JP2008177382A - 熱伝導基板とその製造方法及びこれを用いた回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、リード線の機械強度の低下を防止することを目的とする。
【解決手段】金属板１４と、その上に固定したシート状の伝熱層１３と、そこに一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、からなる熱伝導基板の前記リードフレーム１２の一部を、前記伝熱層１３から剥離し、折り重ねて多層リード線１１とすることで、リードフレーム１２が肉薄化した場合でも、プリント配線板１８に形成した孔１９に、多層リード線１１を挿入するときに、リード線部分が折れ曲がったり、歪んだりしにくい熱伝導基板を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器のパワー半導体等を用いた電源回路等に使用される熱伝導基板とその製造方法及びこれを用いた回路モジュールに関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、パワー半導体等を用いた電源回路には、更なる小型化が求められている。しかしパワー系電子部品（例えばパワー半導体素子等）は大電流、高発熱を伴うため、大電流、高放熱に対応する熱伝導基板の上に実装する必要がある。こうしたパワー系電子部品に比べ、信号系電子部品（例えば、信号系半導体素子や各種チップ部品等）は、それほど発熱を伴わないため、高密度に実装することができる。そのため従来よりパワー系電子部品を高放熱基板に実装しこれを熱部品ユニット（例えば後述する図１０の熱部品ユニット１）、信号系電子部品は一般的なプリント配線板（例えば後述する図１０のプリント配線板８）に実装し、これらを複数の基板間を電気的に接続して、一つの回路モジュールとすることが、特許文献１等で提案されている。次に図１０〜図１１を用いて、従来の回路モジュールの一例について説明する。

図１０は、従来の回路モジュールを説明する斜視図であり、例えばプラズマディスプレイ装置に使われる回路モジュールの一つである。この回路モジュールは、熱部品ユニット１と、その上に複数本のリード線５を介して固定されたプリント配線板８とから構成されている。

図１０において、熱部品ユニット１は、金属板２の上に固定した絶縁体３、金属パターン４、リード線５等から形成されている。そして金属パターン４の上には、発熱部品６が端子７を介して半田付けされている。またプリント配線板８の一部には孔９が形成されており、前記リード線５が一括して挿入可能な状態となっている。そして熱部品ユニット１と、プリント配線板８を、リード線５を介して接続することで、一つの回路モジュールを構成する。次に熱部品ユニット１にプリント配線板８を差し込む様子の説明について、図１０の矢印１０から見た断面図として、図１１で示す。

図１１（Ａ）（Ｂ）は、ともにプリント配線板８と、熱部品ユニット１を接続して従来の回路モジュールを作成する様子を説明する断面図である。図１１（Ａ）はプリント配線板８と、熱部品ユニット１を一括して接続する時の課題を説明する断面図、図１１（Ｂ）はリード線が曲がってしまう課題を説明する断面図に相当する。

図１１（Ａ）において、金属パターン４の一部は、絶縁層３に埋め込まれ、その一部が任意の位置で略垂直に折れ曲がり、多数本のリード線５ａを形成している。そして矢印１０に示すようにして、プリント配線板８の孔９に、リード線５ａを挿入し、回路モジュールを形成することとなる。ここでリード線５ａが曲がっていると、図１１（Ａ）に示すように、プリント配線板８の孔９にリード線５ａを挿入することが難しくなる。これは複数本のリード線５ａを一括して挿入する必要があるためである。一般的な回路モジュールの場合、リード線５ａは、複数本（例えば１０本から１００本程度）が、少なくとも２列に形成されている。その結果、リード線５ａの一部が曲がってしまうと、プリント配線板８に挿入できなくなる。

一方、電子機器の小型化のニーズに対応するためには、回路モジュールの小型化が求められる。ここで熱部品ユニット１を小型化するには、熱部品ユニット１において所定の配線パターンを形成する金属パターン４やリード線５ａのファインパターン化が求められる。しかし金属パターン４やリード線５ａをファインパターン化するためには、金属パターン４やリード線５ａを構成する配線材料の肉薄化する必要がある。そして肉薄のリード線５ａは機械的強度が低下するため、例えば図１１（Ｂ）に示すように、変形しやすいため孔９への挿入が更に困難となる。
特開２００６−３０８６２０号公報

図１１（Ｂ）に示した構成のように、熱部品ユニット１を小型化するためには、金属パターン４やリード線５ｂをファインパターンで形成するために肉薄の金属部材を使う必要があり、肉薄で強度の低い金属部材は曲がりやすいため、プリント配線板８に形成した孔９、リード線５ｂとして複数本を一括して挿入することが難しくなる。

そこで本発明は、リード線の機械強度の低下を防止することを目的とする。

そしてこの本発明は、上記目的を達成するために、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレームの一部を折り重ねてリード線部を構成したものである。

以上のように本発明によれば、熱伝導基板に形成したリード線を介して、熱伝導基板を他のプリント配線板に接続する場合、前記リード線の機械強度の低下を防止できるため、熱伝導基板を肉薄で、ファインパターンの形成が可能な金属部材で形成することができる。その結果、各種回路モジュールや電子機器の小型化を実現する。

なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における熱伝導基板について、図面を参照しながら説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）は、ともに本発明の実施の形態における熱伝導基板の斜視図である。図１（Ａ）（Ｂ）において、１１は多層リード線、１２はリードフレーム、１３は伝熱層、１４は金属板、１５は矢印、１６は発熱部品、１７は端子、１８はプリント配線板、１９は孔、２０は先端部、２１は溝部である。図１（Ａ）は、熱伝導基板を、その一部に形成した多層リード線１１を用いて、プリント配線板１８の孔１９に挿入する様子を示す斜視図である。また図１（Ｂ）は、熱伝導基板に形成した多層リード線１１の拡大図である。

図１（Ａ）において、金属板１４の上には、シート状の伝熱層１３がリードフレーム１２の一部を埋め込むようにして固定されている。そしてリードフレーム１２の一部を、シート状の伝熱層１３から引き剥がし、更に略垂直に折り曲げて多層リード線１１としている。そして多層リード線１１を、プリント配線板１８に形成した複数個の孔１９に、矢印１５に示すようにして、一括して挿入し、目的の回路モジュールとする。なお図１（Ａ）において、プリント配線板１８の配線パターン（表層や内層）、ソルダーレジスト、実装部品等は図示していない。またプリント配線板１８に形成した孔１９を、スルーホールとする、あるいは孔１９の側面にスルーホールめっきを形成することで、孔１９と多層リード線１１の隙間に半田を流し込みやすくなり、プリント配線板１８との電気的な接続を安定化できる。

図１（Ａ）において、発熱部品１６の一部には端子１７が形成されている。伝熱層１３にその一部以上を埋め込んだリードフレーム１２の表面に実装している。そして端子１７を介して、発熱部品１６をリードフレーム１２に実装する。なお図１（Ａ）において、リードフレーム１２の表面等に形成したソルダーレジストや半田等は図示していない。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の多層リード線１１の拡大図（あるいは斜視図）である。図１（Ｂ）に示すように、多層リード線１１は、リードフレーム１２の一部を、多層に折り返して（あるいは折り重ねて）形成したものである。図１（Ｂ）に示すように、金属板１４の上には、シート状の伝熱層１３が固定されている。またそして伝熱層１３に、その一部以上を埋め込んだリードフレーム１２の一部を、引き剥がし（引き剥がした跡が、溝部２１となる）、伝熱層１３や金属板１４に対して略垂直になるように折り上げ、多層リード線１１とする。図１（Ｂ）に示すように、リードフレーム１２の一部を、多層に折り曲げ（あるいは折り重ねて）多層リード線１１とする。こうしてリード線部分の強度アップと、リード線とリードフレーム１２との接続箇所を無くす。

なお必要に応じて多層リード線１１の先端部２０を尖らすことで、プリント配線板１８の孔１９への挿入性を高めることができる。なお図１（Ａ）（Ｂ）において、多層リード線１１は、伝熱層１３や金属板１４から略垂直に折り曲げているが、これはプリント配線板１８と多層リード線１１との接続が複数個所（あるいは複数列）となるためである。

次に図２を用いて、熱伝導基板の製造方法の一例について説明する。図２（Ａ）（Ｂ）は、熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図である。図２（Ａ）（Ｂ）において、２２はプレス、２３はフィルムであり、汚れ防止用のものである。まず図２（Ａ）に示すように、プレス２２に、金属板１４や、伝熱層１３や汚れ防止用のフィルム２３をセットする。なお図２（Ａ）（Ｂ）において、プレス２２にセットする金型等は図示していない。またリードフレーム１２は、所定の配線材料を配線パターン状に打抜き加工したものである。ここでリードフレーム１２は、所定形状に打抜いた後、所定部分を折り曲げても良い（後述する図６では、折り曲げた状態のリードフレーム１２を伝熱層１３にその一部分以上を埋め込んでいる）が、図２（Ａ）においては、リードフレーム１２は折り曲げ部分等は図示していない。そして図２（Ａ）に示すように、伝熱層１３や金属板１４を、プレス２２を用いて矢印１５の方向にプレスし積層、一体化する。ここで伝熱層１３としては、後述する伝熱材料を例えばシート状に予備成形したものであり、熱硬化等によって伝熱層１３となる。なお図２（Ａ）において、伝熱層１３は、プレス時に空気を抜けやすくするために、中央部を僅かに凸状としても良い。

図２（Ｂ）は、プレスが終了した後の様子を説明する断面図である。図２（Ｂ）に示すように、フィルム２３を用いることで、プレス２２や金型（図示していない）の表面に、伝熱層１３が汚れとして付着しない。またフィルム２３をプレス２２や金型と、リードフレーム１２との間の緩衝材（あるいは、パッキング、あるいはシール材）とすることで、リードフレーム１２の表面への、伝熱層１３の回り込みを防止したり、プレス圧力を高めることができる。

なお図２（Ａ）（Ｂ）において、伝熱層１３をプレス時に加熱し、軟化することで、金属板１４との密着効果を高めたり、複数本のリードフレーム１２間に形成された狭い隙間に回り込ませることができる。

そして図２（Ｂ）に示すように、一体化成形した後、フィルム２３を、伝熱層１３の表面から引き剥がす。そして金属板１４の上に、リードフレーム１２を埋め込んで一体化した伝熱層１３を、加熱装置の中で加熱し、硬化させ、図１（Ａ）（Ｂ）等で示した伝熱層１３とする。なおフィルム２３を剥離した状態で、加熱することで、フィルム２３の熱収縮（シワ発生）が、伝熱層１３の硬化に影響を与えなくできる。

ここでシート状の伝熱層１３としては、熱硬化性樹脂とフィラーとからなる伝熱性のコンポジット材料を用いることができる。例えば無機フィラー７０重量％以上９５重量％以下と、熱硬化性樹脂５重量％以上３０重量％以下の部材が望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が適当である（０．１μｍ未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また１００μｍを超えると伝熱層１３の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため伝熱層１３における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために７０から９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３μｍと平均粒径１２μｍの２種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、伝熱層１３の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。

なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特に酸化マグネシウムを用いると線熱膨張係数を大きくできる。また酸化ケイ素を用いると誘電率を小さくでき、窒化ホウ素を用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして伝熱層１３としての熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、熱伝導基板の放熱性に影響を与える。また熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。

なお熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。伝熱層１３の厚みは、薄くすれば、リードフレーム１２の熱を金属板１４に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層１３の厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである５０μｍ以上１０００μｍ以下に設定すれば良い。

なお伝熱層１３としては、また無機フィラーと樹脂（熱硬化性、あるいは熱軟化性）樹脂からなる、キャスティング法等で作成した熱伝導性のフィルム状に成形したものを用いることもできる。

次にリードフレーム１２の材質について説明する。ここでリードフレーム１２の材料としては、銅を主体とするもの（例えば銅箔や銅板）が望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。リードフレーム１２用の銅板としては、例えば厚み５０、１００、２００、３００μｍ、４００μｍ等を利用できる。こうしたリードフレーム用の銅板としては、例えばタフピッチ銅（合金記号：Ｃ１１００）や無酸素銅（合金記号：Ｃ１０２０）等を用いることが望ましい。

なお銅板の厚みを薄くするほど、リードフレーム１２やリード線部分のファインパターン化が可能になる。そのため、リードフレーム材の厚みは５０μｍ以上４００μｍ以下（望ましくは３００μｍ以下）が望ましい。５０μｍ未満の場合は、複数回折り重ねて多層リード線１１としても、所定の強度が得られない場合がある。また４００μｍより厚い場合、折り重ねなくてもリード線としての強度を確保することが可能である。なお厚みは１００μｍ〜３００μｍの範囲であれば、リードフレーム１２のファインパターン化が容易となり、このリードフレーム１２の一部を、伝熱層１３から剥離し、複数枚を折り重ねて多層リード線１１とすることで、機械的な強度も向上できる。その結果、プリント配線板１８に形成した孔１９への挿入性を改善する。

ここでリードフレーム１２に用いる銅材料は、例えば原料の電気銅を溶解して製造したものである。ここでタフピッチ銅は、銅中に酸素を残した精錬銅であり、電気伝導性や加工性に優れている。タフピッチ銅は例えばＣｕ９９．９０ｗｔ％以上、無酸素銅は例えばＣｕ９９．９６ｗｔ％以上が望ましい。銅の純度が、これら数字未満の場合、不純物（例えば酸素の影響によるＣｕ_２Ｏの含有量が大きくなるので）の影響によって、加工性のみならず熱伝導性や電気伝導性に影響を受ける場合がある。こうした部材は安価であり、量産性に優れている。なおリードフレーム１２のパターニング方法としては、エッチングでも良いが、プレス２２（あるいは金型）による打抜きがパターンの同一性、量産性の面から適している。

更に必要に応じて各種銅合金を選ぶこともできる。例えば、リードフレーム１２として、加工性や、熱伝導性を高めるためには、銅素材に銅以外の少なくともＳｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等の群から選択される少なくとも１種類以上の材料とからなる合金を使うことも可能である。例えばＣｕを主体として、ここにＳｎを加えた、銅材料（以下、Ｃｕ＋Ｓｎとする）を用いることができる。Ｃｕ＋Ｓｎ銅材料（あるいは銅合金）の場合、例えばＳｎを０．１重量％以上０．１５重量％未満添加することで、その軟化温度を４００℃まで高められる。比較のためＳｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６重量％）を用いて、リードフレーム１２を作成したところ、導電率は低いが、出来上がった熱伝導基板において特に形成部等に歪みが発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が２００℃程度と低いため、後の部品実装時（半田付け時）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６重量％の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品の発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、４００℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Ｚｒの場合、０．０１５重量％以上０．１５重量％以下の範囲が望ましい。添加量が０．０１５重量％未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が０．１５重量％より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％未満、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％未満、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Ｆｅの場合０．１重量％以上５重量％以下、Ｃｒの場合０．０５重量％以上１重量％以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。

なおこれらリードフレーム１２に使う銅材料の引張り強度は、６００Ｎ／平方ｍｍ以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍを超える材料の場合、これらリードフレーム１２の加工性に影響を与える場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍ以下（更にこれらリードフレーム１２に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは４００Ｎ／平方ｍｍ以下）とすることでスプリングバック（必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと）の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにこれらリードフレーム１２の材料としては、Ｃｕを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にこれらリードフレーム１２による放熱効果も高められる。なおこれらリードフレーム１２に使う銅合金の引張り強度は、１０Ｎ／平方ｍｍ以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度（３０〜７０Ｎ／平方ｍｍ程度）に対して、これらリードフレーム１２に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。これらリードフレーム１２に用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／平方ｍｍ未満の場合、これらリードフレーム１２の上に発熱部品１６等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてこれらリードフレーム１２の部分で凝集破壊する可能性がある。

なおリードフレーム１２の発熱部品１６等の実装面に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことも有用である。なおリードフレーム１２の伝熱層１３に接する面には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層１３と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム１２と、伝熱層１３との接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。

また金属板１４は、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に本実施の形態では、金属板１４の厚みを１ｍｍ（望ましくは０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の厚み）としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる（なお金属板１４の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板１４の厚みが５０ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１４としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、伝熱層１３を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部（あるいは凹凸部）を形成しても良い。全膨張係数は８〜２０ｐｐｍ／℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。

次に図３を用いて、熱伝導基板に電子部品を実装した後、多層リード線１１を形成する様子を説明する。図３（Ａ）（Ｂ）は、熱伝導基板に多層リード線１１を形成する様子を説明する断面図である。図３（Ａ）（Ｂ）において、２４は点線であり、補助線に相当する。図３（Ａ）（Ｂ）は、熱伝導基板の上に発熱部品１６等を実装した後、多層リード線１１を形成する様子を説明する断面図である。図３（Ａ）は電子部品の実装前、図３（Ｂ）は電子部品の実装後に、多層リード線１１を形成する様子を示す断面図である。まず図３（Ａ）の矢印１５ａに示すようにして、発熱部品１６等を半田付け等で実装し、図３（Ｂ）の状態とする。その後、図３（Ｂ）に示すように、伝熱層１３に埋め込まれたリードフレーム１２の一部を矢印１５ｂ（あるいは点線２４）に示すように伝熱層１３から引き剥がし、その一部を折り曲げ、多層リード線１１とする。

なお熱伝導基板において、多層リード線１１を、基板から略垂直に折り上げる場合、発熱部品１６等を実装した後で、行うことが望ましい。これは発熱部品１６等の実装前に多層リード線１１を略垂直に折り上げると、部品実装の邪魔になるためである。

次に図４を用いて、多層リード線１１を用いて熱伝導基板とプリント配線板１８とを接続し、回路モジュールを作成する様子を説明する。図４（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板と、プリント配線板１８とを積層し、回路モジュール化する様子を説明する断面図である。図４（Ａ）において、リードフレーム１２の一部は、伝熱層１３から引き剥がされた後、複数層に折り曲げられ、多層リード線１１を構成している。そのため図４（Ａ）の矢印１５ａが示すように、プリント配線板１８の孔１９に差し込む際に、多層リード線１１が曲がったり歪んだりすることを防止できる。

次に図５〜図６を用いて、多層リード線１１の形成方法について説明する。図５（Ａ）（Ｂ）は、リードフレーム１２の一部を折り曲げ、多層リード線１１とする様子を説明する拡大断面図である。図５（Ａ）において、リードフレーム１２は、金属板１４の上に固定した伝熱層１３に埋め込んでいる。次に、矢印１５ａに示すようにして、伝熱層１３に埋め込んだリードフレーム１２の一部を引き剥がす。なお後述する図７〜図８で説明するように、引き剥がして、多層リード線１１とする部分のリードフレーム１２の側面に、隙間２５（隙間の詳細は、後述する図７〜図８で説明する）を形成しておくことで、安定して引き剥がすことができる。

図５（Ｂ）は、引き剥がしたリードフレーム１２の一部を、複数回折り上げ、多層リード線１１とする様子を示す断面図である。図５（Ｂ）より、リードフレーム１２の一部が、多層リード線１１となっていることが判る。図５（Ｂ）に示すように多層リード線１１を複数層化すること（あるいは折り重ねて多層化すること）で、プリント配線板（図示していない）との接続強度を高めることができる。また多層リード線１１の折り上げ部分を、熱伝導基板の内側とすることで、その信頼性を高める効果も得られる。

なお図５（Ｂ）における矢印１５ｂは、多層リード線１１と金属板１４（あるいは基板の周縁部）との沿面距離を示すものである。熱伝導基板において、絶縁性を高める（あるいは強化絶縁を行う）ためには、一定以上の沿面距離を確保することが望ましい。この場合、リードフレーム１２を伝熱層１３から引き剥がし、多層リード線１１とすることで、その引き剥がした分を沿面距離として確保することができ、熱伝導基板の電気的信頼性を高める。

図６（Ａ）（Ｂ）は、その一部を折り曲げた状態で、伝熱層１３に埋め込んだリードフレーム１２を用いて、多層リード線１１を形成する様子を説明する拡大断面図である。図６（Ａ）において、リードフレーム１２は、その一部を折り曲げた状態で、根本部分は伝熱層１３に埋め込んだ状態としている。その後、図６（Ａ）の矢印１５ａに示すように、リードフレーム１２の一部を、伝熱層１３から引き剥がし、略垂直に折り曲げ、多層リード線１１を形成する。図６（Ａ）（Ｂ）の構造とすることで、多層リード線１１と伝熱層１３の接着力を高めることができる。

次に図７〜図８を用いて、多層リード線１１の形状について説明する。図７は、プリント配線板１８に形成した孔１９への挿入性を高めた多層リード線１１の形状の一例を示す斜視図である。図７において、２５は隙間、２６は肩部である。リードフレーム１２の一部分以上を伝熱層１３に埋め込み、一体化する際、リードフレーム１２の側面に形成する伝熱層１３との間に一部、隙間２５を形成しておくことで、リードフレーム１２を伝熱層１３から引き剥がしやすくなる。これは隙間２５によって、リードフレーム１２と伝熱層１３の接着力が低下するためである。また肩部２６を設けることで、プリント配線板１８の孔１９を、この肩部２６の部分で保持することができ、プリント配線板１８と熱伝導基板との間隔を一定に保つことができる。なおプリント配線板１８と熱伝導基板とは略平行に保つことが望ましい。略平行とすることで、電気的にも構造的にも安定させられる。

図８は、プリント配線板１８に形成した孔１９の挿入性を高めた多層リード線１１の形状の一例を示す斜視図である。図８において多層リード線１１の先端部２０を尖らせることで、プリント配線板１８の孔１９に対する多層リード線１１の挿入性を高めている。なお図７〜図８において、多層リード線１１は、肉薄のリードフレーム１２の所定部分を多層化した、局所的に強度アップしたものである。

次に図９を用いて、リードフレーム１２の折り曲げ方について説明する。図９（Ａ）〜（Ｄ）は、リードフレーム１２の折り曲げ方を説明する斜視図である。図９（Ａ）〜（Ｄ）において、点線２４ａ、２４ｂは折り曲げる部分を示す。図９（Ｂ）の矢印１５ａが示すように、リードフレーム１２の一部を折り曲げ、図９（Ｃ）の形状とする。その後、必要に応じて、図９（Ｄ）に示すように折り曲げ、多層リード線１１とすることができる。このように折り曲げ位置、折り曲げ方向（長手方向に折り曲げる、幅方向に折り曲げる等）を工夫することで、多層リード線１１の強度を高めることができる。なお図９（Ａ）〜（Ｄ）において、伝熱層１３へのリードフレーム１２の埋め込み工程等は図示していないが適宜、伝熱層１３へ埋め込むことができる。

以上のようにして、金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、リード線と、からなる熱伝導基板であって、折重状態で前記伝熱層１３に埋め込まれた前記リードフレーム１２の一部を、前記伝熱層１３から剥離し、多層リード線１１とした熱伝導基板とすることで、リードフレーム１２のファインパターン化と、リード線部分の高強度化という相反する特性を改善でき、熱伝導基板の高性能化、小型化が可能となる。

金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、リード線と、からなる熱伝導基板部であって、前記リードフレーム１２の一部を前記熱伝導層から剥離し、一部が折り重ねてなる多層リード線１１としている熱伝導基板とすることで、リードフレーム１２のファインパターン化と、リード線部分の高強度化という相反する特性を改善でき、熱伝導基板の高性能化、小型化が可能となる。

伝熱層１３は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含む熱伝導基板とすることで、熱伝導基板の高放熱化を実現する。

リードフレーム１２及び多層リード線１１は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である熱伝導基板とすることで、リードフレーム部分やリード線部分の加工性、熱伝導性を改善でき、熱伝導基板の高性能化を実現する。

リードフレーム１２及び多層リード線１１は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である熱伝導基板とすることで、リードフレーム１２部分やリード線部分の加工性、熱伝導性を改善でき、熱伝導基板の高性能化を実現する。

金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、その一部以上を複数層の折り重ねた多層リード線１１と、からなる熱伝導基板と、プリント配線板１８とからなる回路モジュールであって、前記熱伝導基板と前記プリント配線板１８とを接続する多層リード線１１は、前記リードフレーム１２の一部を複数層に折り重ねたものである回路モジュールとすることで、熱伝導基板とプリント配線板１８との接続性や接続強度を高めることができ、回路モジュールの性能を高めることができる。

熱伝導基板部とプリント配線板１８を接続する多層リード線１１は、伝熱層１３に埋め込まれたリードフレーム１２の一部が略垂直に折り上げたものである回路モジュールとすることで、熱伝導基板とプリント配線板１８を接続するリード線と、リードフレーム１２を一体化できるため、回路モジュールの性能を高めることができる。

熱伝導基板部とプリント配線板１８を接続する多層リード線１１は、略平行する複数列に形成したものである回路モジュールとすることで、複数本の多層リード線１１を一括して、プリント配線板１８に形成した孔１９に挿入することができ、回路モジュールの生産性を高めることができる。

少なくとも、金属板１４と、リードフレーム１２と、伝熱層１３を一体化する工程と、前記伝熱層１３を硬化させる工程と、前記リードフレーム１２の上に電子部品を実装した後、前記リードフレーム１２の一部を略垂直に折り曲げ、多層リード線１１を形成する工程と、リードフレーム１２の一部を多層に折り重ね、多層リード線１１を構成する工程とを、有する熱伝導基板の製造方法によって、リード線部分を多層リード線１１として、強度アップを実現した熱伝導基板を安定して製造することができる。

以上のように、本発明にかかる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールによって、プラズマテレビ、液晶テレビ、あるいは車載用各種電装品、あるいは産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。

（Ａ）（Ｂ）は、ともに本発明の実施の形態における熱伝導基板の斜視図 （Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板に多層リード線を形成する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板と、プリント配線板とを積層し、回路モジュール化する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともにリードフレームの一部を折り曲げ、多層リード線とする様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともにその一部を折り曲げた状態で、伝熱樹脂に埋め込んだリードフレームを用いて多層リード線を形成する様子を説明する断面図 プリント配線板に形成した孔の挿入性を高めた多層リード線の形状の一例を示す斜視図 プリント配線板に形成した孔の挿入性を高めた多層リード線の形状の一例を示す斜視図 （Ａ）〜（Ｄ）は、ともにリードフレームの折り曲げ方を説明する斜視図 従来の回路モジュールを説明する斜視図 （Ａ）（Ｂ）は、ともにプリント配線板と、熱部品ユニットを接続して従来の回路モジュールを作成する様子を説明する断面図

符号の説明

１１ 多層リード線
１２ リードフレーム
１３ 伝熱層
１４ 金属板
１５ 矢印
１６ 発熱部品
１７ 端子
１８ プリント配線板
１９ 孔
２０ 先端部
２１ 溝部
２２ プレス
２３ フィルム
２４ 点線
２５ 隙間
２６ 肩部

Claims (9)

1. 金属板と、
   前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
   前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームとからなる熱伝導基板であって、
   前記リードフレームの一部を折り重ねてリード線としている熱伝導基板。
2. 金属板と、
   前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
   前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームとからなる熱伝導基板部であって、
   前記リードフレームの一部を折り重ねてリード線とすると共に、その折重部分の一部を、前記伝熱層に埋設した熱伝導基板。
3. 伝熱層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、
   アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
   を含む請求項１〜２のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
4. リードフレーム及びリード線は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項１〜２のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
5. リードフレーム及びリード線は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である請求項１〜２のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
6. 金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、この熱伝導基板の前記リードフレームのリード線に接続したプリント配線板とからなるモジュールであって、
   前記熱伝導基板のリード線は、前記リードフレームの一部を複数層に折り重ねたものである回路モジュール。
7. リード線は、伝熱層に埋め込まれたリードフレームの一部が略垂直に折り上げたものである請求項６記載の回路モジュール。
8. リード線は、略平行に複数形成した請求項６記載に記載の回路モジュール。
9. 少なくとも、
   金属板と、リードフレームと、伝熱層を一体化する工程と、
   前記伝熱層を硬化させる工程と、
   前記リードフレームの上に電子部品を実装した後、前記リードフレームの一部を多層に折り重ね、多層リード線を構成する工程とを、
   有する熱伝導基板の製造方法。

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