JP2020043304A - Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2020043304A
JP2020043304A JP2018171796A JP2018171796A JP2020043304A JP 2020043304 A JP2020043304 A JP 2020043304A JP 2018171796 A JP2018171796 A JP 2018171796A JP 2018171796 A JP2018171796 A JP 2018171796A JP 2020043304 A JP2020043304 A JP 2020043304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermoelectric element
layer
heat dissipation
insulating film
thermoelectric elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018171796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
普崇 谷口
Hirotaka Taniguchi
普崇 谷口
昌留 高田
Masatome Takada
昌留 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2018171796A priority Critical patent/JP2020043304A/en
Publication of JP2020043304A publication Critical patent/JP2020043304A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

To provide a heat dissipation substrate capable of controlling the temperature by switching between heat generation and heat absorption, and a manufacturing method thereof.SOLUTION: A heat dissipation substrate 10 includes a core substrate having a cavity, a plurality of thermoelectric elements arranged in a matrix in the cavity, and an insulating layer and a conductor layer laminated on both front and back surfaces of the core substrate. The conductor layer is provided with an electrode pattern for connecting adjacent thermoelectric elements in series, the thermoelectric element includes a semiconductor block, and metal layers stacked on both front and back surfaces of the semiconductor block, and an insulating film covering at least the edge of the metal layer is formed, and an outer surface of the insulating film is formed flush with the outer surface of the metal layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、放熱基板及びその製造方法に関する。   The present disclosure relates to a heat dissipation board and a method of manufacturing the same.

従来、この種の放熱基板として、放熱部品としての金属ブロックを内蔵する基板が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as this kind of heat radiating substrate, a substrate having a built-in metal block as a heat radiating component is known (for example, see Patent Document 1).

特開2008−160144号(段落[0032]、図1)JP 2008-160144 A (paragraph [0032], FIG. 1)

上述した基板においては、放熱だけでなく、発熱と吸熱の切り替えによる温度制御が求められている。   In the above-described substrate, not only heat dissipation but also temperature control by switching between heat generation and heat absorption is required.

上記課題を解決するためになされた請求項1の放熱基板は、キャビティを有するコア基板と、キャビティ内に行列状に配置される複数の熱電素子と、コア基板の表裏の両面に積層される絶縁層及び導体層を有する。導体層には、隣り合う熱電素子を直列接続する電極パターンが設けられ、熱電素子は、半導体ブロックと、半導体ブロックの表裏の両面に積層されている金属層と、を有し、金属層の少なくともエッジを覆う絶縁膜が形成され、絶縁膜の外側面と金属層の外側面とが面一に形成されている。   In order to solve the above-mentioned problem, the heat dissipation board according to claim 1 is a core board having a cavity, a plurality of thermoelectric elements arranged in a matrix in the cavity, and an insulating layer laminated on both front and back surfaces of the core board. And a conductor layer. The conductor layer is provided with an electrode pattern for connecting adjacent thermoelectric elements in series, and the thermoelectric element has a semiconductor block and metal layers stacked on both front and back surfaces of the semiconductor block, and at least one of the metal layers An insulating film covering the edge is formed, and the outer surface of the insulating film and the outer surface of the metal layer are formed flush.

上記課題を解決するためになされた放熱基板の製造方法は、キャビティを有するコア基板を形成することと、半導体ブロックと、半導体ブロックの表裏の両面に積層された金属層と、を有する複数の熱電素子を準備することと、キャビティに複数の熱電素子を行列状に配置することと、コア基板に絶縁層及び導体層を積層することと、導体層に隣り合う熱電素子を直列接続する電極パターンを形成することと、を含む。そして、熱電素子の準備は、大判の熱電素子板から熱電素子を切り出すことと、切り出しの前に、熱電素子の金属層の表面を絶縁膜で被覆することと、を含む。   In order to solve the above-mentioned problem, a method of manufacturing a heat-dissipating substrate includes forming a core substrate having a cavity, a plurality of thermoelectric devices each including a semiconductor block, and metal layers stacked on both front and back surfaces of the semiconductor block. Preparing the element, arranging a plurality of thermoelectric elements in a matrix in the cavity, laminating the insulating layer and the conductor layer on the core substrate, and forming an electrode pattern for connecting the thermoelectric elements adjacent to the conductor layer in series Forming. The preparation of the thermoelectric element includes cutting out the thermoelectric element from a large-sized thermoelectric element plate, and covering the surface of the metal layer of the thermoelectric element with an insulating film before cutting.

本発明に係る放熱基板の側断面図Side sectional view of the heat dissipation board according to the present invention 放熱部品の製造工程を示す側断面図Side sectional view showing the manufacturing process of the heat radiation component 放熱基板の製造工程を示す側断面図Side sectional view showing the manufacturing process of the heat dissipation board 放熱基板の製造工程を示す側断面図Side sectional view showing the manufacturing process of the heat dissipation board 放熱基板の製造工程を示す側断面図Side sectional view showing the manufacturing process of the heat dissipation board 放熱基板の製造工程を示す側断面図Side sectional view showing the manufacturing process of the heat dissipation board 放熱基板の製造工程を示す側断面図Side sectional view showing the manufacturing process of the heat dissipation board

以下、本発明の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。本実施形態の放熱基板10は、図1に示されるように、コア基板11の表裏の両面に絶縁層21及び導体層22を有する構造になっている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the heat dissipation board 10 of the present embodiment has a structure having an insulating layer 21 and a conductor layer 22 on both the front and back surfaces of a core substrate 11.

コア基板11は、絶縁性基材11Kの表側の面であるF面11Fと裏側の面であるS面11Sとに導体回路層12を有する構造をなしている。また、絶縁性基材11Kには、キャビティ16と複数の導電用貫通孔14が形成されている。なお、以下では、絶縁性基材11KのF面11F、S面11Sを、適宜、コア基板11のF面11F、S面11Sと呼ぶことにする。   The core substrate 11 has a structure in which a conductive circuit layer 12 is provided on an F surface 11F which is a front surface of the insulating base material 11K and an S surface 11S which is a back surface. Further, a cavity 16 and a plurality of conductive through holes 14 are formed in the insulating base material 11K. Hereinafter, the F surface 11F and the S surface 11S of the insulating base material 11K will be referred to as the F surface 11F and the S surface 11S of the core substrate 11 as appropriate.

導電用貫通孔14は、絶縁性基材11KのF面11F及びS面11Sの両面からそれぞれ穿孔されかつ奥側に向かって徐々に縮径したテーパー孔の端部を互いに連通させた中間括れ形状をなしている。各導電用貫通孔14内にはめっきが充填されて複数のスルーホール導体15がそれぞれ形成され、それらスルーホール導体15によってF面11Fの導体回路層12とS面11Sの導体回路層12との間が接続されている。   The conductive through-hole 14 is formed in an intermediate constricted shape in which ends of tapered holes that are respectively pierced from both sides of the F surface 11F and the S surface 11S of the insulating base material 11K and that gradually decrease in diameter toward the back communicate with each other. Has made. A plurality of through-hole conductors 15 are formed in each of the conductive through-holes 14 by being filled with plating. The through-hole conductors 15 allow the conductor circuit layer 12 on the F surface 11F and the conductor circuit layer 12 on the S surface 11S to be formed. Are connected.

コア基板11を貫通するキャビティ16が備えられている。キャビティ16には複数の熱電素子40が収容されている。複数の熱電素子40は、P型半導体ブロック41Pを有するP型熱電素子40Pと、P型半導体ブロック41Pとは異なる金属で形成されているN型半導体ブロック41Nを有するN型熱電素子40Nとから構成される。P型熱電素子40PとN型熱電素子40Nとは、一定の間隔をあけて交互に行列状に配置されている。なお、各熱電素子40P,40Nとは、約50〜200μmの間隔をあけて配置される。   A cavity 16 penetrating the core substrate 11 is provided. A plurality of thermoelectric elements 40 are accommodated in the cavity 16. The plurality of thermoelectric elements 40 include a P-type thermoelectric element 40P having a P-type semiconductor block 41P, and an N-type thermoelectric element 40N having an N-type semiconductor block 41N formed of a metal different from the P-type semiconductor block 41P. Is done. The P-type thermoelectric elements 40P and the N-type thermoelectric elements 40N are alternately arranged in a matrix at a predetermined interval. In addition, each thermoelectric element 40P, 40N is arrange | positioned at intervals of about 50-200 micrometers.

隣合うP型熱電素子40PとN型熱電素子40Nとは導体層22に形成されている電極パターン46を介して直列接続されている。電極パターン46とP型熱電素子40PとN型熱電素子40Nとは、絶縁層21を貫通する複数の電極用ビア45によって電気的に接続されている。P型熱電素子40P、N型熱電素子40N、電極用ビア45及び電極パターン46からペルチェ素子モジュール50が構成される。なお、ペルチェ素子モジュール50の端部となる熱電素子40P,40Nに接続される電極パターン46を接続用端部46Kという。   The adjacent P-type thermoelectric element 40P and N-type thermoelectric element 40N are connected in series via an electrode pattern 46 formed on the conductor layer 22. The electrode pattern 46, the P-type thermoelectric element 40P, and the N-type thermoelectric element 40N are electrically connected by a plurality of electrode vias 45 penetrating the insulating layer 21. The P-type thermoelectric element 40P, the N-type thermoelectric element 40N, the electrode via 45, and the electrode pattern 46 constitute a Peltier element module 50. The electrode pattern 46 connected to the thermoelectric elements 40P and 40N, which are the ends of the Peltier element module 50, is referred to as a connection end 46K.

熱電素子40は、半導体ブロック41と、その表裏に積層されている金属層42とを備えている。なお、金属層42は、例えば、銅やニッケルで構成される。金属層42の厚みは、約5〜30μmである。なお、P型半導体ブロック41PとN型半導体ブロック41Nは、直方体状をなし、略同形同大に構成されている。P型半導体ブロック41P及びN型半導体ブロック41Nは、例えば、Bi、Teで構成されている。P型半導体ブロック41P及びN型半導体ブロック41Nの厚みは、0.3〜0.8mmである。   The thermoelectric element 40 includes a semiconductor block 41 and metal layers 42 stacked on the front and back sides. The metal layer 42 is made of, for example, copper or nickel. The thickness of the metal layer 42 is about 5 to 30 μm. Note that the P-type semiconductor block 41P and the N-type semiconductor block 41N have a rectangular parallelepiped shape, and are configured to be substantially the same shape and size. The P-type semiconductor block 41P and the N-type semiconductor block 41N are made of, for example, Bi or Te. The thickness of the P-type semiconductor block 41P and the N-type semiconductor block 41N is 0.3 to 0.8 mm.

本実施形態の熱電素子40P,40Nの表裏の両面は、絶縁膜43によって覆われている。金属層42と絶縁膜43とは積層方向で同形同大に形成されている。金属層42と絶縁膜43とは放熱基板10の積層方向で重なるように形成されている。各熱電素子40P,40Nの金属層42の外側面42Mと絶縁膜43の外側面43Mとは面一になっている。また、各半導体ブロック41P,41Nの外側面41Mと金属層42の外側面42Mとも面一になっている。例えば、エポキシ系の樹脂によって構成される。絶縁膜43の厚みは約5〜20μmである。なお、本実施形態では熱電素子40P,40Nの表裏の両面の全体が絶縁膜43によって覆われる構成であったが、外縁部のみを覆う構成であってもよい。   Both front and back surfaces of the thermoelectric elements 40 </ b> P and 40 </ b> N of the present embodiment are covered with the insulating film 43. The metal layer 42 and the insulating film 43 have the same shape and the same size in the laminating direction. The metal layer 42 and the insulating film 43 are formed so as to overlap in the stacking direction of the heat dissipation substrate 10. The outer surface 42M of the metal layer 42 of each of the thermoelectric elements 40P and 40N and the outer surface 43M of the insulating film 43 are flush. The outer surface 41M of each of the semiconductor blocks 41P and 41N and the outer surface 42M of the metal layer 42 are also flush. For example, it is made of an epoxy resin. The thickness of the insulating film 43 is about 5 to 20 μm. In the present embodiment, the entire front and back surfaces of the thermoelectric elements 40P and 40N are entirely covered with the insulating film 43, but may be a structure that covers only the outer edge.

各熱電素子40P,40Nの間の隙間及びキャビティ16と各熱電素子40P,40Nとの間の隙間は、絶縁層21を構成する樹脂によって埋められている。   The gap between the thermoelectric elements 40P and 40N and the gap between the cavity 16 and the thermoelectric elements 40P and 40N are filled with the resin forming the insulating layer 21.

図1に示されるように、コア基板11のF面11F及びS面11Sには、絶縁層21、導体層22が積層され、導体層22上には、ソルダーレジスト層26が積層されている。導体層22は、所定の配線パターン22Aと、電極パターン46とを有している。絶縁層21には、それぞれ複数のビアホール21H,21Dが形成されている。複数のビアホール21H,21Dは、導体回路層12上に形成されている第1ビアホール21Hと、熱電素子40P,40N上に形成されている第2ビアホール21Dとを有している。第2ビアホール21Dは、絶縁層21及び絶縁膜43を貫通し、熱電素子40P,40Nの金属層42に連通している。   As shown in FIG. 1, an insulating layer 21 and a conductor layer 22 are laminated on the F plane 11F and the S plane 11S of the core substrate 11, and a solder resist layer 26 is laminated on the conductor layer 22. The conductor layer 22 has a predetermined wiring pattern 22A and an electrode pattern 46. A plurality of via holes 21H and 21D are formed in the insulating layer 21, respectively. The plurality of via holes 21H and 21D have a first via hole 21H formed on the conductive circuit layer 12 and a second via hole 21D formed on the thermoelectric elements 40P and 40N. The second via hole 21D penetrates through the insulating layer 21 and the insulating film 43 and communicates with the metal layers 42 of the thermoelectric elements 40P and 40N.

これらビアホール21H,21D内にめっきが充填されて複数のビア導体17,45が形成されている。そして、ビア導体17によって、導体回路層12と導体層22の配線パターン22Aが接続されている。また電極用ビア45によって、熱電素子40P,40Nと電極パターン46との間が接続されている。なお、電極用ビア45の径は、ビア導体17の径よりも小さい。また、熱電素子40P,40N、電極用ビア45及び電極パターン46とからペルチェ素子モジュール50が構成される。   The via holes 21H and 21D are filled with plating to form a plurality of via conductors 17 and 45. Then, the wiring pattern 22 </ b> A of the conductor circuit layer 12 and the conductor layer 22 is connected by the via conductor 17. The electrode vias 45 connect between the thermoelectric elements 40P and 40N and the electrode pattern 46. The diameter of the electrode via 45 is smaller than the diameter of the via conductor 17. Further, the Peltier device module 50 is composed of the thermoelectric devices 40P and 40N, the electrode via 45 and the electrode pattern 46.

ソルダーレジスト層26には、複数のバンプ用の開口部26Hが形成され、導体層22のうち開口部26Hから露出する部分がパッド29になっている。   A plurality of bump openings 26H are formed in the solder resist layer 26, and portions of the conductor layer 22 exposed from the openings 26H are pads 29.

放熱基板10の製造では、熱電素子40P,40Nが準備される。熱電素子40P,40Nは、以下のようにして製造される。   In the manufacture of the heat radiation board 10, thermoelectric elements 40P and 40N are prepared. The thermoelectric elements 40P and 40N are manufactured as follows.

(A1)図2(A)に示されるように、表裏の両面に金属層42が積層されている大判のN型熱電素子板40NBが準備される。   (A1) As shown in FIG. 2A, a large-sized N-type thermoelectric element plate 40NB having a metal layer 42 laminated on both front and back surfaces is prepared.

(A2)次いで、図2(B)に示されるように、N型熱電素子板40NBを覆う絶縁膜43が形成される。本実施形態では、絶縁膜43がN型熱電素子板40NB全体を覆う構成であるが、N型熱電素子板40NBのF面40F及びS面40Sのみを覆う構成であってもよい。   (A2) Next, as shown in FIG. 2B, an insulating film 43 covering the N-type thermoelectric element plate 40NB is formed. In the present embodiment, the insulating film 43 is configured to cover the entire N-type thermoelectric element plate 40NB, but may be configured to cover only the F surface 40F and the S surface 40S of the N-type thermoelectric element plate 40NB.

次いで、N型熱電素子板40NBがN型熱電素子板40NBの表裏の両面に絶縁膜43が形成されている状態で所定の大きさに切断される。これにより、表裏の両面に金属層42を有するN型半導体ブロック41Nからなる複数のN型熱電素子40Nが形成される。N型熱電素子40Nの表裏の両面に絶縁膜43が形成されている。図2(C)に示されるように、絶縁膜43の外側面43Mと、金属層42の外側面42Mと、N型半導体ブロック41Nの外側面41Mは面一に形成される。   Next, the N-type thermoelectric element plate 40NB is cut into a predetermined size in a state where the insulating films 43 are formed on both the front and back surfaces of the N-type thermoelectric element plate 40NB. As a result, a plurality of N-type thermoelectric elements 40N including the N-type semiconductor blocks 41N having the metal layers 42 on the front and back surfaces are formed. An insulating film 43 is formed on both the front and back surfaces of the N-type thermoelectric element 40N. As shown in FIG. 2C, the outer surface 43M of the insulating film 43, the outer surface 42M of the metal layer 42, and the outer surface 41M of the N-type semiconductor block 41N are formed flush.

(A4)P型熱電素子40Pも、N型熱電素子40Nと同様に表裏の両面に金属層42が積層されているP型熱電素子板が準備される。そして、P型熱電素子板を覆う絶縁膜が形成され、P型熱電素子板の表面が絶縁膜で覆われた熱電素子ブロックが形成される。   (A4) As for the P-type thermoelectric element 40P, similarly to the N-type thermoelectric element 40N, a P-type thermoelectric element plate in which the metal layers 42 are laminated on both front and back surfaces is prepared. Then, an insulating film covering the P-type thermoelectric element plate is formed, and a thermoelectric element block in which the surface of the P-type thermoelectric element plate is covered with the insulating film is formed.

(A5)次いで、P型熱電素子板がP型熱電素子板の表裏の両面に絶縁膜43が形成されている状態で所定の大きさに切断される。これにより、図2(C)に示されるように、表裏の両面に金属層42を有するP型半導体ブロック41Pからなる複数のP型熱電素子40Pが形成される。P型熱電素子40Pの表裏の両面に絶縁膜43が形成されている。絶縁膜43の外側面43Mと、金属層42の外側面42Mと、P型半導体ブロック41Pの外側面41Mは面一に形成される。なお、本実施形態では、P型熱電素子40P及びN型熱電素子40Nの全てに絶縁膜43を形成しているが、何れか一方であってもよい。   (A5) Next, the P-type thermoelectric element plate is cut into a predetermined size in a state where the insulating films 43 are formed on both the front and back surfaces of the P-type thermoelectric element plate. Thereby, as shown in FIG. 2C, a plurality of P-type thermoelectric elements 40P including the P-type semiconductor blocks 41P having the metal layers 42 on the front and back surfaces are formed. An insulating film 43 is formed on both the front and back surfaces of the P-type thermoelectric element 40P. The outer surface 43M of the insulating film 43, the outer surface 42M of the metal layer 42, and the outer surface 41M of the P-type semiconductor block 41P are formed flush. In the present embodiment, the insulating film 43 is formed on all of the P-type thermoelectric element 40P and the N-type thermoelectric element 40N, but either one may be used.

放熱基板10は以下のようにして製造される。
(1)図3(A)に示されるように、エポキシ樹脂又はBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂とガラスクロスなどの補強材からなる絶縁性基材11Kの表裏の両面に、銅箔11Cがラミネートされている銅張積層板11Zが用意される。
The heat dissipation board 10 is manufactured as follows.
(1) As shown in FIG. 3A, copper foil 11C is laminated on both front and back surfaces of an insulating base material 11K made of an epoxy resin or a BT (bismaleimide triazine) resin and a reinforcing material such as a glass cloth. Copper-clad laminate 11Z is prepared.

(2)図3(B)に示されるように、銅張積層板11Zに絶縁性基材11KのF面11F側から例えばCO2レーザーが照射されて導電用貫通孔14(図3(C)参照)を形成するためのテーパー孔14Aが穿孔される。   (2) As shown in FIG. 3 (B), the copper clad laminate 11Z is irradiated with, for example, a CO2 laser from the F surface 11F side of the insulating base material 11K, and the conductive through-hole 14 (see FIG. ) Are formed in a tapered hole 14A.

(3)図3(C)に示されるように、銅張積層板11Zのうち前述したF面11F側のテーパー孔14Aの真裏となる位置にCO2レーザーが照射されてテーパー孔14Aが穿孔され、それらテーパー孔14A,14Aから導電用貫通孔14が形成される。   (3) As shown in FIG. 3 (C), a position directly behind the tapered hole 14A on the F surface 11F side of the copper-clad laminate 11Z is irradiated with a CO2 laser to form a tapered hole 14A, The conductive through-holes 14 are formed from the tapered holes 14A, 14A.

(4)無電解めっき処理が行われ、銅箔11C上と導電用貫通孔14の内面に無電解めっき膜(図示せず)が形成される。   (4) An electroless plating process is performed to form an electroless plating film (not shown) on the copper foil 11 </ b> C and on the inner surface of the conductive through-hole 14.

(5)図3(D)に示されるように、銅箔11C上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト33が形成される。   (5) As shown in FIG. 3D, a plating resist 33 having a predetermined pattern is formed on the electroless plating film on the copper foil 11C.

(6)電解めっき処理が行われ、図4(A)に示されるように、電解めっきが導電用貫通孔14内に充填されてスルーホール導体15が形成されると共に、銅箔11C上の無電解めっき膜(図示せず)のうちめっきレジスト33から露出している部分に電解めっき膜34が形成される。   (6) The electrolytic plating is performed, and as shown in FIG. 4A, the electrolytic plating is filled in the conductive through-holes 14 to form the through-hole conductors 15 and the copper plating 11C is formed. An electrolytic plating film 34 is formed on a portion of the electrolytic plating film (not shown) exposed from the plating resist 33.

(7)めっきレジスト33が剥離されると共に、めっきレジスト33の下方の無電解めっき膜(図示せず)及び銅箔11Cが除去され、図4(B)に示されるように、残された電解めっき膜34、無電解めっき膜及び銅箔11Cにより、絶縁性基材11KのF面11F上に導体回路層12が形成されると共に、絶縁性基材11KのS面11S上に導体回路層12が形成される。そして、F面11F側の導体回路層12とS面11S側の導体回路層12とがスルーホール導体15によって接続された状態になる。これにより、コア基板11が得られる。   (7) While the plating resist 33 is peeled off, the electroless plating film (not shown) below the plating resist 33 and the copper foil 11C are removed, and as shown in FIG. The conductive circuit layer 12 is formed on the F surface 11F of the insulating base material 11K by the plating film 34, the electroless plating film, and the copper foil 11C, and the conductive circuit layer 12 is formed on the S surface 11S of the insulating base material 11K. Is formed. Then, the conductor circuit layer 12 on the F surface 11F and the conductor circuit layer 12 on the S surface 11S are connected by the through-hole conductor 15. Thereby, the core substrate 11 is obtained.

(8)図4(C)に示されるように、コア基板11に、ルーター又はCO2レーザーによってキャビティ16が形成される。   (8) As shown in FIG. 4C, a cavity 16 is formed in the core substrate 11 by a router or a CO2 laser.

(9)図4(D)に示されるように、キャビティ16が塞がれるように、PETフィルムからなるテープ90がコア基板11のS面11S上に張り付けられる。   (9) As shown in FIG. 4D, a tape 90 made of a PET film is adhered on the S surface 11S of the core substrate 11 so that the cavity 16 is closed.

(10)図5(A)に示されるように、絶縁膜43に覆われた熱電素子40P,40Nがマウンター(図示せず)によってキャビティ16に収められる。P型熱電素子40PとN型熱電素子40Nとが隙間を開けて交互に配置される。   (10) As shown in FIG. 5A, the thermoelectric elements 40P and 40N covered with the insulating film 43 are housed in the cavity 16 by a mounter (not shown). P-type thermoelectric elements 40P and N-type thermoelectric elements 40N are alternately arranged with a gap.

(11)図5(B)に示されるように、コア基板11のF面11F上の導体回路層12上に、絶縁層21として、プリプレグが積層されると共に、銅箔37Cが積層されてから、加熱プレスされる。その際、コア基板11のF面11Fの導体回路層12同士の間がプリプレグにて埋められる。また、プリプレグから染み出た熱硬化性樹脂がキャビティ16の内面と熱電素子40P,40Nとの隙間及びP型熱電素子40PとN型熱電素子40Nとの隙間に充填される。   (11) As shown in FIG. 5 (B), after the prepreg is laminated as the insulating layer 21 and the copper foil 37C is laminated on the conductive circuit layer 12 on the F surface 11F of the core substrate 11 Hot pressed. At this time, the space between the conductor circuit layers 12 on the F surface 11F of the core substrate 11 is filled with the prepreg. In addition, the thermosetting resin that oozes out of the prepreg fills the gap between the inner surface of the cavity 16 and the thermoelectric elements 40P and 40N and the gap between the P-type thermoelectric element 40P and the N-type thermoelectric element 40N.

(13)図5(C)に示されるように、テープ90が除去される。   (13) As shown in FIG. 5C, the tape 90 is removed.

(14)図5(D)に示されるように、コア基板11のS面11S上の導体回路層12上に絶縁層21としてのプリプレグと銅箔37Cが積層されてから、加熱プレスされる。その際、コア基板11のS面11Sの導体回路層12同士の間がプリプレグにて埋められる。   (14) As shown in FIG. 5D, the prepreg as the insulating layer 21 and the copper foil 37C are laminated on the conductive circuit layer 12 on the S surface 11S of the core substrate 11, and then hot pressed. At this time, the space between the conductor circuit layers 12 on the S surface 11S of the core substrate 11 is filled with the prepreg.

なお、絶縁層21としてプリプレグの代わりに補強材を含まず且つ無機フィラーを含有する樹脂フィルムを用いてもよい。その場合は、銅箔を積層することなく、樹脂フィルムの表面に、直接、セミアディティブ法で導体回路層を形成することができる。   Note that, instead of the prepreg, a resin film containing no reinforcing material and containing an inorganic filler may be used as the insulating layer 21. In that case, the conductor circuit layer can be formed directly on the surface of the resin film by a semi-additive method without laminating a copper foil.

(14)図6(A)に示されるように、上記したプリプレグによって形成されたコア基板11の表裏の両側の絶縁層21及び銅箔37Cにレーザーが照射されて、複数のビアホール21H,21Dが形成される。具体的には、導体回路層12上に第1ビアホール21Hが形成され、熱電素子40P,40N上に第2ビアホール21Dが形成される。   (14) As shown in FIG. 6A, the insulating layer 21 and the copper foil 37C on both sides of the core substrate 11 formed by the above-described prepreg are irradiated with laser to form a plurality of via holes 21H and 21D. It is formed. Specifically, first via hole 21H is formed on conductive circuit layer 12, and second via hole 21D is formed on thermoelectric elements 40P and 40N.

(15)絶縁層21に複数のビアホール21H,21Dが形成されると、無電解めっき処理が行われ、銅箔37C上と、複数のビアホール21H,21D内とに無電解めっき膜(図示せず)が形成される。   (15) When a plurality of via holes 21H and 21D are formed in the insulating layer 21, an electroless plating process is performed, and an electroless plating film (not shown) is formed on the copper foil 37C and in the plurality of via holes 21H and 21D. ) Is formed.

(16)図6(B)に示されるように、無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト33が形成される。   (16) As shown in FIG. 6B, a plating resist 33 having a predetermined pattern is formed on the electroless plating film.

(17)図6(C)に示されるように、電解めっき処理が行われ、電解めっきがビアホール21H,21D内に充填されてビア導体17,45が形成され、さらには、絶縁層21上の無電解めっき膜(図示せず)のうちめっきレジスト33から露出している部分に電解めっき膜39が形成される。   (17) As shown in FIG. 6C, electrolytic plating is performed, and the electrolytic plating is filled in the via holes 21H and 21D to form via conductors 17 and 45. Further, as shown in FIG. An electrolytic plating film 39 is formed on a portion of the electroless plating film (not shown) exposed from the plating resist 33.

(18)めっきレジスト33が剥離されると共に、めっきレジスト33の下方の無電解めっき膜(図示せず)及び銅箔37Cが除去され、図7(A)に示されるように、残された電解めっき膜39、無電解めっき膜及び銅箔37Cにより、コア基板11の表裏の各絶縁層21上に配線パターン22A及び電極パターン46を有する導体層22が形成される。なお、ビア導体17によって、導体回路層12と導体層22の配線パターン22Aが接続されている。また電極用ビア45によって、熱電素子40P,40Nと電極パターン46との間が接続されている。   (18) While the plating resist 33 is peeled off, the electroless plating film (not shown) and the copper foil 37C below the plating resist 33 are removed, and as shown in FIG. By the plating film 39, the electroless plating film, and the copper foil 37C, the conductor layer 22 having the wiring pattern 22A and the electrode pattern 46 is formed on each of the insulating layers 21 on the front and back of the core substrate 11. In addition, the wiring pattern 22 </ b> A of the conductor circuit layer 12 and the conductor layer 22 is connected by the via conductor 17. The electrode vias 45 connect between the thermoelectric elements 40P and 40N and the electrode pattern 46.

(19)図7(B)に示されるように、コア基板11の表裏の各導体層22上にソルダーレジスト層26が積層される。   (19) As shown in FIG. 7B, a solder resist layer 26 is laminated on each conductor layer 22 on the front and back of the core substrate 11.

(20)次いで、ソルダーレジスト層26の所定箇所にバンプ用の開口部26Hが形成され、各導体層22のうち開口部から露出した部分がパッド29になる。以上で、図1に示される放熱基板10が完成する。   (20) Next, an opening 26H for a bump is formed at a predetermined position of the solder resist layer 26, and a portion of each conductor layer 22 exposed from the opening becomes a pad 29. Thus, the heat dissipation board 10 shown in FIG. 1 is completed.

本実施形態の放熱基板10の構造及び製造方法に関する説明は以上である。次に放熱基板10の作用効果を説明する。本実施形態の放熱基板10は、ペルチェ素子モジュール50が内蔵されている。これにより、放熱だけでなく、発熱と吸熱の切り替えによる温度制御を行い得る。   The description of the structure and the manufacturing method of the heat dissipation board 10 of the present embodiment has been described above. Next, the function and effect of the heat dissipation board 10 will be described. The heat dissipation board 10 of the present embodiment has a Peltier element module 50 built therein. Thus, not only heat dissipation but also temperature control by switching between heat generation and heat absorption can be performed.

また、熱電素子40P,40Nは、N型熱電素子板40NB及びP型熱電素子板の表裏の両面を絶縁膜43で覆った後に、切断している。これにより、熱電素子40P,40Nの金属層42の切断面にバリが発生することが抑えられ、熱電素子40P,40N間のバリによる短絡が抑制される。   The thermoelectric elements 40P and 40N are cut after the front and back surfaces of the N-type thermoelectric element plate 40NB and the P-type thermoelectric element plate are covered with the insulating film 43. This suppresses generation of burrs on the cut surfaces of the metal layers 42 of the thermoelectric elements 40P and 40N, and suppresses a short circuit due to burrs between the thermoelectric elements 40P and 40N.

また、金属層42にバリが発生してしまうと、熱電素子40P,40Nの外縁部を切除することとなるため、金属層42の表面積が小さくなる。一方、本実施形態の放熱基板10は、切断する前にN型熱電素子板40NB及びP型熱電素子板の表裏の両面を絶縁膜43で覆うことで、バリの発生が抑制されているため、外縁部を切除する必要がなく表面積が小さくならないので、金属層42上に配置可能な電極用ビア45の総面積を増やすことが可能となる。   If burrs are generated on the metal layer 42, the outer edges of the thermoelectric elements 40P and 40N are cut off, and the surface area of the metal layer 42 is reduced. On the other hand, since the heat dissipation board 10 of the present embodiment covers the front and back surfaces of the N-type thermoelectric element plate 40NB and the P-type thermoelectric element plate with the insulating film 43 before cutting, the occurrence of burrs is suppressed. Since the outer edge does not need to be cut off and the surface area does not decrease, the total area of the electrode vias 45 that can be arranged on the metal layer 42 can be increased.

[他の実施形態]
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following are provided without departing from the gist. It can be changed and implemented.

(1)上記実施形態では、各熱電素子40P,40Nの表裏の両面の全面が絶縁膜43で覆われる構成であったが、外縁部のみを覆う構成であってもよい。   (1) In the above embodiment, the entire front and back surfaces of each of the thermoelectric elements 40P and 40N are covered with the insulating film 43. However, the configuration may be such that only the outer edges are covered.

(2)上記実施形態では、P型熱電素子40P及びN型熱電素子40Nの両方を絶縁膜43で覆う構成であったが、P型熱電素子40P又はN型熱電素子40Nの何れか一方のみを覆う構成であってもよい。   (2) In the above embodiment, the P-type thermoelectric element 40P and the N-type thermoelectric element 40N are both covered with the insulating film 43. However, only one of the P-type thermoelectric element 40P and the N-type thermoelectric element 40N is used. The cover may be configured.

(3)上記実施形態のP型熱電素子40P及びN型熱電素子40Nは、その平面形状が長方形であったが、他の多角形状であってもよいし、円形、楕円形又は長円形であってもよい。   (3) The planar shape of the P-type thermoelectric element 40P and the N-type thermoelectric element 40N of the above embodiment is rectangular, but may be other polygonal shapes, circular, elliptical, or oblong. You may.

(5)上記実施形態では、コア基板11のキャビティ16の内側面とP型熱電素子40P及びN型熱電素子40Nとの間に隙間が形成されていたが、キャビティ16の内側面にP型熱電素子40P及びN型熱電素子40Nが接触する構成であってもよい。   (5) In the above embodiment, a gap is formed between the inner surface of the cavity 16 of the core substrate 11 and the P-type thermoelectric element 40P and the N-type thermoelectric element 40N. The element 40P and the N-type thermoelectric element 40N may be configured to be in contact with each other.

(6)上記実施形態では、キャビティ16が1つのみ形成されていたが、キャビティ16を複数有する構成であってもよい。   (6) In the above embodiment, only one cavity 16 is formed, but a configuration having a plurality of cavities 16 may be employed.

10 放熱基板
11 コア基板
12 導体回路層
15 スルーホール導体
16 キャビティ
17 ビア導体
21 絶縁層
22 導体層
22A 配線パターン
40N N型熱電素子
40P P型熱電素子
41N N型半導体ブロック
41P P型半導体ブロック
42 金属層
43 絶縁膜
45 電極用ビア
46 電極パターン
46K 接続用端部
50 ペルチェ素子モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat dissipation board 11 Core board 12 Conductor circuit layer 15 Through-hole conductor 16 Cavity 17 Via conductor 21 Insulating layer 22 Conductive layer 22A Wiring pattern 40N N-type thermoelectric element 40P P-type thermoelectric element 41N N-type semiconductor block 41P P-type semiconductor block 42 Metal Layer 43 Insulating film 45 Electrode via 46 Electrode pattern 46K Connection end 50 Peltier element module

Claims (5)

キャビティを有するコア基板と、
前記キャビティ内に行列状に配置される複数の熱電素子と、
前記コア基板の表裏の両面に積層される絶縁層及び導体層を有する放熱基板であって、
前記導体層には、隣り合う前記熱電素子を直列接続する電極パターンが設けられ、
前記熱電素子は、
半導体ブロックと、
前記半導体ブロックの表裏の両面に積層されている金属層と、を有し、
前記金属層の少なくともエッジを覆う絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜の外側面と前記金属層の外側面とが面一に形成されている。
A core substrate having a cavity;
A plurality of thermoelectric elements arranged in a matrix in the cavity,
A heat dissipation substrate having an insulating layer and a conductor layer laminated on both the front and back surfaces of the core substrate,
The conductor layer is provided with an electrode pattern for connecting adjacent thermoelectric elements in series,
The thermoelectric element,
A semiconductor block;
Having a metal layer laminated on both the front and back surfaces of the semiconductor block,
An insulating film covering at least an edge of the metal layer is formed,
An outer surface of the insulating film and an outer surface of the metal layer are formed flush.
請求項1に記載の放熱基板であって、
前記絶縁膜は前記熱電素子の上面及び下面全面を覆っている。
The heat dissipation board according to claim 1,
The insulating film covers the entire upper and lower surfaces of the thermoelectric element.
請求項1又は2に記載の放熱基板であって、
前記電極パターンと各前記熱電素子とは、前記絶縁層を貫通する複数のビアで接続されている。
The heat dissipation board according to claim 1 or 2,
The electrode pattern and each of the thermoelectric elements are connected by a plurality of vias penetrating the insulating layer.
請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載の放熱基板であって、
前記複数の熱電素子には、P型熱電素子とN型熱電素子とが含まれ、
前記絶縁膜は、前記P型熱電素子又は前記N型熱電素子の何れか一方のみを覆う。
The heat dissipation board according to any one of claims 1 to 3, wherein
The plurality of thermoelectric elements include a P-type thermoelectric element and an N-type thermoelectric element,
The insulating film covers only one of the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element.
キャビティを有するコア基板を形成することと、
半導体ブロックと、前記半導体ブロックの表裏の両面に積層された金属層と、を有する複数の熱電素子を準備することと、
前記キャビティに複数の熱電素子を行列状に配置することと、
前記コア基板に絶縁層及び導体層を積層することと、
前記導体層に隣り合う前記熱電素子を直列接続する電極パターンを形成することと、を含む放熱基板の製造方法であって、
前記熱電素子の準備は、
大判の熱電素子板から前記熱電素子を切り出すことと、
前記切り出しの前に、前記熱電素子の金属層の表面を絶縁膜で被覆することと、を含む。
Forming a core substrate having a cavity;
Preparing a plurality of thermoelectric elements having a semiconductor block and metal layers stacked on both the front and back surfaces of the semiconductor block;
Arranging a plurality of thermoelectric elements in a matrix in the cavity,
Laminating an insulating layer and a conductor layer on the core substrate,
Forming an electrode pattern for connecting the thermoelectric elements adjacent to the conductor layer in series, comprising:
Preparation of the thermoelectric element,
Cutting out the thermoelectric elements from a large-format thermoelectric element plate,
Covering the surface of the metal layer of the thermoelectric element with an insulating film before the cutting.
JP2018171796A 2018-09-13 2018-09-13 Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof Pending JP2020043304A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018171796A JP2020043304A (en) 2018-09-13 2018-09-13 Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018171796A JP2020043304A (en) 2018-09-13 2018-09-13 Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020043304A true JP2020043304A (en) 2020-03-19

Family

ID=69798671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018171796A Pending JP2020043304A (en) 2018-09-13 2018-09-13 Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020043304A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116093560A (en) * 2023-03-02 2023-05-09 电子科技大学 Planar single-pole double-throw switch circuit structure formed by multiple layers of circuit boards

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116093560A (en) * 2023-03-02 2023-05-09 电子科技大学 Planar single-pole double-throw switch circuit structure formed by multiple layers of circuit boards

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180130761A1 (en) Semiconductor package, manufacturing method thereof, and electronic element module using the same
JP2016015433A (en) Circuit board and method of manufacturing the same
JP2016025143A (en) Circuit board and manufacturing method of the same
KR20180023384A (en) Electronic component embedded substrate and manufacturing method threrof
CN109413836B (en) Circuit board and preparation method thereof
JP2012244166A (en) Package structure and manufacturing method of the same
JP2017098404A (en) Wiring substrate and manufacturing method of the same
US10051740B2 (en) Wiring substrate and method for manufacturing same
JP5803998B2 (en) Method for manufacturing electronic component and method for manufacturing board-type terminal
JP5803997B2 (en) Manufacturing method of electronic parts
JP2018152508A (en) Printed Wiring Board
CN108353499B (en) Substrate and method for manufacturing substrate
JP2005051088A (en) Printed circuit board with heat conductive member, and method for manufacturing the same
JP2007318047A (en) Multilayer wiring board and manufacturing method therefor
JP2019201066A (en) Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof
JP5462450B2 (en) Component built-in printed wiring board and method for manufacturing component built-in printed wiring board
JP2010062199A (en) Circuit board
JPWO2018181678A1 (en) Wiring board and method of manufacturing the same
JP2020043304A (en) Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof
CN108353508B (en) Substrate and method for manufacturing substrate
JP5394560B2 (en) Composite multilayer substrate and module using the same
JP2012212951A (en) Composite multilayer substrate and module using the same
JP5539453B2 (en) Electronic component-mounted multilayer wiring board and manufacturing method thereof
JP2017005168A (en) Printed circuit board and method for manufacturing the same
JP2020043303A (en) Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190315