JP2017050539A - Manufacturing method for wiring board laminate and wiring board laminate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の凸部を有する金属板と配線基板とを積層一体化した配線基板積層体の製造方法およびそれにより得られる配線基板積層体に関し、インバータ装置、電圧変換装置等に用いられる、放熱特性の良好な基板を製造する技術として有用である。 The present invention relates to a method of manufacturing a wiring board laminate in which a metal plate having a plurality of convex portions and a wiring board are laminated and integrated, and a wiring board laminate obtained thereby, which is used for an inverter device, a voltage conversion device, and the like. This is useful as a technique for manufacturing a substrate having good heat dissipation characteristics.
従来の電力用半導体モジュールは、放熱用の金属ベース板と、その上に積層したセラミクス基板と、これに搭載した電力用半導体チップ(IGBTなどの電力用チップ)と、これらを収納する樹脂ケースと、セラミクス基板の側方で樹脂ケース内に配置された電極端子とを備えていた。 A conventional power semiconductor module includes a metal base plate for heat dissipation, a ceramic substrate laminated thereon, a power semiconductor chip (power chip such as IGBT) mounted thereon, and a resin case for storing them. And an electrode terminal disposed in the resin case on the side of the ceramic substrate.
また、半導体チップとセラミクス基板又はこれらと電極端子とは、ボンディングワイヤで接続されており、樹脂ケースの内部に封止材が充填されている。これにより、電力用半導体チップ、セラミクス基板、金属ベース板、電極端子の相互間の絶縁性が確保されている。また、電力用半導体モジュールでは、金属ベース板がヒートシンク等の冷却部材に取付けられ、放熱可能な構造とされる。 Further, the semiconductor chip and the ceramic substrate or these and the electrode terminal are connected by a bonding wire, and a sealing material is filled in the resin case. Thereby, insulation between the power semiconductor chip, the ceramic substrate, the metal base plate, and the electrode terminals is ensured. Further, in the power semiconductor module, the metal base plate is attached to a cooling member such as a heat sink so that heat can be dissipated.
そして、アルミ等のボンディングワイヤで接続を行う代わりに、より放熱特性の高い複数の柱状金属体を有する配線基板を用いて、半導体チップの上面端子と接続して回路を構成する技術が存在する(例えば特許文献1参照)。 And there exists the technique which connects with the upper surface terminal of a semiconductor chip, and comprises a circuit using the wiring board which has a some columnar metal body with a higher heat dissipation characteristic instead of connecting with bonding wires, such as aluminum ( For example, see Patent Document 1).
しかし、半導体チップからの熱は、主にセラミクス基板から金属ベース板へと伝熱するため、これらの放熱構造を改良することが、更に放熱特性を高める上で必要となる。その際、セラミクス基板を介さずに、直接、金属ベース板に放熱することができれば、放熱特性を大幅に向上させることができる。 However, since heat from the semiconductor chip is mainly transferred from the ceramic substrate to the metal base plate, it is necessary to improve these heat dissipation structures to further improve the heat dissipation characteristics. At that time, if heat can be radiated directly to the metal base plate without using the ceramic substrate, the heat radiation characteristics can be greatly improved.
しかし、半導体素子(半導体チップ又は半導体パッケージ)の裏面側は、電極として回路に接続され回路の一部を構成しており、複数の半導体素子の裏面側電極が、同一の金属ベース板に接続されることは、回路構成上、回避する必要がある。この点が、セラミクス基板を用いない金属ベース基板を利用する際の障壁となっていた。 However, the back side of the semiconductor element (semiconductor chip or semiconductor package) is connected to the circuit as an electrode to constitute a part of the circuit, and the back side electrodes of the plurality of semiconductor elements are connected to the same metal base plate. This must be avoided in terms of the circuit configuration. This is a barrier when using a metal base substrate that does not use a ceramic substrate.
一方、LED等の発光素子を搭載して、その熱を金属板へと放熱する基板については、放熱用の金属板をパターン形成して、回路の一部とする技術が存在する(例えば特許文献2参照)。つまり、2以上の柱状金属体と、柱状金属体と導通しつつその裏面側に設けられた2以上の電極と、その柱状金属体の上面を露出させる絶縁層とを備える発光素子搭載用基板が提案されている。 On the other hand, there is a technology for mounting a light emitting element such as an LED and dissipating the heat to a metal plate to form a part of a circuit by patterning the heat dissipating metal plate (for example, patent document). 2). That is, there is provided a light emitting element mounting substrate comprising two or more columnar metal bodies, two or more electrodes provided on the back side while being in conduction with the columnar metal bodies, and an insulating layer exposing the upper surface of the columnar metal bodies. Proposed.
しかしながら、特許文献2に記載された基板の構造では、金属板をパターン形成した後の非パターン部において、基板の強度や剛性が低下するため、半導体モジュール用の基板としては、使用が困難であった。また、このような単純な構造では、回路形成が困難であるため、半導体モジュール用の基板としては、使用できなかった。
However, the substrate structure described in
そこで、本発明の目的は、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、金属板の非パターン部における強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できる配線基板積層体の製造方法、およびそれにより得られる配線基板積層体を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wiring board that can prevent a short circuit through a metal plate while enabling heat dissipation to the metal plate, has a sufficient strength at a non-patterned portion of the metal plate, and can cope with a complicated circuit. It is providing the manufacturing method of a laminated body, and the wiring board laminated body obtained by it.
本発明の上記目的は、以下の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の配線基板積層体の製造方法は、
複数の凸部を有する金属板と、その凸部に対応する部分に複数の第一開口を有し熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材と、その凸部に対応する部分に複数の第二開口を有する配線基板又はその形成材料と、を準備する工程と、
前記金属板と前記絶縁層形成材と前記配線基板又はその形成材料とを、前記凸部と前記第一開口と前記第二開口とを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記凸部の高さが前記配線基板又はその形成材料の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する工程と、
少なくとも前記凸部を被覆する前記絶縁層形成材を除去する工程と、
前記積層体の前記金属板をパターン形成する工程と、を含むことを特徴とする。
The above object of the present invention can be achieved by the present invention as follows.
That is, the manufacturing method of the wiring board laminate of the present invention is as follows.
A metal plate having a plurality of convex portions, an insulating layer forming material having a plurality of first openings in portions corresponding to the convex portions and including a thermosetting resin, and a plurality of second portions in portions corresponding to the convex portions. Preparing a wiring board having an opening or a material for forming the wiring board;
The metal plate, the insulating layer forming material, and the wiring board or the forming material thereof are laminated while aligning the convex portion, the first opening, and the second opening, and by heating and pressing, the convex portion Forming a laminate having a height equal to or higher than the surface of the wiring board or a material for forming the wiring board;
Removing the insulating layer forming material covering at least the convex part;
And patterning the metal plate of the laminate.
本発明の配線基板積層体の製造方法によると、加熱加圧により積層体を形成する際に、熱硬化性樹脂等の絶縁層形成材が開口から一部流出して凸部等の上面の一部又は全部を被覆する。その際、得られる積層体において、凸部の高さが配線基板等の表面と同じ高さかより高くしたため、ベルトサンダ等によって、凸部を被覆する絶縁層形成材を容易に除去することができ、凸部を介して金属板に放熱可能な構造が得られる。また、金属板をパターン形成することで、金属板を介した短絡を防止できる。その際、絶縁層形成材に加えて、配線基板又はその形成材料を積層一体化するため、金属板の非パターン部における強度が十分となり、しかも、配線基板の積層又はその形成材料を後にパターン形成するなどして、複雑な回路にも対応できるようになる。 According to the method for manufacturing a wiring board laminate of the present invention, when a laminate is formed by heating and pressing, an insulating layer forming material such as a thermosetting resin partially flows out of the opening, and the upper surface of the convex portion or the like is formed. Cover part or all. At that time, in the obtained laminate, the height of the convex portion is the same as or higher than that of the surface of the wiring board or the like, so the insulating layer forming material covering the convex portion can be easily removed by a belt sander or the like. Thus, a structure capable of dissipating heat to the metal plate through the convex portion is obtained. Moreover, the short circuit through a metal plate can be prevented by patterning a metal plate. At that time, in addition to the insulating layer forming material, the wiring board or its forming material is laminated and integrated, so the strength in the non-patterned portion of the metal plate is sufficient, and the wiring board is laminated or its forming material is patterned later. By doing so, it becomes possible to deal with complicated circuits.
その結果、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、金属板の非パターン部における強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できる配線基板積層体の製造方法が提供できる。 As a result, it is possible to prevent a short circuit through the metal plate while enabling heat dissipation to the metal plate, the strength of the non-patterned portion of the metal plate is sufficient, and a method for manufacturing a wiring board laminate that can also cope with complicated circuits Can be provided.
上記において、前記配線基板の第二開口と同じ部分に第三開口を有し、前記配線基板又はその形成材料の上に配置又は貼り付けたマスク材を準備し、そのマスク材を使用して前記積層体を形成した後、前記マスク材を除去してから、前記凸部を被覆する前記絶縁層形成材を除去することが好ましい。 In the above, a mask material that has a third opening in the same portion as the second opening of the wiring board and is arranged or pasted on the wiring board or a material for forming the wiring board is prepared using the mask material. After forming the laminate, it is preferable to remove the mask material and then remove the insulating layer forming material covering the convex portions.
このようなマスク材を使用しない場合、積層体における凸部の高さが配線基板等の表面より高いため、配線基板等の第二開口の周囲の表面に、熱硬化性樹脂等が被覆し易くなり、これを除去するのが困難となる。上記構成のように、第二開口と同じ部分に第三開口を有し、前記配線基板又はその形成材料の上に配置又は貼り付けたマスク材を使用することにより、加熱加圧により積層体を形成する際に、配線基板等の第二開口の周囲の表面に、熱硬化性樹脂等が被覆するのを防止できるようになる。 When such a mask material is not used, since the height of the convex portion in the laminate is higher than the surface of the wiring board or the like, the surface around the second opening of the wiring board or the like is easily covered with a thermosetting resin or the like. It becomes difficult to remove this. As in the above configuration, the laminate is formed by heating and pressing by using a mask material that has a third opening in the same portion as the second opening and is placed or pasted on the wiring board or a material for forming the wiring board. When forming, it becomes possible to prevent the surface around the second opening of the wiring board or the like from being covered with the thermosetting resin or the like.
また、前記配線基板又はその形成材料の上に前記マスク材を貼り付けた状態で、前記第二開口と前記第三開口とを同時に形成する工程を含むこと好ましい。これにより、前記第二開口と前記第三開口とを別々に形成して位置合わせする必要がなくなり、より生産性を高めることができる。 Preferably, the method further includes a step of simultaneously forming the second opening and the third opening in a state where the mask material is attached to the wiring board or a material for forming the wiring board. Thereby, it is not necessary to form and align the second opening and the third opening separately, and the productivity can be further increased.
また、前記絶縁層形成材が、補強繊維を含むものであることが好ましい。これにより、加熱加圧により積層体を形成する際に、絶縁層の厚みを制御して、熱硬化性樹脂等が開口から一部流出する量を調整し易くなる。 Moreover, it is preferable that the insulating layer forming material includes a reinforcing fiber. Thereby, when forming a laminated body by heating and pressurizing, it becomes easy to control the thickness of the insulating layer and adjust the amount of the thermosetting resin or the like partially flowing out from the opening.
更に、前記配線基板が、2層以上の配線層を有する多層配線基板であることが好ましい。これにより、より複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を製造することができる。 Furthermore, the wiring board is preferably a multilayer wiring board having two or more wiring layers. Thereby, the wiring board laminated body which can respond also to a more complicated circuit can be manufactured.
また、本発明では、前記金属板をパターン形成する工程において、前記凸部の裏面側に裏面側凸部を設けることで、前記凸部と前記裏面側凸部とから、配線基板積層体を貫通する貫通金属体を形成することが好ましい。このような工程により、簡易な操作で柱状金属体を一括して配線基板に挿入でき、位置合わせ精度も厳密に要求されず、異なる形状の柱状金属体にも対応でき、しかも柱状金属体の接着強度が十分高い配線基板を得ることができる。 Further, in the present invention, in the step of patterning the metal plate, by providing a back surface side convex portion on the back surface side of the convex portion, the wiring board laminate is penetrated from the convex portion and the back surface side convex portion. It is preferable to form a penetrating metal body. Through such a process, the columnar metal bodies can be inserted into the wiring board all at once with a simple operation, alignment accuracy is not strictly required, and it can be used for columnar metal bodies of different shapes. A wiring board having a sufficiently high strength can be obtained.
つまり、従来、放熱性を高める技術として、コイン状の銅(銅インレイ)の上に発熱部品の放熱端子をはんだ付けする方法が知られているが、貫通孔に対して、銅インレイを挿入するため、位置合わせに高い精度が要求されると共に、挿入工程が煩雑になるという問題がある。また、銅インレイを挿入する際に自動化のための圧入装置を用いるため、銅インレイを同じ形状にする必要があり、銅インレイの設計の自由度が小さくなるなどの問題があった。 That is, conventionally, as a technique for improving heat dissipation, a method of soldering a heat dissipation terminal of a heat-generating component on a coin-shaped copper (copper inlay) is known, but a copper inlay is inserted into a through hole. Therefore, there is a problem that high accuracy is required for alignment and the insertion process becomes complicated. Moreover, since a press-fitting device for automation is used when inserting the copper inlay, the copper inlay needs to have the same shape, and there is a problem that the degree of freedom in designing the copper inlay is reduced.
上記において、前記裏面側凸部に対応する部分に複数の第一開口を有し熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材と、前記裏面側凸部に対応する部分に複数の第二開口を有する配線基板又はその形成材料と、を準備する工程と、前記積層体と前記絶縁層形成材と前記配線基板又はその形成材料とを、前記裏面側凸部と前記第一開口と前記第二開口とを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記裏面側凸部の高さが前記配線基板又はその形成材料の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する工程と、少なくとも前記裏面側凸部を被覆する前記絶縁層形成材を除去する工程と、を更に含むことが好ましい。 In the above, the insulating layer forming material having a plurality of first openings in the portion corresponding to the rear surface side convex portion and including a thermosetting resin, and the plurality of second openings in the portion corresponding to the rear surface side convex portion. A step of preparing a wiring board or a material for forming the wiring board, and the laminate, the insulating layer forming material, and the wiring board or the material for forming the back surface-side convex portion, the first opening, and the second opening. Forming a laminate in which the height of the convex portion on the back surface is equal to or higher than the surface of the wiring board or a material for forming the same by heating and pressing, and at least the convex on the back surface side. It is preferable that the method further includes a step of removing the insulating layer forming material covering the portion.
このような工程により、両面に配線基板を備え、それらを貫通する貫通金属体を有する構造となり、曲げ変形等が生じにくくなることで、両面において絶縁層形成材を除去する工程が容易に行なえるようになる。 By such a process, a structure having a wiring board on both sides and a through metal body penetrating them is provided, and bending deformation or the like is less likely to occur, whereby the process of removing the insulating layer forming material on both sides can be easily performed. It becomes like this.
一方、本発明の配線基板積層体は、表面側に複数の凸部を有し、裏面側がパターン形成されている金属板と、前記凸部に対応する部分に複数の第二開口を有する配線基板と、前記金属板と前記配線基板との間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、前記絶縁層から連続する熱硬化性樹脂が、前記金属板の凸部と前記第二開口との間を充填しつつ、少なくとも前記凸部の上面と前記配線基板の上面とを露出させていることを特徴とする。 On the other hand, the wiring board laminate of the present invention has a metal plate having a plurality of convex portions on the front surface side and a pattern formed on the back surface side, and a plurality of second openings in portions corresponding to the convex portions. And an insulating layer interposed between the metal plate and the wiring board and containing a cured product of a thermosetting resin, and the thermosetting resin continuous from the insulating layer is a convex portion of the metal plate And at least the upper surface of the convex portion and the upper surface of the wiring board are exposed while filling the space between the first opening and the second opening.
本発明の配線基板積層体によると、複数の凸部を有する金属板を備え、少なくとも前記凸部の上面を露出させているため、凸部を介して金属板に放熱可能な構造が得られる。また、金属板をパターン形成することで、金属板を介した短絡を防止できる。また、配線基板を有するため、金属板の非パターン部における強度が十分となり、複雑な回路にも対応できるようになる。その結果、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、金属板の非パターン部における強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を提供することができる。 According to the wiring board laminate of the present invention, since the metal plate having a plurality of convex portions is provided and at least the upper surface of the convex portion is exposed, a structure capable of radiating heat to the metal plate through the convex portions is obtained. Moreover, the short circuit through a metal plate can be prevented by patterning a metal plate. In addition, since the wiring board is provided, the strength of the non-patterned portion of the metal plate is sufficient, and it is possible to deal with complicated circuits. As a result, it is possible to prevent a short circuit through the metal plate while enabling heat dissipation to the metal plate, and to provide a wiring board laminate that has sufficient strength in the non-patterned portion of the metal plate and can cope with a complicated circuit. be able to.
上記において、前記配線基板が、2層以上の配線層を有する多層配線基板であることが好ましい。これにより、より複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を製造することができる。 In the above, the wiring board is preferably a multilayer wiring board having two or more wiring layers. Thereby, the wiring board laminated body which can respond also to a more complicated circuit can be manufactured.
また、前記配線基板が、2層以上の配線層を電気的に接続するスルーホールを有する多層配線基板であることが好ましい。これにより、更に複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を製造することができる。 The wiring board is preferably a multilayer wiring board having a through hole for electrically connecting two or more wiring layers. Thereby, the wiring board laminated body which can respond also to a more complicated circuit can be manufactured.
本発明の配線基板積層体は、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、金属板の非パターン部における強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できるため、パワー半導体素子の搭載用基板として有用である。 The wiring board laminate of the present invention can prevent a short circuit through the metal plate while enabling heat dissipation to the metal plate, has sufficient strength in the non-patterned portion of the metal plate, and can cope with a complicated circuit. It is useful as a substrate for mounting power semiconductor elements.
また、本発明の別の配線基板積層体は、複数の貫通金属体と、前記貫通金属体に対応する部分に複数の第二開口を有する配線基板と、前記配線基板に積層され、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、前記絶縁層から連続する熱硬化性樹脂が、前記貫通金属体と前記第二開口との間を充填しつつ、少なくとも前記貫通金属体の上面と前記配線基板の上面とを露出させているものである。 Another wiring board laminate of the present invention includes a plurality of penetrating metal bodies, a wiring board having a plurality of second openings in portions corresponding to the penetrating metal bodies, and laminated on the wiring board. An insulating layer containing a cured product of resin, and a thermosetting resin continuous from the insulating layer fills a space between the through metal body and the second opening, and at least an upper surface of the through metal body The upper surface of the wiring board is exposed.
あるいは、本発明の別の配線基板積層体は、複数の貫通金属体と、前記貫通金属体に対応する部分に複数の第二開口を有する上下の配線基板と、前記上下の配線基板の間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、前記絶縁層から連続する熱硬化性樹脂が、前記貫通金属体と前記第二開口との間を充填しつつ、少なくとも前記貫通金属体の上面と前記配線基板の上面とを露出させているものである。 Alternatively, another wiring board laminate according to the present invention includes a plurality of penetrating metal bodies, upper and lower wiring boards having a plurality of second openings in portions corresponding to the penetrating metal bodies, and the upper and lower wiring boards. And an insulating layer containing a cured product of a thermosetting resin, and a thermosetting resin continuous from the insulating layer filling at least the space between the through metal body and the second opening, The upper surface of the penetrating metal body and the upper surface of the wiring board are exposed.
これらの配線基板積層体は、本発明の製造方法によって、簡易な操作で柱状金属体を一括して配線基板に挿入でき、位置合わせ精度も厳密に要求されず、異なる形状の柱状金属体にも対応でき、しかも柱状金属体の接着強度が十分高い配線基板を得ることができる。 These wiring board laminates can be inserted into the wiring board all at once by a simple operation by the manufacturing method of the present invention, and the alignment accuracy is not strictly required. In addition, it is possible to obtain a wiring board that can cope with the problem and has a sufficiently high adhesion strength of the columnar metal body.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の配線基板積層体の使用状態を示しているが、本発明の配線基板積層体は、半導体素子の搭載用基板として有用であり、特にパワー半導体素子の搭載用基板として有用である。ここで、半導体素子とは、半導体のベアチップ、チップ部品、および半導体パッケージを含み、パワー半導体素子としては、インバータ装置、電圧変換装置等に用いられる各種トランジスタ、各種ダイオードなどの半導体素子を含むものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the usage state of the wiring board laminate of the present invention. The wiring board laminate of the present invention is useful as a substrate for mounting semiconductor elements, and particularly useful as a substrate for mounting power semiconductor elements. It is. Here, the semiconductor element includes a semiconductor bare chip, a chip component, and a semiconductor package, and the power semiconductor element includes semiconductor elements such as various transistors and various diodes used in an inverter device, a voltage conversion device, and the like.
これらのパワー半導体素子のパッケージは、リード以外に金属製の放熱板を備えているのが一般的である。この放熱板は、例えば、ダイオードではカソードと等電位になっているなど、パッケージ形態に応じて、放熱板と等電位の電極が決まっている。図示した例では、半導体素子30の放熱板(電極32)がドレイン極と等電位であるSiCトランジスタ(FET)を図示している。この図では、1つの半導体素子30が図示されているが、他の部分にも、別の半導体素子(ショットキーバリアダイオード等)が実装されており(図示省略)、その放熱板と半導体素子30の放熱板とは異なる電位となるように回路形成される。
These power semiconductor element packages generally include a metal heat sink in addition to the leads. For example, the heat sink is equipotential with the cathode in a diode, and an electrode with the same potential as the heat sink is determined according to the package form. In the illustrated example, a SiC transistor (FET) in which the heat dissipation plate (electrode 32) of the
半導体素子30としては、バイポーラ系パワートランジスタ、MOSFET、IGBTの他、FWD(フリーホイーリングダイオード)などが挙げられる。また、従来のSiを用いた半導体素子のほか、SiC(炭化けい素)やGaN(窒化ガリウム)を用いた半導体素子を用いることができる。
Examples of the
図示した例では、半導体素子30の放熱板(電極32)と凸部14とがソルダ35で接続されていると共に、3本のリード(電極31)と配線パターン20とがソルダ35で接続されている。3本のリードのうち、いずれかが放熱板(電極32)と等電位である場合には、当該リードに対する電気的な接続を省略して、放熱板(電極32)に電気的な接続を行なうことができる。
In the illustrated example, the heat sink (electrode 32) of the
本発明の配線基板積層体は、図1に示すように、表面側に複数の凸部14を有し(一部は図示省略)、裏面側がパターン形成されている金属板10と、凸部14に対応する部分に複数の第二開口19a、20aを有する配線基板WBと、金属板10と配線基板WBとの間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層16と、を含んでいる。また、本発明の配線基板積層体は、絶縁層16から連続する熱硬化性樹脂が、前記金属板10の凸部14と第二開口19a、20aとの間を充填しつつ、少なくとも凸部14の上面を絶縁層16から露出させると共に、配線基板の上面を露出させている。本実施形態では、配線基板WBが1層の配線パターン20とリジッド基板19とからなる片面配線基板である例を示す。ここで「リジッド基板」とは、リジッド配線基板に使用可能な絶縁基板をさす。
As shown in FIG. 1, the wiring board laminate of the present invention has a plurality of
図1〜図2に示すように、配線パターン20は、半導体素子30と共に回路形成されており、ソルダ35を介して半導体素子30のリード(電極31)に電気的に接続されている。また、パターン形成されている金属板10は、凸部14とソルダ35を介して、半導体素子30の放熱板(電極32)に電気的に接続されている。図示してない別の半導体素子も、同様に配線パターン20に接続され、回路形成され、凸部14とソルダ35を介してパターン形成されている金属板10に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 to 2, the
本発明では、図1に示すように、金属基板10が、パターン形成されており、半導体素子30の放熱板(電極32)と導通する導通領域10aと、図示してない別の半導体素子の放熱板と導通する導通領域とは、絶縁されている。本実施形態では、半導体素子30の電極32と導通する導通領域10aと、その導通領域10aの少なくとも周囲が除去されて導通領域10aから絶縁された非導通領域10bとを有することで、絶縁構造を形成した例を示す。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the
導通領域10aと非導通領域10bとの間には、絶縁層16に至る溝部10cが設けられて、導通領域10aから非導通領域10bが絶縁されている。
A
導通領域10aは絶縁層16と積層一体化されているため、溝部10cが形成されても脱落することはない。その際、配線基板WBのリジッド基板19が存在することにより、配線基板積層体が補強されている。このため、リジッド基板19は、絶縁層16よりも剛性や強度が高いものが好ましい。
Since the
溝部10cは、エッチングの他、ルータ、ダイサ等の切断装置などで形成することができるが、エッチングで除去されたものが好ましい。溝部10cの幅は、0.05〜2mmが好ましい。
The
本実施形態では、図1の仮想線で示すように、金属基板10にはヒートシンク40が設けられると共に、少なくとも導通領域10aに伝熱性材料41を介在させてあることが好ましい。これにより、半導体素子30の熱を導通領域10aを介して、ヒートシンク40に効率良く伝熱することができ、更に放熱効果を高めることができる。
In the present embodiment, it is preferable that a
伝熱性材料41としては、絶縁性の材料が使用され、シリコーングリースなどの伝熱性グリース、または粘着性や接着性を有する樹脂等に、セラミックス等の伝熱性物質を充填した伝熱性シートなどが使用可能である。伝熱性材料41は、少なくとも導通領域10aに設けられていればよく、非導通領域10bや、これらを含む基板全体に設けてもよい。
As the
ヒートシンク40としては、要求される放熱特性に応じて、種々のものが使用可能であり、例えばフィンタイプ、リブタイプ、ポストタイプなど何れでもよい。また、ファンやヒートパイプと組み合わせたものでもよい。
As the
次に、本発明の配線基板積層体の製造方法の一例について、使用する材料等に触れながら説明する。 Next, an example of a method for manufacturing a wiring board laminate according to the present invention will be described while touching materials to be used.
(1)まず、図3(e)に示すように、表面側に複数の凸部14を有する金属板10と、その凸部14に対応する部分に複数の第一開口16aを有し熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材16’と、その凸部14に対応する部分に複数の第二開口19a、20aを有する配線基板WB又はその形成材料WB’と、を準備する。
(1) First, as shown in FIG. 3E, the
複数の凸部14を有する金属板10は、例えば次のようにして形成される。図3(a)〜(c)に示すように、金属基板10に積層された表面金属層4を選択的にエッチングして半導体素子30の電極32に対向する位置に凸部14が形成される。この表面金属層4は、そのエッチング時に耐性を示す別の保護金属層2を介して金属基板10に積層されている。保護金属層2は、省略することが可能であり、その場合、エッチング量を制御することにより、金属基板10上に凸部14を形成することができる。
For example, the
図3(a)に示すような、金属基板10と保護金属層2と凸部14とを形成するための表面金属層4とが積層された積層板SPを用意する。積層板SPは、何れの方法で製造したものでもよく、例えば電解メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、蒸着などを利用して製造したものや、クラッド材などが何れも使用可能である。積層板SPの各層の厚みについては、例えば、金属基板10の厚みは、100〜2000μm、保護金属層2の厚みは、1〜20μm、表面金属層4の厚みは10〜500μmである。
As shown in FIG. 3A, a laminate plate SP is prepared in which a
金属基板10は、単層または積層体の何れでもよく、構成する金属としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、その他の合金等が使用できる。なかでも、熱伝導性や電気伝導性の点から、銅、アルミニウムが好ましい。上記のような、放熱が良好な金属基板10を備える構造により、半導体素子30の温度上昇を防止できるため、駆動電流をより多く流せ、効率を高めることができる。
The
表面金属層4を構成する金属としては、通常、銅、銅合金、ニッケル、錫等が使用でき、特に熱伝導性や電気伝導性の点から、銅が好ましい。 As the metal constituting the surface metal layer 4, copper, copper alloy, nickel, tin and the like can be usually used, and copper is particularly preferable from the viewpoint of thermal conductivity and electrical conductivity.
保護金属層2を構成する金属としては、金属基板10及び表面金属層4とは別の金属が使用され、これらの金属のエッチング時に耐性を示す別の金属が使用できる。具体的には、これらの金属が銅である場合、保護金属層2を構成する別の金属としては、金、銀、亜鉛、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、ロジウム、鉛−錫系はんだ合金、又はニッケル−金合金等が使用される。但し、本発明は、これらの金属の組合せに限らず、上記金属のエッチング時に耐性を示す別の金属との組合せが何れも使用可能である。なお、保護金属層2を形成しない場合、別の金属である表面金属層4を直接に金属基板10に形成することもできる。
As the metal constituting the
次に、図3(b)に示すように、エッチングレジストMを用いて、表面金属層4の選択的なエッチングを行う。これにより、半導体素子30の搭載位置に凸部14を形成する。凸部14のサイズは、実装される半導体素子30のサイズより小さくすることも可能であり、例えばその上面の直径が1〜10mmである。凸部14の上面の形状は、四角形、円形など何れでもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, the surface metal layer 4 is selectively etched using the etching resist M. Thereby, the
エッチングレジストMは、感光性樹脂やドライフィルムレジスト(フォトレジスト)などが使用できる。なお、金属基板10が表面金属層4と同時にエッチングされる場合、これを防止するためのマスク材を、金属基板10の下面に設けるのが好ましい(図示省略)。
As the etching resist M, a photosensitive resin, a dry film resist (photoresist), or the like can be used. In addition, when the
エッチングの方法としては、保護金属層2及び表面金属層4を構成する各金属の種類に応じた、各種エッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。例えば、表面金属層4が銅であり、保護金属層2が前述の金属(金属系レジストを含む)の場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素/硫酸等が使用できる。エッチング後には、エッチングレジストMが除去される。
Examples of the etching method include etching methods using various etching solutions according to the types of each metal constituting the
次に、図3(c)〜(d)に示すように、露出している保護金属層2を除去するが、これを除去せずに、絶縁層16を形成することも可能である。保護金属層2は、エッチングにより除去することができる。具体的には、表面金属層4が銅であり、保護金属層2が前記の金属である場合、はんだ剥離用として市販されている、硝酸系、硫酸系、シアン系などの酸系のエッチング液等を用いるのが好ましい。
Next, as shown in FIGS. 3C to 3D, the exposed
予め露出する保護金属層2を除去する場合、除去部分から金属基板10の表面が露出するが、これと絶縁層16との密着性を高めるために、黒化処理、粗化処理などの表面処理を行うことが好ましい。
When the
絶縁層形成材16’は、図3(e)に示すように、凸部14に対応する部分に複数の第一開口16aを有している。第一開口16aはドリルやパンチで形成することが可能である。第一開口16aの大きさは、凸部14の上面よりやや大きくすることが好ましいが、凸部14の上面より小さくすることも可能である。凸部14の上面より第一開口16aを小さくする場合、加熱加圧で積層体LBを形成すると、その部分が凸部14の上面を被覆することになるが、これを後の工程で除去することが可能である。
As shown in FIG. 3E, the insulating
凸部14の上面の形状と、第一開口16a等の形状は必ずしも一致する必要はなく、両者は同一形状でも異なる形状でもよい(他の開口についても同様)。
The shape of the upper surface of the
絶縁層形成材16’としては、熱硬化性樹脂を含むものであればよく、積層時に変形して加熱等により固化すると共に、配線基板に要求される耐熱性を有するものであれば何れの材料でもよい。具体的には、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の各種反応硬化性樹脂や、それとガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維等との複合体(プリプレグ)などが挙げられる。
As the insulating
また、絶縁層形成材16’として、熱伝導性の高い材料で構成されることが好ましく、例えば、熱伝導性フィラーを含む樹脂等が例示される。
Further, the insulating
絶縁層形成材16’は金属酸化物及び/又は金属窒化物である熱伝導性フィラーと樹脂(絶縁性接着剤)とで構成されることが好ましい。金属酸化物並びに金属窒化物は、熱伝導性に優れ、しかも電気絶縁性のものが好ましい。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムが、金属窒化物としては窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムが選択され、これらを単独または2種以上を混合して用いることができる。特に、前記金属酸化物のうち、酸化アルミニウムは電気絶縁性、熱伝導性ともに良好な絶縁接着剤層を容易に得ることができ、しかも安価に入手可能であるという理由で、また、前記金属窒化物のうち窒化硼素は電気絶縁性、熱伝導性に優れ、更に誘電率が小さいという理由で好ましい。
The insulating
絶縁層形成材16’を構成する樹脂としては、金属酸化物及び/又は金属窒化物を含みながらも、硬化状態下において、金属基板10(存在していれば保護金属層12)との接合力に優れ、また耐電圧特性等を損なわないものが選択される。このような樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂の他、各種のエンジニアリングプラスチックが単独または2種以上を混合して用いることができるが、このうちエポキシ樹脂が金属同士の接合力に優れるので好ましい。特に、エポキシ樹脂のなかでは、流動性が高く、前記の金属酸化物及び金属窒化物との混合性に優れるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマー、ビスフェノールF型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマーが一層好ましい樹脂である。
The resin constituting the insulating
配線基板WB又はその形成材料WB’は、図3(e)に示すように、金属板10の凸部14に対応する部分に複数の第二開口19a、20aを有している。本実施形態では、パターン形成前の銅張リジッド基板を、配線基板WBの形成材料WB’として使用する例を示す。この銅張リジッド基板は、金属層20’と、これに接着し、補強繊維を有する硬化状態の絶縁層19’を有する。有配線基板WBの形成材料WB’としては、銅張積層板を使用することも可能である。
As shown in FIG. 3E, the wiring board WB or the forming material WB ′ has a plurality of
第二開口19a、20aはドリルやパンチで形成することが可能である。第二開口19a、20aの大きさは、凸部14の上面よりやや大きくすることが好ましいが、凸部14の上面より小さくすることも可能である。凸部14の上面より第二開口19a、20aを小さくする場合、加熱加圧で積層体LBを形成すると、その部分が凸部14の上面を被覆することになるが、これを後の工程で除去することが可能である。
The
銅張積層板は、通常、金属層20’に接着した半硬化状態の絶縁層19’を有するが、本発明では、絶縁層形成材16’により、配線基板WB又はその形成材料WB’との接着が可能となるため、予め硬化した絶縁層を使用することが可能である。また、絶縁層19’の表面に、パターン化した金属層を有するものであってもよい。
The copper-clad laminate usually has a semi-cured insulating
絶縁層19’の材料としては、前述のような絶縁層形成材16’と同様のものを使用することができる。また、硬化した絶縁層としては、前述のような絶縁層形成材16’の硬化物と同様のものを使用することができる。 As the material of the insulating layer 19 ', the same material as the insulating layer forming material 16' as described above can be used. As the hardened insulating layer, the same hardened material of the insulating layer forming material 16 'as described above can be used.
また、金属層20’としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、その他の合金等が使用できる。なかでも、熱伝導性や電気伝導性の点から、銅、アルミニウムが好ましい。 Further, the metal layer 20 'may be any metal, and for example, copper, copper alloy, aluminum, stainless steel, nickel, iron, other alloys, etc. can be used. Of these, copper and aluminum are preferable from the viewpoint of thermal conductivity and electrical conductivity.
なお、本実施形態では、図3(e)に示すように、前記第二開口19a、20aと同じ部分に第三開口21aを有し、配線基板WBの形成材料WB’の上に貼り付けたマスク材21を準備し、そのマスク材21を使用して積層体LBを形成する例を示す。
In this embodiment, as shown in FIG. 3E, the
マスク材21は、配線基板WBの上に貼り付けてもよく、配線基板WB又は形成材料WB’に配置するだけでもよい。また、マスク材21としては、第三開口21aを有さないものを使用することも可能である。
The
本発明では、配線基板WB又はその形成材料WB’の上にマスク材21を貼り付けた状態で、第二開口19a、20aと第三開口21aとを同時に形成するのが好ましいが、これらを別々に形成することも可能である。
In the present invention, it is preferable to form the
マスク材21としては、樹脂製のフィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミドなどが何れも使用できる。但し、耐熱性の観点から、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルが好ましい。
The
また、マスク材21を貼り付ける場合、マスク材21に粘着剤層を設けることが好ましい。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤などが使用できる。マスク材21に粘着剤層を設ける代わりに、別途、粘着剤層を塗布して形成することも可能である。
When the
また、マスク材21としては、板状の部材を使用することも可能である。その場合、貼り付けを行わずに配置する方が好ましい。このようなマスク材21としては、樹脂板、金属板、両面銅張積層板、片面銅張積層板などが使用できる。
Moreover, as the
(2)次いで、図3(e)〜(f)に示すように、前記金属板10と前記絶縁層形成材19’と前記配線基板WB又はその形成材料WB’とを、前記凸部14と前記第一開口16aと前記第二開口19a、20aとを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記凸部14の高さが前記配線基板WB又はその形成材料WB’の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する。本実施形態では、マスク材21を使用して積層体LBを形成する例を示す。
(2) Next, as shown in FIGS. 3 (e) to 3 (f), the
これにより、図3(f)に示すように、凸部14の上面を絶縁層形成材16’(主として熱硬化性樹脂)が被覆し凸部Aを有する状態となる。また、絶縁層形成材16’の一部が第三開口21aの周囲を被覆する場合があるが、マスク材21の存在によって、配線基板WB又は形成材料WB’の表面に、絶縁層形成材16’が付着することを効果的に防止することができる。つまり、マスク材21の第三開口21aの周囲を絶縁層形成材16’が被覆しても、マスク材21を除去するだけで、絶縁層形成材16’を除去することが可能となる。
As a result, as shown in FIG. 3 (f), the upper surface of the
加熱加圧は、プレス面により加熱プレスする方法が採用でき、凸部14に対応する位置に凸部Aを形成し易いように、プレス面と被積層体との間に、少なくとも、凹状変形を許容するシート材を配置しておくのが好ましい。シート材を配置しない場合には、凸部Aの高さは、マスク材21の上面と同じ位置になる。また、凸部14に対応する位置に凹部を有するプレス面を使用してもよい。
For the heating and pressurization, a method of heating and pressing with a pressing surface can be adopted, and at least a concave deformation is caused between the pressing surface and the laminated body so that the convex portion A can be easily formed at a position corresponding to the
加熱プレスの方法としては、加熱加圧装置(熱ラミネータ、加熱プレス)などを用いて行えばよく、その際、空気の混入を避けるために、雰囲気を真空(真空ラミネータ等)にしてもよい。加熱温度、圧力など条件等は、絶縁層形成材と金属層形成材の材質や厚みに応じて適宜設定すればよいが、圧力としては、0.5〜30MPaが好ましい。 As a heating press method, a heating / pressurizing apparatus (thermal laminator, heating press) or the like may be used. In this case, the atmosphere may be set to a vacuum (vacuum laminator or the like) in order to avoid air contamination. Conditions such as heating temperature and pressure may be appropriately set according to the material and thickness of the insulating layer forming material and the metal layer forming material, but the pressure is preferably 0.5 to 30 MPa.
シート材は、加熱プレス時に凹状変形を許容する材料であればよく、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、不織布、織布、多孔質シート、発泡体シート、金属箔、これらの複合体、などが挙げられる。特に、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、発泡体シート、これらの複合体などの、弾性変形可能なものが好ましい。 The sheet material may be any material that allows concave deformation at the time of heating press, such as cushion paper, rubber sheet, elastomer sheet, nonwoven fabric, woven fabric, porous sheet, foam sheet, metal foil, and composites thereof. Can be mentioned. In particular, those that can be elastically deformed, such as cushion paper, rubber sheets, elastomer sheets, foam sheets, and composites thereof, are preferable.
(3)次いで、図3(g)に示すように、少なくとも前記凸部14を被覆する絶縁層形成材16’を除去する。つまり、金属板10の凸部14の上方の凸部Aを除去し、凸部14の上面を露出させる。この凸部Aの除去の際、金属層20’の上面と凸部14の高さが一致するように除去して平坦化するのが好ましい。但し、絶縁層形成材16’を簡易に除去するためには、金属層20’の上面よりも凸部14の高さ高い方が、理想的である。
(3) Next, as shown in FIG. 3G, at least the insulating
本実施形態では、凸部Aの除去に先立って、マスク材21を除去する。但し、マスク材21は、絶縁層形成材16’を除去する際に、同時に除去することも可能である。
In the present embodiment, the
凸部Aの除去方法としては、研削や研磨による方法が好ましく、ダイヤモンド製等の硬質刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有する研削装置を使用する方法や、サンダ、ベルトサンダ、グラインダ、平面研削盤、硬質砥粒成形品などを用いる方法などが挙げられる。研削装置を使用すると、当該硬質回転刃を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿って移動させることによって、上面を平坦化することができる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バフ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。本発明のように積層体LBに凸部Aが形成されていると、その部分のみを研削するのが容易になり、全体の平坦化がより確実に行える。 As a method for removing the convex portion A, a method by grinding or polishing is preferable. A method using a grinding device having a hard rotating blade in which a plurality of hard blades made of diamond or the like are arranged in the radial direction of the rotating plate, a sander, a belt sander , A method using a grinder, a surface grinder, a hard abrasive molded article, or the like. When the grinding apparatus is used, the upper surface can be flattened by moving the hard rotary blade along the upper surface of the fixedly supported wiring board while rotating the hard rotary blade. Moreover, as a grinding | polishing method, the method of lightly grind | polishing by a belt sander, buff grinding | polishing etc. is mentioned. When the convex part A is formed in the laminated body LB like this invention, it will become easy to grind only the part and the whole planarization can be performed more reliably.
本実施形態のように、配線基板WBの形成材料WB’を積層一体化する場合、必要に応じて、金属層20’がパターン形成される。これに先立って、露出された凸部14および金属層20’を金属メッキし、金属メッキ層を形成することも可能である。金属メッキの金属種としては、例えば銅、銀、Ni等が好ましい。金属メッキ層のパターン形成の方法としては、例えば、エッチングレジストを使用してパターン形成するパネルメッキ法や、パターンメッキ用レジストを使用してメッキで形成するパターンメッキ法等が挙げられる。
When the formation material WB ′ of the wiring board WB is laminated and integrated as in the present embodiment, the
金属層20’のパターン形成は、次のようにして行うことができる。例えば、エッチングレジストを使用して、所定のパターンで金属メッキ層および金属層20’をエッチングすることで、配線パターン20を形成する。その際、金属基板10も同時にエッチングして、溝部10cを形成するができる。
The pattern formation of the metal layer 20 'can be performed as follows. For example, the
エッチングレジストの除去としては薬剤除去、剥離除去など、エッチングレジストの種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、スクリーン印刷により形成された感光性のインクである場合、アルカリ等の薬品にて除去される。 The removal of the etching resist may be appropriately selected according to the type of etching resist, such as removal of chemicals and removal of peeling. For example, in the case of photosensitive ink formed by screen printing, it is removed with chemicals such as alkali.
(4)次いで、図4(a)〜(b)に示すように、積層体LBの金属板10をパターン形成する。例えば、エッチングレジストMを使用して、所定のパターンで金属板10をエッチングすることで、溝部10cを形成して所定のパターンを形成することができる。
(4) Next, as shown in FIGS. 4A to 4B, a pattern is formed on the
エッチングレジストMを用いたエッチングは、金属層20’のパターン形成と同様に行うことができる。また、エッチングの他、ルータ、ダイサ等の切断装置などを用いてパターン形成することも可能である。
Etching using the etching resist M can be performed similarly to the pattern formation of the
(別実施形態)
(1)前述の実施形態では、半導体素子がパッケージである場合の配線基板積層体の例を示したが、以下のようにベアッチップ又はチップ部品などのチップ状の半導体素子である場合にも使用できる。
(Another embodiment)
(1) In the above-described embodiment, the example of the wiring board laminate in the case where the semiconductor element is a package has been described. However, it can also be used when the semiconductor element is a chip-like semiconductor element such as a bare chip or a chip component as follows. .
本発明の配線基板積層体は、図5〜図6に示すように、底面に少なくとも1つの電極32を有し、上面に少なくとも1つの電極31を有するチップ状の半導体素子30を搭載するために使用することも可能である。図示した例では、半導体素子30が、底面に1つの電極32を有し、上面に2つの電極31を有する例を示す。
As shown in FIGS. 5 to 6, the wiring board laminate of the present invention is provided with a chip-
配線パターン20は、半導体素子30と共に回路形成されており、ワイヤ33を介して半導体素子30の電極31に電気的に接続されている。また、パターン形成されている金属板10は、凸部14を介して、半導体素子30の電極32に電気的に接続されている。電極32と凸部14とは、ソルダ35等で接続されている。
The
本発明では、図6に示すように金属基板10が、パターン形成されており、半導体素子30の電極32と導通する導通領域10aと、その導通領域10aの少なくとも周囲が除去されて導通領域10aから絶縁された非導通領域10bとを有する。導通領域10aと非導通領域10bとの間には、絶縁層16に至る溝部10cが設けられて、導通領域10aから非導通領域10bが絶縁されている。
In the present invention, as shown in FIG. 6, the
この実施形態明では、半導体素子30の上面の電極31と凸部14は電気的に接続されるが、半導体素子30の下面の電極と下部配線基板20の配線パターン24とを電気的に接続してもよい。例えば、IGBTなどの半導体素子30の場合、下面のコレクタが下部配線基板20の配線パターン24と半田25等でソルダ接合され、上面のゲートとエミッタとが、2つの電極31として上部配線基板10の凸部14と半田32等でソルダ接合される。また、電気的な接続としては、半田32によるソルダ接合の他、ろう付け、金バンプによる接合などが挙げられる。
In this embodiment, the
また、FWDの場合、下面のカソード電極が下部配線基板20の配線パターン24と半田25等でソルダ接合され、上面のアノード電極が電極31として上部配線基板10の凸部14と半田32等でソルダ接合される。
In the case of FWD, the cathode electrode on the lower surface is soldered to the wiring pattern 24 of the
(2)前述の実施形態では、配線基板の形成材料として、銅張積層板等を使用する例を示したが、銅箔と絶縁層とを別々に使用することも可能である。また、配線基板の形成材料の代わりに、全体又は一部がパターン形成された配線基板を使用することも可能である。 (2) In the above-described embodiment, an example in which a copper-clad laminate or the like is used as a wiring board forming material has been shown, but it is also possible to use a copper foil and an insulating layer separately. Moreover, it is also possible to use a wiring board in which the whole or a part is patterned instead of the forming material of the wiring board.
その際、図7に示すように、両面配線基板を配線基板WBとして使用することも可能である。両面配線基板を使用する場合、メッキスルーホール、金属バンプ、フィルドビア、メッキビアなどの層間接続構造を有することが好ましい。また、下面のみ予めパターン形成しておき、積層後に上面をパターン形成してもよい。更に、3層や4層以上の配線基板を使用することも可能である。 At that time, as shown in FIG. 7, it is also possible to use a double-sided wiring board as the wiring board WB. When using a double-sided wiring board, it is preferable to have an interlayer connection structure such as a plated through hole, a metal bump, a filled via, or a plated via. Alternatively, only the lower surface may be patterned in advance, and the upper surface may be patterned after lamination. Furthermore, it is possible to use a wiring board having three layers or four layers or more.
(3)前述の実施形態では、金属板の凸部を介して、配線パターンと回路形成する例を示したが、図8示すように、金属板10と配線パターン20と層間接続させるメッキスルーホール22を設けることも可能である。
(3) In the above-described embodiment, the example in which the circuit is formed with the wiring pattern via the convex portion of the metal plate has been shown. However, as shown in FIG. 8, the plated through hole for interlayer connection between the
このようなメッキスルーホール22は、ドリル等で貫通孔を設けたのち、金属メッキを行うことで形成することができる。その際、上下の表面をマスクしておくことで、貫通孔以外の部分がメッキされるのを防止することができる。また、金属板10のパターン形成前に、マスクをせずにメッキスルーホール22と上下の表面のメッキ層を設け、後に金属板10のパターン形成を行うことも可能である。
Such plated through
(4)前述の実施形態では、マスク材を使用して積層体を形成する例を示したが、本発明ではマスク材を使用せずに配線基板又はその形成材料を積層して、積層体を形成することも可能である。その場合、配線基板又はその形成材料の第二開口の周囲に、絶縁層形成材が被覆されるが、後の工程でこれを除去することが可能である。 (4) In the above-described embodiment, an example in which a laminated body is formed using a mask material has been described. However, in the present invention, a wiring board or a material for forming the laminated body is laminated without using a mask material, and the laminated body is formed. It is also possible to form. In that case, the insulating layer forming material is coated around the second opening of the wiring board or the material for forming the wiring substrate, but this can be removed in a later step.
(5)前述の実施形態では、金属板10の凸部14の上面にメッキ層を設けない例を示したが、本発明では、図9に示すように、金属板10の凸部14の上面にメッキ層23を設けてもよい。また、金属層20’の上面にもメッキ層23を設けておき、これらのメッキ層23をエッチング等することで配線パターン20を形成してもよい。このような金属板10の凸部14と導通する配線パターン20を形成することで、金属板10の導通領域10aが周囲から独立していても、半導体素子30を実装した際の回路形成が容易になる。
(5) In the above-described embodiment, the example in which the plating layer is not provided on the upper surface of the
(6)前述の実施形態では、半導体素子30を実装した部分の配線基板積層体のみを示したが、配線基板積層体の他の部分については、回路に応じた配線パターンが設けられる。また、回路に応じた電子部品が実装される。
(6) In the above-described embodiment, only the wiring board laminate in which the
(7)前述の実施形態では、金属板をパターン形成する工程において、金属板の裏面側に、凸部と導通しない部分が多く存在する場合の例を示したが、図10(a)〜(d)に示すように、本発明では、金属板10をパターン形成する工程において、前記凸部14の裏面側に裏面側凸部15を設けることで、前記凸部14と前記裏面側凸部15とから、配線基板積層体を貫通する貫通金属体TMを形成してもよい。
(7) In the above-described embodiment, in the step of forming the pattern of the metal plate, an example in which there are many portions that do not conduct to the convex portion on the back surface side of the metal plate is shown. As shown in d), in the present invention, in the step of patterning the
その場合、図10(c)に示すように、前記裏面側凸部15に対応する部分に複数の第一開口16aを有し熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材16’と、前記裏面側凸部15に対応する部分に複数の第二開口19a、20aを有する配線基板WB又はその形成材料WB’と、を準備する。
In that case, as shown in FIG. 10 (c), an insulating
次いで、図10(d)に示すように、積層体LBと絶縁層形成材16’と配線基板WB又はその形成材料WB’とを、裏面側凸部15と第一開口16aと第二開口19a,20aとを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記裏面側凸部15の高さが配線基板WB又はその形成材料WB’の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する工程と、少なくとも裏面側凸部15を被覆する絶縁層形成材16’を除去する工程と、を更に実施することができる。
Next, as shown in FIG. 10 (d), the laminated body LB, the insulating
このような工程により、図10(d)に示すように、複数の貫通金属体TMと、貫通金属体TMに対応する部分に複数の第二開口19a,20aを有する上下の配線基板WBと、前記上下の配線基板WBの間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層16と、を含み、絶縁層16から連続する熱硬化性樹脂が、貫通金属体TMと前記第二開口19a,20aとの間を充填しつつ、少なくとも貫通金属体TMの上面と配線基板の上面とを露出させている配線基板積層体を得ることができる。
By such a process, as shown in FIG. 10D, a plurality of through metal bodies TM, and upper and lower wiring boards WB having a plurality of
裏面側の配線基板WB又はその形成材料WB’は、表面側の配線基板WB又はその形成材料WB’と同様の材料、構造とすることが可能であり、これらについては前述のとおりである。また、裏面側への金属メッキ層の形成やパターン形成についても、前述と同様の構成が採用できる。 The back surface side wiring board WB or its forming material WB 'can have the same material and structure as the front surface side wiring board WB or its forming material WB', and these are as described above. In addition, the same configuration as described above can be adopted for the formation of the metal plating layer and the pattern formation on the back side.
(8)上記(7)の実施形態では、裏面側にも配線基板WBが設けられる例を示したが、裏面側には、絶縁層だけを設けてもよい。これにより、複数の貫通金属体TMと、前記貫通金属体TMに対応する部分に複数の第二開口19a,20aを有する配線基板WBと、前記配線基板WBに積層され、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層16と、を含み、絶縁層16から連続する熱硬化性樹脂が、前記貫通金属体TMと前記第二開口19a,20aとの間を充填しつつ、少なくとも前記貫通金属体TMの上面と前記配線基板WBの上面とを露出させている配線基板積層体を得ることができる。
(8) In the embodiment of the above (7), the example in which the wiring board WB is provided also on the back surface side is shown, but only the insulating layer may be provided on the back surface side. As a result, a plurality of through metal bodies TM, a wiring board WB having a plurality of
(9)前述の実施形態では、配線基板積層体において、配線を接続するための端子構造については、言及しなかったが、図11に示すように、パターン形成されたメッキ層23(配線パターン)に電気的に接続される凸部14を設け、凸部14の裏面側に存在する金属板10のパターン部(端子)に対して、ソルダ35により配線36を接続してもよい。このように、裏面側に配線を接続するための端子を設けることにより、部品実装のための設計の自由度を高めることができる。
(9) In the above-described embodiment, in the wiring board laminate, the terminal structure for connecting the wiring is not mentioned, but as shown in FIG. 11, the plated layer 23 (wiring pattern) formed with a pattern is used. The
10 金属板
14 凸部
15 裏面側凸部
16 絶縁層
16’ 絶縁層形成材
16a 第一開口
19 リジッド基板
19’ 半硬化の絶縁層
19a 第二開口
20 配線パターン
20’ 金属層
20a 第二開口
21 マスク材
21a 第三開口
30 半導体素子
31 電極(リード)
32 電極(放熱板)
35 ソルダ
A 凸部
B 平坦面
WB 配線基板
WB’ 配線基板の形成材料
LB 積層体
TM 貫通金属体
DESCRIPTION OF
32 electrodes (heat sink)
35 Solder A Convex B Flat surface WB Wiring board WB 'Wiring board forming material LB Laminate TM Through metal
Claims (13)
前記金属板と前記絶縁層形成材と前記配線基板又はその形成材料とを、前記凸部と前記第一開口と前記第二開口とを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記凸部の高さが前記配線基板又はその形成材料の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する工程と、
少なくとも前記凸部を被覆する前記絶縁層形成材を除去する工程と、
前記積層体の前記金属板をパターン形成する工程と、を含む配線基板積層体の製造方法。 A metal plate having a plurality of convex portions, an insulating layer forming material having a plurality of first openings in portions corresponding to the convex portions and including a thermosetting resin, and a plurality of second portions in portions corresponding to the convex portions. Preparing a wiring board having an opening or a material for forming the wiring board;
The metal plate, the insulating layer forming material, and the wiring board or the forming material thereof are laminated while aligning the convex portion, the first opening, and the second opening, and by heating and pressing, the convex portion Forming a laminate having a height equal to or higher than the surface of the wiring board or a material for forming the wiring board;
Removing the insulating layer forming material covering at least the convex part;
Forming a pattern of the metal plate of the laminated body.
前記積層体と前記絶縁層形成材と前記配線基板又はその形成材料とを、前記裏面側凸部と前記第一開口と前記第二開口とを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記裏面側凸部の高さが前記配線基板又はその形成材料の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する工程と、
少なくとも前記裏面側凸部を被覆する前記絶縁層形成材を除去する工程と、
を更に含む請求項6に記載の配線基板積層体の製造方法。 An insulating layer forming material having a plurality of first openings in a portion corresponding to the rear surface side convex portion and containing a thermosetting resin, and a wiring board having a plurality of second openings in a portion corresponding to the rear surface side convex portion, or A step of preparing the forming material;
The laminated body, the insulating layer forming material, and the wiring board or the forming material thereof are laminated while aligning the back side convex portion, the first opening, and the second opening, and the back surface is heated and pressed. Forming a laminate in which the height of the side projection is the same as or higher than the surface of the wiring board or the material for forming the wiring board;
Removing the insulating layer forming material covering at least the back side convex portion;
The manufacturing method of the wiring board laminated body of Claim 6 which further contains these.
前記凸部に対応する部分に複数の第二開口を有する配線基板と、
前記金属板と前記配線基板との間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、
前記絶縁層から連続する熱硬化性樹脂が、前記金属板の凸部と前記第二開口との間を充填しつつ、少なくとも前記凸部の上面と前記配線基板の上面とを露出させている配線基板積層体。 A metal plate having a plurality of convex portions on the front surface side and patterned on the back surface side;
A wiring board having a plurality of second openings in a portion corresponding to the convex part;
An insulating layer interposed between the metal plate and the wiring board, and including a cured product of a thermosetting resin,
The wiring in which the thermosetting resin continuous from the insulating layer fills the space between the convex portion of the metal plate and the second opening, and exposes at least the upper surface of the convex portion and the upper surface of the wiring board. Board laminate.
前記貫通金属体に対応する部分に複数の第二開口を有する配線基板と、
前記配線基板に積層され、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、
前記絶縁層から連続する熱硬化性樹脂が、前記貫通金属体と前記第二開口との間を充填しつつ、少なくとも前記貫通金属体の上面と前記配線基板の上面とを露出させている配線基板積層体。 A plurality of penetrating metal bodies;
A wiring board having a plurality of second openings in a portion corresponding to the through metal body;
An insulating layer that is laminated on the wiring board and includes a cured product of a thermosetting resin,
A wiring board in which a thermosetting resin continuous from the insulating layer fills a space between the through metal body and the second opening, and exposes at least an upper surface of the through metal body and an upper surface of the wiring board. Laminated body.
前記貫通金属体に対応する部分に複数の第二開口を有する上下の配線基板と、
前記上下の配線基板の間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、
前記絶縁層から連続する熱硬化性樹脂が、前記貫通金属体と前記第二開口との間を充填しつつ、少なくとも前記貫通金属体の上面と前記配線基板の上面とを露出させている配線基板積層体。 A plurality of penetrating metal bodies;
Upper and lower wiring boards having a plurality of second openings in a portion corresponding to the through metal body,
An insulating layer interposed between the upper and lower wiring boards and including a cured product of a thermosetting resin,
A wiring board in which a thermosetting resin continuous from the insulating layer fills a space between the through metal body and the second opening, and exposes at least an upper surface of the through metal body and an upper surface of the wiring board. Laminated body.
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