり、前記接地パターン
と前記放熱板が前記絶縁層内部で電気的に接続されてい
るものである。この場合、リードフレームを接地パター
ンとして使用するため、形状の自由度が大きく、接地パ
ターンへの部品搭載や接続が容易になる。
【０００８】次に、本発明の熱伝導基板は、前記接地パ
ターンと前記放熱板が前記絶縁層内部に埋設された金属
柱を介して電気的に接続されているものである。金属柱
を用いることで接続部分が低抵抗になり接続の信頼性が
向上する。またその位置精度が高いことによって接続の
信頼性が向上する。
ターンと前記放熱板が前記絶縁層内部に埋設された金属
柱を介して電気的に接続されているものである。金属柱
を用いることで接続部分が低抵抗になり接続の信頼性が
向上する。またその位置精度が高いことによって接続の
信頼性が向上する。
【０００９】次に、本発明の熱伝導基板は、前記接地パ
ターンと前記放熱板が、導電性金属粉末と熱硬化性樹脂
とを少なくとも含んで前記絶縁層中に設けられた導電性
樹脂組成物の硬化物を介して、電気的に接続されている
ものである。この場合も高い精度で電気的接続を得るこ
とができる。
ターンと前記放熱板が、導電性金属粉末と熱硬化性樹脂
とを少なくとも含んで前記絶縁層中に設けられた導電性
樹脂組成物の硬化物を介して、電気的に接続されている
ものである。この場合も高い精度で電気的接続を得るこ
とができる。
【００１０】次に、本発明の熱伝導基板は、前記接地パ
ターンが、平坦な頂上を持つ突起状に加工された前記放
熱板の一部であることを特徴とする。この場合、放熱板
の一部を直接接地パターンとして利用できるので、接続
信頼性が高い。
ターンが、平坦な頂上を持つ突起状に加工された前記放
熱板の一部であることを特徴とする。この場合、放熱板
の一部を直接接地パターンとして利用できるので、接続
信頼性が高い。
【００１１】次に、本発明の熱伝導基板は、前記接地パ
ターンが、前記放熱板に接続された金属柱の頭頂部であ
ることを特徴とする。この場合、接続用の金属柱をその
まま接地パターンとして利用できる。
ターンが、前記放熱板に接続された金属柱の頭頂部であ
ることを特徴とする。この場合、接続用の金属柱をその
まま接地パターンとして利用できる。
【００１２】本発明の熱伝導基板は、前記金属柱が、前
記リードフレームもしくは前記放熱板の少なくとも一方
と嵌合されているものである。また、前記金属柱の少な
くとも一方の端が２段の突起になっていることを特徴と
する。
記リードフレームもしくは前記放熱板の少なくとも一方
と嵌合されているものである。また、前記金属柱の少な
くとも一方の端が２段の突起になっていることを特徴と
する。
【００１３】また、前記金属柱の一方の端が錐状になっ
ており、前記放熱板もしくは前記リードフレームのいず
れかに前記金属柱の前記錐状端が突入していてもよい。
ており、前記放熱板もしくは前記リードフレームのいず
れかに前記金属柱の前記錐状端が突入していてもよい。
【００１４】本発明にかかる熱伝導基板の製造方法は、
放熱板に接続された接地パターンを有する回路基板であ
って、（１）無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬
化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成物５〜３０
重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を用意する工
程と、（２）導電性を持つ放熱板の所望の位置に金属柱
を配置する工程と、（３）配線パターンとしてのリード
フレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物と、前記放
熱板を、前記放熱板上の前記金属柱が前記シート状熱伝
導樹脂組成物と対向するようにしてこの順で重ね合わ
せ、加熱および加圧することにより、前記金属柱を前記
リードフレームに接続させ、同時に前記リードフレーム
の表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させる
と共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹
脂を硬化させる工程、とを少なくとも含む。この方法に
よれば、無機フィラー比率が高く熱伝導性に優れた絶縁
物を簡便に取り扱え、また基板成形時に配線パターンで
あるリードフレームの一部を、接地パターンとして利用
することができる。
放熱板に接続された接地パターンを有する回路基板であ
って、（１）無機質フィラー７０〜９５重量％と、未硬
化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成物５〜３０
重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を用意する工
程と、（２）導電性を持つ放熱板の所望の位置に金属柱
を配置する工程と、（３）配線パターンとしてのリード
フレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物と、前記放
熱板を、前記放熱板上の前記金属柱が前記シート状熱伝
導樹脂組成物と対向するようにしてこの順で重ね合わ
せ、加熱および加圧することにより、前記金属柱を前記
リードフレームに接続させ、同時に前記リードフレーム
の表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させる
と共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹
脂を硬化させる工程、とを少なくとも含む。この方法に
よれば、無機フィラー比率が高く熱伝導性に優れた絶縁
物を簡便に取り扱え、また基板成形時に配線パターンで
あるリードフレームの一部を、接地パターンとして利用
することができる。
【００１５】また、本発明にかかる熱伝導基板の別の製
造方法は、上記の（３）の工程を、配線パターンとして
のリードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物
と、前記放熱板を、前記放熱板上の前記金属柱が前記シ
ート状熱伝導樹脂組成物と対向するようにしてこの順で
重ね合わせ、加熱および加圧することにより、前記金属
柱の表面をリードフレームの表面と面一にして前記配線
パターンの一部とし、前記リードフレームの表面まで前
記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させると共に、前記
シート状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させ
る工程、に置き換えたものである。これにより、金属柱
を接続材料として使用すると共に、接地パターンとして
も使用することができるため、接地パターンを別に用意
する必要がなくなる。
造方法は、上記の（３）の工程を、配線パターンとして
のリードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物
と、前記放熱板を、前記放熱板上の前記金属柱が前記シ
ート状熱伝導樹脂組成物と対向するようにしてこの順で
重ね合わせ、加熱および加圧することにより、前記金属
柱の表面をリードフレームの表面と面一にして前記配線
パターンの一部とし、前記リードフレームの表面まで前
記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させると共に、前記
シート状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させ
る工程、に置き換えたものである。これにより、金属柱
を接続材料として使用すると共に、接地パターンとして
も使用することができるため、接地パターンを別に用意
する必要がなくなる。
【００１６】また上記の熱伝導基板の各製造方法におい
て、（２）の工程を、導電性を持つ放熱板の所望の位置
を押し出して突起状に加工する工程、に置き換え、さら
に（３）の工程において、金属柱を突起物に置き換えて
もよい。この場合、金属柱を用意する必要がなくなる。
また放熱板の一部分を直接接地パターンとして利用する
ことができ、あるいはリードフレームに直接接続するこ
とができるため、接続信頼性が向上する。
て、（２）の工程を、導電性を持つ放熱板の所望の位置
を押し出して突起状に加工する工程、に置き換え、さら
に（３）の工程において、金属柱を突起物に置き換えて
もよい。この場合、金属柱を用意する必要がなくなる。
また放熱板の一部分を直接接地パターンとして利用する
ことができ、あるいはリードフレームに直接接続するこ
とができるため、接続信頼性が向上する。
【００１７】また、本発明にかかる別の熱伝導基板の製
造方法は、放熱板に接続された接地パターンを有する回
路基板であって、（１）無機質フィラー７０〜９５重量
％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成
物５〜３０重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を
用意する工程と、（２）配線パターンとしてのリードフ
レームの所望の位置に金属柱を配置する工程と、（３）
前記リードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物
と、導電性の放熱板を、前記リードフレーム上の前記金
属柱が前記シート状熱伝導樹脂組成物と対向するように
してこの順で重ね合わせ、加熱および加圧することによ
り、前記金属柱を前記放熱板に接続させ、同時に前記リ
ードフレームの表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物
を充填させると共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物中
の熱硬化性樹脂を硬化させる工程、とを含むものであ
る。
造方法は、放熱板に接続された接地パターンを有する回
路基板であって、（１）無機質フィラー７０〜９５重量
％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成
物５〜３０重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を
用意する工程と、（２）配線パターンとしてのリードフ
レームの所望の位置に金属柱を配置する工程と、（３）
前記リードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物
と、導電性の放熱板を、前記リードフレーム上の前記金
属柱が前記シート状熱伝導樹脂組成物と対向するように
してこの順で重ね合わせ、加熱および加圧することによ
り、前記金属柱を前記放熱板に接続させ、同時に前記リ
ードフレームの表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物
を充填させると共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物中
の熱硬化性樹脂を硬化させる工程、とを含むものであ
る。
【００１８】本発明にかかる熱伝導基板の別の製造方法
は、放熱板に接続された接地パターンを有する回路基板
であって、（１）無機質フィラー７０〜９５重量％と、
未硬化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成物５〜
３０重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を用意す
る工程と、（２）前記シート状熱伝導樹脂組成物の所望
の位置に金属柱を挿入する工程と、（３）配線パターン
としてのリードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組
成物と、導電性の放熱板をこの順で重ね合わせ、加熱お
よび加圧することにより、前記金属柱を前記放熱板に接
続させると共に前記リードフレームにも接続させ、同時
に前記リードフレームの表面まで前記シート状熱伝導樹
脂組成物を充填させると共に、前記シート状熱伝導樹脂
組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させる工程、とを含むも
のである。
は、放熱板に接続された接地パターンを有する回路基板
であって、（１）無機質フィラー７０〜９５重量％と、
未硬化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成物５〜
３０重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を用意す
る工程と、（２）前記シート状熱伝導樹脂組成物の所望
の位置に金属柱を挿入する工程と、（３）配線パターン
としてのリードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組
成物と、導電性の放熱板をこの順で重ね合わせ、加熱お
よび加圧することにより、前記金属柱を前記放熱板に接
続させると共に前記リードフレームにも接続させ、同時
に前記リードフレームの表面まで前記シート状熱伝導樹
脂組成物を充填させると共に、前記シート状熱伝導樹脂
組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させる工程、とを含むも
のである。
【００１９】上記のいずれの熱伝導基板の製造方法にお
いても、前記放熱板または前記リードフレームのうち少
なくとも一方の所望の位置に、前記金属柱の径よりもわ
ずかに小さな径の穴を開け、前記穴に前記金属柱を嵌合
することが好ましい。接続信頼性が向上するからであ
る。
いても、前記放熱板または前記リードフレームのうち少
なくとも一方の所望の位置に、前記金属柱の径よりもわ
ずかに小さな径の穴を開け、前記穴に前記金属柱を嵌合
することが好ましい。接続信頼性が向上するからであ
る。
【００２０】また、上記の熱伝導基板の各製造方法にお
いて、前記金属柱もしくは前記突起物の端部のうち、前
記金属板もしくは前記リードフレームと接続される前記
端部が錐状になっており、（３）の工程において、前記
金属柱もしくは前記突起物の錐状の前記端部が前記金属
板もしくは前記リードフレームに食い込んで接続される
ことが好ましい。接続信頼性が向上し、またその位置精
度が向上するからである。
いて、前記金属柱もしくは前記突起物の端部のうち、前
記金属板もしくは前記リードフレームと接続される前記
端部が錐状になっており、（３）の工程において、前記
金属柱もしくは前記突起物の錐状の前記端部が前記金属
板もしくは前記リードフレームに食い込んで接続される
ことが好ましい。接続信頼性が向上し、またその位置精
度が向上するからである。
【００２１】本発明にかかる熱伝導基板の別の製造方法
は、放熱板に接続された接地パターンを有する回路基板
であって、（１）無機質フィラー７０〜９５重量％と、
未硬化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成物５〜
３０重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を用意す
る工程と、（２）導電性金属粉末と熱硬化性樹脂とを少
なくとも含む未硬化の導電性樹脂組成物を用意する工程
と、（３）前記シート状熱伝導樹脂組成物の所望の位置
に穴を開け、前記導電性樹脂組成物を前記穴に充填する
工程と、（４）配線パターンとしてのリードフレーム
と、前記シート状熱伝導樹脂組成物と、導電性の放熱板
をこの順で重ね合わせ、加熱および加圧することによ
り、前記導電性樹脂組成物を前記放熱板と前記リードフ
レームの両方に接続させ、また同時に前記リードフレー
ムの表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させ
ると共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物および前記導
電性樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させる工程、と
を含むものである。この場合でも配線パターン上の任意
の位置に接地パターンを設けることができる。
は、放熱板に接続された接地パターンを有する回路基板
であって、（１）無機質フィラー７０〜９５重量％と、
未硬化の熱硬化性樹脂を少なくとも含む樹脂組成物５〜
３０重量％からなるシート状熱伝導樹脂組成物を用意す
る工程と、（２）導電性金属粉末と熱硬化性樹脂とを少
なくとも含む未硬化の導電性樹脂組成物を用意する工程
と、（３）前記シート状熱伝導樹脂組成物の所望の位置
に穴を開け、前記導電性樹脂組成物を前記穴に充填する
工程と、（４）配線パターンとしてのリードフレーム
と、前記シート状熱伝導樹脂組成物と、導電性の放熱板
をこの順で重ね合わせ、加熱および加圧することによ
り、前記導電性樹脂組成物を前記放熱板と前記リードフ
レームの両方に接続させ、また同時に前記リードフレー
ムの表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させ
ると共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物および前記導
電性樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させる工程、と
を含むものである。この場合でも配線パターン上の任意
の位置に接地パターンを設けることができる。
【００２２】本発明のパワーモジュールは、上記に記載
のいずれかの熱伝導基板に、パワー用能動素子および受
動素子が実装され、さらに制御回路が接続されているこ
とものである。この構造によれば、高い熱放散性と設計
自由度を具備し、小型でエネルギー密度の高いパワーモ
ジュールを得ることができる。
のいずれかの熱伝導基板に、パワー用能動素子および受
動素子が実装され、さらに制御回路が接続されているこ
とものである。この構造によれば、高い熱放散性と設計
自由度を具備し、小型でエネルギー密度の高いパワーモ
ジュールを得ることができる。
【００２３】また、本発明のパワーモジュールは、上記
熱伝導基板の配線パターンと異なる接地パターン上に直
接部品が実装されていることを特徴とするものである。
熱伝導基板の配線パターンと異なる接地パターン上に直
接部品が実装されていることを特徴とするものである。
【００２４】本発明によれば、配線パターンの所望の位
置にアース接続部を設けることができるため、設計上の
自由度が向上する。また基板作製と同時にアース用パタ
ーンを設けることができるため工程上有利であり、基板
外部に接続部分を設ける必要がないためモジュールの小
型化が可能になる。
置にアース接続部を設けることができるため、設計上の
自由度が向上する。また基板作製と同時にアース用パタ
ーンを設けることができるため工程上有利であり、基板
外部に接続部分を設ける必要がないためモジュールの小
型化が可能になる。
【００２５】なお、ここで用いるパワーモジュールと
は、複数個の半導体を目的に応じて結線し、１個のパッ
ケージに収めた形態のものを指し、たとえばＩＧＢＴ
（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールや
ＩＰＭ（インテリジェント・パワーモジュール）、ＤＣ
−ＤＣコンバータモジュールなどを示す。
は、複数個の半導体を目的に応じて結線し、１個のパッ
ケージに収めた形態のものを指し、たとえばＩＧＢＴ
（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールや
ＩＰＭ（インテリジェント・パワーモジュール）、ＤＣ
−ＤＣコンバータモジュールなどを示す。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明は、未硬化の熱硬化性樹脂
に無機質フィラーを高濃度に充填した混合物をシート状
態に加工したシート状の熱伝導樹脂組成物を用いる。こ
の熱伝導樹脂組成物は無機質フィラー配合比率が高いた
め高い熱伝導性を持ち、そのため基板の絶縁材料として
使用した場合に高い放熱性を保ったまま絶縁距離を高め
ることが可能で、耐ノイズ性や絶縁性に優れた基板を作
製できるという利点がある。またその硬化物の熱膨張係
数が配線パターンである金属や半導体に近く、熱履歴に
対して高い信頼性を持つという特徴があるものである。
また常温で可撓性があるために取り扱いが容易で打ち抜
きなどの加工が可能であり、さらに樹脂の流動性に優れ
ているために配線パターンや放熱板と一体化することが
容易であるのみならず、厚みを持った配線パターンの側
面を埋めることが可能となり、絶縁性や平坦性に優れた
基板を作製することが可能である。
に無機質フィラーを高濃度に充填した混合物をシート状
態に加工したシート状の熱伝導樹脂組成物を用いる。こ
の熱伝導樹脂組成物は無機質フィラー配合比率が高いた
め高い熱伝導性を持ち、そのため基板の絶縁材料として
使用した場合に高い放熱性を保ったまま絶縁距離を高め
ることが可能で、耐ノイズ性や絶縁性に優れた基板を作
製できるという利点がある。またその硬化物の熱膨張係
数が配線パターンである金属や半導体に近く、熱履歴に
対して高い信頼性を持つという特徴があるものである。
また常温で可撓性があるために取り扱いが容易で打ち抜
きなどの加工が可能であり、さらに樹脂の流動性に優れ
ているために配線パターンや放熱板と一体化することが
容易であるのみならず、厚みを持った配線パターンの側
面を埋めることが可能となり、絶縁性や平坦性に優れた
基板を作製することが可能である。
【００２７】次に、本発明の態様は、上記の熱伝導樹脂
組成物を、配線パターンとしてのリードフレームと導電
性の放熱板と共に加熱加圧して一体化すると共に、熱伝
導樹脂組成物をリードフレームの隙間部分まで充填させ
て面一な表面を形成し、同時に放熱板を接着させながら
前記の熱伝導樹脂組成物の熱硬化性樹脂を硬化させるこ
とで、放熱性に優れたリジッドな基板（熱伝導基板）を
作製することを基本とする。
組成物を、配線パターンとしてのリードフレームと導電
性の放熱板と共に加熱加圧して一体化すると共に、熱伝
導樹脂組成物をリードフレームの隙間部分まで充填させ
て面一な表面を形成し、同時に放熱板を接着させながら
前記の熱伝導樹脂組成物の熱硬化性樹脂を硬化させるこ
とで、放熱性に優れたリジッドな基板（熱伝導基板）を
作製することを基本とする。
【００２８】本発明の第一の態様は、上記の熱伝導基板
の成形時において、予め配線パターンもしくは放熱板の
任意の位置に金属柱などの突起物を設け、その突起物を
熱伝導樹脂組成物と対向するように配置して重ね合わせ
加熱加圧することにより、基板成形と同時に放熱板と配
線パターンの一部をアース接続するものである。
の成形時において、予め配線パターンもしくは放熱板の
任意の位置に金属柱などの突起物を設け、その突起物を
熱伝導樹脂組成物と対向するように配置して重ね合わせ
加熱加圧することにより、基板成形と同時に放熱板と配
線パターンの一部をアース接続するものである。
【００２９】また、本発明の第二の態様は、上記の熱伝
導基板の成形時において、予め放熱板の任意の位置に金
属柱などの突起物を設け、その突起物を熱伝導樹脂組成
物と対向するように配置して重ね合わせ加熱加圧するこ
とにより、基板を成形すると同時に上記の突起物を接地
パターンとするものである。
導基板の成形時において、予め放熱板の任意の位置に金
属柱などの突起物を設け、その突起物を熱伝導樹脂組成
物と対向するように配置して重ね合わせ加熱加圧するこ
とにより、基板を成形すると同時に上記の突起物を接地
パターンとするものである。
【００３０】また、本発明の第三の態様は、上記の熱伝
導基板の成形時において、予めシート状になった熱伝導
樹脂組成物の任意の位置に、前記シート状の熱伝導樹脂
組成物を貫通するようにして金属柱あるいは導電性樹脂
組成物を充填し、これを配線板としてのリードフレーム
と放熱板と重ね合わせて加熱加圧して一体化すると共
に、配線パターンの一部を放熱板とアース接続するもの
である。
導基板の成形時において、予めシート状になった熱伝導
樹脂組成物の任意の位置に、前記シート状の熱伝導樹脂
組成物を貫通するようにして金属柱あるいは導電性樹脂
組成物を充填し、これを配線板としてのリードフレーム
と放熱板と重ね合わせて加熱加圧して一体化すると共
に、配線パターンの一部を放熱板とアース接続するもの
である。
【００３１】また、本発明の第四の態様は、上記の各態
様において成形された熱伝導基板に、パワー用能動素子
および受動素子が実装されており、特に接地パターンに
直接部品が実装されているパワーモジュールである。
様において成形された熱伝導基板に、パワー用能動素子
および受動素子が実装されており、特に接地パターンに
直接部品が実装されているパワーモジュールである。
【００３２】以下、本発明の一実施の形態による熱伝導
基板およびパワーモジュールの製造方法を、図面に基づ
き説明する。
基板およびパワーモジュールの製造方法を、図面に基づ
き説明する。
【００３３】図１は、本発明の一実施例による接地パタ
ーンを具備した熱伝導基板の断面図である。図において
１１は配線パターンとしてのリードフレームであり、１
２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なくとも熱硬
化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合物から
なる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であり、１４
は金属柱であり、１５は接地パターンである。金属柱１
４を介して、接地パターン１５と放熱板１３は絶縁層１
２の内部で接続されている。
ーンを具備した熱伝導基板の断面図である。図において
１１は配線パターンとしてのリードフレームであり、１
２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なくとも熱硬
化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合物から
なる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であり、１４
は金属柱であり、１５は接地パターンである。金属柱１
４を介して、接地パターン１５と放熱板１３は絶縁層１
２の内部で接続されている。
【００３４】図２は、本発明の一実施例による熱伝導基
板の製造方法を示す工程別断面図である。図２（ａ）に
おいて、１１はリードフレームであり、１６は無機質フ
ィラー７０〜９５重量％と未硬化の熱硬化性樹脂を少な
くとも含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合物を造膜し
たシート状の熱伝導樹脂組成物であり、１３は導電性の
放熱板であり、１４は金属柱である。図２（ａ）に示す
ように、放熱板１３上に金属柱１４が設けられている。
これらを図２（ｂ）に示すように重ね合わせ加熱加圧す
る。これにより、図２（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂
組成物１６がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面
が面一になり、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化
性樹脂が硬化されて絶縁層１２になり、リードフレーム
１１および放熱板１３と一体化される。このとき同時に
金属柱１４が配線パターンであるリードフレーム１１中
の接地パターン１５に接続され、接地パターンを具備し
た熱伝導基板が完成される。
板の製造方法を示す工程別断面図である。図２（ａ）に
おいて、１１はリードフレームであり、１６は無機質フ
ィラー７０〜９５重量％と未硬化の熱硬化性樹脂を少な
くとも含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合物を造膜し
たシート状の熱伝導樹脂組成物であり、１３は導電性の
放熱板であり、１４は金属柱である。図２（ａ）に示す
ように、放熱板１３上に金属柱１４が設けられている。
これらを図２（ｂ）に示すように重ね合わせ加熱加圧す
る。これにより、図２（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂
組成物１６がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面
が面一になり、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化
性樹脂が硬化されて絶縁層１２になり、リードフレーム
１１および放熱板１３と一体化される。このとき同時に
金属柱１４が配線パターンであるリードフレーム１１中
の接地パターン１５に接続され、接地パターンを具備し
た熱伝導基板が完成される。
【００３５】上記のリードフレームとしては、電気抵抗
の低い金属であれば特に限定されないが、たとえば銅、
鉄、アルミニウム、ニッケルや、それらの合金が使用で
きる。またそのパターン形成方法としては、たとえば化
学的エッチングによる方法や、金型による打ち抜きが使
用できる。また、その表面に酸化防止や半田濡れ性の向
上のためめっきを施すことが好ましい。めっき材料とし
ては、たとえばニッケル、錫、はんだ、金、銀、パラジ
ウム、クロムやそれらを主成分とする合金が使用でき
る。
の低い金属であれば特に限定されないが、たとえば銅、
鉄、アルミニウム、ニッケルや、それらの合金が使用で
きる。またそのパターン形成方法としては、たとえば化
学的エッチングによる方法や、金型による打ち抜きが使
用できる。また、その表面に酸化防止や半田濡れ性の向
上のためめっきを施すことが好ましい。めっき材料とし
ては、たとえばニッケル、錫、はんだ、金、銀、パラジ
ウム、クロムやそれらを主成分とする合金が使用でき
る。
【００３６】上記の熱伝導樹脂組成物の無機質フィラー
は７０〜９５重量％であることが好ましい。無機質フィ
ラー比率がこの範囲より低い場合、熱伝導樹脂組成物の
熱伝導度が低くなり、基板の熱抵抗が大きくなりすぎて
基板に搭載する能動素子から発生する熱を外部へ逃がす
ことが困難になり、装置の信頼性が低下する。また熱伝
導樹脂組成物の熱膨張係数が大きくなり、半導体などの
部品や配線パターンなどの金属部分との熱膨張係数の差
が大きくなるため、信頼性が低下する。逆に無機質フィ
ラー比率がこの範囲より高い場合には、熱伝導樹脂組成
物とリードフレームや放熱板との密着性や絶縁性が低下
する。
は７０〜９５重量％であることが好ましい。無機質フィ
ラー比率がこの範囲より低い場合、熱伝導樹脂組成物の
熱伝導度が低くなり、基板の熱抵抗が大きくなりすぎて
基板に搭載する能動素子から発生する熱を外部へ逃がす
ことが困難になり、装置の信頼性が低下する。また熱伝
導樹脂組成物の熱膨張係数が大きくなり、半導体などの
部品や配線パターンなどの金属部分との熱膨張係数の差
が大きくなるため、信頼性が低下する。逆に無機質フィ
ラー比率がこの範囲より高い場合には、熱伝導樹脂組成
物とリードフレームや放熱板との密着性や絶縁性が低下
する。
【００３７】無機質フィラーとしては、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ
Ｎ、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＢＮから選
ばれた少なくとも１種の粉末を主成分として含むものが
好ましい。これらは熱伝導性や絶縁性に優れており、高
い熱放散性を持つ基板を作製することが可能になるから
である。特にＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2を用いた場合、樹脂組
成物との混合が容易になる。またＡｌＮを用いた場合、
熱伝導基板の熱放散性が特に高くなる。さらに無機質フ
ィラーの粒径が０．１〜１００μｍの範囲にあることが
好ましい。これより小さすぎても大きすぎてもとフィラ
ーの充填性や基板の放熱性が低下するからである。特に
無機質フィラーの充填性を良好にするためにはこの範囲
内で異種の粒径の粉末を配合し、高密充填構造を取るよ
うにすることが好ましい。
Ｎ、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＢＮから選
ばれた少なくとも１種の粉末を主成分として含むものが
好ましい。これらは熱伝導性や絶縁性に優れており、高
い熱放散性を持つ基板を作製することが可能になるから
である。特にＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2を用いた場合、樹脂組
成物との混合が容易になる。またＡｌＮを用いた場合、
熱伝導基板の熱放散性が特に高くなる。さらに無機質フ
ィラーの粒径が０．１〜１００μｍの範囲にあることが
好ましい。これより小さすぎても大きすぎてもとフィラ
ーの充填性や基板の放熱性が低下するからである。特に
無機質フィラーの充填性を良好にするためにはこの範囲
内で異種の粒径の粉末を配合し、高密充填構造を取るよ
うにすることが好ましい。
【００３８】また、上記の熱硬化性樹脂組成物中の熱硬
化性樹脂の主成分はエポキシ樹脂、フェノール樹脂およ
びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも１種類である
ことが好ましい。これらの樹脂はそれぞれ耐熱性や機械
的強度、電気絶縁性に優れるからである。特には樹脂組
成物が臭素化された多官能エポキシ樹脂を主成分として
含み、さらに硬化剤としてのビスフェノールＡ型ノボラ
ック樹脂と、硬化促進剤としてのイミダゾール類とを含
むことが好ましい。この構成によれば、耐熱性に優れる
ばかりでなく難燃性にも優れるからである。
化性樹脂の主成分はエポキシ樹脂、フェノール樹脂およ
びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも１種類である
ことが好ましい。これらの樹脂はそれぞれ耐熱性や機械
的強度、電気絶縁性に優れるからである。特には樹脂組
成物が臭素化された多官能エポキシ樹脂を主成分として
含み、さらに硬化剤としてのビスフェノールＡ型ノボラ
ック樹脂と、硬化促進剤としてのイミダゾール類とを含
むことが好ましい。この構成によれば、耐熱性に優れる
ばかりでなく難燃性にも優れるからである。
【００３９】また、樹脂組成物にさらにカップリング
剤、分散剤、着色剤および離型剤から選ばれた少なくと
も１種が添加されていることが好ましい。カップリング
剤は、無機質フィラーやリードフレームおよび放熱板と
熱硬化性樹脂との接着強度を向上させ、基板の絶縁耐圧
を向上させる点で好ましく、たとえばエポキシシラン系
カップリング剤、アミノシラン系カップリング剤、チタ
ネート系カップリング剤などが使用できる。分散剤は熱
伝導樹脂組成物中の無機質フィラーの分散性を向上させ
均質化させる点で好ましく、たとえばリン酸エステルが
使用できる。着色剤は熱伝導樹脂組成物に着色すること
でその熱輻射性を向上させることが可能な点で好まし
く、たとえばカーボンが使用できる。
剤、分散剤、着色剤および離型剤から選ばれた少なくと
も１種が添加されていることが好ましい。カップリング
剤は、無機質フィラーやリードフレームおよび放熱板と
熱硬化性樹脂との接着強度を向上させ、基板の絶縁耐圧
を向上させる点で好ましく、たとえばエポキシシラン系
カップリング剤、アミノシラン系カップリング剤、チタ
ネート系カップリング剤などが使用できる。分散剤は熱
伝導樹脂組成物中の無機質フィラーの分散性を向上させ
均質化させる点で好ましく、たとえばリン酸エステルが
使用できる。着色剤は熱伝導樹脂組成物に着色すること
でその熱輻射性を向上させることが可能な点で好まし
く、たとえばカーボンが使用できる。
【００４０】上記の熱伝導樹脂組成物をシート状に造膜
する方法は特に限定されず、ドクターブレード法、コー
ター法、押し出し法などを用いることができる。また、
熱伝導樹脂組成物に溶剤を混合させてその粘度を調整し
てから造膜し、その後熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹
脂の硬化温度より低い温度で溶剤を乾燥させてシート状
に造膜してもよく、この場合にはドクターブレード法を
用いることが好ましい。造膜が容易だからである。溶剤
としては、たとえばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ト
ルエン、イソプロパノールが使用できる。
する方法は特に限定されず、ドクターブレード法、コー
ター法、押し出し法などを用いることができる。また、
熱伝導樹脂組成物に溶剤を混合させてその粘度を調整し
てから造膜し、その後熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹
脂の硬化温度より低い温度で溶剤を乾燥させてシート状
に造膜してもよく、この場合にはドクターブレード法を
用いることが好ましい。造膜が容易だからである。溶剤
としては、たとえばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ト
ルエン、イソプロパノールが使用できる。
【００４１】また、上記の導電性の放熱板としては、た
とえばアルミニウム、銅、鉄、ニッケルやその合金など
が使用できる。また、上記の金属柱としては、導電性の
放熱板と同様の材料が使用できる。
とえばアルミニウム、銅、鉄、ニッケルやその合金など
が使用できる。また、上記の金属柱としては、導電性の
放熱板と同様の材料が使用できる。
【００４２】図３は、本発明の別の一実施例による接地
パターンを具備した熱伝導基板の断面図である。図にお
いて１１は配線パターンとしてのリードフレームであ
り、１２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なくと
も熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合
物からなる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であ
り、１４は金属柱である。この熱伝導基板は図２に示し
たものと同様な方法で作製できるが、金属柱１４はリー
ドフレーム１１に接しておらず、金属柱１４の頭頂部が
そのまま接地パターン１５として使用される。
パターンを具備した熱伝導基板の断面図である。図にお
いて１１は配線パターンとしてのリードフレームであ
り、１２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なくと
も熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合
物からなる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であ
り、１４は金属柱である。この熱伝導基板は図２に示し
たものと同様な方法で作製できるが、金属柱１４はリー
ドフレーム１１に接しておらず、金属柱１４の頭頂部が
そのまま接地パターン１５として使用される。
【００４３】本実施の形態における金属柱としては上記
の図２で示したものと同様な材料が使用できるが、その
頭頂部を接地パターンとして使用するため、半田濡れ性
が良好になるように金属柱の頭頂部にめっきなどの方法
により皮膜を形成することが好ましい。皮膜としては、
たとえば半田、錫、銀、パラジウムおよびそれらの合金
が使用できる。
の図２で示したものと同様な材料が使用できるが、その
頭頂部を接地パターンとして使用するため、半田濡れ性
が良好になるように金属柱の頭頂部にめっきなどの方法
により皮膜を形成することが好ましい。皮膜としては、
たとえば半田、錫、銀、パラジウムおよびそれらの合金
が使用できる。
【００４４】図４は、本発明の別の一実施例による熱伝
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図４
（ａ）において、１１はリードフレームであり、１６は
図２（ａ）に示したものと同様のシート状の熱伝導樹脂
組成物であり、１３は導電性の放熱板である。図４
（ａ）に示すように、放熱板１３の一部は押し出されて
突起状に加工されており、突起部１７となっている。こ
れらを図４（ｂ）に示すように重ね合わせ加熱加圧す
る。これにより、図４（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂
組成物１６がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面
が面一になり、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化
性樹脂が硬化されて絶縁層１２になり、リードフレーム
１１および放熱板１３と一体化される。このとき同時に
放熱板１３に設けた突起部１７が配線パターンであるリ
ードフレーム１１中の接地パターン１５に接続され、接
地パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図４
（ａ）において、１１はリードフレームであり、１６は
図２（ａ）に示したものと同様のシート状の熱伝導樹脂
組成物であり、１３は導電性の放熱板である。図４
（ａ）に示すように、放熱板１３の一部は押し出されて
突起状に加工されており、突起部１７となっている。こ
れらを図４（ｂ）に示すように重ね合わせ加熱加圧す
る。これにより、図４（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂
組成物１６がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面
が面一になり、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化
性樹脂が硬化されて絶縁層１２になり、リードフレーム
１１および放熱板１３と一体化される。このとき同時に
放熱板１３に設けた突起部１７が配線パターンであるリ
ードフレーム１１中の接地パターン１５に接続され、接
地パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
【００４５】突起部の加工方法としては、たとえばパン
チ加工やプレス加工などが使用できる。
チ加工やプレス加工などが使用できる。
【００４６】図５は、本発明の別の一実施例による接地
パターンを具備した熱伝導基板の断面図である。図にお
いて１１は配線パターンとしてのリードフレームであ
り、１２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なくと
も熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合
物からなる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であ
り、１７は放熱板１３に設けられた突起部である。この
熱伝導基板は図４に示したものと同様な方法で作製でき
るが、突起部１７はリードフレーム１１に接しておら
ず、突起部１７の頭頂部がそのまま接地パターン１５と
して使用される。
パターンを具備した熱伝導基板の断面図である。図にお
いて１１は配線パターンとしてのリードフレームであ
り、１２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なくと
も熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混合
物からなる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であ
り、１７は放熱板１３に設けられた突起部である。この
熱伝導基板は図４に示したものと同様な方法で作製でき
るが、突起部１７はリードフレーム１１に接しておら
ず、突起部１７の頭頂部がそのまま接地パターン１５と
して使用される。
【００４７】本実施の形態における突起部１７はその頭
頂部を接地パターンとして使用するため、図３で示した
実施の形態と同様に突起部の頭頂部にめっきなどの方法
により半田濡れ性のよい金属皮膜を形成することが好ま
しい。
頂部を接地パターンとして使用するため、図３で示した
実施の形態と同様に突起部の頭頂部にめっきなどの方法
により半田濡れ性のよい金属皮膜を形成することが好ま
しい。
【００４８】図６は、本発明の別の一実施例による熱伝
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図６
（ａ）に示すように、配線パターンとしてのリードフレ
ーム１１のあるパターン上に金属柱１４を配置する。次
に図６（ｂ）に示すように、この金属柱１４付のリード
フレーム１１を、図２で示したものと同様な方法で用意
したシート状の熱伝導樹脂組成物１６と導電性の放熱板
１３と重ね合わせ加熱加圧する。これにより、図６
（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂組成物１６がリードフ
レーム１１の間隙に埋まって表面が面一になり、同時に
熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬化されて絶
縁層１２になり、リードフレーム１１および放熱板１３
と一体化される。このとき同時にリードフレーム１１に
設けた金属柱１４が放熱板１３に接続され、配線パター
ンであるリードフレーム１１中の一部分が接地パターン
１５になり、接地パターンを具備した熱伝導基板が完成
される。
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図６
（ａ）に示すように、配線パターンとしてのリードフレ
ーム１１のあるパターン上に金属柱１４を配置する。次
に図６（ｂ）に示すように、この金属柱１４付のリード
フレーム１１を、図２で示したものと同様な方法で用意
したシート状の熱伝導樹脂組成物１６と導電性の放熱板
１３と重ね合わせ加熱加圧する。これにより、図６
（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂組成物１６がリードフ
レーム１１の間隙に埋まって表面が面一になり、同時に
熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬化されて絶
縁層１２になり、リードフレーム１１および放熱板１３
と一体化される。このとき同時にリードフレーム１１に
設けた金属柱１４が放熱板１３に接続され、配線パター
ンであるリードフレーム１１中の一部分が接地パターン
１５になり、接地パターンを具備した熱伝導基板が完成
される。
【００４９】図７は、本発明の別の一実施例による熱伝
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図７
（ａ）に示すように、図２（ａ）で示したものと同様な
方法で作製したシート状の熱伝導樹脂組成物１６のある
部分に金属柱１４を埋めこむ。次に、図７（ｂ）に示す
ように、この金属柱１４が埋めこまれた熱伝導樹脂組成
物１６を、配線パターンとしてのリードフレーム１１と
導電性の放熱板１３と重ね合わせ加熱加圧する。これに
より、図７（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂組成物１６
がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面が面一にな
り、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬
化されて絶縁層１２になり、リードフレーム１１および
放熱板１３と一体化される。このとき同時に熱伝導樹脂
組成物１６に設けた金属柱１４が放熱板１３およびリー
ドフレーム１１に接続され、配線パターンであるリード
フレーム１１中の一部分が接地パターン１５になり、接
地パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図７
（ａ）に示すように、図２（ａ）で示したものと同様な
方法で作製したシート状の熱伝導樹脂組成物１６のある
部分に金属柱１４を埋めこむ。次に、図７（ｂ）に示す
ように、この金属柱１４が埋めこまれた熱伝導樹脂組成
物１６を、配線パターンとしてのリードフレーム１１と
導電性の放熱板１３と重ね合わせ加熱加圧する。これに
より、図７（ｃ）に示すように、熱伝導樹脂組成物１６
がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面が面一にな
り、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬
化されて絶縁層１２になり、リードフレーム１１および
放熱板１３と一体化される。このとき同時に熱伝導樹脂
組成物１６に設けた金属柱１４が放熱板１３およびリー
ドフレーム１１に接続され、配線パターンであるリード
フレーム１１中の一部分が接地パターン１５になり、接
地パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
【００５０】図８は、本発明の別の一実施例による熱伝
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図８
（ａ）に示すように、導電性の放熱板１３の任意の位置
に、貫通孔１８が設けてある。次に図８（ｂ）に示すよ
うに、貫通孔１８の大きさよりもわずかに大きな径を持
つ金属柱１４を貫通孔１８に重ね合わせ、嵌合すること
により、図８（ｃ）に示すように、金属柱付き放熱板１
９が作製される。この後、図２に示すものと同様な方法
で接地パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図８
（ａ）に示すように、導電性の放熱板１３の任意の位置
に、貫通孔１８が設けてある。次に図８（ｂ）に示すよ
うに、貫通孔１８の大きさよりもわずかに大きな径を持
つ金属柱１４を貫通孔１８に重ね合わせ、嵌合すること
により、図８（ｃ）に示すように、金属柱付き放熱板１
９が作製される。この後、図２に示すものと同様な方法
で接地パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
【００５１】嵌合の方法としては、たとえばハンドプレ
スやエキセンプレスが使用できる。この方法によれは、
簡便で接続信頼性に優れた基板を作製することができ
る。また、図８に示した方法と同様にして、リードフレ
ームにも金属柱を嵌合して設けることができ、その場合
図６に示すような方法で熱伝導基板が完成される。
スやエキセンプレスが使用できる。この方法によれは、
簡便で接続信頼性に優れた基板を作製することができ
る。また、図８に示した方法と同様にして、リードフレ
ームにも金属柱を嵌合して設けることができ、その場合
図６に示すような方法で熱伝導基板が完成される。
【００５２】図９は、本発明の別の一実施例による熱伝
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図９
（ａ）に示すように、２段の突起を持つ金属柱２０を用
意する。次いで図９（ｂ）に示すように、この金属柱２
０を、貫通孔１８を設けた導電性の放熱板１３の貫通孔
部分に重ね合わせ、嵌合することで、図９（ｃ）に示す
ような金属柱付き放熱板１９が作製される。次に、上記
の実施の形態と同様の方法で作製したシート状熱伝導樹
脂組成物１６と貫通孔１８を設けた配線パターンとして
のリードフレーム１１を用意し、図９（ｄ）に示すよう
に、金属柱付き金属板１９と重ね合わせ加熱加圧する。
これにより、図９（ｅ）に示すように、熱伝導樹脂組成
物１６がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面が面
一になり、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹
脂が硬化されて絶縁層１２になり、リードフレーム１１
および放熱板１３と一体化される。このとき同時に放熱
板１３に設けた金属柱２０の突起部分がリードフレーム
１１に設けられた貫通孔１８に接続され、配線パターン
であるリードフレーム１１中の一部分が接地パターン１
５になり、接地パターンを具備した熱伝導基板が完成さ
れる。
導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図９
（ａ）に示すように、２段の突起を持つ金属柱２０を用
意する。次いで図９（ｂ）に示すように、この金属柱２
０を、貫通孔１８を設けた導電性の放熱板１３の貫通孔
部分に重ね合わせ、嵌合することで、図９（ｃ）に示す
ような金属柱付き放熱板１９が作製される。次に、上記
の実施の形態と同様の方法で作製したシート状熱伝導樹
脂組成物１６と貫通孔１８を設けた配線パターンとして
のリードフレーム１１を用意し、図９（ｄ）に示すよう
に、金属柱付き金属板１９と重ね合わせ加熱加圧する。
これにより、図９（ｅ）に示すように、熱伝導樹脂組成
物１６がリードフレーム１１の間隙に埋まって表面が面
一になり、同時に熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹
脂が硬化されて絶縁層１２になり、リードフレーム１１
および放熱板１３と一体化される。このとき同時に放熱
板１３に設けた金属柱２０の突起部分がリードフレーム
１１に設けられた貫通孔１８に接続され、配線パターン
であるリードフレーム１１中の一部分が接地パターン１
５になり、接地パターンを具備した熱伝導基板が完成さ
れる。
【００５３】なお、この図では金属柱の両端に２段の突
起があるように示したが、一方の端のみに２段の突起が
あってもよい。この場合は、放熱板もしくはリードフレ
ームのいずれか一方に設けた貫通孔に金属柱の突起部分
を嵌合させ、その後図２、図３および図６で示したもの
と同様な方法で接地パターンを具備した熱伝導基板を作
製することができる。
起があるように示したが、一方の端のみに２段の突起が
あってもよい。この場合は、放熱板もしくはリードフレ
ームのいずれか一方に設けた貫通孔に金属柱の突起部分
を嵌合させ、その後図２、図３および図６で示したもの
と同様な方法で接地パターンを具備した熱伝導基板を作
製することができる。
【００５４】また、図８および図９においては、放熱板
またはリードフレームに貫通孔が設けてある形態につい
て説明したが、金属柱を嵌合させる孔は金属柱が嵌合で
きれば必ずしも貫通させなくてもよい。
またはリードフレームに貫通孔が設けてある形態につい
て説明したが、金属柱を嵌合させる孔は金属柱が嵌合で
きれば必ずしも貫通させなくてもよい。
【００５５】図１０は、本発明の別の一実施例による熱
伝導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図１０
（ａ）に示すように、導電性の放熱板１３に図８で説明
したものと同様な方法で、一方の端２１が錐状になって
いる金属柱１４を設ける。次いで、上記の各実施の形態
と同様の方法で作製したシート状の熱伝導樹脂組成物１
６、および配線パターンとしてのリードフレーム１１を
用意し、図１０（ｂ）に示すように、放熱板１３と重ね
合わせて加熱加圧する。これにより、図１０（ｃ）に示
すように、熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬
化されて絶縁層１２になり、リードフレーム１１および
放熱板１３と一体化される。このとき同時に放熱板１３
に設けた金属柱１４の錐状の端２１がリードフレーム１
１に食い込んで接続され、配線パターンであるリードフ
レーム１１中の一部分が接地パターン１５になり、接地
パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
伝導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図１０
（ａ）に示すように、導電性の放熱板１３に図８で説明
したものと同様な方法で、一方の端２１が錐状になって
いる金属柱１４を設ける。次いで、上記の各実施の形態
と同様の方法で作製したシート状の熱伝導樹脂組成物１
６、および配線パターンとしてのリードフレーム１１を
用意し、図１０（ｂ）に示すように、放熱板１３と重ね
合わせて加熱加圧する。これにより、図１０（ｃ）に示
すように、熱伝導樹脂組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬
化されて絶縁層１２になり、リードフレーム１１および
放熱板１３と一体化される。このとき同時に放熱板１３
に設けた金属柱１４の錐状の端２１がリードフレーム１
１に食い込んで接続され、配線パターンであるリードフ
レーム１１中の一部分が接地パターン１５になり、接地
パターンを具備した熱伝導基板が完成される。
【００５６】図１１は、本発明の別の一実施例による熱
伝導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図１１
（ａ）に示すように、上記の各実施の形態と同様の方法
で作製したシート状の熱伝導樹脂組成物１６の任意の位
置に貫通孔１８を開ける。次に、図１１（ｂ）で示すよ
うに、貫通孔１８に導電性樹脂組成物２２を充填する。
次いで、図１１（ｃ）に示すように、この熱伝導樹脂組
成物２２と、配線パターンとしてのリードフレーム１
１、導電性の放熱板１３を重ね合わせて加熱加圧する。
これによって、図１１（ｄ）に示すように、熱伝導樹脂
組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬化されて絶縁層１２に
なり、リードフレーム１１および放熱板１３と一体化さ
れる。このとき同時に熱伝導樹脂組成物１６中に設けた
貫通孔１８の中の導電性樹脂組成物２２も硬化されてリ
ードフレーム１１と放熱板１３を電気的に接続し、配線
パターンであるリードフレーム１１中の一部分が接地パ
ターン１５になり、接地パターンを具備した熱伝導基板
が完成される。
伝導基板の製造方法を示す工程別断面図である。図１１
（ａ）に示すように、上記の各実施の形態と同様の方法
で作製したシート状の熱伝導樹脂組成物１６の任意の位
置に貫通孔１８を開ける。次に、図１１（ｂ）で示すよ
うに、貫通孔１８に導電性樹脂組成物２２を充填する。
次いで、図１１（ｃ）に示すように、この熱伝導樹脂組
成物２２と、配線パターンとしてのリードフレーム１
１、導電性の放熱板１３を重ね合わせて加熱加圧する。
これによって、図１１（ｄ）に示すように、熱伝導樹脂
組成物１６中の熱硬化性樹脂が硬化されて絶縁層１２に
なり、リードフレーム１１および放熱板１３と一体化さ
れる。このとき同時に熱伝導樹脂組成物１６中に設けた
貫通孔１８の中の導電性樹脂組成物２２も硬化されてリ
ードフレーム１１と放熱板１３を電気的に接続し、配線
パターンであるリードフレーム１１中の一部分が接地パ
ターン１５になり、接地パターンを具備した熱伝導基板
が完成される。
【００５７】導電性樹脂組成物としては、導電性のある
金属粉末を熱硬化性樹脂に混合したものが使用できる。
金属粉末としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジウ
ム、錫、半田からなる群から選ばれた少なくとも１種類
の金属もしくはその合金が好ましい。導電性が良好で接
続信頼性が高いからである。また熱硬化性樹脂として
は、たとえばエポキシ樹脂が使用できる。また、前記の
導電性樹脂組成物はペースト状に混合されていることが
好ましい。熱伝導樹脂組成物中の貫通孔への充填が容易
になるからである。充填方法としては、たとえばスクリ
ーン印刷法が使用できる。
金属粉末を熱硬化性樹脂に混合したものが使用できる。
金属粉末としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジウ
ム、錫、半田からなる群から選ばれた少なくとも１種類
の金属もしくはその合金が好ましい。導電性が良好で接
続信頼性が高いからである。また熱硬化性樹脂として
は、たとえばエポキシ樹脂が使用できる。また、前記の
導電性樹脂組成物はペースト状に混合されていることが
好ましい。熱伝導樹脂組成物中の貫通孔への充填が容易
になるからである。充填方法としては、たとえばスクリ
ーン印刷法が使用できる。
【００５８】なお、上記の各実施の形態において、リー
ドフレーム、熱伝導樹脂組成物、および放熱板を重ね合
わせて加熱加圧して基板を形成する際に、金属柱もしく
は突起物が存在する部分に相対する部分の熱伝導樹脂組
成物を予め除去してもよい。この場合、金属柱もしくは
突起物を熱伝導樹脂組成物に貫通させることが容易にな
り、熱伝導樹脂組成物により導電性を損なわれる恐れが
少なくなるからである。熱伝導樹脂組成物を除去させる
方法としては、パンチや金型で打ち抜く方法が使用でき
る。
ドフレーム、熱伝導樹脂組成物、および放熱板を重ね合
わせて加熱加圧して基板を形成する際に、金属柱もしく
は突起物が存在する部分に相対する部分の熱伝導樹脂組
成物を予め除去してもよい。この場合、金属柱もしくは
突起物を熱伝導樹脂組成物に貫通させることが容易にな
り、熱伝導樹脂組成物により導電性を損なわれる恐れが
少なくなるからである。熱伝導樹脂組成物を除去させる
方法としては、パンチや金型で打ち抜く方法が使用でき
る。
【００５９】また、上記の各実施の形態において、回路
の必要上、基板内に複数の接地パターンを設けてもよ
く、接地方法として上記の各実施の形態が複数個使用さ
れてもよい。
の必要上、基板内に複数の接地パターンを設けてもよ
く、接地方法として上記の各実施の形態が複数個使用さ
れてもよい。
【００６０】図１２は、本発明の一実施例による熱伝導
基板を用いたパワーモジュールの断面図である。図１２
において、基板部分は図１で示したものと同様の構成か
らなり、１１は配線パターンとしてのリードフレームで
あり、１２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なく
とも熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混
合物からなる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であ
り、１４は金属柱であり、１５は接地パターンである。
金属柱１４を介して、接地パターン１５と放熱板１３は
絶縁層１２の内部で接続されている。また配線パターン
であるリードフレーム１１の一部は外部端子として基板
に対して直角に折り曲げられている。この基板の配線パ
ターン１１上に、能動素子２３および受動素子２４が搭
載されている。さらにその上に、予め用意された回路基
板２５上に回路部品２６を搭載した制御回路基板２７
が、配線パターンでありかつ外部端子であるリードフレ
ーム１１に接続されている。この後、必要に応じて回路
部分を樹脂封止し、さらにケース取りつけなどの工程を
経てパワーモジュールとして完成されるが、これらの工
程は公知の方法で行うことができ、本発明に関与しない
ため図示していない。
基板を用いたパワーモジュールの断面図である。図１２
において、基板部分は図１で示したものと同様の構成か
らなり、１１は配線パターンとしてのリードフレームで
あり、１２は無機質フィラー７０〜９５重量％と少なく
とも熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％の混
合物からなる絶縁層であり、１３は導電性の放熱板であ
り、１４は金属柱であり、１５は接地パターンである。
金属柱１４を介して、接地パターン１５と放熱板１３は
絶縁層１２の内部で接続されている。また配線パターン
であるリードフレーム１１の一部は外部端子として基板
に対して直角に折り曲げられている。この基板の配線パ
ターン１１上に、能動素子２３および受動素子２４が搭
載されている。さらにその上に、予め用意された回路基
板２５上に回路部品２６を搭載した制御回路基板２７
が、配線パターンでありかつ外部端子であるリードフレ
ーム１１に接続されている。この後、必要に応じて回路
部分を樹脂封止し、さらにケース取りつけなどの工程を
経てパワーモジュールとして完成されるが、これらの工
程は公知の方法で行うことができ、本発明に関与しない
ため図示していない。
【００６１】各部品の搭載方法としては、半田付けなど
の公知の技術が利用できる。また制御回路用の回路基板
２５としては一般的なプリント配線板が使用でき、たと
えばガラスエポキシ基板、フェノール基板が使用でき
る。さらに制御回路を熱伝導基板に搭載する方法として
は、たとえば図１２に示したように熱伝導基板の外部端
子に制御回路を搭載した基板を差し込む方法が使用でき
る。
の公知の技術が利用できる。また制御回路用の回路基板
２５としては一般的なプリント配線板が使用でき、たと
えばガラスエポキシ基板、フェノール基板が使用でき
る。さらに制御回路を熱伝導基板に搭載する方法として
は、たとえば図１２に示したように熱伝導基板の外部端
子に制御回路を搭載した基板を差し込む方法が使用でき
る。
【００６２】上記のパワーモジュールにおいては、接地
パターン１５上に部品が搭載されることが好ましい。こ
れによりパワーモジュールが小型、高密度になるからで
ある。
パターン１５上に部品が搭載されることが好ましい。こ
れによりパワーモジュールが小型、高密度になるからで
ある。
【００６３】また、上記の図１２においては、熱伝導基
板として図１に示したものと同様の構成が使用されてい
るが、必ずしもこれに限定されず、図３〜１１に示した
各熱伝導基板が使用できる。
板として図１に示したものと同様の構成が使用されてい
るが、必ずしもこれに限定されず、図３〜１１に示した
各熱伝導基板が使用できる。
【００６４】
【実施例】以下、具体的実施例により本発明の熱伝導基
板とその製造方法、およびそれを用いたパワーモジュー
ルをさらに詳細に説明する。
板とその製造方法、およびそれを用いたパワーモジュー
ルをさらに詳細に説明する。
【００６５】（実施例１）本発明に用いられるシート状
の熱伝導樹脂組成物を作製するために、無機質フィラー
と熱硬化性樹脂組成物を混合させてスラリー状に加工し
た。混合した熱伝導樹脂組成物の組成を以下に示す。
の熱伝導樹脂組成物を作製するために、無機質フィラー
と熱硬化性樹脂組成物を混合させてスラリー状に加工し
た。混合した熱伝導樹脂組成物の組成を以下に示す。
【００６６】（１）無機質フィラー：Ａｌ2Ｏ3（ＡＳ−
４０、昭和電工（株）製、平均粒径１２μｍ）８９重量
％ （２）熱硬化性樹脂：臭素化された多官能エポキシ樹脂
（ＮＶＲ−１０１０、日本レック（株）製、硬化剤を含
む）１０重量％ （３）その他の添加物：硬化促進剤（イミダゾール、日
本レック（株）製）０．０５重量部、カーボンブラック
（東洋カーボン（株）製）０．４重量部、カップリング
剤（プレンアクト ＫＲ−４６Ｂ、味の素（株）製）
０．５５重量部 これらの材料に溶剤としてＭＥＫを加え、さらにアルミ
ナボールを加えて８００ｒｐｍの回転数で４０時間ボー
ルミルで混合した。ＭＥＫを添加することにより混合物
の粘度が低下してスラリー状に加工することが可能にな
るが、その後の乾燥工程で飛散させるため配合組成には
含んでいない。
４０、昭和電工（株）製、平均粒径１２μｍ）８９重量
％ （２）熱硬化性樹脂：臭素化された多官能エポキシ樹脂
（ＮＶＲ−１０１０、日本レック（株）製、硬化剤を含
む）１０重量％ （３）その他の添加物：硬化促進剤（イミダゾール、日
本レック（株）製）０．０５重量部、カーボンブラック
（東洋カーボン（株）製）０．４重量部、カップリング
剤（プレンアクト ＫＲ−４６Ｂ、味の素（株）製）
０．５５重量部 これらの材料に溶剤としてＭＥＫを加え、さらにアルミ
ナボールを加えて８００ｒｐｍの回転数で４０時間ボー
ルミルで混合した。ＭＥＫを添加することにより混合物
の粘度が低下してスラリー状に加工することが可能にな
るが、その後の乾燥工程で飛散させるため配合組成には
含んでいない。
【００６７】ドクターブレード法により、表面に離型処
理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の離
型フィルム上にこのスラリーを造膜した。その後、９０
℃で乾燥を行い、溶剤を飛散させて図２（ａ）に示すシ
ート状の熱伝導樹脂組成物１６を作製した。得られたシ
ート状の熱伝導樹脂組成物１６の厚みは１．２ｍｍであ
った。
理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の離
型フィルム上にこのスラリーを造膜した。その後、９０
℃で乾燥を行い、溶剤を飛散させて図２（ａ）に示すシ
ート状の熱伝導樹脂組成物１６を作製した。得られたシ
ート状の熱伝導樹脂組成物１６の厚みは１．２ｍｍであ
った。
【００６８】次に厚さ０．５ｍｍの銅板（神戸製鋼
（株）製）を公知の方法でエッチングして回路パターン
を形成し、ニッケルめっきを施して、図２（ａ）に示す
ものと同様なリードフレーム１１を用意した。さらに厚
さ１ｍｍのアルミニウム板１３を用意し、その一部に直
径１．４５ｍｍの貫通孔をあけ、そこに直径１．５０ｍ
ｍ長さ２．０ｍｍのアルミニウムの円柱を図８に示すよ
うに嵌合させることで、図２（ａ）に示すような金属柱
１４付の放熱板１３を用意した。
（株）製）を公知の方法でエッチングして回路パターン
を形成し、ニッケルめっきを施して、図２（ａ）に示す
ものと同様なリードフレーム１１を用意した。さらに厚
さ１ｍｍのアルミニウム板１３を用意し、その一部に直
径１．４５ｍｍの貫通孔をあけ、そこに直径１．５０ｍ
ｍ長さ２．０ｍｍのアルミニウムの円柱を図８に示すよ
うに嵌合させることで、図２（ａ）に示すような金属柱
１４付の放熱板１３を用意した。
【００６９】これらを図２（ｂ）に示すように重ね合わ
せ、１５０℃の温度で１０分間、３ＭＰａの圧力で加熱
加圧することにより、アルミニウムの放熱板１３に設け
られた金属柱１４がシート状の熱伝導樹脂組成物１６を
貫通してリードフレーム１１と接続された。同時に、加
圧することで前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレーム
の隙間部分まで埋まって表面が面一になり、さらに加熱
により熱硬化性樹脂を硬化させて絶縁層として、この絶
縁層とリードフレーム、放熱板を一体化し、図２（ｃ）
に示すようなリジッドな基板（厚さ２．５ｍｍ）を完成
させた。
せ、１５０℃の温度で１０分間、３ＭＰａの圧力で加熱
加圧することにより、アルミニウムの放熱板１３に設け
られた金属柱１４がシート状の熱伝導樹脂組成物１６を
貫通してリードフレーム１１と接続された。同時に、加
圧することで前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレーム
の隙間部分まで埋まって表面が面一になり、さらに加熱
により熱硬化性樹脂を硬化させて絶縁層として、この絶
縁層とリードフレーム、放熱板を一体化し、図２（ｃ）
に示すようなリジッドな基板（厚さ２．５ｍｍ）を完成
させた。
【００７０】この基板の放熱板１３と接地パターン１５
との抵抗値を測定したところ、０．１Ω以下であった。
また、その接続性を評価するために、ピーク温度２４０
℃のリフロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測
定したが、変化は認められなかった。また−４０〜１２
５℃の熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に
抵抗値に変化が認められなかった。このことから、接地
パターンの接続信頼性が高いことが明らかになった。
との抵抗値を測定したところ、０．１Ω以下であった。
また、その接続性を評価するために、ピーク温度２４０
℃のリフロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測
定したが、変化は認められなかった。また−４０〜１２
５℃の熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に
抵抗値に変化が認められなかった。このことから、接地
パターンの接続信頼性が高いことが明らかになった。
【００７１】（実施例２）放熱板に設置した金属柱の表
面を接地パターンとして使用する熱伝導基板の実施例を
示す。
面を接地パターンとして使用する熱伝導基板の実施例を
示す。
【００７２】実施例１と同様の方法で作製したシート状
の熱伝導樹脂組成物とリードフレームを用意した。さら
に厚さ３ｍｍのアルミニウム板を用意し、その一部に２
ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの凹部を設けた。さらに長さ３
ｍｍで一方の端に２段突起を持つアルミニウムの金属柱
（突起部の長さ１．５ｍｍ）を用意し、その突起のない
平坦面に半田メッキを施した。次に金属柱の２段突起部
（２．０５ｍｍ角）をアルミニウム板の凹部に嵌合さ
せ、図２（ａ）に示すような金属柱のついた放熱板を作
製した。
の熱伝導樹脂組成物とリードフレームを用意した。さら
に厚さ３ｍｍのアルミニウム板を用意し、その一部に２
ｍｍ角で深さ１．５ｍｍの凹部を設けた。さらに長さ３
ｍｍで一方の端に２段突起を持つアルミニウムの金属柱
（突起部の長さ１．５ｍｍ）を用意し、その突起のない
平坦面に半田メッキを施した。次に金属柱の２段突起部
（２．０５ｍｍ角）をアルミニウム板の凹部に嵌合さ
せ、図２（ａ）に示すような金属柱のついた放熱板を作
製した。
【００７３】上記の金属柱付きの放熱板とリードフレー
ムおよびシート状の熱伝導樹脂組成物を図２（ｂ）に示
すように重ね合わせ、１５０℃の温度で１０分間、３Ｍ
Ｐａの圧力で加熱加圧することによりアルミニウムの放
熱板に設けられた金属柱をシート状の熱伝導樹脂組成物
に貫通させてその表面がリードフレームと面一になるよ
うにし、同時に加圧することで前記の熱伝導樹脂組成物
をリードフレームの隙間部分まで埋めて表面を面一に
し、さらに加熱により熱硬化性樹脂を硬化させて絶縁層
として、この絶縁層とリードフレーム、放熱板を一体化
し、図３に示すようなリジッドな基板（厚さ４．５ｍ
ｍ）を完成させた。
ムおよびシート状の熱伝導樹脂組成物を図２（ｂ）に示
すように重ね合わせ、１５０℃の温度で１０分間、３Ｍ
Ｐａの圧力で加熱加圧することによりアルミニウムの放
熱板に設けられた金属柱をシート状の熱伝導樹脂組成物
に貫通させてその表面がリードフレームと面一になるよ
うにし、同時に加圧することで前記の熱伝導樹脂組成物
をリードフレームの隙間部分まで埋めて表面を面一に
し、さらに加熱により熱硬化性樹脂を硬化させて絶縁層
として、この絶縁層とリードフレーム、放熱板を一体化
し、図３に示すようなリジッドな基板（厚さ４．５ｍ
ｍ）を完成させた。
【００７４】この基板の放熱板と接地パターンとの抵抗
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。さらに接
地パターン上に共晶半田ペーストを印刷し、上記と同様
のリフローに通して半田濡れ性を評価したが、濡れ性は
良好で異常は認められなかった。
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。さらに接
地パターン上に共晶半田ペーストを印刷し、上記と同様
のリフローに通して半田濡れ性を評価したが、濡れ性は
良好で異常は認められなかった。
【００７５】（実施例３）放熱板の所望の位置を押し出
して突起状に加工し、この突起物を用いて接地パターン
を放熱板に接続させた熱伝導基板の実施例を示す。
して突起状に加工し、この突起物を用いて接地パターン
を放熱板に接続させた熱伝導基板の実施例を示す。
【００７６】実施例１と同様の方法でシート状の熱伝導
樹脂組成物を作製した。この熱伝導樹脂組成物の組成を
以下に示す。 （１）無機質フィラー：、Ａｌ2Ｏ3（ＡＳ−４０、昭和
電工（株）製、平均粒径１２μｍ）９０重量％ （２）熱硬化性樹脂：シアネートエステル樹脂、（旭チ
バ（株）製、「ＡｒｏＣｙ Ｍ３０」）９重量％ （３）その他の添加物：カーボンブラック（東洋カーボ
ン（株）製）０．４重量％、分散剤（第一工業製薬
（株）製「プライサーフ、Ａ−２０８Ｆ」）０．２重量
％、シランカップリング剤（Ａ−１８７、日本ユニカー
（株）製）０．４重量％ 次に、厚さ０．５ｍｍの４２アロイの板を打ち抜いて回
路パターンを形成し、ニッケルめっきを施したリードフ
レームを用意した。次に厚さ０．５ｍｍの銅板を用意
し、図４（ａ）に示すように所定の位置にプレスで先端
部が直径２ｍｍの突起部分を形成した。
樹脂組成物を作製した。この熱伝導樹脂組成物の組成を
以下に示す。 （１）無機質フィラー：、Ａｌ2Ｏ3（ＡＳ−４０、昭和
電工（株）製、平均粒径１２μｍ）９０重量％ （２）熱硬化性樹脂：シアネートエステル樹脂、（旭チ
バ（株）製、「ＡｒｏＣｙ Ｍ３０」）９重量％ （３）その他の添加物：カーボンブラック（東洋カーボ
ン（株）製）０．４重量％、分散剤（第一工業製薬
（株）製「プライサーフ、Ａ−２０８Ｆ」）０．２重量
％、シランカップリング剤（Ａ−１８７、日本ユニカー
（株）製）０．４重量％ 次に、厚さ０．５ｍｍの４２アロイの板を打ち抜いて回
路パターンを形成し、ニッケルめっきを施したリードフ
レームを用意した。次に厚さ０．５ｍｍの銅板を用意
し、図４（ａ）に示すように所定の位置にプレスで先端
部が直径２ｍｍの突起部分を形成した。
【００７７】これらを図４（ｂ）に示すように重ね合わ
せ、１７０℃、４ＭＰａで５０分加熱加圧することによ
り、放熱板に設けられた突起部分がシート状の熱伝導樹
脂組成物を貫通してリードフレームと接続され、同時
に、前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレームの隙間部
分まで埋まって表面が面一になり、さらに加熱により熱
硬化性樹脂を硬化させて絶縁層として、この絶縁層とリ
ードフレーム、放熱板を一体化し、図４（ｃ）に示すよ
うなリジッドな基板（厚さ１．５ｍｍ）を完成させた。
せ、１７０℃、４ＭＰａで５０分加熱加圧することによ
り、放熱板に設けられた突起部分がシート状の熱伝導樹
脂組成物を貫通してリードフレームと接続され、同時
に、前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレームの隙間部
分まで埋まって表面が面一になり、さらに加熱により熱
硬化性樹脂を硬化させて絶縁層として、この絶縁層とリ
ードフレーム、放熱板を一体化し、図４（ｃ）に示すよ
うなリジッドな基板（厚さ１．５ｍｍ）を完成させた。
【００７８】この基板の放熱板と接地パターンとの抵抗
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。
【００７９】（実施例４）シート状の熱伝導樹脂組成物
に金属柱を埋め込み、その金属柱を接地パターンと放熱
板に接続させた熱伝導基板の実施例を示す。
に金属柱を埋め込み、その金属柱を接地パターンと放熱
板に接続させた熱伝導基板の実施例を示す。
【００８０】シート状の熱伝導樹脂組成物を作製するた
めに、無機質フィラーと熱硬化性樹脂とを混練し、粘土
状の熱伝導樹脂組成物を得た。熱伝導樹脂組成物の組成
を以下に示す。
めに、無機質フィラーと熱硬化性樹脂とを混練し、粘土
状の熱伝導樹脂組成物を得た。熱伝導樹脂組成物の組成
を以下に示す。
【００８１】（１）無機質フィラー：ＡｌＮ（ＳＣＡＮ
７０、ダウケミカル社製）３５重量％、Ａｌ2Ｏ3（ＡＳ
−４０、昭和電工（株）製）５５重量％ （２）熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂（ＸＮＲ５００２、
長瀬チバ（株）製）９．５重量％ （３）その他添加物：シラン系カップリング剤（Ａ−１
８７、日本ユニカー（株）製）０．３重量％、カーボン
ブラック（東洋カーボン（株）製）０．２重量％ これらの材料を配合し、プラネタリーミキサーで混練し
て一様な組成にした後、押し出し成形機で厚さ約１．２
ｍｍのシート状に加工してシート状の熱伝導樹脂組成物
を作製した。
７０、ダウケミカル社製）３５重量％、Ａｌ2Ｏ3（ＡＳ
−４０、昭和電工（株）製）５５重量％ （２）熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂（ＸＮＲ５００２、
長瀬チバ（株）製）９．５重量％ （３）その他添加物：シラン系カップリング剤（Ａ−１
８７、日本ユニカー（株）製）０．３重量％、カーボン
ブラック（東洋カーボン（株）製）０．２重量％ これらの材料を配合し、プラネタリーミキサーで混練し
て一様な組成にした後、押し出し成形機で厚さ約１．２
ｍｍのシート状に加工してシート状の熱伝導樹脂組成物
を作製した。
【００８２】次に直径２ｍｍ長さ１．２ｍｍで両端の
０．１ｍｍずつを錐状に加工したアルミニウムの金属柱
を作製し、所定の形状に打ち抜いた前記熱伝導樹脂組成
物の所望の位置に図７（ａ）に示すように挿入した。ま
た実施例１と同様の方法で作製したリードフレームと、
厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板を用意した。
０．１ｍｍずつを錐状に加工したアルミニウムの金属柱
を作製し、所定の形状に打ち抜いた前記熱伝導樹脂組成
物の所望の位置に図７（ａ）に示すように挿入した。ま
た実施例１と同様の方法で作製したリードフレームと、
厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板を用意した。
【００８３】これらを図７（ｂ）に示したものと同様に
重ね合わせ、１７０℃、８ＭＰａで６０分加熱加圧する
ことにより、シート状の熱伝導樹脂組成物に挿入された
金属柱がリードフレームおよび放熱板と接続され、同時
に、前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレームの隙間部
分まで埋まって表面が面一になり、さらに加熱により熱
硬化性樹脂を硬化させて絶縁層として、この絶縁層とリ
ードフレーム、放熱板を一体化し、図７（ｃ）に示すよ
うなリジッドな基板（厚さ３．０ｍｍ）を完成させた。
重ね合わせ、１７０℃、８ＭＰａで６０分加熱加圧する
ことにより、シート状の熱伝導樹脂組成物に挿入された
金属柱がリードフレームおよび放熱板と接続され、同時
に、前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレームの隙間部
分まで埋まって表面が面一になり、さらに加熱により熱
硬化性樹脂を硬化させて絶縁層として、この絶縁層とリ
ードフレーム、放熱板を一体化し、図７（ｃ）に示すよ
うなリジッドな基板（厚さ３．０ｍｍ）を完成させた。
【００８４】この基板の放熱板と接地パターンとの抵抗
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。また、こ
の基板の金属柱が埋設されている部分を切断してその断
面を観察したところ、金属柱の錐状部分がリードフレー
ムおよび放熱板に食い込んでいた。
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。また、こ
の基板の金属柱が埋設されている部分を切断してその断
面を観察したところ、金属柱の錐状部分がリードフレー
ムおよび放熱板に食い込んでいた。
【００８５】（実施例５）導電性樹脂組成物により接地
パターンと放熱板が接続された熱伝導基板の実施例を示
す。
パターンと放熱板が接続された熱伝導基板の実施例を示
す。
【００８６】実施例１と同様な方法で、厚さ約０．７ｍ
ｍのシート状の熱伝導樹脂組成物を作製した。このシー
ト状の熱伝導樹脂組成物にパンチングにより図１１
（ａ）に示すような直径０．８ｍｍの貫通孔を設けた。
この貫通孔に、ビアホール充填用導電性樹脂組成物とし
て、銅の球形状の金属粒子８５重量％と、樹脂組成とし
てビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８
油化シェルエポキシ製）３重量％とグルシジルエステ
ル系エポキシ樹脂（ＹＤ−１７１ 東都化成製）９重量
％および硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（ＭＹ−２
４ 味の素製）３重量％を三本ロールにて混練したもの
を、スクリーン印刷法により図１１（ｂ）に示すように
充填した。さらに、厚さ０．４ｍｍの銅板をエッチング
して回路パターンを形成し、錫めっきを施したリードフ
レームと、厚さ０．８ｍｍの銅板からなる放熱板を用意
した。
ｍのシート状の熱伝導樹脂組成物を作製した。このシー
ト状の熱伝導樹脂組成物にパンチングにより図１１
（ａ）に示すような直径０．８ｍｍの貫通孔を設けた。
この貫通孔に、ビアホール充填用導電性樹脂組成物とし
て、銅の球形状の金属粒子８５重量％と、樹脂組成とし
てビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８
油化シェルエポキシ製）３重量％とグルシジルエステ
ル系エポキシ樹脂（ＹＤ−１７１ 東都化成製）９重量
％および硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（ＭＹ−２
４ 味の素製）３重量％を三本ロールにて混練したもの
を、スクリーン印刷法により図１１（ｂ）に示すように
充填した。さらに、厚さ０．４ｍｍの銅板をエッチング
して回路パターンを形成し、錫めっきを施したリードフ
レームと、厚さ０．８ｍｍの銅板からなる放熱板を用意
した。
【００８７】これらの材料を、図１１（ｃ）に示すよう
に重ね合わせ、１８０℃、５ＭＰａで１０分間加熱加圧
することにより、前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレ
ームの隙間部分まで埋まって表面が面一になり、さらに
加熱により熱硬化性樹脂が硬化して絶縁層となり、この
絶縁層とリードフレーム、放熱板が一体化された、図１
１（ｄ）に示すようなリジッドな基板（厚さ１．７ｍ
ｍ）を完成させた。このとき、シート状の熱伝導樹脂組
成物が硬化するのと同時に導電性樹脂組成物も硬化さ
れ、リードフレームおよび放熱板と接続される。
に重ね合わせ、１８０℃、５ＭＰａで１０分間加熱加圧
することにより、前記の熱伝導樹脂組成物がリードフレ
ームの隙間部分まで埋まって表面が面一になり、さらに
加熱により熱硬化性樹脂が硬化して絶縁層となり、この
絶縁層とリードフレーム、放熱板が一体化された、図１
１（ｄ）に示すようなリジッドな基板（厚さ１．７ｍ
ｍ）を完成させた。このとき、シート状の熱伝導樹脂組
成物が硬化するのと同時に導電性樹脂組成物も硬化さ
れ、リードフレームおよび放熱板と接続される。
【００８８】この基板の放熱板と接地パターンとの抵抗
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。
値を測定したところ、０．１Ω以下であった。また、そ
の接続性を評価するために、ピーク温度２４０℃のリフ
ロー装置に１０回通してから同様に抵抗値を測定した
が、変化は認められなかった。また−４０〜１２５℃の
熱サイクル試験を５００回行った後でも、同様に抵抗値
に変化が認められなかった。このことから、接地パター
ンの接続信頼性が高いことが明らかになった。
【００８９】（実施例６）本発明の熱伝導基板を用いて
作製したパワーモジュールの実施例を示す。
作製したパワーモジュールの実施例を示す。
【００９０】実施例２で作製した熱伝導基板の配線パタ
ーン上に、ＴＯ−２２０パッケージのパワー半導体素子
（松下電子工業（株）製）およびコンデンサ、トラン
ス、チョーク、抵抗などの各種受動素子を搭載し、リフ
ロー装置ではんだ付けを行った。その後リードフレーム
のフレーム部分を切断し、その端子を基板に対して直角
に折り曲げ、外部取り出し電極を形成した。このように
して、パワー部分の回路を搭載したパワー回路基板を完
成させた。
ーン上に、ＴＯ−２２０パッケージのパワー半導体素子
（松下電子工業（株）製）およびコンデンサ、トラン
ス、チョーク、抵抗などの各種受動素子を搭載し、リフ
ロー装置ではんだ付けを行った。その後リードフレーム
のフレーム部分を切断し、その端子を基板に対して直角
に折り曲げ、外部取り出し電極を形成した。このように
して、パワー部分の回路を搭載したパワー回路基板を完
成させた。
【００９１】また、配線層が４層あるガラスエポキシ基
板上に各種ＩＣや受動部品を表面実装して、駆動回路や
保護回路が形成された制御回路基板を作製した。この制
御回路基板には、パワー回路基板の外部取り出し端子に
相当する位置にスルーホールが形成されている。
板上に各種ＩＣや受動部品を表面実装して、駆動回路や
保護回路が形成された制御回路基板を作製した。この制
御回路基板には、パワー回路基板の外部取り出し端子に
相当する位置にスルーホールが形成されている。
【００９２】次に、パワー回路基板に制御回路基板を差
し込み、制御回路基板のスルーホールにパワー回路基板
の外部取り出し端子を貫通させた。その後、外部取り出
し端子と制御回路基板の接続部分をはんだ付けした。そ
の後、回路部分をシリコーン樹脂（信越シリコーン製）
でモールドし、ケースに挿入して図１２に示すようなＤ
Ｃ−ＤＣコンバータモジュールを完成させた。
し込み、制御回路基板のスルーホールにパワー回路基板
の外部取り出し端子を貫通させた。その後、外部取り出
し端子と制御回路基板の接続部分をはんだ付けした。そ
の後、回路部分をシリコーン樹脂（信越シリコーン製）
でモールドし、ケースに挿入して図１２に示すようなＤ
Ｃ−ＤＣコンバータモジュールを完成させた。
【００９３】接地パターンを設けていない熱伝導基板を
使用して同様のパワー回路を形成したところ、回路設計
上リードフレーム端子の一部を放熱板と接続させる必要
があるため、熱伝導基板面積が約１．１倍に増加した。
さらに、接地パターンと放熱板の接続のために結線をす
る必要があり、部品点数、半田付け個所が増加した。こ
のことから、絶縁層内部で接地パターンと放熱板を接続
する熱伝導基板は、モジュールの小型化や工数の削減に
効果があることがわかる。
使用して同様のパワー回路を形成したところ、回路設計
上リードフレーム端子の一部を放熱板と接続させる必要
があるため、熱伝導基板面積が約１．１倍に増加した。
さらに、接地パターンと放熱板の接続のために結線をす
る必要があり、部品点数、半田付け個所が増加した。こ
のことから、絶縁層内部で接地パターンと放熱板を接続
する熱伝導基板は、モジュールの小型化や工数の削減に
効果があることがわかる。
【００９４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、無
機質フィラーを熱硬化性樹脂組成物に高濃度に充填した
シート状の熱伝導樹脂組成物と導電性の放熱板、配線パ
ターンとしてのリードフレームを用いた基板において、
配線パターンの所望の位置にアース接続部分を設けるこ
とができるため、設計の自由度が向上し、また基板作製
と同時に接地パターンを設けることが可能になる。さら
に、基板外部でアース接続する必要がないため、基板サ
イズを小さくすることができる。この結果、熱伝導基板
の絶縁層内部の任意の位置で接地パターンと放熱板を電
気的に接続することができ、放熱性や導電性が高く、ア
ース接続信頼性が高い熱伝導基板とその製造方法及び小
型高密度化が可能なパワーモジュールが提供できる。
機質フィラーを熱硬化性樹脂組成物に高濃度に充填した
シート状の熱伝導樹脂組成物と導電性の放熱板、配線パ
ターンとしてのリードフレームを用いた基板において、
配線パターンの所望の位置にアース接続部分を設けるこ
とができるため、設計の自由度が向上し、また基板作製
と同時に接地パターンを設けることが可能になる。さら
に、基板外部でアース接続する必要がないため、基板サ
イズを小さくすることができる。この結果、熱伝導基板
の絶縁層内部の任意の位置で接地パターンと放熱板を電
気的に接続することができ、放熱性や導電性が高く、ア
ース接続信頼性が高い熱伝導基板とその製造方法及び小
型高密度化が可能なパワーモジュールが提供できる。
【００９５】また本発明による熱伝導基板の製造方法に
よれば、簡便な方法で信頼性に優れた熱伝導基板を製造
することができる。
よれば、簡便な方法で信頼性に優れた熱伝導基板を製造
することができる。
【００９６】また、本発明による熱伝導基板を用いたパ
ワーモジュールによれば、基板外部でのアース接続の必
要がないためモジュールの設計自由度が向上すると共
に、小型化が可能になる。
ワーモジュールによれば、基板外部でのアース接続の必
要がないためモジュールの設計自由度が向上すると共
に、小型化が可能になる。
【図１】本発明の一実施の形態における熱伝導基板を示
す断面図
す断面図
【図２】本発明の一実施の形態における熱伝導基板の製
造方法を示す工程別断面図
造方法を示す工程別断面図
【図３】本発明の別の一実施の形態における、金属柱表
面を接地パターンとした熱伝導基板を示す断面図
面を接地パターンとした熱伝導基板を示す断面図
【図４】本発明の別の一実施の形態における、金属の放
熱板に突起部を設け、その突起部によりアース接続する
熱伝導基板の製造方法を示す工程別断面図
熱板に突起部を設け、その突起部によりアース接続する
熱伝導基板の製造方法を示す工程別断面図
【図５】本発明の別の一実施の形態における、金属板の
突起部分が接地パターンである熱伝導基板を示す断面図
突起部分が接地パターンである熱伝導基板を示す断面図
【図６】本発明の別の一実施の形態における、リードフ
レームに金属柱を設置した熱伝導基板の製造方法を示す
工程別断面図
レームに金属柱を設置した熱伝導基板の製造方法を示す
工程別断面図
【図７】本発明の別の一実施の形態における、シート状
の熱伝導樹脂組成物に金属柱を挿入した熱伝導基板の製
造方法を示す工程別断面図
の熱伝導樹脂組成物に金属柱を挿入した熱伝導基板の製
造方法を示す工程別断面図
【図８】本発明の別の一実施の形態における、放熱板に
金属柱を嵌合させる方法を示す工程別断面図
金属柱を嵌合させる方法を示す工程別断面図
【図９】本発明の別の一実施の形態における、２段突起
を具備した金属柱によりアース接続する熱伝導基板の製
造方法を示す工程別断面図
を具備した金属柱によりアース接続する熱伝導基板の製
造方法を示す工程別断面図
【図１０】本発明の別の一実施の形態における、先端が
錐状の金属柱を用いた熱伝導基板の製造方法を示す工程
別断面図
錐状の金属柱を用いた熱伝導基板の製造方法を示す工程
別断面図
【図１１】本発明の別の一実施の形態における、導電性
樹脂組成物によりアース接続される熱伝導基板の製造方
法を示す工程別断面図
樹脂組成物によりアース接続される熱伝導基板の製造方
法を示す工程別断面図
【図１２】本発明の一実施の形態におけるパワーモジュ
ールを示す断面図
ールを示す断面図
【図１３】従来の熱伝導基板の製造方法を示す工程別断
面図
面図
【図１４】従来の熱伝導基板のアース接続方法を示す断
面図
面図
１１ リードフレーム １２ 絶縁層 １３ 放熱板 １４ 金属柱 １５ 接地パターン １６ シート状の熱伝導樹脂組成物 １７ 突起部 １８ 貫通孔 １９ 金属柱付き放熱板 ２０ ２段の突起を持つ金属柱 ２１ 金属柱の錐状の一端 ２２ 導電性樹脂組成物 ２３ 能動素子 ２４ 受動素子 ２５ 回路基板 ２６ 回路部品 ２７ 制御回路基板 ２８ 熱伝導基板 ２９ リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｆ ５Ｆ０６７ Ｎ 1/03 ６１０ 1/03 ６１０Ｈ ６１０Ｒ 3/40 3/40 Ｋ // Ｂ２９Ｋ 101:10 Ｂ２９Ｋ 101:10 105:16 105:16 509:00 509:00 Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｂ２９Ｌ 31:34 (72)発明者 松尾 光洋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山下 嘉久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F071 AA41 AA42 AA53 AB03 AB18 AB22 AB26 AE17 AF39 AF43 AH12 AH13 BA07 BB02 BC01 BC02 4F204 AA39 AB11 AB16 AD19 AD35 AH33 FA01 FB01 FB12 FB20 FQ01 4J002 CC041 CD001 CK021 DE076 DE146 DF016 DJ006 DJ016 DK006 FD016 FD140 GQ01 5E317 AA24 AA27 BB01 BB11 CC60 CD31 GG11 GG20 5E338 AA01 AA05 AA16 BB71 BB75 CC01 CC06 CD02 CD10 EE02 EE13 5F067 AA03 CA01 CC01 CC07 CD00 CD03
Claims (18)
- 【請求項１】無機質フィラー７０〜９５重量％と少なく
とも熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物５〜３０重量％とを
含む熱伝導樹脂組成物からなる絶縁層と、導電性を持つ
放熱板と、配線パターンとしてのリードフレームからな
り、前記リードフレームが前記絶縁層と面一になってい
る回路基板において、前記配線パターンと同一面上の任
意の位置に、前記放熱板と前記絶縁層内部で電気的に接
続された接地パターンを存在させたことを特徴とする熱
伝導基板。 - 【請求項２】前記接地パターンが前記リードフレームで
あり、前記接地パターンと前記放熱板が前記絶縁層内部
で電気的に接続されている請求項１に記載の熱伝導基
板。 - 【請求項３】前記接地パターンと前記放熱板が前記絶縁
層内部に埋設された金属柱を介して電気的に接続されて
いる請求項１または２に記載の熱伝導基板。 - 【請求項４】前記接地パターンと前記放熱板が、導電性
金属粉末と熱硬化性樹脂とを少なくとも含んで前記絶縁
層中に設けられた導電性樹脂組成物の硬化物を介して、
電気的に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載
の熱伝導基板。 - 【請求項５】前記接地パターンが、平坦な頂上を持つ突
起状に加工された前記放熱板の一部である請求項１〜４
のいずれかに記載の熱伝導基板。 - 【請求項６】前記接地パターンが、前記放熱板に接続さ
れた金属柱の頭頂部である請求項１〜５のいずれかに記
載の熱伝導基板。 - 【請求項７】前記金属柱が、前記リードフレームもしく
は前記放熱板の少なくとも一方と嵌合されている請求項
３または６に記載の熱伝導基板。 - 【請求項８】前記金属柱の少なくとも一方の端が２段の
突起になっている請求項３、６または７に記載の熱伝導
基板。 - 【請求項９】前記金属柱の少なくとも一方の端が錐状に
なっており、前記放熱板もしくは前記リードフレームの
少なくともいずれか一方に前記金属柱の前記錐状端が突
入している請求項３、６〜８のいずれかに記載の熱伝導
基板。 - 【請求項１０】放熱板に接続された接地パターンを有す
る回路基板の製造方法であって、（１）無機質フィラー
７０〜９５重量％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくと
も含む樹脂組成物５〜３０重量％からなるシート状熱伝
導樹脂組成物を用意し、（２）導電性を持つ放熱板の所
望の位置に金属柱を配置し、（３）配線パターンとして
のリードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物
と、前記放熱板を、前記放熱板上の前記金属柱が前記シ
ート状熱伝導樹脂組成物と対向するようにしてこの順で
重ね合わせ、加熱および加圧することにより、 （Ａ）前記金属柱を前記リードフレームに接続させ、同
時に前記リードフレームの表面まで前記シート状熱伝導
樹脂組成物を充填させるか、または（Ｂ）前記金属柱の
表面をリードフレームの表面と面一にして前記配線パタ
ーンの一部とし、前記リードフレームの表面まで前記シ
ート状熱伝導樹脂組成物を充填させ、 前記シート状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化
させることを特徴とする熱伝導基板の製造方法。 - 【請求項１１】放熱板に接続された接地パターンを有す
る回路基板の製造方法であって、（１）無機質フィラー
７０〜９５重量％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくと
も含む樹脂組成物５〜３０重量％からなるシート状熱伝
導樹脂組成物を用意し、（２）導電性を持つ放熱板の所
望の位置を押し出して突起状物に加工し、（３）配線パ
ターンとしてのリードフレームと、前記シート状熱伝導
樹脂組成物と、前記放熱板を、前記放熱板上の前記突起
状物が前記シート状熱伝導樹脂組成物と対向するように
してこの順で重ね合わせ、加熱および加圧することによ
り、 （Ａ）前記突起状物を前記リードフレームに接続させ、
同時に前記リードフレームの表面まで前記シート状熱伝
導樹脂組成物を充填させるか、または（Ｂ）前記突起状
物の表面をリードフレームの表面と面一にして前記配線
パターンの一部とし、前記リードフレームの表面まで前
記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させ、 前記シート状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化
させることを特徴とする熱伝導基板の製造方法。 - 【請求項１２】放熱板に接続された接地パターンを有す
る回路基板の製造方法であって、（１）無機質フィラー
７０〜９５重量％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくと
も含む樹脂組成物５〜３０重量％からなるシート状熱伝
導樹脂組成物を用意し、（２）配線パターンとしてのリ
ードフレームの所望の位置に金属柱を配置し、（３）前
記リードフレームと、前記シート状熱伝導樹脂組成物
と、導電性の放熱板を、前記リードフレーム上の前記金
属柱が前記シート状熱伝導樹脂組成物と対向するように
してこの順で重ね合わせ、加熱および加圧することによ
り、前記金属柱を前記放熱板に接続させ、同時に前記リ
ードフレームの表面まで前記シート状熱伝導樹脂組成物
を充填させると共に、前記シート状熱伝導樹脂組成物中
の熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする熱伝導基
板の製造方法。 - 【請求項１３】放熱板に接続された接地パターンを有す
る回路基板の製造方法であって、（１）無機質フィラー
７０〜９５重量％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくと
も含む樹脂組成物５〜３０重量％からなるシート状熱伝
導樹脂組成物を用意し、（２）前記シート状熱伝導樹脂
組成物の所望の位置に金属柱を挿入する工程と、（３）
配線パターンとしてのリードフレームと、前記シート状
熱伝導樹脂組成物と、導電性の放熱板をこの順で重ね合
わせ、加熱および加圧することにより、前記金属柱を前
記放熱板に接続させると共に前記リードフレームにも接
続させ、同時に前記リードフレームの表面まで前記シー
ト状熱伝導樹脂組成物を充填させると共に、前記シート
状熱伝導樹脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させること
を特徴とする熱伝導基板の製造方法。 - 【請求項１４】前記放熱板または前記リードフレームの
うち少なくとも一方の所望の位置に、前記金属柱に対応
した形状の穴を開け、前記穴部に前記金属柱を嵌合する
請求項１０〜１３のいずれかに記載の熱伝導基板の製造
方法。 - 【請求項１５】前記金属柱もしくは前記突起物の端部の
うち、前記金属板もしくは前記リードフレームと接続さ
れる前記端部が錐状になっており、（３）の工程におい
て、前記金属柱もしくは前記突起物の錐状の前記端部が
前記金属板もしくは前記リードフレームに食い込んで接
続される請求項１０〜１４のいずれかにに記載の熱伝導
基板の製造方法。 - 【請求項１６】放熱板に接続された接地パターンを有す
る回路基板の製造方法であって、（１）無機質フィラー
７０〜９５重量％と、未硬化の熱硬化性樹脂を少なくと
も含む樹脂組成物５〜３０重量％からなるシート状熱伝
導樹脂組成物を用意し、（２）導電性金属粉末と熱硬化
性樹脂とを少なくとも含む未硬化の導電性樹脂組成物を
用意し、（３）前記シート状熱伝導樹脂組成物の所望の
位置に穴を開け、前記導電性樹脂組成物を前記穴に充填
し、（４）配線パターンとしてのリードフレームと、前
記シート状熱伝導樹脂組成物と、導電性の放熱板をこの
順で重ね合わせ、加熱および加圧することにより、前記
導電性樹脂組成物を前記放熱板と前記リードフレームの
両方に接続させ、また同時に前記リードフレームの表面
まで前記シート状熱伝導樹脂組成物を充填させると共
に、前記シート状熱伝導樹脂組成物および前記導電性樹
脂組成物中の熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とす
る熱伝導基板の製造方法。 - 【請求項１７】請求項１〜９のいずれかに記載の熱伝導
基板に、パワー用能動素子および受動素子が実装され、
さらに制御回路が接続されていることを特徴とするパワ
ーモジュール。 - 【請求項１８】請求項５または６に記載の熱伝導基板の
接地パターン上に直接部品が実装されている請求項１７
に記載のパワーモジュール。
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