JP2016082108A - ヒートシンク付回路基板およびヒートシンク付回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱抵抗の上昇が抑制されたヒートシンク付回路基板およびヒートシンク付回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】ヒートシンク付回路基板１０によれば、絶縁層１６は互いに熱圧着された一対の樹脂シートである第１の樹脂シート１８および第２の樹脂シート２０を含み、少なくとも第３工程の真空熱プレス工程での圧着時には一対の樹脂シートのうち、第２の樹脂シート２０より硬度が高い第１の樹脂シート１８の圧着面に凹凸が形成されており、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とがアンカー効果により結合されている。このため、ヒートシンク付回路基板１０の絶縁層１６は、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とがアンカー効果により一体的に結合されていることから、樹脂シート同士の密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制され、放熱性が高められる。
【選択図】図４

Description

本発明は、接触熱抵抗の上昇が抑制されたヒートシンク付回路基板およびヒートシンク付回路基板の製造方法に関する。

回路を構成する導体層と金属製のヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化されたヒートシンク付回路基板が知られている。このような高放熱性のヒートシンク付回路基板は、電気自動車（ＥＶ）／ハイブリッド車両（ＨＥＶ）用インバータの基板、ＰＣ用アルミ基板、その他車載用途たとえば、ヘッドランプ、メーターパネル、電動パワステアリング、ＤＣＤＣコンバータ、ＡＢＳモジュールおよびモータードライバなどに広く利用可能である。

上記のような金属製ヒートシンクが備えられたヒートシンク付回路基板の絶縁層は、導体層の固着されたパワー素子からの熱をヒートシンクに伝える高熱伝導性を有するとともに、回路基板からヒートシンクを通じて外部へ電流が漏れることを防止するための絶縁性能を向上させるために、その厚みが必要に応じて厚くされる必要がある。絶縁層の厚さを確保するために、たとえば特許文献１に示すように、従来から様々な方法が提案されている。図８は、たとえば特許文献１における従来のヒートシンク付回路基板の製造方法のうちの熱プレス工程を示す図である。先ず、図８の（Ａ）では、熱プレス工程により加熱加圧条件下で硬化されることにより絶縁層１１０が形成される絶縁層１１０の前駆体としての、無機フィラーと熱硬化性樹脂を主な成分とする２層の絶縁組成物１１２が、絶縁組成物の調製工程において用いられた剥離層１１４を外側として相対向した状態で、熱プレス機１１６により加熱加圧され熱硬化性樹脂が硬化されることにより、図８（Ｂ）で示されるように２層の絶縁組成物が熱圧着された絶縁層１１０が得られる。そして、図８（Ｃ）で示されるように、両面の剥離層１１４のうちの一方が除去される。その後の工程で、絶縁層１１０の剥離層１１４が除去された面に対してヒートシンクが一体化されて、絶縁層付ヒートシンクが構成され、絶縁層付ヒートシンクの絶縁層１１０に回路基板としての発熱素子が設けられたモジュールが接着されて、ヒートシンク付回路基板が構成される。

特開２００９−１３０２５１号公報

ところで、上記特許文献１の絶縁層付ヒートシンクは厚さが大きく、従来の汎用ラインにはエッチング処理可能な厚さの制限があるため、たとえば、絶縁層付ヒートシンクの絶縁層１１０に一体化された導体層のエッチング工程を行うことができない。また、従来の汎用ラインにおいてエッチング工程を行うとすれば、ヒートシンクと一体化前の図２（Ｃ）の熱プレス工程を経た、従来の汎用ラインに適用可能な厚みの絶縁層１１０に対してエッチング処理を行う必要があるが、この絶縁層１１０はヒートシンクと圧着可能な完全硬化前の半硬化状態である所謂Ｂステージ状態にあるものであり、エッチング液の作用で化学的に変化して、その後の加熱加圧工程で半硬化状態から完全硬化状態とされることによるヒートシンクとの一体化が妨げられる可能性がある。ここで、従来の汎用ラインにおいてエッチング処理を経た絶縁層を備える大容量ヒートシンクの製造にあたり、絶縁層とヒートシンクとの間に微小空間を埋めるグリースを介在させた状態でボルト締結することが考えられる。しかしながら、グリースとボルトを用いた製造方法では、製造コストが上昇するのに加えて、絶縁層とヒートシンクとは一体化されていないことから、絶縁層とヒートシンクとの間の熱抵抗が上昇し、放熱性が低下する可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、汎用ラインで導体層のエッチングが可能であり、熱抵抗の上昇が抑制されたヒートシンク付回路基板およびヒートシンク付回路基板の製造方法を提供することにある。

すなわち、第１発明の要旨とするところは、回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化され、該絶縁層は互いに熱圧着された一対の第１および第２の樹脂シートを含むヒートシンク付回路基板であって、少なくとも圧着時には前記一対の第１および第２の樹脂シートのうち、第２の樹脂シートより硬度が高い第１の樹脂シートの圧着面に凹凸が形成されており、前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートとがアンカー効果により結合されていることにある。

第１発明のヒートシンク付回路基板によれば、少なくとも圧着時には前記一対の第１および第２の樹脂シートのうち、第２の樹脂シートより硬度が高い第１の樹脂シートの圧着面に凹凸が形成されており、前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートとがアンカー効果により結合されている。このため、ヒートシンクを固着する前に汎用ラインで導体層のエッチングが可能であり、しかもヒートシンク付回路基板の絶縁層は、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとがアンカー効果により一体的に結合されていることから、樹脂シート同士の密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制される。

また、好適には、前記絶縁層が、前記一方の樹脂シートと前記他方の樹脂シートの２層からなる。このため、ヒートシンク付回路基板の絶縁層が厚くされて絶縁性能が向上されるとともに、樹脂シート同士の密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制される。

また、第２発明のヒートシンク付回路基板の製造方法の要旨とするところは、回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化され、該絶縁層は互いに熱圧着された一対の第１および第２の樹脂シートを含むヒートシンク付回路基板の製造方法であって、前記第１の樹脂シートを、回路を構成する第１の導体層および前記第１の樹脂シートに固定される側の面に凹凸形状を有する第２の導体層との間に挟んだ状態で真空熱プレスして、第１複合体を得る第１工程と、エッチングにより該第１複合体の前記第１の導体層に前記回路を構成し、且つ前記第２の導体層を除去して、第２複合体を得る第２工程と、前記第１の樹脂シートより硬度の低い前記第２の樹脂シートを介して、前記第２複合体の前記第１の樹脂シートとヒートシンクを重ね合わせた状態で真空熱プレスする第３工程とを含むことにある。このため、第２の樹脂シートが重ね合わせられる第１の樹脂シートに凹凸が形成されてアンカー効果により第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとが圧着された絶縁層が形成されることから、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとの密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制された、二層のヒートシンク付回路基板が得られる。また、ヒートシンクが第２の樹脂シートに圧着される前に、回路を構成する第１の導体層がエッチングされるため、厚みに制限のある従来の汎用ラインに適用可能なヒートシンク付回路基盤の製造方法を提供することができる。

また、第３発明のヒートシンク付回路基板の製造方法の要旨とするところは、回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化され、該絶縁層は互いに熱圧着された一対の第１および第２の樹脂シートを含むヒートシンク付回路基板の製造方法であって、前記第１の樹脂シートを、回路を構成する第１の導体層および前記第１の樹脂シートに固定される側の面に凹凸形状を有する第２の導体層との間に挟んだ状態で真空熱プレスして、第１複合体を得る第１工程と、エッチングにより該第１複合体の第１の導体層に回路を構成し、且つ前記第２の導体層を除去して、第２複合体を得る第２工程と、前記第１の樹脂シートより硬度の低い前記第２の樹脂シートを、前記第２複合体の前記第１の樹脂シートに重ね合わせた状態で真空熱プレスして、第３複合体を得る第３工程と、前記第２の樹脂シートより硬度は低い第３の樹脂シートを用いて、前記第２工程および前記第３工程と同様の工程により、第４複合体を得る第４工程と、該第４複合体とヒートシンクを重ね合わせた状態で真空熱プレスする第５工程とを含むことにある。このため、前記第１の樹脂シート、前記第２の樹脂シートおよび複数の前記第３の樹脂シートの三層から構成される絶縁層を備え、熱抵抗の上昇が抑制されたヒートシンク付回路基板が得られる。また、第５工程において、ヒートシンクが第３の樹脂シートに圧着される前に回路を構成する第１の導体層がエッチングされるため、厚みに制限のある従来の汎用ラインに適用可能なヒートシンク付回路基盤の製造方法を提供することができる。

また、好適には、前記導体層は、厚さが２００μｍ以下の熱伝導性の高い電解銅箔、あるいは化成処理された圧延銅箔であり、より好適には、前記第１の樹脂シートとの密着性を高めるために少なくとも前記第１の樹脂シートに重ね合わされる面に数μｍから数十μｍの凹凸が形成されているものが挙げられる。また、前記導体層は上記に限らず、前記第１の樹脂シートの硬化により前記第１の樹脂シートと十分に圧着されるならば、たとえばその厚さが２００μｍより大きくされてもよいし、あるいは圧延銅箔においては化成処理が施されていなくともよい。また、前記導体層は、電解アルミ箔、化成処理された圧延アルミ箔であってもよい。

また、好適には、前記第１の樹脂シート、前記第２の樹脂シートおよび前記第３の樹脂シートは、熱硬化性樹脂、無機フィラー、必要に応じて含有される、硬化剤、硬化促進剤および揮発性溶媒が混合された樹脂組成物が板状に形成されたものである。なお、前記第１の樹脂シート、前記第２の樹脂シートおよび前記第３の樹脂シートは同一の組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。

また、好適には、前記熱硬化性樹脂は、特に限定されるものではなく、たとえば、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂が好適に挙げられる。より好適には、耐熱性および耐湿性が良好であるとともに、優れた接着性を有し、アンカー効果により樹脂シート同士がより強固に圧着される、エポキシ樹脂が挙げられる。

また、好適には、前記エポキシ樹脂は、たとえば、エポキシ当量４５０〜２０００ｇ／ｅｑの常温固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、エポキシ当量１６０〜２２０ｇ／ｅｑの多官能の常温固体で８７度から９３度の間に軟化点を有するノボラック型エポキシ樹脂とが、（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂／ノボラック型エポキシ樹脂）＝４０／６０から６０／４０となる質量比率で混合されたものが使用されることが好ましい。このようなエポキシ樹脂が含まれた樹脂シートは、真空熱プレス処理の際に適度に樹脂シートの粘土が低下し、ボイドが良好に取り除かれる。

また、好適には、前記無機フィラーとしては、たとえば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化マグネシウムおよびダイヤモンドなどの粒子が挙げられる。より好適には、樹脂シートの熱伝導性が高まるという点で、窒化ホウ素の粒子が挙げられる。

また、好適には、前記第１の樹脂シート、前記第２の樹脂シートおよび前記第３の樹脂シートに前記エポキシ樹脂が含有される場合には、前記エポキシ樹脂の硬化剤、硬化促進剤が含有されてもよい。

また、好適には、前記硬化剤としては、たとえば、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、トリエチレンテトラミンなどのアミン系硬化剤、フェノールノボラック樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、ビスフェノール系フェノール樹脂などのフェノール系硬化剤、酸無水物などが挙げられる。

また、好適には、前記硬化促進剤としては、たとえば、イミダゾール類、トリフェニルフォスフェイト（ＴＰＰ）、三フッ化ホウ素モノエチルアミンなどのアミン系硬化促進剤が挙げられる。

また、好適には、前記揮発性溶媒としては、塗工後に容易に揮発するという点で、沸点が１２０度以下のものが好ましい。

また、好適には、前記第１の樹脂シート、前記第２の樹脂シートおよび前記第３の樹脂シートの前記樹脂組成物には、上記のほかに、本発明の効果を損なわない範囲において、分散剤、粘着性付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、加工助剤、安定剤、消泡剤、難燃剤、増粘剤、顔料などが含有されてもよい。

また、好適には、前記大容量ヒートシンクは、アルミニウム、銅などの高熱伝導性を有する金属から形成され、高放熱性能を有するものである。より好適には、前記大容量ヒートシンクは、たとえば板厚が３ｍｍよりも大きいこと、または前記樹脂シートに結合される側とは反対側の面が、平らではなくたとえば放熱フィンなどを備えていることのいずれかの構成、あるいは両方の構成を含むものである。

また、好適には、前記真空熱プレス処理は、前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートとの熱圧着および前記第２の樹脂シートと前記第３の樹脂シートとの熱圧着において、圧着時において硬度の低い側の未硬化の樹脂シートが硬度の高い側の樹脂シートの圧着面の凹凸によるアンカー効果により強固に結合されるとともに、ボイドが良好に除去されるように、たとえば、０．０２ＭＰａ以下、より好ましくは０．０１５〜０．０２ＭＰａの減圧下、１４０度から１８０度の温度で、２ＭＰａの圧力でプレスされる。量産の必要がある場合には、たとえば０．００１ＭＰａ程度に減圧されてもよい。

また、好適には、前記第２の導体層は、前記エッチング処理後に、前記第１の樹脂シートが粗面化されて凹凸が形成されるように、たとえば、表面の粗い電解銅箔が用いられる。

本発明の一例のヒートシンク付回路基板を示す正面図である。 図１のヒートシンク付回路基板の斜視図である。 図１のヒートシンク付回路基盤に備えられたヒートシンクを示す斜視図である。 図１のヒートシンク付回路基板の製造工程を説明する図である。 図１の２層の樹脂シートが圧着された絶縁層を備えるヒートシンク付回路基板および他の実施例における３層の樹脂シートが圧着された絶縁層を備えるヒートシンク付回路基板の製造工程を説明する図である。 他の実施例におけるヒートシンク付回路基板を示す斜視図である。 他の実施例におけるヒートシンク付回路基板に備えられるヒートシンクを示す斜視図である。 従来のヒートシンク付回路基板の熱プレス工程を説明する図である。

以下、本発明のヒートシンク付回路基板の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一例であるヒートシンク付回路基板１０を示す正面図である。図２は、ヒートシンク付回路基板１０を示す斜視図である。ヒートシンク付回路基板１０は、銅箔から構成される回路１２と大容量ヒートシンク１４（以下、「ヒートシンク１４」という。）の一面とが絶縁層１６を介して一体化されて構成されている。絶縁層１６は、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とが互いに熱圧着された一対の樹脂シートから構成されている。第１の樹脂シート１８および第２の樹脂シート２０は同一の組成を有しており、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物の塗工処理により常温固体状且つ板状に形成された未硬化の樹脂シートが、熱圧着処理により硬化され、厚さ６０μｍに形成されたものである。第１の樹脂シート１８および第２の樹脂シート２０を構成する上記樹脂組成物の組成は、たとえばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂５０質量部、ノボラック型エポキシ樹脂５０質量部、アミン系硬化剤１９．８質量部、アミン系促進剤１．５質量部、窒化ホウ素フィラー２４１．４質量部およびメチルエチルケトン４００質量部から構成されている。第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との熱圧着時において、第１の樹脂シート１８はすでにある程度硬化されており、第２の樹脂シート２０よりも硬度が高くなっており、且つ第１の樹脂シート１８の第２の樹脂シート２０との圧着面には凹凸が形成され、その凹凸によるアンカー効果により第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とが結合されている。これにより、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との間の熱抵抗の上昇が抑制されている。回路１２は、化成処理やサンドブラスト処理により少なくとも一面が数μｍから数十μｍの凹凸を有するように粗面化された、厚さ２００μｍ以下の圧延銅箔から成る第１の導体層２２が、その粗面化された面が第１の樹脂シート１８に対向する状態で圧着された後に、所望のサイズにエッチングされたものである。図３は、ヒートシンク付回路基板１０に備えられるヒートシンク１４を示す斜視図であり、ヒートシンク１４は、図２および図３に示すように高熱伝導性を有するアルミニウムから形成され、その板厚が３ｍｍよりも大きく、且つ一面に放熱フィン２４を備えた大容量ヒートシンクであり、第２の樹脂シート２０の硬化により第２の樹脂シート２０と一体化されている。このように構成されたヒートシンク付回路基板１０は、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との二層から構成される絶縁層１６により、回路１２に固着されたパワー素子からの熱をヒートシンク１４に伝える高熱伝導性を有するとともに、回路基板からヒートシンク１４を通じて外部へ電流が漏れることを好適に防止することができ、たとえば、電気自動車（ＥＶ）／ハイブリッド車両（ＨＥＶ）用インバータの基板、ＰＣ用アルミ基板などに好適に用いることができる。

次に、ヒートシンク付回路基板１０の製造工程の一例を図４および図５を用いて詳細に説明する。第１工程としての真空熱プレス工程では、第１の樹脂シート１８を、回路１２を構成する第１の導体層２２と第２の導体層２６との間に挟んだ状態で真空熱プレス処理が行われ、第１複合体２８が得られる。第２の導体層２６は、その表面が粗い電解銅箔であり、後述するエッチング工程により除去され第１の樹脂シート１８の表面を粗面化して凹凸を形成するために用いられる。真空熱プレス工程では、樹脂組成物が塗工処理された未硬化の第１の樹脂シート１８が、第１の導体層２２の表面の粗い側の一面に対向するように第１の導体層２２と第２の導体層２６とにより挟まれた状態で、たとえば、０．０２ＭＰａの減圧下、温度１４０度から１８０度において２ＭＰａの圧力でプレスされて、第１の樹脂シート１８のエポキシ樹脂の重合が進行し、硬化されることにより、第１の樹脂シート１８が第１の導体層２２と第２の導体層２６とに挟まれた状態で圧着されることにより一体化された第１複合体２８が構成される。このとき、第１の樹脂シート１８の第１の導体層２２および第２の導体層２６との貼り合わせ面のボイドが真空条件下で除去されるとともに、未硬化の第１の樹脂シート１８は、プレス圧により第１の導体層２２と第２の導体層２６の面上の凹凸に入り込みながら硬化されるので、第１複合体を構成する第１の樹脂シート１８と第１の導体層２２と第２の導体層２６とは強固に結合されている。

第２工程としてのエッチング工程では、エッチング処理により第１複合体２８から第２の導体層２６が除去されるとともに、第１の導体層２２が所望の形状を残して除去されて回路１２が形成された第２複合体３０が構成される。第１工程で構成された第１複合体２８は、１４０度から１８０度の高温で熱処理されているため、第１の樹脂シート１８は完全に硬化された状態あるいは、完全硬化に近い状態まで硬化されているため、エッチング処理液による化学的な変性を考慮することなく、公知のエッチング処理方法により容易に処理される。第２の導体層２６が除去された後には、第２の導体層２６の表面の凹凸が転写されることにより、第２の導体層２６が除去された側の第１の樹脂シート１８の表面に凹凸が形成されている。

第３工程としての真空熱プレス工程では、第２複合体３０の第１の樹脂シート１８の凹凸を有する表面に対して未硬化の第２の樹脂シート２０が重ね合わされるとともに、第２の樹脂シート２０に対してヒートシンク１４が重ね合わされた状態で真空熱プレス処理が行われ、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０の二層から成る絶縁層１６を備えたヒートシンク付回路基板１０が構成される。第３工程での真空熱プレス処理は、第１工程での真空熱プレス処理と同条件で行われる。この第３工程での真空熱プレス処理では、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との圧着において、第１工程での真空熱プレス処理においてすでに硬化されている第１の樹脂シート１８の表面に形成された凹凸に、第１の樹脂シート１８よりも硬度の低い未硬化の第２の樹脂シート２０が入り込んだ状態で第２の樹脂シート２０が硬化される、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との間の所謂アンカー効果により、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とが強固に結合されるとともに、真空処理により第２の樹脂シート２０の第１の樹脂シート１８との貼り合わせ面におけるボイドが除去される。また、未硬化の第２の樹脂シート２０がヒートシンク１４の放熱フィン２４とは反対側の面に対して圧着されつつ硬化されることにより、第２の樹脂シート２０とヒートシンク１４とが結合される。

上述のように、本実施例のヒートシンク付回路基板１０によれば、少なくとも第３工程の真空熱プレス工程での圧着時には一対の第１の樹脂シート１８および第２の樹脂シート２０のうち、第２の樹脂シート２０より硬度が高い第１の樹脂シート１８の圧着面に凹凸が形成されており、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とがアンカー効果により結合されている。このため、ヒートシンク１４を固着する前に汎用ラインで第１の導体層２２のエッチングが可能であり、しかもヒートシンク付回路基板１０の絶縁層１６は、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とがアンカー効果により一体的に結合されていることから、樹脂シート同士の密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制される。

また、本実施例のヒートシンク付回路基板１０によれば、絶縁層１６が、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との二層から構成される。このため、ヒートシンク付回路基板１０の絶縁層１６の厚みが厚くされて絶縁性能が向上されるとともに、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との間の密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制される。

また、本実施例のヒートシンク付回路基板１０の製造方法によれば、第１の樹脂シート１８を、回路１２を構成する第１の導体層２２および第１の樹脂シート１８に固定される側の面に凹凸形状を有する第２の導体層２６との間に挟んだ状態で真空熱プレスして、第１複合体２８を得る第１工程と、エッチングにより第１複合体２８の第１の導体層２２に回路１２を構成し、且つ第２の導体層２６を除去して、第１の樹脂シート１８の表面が粗面化され凹凸が形成された第２複合体３０を得る第２工程と、第１工程である程度硬化された第１の樹脂シート１８より硬度の低い未硬化の第２の樹脂シート２０を介して、第２複合体３０の第１の樹脂シート１８とヒートシンク１４とを重ね合わせた状態で真空熱プレスする第３工程を含む。このため、第２の樹脂シート２０が重ね合わせられる第１の樹脂シート１８に凹凸が形成されてアンカー効果により第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とが圧着された絶縁層１６が形成されることから、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０との密着性が高められ、熱抵抗の上昇が抑制された、二層のヒートシンク付回路基板１０が得られる。また、ヒートシンク１４が第２の樹脂シート２０に圧着される前に、回路１２を構成する第１の導体層２２がエッチングされるため、厚みに制限のある従来の汎用ラインに適用可能なヒートシンク付回路基盤１０の製造方法を提供することができる。

次に本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図５の三層品の工程図に示されるように、本実施例のヒートシンク付回路基板３２は、回路１２を構成する第１の導体層２２とヒートシンク１４の一面とが絶縁層３４を介して一体化されており、絶縁層３４は、アンカー効果により結合された第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０の、第２の樹脂シート２０の表面に未硬化の第３の樹脂シート３６が重ね合わされた状態で真空熱プレス処理されることにより、第３の樹脂シート３６が第２の樹脂シート２０とアンカー効果により結合された３層構造であり、その厚みが厚くされている。第３の樹脂シート３６は、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０と同一の組成であり、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物の塗工処理により常温固体状且つ板状に形成された未硬化の樹脂シートが、熱圧着処理により硬化され、厚さ６０μｍ程度に形成されたものである。第３の樹脂シート３６の第２の樹脂シート２０の圧着面とは反対側の面にヒートシンク１４が結合されている。

ヒートシンク付回路基板３２の製造方法は、前述の実施例１におけるエッチング処理により第２複合体３０が得られる第２工程終了時点までは、同様の工程である。したがって、以下、前述の実施例１と異なる第３工程以下を図５を用いて説明する。

第３工程としての真空熱プレス工程では、第２の樹脂シート２０が、第２複合体の第１の樹脂シート１８に重ね合わされるとともに、第２の樹脂シート２０の第１の樹脂シート１８に重ね合わされる面とは反対側の面に第３の導体層３８が重ね合わされた状態で真空熱プレス処理が行われ、第３複合体４０が得られる。第３の導体層３８は、その表面が粗い電解銅箔であり、後述するエッチング工程により除去され第２の樹脂シート２０の表面を粗面化するために用いられる。第３工程としての真空熱プレス工程では、樹脂組成物が塗工処理された未硬化の第２の樹脂シート２０が、第２複合体３０の第１の樹脂シート１８の凹凸を有する表面に対向するように第１の樹脂シート１８と第３の導体層３８とにより挟まれた状態で、たとえば第１工程と同様の条件、すなわち０．０２ＭＰａの減圧下、温度１４０度から１８０度において２ＭＰａの圧力でプレスされて、第２の樹脂シート２０のエポキシ樹脂の重合が進行し、硬化されることにより、第２の樹脂シート２０が第２複合体３０の第１の樹脂シート１８と第３の導体層３８とに挟まれた状態で圧着されることにより一体化された第３複合体４０が構成される。このとき、第２の樹脂シート２０の第１の樹脂シート１８および第３の導体層３８との貼り合わせ面のボイドが真空条件下で除去されるとともに、未硬化の第２の樹脂シート２０は、第１工程ですでに硬化され、第２の樹脂シート２０よりも硬度の高い第１の樹脂シート１８の表面に形成された凹凸および第３の導体層３８の表面の凹凸に入り込みながら硬化されるので、第３複合体４０を構成する第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０と第３の導体層３８とは強固に結合されている。

第４工程としてのエッチング工程では、エッチング処理により第３複合体４０から第３の導体層３８が除去され、第４複合体４２が構成される。第３工程での１４０度から１８０度の高温での熱処理により、第２の樹脂シート２０は完全に硬化された状態あるいは、完全硬化に近い状態まで硬化されているため、エッチング処理液による化学的な変性を考慮することなく、公知のエッチング処理方法により容易に処理される。第３の導体層３８が除去された後には、第３の導体層３８の表面の凹凸が転写されることにより、第３の導体層３８が除去された側の第２の樹脂シート２０の表面に凹凸が形成されている。

第５工程としての真空熱プレス工程では、第４複合体４２の第２の樹脂シート２０の凹凸を有する表面に対して未硬化の第３の樹脂シート３６が重ね合わされるとともに、第３の樹脂シート３６に対してヒートシンク１４が重ね合わされた状態で真空熱プレス処理が行われ、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０と第３の樹脂シート３６との三層から成る絶縁層３４を備えたヒートシンク付回路基板３２が構成される。第５工程での真空熱プレス処理は、第１工程および第３工程での真空熱プレス処理と同条件で行われる。この第５工程での真空熱プレス処理では、第２の樹脂シート２０と第３の樹脂シート３６との圧着において、第３工程での真空熱プレス処理においてすでに硬化されている第２の樹脂シート２０の表面に形成された凹凸に、第２の樹脂シート２０よりも硬度の低い未硬化の第３の樹脂シート３６が入り込んだ状態で第３の樹脂シート３６が硬化される、第２の樹脂シート２０と第３の樹脂シート３６との間の所謂アンカー効果により、第２の樹脂シート２０と第３の樹脂シート３６とが強固に結合されるとともに、真空処理により第３の樹脂シート３６の第２の樹脂シート２０との貼り合わせ面におけるボイドが除去される。また、未硬化の第３の樹脂シート３６がヒートシンク１４の放熱フィン２４とは反対側の面に対して圧着されつつ硬化されることにより、第３の樹脂シート３６とヒートシンク１４とが結合される。

上述のように、本実施例のヒートシンク付回路基板３２によれば、前述の実施例１のヒートシンク付回路基板と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例のヒートシンク付回路基板３２によれば、第１の樹脂シート１８を、回路１２を構成する第１の導体層２２および第１の樹脂シート１８に固定される側の面に凹凸形状を有する第２の導体層２６との間に挟んだ状態で真空熱プレスして、第１複合体２８を得る第１工程と、第１複合体２８を、エッチングして第２の導体層２６を除去するとともに、第１の導体層２２のうち所望形状を残して除去することにより回路１２が形成された、第２複合体３０を得る第２工程と、第１工程で硬化された第１の樹脂シート１８より硬度の低い未硬化の第２の樹脂シート２０を、第２複合体３０の第１の樹脂シート１８の第２工程で形成された凹凸を有する面に重ね合わせるとともに、第２の樹脂シート２０の第１の樹脂シート１８と向かい合う面の反対側の面に対向するように第３の導体層３８が重ね合わされた状態で真空熱プレスされて、第１の樹脂シート１８と第２の樹脂シート２０とがアンカー効果により結合された第３複合体４０を得る第３工程と、エッチング処理により第３の導体層３８が除去されて、第２の樹脂シート２０の表面に凹凸が形成された第４複合体４２が得られる第４工程と、第４複合体４２の凹凸が形成された第２の樹脂シート２０に第２の樹脂シート２０よりも硬度の低い第３の樹脂シート３６がアンカー効果により結合されるとともに、第３の樹脂シート３６とヒートシンク１４が結合されるように真空熱プレス処理を行う第５工程とから構成されている。このため、第１の樹脂シート１８、第２の樹脂シート２０および第３の樹脂シート３６とがアンカー効果により結合された三層から構成される絶縁層３４により絶縁性能がさらに向上されるとともに、絶縁層１６の熱抵抗の上昇が抑制されたヒートシンク付回路基板３２が得られる。

図６は、本実施例のヒートシンク付回路基板４４の斜視図である。ヒートシンク付回路基板４４は、回路１２を構成する第１の導体層２２とヒートシンク４６の一面とが絶縁層１６を介して一体化されて構成されている。ヒートシンク４６は、高熱伝導性を有するアルミニウムから形成され、その板厚が３ｍｍよりも大きい大容量ヒートシンクであり、絶縁層１６の第２の樹脂シート２０の硬化により第２の樹脂シート２０と結合されている。

上述のように、本実施例のヒートシンク付回路基板４４は、前述の実施例１のヒートシンク付回路基板１０と同様の効果を得ることができる。

図７は、本実施例のヒートシンク付回路基板４８のヒートシンク５０を示す斜視図である。ヒートシンク付回路基板４８は、回路１２を構成する第１の導体層２２とヒートシンク５０の一面とが絶縁層１６を介して一体化されて構成されている。ヒートシンク５０は、高熱伝導性を有するアルミニウムから形成され、その板厚が３ｍｍよりも大きく、放熱フィン５２がアルミ板の一面から縦横等間隔で突設された大容量ヒートシンクであり、絶縁層１６の第２の樹脂シート２０の硬化により第２の樹脂シート２０と結合されている。

上述のように、本実施例のヒートシンク付回路基板４８は、前述の実施例１のヒートシンク付回路基板１０と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を表及び図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

たとえば、前述の実施例１のヒートシンク付回路基板１０の絶縁層１６および実施例２のヒートシンク付回路基板３２絶縁層３４は、二層あるいは三層の樹脂シートから構成されるものであったが、これに限定されるものではなく、たとえば、前述の実施例２の前記第３工程により得られる第３複合体４０に対して、少なくとも圧着時において、第２の樹脂シート２０よりも硬度の低い樹脂シートを用いて前記第２工程および前記第３工程と同様の工程が繰り返されることにより、４層以上の樹脂シートから構成される絶縁層を備えたヒートシンク付回路基板であってもよい。

また、前述の実施例１のヒートシンクと結合された第２の樹脂シートが、ガラス繊維を含んでいてもよい。このようにすれば、第２の樹脂シートに含まれるガラス繊維により、第２の樹脂シートとヒートシンクとの密着性が向上される。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０、３２、４４、４８：ヒートシンク付回路基板
１２：回路
１４、４６、５０：ヒートシンク
１６、３４：絶縁層
１８：第１の樹脂シート
２０：第２の樹脂シート
２２：第１の導体層（導体層）
２６：第２の導体層
２８：第１複合体
３０：第２複合体
４０：第３複合体
４２：第４複合体

Claims (4)

1. 回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化され、該絶縁層は互いに熱圧着された一対の第１および第２の樹脂シートを含むヒートシンク付回路基板であって、少なくとも圧着時には前記一対の第１および第２の樹脂シートのうち、第２の樹脂シートより硬度が高い第１の樹脂シートの圧着面に凹凸が形成されており、前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートとがアンカー効果により結合されていることを特徴とするヒートシンク付回路基板。
2. 前記絶縁層が、前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートの２層からなることを特徴とする請求項１のヒートシンク付回路基板。
3. 回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化され、該絶縁層は互いに熱圧着された一対の第１および第２の樹脂シートを含むヒートシンク付回路基板の製造方法であって、前記第１の樹脂シートを、回路を構成する第１の導体層および前記第１の樹脂シートに固定される側の面に凹凸形状を有する第２の導体層との間に挟んだ状態で真空熱プレスして、第１複合体を得る第１工程と、
   エッチングにより該第１複合体の前記第１の導体層に前記回路を構成し、且つ前記第２の導体層を除去して、第２複合体を得る第２工程と、
   前記第１の樹脂シートより硬度の低い前記第２の樹脂シートを介して、前記第２複合体の前記第１の樹脂シートとヒートシンクを重ね合わせた状態で真空熱プレスする第３工程とを含むことを特徴とするヒートシンク付回路基板の製造方法。
4. 回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化され、該絶縁層は互いに熱圧着された一対の第１および第２の樹脂シートを含むヒートシンク付回路基板の製造方法であって、前記第１の樹脂シートを、回路を構成する第１の導体層および前記第１の樹脂シートに固定される側の面に凹凸形状を有する第２の導体層との間に挟んだ状態で真空熱プレスして、第１複合体を得る第１工程と、
   エッチングにより該第１複合体の第１の導体層に回路を構成し、且つ前記第２の導体層を除去して、第２複合体を得る第２工程と、
   前記第１の樹脂シートより硬度の低い前記第２の樹脂シートを、前記第２複合体の前記第１の樹脂シートに重ね合わせた状態で真空熱プレスして、第３複合体を得る第３工程と、
   前記第２の樹脂シートより硬度は低い第３の樹脂シートを用いて、前記第２工程および前記第３工程と同様の工程により、第４複合体を得る第４工程と、
   該第４複合体とヒートシンクを重ね合わせた状態で真空熱プレスする第５工程とを含むことを特徴とするヒートシンク付回路基板の製造方法。
   
   
   
   

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