JP3214696B2 - Power module and method of manufacturing the same - Google Patents
Power module and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パワー用エレクト
ロニクス実装のためのパワーモジュール及びその製造方
法に関する。The present invention relates to a power module for mounting power electronics and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化に伴
い、半導体素子の高密度化、高機能化が一層要求されて
いる。また、それらを実装するための回路基板も小型で
高密度のものが要求されており、そのために、回路基板
の放熱性を考慮した設計が重要となってきている。従来
の回路基板としてのプリント基板の多くはガラス−エポ
キシ樹脂によって成形されたものであったが、回路基板
の放熱性を改良するためにアルミニウムなどの金属基板
を使用し、この金属基板の片面もしくは両面に絶縁層を
介して回路パターンを形成した金属ベース基板も知られ
ている。また、さらに高い熱伝導性が要求される場合に
は、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミック基板
に銅板をダイレクトに接合した基板も使用されている。2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices have become higher in performance and smaller in size, higher density and higher functionality of semiconductor devices have been required. In addition, a circuit board for mounting them is required to be small and high-density. Therefore, it is important to design the circuit board in consideration of heat radiation. Many printed circuit boards as conventional circuit boards are molded from glass-epoxy resin.However, in order to improve the heat dissipation of the circuit board, a metal board such as aluminum is used. A metal base substrate having a circuit pattern formed on both surfaces via an insulating layer is also known. Further, when higher thermal conductivity is required, a substrate in which a copper plate is directly bonded to a ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride is also used.
【0003】比較的小電力の半導体素子を実装するため
の回路基板としては、一般的に金属ベース基板が使用さ
れるが、熱伝導性を良好にするためには絶縁層の厚みを
薄くしなければならないため、アルミニウムなどの金属
基板と回路パターンとの間でノイズの影響を受けると共
に、絶縁耐圧にもやや課題を有している。As a circuit board for mounting a semiconductor device with relatively low power, a metal base board is generally used. However, in order to improve thermal conductivity, the thickness of an insulating layer must be reduced. Therefore, the circuit pattern is affected by noise between a metal substrate such as aluminum or the like and the circuit pattern, and also has a problem in withstand voltage.
【0004】上記した金属ベース基板やセラミック基板
は、性能とコストの面で両立が困難であるため、近年、
熱硬化性樹脂に熱伝導性フィラーを混合した組成物をシ
ート状に加工し、電極であるリードフレームを一体成形
によって形成した熱伝導モジュールが提案されている
(特開平9−298344号公報、特開平9−3213
95号公報、特開平09−199822号公報)。[0004] The above-mentioned metal base substrates and ceramic substrates are difficult to achieve both in terms of performance and cost.
There has been proposed a heat conduction module in which a composition obtained by mixing a thermosetting resin and a heat conductive filler is processed into a sheet shape, and a lead frame as an electrode is formed by integral molding (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-298344; Kaihei 9-3213
95, JP-A-09-199822).
【0005】本熱伝導モジュールは、熱伝導性を良好に
するための無機フィラーと、熱硬化性樹脂組成物とを含
み、熱硬化性樹脂が未硬化状態では可撓性を有し、硬化
後はリジットとなるシート状物からなる。本シート状物
は、その可撓性を利用して、所望の形状に成型、加工す
ることが可能であり、本シート状物と大電流に対応でき
るリードフレームとを熱プレスによって加熱加圧するこ
とにより、リードフレームと一体化した熱伝導モジュー
ルが得られる。[0005] The present heat conduction module contains an inorganic filler for improving heat conductivity and a thermosetting resin composition. The thermosetting resin has flexibility in an uncured state, and has a Is made of a rigid sheet. The sheet can be molded and processed into a desired shape by utilizing its flexibility, and the sheet and a lead frame capable of handling a large current are heated and pressed by a hot press. Thereby, a heat conduction module integrated with the lead frame is obtained.
【0006】図7に、従来の熱伝導モジュールの完成断
面図を示す。図7において、701は無機フィラーと熱
硬化性樹脂との混合物、702はリードフレーム、70
3は放熱板、704はリードフレーム702を曲げ加工
した端子部分、705はリードフレーム704上に実装
した受動部品である。FIG. 7 shows a completed sectional view of a conventional heat conduction module. 7, reference numeral 701 denotes a mixture of an inorganic filler and a thermosetting resin; 702, a lead frame;
Reference numeral 3 denotes a heat sink, 704 denotes a terminal portion obtained by bending the lead frame 702, and 705 denotes a passive component mounted on the lead frame 704.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した熱
伝導モジュールにおいては、大電流に対応するために板
厚の厚いリードフレームが用いられるので、微細な配線
パターンを形成することは困難である。このため、無機
フィラーと熱硬化性樹脂で構成される高放熱部と微細配
線の必要な制御回路部などを分けて搭載するか、2段に
重ねる構成を取る必要がある。しかし、これでは、電源
回路やパワー回路を小型化することが困難となる。However, in the above-described heat conduction module, it is difficult to form a fine wiring pattern because a thick lead frame is used to cope with a large current. For this reason, it is necessary to separately mount a high heat radiation portion composed of an inorganic filler and a thermosetting resin and a control circuit portion requiring fine wiring, or to adopt a configuration in which the control circuit portion is stacked in two stages. However, this makes it difficult to reduce the size of the power supply circuit and the power circuit.
【0008】また、上記した熱伝導モジュールにおける
リードフレームの導体配線パターンは、大電流に対応す
るために厚い金属板を金型によって打ち抜いて形成され
るのが一般的である。しかし、この方法で作製される導
体配線パターンは、すべて位置決め用導線によってリー
ドフレームの外枠に接続された構造を有している。これ
は、リードフレームを打ち抜いて加工する際に、分離さ
れたパターンが存在すると脱落してしまうため、すべて
の配線パターンが外枠に接続された構造をとらざるを得
ないからである。また、加工後のリードフレームの電極
パターンが接触によって所定の位置からずれることを防
止するために、タイバーと呼ばれる位置決め用のパター
ンを配線パターン間に設けることもある。そして、この
ように、すべての配線パターンを外枠に接続し、タイバ
ーを設けると、余分な配線が必要となる。このため、本
来の高密度配線を形成することが困難になるという問題
があった。In addition, the conductor wiring pattern of the lead frame in the above-described heat conduction module is generally formed by punching a thick metal plate with a mold in order to cope with a large current. However, the conductor wiring patterns produced by this method all have a structure connected to the outer frame of the lead frame by positioning conductors. This is because, when a lead frame is punched and processed, if a separated pattern is present, the lead frame falls off, so that a structure in which all wiring patterns are connected to the outer frame must be taken. In order to prevent the electrode pattern of the processed lead frame from being shifted from a predetermined position due to contact, a positioning pattern called a tie bar may be provided between the wiring patterns. When all the wiring patterns are connected to the outer frame and tie bars are provided, extra wiring is required. For this reason, there is a problem that it is difficult to form an original high-density wiring.
【0009】また、リードフレームとシート状物との成
型一体化という簡単な工法でモジュールを作製すること
ができる利点はあるものの、配線の多層化は困難であ
る。Further, although there is an advantage that a module can be manufactured by a simple method of molding and integrating a lead frame and a sheet-like material, it is difficult to form multilayer wiring.
【0010】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、放熱が必要な場所に
限定してリードフレームを用いながら、独立した島状の
配線パターンを形成することができ、しかも放熱をそれ
ほど必要としない場所には、微細配線パターンを形成す
ることができる既存のプリント基板を用いることのでき
る高密度なパワーモジュール及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem in the prior art, and it is possible to form an independent island-shaped wiring pattern while using a lead frame only in a place where heat radiation is required. It is an object of the present invention to provide a high-density power module that can use an existing printed circuit board on which a fine wiring pattern can be formed in a place where heat radiation is not so required, and a method of manufacturing the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るパワーモジュールの第1の構成は、補
強材と熱硬化性樹脂とを含む回路基板の厚み方向に貫通
する所望の部分には、無機フィラーと絶縁性樹脂とを含
む絶縁性樹脂混合物が前記回路基板の表面とほぼ面一に
埋没されており、前記回路基板の少なくとも一方の面に
は金属箔からなる配線パターンが形成されており、前記
絶縁性樹脂混合物の一方の面には、リードフレームが前
記回路基板の表面とほぼ面一に埋没されており、前記絶
縁性樹脂混合物の他方の面には、前記金属箔からなる配
線パターンが形成されていることを特徴とする。このパ
ワーモジュールの第1の構成によれば、部分的に回路基
板の放熱性を高めることができる。In order to achieve the above object, a first configuration of a power module according to the present invention comprises a desired portion penetrating in a thickness direction of a circuit board including a reinforcing material and a thermosetting resin. An insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin is buried substantially flush with the surface of the circuit board, and a wiring pattern made of a metal foil is formed on at least one surface of the circuit board. On one surface of the insulating resin mixture, a lead frame is buried almost flush with the surface of the circuit board, and on the other surface of the insulating resin mixture, Is formed. According to the first configuration of the power module, the heat radiation of the circuit board can be partially improved.
【0012】また、本発明に係るパワーモジュールの第
2の構成は、補強材と熱硬化性樹脂とを含む回路基板の
厚み方向に貫通する所望の部分には、無機フィラーと絶
縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物が前記回路基板の表
面とほぼ面一に埋没されており、前記回路基板の一方の
面には金属箔からなる配線パターンが形成されており、
前記絶縁性樹脂混合物の前記配線パターンが形成され前
記回路基板と同一の面には、リードフレームが前記回路
基板の表面とほぼ面一に埋没されており、前記絶縁性樹
脂混合物と前記回路基板の前記配線パターンが形成され
た面と反対側の面の全面には金属箔が放熱板として接着
されていることを特徴とする。このパワーモジュールの
第2の構成によれば、このパワーモジュールの第2の構
成によれば、部分的に回路基板の放熱性を高めることが
できる。また、絶縁性樹脂混合物と回路基板の配線パタ
ーンが形成された面と反対側の面の全面には金属箔が放
熱板として接着されているので、この金属箔を利用して
パワーモジュールを筐体などに半田付けによって実装す
ることも可能となる。In a second aspect of the power module according to the present invention, an inorganic filler and an insulating resin are provided in a desired portion penetrating in a thickness direction of a circuit board including a reinforcing material and a thermosetting resin. The insulating resin mixture containing is buried substantially flush with the surface of the circuit board, and a wiring pattern made of a metal foil is formed on one surface of the circuit board,
On the same surface as the circuit board on which the wiring pattern of the insulating resin mixture is formed, a lead frame is buried substantially flush with the surface of the circuit board. A metal foil is adhered as a heat sink on the entire surface opposite to the surface on which the wiring pattern is formed. According to the second configuration of the power module, it is possible to partially improve the heat radiation of the circuit board according to the second configuration of the power module. In addition, a metal foil is adhered as a heat radiating plate on the entire surface of the surface opposite to the surface on which the wiring pattern of the insulating resin mixture and the circuit board is formed. For example, it can be mounted by soldering.
【0013】また、本発明に係るパワーモジュールの第
3の構成は、補強材と熱硬化性樹脂とを含む回路基板の
厚み方向に貫通する所望の部分には、無機フィラーと絶
縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物が前記回路基板の表
面とほぼ面一に埋設されており、前記回路基板の両面に
は金属箔からなる配線パターンが形成されており、前記
絶縁性樹脂混合物の一方の面には、リードフレームが前
記回路基板の表面とほぼ面一に埋設されており、前記絶
縁性樹脂混合物の他方の面には、前記金属箔からなる配
線パターンが形成されており、前記金属箔からなる配線
パターンは、インナービアを介して前記リードフレーム
と電気的に接続されていることを特徴とする。このパワ
ーモジュールの第3の構成によれば、部分的に回路基板
の放熱性を高めることができると共に、インナービア接
続によって回路基板と高放熱部との電気的接続も可能と
なる。In a third configuration of the power module according to the present invention, an inorganic filler and an insulating resin are provided in a desired portion penetrating in a thickness direction of a circuit board including a reinforcing material and a thermosetting resin. The insulating resin mixture containing is buried substantially flush with the surface of the circuit board, and a wiring pattern made of metal foil is formed on both surfaces of the circuit board, and on one surface of the insulating resin mixture the lead frame is embedded substantially flush with the surface of the circuit board, wherein the other surface of the insulating resin mixture, the wiring pattern made of a metal foil is formed, consisting of the metal foil The wiring pattern is connected to the lead frame via the inner via.
And is electrically connected to the According to the third configuration of the power module, the heat dissipation of the circuit board can be partially improved, and the electrical connection between the circuit board and the high heat dissipation portion can be made by the inner via connection.
【0014】すなわち、本発明のパワーモジュールの構
成によれば、既存回路基板の所望の部分だけ、高濃度の
無機フィラーと絶縁性樹脂との混合物によって形成する
ことにより、極めて高い放熱性を確保することができ
る。特に厚み方向の熱伝導性を向上させて半導体素子か
らの発熱を放散するのに有効であり、安価で高密度化、
小型化が可能なパワーモジュールを実現することができ
る。That is, according to the configuration of the power module of the present invention, only a desired portion of the existing circuit board is formed of the mixture of the high-concentration inorganic filler and the insulating resin, thereby ensuring extremely high heat dissipation. be able to. In particular, it is effective to dissipate heat from the semiconductor element by improving the thermal conductivity in the thickness direction, and it is inexpensive and high density,
A power module that can be reduced in size can be realized.
【0015】また、本発明に係るパワーモジュールの第
1の製造方法は、補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリ
プレグの所望の箇所に、厚さ方向に貫通する所望の大き
さの開口部を穿設する工程と、前記開口部に無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填する工
程と、前記絶縁性樹脂混合物の表面に所望の配線パター
ン状に形成したリードフレームを重ねると共に、前記絶
縁性樹脂混合物を充填したプリプレグの両面に金属箔を
重ねる工程と、前記両面に重ねた金属箔の外側から加熱
加圧処理して、前記リードフレームを前記絶縁性樹脂混
合物に埋設させ、かつ、前記プリプレグ中の熱硬化性樹
脂成分を硬化させて、前記金属箔を前記プリプレグと接
着させる工程と、前記金属箔を所望の配線パターンにエ
ッチング成形する工程とを備えたことを特徴とする。こ
のパワーモジュールの第1の製造方法によれば、未硬化
状態のプリプレグに穿設した開口部にだけ、無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填させる
ことができるので、回路基板に放熱性に富む部分を局部
的に形成することができる。In a first method of manufacturing a power module according to the present invention, an opening of a desired size penetrating in a thickness direction is formed at a desired position of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin. Drilling, filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, and stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture. A step of laminating a metal foil on both sides of the prepreg filled with the insulating resin mixture, and a heating and pressurizing treatment from the outside of the metal foil laminated on the both sides to bury the lead frame in the insulating resin mixture, And a step of curing the thermosetting resin component in the prepreg to bond the metal foil to the prepreg, and etching the metal foil into a desired wiring pattern. Characterized in that a degree. According to the first method for manufacturing a power module, the insulating substrate mixture containing the inorganic filler and the insulating resin can be filled only in the opening formed in the uncured prepreg. In this case, a portion having high heat dissipation can be locally formed.
【0016】より具体的には、未硬化状態の熱硬化性樹
脂を溶剤で希釈して補強材に塗布又は含浸し、乾燥によ
って溶剤を除去したもの(プリプレグ)を用いる。そし
て、このプリプレグの所望の部分に、金型もしくはレー
ザ加工によって開口部を穿設し、離型フィルム上で無機
フィラーと絶縁性樹脂とを含む所定の重量の絶縁性混合
物を、前記開口部に滴下する。次いで、前記開口部に充
填した絶縁性混合物の部分に、銅板を加工して形成した
リードフレームを位置合わせして配置すると共に、プリ
プレグの両面に銅箔を配置し、熱プレスによって加熱加
圧する。最後に、プリプレグの両面の銅箔を化学エッチ
ング法などによって加工し、配線パターンを形成する。More specifically, an uncured thermosetting resin is diluted with a solvent, applied to or impregnated with a reinforcing material, and dried to remove the solvent (prepreg). An opening is formed in a desired portion of the prepreg by a mold or laser processing, and a predetermined weight of an insulating mixture containing an inorganic filler and an insulating resin is formed on the release film in the opening. Drip. Next, a lead frame formed by processing a copper plate is aligned and arranged on the portion of the insulating mixture filled in the opening, and copper foil is arranged on both surfaces of the prepreg, and heated and pressed by a hot press. Finally, the copper foil on both sides of the prepreg is processed by a chemical etching method or the like to form a wiring pattern.
【0017】尚、無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶
縁性混合物として、液状の熱硬化性樹脂を用いてシート
状に加工したものを使用し、これを前記開口部に挿入し
てもよい。また、絶縁性混合物を粉末状に加工し、所定
重量充填する方法も有効である。また、両面に微細配線
パターンを形成することができるので、高密度実装に向
く。As an insulating mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, a material processed into a sheet shape using a liquid thermosetting resin may be used and inserted into the opening. It is also effective to process the insulating mixture into a powder and fill it with a predetermined weight. Also, since fine wiring patterns can be formed on both surfaces, it is suitable for high-density mounting.
【0018】また、本発明に係るパワーモジュールの第
2の製造方法は、補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリ
プレグの所望の箇所に、厚さ方向に貫通する所望の大き
さの開口部を穿設する工程と、前記開口部に無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填する工
程と、前記絶縁性樹脂混合物の表面に所望の配線パター
ン状に形成したリードフレームを重ねると共に、前記絶
縁性樹脂混合物を充填したプリプレグの両面に金属箔を
重ねる工程と、前記両面に重ねた金属箔の外側から加熱
加圧処理して、前記リードフレームを前記絶縁性樹脂混
合物に埋設させ、かつ、前記プリプレグ中の熱硬化性樹
脂成分を硬化させて、前記金属箔を前記プリプレグと接
着させる工程と、前記リードフレーム側に形成した前記
金属箔を所望の配線パターンにエッチング成形する工程
とを備えたことを特徴とする。このパワーモジュールの
第2の製造方法によれば、リードフレーム側と反対側の
面の金属箔を全面に残こすことにより、絶縁性樹脂混合
物層の放熱性をさらに高めることができる。[0018] In a second method of manufacturing a power module according to the present invention, an opening of a desired size penetrating in a thickness direction is formed at a desired location of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin. Drilling, filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, and stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture. A step of laminating a metal foil on both sides of the prepreg filled with the insulating resin mixture, and a heating and pressurizing treatment from the outside of the metal foil laminated on the both sides to bury the lead frame in the insulating resin mixture, Curing the thermosetting resin component in the prepreg to adhere the metal foil to the prepreg; and disposing the metal foil formed on the lead frame side to a desired distribution. Characterized by comprising the step of etching forming the pattern. According to the second method of manufacturing the power module, the heat radiation of the insulating resin mixture layer can be further improved by leaving the metal foil on the surface opposite to the lead frame side on the entire surface.
【0019】また、本発明に係るパワーモジュールの第
3の製造方法は、補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリ
プレグの所望の箇所に、厚さ方向に貫通する所望の大き
さの開口部を穿設する工程と、前記開口部に無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填する工
程と、前記絶縁性樹脂混合物を充填したプリプレグに、
厚さ方向に貫通する貫通孔を穿設し、前記貫通孔に導電
性ペーストを充填する工程と、前記絶縁性樹脂混合物の
表面に所望の配線パターン状に形成したリードフレーム
を重ねると共に、前記絶縁性樹脂混合物を充填したプリ
プレグの両面に金属箔を重ねる工程と、前記両面に重ね
た金属箔の外側から加熱加圧処理して、前記リードフレ
ームを前記絶縁性樹脂混合物に埋設させ、かつ、前記プ
リプレグ中の熱硬化性樹脂成分を硬化させて、前記金属
箔を前記プリプレグと接着させると共に、前記導電性ペ
ーストの硬化によってインナービア接続を形成する工程
と、前記金属箔を所望の配線パターンにエッチング成形
する工程とを備えたことを特徴とする。このパワーモジ
ュールの第3の製造方法によれば、未硬化状態のプリプ
レグに穿設した開口部にだけ、無機フィラーと絶縁性樹
脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填させることができ、
かつ、導電性ペーストによって層間の電気的接続も可能
となる。その結果、回路基板に放熱性に富む部分を局部
的に作製することができると共に、パワーモジュールと
して高密度実装でしかも安価な回路基板が得られる。In a third method of manufacturing a power module according to the present invention, an opening having a desired size penetrating in a thickness direction is formed at a desired position of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin. The step of piercing, the step of filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, and the prepreg filled with the insulating resin mixture,
Forming a through-hole penetrating in the thickness direction, filling the through-hole with a conductive paste, and superposing a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture, A step of laminating a metal foil on both sides of a prepreg filled with a conductive resin mixture, and heating and pressurizing from the outside of the metal foil laminated on the both sides, embedding the lead frame in the insulating resin mixture, and Curing the thermosetting resin component in the prepreg, bonding the metal foil to the prepreg, forming an inner via connection by curing the conductive paste, and etching the metal foil to a desired wiring pattern Molding step. According to the third manufacturing method of the power module, only the opening formed in the uncured prepreg can be filled with the insulating resin mixture containing the inorganic filler and the insulating resin,
In addition, the conductive paste allows electrical connection between layers. As a result, a portion having high heat dissipation can be locally formed on the circuit board, and a high-density and inexpensive circuit board can be obtained as a power module.
【0020】より具体的には、未硬化状態の熱硬化性樹
脂を溶剤で希釈して補強材に塗布又は含浸し、乾燥によ
って溶剤を除去したもの(プリプレグ)を用いる。そし
て、このプリプレグの所望の部分に、金型もしくはレー
ザ加工によって開口部を穿設し、離型フィルム上で無機
フィラーと絶縁性樹脂とを含む所定の重量の絶縁性混合
物を、前記開口部に滴下する。次いで、絶縁性混合物を
充填したプリプレグにレーザ加工法やパンチング加工法
によって貫通孔を穿設し、導電性フィラーと熱硬化性樹
脂とを含む導電性ペーストを、印刷法によって前記貫通
孔に充填する。貫通孔を穿設する場所は、プリプレグ部
分であってもよいし絶縁性樹脂混合物層であってもよ
い。そして、前記開口部に充填した絶縁性混合物の部分
に、銅板を加工して形成したリードフレームを位置合わ
せして配置すると共に、プリプレグの両面に銅箔を配置
し、熱プレスによって加熱加圧する。最後に、プリプレ
グの両面の銅箔を化学エッチング法などによって加工
し、配線パターンを形成する。More specifically, an uncured thermosetting resin is diluted with a solvent, applied or impregnated with a reinforcing material, and dried to remove the solvent (prepreg). An opening is formed in a desired portion of the prepreg by a mold or laser processing, and a predetermined weight of an insulating mixture containing an inorganic filler and an insulating resin is formed on the release film in the opening. Drip. Next, a through hole is formed in the prepreg filled with the insulating mixture by a laser processing method or a punching processing method, and a conductive paste containing a conductive filler and a thermosetting resin is filled in the through hole by a printing method. . The place where the through hole is formed may be a prepreg portion or an insulating resin mixture layer. Then, a lead frame formed by processing a copper plate is aligned and arranged on the portion of the insulating mixture filled in the opening, and copper foil is arranged on both surfaces of the prepreg, and heated and pressed by a hot press. Finally, the copper foil on both sides of the prepreg is processed by a chemical etching method or the like to form a wiring pattern.
【0021】尚、無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶
縁性混合物として、液状の熱硬化性樹脂を用いてシート
状に加工したものを使用し、これを前記開口部に挿入し
てもよい。また、絶縁性混合物を粉末状に加工し、所定
重量充填する方法も有効である。As an insulating mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, a material processed into a sheet shape using a liquid thermosetting resin may be used and inserted into the opening. It is also effective to process the insulating mixture into a powder and fill it with a predetermined weight.
【0022】導電性ペースト中の導電性フィラーとして
は、銅、金、ニッケル、半田などを用いることができ
る。この場合、導電性ペーストは加熱加圧による硬化に
よって圧縮され、成分中の熱硬化性樹脂がプリプレグ
や、絶縁性樹脂混合物層に浸透して、導電性フィラーの
量が実質的に増大するので、高い導電性を発揮させるこ
とが可能となる。また、導電性ペーストの形成により、
両面基板の層間の電気的接続が可能となるので、高密度
配線、パワーモジュールの小型化に有効である。As the conductive filler in the conductive paste, copper, gold, nickel, solder and the like can be used. In this case, the conductive paste is compressed by curing by heating and pressing, and the thermosetting resin in the components penetrates into the prepreg or the insulating resin mixture layer, so that the amount of the conductive filler substantially increases. It is possible to exhibit high conductivity. Also, by forming the conductive paste,
Since electrical connection between the layers of the double-sided board becomes possible, it is effective for high-density wiring and miniaturization of the power module.
【0023】また、本発明に係るパワーモジュールの第
4の製造方法は、両面に配線パターンを有し、補強材と
熱硬化性樹脂とを含む回路基板の所望の箇所に、厚さ方
向に貫通する所望の大きさの開口部を穿設する工程と、
前記開口部に無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性
樹脂混合物を充填する工程と、前記絶縁性樹脂混合物の
表面に所望の配線パターン状に形成したリードフレーム
を重ね、前記リードフレームを重ねた前記回路基板を加
熱加圧処理して、前記リードフレームを前記絶縁性樹脂
混合物に埋設させる工程とを備えたことを特徴とする。
このパワーモジュールの第4の製造方法によれば、特定
の部分だけ放熱性を高めたパワーモジュールを作製する
ことができるここで、回路基板は、補強材に熱硬化性樹
脂を含浸し、金属箔を接着した硬化済み両面配線基板で
あり、ガラスや有機繊維を織布としたものとエポキシ樹
脂とを含む安価な回路基板を用いることができる。In a fourth method for manufacturing a power module according to the present invention, the power module has a wiring pattern on both surfaces and penetrates a desired portion of a circuit board including a reinforcing material and a thermosetting resin in a thickness direction. Drilling an opening of the desired size,
A step of filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture, and stacking the lead frame; Heating and pressurizing the circuit board to bury the lead frame in the insulating resin mixture.
According to the fourth manufacturing method of the power module, it is possible to manufacture a power module in which heat radiation is improved only in a specific portion. Here, the circuit board is obtained by impregnating a reinforcing material with a thermosetting resin, forming a metal foil. Is a cured double-sided wiring board to which glass or an organic fiber is woven and an inexpensive circuit board containing an epoxy resin can be used.
【0024】また、本発明に係るパワーモジュールの第
5の製造方法は、両面に配線パターンを有し、補強材と
熱硬化性樹脂とを含む回路基板の所望の箇所に、厚さ方
向に貫通する所望の大きさの開口部を穿設する工程と、
前記開口部に無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性
樹脂混合物を充填する工程と、前記絶縁性樹脂混合物の
一方の面に所望の配線パターン状に形成したリードフレ
ームを重ねると共に、前記絶縁性樹脂混合物の他方の全
面に金属箔を重ね、前記リードフレームと前記金属箔を
重ねた前記回路基板を加熱加圧処理して、前記リードフ
レームを前記絶縁性樹脂混合物に埋設させ、かつ、前記
金属箔を放熱板として接着させる工程とを備えたことを
特徴とする。このパワーモジュールの第5の製造方法に
よれば、特定の部分だけ放熱性を高めたパワーモジュー
ルを作製することができる。ここで、回路基板は、補強
材に熱硬化性樹脂を含浸し、金属箔を接着させた硬化済
み両面配線基板であり、ガラスや有機繊維を織布とした
ものとエポキシ樹脂樹脂とを含む安価な回路基板を用い
ることができる。また、リードフレームを埋設した絶縁
性樹脂混合物の反対側の面の全面に金属箔を残こすよう
にしたことにより、絶縁性樹脂混合物層の放熱性をさら
に高めることができる。In a fifth method of manufacturing a power module according to the present invention, the power module has a wiring pattern on both sides and penetrates a desired portion of a circuit board including a reinforcing material and a thermosetting resin in a thickness direction. Drilling an opening of the desired size,
Filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, and stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on one surface of the insulating resin mixture, A metal foil is overlaid on the other entire surface of the resin mixture, and the circuit board on which the lead frame and the metal foil are overlaid is heated and pressed to embed the lead frame in the insulating resin mixture, and Bonding the foil as a heat sink. According to the fifth method of manufacturing a power module, it is possible to manufacture a power module in which only a specific portion has improved heat dissipation. Here, the circuit board is a cured double-sided wiring board in which a thermosetting resin is impregnated in a reinforcing material and a metal foil is adhered, and is inexpensive including a glass or organic fiber woven fabric and an epoxy resin resin. A simple circuit board can be used. In addition, by leaving the metal foil on the entire surface on the opposite side of the insulating resin mixture in which the lead frame is embedded, the heat dissipation of the insulating resin mixture layer can be further enhanced.
【0025】また、前記本発明のパワーモジュールの第
1〜第5の製造方法においては、前記絶縁性樹脂混合物
が、無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含
み、かつ、前記プリプレグと同一の厚みに形成されたシ
ート状物からなるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、所望の寸法に打ち抜き、プリプレグの開口部に位置
合わせして、簡易に挿入することができる。Further, in the first to fifth methods for manufacturing a power module according to the present invention, the insulating resin mixture contains an inorganic filler and an uncured thermosetting resin, and the prepreg comprises It is preferable that the sheet-like material is formed to have the same thickness. According to this preferred example, it is possible to punch into a desired size, align with the opening of the prepreg, and insert it easily.
【0026】また、前記本発明のパワーモジュールの第
1〜第5の製造方法においては、前記絶縁性樹脂混合物
が、無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む
粉体混合物であるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、一定重量を計測してプリプレグの開口部に充填する
ことができるので、正確な充填量を確保することができ
る。In the first to fifth methods for manufacturing a power module according to the present invention, the insulating resin mixture is a powder mixture containing an inorganic filler and an uncured thermosetting resin. Is preferred. According to this preferred example, since a fixed weight can be measured and filled into the opening of the prepreg, an accurate filling amount can be ensured.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to embodiments.
【0028】[第1の実施の形態]本発明のパワーモジ
ュールにおいては、微細配線パターンを有する回路基板
の所望の部分にだけ、放熱性を高め、大電流を処理する
ことのできるリードフレームが形成されている。また、
リードフレームが形成される回路基板の所望の部分に
は、高濃度の無機フィラーを絶縁性樹脂によって結合し
た絶縁性樹脂混合物が設けられている。[First Embodiment] In a power module of the present invention, a lead frame capable of increasing heat radiation and processing a large current is formed only on a desired portion of a circuit board having a fine wiring pattern. Have been. Also,
A desired portion of the circuit board on which the lead frame is formed is provided with an insulating resin mixture in which a high-concentration inorganic filler is bonded by an insulating resin.
【0029】図1に、このパワーモジュールの断面図を
示す。図1において、101は補強材に熱硬化性樹脂を
含浸してなる回路基板、102は回路基板101に形成
した開口部に充填された無機フィラーと絶縁性樹脂とを
含む絶縁性樹脂混合物、103は放熱性の高い絶縁性樹
脂混合物102に形成された大電流回路に適したリード
フレーム、104は金属箔からなる微細配線パターンで
ある。図1に示すように、本パワーモジュールは、回路
基板101の所望の部分に放熱性の高い高熱伝導層とし
ての絶縁性樹脂混合物102が設けられた構造を有して
いる。FIG. 1 is a sectional view of the power module. In FIG. 1, 101 is a circuit board obtained by impregnating a thermosetting resin into a reinforcing material, 102 is an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin filled in an opening formed in the circuit board 101, 103 Is a lead frame suitable for a large current circuit formed on the insulating resin mixture 102 having high heat dissipation, and 104 is a fine wiring pattern made of metal foil. As shown in FIG. 1, the present power module has a structure in which an insulating resin mixture 102 as a high heat conductive layer having high heat dissipation is provided on a desired portion of a circuit board 101.
【0030】成形後のパワーモジュールの高放熱部分に
おいては、無機フィラーが絶縁性樹脂中で相互に接触し
て高密度に配合されており、他の部分には微細配線パタ
ーン104が形成されている。In the high heat radiation part of the molded power module, the inorganic filler is mixed in the insulating resin at a high density in contact with each other, and the fine wiring pattern 104 is formed in the other part. .
【0031】無機フィラーとしては、電気的に絶縁で、
かつ、熱伝導度の大きい無機物質の粒状物が用いられ、
例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア、窒化アルミニ
ウム及び窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも
1種の粒子が用いられる。特に機械的強度の面ではアル
ミナ粒子、シリカ粒子が良好であり、また、熱伝導度の
面ではマグネシア粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ホ
ウ素粒子が良好である。As the inorganic filler, it is electrically insulated,
And, a granular material of an inorganic substance having a large thermal conductivity is used,
For example, at least one kind of particles selected from the group consisting of alumina, silica, magnesia, aluminum nitride, and boron nitride is used. In particular, alumina particles and silica particles are good in terms of mechanical strength, and magnesia particles, aluminum nitride particles, and boron nitride particles are good in terms of thermal conductivity.
【0032】無機フィラーの粒径は、0.1〜100μ
mの範囲にあるのが望ましい。The particle size of the inorganic filler is 0.1 to 100 μm.
m.
【0033】また、無機フィラーとしては、繊維状のも
のも好んで用いられる。繊維状の無機フィラーとして
は、例えば、アルミナ、シリカ及びマグネシアからなる
群から選ばれた少なくとも1種が用いられる。繊維状の
無機フィラーを用いれば、絶縁性樹脂混合物102の機
械的強度を増加させることができると共に、樹脂中にあ
って相互接触の頻度が高くなるので、絶縁性樹脂混合物
102の熱伝導度を高くすることができる。As the inorganic filler, a fibrous filler is also preferably used. As the fibrous inorganic filler, for example, at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and magnesia is used. When the fibrous inorganic filler is used, the mechanical strength of the insulating resin mixture 102 can be increased, and the frequency of mutual contact in the resin increases, so that the thermal conductivity of the insulating resin mixture 102 is reduced. Can be higher.
【0034】これら繊維状の無機フィラーとしては、そ
の径が0.1〜100μmの範囲にあり、かつ、繊維長
が200μm以上であるアスペクト比の大きいものが望
ましい。As these fibrous inorganic fillers, those having a diameter in the range of 0.1 to 100 μm and a fiber length of 200 μm or more and a large aspect ratio are desirable.
【0035】また、無機フィラーを固結するための絶縁
性樹脂としては、熱硬化性樹脂が望ましく、特に、加熱
加圧による硬化後の基板強度が高く、耐熱性も良好であ
るものが望ましい。中でも、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂及びシアネート樹脂からなる群から選ばれた1つで
あるのが望ましい。臭素化したエポキシ樹脂は、硬化後
の耐熱性、難燃性に優れ、機械的強度も良好であるの
で、特に望ましい。As the insulating resin for consolidating the inorganic filler, a thermosetting resin is desirable, and in particular, a resin having high substrate strength and good heat resistance after curing by heating and pressing is desirable. Among them, one selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin and a cyanate resin is preferable. Brominated epoxy resins are particularly desirable because they have excellent heat resistance and flame retardancy after curing and good mechanical strength.
【0036】リードフレーム103は、微細配線パター
ン104を形成する金属箔の2倍以上の厚みを有するの
が望ましい。放熱性を要求される部分には大電流を流す
必要があるからである。また、リードフレーム103
は、銅からなり、かつ、その表面が化学エッチングに耐
える金属によってメッキ処理されているのが望ましい。
銅箔からなる微細配線パターン104を化学エッチング
法によって形成する際に、リードフレーム103がエッ
チング処理されるのを防止することができるからであ
る。化学エッチングに耐える金属は、ニッケル、錫、半
田及び金からなる群から選ばれた少なくとも1種である
のが望ましい。銅箔からなる微細配線パターン104を
化学エッチング法によって形成する際には、塩化銅、塩
化鉄が用いられるからである。The thickness of the lead frame 103 is preferably twice or more the thickness of the metal foil forming the fine wiring pattern 104. This is because it is necessary to flow a large current to a portion where heat dissipation is required. Also, the lead frame 103
Is preferably made of copper and the surface thereof is plated with a metal that resists chemical etching.
This is because the lead frame 103 can be prevented from being etched when the fine wiring pattern 104 made of copper foil is formed by the chemical etching method. The metal that resists chemical etching is desirably at least one selected from the group consisting of nickel, tin, solder and gold. This is because copper chloride or iron chloride is used when the fine wiring pattern 104 made of copper foil is formed by a chemical etching method.
【0037】回路基板101の補強材は、ガラス質もし
くは有機質の繊維の織布又は不織布からなるのが望まし
い。回路基板101としての適度な弾性と機械強度を必
要とするからである。特に、補強材として有機質の繊維
を用いれば、回路基板の軽量化を図ることができ、中で
も織布を用いることにより、基板のそりを小さくするこ
とができる。The reinforcing material of the circuit board 101 is preferably made of a woven or nonwoven fabric of glassy or organic fibers. This is because the circuit board 101 needs appropriate elasticity and mechanical strength. In particular, if organic fibers are used as the reinforcing material, the weight of the circuit board can be reduced, and in particular, the use of woven fabric can reduce the warpage of the board.
【0038】尚、絶縁性樹脂混合物のリードフレームが
埋設された面と反対側の面に形成された金属箔上に、さ
らに放熱板を接着させることにより、絶縁性樹脂混合物
の放熱性をさらに高めることができる。The heat radiation of the insulating resin mixture is further enhanced by bonding a heat radiating plate to the metal foil formed on the surface opposite to the surface on which the lead frame of the insulating resin mixture is embedded. be able to.
【0039】この場合、放熱板の材料としては、アルミ
又は銅が望ましい。銅は熱伝導性に富み、放熱を効率良
く行うことができるからである。また、アルミは銅より
熱伝導性が劣るが、比重が小さいためにパワーモジュー
ルの軽量化に寄与することができるからである。In this case, the material of the heat sink is preferably aluminum or copper. This is because copper has a high thermal conductivity and can efficiently dissipate heat. Further, aluminum is inferior in heat conductivity to copper, but because of its low specific gravity, it can contribute to weight reduction of the power module.
【0040】以上のように構成されたパワーモジュール
は、補強材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグに、
厚さ方向に貫通する所望の大きさの開口部を穿設する工
程と、前記開口部に無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む
絶縁性樹脂混合物を充填する工程と、前記絶縁性樹脂混
合物の表面に所望の配線パターン状に形成したリードフ
レームを重ねると共に、前記絶縁性樹脂混合物を充填し
たプリプレグの両面に金属箔を重ねる工程と、前記両面
に重ねた金属箔の外側から加熱加圧処理して、前記リー
ドフレームを前記絶縁性樹脂混合物に埋設させ、かつ、
前記プリプレグ中の熱硬化性樹脂成分を硬化させて、前
記金属箔を前記プリプレグと接着させる工程と、前記金
属箔を所望の配線パターンにエッチング成形する工程と
により作製される。The power module constructed as described above is obtained by adding a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin,
A step of forming an opening having a desired size penetrating in the thickness direction, a step of filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, and a surface of the insulating resin mixture. A step of laminating a lead frame formed in a desired wiring pattern shape, a step of laminating a metal foil on both sides of a prepreg filled with the insulating resin mixture, and a heating and pressurizing treatment from the outside of the metal foil laminated on the both sides. Burying the lead frame in the insulating resin mixture, and
It is produced by a step of curing a thermosetting resin component in the prepreg and bonding the metal foil to the prepreg, and a step of etching-molding the metal foil into a desired wiring pattern.
【0041】プリプレグは、基板強度を確保するための
補強材と、金属箔及び絶縁性樹脂混合物との接着性を確
保するための熱硬化性樹脂とを含むのが望ましい。The prepreg preferably contains a reinforcing material for securing the strength of the substrate and a thermosetting resin for securing the adhesion between the metal foil and the insulating resin mixture.
【0042】また、プリプレグとしては、被圧縮性が大
きく、すなわち、シート両面から加圧された場合にその
厚み方向に変形し易く、また、樹脂成分を吸収ないし浸
透できる程度の液吸収性を有し、加熱加圧時に絶縁性樹
脂混合物中の樹脂を浸透させることができるものが望ま
しい。このようなプリプレグの補強材としては、加熱加
圧に耐える耐熱性の合成繊維やガラス繊維の不織布が用
いられる。プリプレグの厚みは、加圧時の厚みが成形目
的の基板厚みとなるように、また、加圧時の変形量を考
慮して決定される。The prepreg has high compressibility, that is, it is easily deformed in the thickness direction when pressed from both sides of the sheet, and has a liquid absorbency enough to absorb or penetrate the resin component. However, it is desirable that the resin in the insulating resin mixture can be penetrated at the time of heating and pressing. As a reinforcing material for such a prepreg, a nonwoven fabric of heat-resistant synthetic fiber or glass fiber that can withstand heat and pressure is used. The thickness of the prepreg is determined so that the thickness at the time of pressurization becomes the thickness of the substrate to be molded, and in consideration of the amount of deformation at the time of pressurization.
【0043】プリプレグに開口部を穿設し、絶縁性樹脂
混合物を充填する際には、プリプレグの両表面にカバー
フィルムを貼り合わせるのが望ましい。カバーフィルム
を貼り合わせるのは、絶縁性樹脂混合物を充填する際に
プリプレグの表面から先に絶縁性樹脂成分がプリプレグ
に吸収されるのを防止すると共に、プリプレグの表面の
汚染を防止するためである。カバーフィルムとしては、
例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ
フェニレンサルファイト(PPS)などの樹脂フィルム
を使用することができる。また、開口部は、プリプレグ
を、例えば、パンチによって剪断して形成することがで
きる。その開口部は、プリプレグの所望の部分に任意の
数だけ形成することができる。When an opening is formed in the prepreg and the insulating resin mixture is filled, it is desirable to attach cover films to both surfaces of the prepreg. The reason for attaching the cover film is to prevent the insulating resin component from being absorbed into the prepreg from the surface of the prepreg when filling the insulating resin mixture, and to prevent contamination of the surface of the prepreg. . As a cover film,
For example, a resin film such as polyethylene terephthalate (PET) and polyphenylene sulfite (PPS) can be used. The opening can be formed by shearing the prepreg with, for example, a punch. The openings can be formed in any number of desired portions of the prepreg.
【0044】開口部に充填する絶縁性樹脂混合物として
は、ペースト状の混合物、シート状の混合物又は粉末状
の混合物を用いることができる。ペースト状の混合物
は、無機フィラーと、熱硬化性性樹脂のモノマーと、適
当な溶剤とを混練し、開口部に充填できる程度の粘度に
調製して用いられる。ペーストには、さらに必要であれ
ば、カップリング剤、分散剤、着色剤、離型剤を添加す
ることも可能である。シート状の混合物は、上記したペ
ースト状の混合物をさらに溶剤で低粘度化し、ドクター
ブレード法、押し出し法などによって造膜し、溶剤を乾
燥させることによって得られる。粉末状の混合物は、上
記組成のペースト状の混合物を乾燥して溶剤を除去した
ものをさらに粉砕し、分級することによって得られる。As the insulating resin mixture to be filled in the opening, a paste-like mixture, a sheet-like mixture, or a powdery mixture can be used. The paste-like mixture is used by kneading an inorganic filler, a thermosetting resin monomer, and a suitable solvent to adjust the viscosity to such a degree that the opening can be filled. If necessary, a coupling agent, a dispersing agent, a coloring agent, and a release agent can be added to the paste. The sheet-like mixture is obtained by further reducing the viscosity of the above-mentioned paste-like mixture with a solvent, forming a film by a doctor blade method, an extrusion method, or the like, and drying the solvent. The powdery mixture can be obtained by drying the paste-like mixture having the above composition, removing the solvent, and further pulverizing and classifying the mixture.
【0045】絶縁性樹脂ペーストをプリプレグの開口部
に充填するに際しては、既存のスクリーン印刷法、ドク
ターブレード法、コーター法、ディスペンサー法を用い
ることができる。具体的には、開口部が穿設されたプリ
プレグの片面に離型フイルムを貼着し、離型フイルムが
貼着された面を下面にしてプリプレグを配置し、プリプ
レグの上面側の開口部にドクターブレード法を用いて絶
縁性樹脂ペーストを充填する。この場合、上記したよう
にカバーフィルムをマスキングとして用いてもよい。In filling the opening of the prepreg with the insulating resin paste, an existing screen printing method, doctor blade method, coater method, and dispenser method can be used. Specifically, a release film is adhered to one surface of the prepreg having an opening formed therein, and the prepreg is disposed with the surface on which the release film is adhered as the lower surface, and the opening is formed on the upper surface side of the prepreg. The insulating resin paste is filled using a doctor blade method. In this case, the cover film may be used as masking as described above.
【0046】加熱加圧処理工程においては、絶縁性樹脂
混合物にリードフレームを重ねると共に、プリプレグの
両面に金属箔を重ねて、加熱加圧処理を行う。加熱加圧
処理には、加熱されたプレスが用いられ、充填した絶縁
性樹脂混合物を含むプリプレグの表裏を、金属箔を介し
て上下のプレス金型の平坦な押圧面で挟んで加圧する。
プレス金型はヒータによって加熱されており、加圧中に
絶縁性樹脂混合物を含むプリプレグがプレス金型によっ
て加熱される。In the heating and pressurizing step, a lead frame is overlaid on the insulating resin mixture, and a metal foil is overlaid on both sides of the prepreg, and then heated and pressed. In the heating and pressurizing treatment, a heated press is used, and the prepreg containing the filled insulative resin mixture is pressed between the flat pressing surfaces of the upper and lower press dies via a metal foil.
The press die is heated by the heater, and the prepreg containing the insulating resin mixture is heated by the press die during pressurization.
【0047】この加熱加圧処理工程においては、絶縁性
樹脂混合物中の樹脂成分をプリプレグに浸透させて、絶
縁性樹脂混合物中の無機フィラーの量を実質的に増大さ
せ、同時に絶縁性樹脂混合物中の樹脂成分を硬化させ、
さらにリードフレーム及び金属箔を接着させる。In this heating and pressurizing treatment step, the resin component in the insulating resin mixture is made to penetrate into the prepreg to substantially increase the amount of the inorganic filler in the insulating resin mixture, and at the same time, in the insulating resin mixture. Curing the resin component of
Further, the lead frame and the metal foil are bonded.
【0048】最後に、金属箔を、化学エッチング法によ
って所定の配線パターンとなるように加工する。Finally, the metal foil is processed into a predetermined wiring pattern by a chemical etching method.
【0049】以上説明した製造方法によれば、プリプレ
グ部分には金属箔からなる微細配線パターンが形成さ
れ、放熱を必要とする部分には大電流を流すことのでき
るリードフレームが形成されるので、所望の部分だけ放
熱性を高めたパワーモジュールを実現することができ
る。また、放熱の不要な部分には、既存の回路基板を用
いることができる。また、このパワーモジュールの放熱
部分には、無機フィラーが大量に充填されているので、
熱膨脹係数を半導体とほぼ同じにすることができるだけ
でなく、放熱性に優れた基板となり、半導体素子を直接
実装することができるパワーモジュールを実現すること
ができる。According to the manufacturing method described above, a fine wiring pattern made of a metal foil is formed in the prepreg portion, and a lead frame through which a large current can flow is formed in a portion requiring heat radiation. It is possible to realize a power module in which heat dissipation is improved only in a desired portion. In addition, an existing circuit board can be used for a portion that does not require heat radiation. In addition, since the heat radiation part of this power module is filled with a large amount of inorganic filler,
Not only can the coefficient of thermal expansion be made substantially the same as that of a semiconductor, but also a power module that has a substrate excellent in heat dissipation and can directly mount a semiconductor element can be realized.
【0050】[第2の実施の形態]ここで、本発明に係
るパワーモジュールの製造方法について、図2を参照し
ながら具体的に説明する。[Second Embodiment] Here, a method for manufacturing a power module according to the present invention will be specifically described with reference to FIG.
【0051】まず、図2(a)、(b)に示すように、
補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグ201の両
表面に、厚さ方向に貫通する所望の大きさの開口部20
2を穿設する。次いで、図2(c)に示すように、開口
部202に、無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性
樹脂混合物203を充填する。次いで、図2(d)に示
すように、絶縁性樹脂混合物203の部分に、絶縁性樹
脂混合物203を挟んでリードフレーム204と放熱板
206を重ね、かつ、その外側に金属箔205を配置す
る。ここで、リードフレーム204は、予め配線パター
ン状に形成されており、放熱板206側の金属箔205
は、放熱板206の位置する部分が開口されている。次
いで、図2(d)、(e)に示すように、金属箔205
の外側から加圧すると同時に加熱処理を施して、プリプ
レグ201と絶縁性樹脂混合物203の樹脂成分を硬化
させ、リードフレーム204と金属箔205と放熱板2
06を接着させる。尚、硬化後のプリプレグ201が回
路基板207となる。次いで、図2(e)、(f)に示
すように、リードフレーム204側の金属箔205を、
化学エッチング法によって所定の配線パターン208と
なるように加工する。以上の工程により、パワーモジュ
ールが作製される。尚、放熱板206側の金属箔205
も配線パターン208として機能する。First, as shown in FIGS. 2A and 2B,
An opening 20 having a desired size penetrating in the thickness direction is formed on both surfaces of the prepreg 201 in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin.
Drill 2 Next, as shown in FIG. 2C, the opening 202 is filled with an insulating resin mixture 203 containing an inorganic filler and an insulating resin. Next, as shown in FIG. 2D, the lead frame 204 and the heat radiating plate 206 are overlapped on the insulating resin mixture 203 with the insulating resin mixture 203 interposed therebetween, and the metal foil 205 is arranged outside the lead frame 204. . Here, the lead frame 204 is formed in a wiring pattern shape in advance, and the metal foil 205 on the heat sink 206 side is formed.
The portion where the heat sink 206 is located is opened. Next, as shown in FIGS. 2D and 2E, the metal foil 205
The prepreg 201 and the resin component of the insulative resin mixture 203 are cured by applying heat simultaneously with pressurization from the outside of the lead frame 204, the metal foil 205, and the heat sink 2.
06 is adhered. The prepreg 201 after curing becomes the circuit board 207. Next, as shown in FIGS. 2E and 2F, the metal foil 205 on the lead frame 204 side is removed.
Processing is performed so as to form a predetermined wiring pattern 208 by a chemical etching method. Through the above steps, a power module is manufactured. The metal foil 205 on the heat sink 206 side
Also function as the wiring pattern 208.
【0052】以上のようにして作製されたパワーモジュ
ールには、両面に金属箔205からなる配線パターン2
08が一体に積層されており、かつ、高放熱性が要求さ
れる絶縁性樹脂混合物203には大電流に対応できるリ
ードフレーム204が形成されている。The power module manufactured as described above has a wiring pattern 2 made of metal foil 205 on both sides.
08 are integrally laminated, and a lead frame 204 capable of coping with a large current is formed in the insulating resin mixture 203 requiring high heat radiation.
【0053】金属箔205としては、一般に銅箔が用い
られる。銅箔を用いる場合、その厚みは12〜100μ
mの範囲にあるのが望ましい。特に銅箔の厚みが35〜
70μmの範囲にあれば、実装部品を微細に実装するた
めに適した微細な配線パターンを形成することができ
る。放熱板206側の金属箔205は、放熱を効果的に
行うために全面に残しておくのが望ましい。ヒートシン
クなどに一体化して効率良く放熱することができるから
である。As the metal foil 205, a copper foil is generally used. When using copper foil, its thickness is 12-100μ
m. Especially when the thickness of the copper foil is 35 ~
If it is in the range of 70 μm, a fine wiring pattern suitable for finely mounting the mounted component can be formed. The metal foil 205 on the heat radiating plate 206 side is desirably left on the entire surface for effective heat radiation. This is because heat can be efficiently dissipated by being integrated with a heat sink or the like.
【0054】リードフレーム204としては、一般に銅
板が用いられるが、上記した方法においては、銅を主成
分とする圧延銅板やニッケルメッキもしくは錫メッキが
施された鉄−ニッケル合金板を用いるのが望ましい。図
2(e)、(f)の工程で、リードフレーム204側の
金属箔205が配線パターン208以外の部分を化学エ
ッチング法によって除去されるが、この際にリードフレ
ーム204がエッチングされないようにすることができ
るからである。As the lead frame 204, a copper plate is generally used. In the above-described method, it is preferable to use a rolled copper plate containing copper as a main component or an iron-nickel alloy plate plated with nickel or tin. . 2E and 2F, portions of the metal foil 205 on the lead frame 204 side other than the wiring pattern 208 are removed by a chemical etching method. At this time, the lead frame 204 is prevented from being etched. Because you can do it.
【0055】また、リードフレーム204は、絶縁性樹
脂混合物203の表面に配置され、プレス金型によって
加圧されると同時に加熱処理が施されるので、配線パタ
ーン状に形成されたリードフレーム204の隙間にも絶
縁性樹脂混合物203が充填される。その結果、リード
フレーム204の表面まで絶縁性樹脂混合物203が入
り込み、リードフレーム204の表面は、回路基板20
7の表面とほぼ面一のレベルに調製固定される(図2
(f)参照)。The lead frame 204 is disposed on the surface of the insulating resin mixture 203 and is heated by a press mold at the same time as the heat treatment. The gap is also filled with the insulating resin mixture 203. As a result, the insulating resin mixture 203 enters the surface of the lead frame 204, and the surface of the lead frame 204
7 is prepared and fixed to a level substantially flush with the surface of FIG.
(F)).
【0056】リードフレーム204として銅板を用いる
場合、その厚みは金属箔205としての銅箔の厚みの2
倍以上の厚みであるのが望ましい。特にリードフレーム
204として、200μm〜500μmの範囲の厚みの
銅板を用いれば、大電流に対応することができる。ま
た、リードフレーム204として銅板を用いれば、リー
ドフレーム204自体の放熱性が良好となるため、パワ
ートランジスタなどの発熱量の大きい電子部品や機能素
子を実装することが可能となる。When a copper plate is used as the lead frame 204, its thickness is two times the thickness of the copper foil as the metal foil 205.
It is desirable that the thickness be twice or more. In particular, if a copper plate having a thickness in the range of 200 μm to 500 μm is used as the lead frame 204, a large current can be handled. If a copper plate is used as the lead frame 204, the heat dissipation of the lead frame 204 itself is improved, so that it is possible to mount electronic components and functional elements having a large amount of heat, such as a power transistor.
【0057】この製造方法においては、加熱加圧処理に
より、絶縁性樹脂混合物203中の樹脂成分をプリプレ
グ201内に浸透させて、実質的に無機フィラーの量を
増大させることができる。さらに、加熱加圧処理によ
り、無機フィラーとリードフレームとを接触させた状態
で、絶縁性樹脂混合物203中の樹脂成分を硬化させ、
絶縁性樹脂混合物部分を回路基板207の所望の部分に
形成することができる。これにより、厚み方向の熱伝導
度を平面方向よりも特に大きくして、さらに熱抵抗を低
下させることができるので、放熱性に優れ、かつ、半導
体を直接実装することができる配線パターンを備えたパ
ワーモジュールを実現することができる。In this manufacturing method, the amount of the inorganic filler can be substantially increased by infiltrating the resin component in the insulating resin mixture 203 into the prepreg 201 by the heating and pressurizing treatment. Further, the resin component in the insulating resin mixture 203 is cured in a state where the inorganic filler and the lead frame are in contact with each other by heating and pressing,
The insulating resin mixture portion can be formed on a desired portion of the circuit board 207. With this, the thermal conductivity in the thickness direction can be made particularly larger than that in the plane direction, and the thermal resistance can be further reduced, so that a wiring pattern that is excellent in heat dissipation and that can directly mount a semiconductor is provided. A power module can be realized.
【0058】[第3の実施の形態]次に、本発明に係る
パワーモジュールの製造方法について、図3を参照しな
がら具体的に説明する。ここでは、予め配線パターン3
02が形成された回路基板301を用いてパワーモジュ
ールを作製する方法について説明する。[Third Embodiment] Next, a method of manufacturing a power module according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. Here, the wiring pattern 3
A method for manufacturing a power module by using the circuit board 301 on which the “02” is formed will be described.
【0059】まず、図3(a)に示すように、補強材に
熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグの両面に金属箔を配
置し、加圧すると同時に加熱処理を施して、プリプレグ
を硬化させると共に、金属箔を接着させる。次いで、金
属箔を化学エッチング法によって所定の配線パターン3
02となるように加工する。これにより、予め配線パタ
ーン302が形成された回路基板301が得られる。次
いで、図3(a)、(b)に示すように、配線パターン
302が形成された回路基板301の所望の部分に開口
部303を穿設する。次いで、図3(b)、(c)に示
すように、開口部303に、無機フィラーと絶縁性樹脂
とを含む絶縁性樹脂混合物304を充填する。次いで、
図3(d)に示すように、リードフレーム305を絶縁
性樹脂混合物304の上に重ねる。ここで、リードフレ
ーム305は、予め配線パターン状に形成されている。
次いで、図3(d)、(e)に示すように、リードフレ
ーム305の外側から加圧すると同時に加熱処理を施し
て、絶縁性樹脂混合物304の樹脂成分を硬化させ、リ
ードフレーム305を接着させる。以上の工程により、
パワーモジュールが作製される。First, as shown in FIG. 3 (a), a metal foil is placed on both sides of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin. Then, glue the metal foil. Then, the metal foil is subjected to a predetermined wiring pattern 3 by a chemical etching method.
It is processed so as to be 02. Thus, a circuit board 301 on which the wiring pattern 302 has been formed in advance is obtained. Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, an opening 303 is formed in a desired portion of the circuit board 301 on which the wiring pattern 302 is formed. Next, as shown in FIGS. 3B and 3C, the opening 303 is filled with an insulating resin mixture 304 containing an inorganic filler and an insulating resin. Then
As shown in FIG. 3D, the lead frame 305 is overlaid on the insulating resin mixture 304. Here, the lead frame 305 is formed in a wiring pattern shape in advance.
Next, as shown in FIGS. 3D and 3E, a heat treatment is performed while applying pressure from the outside of the lead frame 305 to cure the resin component of the insulating resin mixture 304 and adhere the lead frame 305. . Through the above steps,
A power module is manufactured.
【0060】リードフレーム305としては、銅を主成
分とする圧延銅板やニッケルメッキもしくは錫メッキが
施された鉄−ニッケル合金板を用いるのが望ましい。As the lead frame 305, it is desirable to use a rolled copper plate containing copper as a main component or an iron-nickel alloy plate plated with nickel or tin.
【0061】また、リードフレーム305は、絶縁性樹
脂混合物304の表面に配置され、プレス金型によって
加圧されると同時に加熱処理が施されるので、配線パタ
ーン状に形成されたリードフレーム304の隙間にも絶
縁性樹脂混合物304が充填される。その結果、リード
フレーム304の表面まで絶縁性樹脂混合物304が入
り込み、リードフレーム304の表面は、回路基板30
1の表面とほぼ面一のレベルに調製固定される(図3
(e)参照)。Since the lead frame 305 is disposed on the surface of the insulating resin mixture 304 and is pressed by a press die and subjected to a heat treatment at the same time, the lead frame 305 formed in a wiring pattern is formed. The gap is also filled with the insulating resin mixture 304. As a result, the insulating resin mixture 304 enters the surface of the lead frame 304, and the surface of the lead frame 304
3 is prepared and fixed to a level substantially flush with the surface of FIG.
(E)).
【0062】[第4の実施の形態]次に、本発明に係る
パワーモジュールの製造方法について、図4を参照しな
がら具体的に説明する。ここでも、予め配線パターン4
02が形成された回路基板401を用いてパワーモジュ
ールを作製する方法について説明する。[Fourth Embodiment] Next, a method for manufacturing a power module according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. Again, wiring pattern 4
A method for manufacturing a power module by using the circuit board 401 on which the “02” is formed will be described.
【0063】まず、図4(a)に示すように、補強材に
熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグの両面に金属箔を配
置し、加圧すると同時に加熱処理を施して、プリプレグ
を硬化させると共に、金属箔を接着させる。次いで、金
属箔を化学エッチング法によって所定の配線パターン4
02となるように加工する。これにより、予め配線パタ
ーン402が形成された回路基板401が得られる。次
いで、図4(a)、(b)に示すように、配線パターン
402が形成された回路基板401の所望の部分に開口
部403を穿設する。次いで、図4(b)、(c)に示
すように、開口部403に、無機フィラーと絶縁性樹脂
とを含む絶縁性樹脂混合物404を充填する。次いで、
図4(d)に示すように、絶縁性樹脂混合物404の部
分に、絶縁性樹脂混合物404を挟んでリードフレーム
405と放熱板406を重ねる。ここで、リードフレー
ム405は、予め配線パターン状に形成されている。次
いで、図4(d)、(e)に示すように、リードフレー
ム405と放熱板406の外側から加圧すると同時に加
熱処理を施して、絶縁性樹脂混合物404の樹脂成分を
硬化させ、リードフレーム405と放熱板406を接着
させる。以上の工程により、パワーモジュールが作製さ
れる。First, as shown in FIG. 4 (a), a metal foil is arranged on both sides of a prepreg in which a thermosetting resin is impregnated with a reinforcing material, and a heat treatment is applied simultaneously with the pressurization to harden the prepreg. Then, glue the metal foil. Next, the metal foil is subjected to a predetermined wiring pattern 4 by a chemical etching method.
It is processed so as to be 02. Thereby, the circuit board 401 on which the wiring pattern 402 is formed in advance is obtained. Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, an opening 403 is formed in a desired portion of the circuit board 401 on which the wiring pattern 402 is formed. Next, as shown in FIGS. 4B and 4C, the opening 403 is filled with an insulating resin mixture 404 containing an inorganic filler and an insulating resin. Then
As shown in FIG. 4D, the lead frame 405 and the heat sink 406 are overlapped with the insulating resin mixture 404 with the insulating resin mixture 404 interposed therebetween. Here, the lead frame 405 is formed in a wiring pattern in advance. Next, as shown in FIGS. 4D and 4E, heat treatment is performed simultaneously with pressing from the outside of the lead frame 405 and the heat sink 406 to cure the resin component of the insulating resin mixture 404, 405 and the heat sink 406 are adhered. Through the above steps, a power module is manufactured.
【0064】[第5の実施の形態]次に、本発明に係る
パワーモジュールの製造方法について、図5を参照しな
がら具体的に説明する。[Fifth Embodiment] Next, a method for manufacturing a power module according to the present invention will be specifically described with reference to FIG.
【0065】まず、図5(a)、(b)に示すように、
補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグ501の両
表面に、厚さ方向に貫通する所望の大きさの開口部50
2を穿設する。次いで、図5(b)、(c)に示すよう
に、開口部502に、無機フィラーと絶縁性樹脂とを含
む絶縁性樹脂混合物503を充填する。次いで、図5
(d)に示すように、プリプレグ501と絶縁性樹脂混
合物503の所望の部分に、厚さ方向に貫通する所望の
大きさの貫通孔を穿設し、この貫通孔に導電性フィラー
と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペースト504を充填す
る。次いで、図5(e)に示すように、絶縁性樹脂混合
物503の部分にリードフレーム505を重ね、かつ、
プリプレグ501の両面に金属箔506を配置する。こ
こで、リードフレーム505は、予め配線パターン状に
形成されている。次いで、図5(e)、(f)に示すよ
うに、金属箔506の外側から加圧すると同時に加熱処
理を施して、プリプレグ501と絶縁性樹脂混合物50
3及び導電性ペースト504の樹脂成分を硬化させ、金
属箔506とリードフレーム505を接着させる。尚、
硬化後のプリプレグ501が回路基板507となる。次
いで、図5(f)、(g)に示すように、金属箔506
を、化学エッチング法によって所定の配線パターン50
8となるように加工する。以上の工程により、パワーモ
ジュールが作製される。First, as shown in FIGS. 5A and 5B,
An opening 50 having a desired size penetrating in the thickness direction is formed on both surfaces of the prepreg 501 in which the thermosetting resin is impregnated in the reinforcing material.
Drill 2 Next, as shown in FIGS. 5B and 5C, the opening 502 is filled with an insulating resin mixture 503 containing an inorganic filler and an insulating resin. Then, FIG.
As shown in (d), a through hole of a desired size penetrating in a thickness direction is formed in a desired portion of the prepreg 501 and the insulating resin mixture 503, and a conductive filler and a thermosetting resin are formed in the through hole. The conductive paste 504 containing a conductive resin is filled. Next, as shown in FIG. 5E, the lead frame 505 is overlapped on the portion of the insulating resin mixture 503, and
The metal foil 506 is arranged on both surfaces of the prepreg 501. Here, the lead frame 505 is formed in a wiring pattern shape in advance. Next, as shown in FIGS. 5E and 5F, the prepreg 501 and the insulating resin mixture 50 are subjected to a heat treatment while applying pressure from outside the metal foil 506.
3 and the resin component of the conductive paste 504 are cured, and the metal foil 506 and the lead frame 505 are bonded. still,
The prepreg 501 after curing becomes the circuit board 507. Next, as shown in FIGS.
By a chemical etching method.
Process to be 8. Through the above steps, a power module is manufactured.
【0066】図6に、以上のようにして作製されたパワ
ーモジュールの断面構成図を示す。図6に示すように、
配線パターン604を備えた回路基板601の所望の部
分には、高熱伝導度を有する無機フィラーと絶縁性樹脂
とを含む絶縁性樹脂混合物602が形成されており、回
路基板601及び絶縁性樹脂混合物602の所望の部分
に電気的に両面の配線パターン604を接続する導電性
ペースト605が形成されている。また、高熱伝導度を
有する絶縁性樹脂混合物602の表面には、大電流に対
応できるリードフレーム603が形成されている。導電
性ペースト604は、両面の配線パターン604を電気
的に接続するばかりではなく、リードフレーム603と
配線パターン604を電気的に接続することもできる。
このことは、高放熱性が要求される絶縁性樹脂混合物6
02と回路基板601も電気配線によって接続すること
ができることを意味し、パワーモジュールの微細配線
化、小型化に大きく寄与することができる。FIG. 6 shows a cross-sectional configuration diagram of the power module manufactured as described above. As shown in FIG.
An insulating resin mixture 602 containing an inorganic filler having high thermal conductivity and an insulating resin is formed on a desired portion of the circuit board 601 having the wiring pattern 604, and the circuit board 601 and the insulating resin mixture 602 are formed. A conductive paste 605 for electrically connecting the wiring patterns 604 on both surfaces is formed at a desired portion of the substrate. In addition, a lead frame 603 capable of coping with a large current is formed on the surface of the insulating resin mixture 602 having high thermal conductivity. The conductive paste 604 can not only electrically connect the wiring patterns 604 on both surfaces but also electrically connect the lead frame 603 and the wiring pattern 604.
This means that the insulating resin mixture 6 that requires high heat dissipation properties
02 and the circuit board 601 can also be connected by electric wiring, which can greatly contribute to miniaturization and miniaturization of the power module.
【0067】以下、具体的実施例を挙げて本発明をさら
に詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
【0068】〔実施例1〕本実施例においては、パワー
モジュールのプリプレグとして、ガラス不織布に熱硬化
性エポキシ樹脂を含浸したものを用いた。具体的には、
外形が250mm×250mmで厚みが約0.1mmの
プリプレグ(松下電工(株)製;R−1586)を10
枚使用し、このプリプレグの両面に、カバーフィルムと
して厚みが24μmのポリエチレンテレフタレート(P
ET)フィルムを100℃、20kg/cm2 の条件で
加熱加圧して貼り合わせた。このとき、含浸した熱硬化
性エポキシ樹脂が溶融し、各々のプリプレグは未硬化状
態で接着した。次いで、カバーフィルムを両面に貼り合
わせたプリプレグを、金型でプレスして打ち抜き、50
mm×50mm、30mm×25mm、25mm×20
mmのサイズの開口部を穿設した。Example 1 In this example, a prepreg for a power module was prepared by impregnating a non-woven glass fabric with a thermosetting epoxy resin. In particular,
A prepreg (R-1586 manufactured by Matsushita Electric Works, Ltd .; R-1586) having an outer shape of 250 mm × 250 mm and a thickness of about 0.1 mm was used for 10
Sheet of polyethylene terephthalate (P) having a thickness of 24 μm as a cover film on both sides of the prepreg.
ET) The film was bonded by heating and pressing under the conditions of 100 ° C. and 20 kg / cm 2 . At this time, the impregnated thermosetting epoxy resin melted, and each prepreg adhered in an uncured state. Next, a prepreg having a cover film bonded to both sides thereof is pressed with a mold and punched out, and is then pressed.
mm × 50mm, 30mm × 25mm, 25mm × 20
An opening having a size of mm was drilled.
【0069】次いで、上記開口部に絶縁性樹脂混合物を
充填した。絶縁性樹脂混合物としては、エポキシ樹脂
(日本レック(株)製;NVR−1010、硬化剤を含
む)12重量%と無機フィラー88重量%との混合物を
用い、無機フィラーとしては、下記(表1)に示すアル
ミナ(Al2 O3 )、シリカ(SiO2 )、窒化アルミ
ニウム(AlN)、マグネシウム(MgO)、窒化ホウ
素(BN)などの粉末(7〜12μm程度)を用いた。
そして、下記(表1)に示す組成を、適度なペースト粘
度となるように溶剤としてのブチルカルビトールと混合
し、3本ロールによって混練して絶縁性樹脂混合物を得
た。Next, the opening was filled with an insulating resin mixture. As the insulating resin mixture, a mixture of 12% by weight of an epoxy resin (manufactured by Nippon Rec. Co., Ltd .; NVR-1010, including a curing agent) and 88% by weight of an inorganic filler is used. ), Powders (about 7 to 12 μm) of alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), magnesium (MgO), boron nitride (BN) and the like were used.
Then, the composition shown in the following (Table 1) was mixed with butyl carbitol as a solvent so as to have an appropriate paste viscosity, and kneaded with a three-roll mill to obtain an insulating resin mixture.
【0070】[0070]
【表1】 [Table 1]
【0071】上記したように、ブチルカルビトール溶剤
は、絶縁性樹脂混合物をペースト状に粘度調整するため
のものであり、高濃度の無機フィラーを添加する上で重
要な構成要素となる。但し、後の乾燥工程で低沸点溶剤
は揮発し、絶縁性樹脂組成中には残らないため、ブチル
カルビトール溶剤の添加量については明記していない。As described above, the butyl carbitol solvent is used to adjust the viscosity of the insulating resin mixture into a paste, and is an important component when adding a high concentration of inorganic filler. However, since the low boiling point solvent volatilizes in the subsequent drying step and does not remain in the insulating resin composition, the amount of the butyl carbitol solvent added is not specified.
【0072】上記のようにして調製した絶縁性樹脂混合
物ペーストを上記開口部に充填するに際しては、ウレタ
ンスキージを用いた周知の方法により、カバーフィルム
上の絶縁性樹脂混合物ペーストを上記開口部に刷り込ん
だ。上記開口部が大きい場合には、開口部を設けたプリ
プレグのスキージ面の反対側の面に離型フィルムを敷い
て行うこともできる。次いで、絶縁性樹脂混合物ペース
トを充填した後のプリプレグを、ブチルカルビトール溶
剤が揮発するように、120℃の温度で10分間乾燥し
た。次いで、このようにして作製した絶縁性樹脂混合物
ペースト充填プリプレグのカバーフィルムを剥離し、絶
縁性樹脂混合物に位置合わせしてリードフレームを重ね
た。このリードフレームは、厚み0.5mmの圧延銅板
に、電解メッキ法によって5μm厚のニッケルメッキを
施し、パターン形成したものである。この場合、リード
フレームを重ねるだけでもよいが、絶縁性樹脂混合物中
の熱硬化性樹脂が硬化しないような温度(80℃〜12
0℃)で加圧し、リードフレームを絶縁性樹脂混合物に
一旦埋設してもよい。本実施例においては、100℃の
温度、10kg/cm2 の圧力で1分間加熱加圧し、リ
ードフレームを絶縁性樹脂混合物に表面まで一旦埋設し
た。次いで、片面を粗化した厚み70μmの銅箔を、上
記プリプレグの両面に粗化面が内側となるように配置
し、175℃の温度で加熱しながら30分間加圧した。
これにより、プリプレグ中のエポキシ樹脂及び絶縁性樹
脂混合物中のエポキシ樹脂が硬化し、それらに銅箔及び
リードフレームが接着した。尚、硬化後のプリプレグが
回路基板(ガラスエポキシ基板)となる。When filling the opening with the insulating resin mixture paste prepared as described above, the insulating resin mixture paste on the cover film is imprinted into the opening by a well-known method using a urethane squeegee. It is. When the opening is large, the opening may be formed by laying a release film on the surface of the prepreg opposite to the squeegee surface. Next, the prepreg filled with the insulating resin mixture paste was dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes so that the butyl carbitol solvent was volatilized. Next, the cover film of the prepreg filled with the insulating resin mixture paste prepared in this manner was peeled off, and the lead frame was aligned with the insulating resin mixture and placed thereon. This lead frame is formed by patterning a rolled copper plate having a thickness of 0.5 mm by nickel plating with a thickness of 5 μm by an electrolytic plating method. In this case, the lead frames may be merely stacked, but at a temperature (80 ° C. to 12 ° C.) at which the thermosetting resin in the insulating resin mixture is not cured.
(0 ° C.) to temporarily embed the lead frame in the insulating resin mixture. In this example, the lead frame was temporarily embedded in the insulating resin mixture up to the surface by heating and pressing at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 10 kg / cm 2 for 1 minute. Next, a copper foil having a thickness of 70 μm with one surface roughened was arranged on both surfaces of the prepreg such that the roughened surface was inside, and pressed while heating at a temperature of 175 ° C. for 30 minutes.
Thereby, the epoxy resin in the prepreg and the epoxy resin in the insulating resin mixture were cured, and the copper foil and the lead frame were adhered to them. The prepreg after curing becomes a circuit board (glass epoxy board).
【0073】次いで、表面の銅箔を、フォトリソ法によ
って所定の配線パターンとなるように加工した。具体的
には、硬化した基板にドライフィルムレジストをラミネ
ートし、配線パターン状のフィルムを用いてUV露光及
び現像を行った後、塩化第2銅溶液を用いた化学エッチ
ング法によって不要な部分の銅を除去した。最後に、剥
離工程でドライフィルムレジストを除去した。これによ
り、配線パターンが得られた。このとき、リードフレー
ムはニッケルメッキ処理が施されているので、塩化第2
銅ではエッチングされず、そのまま残る。Next, the copper foil on the surface was processed by photolithography so as to form a predetermined wiring pattern. Specifically, after laminating a dry film resist on a cured substrate, performing UV exposure and development using a wiring pattern film, unnecessary portions of copper are etched by a chemical etching method using a cupric chloride solution. Was removed. Finally, the dry film resist was removed in a peeling step. As a result, a wiring pattern was obtained. At this time, since the lead frame has been subjected to nickel plating,
It is not etched with copper and remains as it is.
【0074】以上の工程により、回路基板には銅箔から
なる配線パターンが形成され、絶縁性樹脂混合物には、
表面にリードフレームが、裏面に銅箔からなる配線パタ
ーンがそれぞれ形成されたパワーモジュールが完成し
た。By the above steps, a wiring pattern made of copper foil is formed on the circuit board, and the insulating resin mixture is
A power module having a lead frame on the front surface and a wiring pattern made of copper foil on the back surface was completed.
【0075】このようにして得られたパワーモジュール
の絶縁性樹脂混合物部分と回路基板部分の厚み方向の熱
抵抗を測定し、寸法から熱伝導度を算出した。The thermal resistance in the thickness direction of the insulating resin mixture portion and the circuit board portion of the power module thus obtained was measured, and the thermal conductivity was calculated from the dimensions.
【0076】具体的には、10mm角に切断した試料の
表面を一定電力の加熱ヒータに接触させて加熱し、接触
加熱部分の温度と反対面の温度を測定し、熱の伝わり方
から計算によって熱抵抗を求めた。そして、試料の厚み
と断面積から計算によって熱伝導度求めた。Specifically, the surface of a sample cut into a 10 mm square is heated by contacting it with a heater having a constant power, and the temperature of the surface opposite to the contact heating portion is measured. The thermal resistance was determined. Then, the thermal conductivity was obtained by calculation from the thickness and the cross-sectional area of the sample.
【0077】一般的な樹脂基板の熱伝導度は、ガラスエ
ポキシ基板が0.2W/mK程度、ガラスとアルミナと
からなる低温焼結基板が約2W/mK、PPS樹脂とM
gOとの混合物からなる射出成型法で作製した基板が2
W/mK、セラミック基板の96%アルミナ基板が約2
0W/mK程度である。充填した絶縁性樹脂混合物の熱
伝導度、熱膨張係数、絶縁耐圧を評価した結果も併せて
上記(表1)に示す。上記(表1)から明らかなよう
に、絶縁性樹脂混合物の熱伝導度は、混合した無機フィ
ラーの種類と量とにより制御可能であることが分かる。
特にアルミナを95重量%添加した絶縁性樹脂混合物
は、熱伝導度が向上するだけでなく、熱膨張係数も低下
するので、パワー半導体等を直接実装する場合に適して
いる。また、MgOやAlNを添加した絶縁性樹脂混合
物は、熱伝導度がさらに向上し、かつ熱膨張係数が回路
基板であるガラスエポキシ基板と同等であることから、
この絶縁性樹脂混合物を用いることにより、パワーモジ
ュール全体の信頼性を向上させることができる。The thermal conductivity of a general resin substrate is about 0.2 W / mK for a glass epoxy substrate, about 2 W / mK for a low-temperature sintering substrate made of glass and alumina, and PPS resin and M
The substrate produced by the injection molding method comprising the mixture with gO is 2
W / mK, 96% alumina substrate of ceramic substrate is about 2
It is about 0 W / mK. The results of evaluation of the thermal conductivity, thermal expansion coefficient, and dielectric strength of the filled insulating resin mixture are also shown in Table 1 above. As is clear from the above (Table 1), it can be seen that the thermal conductivity of the insulating resin mixture can be controlled by the type and amount of the mixed inorganic filler.
In particular, an insulating resin mixture containing 95% by weight of alumina not only improves the thermal conductivity but also lowers the coefficient of thermal expansion, so that it is suitable for directly mounting a power semiconductor or the like. In addition, the insulating resin mixture to which MgO or AlN is added has a further improved thermal conductivity and a thermal expansion coefficient equivalent to that of a glass epoxy substrate which is a circuit board.
By using this insulating resin mixture, the reliability of the entire power module can be improved.
【0078】以上のことから、本発明の製造方法によっ
て作製したパワーモジュールは、従来のガラスエポキシ
基板に比べて約20倍以上の熱伝導度が局部的に得ら
れ、その高熱伝導部は、従来のリードフレームを用いた
パワーモジュールと遜色のない熱伝導性を発揮すること
が分かる。From the above, the power module manufactured by the manufacturing method of the present invention can locally obtain a thermal conductivity of about 20 times or more as compared with the conventional glass epoxy substrate, and the high thermal conductive portion is It can be seen that it exhibits heat conductivity comparable to that of a power module using a lead frame.
【0079】また、絶縁耐圧は、同様にパワーモジュー
ルの厚み方向の交流耐圧を求め、単位厚み当たりのもの
に換算したものである。すべてのパワーモジュールにつ
いて絶縁耐圧を評価したところ、15kV/mmを超え
る値であった。The withstand voltage is obtained by similarly obtaining the AC withstand voltage in the thickness direction of the power module and converting the withstand voltage per unit thickness. When the withstand voltage was evaluated for all the power modules, the value exceeded 15 kV / mm.
【0080】無機フィラーと熱硬化性樹脂の濡れ性が悪
い場合には、その間にミクロな隙間が生じ、基板の強度
や絶縁耐圧の低下を招く。一般に、樹脂だけの絶縁耐圧
は15kV/mm程度とされており、絶縁耐圧が10k
V/mm以上であれば、良好な接着が得られていると判
断することができる。このことからも、本実施例のパワ
ーモジュールは良好なものと考えられる。If the wettability between the inorganic filler and the thermosetting resin is poor, micro gaps are formed between them, which causes a decrease in the strength and dielectric strength of the substrate. Generally, the withstand voltage of only resin is about 15 kV / mm, and the withstand voltage is 10 kV / mm.
If it is not less than V / mm, it can be determined that good adhesion has been obtained. From this, it is considered that the power module of the present embodiment is good.
【0081】尚、本実施例においては、プリプレグの両
面に銅箔を重ねてパワーモジュールを作製したが、裏面
だけフォトリソ法によってエッチングされないように
し、銅箔を全面に残して、放熱板として利用することも
有効である。In this embodiment, the power module is manufactured by laminating copper foil on both sides of the prepreg. However, only the back surface is not etched by the photolithography method, and the copper foil is left on the entire surface and used as a heat sink. It is also effective.
【0082】〔実施例2〕本実施例においても、上記実
施例1と同様に、ガラス不織布に熱硬化性エポキシ樹脂
を含浸したプリプレグに開口部を穿設した。また、絶縁
性樹脂混合物としては、エポキシ樹脂(日本レック
(株)製;NVR−1010、硬化剤を含む)12重量
%と無機フィラーとしてのアルミナ(Al2 O3 :昭和
電工(株)SA−40 平均粒径12μm)88重量%
との混合物を用いた。そして、上記実施例1と同様に、
プリプレグの開口部に、絶縁性樹脂混合物ペーストを充
填した。次いで、絶縁性樹脂混合物ペーストを充填した
後のプリプレグを、ブチルカルビトール溶剤が揮発する
ように、120℃の温度で10分間乾燥した。次いで、
このようにして作製した絶縁性樹脂混合物ペースト充填
プリプレグの絶縁性樹脂混合物に位置合わせして、表面
にリードフレームを重ね、裏面にアルミ放熱板を重ね
た。リードフレームは、厚み0.3mmの圧延銅板に、
電解メッキ法によって5μm厚の錫メッキを施し、パタ
ーン形成したものである。また、アルミ放熱板は、厚み
0.3mmの純アルミを、絶縁性樹脂混合物が充填され
た開口部と同じ大きさに加工したものである。この場
合、リードフレームとアルミ放熱板を位置合わせして重
ねるだけでもよいが、絶縁性樹脂混合物中の熱硬化性樹
脂が硬化しないような温度(80℃〜120℃)で加圧
し、リードフレームとアルミ放熱板を絶縁性樹脂混合物
に一旦埋設してもよい。本実施例においては、100℃
の温度、10kg/cm2 の圧力で1分間加熱加圧し、
リードフレームとアルミ放熱板を絶縁性樹脂混合物の両
面にそれぞれの表面まで一旦埋設した。次いで、片面を
粗化した厚み35μmの銅箔を、上記プリプレグの両面
に粗化面が内側となるように配置し、175℃の温度で
加熱しながら30分間加圧した。これにより、プリプレ
グ中のエポキシ樹脂及び絶縁性樹脂混合物中のエポキシ
樹脂が硬化し、それらに銅箔及びリードフレームが接着
した。尚、硬化後のプリプレグが回路基板(ガラスエポ
キシ基板)となる。最後に、表面の銅箔を、フォトリソ
法によって所定の配線パターンとなるように加工した。Example 2 In this example, as in Example 1, an opening was formed in a prepreg obtained by impregnating a thermosetting epoxy resin into a glass nonwoven fabric. Further, as the insulating resin mixture, 12% by weight of an epoxy resin (manufactured by Nippon Rec. Co., Ltd .; NVR-1010, including a curing agent) and alumina as an inorganic filler (Al 2 O 3 : Showa Denko KK SA- 40 average particle size 12 μm) 88% by weight
Was used. Then, as in the first embodiment,
The opening of the prepreg was filled with the insulating resin mixture paste. Next, the prepreg filled with the insulating resin mixture paste was dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes so that the butyl carbitol solvent was volatilized. Then
A lead frame was superposed on the front surface, and an aluminum radiator plate was superposed on the back surface, in alignment with the insulating resin mixture of the insulating resin mixture paste-filled prepreg thus prepared. The lead frame is a 0.3mm thick rolled copper plate,
The pattern is formed by applying a tin plating of 5 μm thickness by an electrolytic plating method. The aluminum radiator plate is formed by processing pure aluminum having a thickness of 0.3 mm to the same size as the opening portion filled with the insulating resin mixture. In this case, the lead frame and the aluminum heat radiating plate may be merely aligned and stacked, but the pressure is applied at a temperature (80 ° C. to 120 ° C.) at which the thermosetting resin in the insulating resin mixture is not cured, and the lead frame and the aluminum frame are laid. The aluminum heat sink may be buried once in the insulating resin mixture. In this embodiment, 100 ° C.
At a temperature of 10 kg / cm 2 for 1 minute.
The lead frame and the aluminum radiator were once embedded on both surfaces of the insulating resin mixture up to their respective surfaces. Next, a 35 μm thick copper foil having one surface roughened was arranged on both sides of the prepreg such that the roughened surface was inside, and pressed for 30 minutes while heating at a temperature of 175 ° C. Thereby, the epoxy resin in the prepreg and the epoxy resin in the insulating resin mixture were cured, and the copper foil and the lead frame were adhered to them. The prepreg after curing becomes a circuit board (glass epoxy board). Finally, the copper foil on the surface was processed by photolithography so as to have a predetermined wiring pattern.
【0083】以上の工程により、回路基板の表面に銅箔
からなる配線パターンが形成され、裏面に銅箔からなる
べたパターンが形成され、また、絶縁性樹脂混合物の表
面にリードフレームが形成され、裏面にアルミ放熱板が
形成されたパワーモジュールが完成した。Through the above steps, a wiring pattern made of copper foil is formed on the surface of the circuit board, a solid pattern made of copper foil is formed on the back surface, and a lead frame is formed on the surface of the insulating resin mixture. A power module with an aluminum heat sink on the back has been completed.
【0084】このようにして得られたパワーモジュール
の絶縁性樹脂混合物部分の熱伝導度を上記実施例1と同
様の方法で評価したところ、3.5W/mKと良好な値
を示した。すなわち、従来の金属ベース基板に比べて約
2倍の熱伝導度が得られ、高性能化が図れた。When the thermal conductivity of the insulating resin mixture portion of the power module thus obtained was evaluated by the same method as in Example 1, it showed a good value of 3.5 W / mK. That is, about twice the thermal conductivity as compared with the conventional metal base substrate was obtained, and high performance was achieved.
【0085】また、信頼性の評価として、最高温度26
0℃で10秒間のリフロー試験を行ったところ、絶縁性
樹脂混合物とリードフレームとの界面に特に異常は認め
られず、また、回路基板(ガラスエポキシ基板)部分に
も異常は認められなかった。これにより、ガラスエポキ
シ基板と絶縁性樹脂混合物及びリードフレーム、アルミ
放熱板さらには銅箔配線パターンと強固な密着が得られ
ていることが分かる。The reliability was evaluated at a maximum temperature of 26.
When a reflow test was performed at 0 ° C. for 10 seconds, no abnormality was particularly found at the interface between the insulating resin mixture and the lead frame, and no abnormality was found at the circuit board (glass epoxy board) portion. Thus, it can be seen that strong adhesion is obtained with the glass epoxy substrate, the insulating resin mixture, the lead frame, the aluminum heat sink, and the copper foil wiring pattern.
【0086】〔実施例3〕本実施例においては、配線パ
ターン付き回路基板として、補強材としての紙にフェノ
ール樹脂を含浸し、銅箔配線パターンを形成した紙−フ
ェノール基板を用いた(利昌工業(株)製両面紙フェノ
ール;CS−1256)。補強材としての紙は、木材パ
ルプを原料とし、抄紙技術を用いて作製したものであ
る。Embodiment 3 In this embodiment, a paper-phenol board in which a paper as a reinforcing material is impregnated with phenol resin to form a copper foil wiring pattern is used as a circuit board with a wiring pattern (Toshika Kogyo). Co., Ltd. double-sided paper phenol; CS-1256). Paper as a reinforcing material is made from wood pulp as a raw material using a papermaking technique.
【0087】具体的には、厚み0.1mmのプリプレグ
を10枚重ね、その両面に厚み35μmの銅箔を配置し
て、熱プレスによってプリプレグを硬化させ、フォトリ
ソ法によって銅箔を所定の配線パターンとなるように加
工したものである。この両面に配線パターンを有する紙
−フェノール基板に、上記実施例1と同様にして開口部
を穿設した。また、絶縁性樹脂混合物としては、エポキ
シ樹脂(日本レック(株)製;NVR−1010、硬化
剤を含む)12重量%と無機フィラーとしての窒化アル
ミ(AlN:ダウ社製平均粒径10μm)88重量%と
の混合物を用いた。絶縁性樹脂混合物は、適度なペース
ト粘度となるように溶剤としてのブチルカルビトールと
混合し、3本ロールによって混練して得た。そして、上
記実施例1と同様に、紙−フェノール基板の開口部に、
絶縁性樹脂混合物ペーストを充填した。More specifically, ten prepregs each having a thickness of 0.1 mm are stacked, copper foils each having a thickness of 35 μm are arranged on both sides thereof, the prepreg is cured by hot pressing, and the copper foil is laid by a photolithography method in a predetermined wiring pattern. It has been processed to be. An opening was formed in the paper-phenol substrate having a wiring pattern on both surfaces in the same manner as in Example 1 above. Further, as the insulating resin mixture, 12% by weight of an epoxy resin (manufactured by Nippon Rec. Co., Ltd .; NVR-1010, including a curing agent) and aluminum nitride as an inorganic filler (AlN: average particle size of 10 μm manufactured by Dow) 88 % By weight. The insulating resin mixture was mixed with butyl carbitol as a solvent so as to have an appropriate paste viscosity, and kneaded with a three-roll mill. Then, in the same manner as in Example 1 above, at the opening of the paper-phenol substrate,
The insulating resin mixture paste was filled.
【0088】絶縁性樹脂混合物としては、シート状の混
合物を用いることもできる。以下、絶縁性樹脂混合物シ
ートを用いる場合について説明する。まず、混合した絶
縁性樹脂混合物スラリーを、ドクターブレード法によっ
てシート状に造膜する。ギャップは1.5mmに設定
し、乾燥工程で溶剤を除去した後に1.0mm厚となる
ようにした。次いで、造膜後のシートを、ブチルカルビ
トール溶剤が揮発するように、120℃の温度で10分
間乾燥した。このようにして作製した絶縁性樹脂混合物
シートは、乾燥後でも可撓性を有するため、種々のサイ
ズに切り抜くことができる。ここでは、絶縁性樹脂混合
物シートを前記紙−フェノール基板の開口部に合わせた
サイズに金型プレスを用いて打ち抜いた。そして、打ち
抜いたそれぞれの絶縁性樹脂混合物シートを、前記紙−
フェノール基板の開口部に位置合わせして充填した。As the insulating resin mixture, a sheet-like mixture may be used. Hereinafter, the case where the insulating resin mixture sheet is used will be described. First, the mixed slurry of the insulating resin mixture is formed into a sheet by a doctor blade method. The gap was set to 1.5 mm so that the thickness became 1.0 mm after removing the solvent in the drying step. Next, the sheet after film formation was dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes so that the butyl carbitol solvent was volatilized. The insulating resin mixture sheet thus produced has flexibility even after drying, and thus can be cut into various sizes. Here, the insulating resin mixture sheet was punched out using a mold press to a size corresponding to the opening of the paper-phenol substrate. Then, each of the punched insulating resin mixture sheets is placed on the paper-
The resin was positioned and filled in the opening of the phenol substrate.
【0089】次いで、紙−フェノール基板の開口部に充
填した絶縁性樹脂混合物に位置合わせしてリードフレー
ムを重ねた。リードフレームとしては、厚み0.25m
mの圧延した銅板をそのまま用いた。Next, the lead frame was overlapped with the insulating resin mixture filled in the opening of the paper-phenol substrate. 0.25m thickness for lead frame
m rolled copper plate was used as it was.
【0090】次いで、紙−フェノール基板の両面に、厚
み24μmのポリフェニレンサルファイト(PPS)か
らなる離型フイルムを貼着し、熱プレスを用いて150
℃の温度で加熱しながら60分間加圧して、絶縁性樹脂
混合物中のエポキシ樹脂を硬化させた。これにより、硬
化後の絶縁性樹脂混合物にリードフレームが接着した。
PPSからなる離型フィルムは、プレス金型を用いて絶
縁性樹脂混合物を硬化させる際に、絶縁性樹脂混合物が
プレス金型に付着するのを防止するためのものである。
尚、離型フイルムは、熱プレス後に剥離される。Next, a release film made of polyphenylene sulfide (PPS) having a thickness of 24 μm was adhered to both sides of the paper-phenol substrate, and 150 μm was pressed using a hot press.
The epoxy resin in the insulating resin mixture was cured by applying pressure for 60 minutes while heating at a temperature of ° C. As a result, the lead frame adhered to the cured insulating resin mixture.
The release film made of PPS is for preventing the insulating resin mixture from adhering to the pressing die when the insulating resin mixture is cured using the pressing die.
The release film is peeled off after hot pressing.
【0091】以上の工程により、絶縁性樹脂混合物部分
の表面にリードフレームが形成され、回路基板の両面に
配線パターンが形成されたパワーモジュールが完成し
た。By the steps described above, a lead frame was formed on the surface of the insulating resin mixture portion, and a power module having wiring patterns formed on both sides of the circuit board was completed.
【0092】このようにして得られたパワーモジュール
の絶縁性樹脂混合物部分の熱伝導度を上記実施例1と同
様の方法で評価したところ、6.3W/mKと良好な値
を示した。すなわち、従来の金属ベース基板に比べて約
3倍の熱伝導度が得られ、高性能化が図れた。When the thermal conductivity of the insulating resin mixture portion of the power module thus obtained was evaluated in the same manner as in Example 1, it showed a good value of 6.3 W / mK. That is, about three times the thermal conductivity was obtained as compared with the conventional metal base substrate, and high performance was achieved.
【0093】また、信頼性の評価として、最高温度26
0℃で10秒間のリフロー試験を行ったところ、絶縁性
樹脂混合物とリードフレームとの界面に特に異常は認め
られず、また、回路基板(紙−フェノール基板)部分に
も異常は認められなかった。これにより、紙−フェノー
ル基板と絶縁性樹脂混合物及びリードフレーム、銅箔配
線パターンと強固な密着が得られていることが分かる。The reliability was evaluated as follows.
When a reflow test was performed at 0 ° C. for 10 seconds, no abnormality was particularly found at the interface between the insulating resin mixture and the lead frame, and no abnormality was found at the circuit board (paper-phenol board) portion. . This indicates that strong adhesion was obtained between the paper-phenol substrate, the insulating resin mixture, the lead frame, and the copper foil wiring pattern.
【0094】以上のように、本発明によれば、無機フィ
ラーの熱的性能を十分に生かしたパワーモジュールを実
現することができる。すなわち、無機フィラーとしての
窒化アルミ(AlN)の良好な熱伝導性を利用すれば、
セラミック基板に近い熱伝導性が得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a power module that makes full use of the thermal performance of the inorganic filler. That is, if the good thermal conductivity of aluminum nitride (AlN) as an inorganic filler is utilized,
Thermal conductivity close to that of a ceramic substrate is obtained.
【0095】〔実施例4〕本実施例においては、配線パ
ターン付き回路基板として、補強材としてのアラミド不
織布にシアネート樹脂を含浸し、銅箔配線パターンを形
成したアラミド−シアネート基板を用いた。補強材とし
てのアラミド不織布は、パラ系アラミド繊維とメタ系ア
ラミドパルプを原料とし、抄紙技術を用いて作製したも
のである(Dupont社製 商品名:サーマウン
ト)。Example 4 In this example, an aramid-cyanate substrate in which a cyanate resin was impregnated into an aramid nonwoven fabric as a reinforcing material to form a copper foil wiring pattern was used as a circuit board with a wiring pattern. The aramid nonwoven fabric as a reinforcing material is prepared using para-aramid fibers and meta-aramid pulp as raw materials and using a papermaking technique (trade name: Thermomount, manufactured by Dupont).
【0096】具体的には、アラミド不織布にシアネート
樹脂を含浸してプリプレグとし、厚み0.1mmのプリ
プレグを10枚重ね、その両面に厚み35μmの銅箔を
配置して、熱プレスによってプリプレグを硬化させ、フ
ォトリソ法によって銅箔を所定の配線パターンとなるよ
うに加工したものである。この両面に配線パターンを有
するアラミド−シアネート基板に、上記実施例1と同様
に開口部を穿設した。Specifically, an aramid nonwoven fabric is impregnated with a cyanate resin to form a prepreg, ten prepregs each having a thickness of 0.1 mm are stacked, and a copper foil having a thickness of 35 μm is disposed on both surfaces thereof, and the prepreg is cured by hot pressing. Then, the copper foil is processed into a predetermined wiring pattern by a photolithography method. An opening was formed in the aramid-cyanate substrate having a wiring pattern on both sides in the same manner as in Example 1 above.
【0097】絶縁性樹脂混合物としては、エポキシ樹脂
(旭チバ(株)製シアネート 製品名AroCy M−
30、硬化剤を含む)12重量%と無機フィラーとして
のアルミナ繊維(Al2 O3 :繊維径12μm、繊維長
100μm:住友化学(株)製)88重量%との混合物
を用いた。具体的には、上記組成を適度な粘度となるよ
うに溶剤としてのブチルカルビトールと混合して、3本
ロールによって混練し、混合した絶縁性樹脂混合物スラ
リーを、120℃の温度で20分間乾燥して、溶剤を除
去した。この溶剤を除去した状態の絶縁性樹脂固形物
は、まだ硬化していないが、溶剤を除去したことによ
り、室温で固体状態となる。本絶縁性樹脂固形物をライ
カイ機によって粉砕した後、篩によって50μm〜12
0μm程度の顆粒状の絶縁性樹脂混合物粉体を作製し
た。そして、この絶縁性樹脂混合物粉体を開口部に充填
するために必要な重量を計測し、それぞれの開口部に充
填した。As the insulating resin mixture, epoxy resin (Cyanate manufactured by Asahi Ciba Co., Ltd., product name: AroCyM-
A mixture of 12% by weight (including a curing agent and 30) and 88% by weight of alumina fibers (Al 2 O 3 : fiber diameter 12 μm, fiber length 100 μm: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) as an inorganic filler was used. Specifically, the above composition is mixed with butyl carbitol as a solvent so as to have an appropriate viscosity, kneaded with three rolls, and the mixed insulating resin mixture slurry is dried at a temperature of 120 ° C. for 20 minutes. Then, the solvent was removed. The solid insulating resin from which the solvent has been removed has not yet been cured, but becomes solid at room temperature due to the removal of the solvent. After the present insulating resin solid material is pulverized with a raikai machine, it is sieved to 50 μm to 12 μm.
A granular insulating resin mixture powder of about 0 μm was produced. Then, the weight required to fill the opening with the insulating resin mixture powder was measured, and each opening was filled.
【0098】次いで、回路基板の開口部に充填した絶縁
性樹脂混合物に位置合わせしてリードフレームを重ね、
その反対側にアルミ放熱板を重ねた。リードフレームと
しては、厚み0.25mmの圧延した銅板をそのまま用
いた。Next, the lead frame is overlapped with the insulating resin mixture filled in the opening of the circuit board by positioning.
An aluminum heat sink was stacked on the opposite side. A rolled copper plate having a thickness of 0.25 mm was used as it was as the lead frame.
【0099】次いで、アラミド−シアネート基板の両面
に、厚み24μmのポリフェニレンサルファイト(PP
S)からなる離型フイルムを貼着し、熱プレスを用いて
150℃の温度で加熱しながら60分間加圧して、絶縁
性樹脂混合物中のエポキシ樹脂を硬化させた。これによ
り、硬化後の絶縁性樹脂混合物にリードフレームとアル
ミ放熱板が接着した。PPSからなる離型フィルムは、
プレス金型を用いて絶縁性樹脂混合物を硬化させる際
に、絶縁性樹脂混合物がプレス金型に付着するのを防止
するためのものである。尚、離型フイルムは、熱プレス
後に剥離される。Next, 24 μm thick polyphenylene sulphite (PP) was coated on both sides of the aramid-cyanate substrate.
The release film made of S) was adhered, and pressure was applied for 60 minutes while heating at a temperature of 150 ° C. using a hot press to cure the epoxy resin in the insulating resin mixture. As a result, the lead frame and the aluminum radiator were bonded to the cured insulating resin mixture. The release film made of PPS is
This is for preventing the insulating resin mixture from adhering to the pressing mold when the insulating resin mixture is cured using the pressing mold. The release film is peeled off after hot pressing.
【0100】以上の工程により、配線パターンを有する
回路基板の所定に部分に、絶縁性樹脂混合物からなる高
熱伝導層が形成され、かつ、絶縁性樹脂混合物部分に
は、その表面にリードフレームが形成され、裏面にアル
ミ放熱板が形成されたパワーモジュールが完成した。By the above steps, a high heat conductive layer made of an insulating resin mixture is formed on a predetermined portion of a circuit board having a wiring pattern, and a lead frame is formed on the surface of the insulating resin mixture portion. As a result, a power module having an aluminum radiator plate formed on the back was completed.
【0101】このようにして得られたパワーモジュール
の絶縁性樹脂混合物の熱伝導度を上記実施例1と同様の
方法で評価したところ、2.3W/mKと良好な値を示
した。すなわち、従来の金属ベース基板に比べて遜色の
ない熱伝導度が得られた。また、繊維状アルミナを用い
ることにより、機械的強度に優れたパワーモジュールが
得られた。When the thermal conductivity of the insulating resin mixture of the power module thus obtained was evaluated by the same method as in Example 1, it showed a good value of 2.3 W / mK. That is, a thermal conductivity comparable to that of the conventional metal base substrate was obtained. In addition, a power module having excellent mechanical strength was obtained by using fibrous alumina.
【0102】また、信頼性の評価として、吸湿リフロー
試験(吸湿:85℃85%RH 168Hrs. リフ
ロー:最高温度260℃で10秒間)を行ったところ、
絶縁性樹脂混合物とリードフレームとの界面に特に異常
は認められず、また、回路基板(アラミド−シアネート
基板)部分にも異常は認められなかった。これにより、
アラミド−シアネート基板と絶縁性樹脂混合物及びリー
ドフレーム、銅箔配線パターン、アルミ放熱板のいずれ
とも強固な密着が得られていることが分かる。As a reliability evaluation, a moisture absorption reflow test (moisture absorption: 85 ° C., 85% RH 168 Hrs. Reflow: maximum temperature 260 ° C. for 10 seconds) was performed.
No abnormality was particularly found at the interface between the insulating resin mixture and the lead frame, and no abnormality was found at the circuit board (aramid-cyanate substrate) portion. This allows
It can be seen that strong adhesion was obtained with the aramid-cyanate substrate, the insulating resin mixture, the lead frame, the copper foil wiring pattern, and the aluminum heat sink.
【0103】〔実施例5〕本実施例においては、パワー
モジュールのプリプレグとして、ガラス不織布に熱硬化
性エポキシ樹脂を含浸したものを用いた(松下電工
(株)製;R−1661)。プリプレグの作製方法及び
外形、さらに開口部については上記実施例1と同様であ
る。Embodiment 5 In this embodiment, as a prepreg of a power module, a non-woven glass fabric impregnated with a thermosetting epoxy resin was used (R-1661, manufactured by Matsushita Electric Works, Ltd.). The method and external shape of the prepreg and the opening are the same as those in the first embodiment.
【0104】プリプレグの開口部に充填する絶縁性樹脂
混合物としては、エポキシ樹脂(日本レック(株)製品
名;NVR−1010、硬化剤を含む)12重量%と無
機フィラーとしての窒化ホウ素(BN)粉末(電気化学
工業(株)平均粒径7μm)88重量%との混合物を用
いた。ここでは、上記実施例1と同様の方法で絶縁性樹
脂混合物ペーストを作製し、この絶縁性樹脂混合物ペー
ストを開口部に充填した。次いで、絶縁性樹脂混合物ペ
ーストを充填した後のプリプレグを、ブチルカルビトー
ル溶剤が揮発するように、120℃の温度で10分間乾
燥した。次いで、このようにして作製した絶縁性樹脂混
合物ペースト充填プリプレグのカバーフィルムを剥離し
た。次いで、カバーフィルムを剥離したプリプレグの両
面に、再度カバーフィルムをラミネートし、本プリプレ
グの所望の部分に、炭酸ガスレーザによって所望の数の
貫通孔(0.4mm径)を穿設した。そして、このよう
にして形成された貫通孔に導電性ペーストを充填した。
この導電性ペーストは、導電性フィラーとしての平均粒
径1.2μmの銀粉(三井金属鉱業(株)製:#120
0)86重量%と、室温で液状のビスフェノールFエポ
キシ樹脂(油化シェルエポキシ製)12重量%と、アミ
ン系硬化剤(味の素(株)MYH−21)2重量%とを
混合し、3本ロールによって混練して得られたものであ
る。この導電性ペーストを、プリプレグの所望の部分に
形成された貫通孔に充填するに際しては、ウレタンスキ
ージを用いた周知の方法により、カバーフィルム上の導
電性ペーストを上記貫通孔に刷り込んだ。次いで、導電
性ペーストを充填したプリプレグのカバーフィルムを剥
離し、絶縁性樹脂混合物に位置合わせしてリードフレー
ムを重ねた。このリードフレームは、厚み0.5mmの
圧延銅板に、電解メッキ法によって5μm厚の半田(P
b/Sn混合重量比90/10)メッキを施し、所定の
配線パターンとなるように加工したものである。この場
合、リードフレームを重ねるだけでもよいが、絶縁性樹
脂混合物中の熱硬化性樹脂が硬化しないような温度(8
0℃〜120℃)で加圧し、リードフレームを絶縁性樹
脂混合物に一旦埋設してもよい。本実施例においては、
100℃の温度、10kg/cm2の圧力で1分間加熱
加圧し、リードフレームを絶縁性樹脂混合物に表面まで
一旦埋設した。次いで、片面を粗化した厚み18μmの
銅箔を、上記プリプレグの両面に粗化面が内側となるよ
うに配置し、175℃の温度で加熱しながら30分間加
圧した。これにより、プリプレグ中のエポキシ樹脂、導
電性ペースト及び絶縁性樹脂混合物中のエポキシ樹脂が
硬化し、リードフレーム及び銅箔が接着すると共に、導
電性ペーストによって銅箔とリードフレームとが電気的
に接続された。As the insulating resin mixture to be filled into the opening of the prepreg, 12% by weight of an epoxy resin (product name of Nippon Rec Co., Ltd .; NVR-1010 including a curing agent) and boron nitride (BN) as an inorganic filler were used. A mixture with 88% by weight of a powder (average particle size: 7 μm, manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK) was used. Here, an insulating resin mixture paste was prepared in the same manner as in Example 1, and the opening was filled with the insulating resin mixture paste. Next, the prepreg filled with the insulating resin mixture paste was dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes so that the butyl carbitol solvent was volatilized. Next, the cover film of the insulating resin mixture paste-filled prepreg thus produced was peeled off. Next, the cover film was laminated again on both sides of the prepreg from which the cover film was peeled off, and a desired number of through holes (0.4 mm diameter) were formed in desired portions of the present prepreg using a carbon dioxide gas laser. Then, the conductive paste was filled in the through holes formed in this manner.
This conductive paste is a silver powder having an average particle size of 1.2 μm (# 120 manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd.) as a conductive filler.
0) 86% by weight, 12% by weight of a bisphenol F epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Epoxy) liquid at room temperature, and 2% by weight of an amine curing agent (MYH-21, Ajinomoto Co., Ltd.) It is obtained by kneading with a roll. When filling the conductive paste into the through-hole formed in a desired portion of the prepreg, the conductive paste on the cover film was imprinted into the through-hole by a known method using a urethane squeegee. Next, the cover film of the prepreg filled with the conductive paste was peeled off, and the lead frame was overlaid in alignment with the insulating resin mixture. This lead frame is formed by soldering a 5 μm thick solder (P
(b / Sn mixed weight ratio 90/10) is plated and processed into a predetermined wiring pattern. In this case, the lead frames may be merely stacked, but at a temperature (8) at which the thermosetting resin in the insulating resin mixture is not cured.
(0 ° C. to 120 ° C.), and the lead frame may be temporarily embedded in the insulating resin mixture. In this embodiment,
The lead frame was temporarily embedded in the insulating resin mixture up to the surface by heating and pressing at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 10 kg / cm 2 for 1 minute. Next, a copper foil having a thickness of 18 μm with one surface roughened was placed on both surfaces of the prepreg such that the roughened surface was inside, and pressed at a temperature of 175 ° C. for 30 minutes. As a result, the epoxy resin in the prepreg, the conductive paste and the epoxy resin in the insulating resin mixture are cured, and the lead frame and the copper foil are bonded, and the conductive paste electrically connects the copper foil and the lead frame. Was done.
【0105】次いで、表面の銅箔を、フォトリソ法によ
って所定の配線パターンとなるように加工した。具体的
には、硬化した基板にドライフィルムレジストをラミネ
ートし、配線パターン状のフィルムを用いてUV露光及
び現像を行った後、塩化第2銅溶液を用いた化学エッチ
ング法によって不要な部分の銅を除去した。最後に、剥
離工程でドライフィルムレジストを除去した。これによ
り、銅箔配線パターンが得られた。このとき、リードフ
レームは半田メッキ処理が施されているので、塩化第2
銅ではエッチングされず、そのまま残る。Next, the copper foil on the surface was processed by photolithography so as to form a predetermined wiring pattern. Specifically, after laminating a dry film resist on a cured substrate, performing UV exposure and development using a wiring pattern film, unnecessary portions of copper are etched by a chemical etching method using a cupric chloride solution. Was removed. Finally, the dry film resist was removed in a peeling step. As a result, a copper foil wiring pattern was obtained. At this time, since the lead frame has been subjected to solder plating,
It is not etched with copper and remains as it is.
【0106】以上の工程により、ガラス不織布エポキシ
基板部分には銅箔からなる配線パターンが形成され、絶
縁性樹脂混合物部分には、表面にリードフレームが、裏
面に銅箔からなる配線パターンがそれぞれ形成され、か
つ、導電性ペーストによって層間の銅箔及び層間のリー
ドフレームと銅箔とが電気的に接続された高密度配線を
有するパワーモジュールが完成した。By the above steps, a wiring pattern made of copper foil is formed on the glass nonwoven fabric epoxy substrate portion, and a lead frame is formed on the front surface and a wiring pattern made of copper foil is formed on the back surface in the insulating resin mixture portion. In addition, a power module having a high-density wiring in which an interlayer copper foil and an interlayer lead frame and the copper foil are electrically connected by a conductive paste is completed.
【0107】このようにして得られたパワーモジュール
は、上記実施例1と同様の熱伝導度を示し、また、信頼
性評価の結果も良好であった。加えて、導電性ぺースト
による層間接続の信頼性も良好であった。この導電性ペ
ーストによる層間接続では、リードフレームと回路基板
上の配線パターンとを裏面の銅箔配線パターンを介して
電気的に接続することができるので、極めて高密度な配
線を実現することができる。The power module thus obtained showed the same thermal conductivity as that of the above-mentioned Example 1, and the result of the reliability evaluation was good. In addition, the reliability of interlayer connection by the conductive paste was good. In the interlayer connection using the conductive paste, since the lead frame and the wiring pattern on the circuit board can be electrically connected via the copper foil wiring pattern on the back surface, extremely high-density wiring can be realized. .
【0108】尚、本実施例においては、導電性ペースト
を用いて層間の電気的接続を行ったが、リードフレーム
及び銅箔を重ねて硬化した後、ドリル加工などによって
貫通孔を形成し、銅メッキ技術によって層間をスルーホ
ール接続する方法も有効である。In the present embodiment, the electrical connection between the layers was made using a conductive paste. However, after the lead frame and the copper foil were overlaid and cured, a through hole was formed by drilling or the like, and the copper was removed. A method of connecting through layers between layers by a plating technique is also effective.
【0109】[0109]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放熱が必要な場所に限定してリードフレームを用いなが
ら、独立した島状の配線パターンを形成することがで
き、しかも放熱をそれほど必要としない場所には、微細
配線パターンを形成することができる既存のプリント基
板を用いることのできる高密度なパワーモジュールを実
現することができる。As described above, according to the present invention,
Independent island-shaped wiring patterns can be formed while using lead frames only in places where heat dissipation is required, and fine wiring patterns can be formed in places where heat dissipation is not so required. A high-density power module that can use the printed circuit board described above can be realized.
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるパワーモジ
ュールを示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing a power module according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態におけるパワーモジ
ュールの製造方法を示す工程断面図FIG. 2 is a process sectional view illustrating a method for manufacturing a power module according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態におけるパワーモジ
ュールの製造方法を示す工程断面図FIG. 3 is a process sectional view illustrating a method for manufacturing a power module according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施の形態におけるパワーモジ
ュールの製造方法を示す工程断面図FIG. 4 is a process sectional view illustrating a method for manufacturing a power module according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第5の実施の形態におけるパワーモジ
ュールの製造方法を示す工程断面図FIG. 5 is a process sectional view showing a method for manufacturing a power module according to a fifth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第5の実施の形態におけるパワーモジ
ュールを示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing a power module according to a fifth embodiment of the present invention.
【図7】従来のリードフレームを用いたパワーモジュー
ルを示す断面図FIG. 7 is a cross-sectional view showing a power module using a conventional lead frame.
101 補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグ 102 開口部に充填された絶縁性樹脂混合物 103 リードフレーム 104 配線パターン 201 補強材に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグ 202 開口部 203 絶縁性樹脂混合物 204 リードフレーム 205 金属箔 206 アルミ放熱板 207 硬化した回路基板 208 配線パターン 301 回路基板 302 配線パターン 303 開口部 304 絶縁性樹脂混合物 305 リードフレーム 401 回路基板 402 配線パターン 403 開口部 404 絶縁性樹脂混合物 405 リードフレーム 406 アルミ放熱板 501 プリプレグ 502 開口部 503 絶縁性樹脂混合物 504 導電性ペースト 505 リードフレーム 506 金属箔 507 硬化した回路基板 508 配線パターン 601 回路基板 602 絶縁性樹脂混合物 603 リードフレーム 604 配線パターン 605 導電性ペースト 701 無機フィラーと熱硬化性樹脂との混合物 702 リードフレーム 703 放熱板 704 リードフレームを曲げ加工した端子部 705 実装した受動部品 Reference Signs List 101 prepreg impregnated with thermosetting resin in reinforcing material 102 insulating resin mixture filled in opening 103 lead frame 104 wiring pattern 201 prepreg impregnated with thermosetting resin in reinforcing material 202 opening 203 insulating resin mixture 204 Lead frame 205 Metal foil 206 Aluminum heat sink 207 Cured circuit board 208 Wiring pattern 301 Circuit board 302 Wiring pattern 303 Opening 304 Insulating resin mixture 305 Lead frame 401 Circuit board 402 Wiring pattern 403 Opening 404 Insulating resin mixture 405 Lead Frame 406 Aluminum heat sink 501 Pre-preg 502 Opening 503 Insulating resin mixture 504 Conductive paste 505 Lead frame 506 Metal foil 507 Cured circuit board 508 Wiring pattern Reference Signs List 601 Circuit board 602 Insulating resin mixture 603 Lead frame 604 Wiring pattern 605 Conductive paste 701 Mixture of inorganic filler and thermosetting resin 702 Lead frame 703 Heat sink 704 Terminal part obtained by bending lead frame 705 Mounted passive component
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−178241(JP,A) 特開 昭63−88894(JP,A) 実開 平3−8466(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/34 - 23/473 H05K 1/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-10-178241 (JP, A) JP-A-63-88894 (JP, A) JP-A-3-8466 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int .Cl. 7 , DB name) H01L 23/34-23/473 H05K 1/02
Claims (28)
の厚み方向に貫通する所望の部分には、無機フィラーと
絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物が前記回路基板の
表面とほぼ面一に埋没されており、前記回路基板の少な
くとも一方の面には金属箔からなる配線パターンが形成
されており、前記絶縁性樹脂混合物の一方の面には、リ
ードフレームが前記回路基板の表面とほぼ面一に埋没さ
れており、前記絶縁性樹脂混合物の他方の面には、前記
金属箔からなる配線パターンが形成されているパワーモ
ジュール。1. An insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin is provided on a desired portion penetrating in a thickness direction of a circuit board containing a reinforcing material and a thermosetting resin substantially at a surface of the circuit board. A wiring pattern made of metal foil is formed on at least one surface of the circuit board, and a lead frame is provided on at least one surface of the insulating resin mixture on a surface of the circuit board. And a wiring pattern made of the metal foil is formed on the other surface of the insulating resin mixture.
の厚み方向に貫通する所望の部分には、無機フィラーと
絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物が前記回路基板の
表面とほぼ面一に埋没されており、前記回路基板の一方
の面には金属箔からなる配線パターンが形成されてお
り、前記絶縁性樹脂混合物の前記配線パターンが形成さ
れ前記回路基板と同一の面には、リードフレームが前記
回路基板の表面とほぼ面一に埋没されており、前記絶縁
性樹脂混合物と前記回路基板の前記配線パターンが形成
された面と反対側の面の全面には金属箔が放熱板として
接着されているパワーモジュール。2. An insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin is provided on a desired portion penetrating in a thickness direction of a circuit board containing a reinforcing material and a thermosetting resin substantially with a surface of the circuit board. It is buried flush, a wiring pattern made of metal foil is formed on one surface of the circuit board, and the wiring pattern of the insulating resin mixture is formed on the same surface as the circuit board. The lead frame is buried substantially flush with the surface of the circuit board, and the metal foil radiates heat over the entire surface of the circuit board opposite to the surface on which the wiring pattern is formed. Power module bonded as a board.
の厚み方向に貫通する所望の部分には、無機フィラーと
絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物が前記回路基板の
表面とほぼ面一に埋設されており、前記回路基板の両面
には金属箔からなる配線パターンが形成されており、前
記絶縁性樹脂混合物の一方の面には、リードフレームが
前記回路基板の表面とほぼ面一に埋設されており、前記
絶縁性樹脂混合物の他方の面には、前記金属箔からなる
配線パターンが形成されており、前記金属箔からなる配
線パターンは、インナービアを介して前記リードフレー
ムと電気的に接続されているパワーモジュール。3. A desired portion penetrating in the thickness direction of a circuit board containing a reinforcing material and a thermosetting resin is provided with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin substantially on the surface of the circuit board. A wiring pattern made of metal foil is formed on both surfaces of the circuit board, and a lead frame is formed on one surface of the insulating resin mixture so that the lead frame is substantially flush with the surface of the circuit board. are embedded to one, the other surface of the insulating resin mixture, the wiring pattern made of a metal foil is formed, the wiring pattern made of the metal foil, the lead frame through the inner via
A power module that is electrically connected to the system.
の厚みよりも厚い請求項1〜3のいずれかに記載のパワ
ーモジュール。4. The power module according to claim 1, wherein a thickness of the lead frame is larger than a thickness of the metal foil.
倍以上の厚みを有する請求項4に記載のパワーモジュー
ル。5. The method according to claim 5, wherein the lead frame is formed of a metal foil.
The power module according to claim 4, which has a thickness that is twice or more.
求項1〜3のいずれかに記載のパワーモジュール。6. The power module according to claim 1, wherein the insulating resin is a thermosetting resin.
ェノール樹脂及びシアネート樹脂からなる群から選ばれ
た1つである請求項6に記載のパワーモジュール。7. The power module according to claim 6, wherein the thermosetting resin is one selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin.
請求項1〜3のいずれかに記載のパワーモジュール。8. The power module according to claim 1, wherein the reinforcing member is made of a woven fabric or a nonwoven fabric.
維からなる請求項8に記載のパワーモジュール。9. The power module according to claim 8, wherein the reinforcing member is made of glassy or organic fiber.
カ、マグネシア、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素から
なる群から選ばれた少なくとも1種の粒子である請求項
1〜3のいずれかに記載のパワーモジュール。10. The power module according to claim 1, wherein the inorganic filler is at least one kind of particle selected from the group consisting of alumina, silica, magnesia, aluminum nitride, and boron nitride.
00μmの範囲にある請求項10に記載のパワーモジュ
ール。11. The inorganic filler has a particle size of 0.1-1.
The power module according to claim 10, which is in a range of 00 µm.
項1〜3のいずれかに記載のパワーモジュール。12. The power module according to claim 1, wherein the inorganic filler is fibrous.
ナ、シリカ及びマグネシアからなる群から選ばれた少な
くとも1種である請求項12記載のパワーモジュール。13. The power module according to claim 12, wherein the fibrous inorganic filler is at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and magnesia.
1〜100μmの範囲にあり、かつ、前記繊維状の無機
フィラーの繊維長が200μm以上である請求項12に
記載のパワーモジュール。14. The fibrous inorganic filler having a diameter of 0.
The power module according to claim 12, wherein the power is in the range of 1 to 100 m, and the fiber length of the fibrous inorganic filler is 200 m or more.
る圧延銅板からなる請求項1〜3のいずれかに記載のパ
ワーモジュール。15. The power module according to claim 1, wherein the lead frame is made of a rolled copper plate containing copper as a main component.
レームが埋設された面と反対側の面に形成された金属箔
上に、さらに放熱板が接着された請求項1又は3に記載
のパワーモジュール。16. The power module according to claim 1, wherein a heat radiating plate is further bonded to a metal foil formed on a surface of the insulating resin mixture opposite to a surface on which the lead frame is embedded. .
求項16に記載のパワーモジュール。17. The power module according to claim 16, wherein the heat sink is made of aluminum or copper.
化性樹脂と金属フィラーとを含む導電ペーストである請
求項3に記載のパワーモジュール。18. The inner via a power module according to請<br/> Motomeko 3 is a conductive paste containing at least a thermosetting resin and a metal filler.
厚みが12〜200μmの範囲にある請求項1〜3のい
ずれかに記載のパワーモジュール。19. The power module according to claim 1, wherein the metal foil is a copper foil, and has a thickness in a range of 12 to 200 μm.
プレグの所望の箇所に、厚さ方向に貫通する所望の大き
さの開口部を穿設する工程と、前記開口部に無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填する工
程と、前記絶縁性樹脂混合物の表面に所望の配線パター
ン状に形成したリードフレームを重ねると共に、前記絶
縁性樹脂混合物を充填したプリプレグの両面に金属箔を
重ねる工程と、前記両面に重ねた金属箔の外側から加熱
加圧処理して、前記リードフレームを前記絶縁性樹脂混
合物に埋設させ、かつ、前記プリプレグ中の熱硬化性樹
脂成分を硬化させて、前記金属箔を前記プリプレグと接
着させる工程と、前記金属箔を所望の配線パターンにエ
ッチング成形する工程とを備えたパワーモジュールの製
造方法。20. A step of perforating an opening of a desired size penetrating in a thickness direction at a desired position of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin; Filling an insulating resin mixture containing an insulating resin, and stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture, and forming a metal on both surfaces of a prepreg filled with the insulating resin mixture. The step of stacking the foils, and the heating and pressurizing treatment from the outside of the metal foils stacked on both sides, the lead frame is embedded in the insulating resin mixture, and the thermosetting resin component in the prepreg is cured. And bonding the metal foil to the prepreg, and etching the metal foil into a desired wiring pattern.
プレグの所望の箇所に、厚さ方向に貫通する所望の大き
さの開口部を穿設する工程と、前記開口部に無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填する工
程と、前記絶縁性樹脂混合物の表面に所望の配線パター
ン状に形成したリードフレームを重ねると共に、前記絶
縁性樹脂混合物を充填したプリプレグの両面に金属箔を
重ねる工程と、前記両面に重ねた金属箔の外側から加熱
加圧処理して、前記リードフレームを前記絶縁性樹脂混
合物に埋設させ、かつ、前記プリプレグ中の熱硬化性樹
脂成分を硬化させて、前記金属箔を前記プリプレグと接
着させる工程と、前記リードフレーム側に形成した前記
金属箔を所望の配線パターンにエッチング成形する工程
とを備えたパワーモジュールの製造方法。21. A step of perforating an opening of a desired size penetrating in a thickness direction at a desired place of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin; Filling an insulating resin mixture containing an insulating resin, and stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture, and forming a metal on both surfaces of a prepreg filled with the insulating resin mixture. The step of stacking the foils, and the heating and pressurizing treatment from the outside of the metal foils stacked on both sides, the lead frame is embedded in the insulating resin mixture, and the thermosetting resin component in the prepreg is cured. A step of adhering the metal foil to the prepreg, and a step of etching-forming the metal foil formed on the lead frame side into a desired wiring pattern. How to make joules.
プレグの所望の箇所に、厚さ方向に貫通する所望の大き
さの開口部を穿設する工程と、前記開口部に無機フィラ
ーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性樹脂混合物を充填する工
程と、前記絶縁性樹脂混合物を充填したプリプレグに、
厚さ方向に貫通する貫通孔を穿設し、前記貫通孔に導電
性ペーストを充填する工程と、前記絶縁性樹脂混合物の
表面に所望の配線パターン状に形成したリードフレーム
を重ねると共に、前記絶縁性樹脂混合物を充填したプリ
プレグの両面に金属箔を重ねる工程と、前記両面に重ね
た金属箔の外側から加熱加圧処理して、前記リードフレ
ームを前記絶縁性樹脂混合物に埋設させ、かつ、前記プ
リプレグ中の熱硬化性樹脂成分を硬化させて、前記金属
箔を前記プリプレグと接着させると共に、前記導電性ペ
ーストの硬化によってインナービア接続を形成する工程
と、前記金属箔を所望の配線パターンにエッチング成形
する工程とを備えたパワーモジュールの製造方法。22. A step of perforating an opening of a desired size penetrating in a thickness direction at a desired position of a prepreg in which a reinforcing material is impregnated with a thermosetting resin; A step of filling an insulating resin mixture containing an insulating resin, and a prepreg filled with the insulating resin mixture,
Forming a through-hole penetrating in the thickness direction, filling the through-hole with a conductive paste, and superposing a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture, A step of laminating a metal foil on both sides of a prepreg filled with a conductive resin mixture, and heating and pressurizing from the outside of the metal foil laminated on the both sides, embedding the lead frame in the insulating resin mixture, and Curing the thermosetting resin component in the prepreg, bonding the metal foil to the prepreg, forming an inner via connection by curing the conductive paste, and etching the metal foil to a desired wiring pattern Forming a power module.
熱硬化性樹脂とを含む回路基板の所望の箇所に、厚さ方
向に貫通する所望の大きさの開口部を穿設する工程と、
前記開口部に無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性
樹脂混合物を充填する工程と、前記絶縁性樹脂混合物の
表面に所望の配線パターン状に形成したリードフレーム
を重ね、前記リードフレームを重ねた前記回路基板を加
熱加圧処理して、前記リードフレームを前記絶縁性樹脂
混合物に埋設させる工程とを備えたパワーモジュールの
製造方法。23. A step of forming an opening of a desired size penetrating in a thickness direction at a desired position of a circuit board having a wiring pattern on both sides and including a reinforcing material and a thermosetting resin; ,
A step of filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on the surface of the insulating resin mixture, and stacking the lead frame; Heating and pressurizing the circuit board to bury the lead frame in the insulating resin mixture.
熱硬化性樹脂とを含む回路基板の所望の箇所に、厚さ方
向に貫通する所望の大きさの開口部を穿設する工程と、
前記開口部に無機フィラーと絶縁性樹脂とを含む絶縁性
樹脂混合物を充填する工程と、前記絶縁性樹脂混合物の
一方の面に所望の配線パターン状に形成したリードフレ
ームを重ねると共に、前記絶縁性樹脂混合物の他方の全
面に金属箔を重ね、前記リードフレームと前記金属箔を
重ねた前記回路基板を加熱加圧処理して、前記リードフ
レームを前記絶縁性樹脂混合物に埋設させ、かつ、前記
金属箔を放熱板として接着させる工程とを備えたパワー
モジュールの製造方法。24. A step of forming an opening of a desired size that penetrates in a thickness direction at a desired position of a circuit board having a wiring pattern on both surfaces and including a reinforcing material and a thermosetting resin; ,
Filling the opening with an insulating resin mixture containing an inorganic filler and an insulating resin, and stacking a lead frame formed in a desired wiring pattern on one surface of the insulating resin mixture, A metal foil is overlaid on the other entire surface of the resin mixture, and the circuit board on which the lead frame and the metal foil are overlaid is heated and pressed to embed the lead frame in the insulating resin mixture, and Bonding the foil as a heat sink.
つ、前記リードフレームの表面が化学エッチングに耐え
る金属によってメッキ処理されている請求項20〜24
のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。25. The lead frame according to claim 20, wherein the lead frame is made of copper, and a surface of the lead frame is plated with a metal resistant to chemical etching.
The method for manufacturing a power module according to any one of the above.
理される金属が、ニッケル、錫、半田及び金からなる群
から選ばれた少なくとも1種である請求項25に記載の
パワーモジュールの製造方法。26. The method according to claim 25, wherein the metal plated on the surface of the lead frame is at least one selected from the group consisting of nickel, tin, solder and gold.
ーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含み、かつ、前記プ
リプレグと同一の厚みに形成されたシート状物からなる
請求項20〜26のいずれかに記載のパワーモジュール
の製造方法。27. The insulating resin mixture according to claim 20, wherein the insulating resin mixture comprises an inorganic filler and an uncured thermosetting resin, and is formed of a sheet having the same thickness as the prepreg. A method for manufacturing the power module according to any one of the above.
ーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む粉体混合物であ
る請求項20〜26のいずれかに記載のパワーモジュー
ルの製造方法。28. The insulating resin mixture, method for producing a power module according to any one of claims 20 to 26 which is a powder mixture comprising a thermosetting resin of an inorganic filler and an uncured state.
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