JP3835949B2

JP3835949B2 - Thermally conductive resin composition structure and method for producing the same, and method for producing a thermal conductive substrate using the same

Info

Publication number: JP3835949B2
Application number: JP16509099A
Authority: JP
Inventors: 浩一平野; 誠一中谷; 光洋松尾; 浩之半田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: JP2000353772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の半導体装置や電子部品が搭載される回路基板に係り、特には、パワーエレクトロニクス分野で好適な高放熱性を有する熱伝導基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化や小型化の要求に伴っては半導体装置や電子部品を搭載する回路基板の高密度化や高機能化が要請されており、回路基板の放熱性をも考慮した設計が重要となってきている。そして、従来のガラス−エポキシ樹脂からなる回路基板よりも放熱性に優れた回路基板としては金属ベース基板、つまり、銅やアルミニウムなどの金属板をベースとし、この金属板の一面上または両面上に絶縁層を介したうえで回路パターンを形成してなる金属ベース基板が知られている。また、より一層の高放熱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からなるセラミック基板に銅板を直接的に接合したものも使用されているが、このようなセラミック基板にはコストが高いという不都合がある。そこで、比較的小電力の用途にあっては金属ベース基板を使用するのが一般的となるが、金属ベース基板では熱伝導を良好とする必要上から絶縁層を薄くしておかねばならないため、金属板との間でノイズの影響を受け易くなったり、絶縁耐圧が低下したりするというような不都合が生じる。
【０００３】
ところで、最近になっては、熱伝導性を有する無機質フィラーを熱硬化性樹脂に含有させた熱伝導樹脂組成物と、電極や回路として機能するリードフレームとを一体化してなる熱伝導基板が提案されており、このような熱伝導基板の一例としては特開平１０−１７３０９７号で開示されたものがある。すなわち、この熱伝導基板は、無機質フィラーと熱硬化性樹脂とを少なくとも含有している熱伝導樹脂組成物のスラリーを造膜することによって熱伝導シート状物５１を作製し、図７（ａ）で示すように、乾燥した熱伝導シート状物５１をリードフレーム５２と対面させながら重ねあわせた後、加熱加圧するのに伴って熱伝導シート状物５１を硬化させながらリードフレーム５２と一体化された熱伝導樹脂硬化物５３とすることにより、図７（ｂ）で示すような構造として製造されたものである。なお、リードフレーム５２と一体化された熱伝導樹脂硬化物５３には、放熱用の金属板５４が被着されていることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７で示した手順に従って熱伝導基板を製造する際は、次のような不都合が生じることになっていた。すなわち、まず、熱伝導樹脂組成物のスラリーを造膜したに過ぎない熱伝導シート状物５１、つまり、熱伝導樹脂組成物構造体としての熱伝導シート状物５１は含有している熱硬化性樹脂が未硬化状態のままであり、その機械的強度が低いために取り扱いが難しくて破損し易いことになる。また、乾燥させられた熱伝導シート状物５１は脆くなるため、シートの割れや欠け、破損などが発生し易くなるばかりか、乾燥済みの熱伝導シート状物５１とリードフレーム５２とを正確に位置あわせすることが困難となってしまう。
【０００５】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであり、破損し難くて取り扱いが容易となる熱伝導樹脂組成物構造体とその製造方法、及び、この熱伝導樹脂組成物構造体を用いて構成される熱伝導基板とその製造方法とを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面にはリードフレームの外側表面が面一状態で埋め込まれている熱伝導基板を作製するための熱伝導樹脂組成構造体は、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物が、前記金属板の一方側の主表面に被着して一体化されていることを特徴としており、この構造であれば、熱伝導樹脂組成構造体が金属板でもって補強されているので、シート状などとして加工された場合であっても、割れや欠け、破損などが起こり難くなる結果として取り扱いが容易になるという利点が確保される。
【０００７】
本発明に係る熱伝導樹脂組成物構造体の製造方法は、金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面にはリードフレームの外側表面が面一状態で埋め込まれている熱伝導基板を作製するための、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物を加工して熱伝導シートを作製する工程と、熱伝導シートを前記金属板の主表面に圧着する工程とを含んでいることを特徴としており、上記した熱伝動樹脂組成物構造体を容易に製造し得るという利点が確保される。
【０００９】
本発明に係る熱伝導基板の製造方法は、上述した本発明の製造方法により熱伝導樹脂組成物構造体を作製する工程と、前記熱伝導樹脂組成物構造体の熱伝導樹脂組成物が配置された側の面にリードフレームを配置する工程と、前記熱伝導樹脂組成物を加熱加圧しながら前記リードフレームをその外側表面が前記伝導樹脂組成物の他方側の表面と面一状態になるまで埋め込む工程とを含んでいることを特徴としており、十分なる放熱性を確保しながらも安価な熱伝導基板を容易に製造し得るという利点が確保される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に係る熱伝導樹脂組成物構造体は、金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面にはリードフレームの外側表面が面一状態で埋め込まれている熱伝導基板を作製するための、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物が、前記金属板の一方側の主表面に被着して一体化されていることを特徴とする。そして、この構造であれば、熱硬化性樹脂が未硬化状態であるにも拘わらず、熱伝導樹脂組成物が金属板でもって補強されているので、シート状などとして加工された場合であっても、割れや欠け、破損などが起こり難くなる結果、取り扱いが容易となる。その結果、輸送時や保存時におけるハンドリング性が大幅に向上することとなり、熱伝導樹脂組成物構造体の取り扱いに要する手間を削減することが可能となる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る熱伝導樹脂組成物構造体は請求項１に記載したものであり、前記金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面には保護フィルムが配設されていることを特徴とする。この構成であれば、熱伝導樹脂組成物の表面が損傷することを未然に防止し得ることとなる。
【００１２】
本発明の請求項３に係る熱伝導樹脂組成物構造体の製造方法は、金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面にはリードフレームの外側表面が面一状態で埋め込まれている熱伝導基板を作製するための、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物を加工して熱伝導シートを作製する工程と、熱伝導シートを前記金属板の主表面に圧着する工程とを含んでいることを特徴とする。この製造方法によれば、上記した熱伝導樹脂組成物構造体を製造することが容易となり、熱伝導樹脂組成物構造体が簡単に得られることとなる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る熱伝導樹脂組成物構造体の製造方法は、金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面にはリードフレームの外側表面が面一状態で埋め込まれている熱伝導基板を作製するための、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物を加工してペースト状混合物を作製する工程と、ペースト状混合物を前記金属板の主表面に印刷する工程とを含んでいることを特徴とする。このような製造方法であれば、熱伝導シートを作製する必要がないため、工程の簡略化を図ることが可能となる。なお、金属板に印刷されたペースト状混合物を引き続いて熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低温の状態下で熱処理するようにすれば、熱伝導樹脂組成物のタック性をなくすことが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る熱伝導樹脂組成物構造体の製造方法は、金属板の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物の他方側の表面にはリードフレームの外側表面が面一状態で埋め込まれている熱伝導基板を作製するための、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物を加工して粘土状混練物を作製する工程と、粘土状混練物を前記金属板の主表面に載置して加熱加圧する工程とを含んでいることを特徴とする。この製造方法を採用した際には、熱伝導樹脂組成物構造体を容易に製造し得ることとなり、粘土状混練物を高粘度としておくことによって熱伝導樹脂組成物が取り扱い易くなる。
【００１６】
本発明の請求項６に係る熱伝導基板の製造方法は、上述した請求項１の熱伝導樹脂組成物構造体を作製する工程と、前記熱伝導樹脂組成物構造体の熱伝導樹脂組成物が配置された側の面にリードフレームを配置する工程と、前記熱伝導樹脂組成物を加熱加圧しながら前記リードフレームをその外側表面が前記伝導樹脂組成物の他方側の表面と面一状態になるまで埋め込む工程とを含んでいることを特徴とする。そして、この製造方法を採用した際には、上記した熱伝導基板を容易に製造し得ることとなる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態に係る熱伝導樹脂組成物構造体を示す断面図、図２〜図４のそれぞれは熱伝導樹脂組成物構造体を製造する際に採用される第１から第３の製造方法を示す工程断面図であり、図５は実施の形態に係る熱伝導基板を示す断面図、図６は熱伝導基板の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】
（熱伝導樹脂組成物構造体の構造）
本実施の形態に係る熱伝導樹脂組成物構造体は放熱性に優れた熱伝導基板を製造する際に用いられるものであり、図１で示すように、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる混合物である熱伝導樹脂組成物１１が、放熱用としても機能する金属板１２の一方側の主表面に被着して一体化されたものとなっている。すなわち、この熱伝導樹脂組成物構造体は、無機質フィラーと、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物とを所定の配合比で混合してなる熱伝導樹脂組成物１１が、金属板１２の主表面に被着されたものであることを特徴としている。なお、図１では金属板１２の主表面全体にわたって熱伝導樹脂組成物１１が被着されているが、このような構造に限られることはなく、主表面の一部にのみ熱伝導樹脂組成物１１が被着されて一体化された構造であってもよい。
【００１９】
ところで、この際における無機質フィラーの配合比が上記した範囲よりも少なければ、熱伝導樹脂組成物構造体を用いて製造された熱伝導基板の放熱性が小さくなる一方、上記した範囲よりも多ければ、熱伝導樹脂組成物１１の金属板１２に対する接着性が低下し、熱伝導基板の成型が不良となるため、無機質フィラーの配合比は上記した範囲内となるように予め調整されている。また、熱硬化性樹脂の主成分は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂のうちから選択された少なくとも１種であることが好ましいが、これらの樹脂を用いることが好ましいのは、これらの樹脂それぞれが耐熱性や機械的強度、電気絶縁性に優れているためである。
【００２０】
さらに、金属板１２の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物１１の他方側の表面には保護フィルム１３を配設しておくことが好ましく、このような保護フィルム１３としては、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）、ポリエステルなどのような素材、つまり、十分な機械的強度及び耐熱性を有しながら工業的な加工が可能な素材を使用して作製されたものが好適である。なお、保護フィルム１３の表面には離型処理が施されていることが好ましく、離型処理剤としてはシリコーンなどが使用される。
【００２１】
（熱伝導樹脂組成物構造体の第１の製造方法）
本実施の形態に係る熱伝導樹脂組成物構造体を製造する際に採用される第１の製造方法を、図２に従いながら説明する。まず、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる混合物としての熱伝導樹脂組成物１１を用意し、熱伝導樹脂組成物１１をシート状とする加工によって、図２（ａ）で示すように、離型フィルム１３上に造膜された熱伝導樹脂組成物１１からなる熱伝導シートを作製する。引き続き、図２（ｂ）で示すように、一方側の表面に離型フィルム１３が配設された熱伝導シート１１の他方側の表面、つまり、離型フィルム１３が配設されていない表面を金属板１２の一方側の主表面に対面させながら重ねあわせたうえ、熱伝導シート１１を金属板１２の主表面へと圧着する。すると、熱伝導シート１１は金属板１２に被着して一体化されることになり、離型フィルム１３を引き剥がすと、図１で示した熱伝導樹脂組成物構造体が製造されたことになる。なお、離型フィルム１３が配設されたままであっても差し支えないことは勿論である。
【００２２】
なお、採用される造膜方法が特定の方法に限定されることはなく、造膜に際しては、ドクターブレード法やコーター法、押し出し法などが採用される。また、熱伝導樹脂組成物１１に溶剤、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、イソプロパノールなどの溶剤を混合し、その粘度を調整したうえで造膜することも可能であり、この場合には熱伝導樹脂組成物１１中の熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で溶剤を乾燥させながらシート化することを実行してもよく、このような際には造膜が容易なドクターブレード法を採用することが好ましい。さらに、熱圧着の方法が特に限られることもないから、熱プレスやラミネーターなどを使用することも可能であり、この際における温度や圧力などの条件は熱伝導樹脂組成物１１の接着性に基づいて決定されることとなる。
【００２３】
（熱伝導樹脂組成物構造体の第２の製造方法）
図３は熱伝導樹脂組成物構造体を製造する際における第２の製造方法を示しており、この製造方法は以下のような手順からなっている。まず、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物１１を加工し、ペースト状混合物となった熱伝導樹脂組成物１１を作製する。そして、図３（ａ）で示すように、構造体を製造するためのマスク２１を用意したうえ、このマスク２１の開口部分２２の底面位置に対して金属板１２を配置する。さらに、図３（ｂ）で示すように、熱伝導樹脂組成物１１からなるペースト状混合物をマスク２１の開口部分２２内に充填し、その底面位置に配置された金属板１２の一方側の主表面に対してペースト状混合物を印刷した後、マスク２１を取り外すと、図１で示した熱伝導樹脂組成物構造体が製造される。
【００２４】
ところで、熱伝導樹脂組成物１１をペースト状に加工する方法が特定の方法に限られないことは勿論であるが、この際にあっては、印刷が容易となるよう熱伝導樹脂組成物１１の粘度を予め調整しておくことが好ましい。そして、粘度調整に際しては、熱伝導樹脂組成物１１に溶剤を混合するのが一般的な方法であり、溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、イソプロピルアルコールなどが用いられる。また、上記した工程に引き続いては、金属板１２と一体化された熱伝導樹脂組成物１１を、これが未硬化状態のまま含有している熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低温の条件下で熱処理することが望ましく、このような工程を付加した場合には、粘度調整のための溶剤を除去し得るばかりか、熱伝導樹脂組成物１１のタック性がなくなる結果として熱伝導樹脂組成物構造体の取り扱い性が向上するという利点が確保される。さらには、熱伝導樹脂組成物１１中のボイドを減らすため、このような熱処理を真空中で実行してもよい。
【００２５】
（熱伝導樹脂組成物構造体の第３の製造方法）
さらに、図４は熱伝導樹脂組成物構造体を製造する第３の方法を示しており、この製造方法においては以下のような手順が採用されている。まず、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物１１を加工し、図４（ａ）で示すような粘土状混練物を作製する。そして、図４（ｂ）で示すように、開口部分３１の底面位置に離型フィルム１３が配置された金型３２を用意し、熱伝導樹脂組成物１１からなる粘土状混練物を金型３２の開口部分３１内に載置し、さらに、粘土状混練物上に金属板１２の主表面を載置したうえ、開口部分３１内にはポンチ３３を配置することが行われる。そこで、このポンチ３３でもって粘土状混練物を加熱加圧すれば、図４（ｃ）で示すように、熱伝導樹脂組成物１１からなる粘土状混練物が金属板１２の一方側の主表面に被着して一体化されることになり、金型３２及びポンチ３３を取り外した後、離型フィルム１３を引き剥がすと、図１で示した熱伝導樹脂組成物構造体が製造されていることになる。なお、離型フィルム１３が配設されたままであってもよい。
【００２６】
ところで、以上説明した本実施の形態に係る熱伝導樹脂組成物構造体にあっては、次のような素材や構成を採用することが望ましい。まず、ここでの無機質フィラーは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂ 及びＳｉＣから選択された少なくとも１種の粉末を主成分として含有したものであり、無機質フィラーの粒径は０．１〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。すなわち、これらの無機質フィラーであれば、優れた熱伝導性を確保しながら高い放熱性を有する回路基板を作製し得るからである。特に、無機質フィラーがＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂ である場合には樹脂組成物との混合が容易となり、また、ＡｌＮを用いた場合にはより一層良好な放熱性が確保可能となる。
【００２７】
そして、樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂から選択された少なくとも１種の熱硬化性樹脂を含有しており、室温下では固形状のエポキシ樹脂及び液体状のエポキシ樹脂と硬化剤、硬化促進剤とを少なくとも含んでいることが好ましく、液体状とされたエポキシ樹脂の主成分はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂から選択された１種以上であり、かつ、硬化剤は樹脂組成物の粘度を低くする酸無水物であることが好ましい。このような樹脂組成物であれば、印刷性に優れたペースト状の熱伝導樹脂組成物を作製することが可能であり、造膜したうえでエポキシ樹脂の硬化温度よりも低い温度条件下で熱処理を施すと、タック性がなくて可撓性に優れた熱伝導シートを作製し得ることになる。なお、これらの樹脂組成物は溶剤によって容易に溶かされるため、その粘度調整が容易であるばかりか、これらの樹脂組成物であれば、粘土状に加工して混練物を作製することが容易となる。
【００２８】
また、樹脂組成物が、臭素化された多官能エポキシ樹脂を主成分として含有しており、硬化剤としてのビスフェノールＡ型ノボラック樹脂と、硬化促進剤としてのイミダゾールとを含有していることが好ましく、このような樹脂組成物であれば、耐熱性のみならず、優れた難熱性が得られることになる。さらに、樹脂組成物に対しては、カップリング剤、分散剤、着色剤及び離型剤のうちから選択された少なくとも１種が添加されていることが好ましい。すなわち、エポキシシラン系カップリング剤、アミノシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤などのようなカップリング剤は無機質フィラー及び金属板と熱硬化性樹脂との接着強度を向上させ、かつ、熱伝導基板の絶縁耐圧を向上させることになり、リン酸エステルなどの分散剤は熱伝導樹脂組成物の分散性を向上させて均質化させると共に、カーボンなどの着色剤は熱伝導樹脂組成物を着色して熱輻射性を向上させるからである。
【００２９】
さらに、熱伝導樹脂組成物が一方側の主表面に被着される金属板１２は厚さが０．３〜５ｍｍのアルミニウム板であることが好ましく、また、その少なくとも熱伝導樹脂組成物１１が被着される主表面は粗化されていることが好ましい。すなわち、アルミニウムは放熱性が良好で軽量、かつ、安価だからであり、金属板１２が上記したよりも薄い場合には強度が弱くなる一方、上記したよりも厚い場合には熱伝導基板の重量や体積、コストの増加を招くからである。また、金属板１２の主表面が粗化されている場合には、熱伝導樹脂組成物１１との接着強度が向上し、熱伝導基板の信頼性が向上するという利点が確保されるためである。なお、粗化の方法が限定されることはなく、ブラスト処理やエッチング処理などの方法を採用し得るが、粗化が容易であり、かつ、大きな表面粗さが得られるブラスト法を採用することが好ましいと考えられる。
【００３０】
（熱伝導基板の構造及びその製造方法）
本発明の実施の形態に係る熱伝導基板の構造を図５の断面図に基づき、また、その製造方法を図６の断面工程図に基づいて説明する。本実施の形態に係る熱伝導基板は、図１で示した熱伝導樹脂組成物構造体を用いて製造されることになっており、図５で示すように、この際における熱伝導基板は、放熱用として機能する金属板１２の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂組成物１１の他方側の表面に対してリードフレーム１５の外側表面が面一状態として埋め込まれており、リードフレーム１５が埋め込まれた熱伝導樹脂組成物１１中の熱硬化性樹脂は熱硬化されたものとなっている。すなわち、この熱伝導基板は、熱伝導樹脂硬化物となった熱伝導樹脂組成物１１の一方側の表面に金属板１２が被着されており、この金属板１２と対向する熱伝導樹脂組成物１１の他方側の表面にはリードフレーム１５が面一状態で埋め込まれた構造を有している。
【００３１】
なお、ここでのリードフレーム１５は導電率が高い金属から作製されたものでありさえすればよいが、例えば、銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、あるいは、これらを主成分とする合金などから作製された０．１〜１ｍｍの厚みを有するものであることが好ましく、リードフレーム１５の表面には、耐食性や耐酸化性を向上させ、熱伝導樹脂組成物１１との接着を良好とするため、ニッケル、すず、はんだ、金などから選択される少なくとも１種の金属からなるめっき処理が施されていることが好ましい。また、リードフレーム１５の主表面、少なくとも熱伝導樹脂組成物１１と接着される主表面は粗化されていることが好ましく、リードフレーム１５の主表面が粗化されている場合には、接着強度が向上し、信頼性が向上するという利点が確保される。
【００３２】
次に、熱伝導基板の製造方法を、図６に従って説明する。まず、上記した第１〜第３いずれかの製造方法を採用することによって熱伝導樹脂組成物構造体、つまり、無機質フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有した樹脂組成物５〜３０重量％とからなる熱伝導樹脂組成物１１が、金属板１２の一方側の主表面に被着して一体化された構造の熱伝導樹脂組成物構造体を製造する。そして、図６（ａ）で示すように、基板を製造するための金型４１を用意し、この金型４１の開口部分４２の底面位置にリードフレーム１５を配置した後、用意しておいた熱伝導樹脂組成物構造体を金型４１の開口部分４２内に載置し、かつ、この熱伝導樹脂組成物構造体が具備している金属板１２と対面するようにして金型４１の開口部分４２内にポンチ４３を配置する。
【００３３】
引き続き、図６（ｂ）で示すように、ポンチ４３を利用して熱伝導樹脂組成物構造体を加熱加圧しながらリードフレーム１５の外側表面が熱伝導樹脂組成物１１の他方側の表面と面一状態になるまで埋め込むことを行う。すると、加熱された熱伝導樹脂組成物１１は、これが未硬化状態のままで含有していた熱硬化性樹脂が硬化される結果、熱伝導樹脂硬化物となる。そこで、金型４１及びポンチ４３を取り外すと、図５で示したようなリジットな熱伝導基板、つまり、金属板１２の主表面に一方側の表面が被着された熱伝導樹脂硬化物の他方側の表面にはリードフレーム１５の外側表面が面一状態で埋め込まれてなる構造の熱伝導基板が製造されていることとなる。
【００３４】
なお、加熱加圧時の温度は熱硬化性樹脂の硬化温度によって適宜決定されることになるが、１４０〜２６０℃として設定されるのが一般的である。すなわち、加熱加圧時の温度が低過ぎると樹脂硬化が不充分になり、また、高過ぎると樹脂の分解が始まるからである。さらに、熱伝導基板における基板厚みは、これに対して搭載される電子部品や半導体部品の外形や必要となる放熱性を考慮したうえで設定されることになるが、一般的には、金属板１２とリードフレーム１５との離間間隔が少なくとも０．４ｍｍ以上確保されていることが好ましいといえる。
【００３５】
【実施例】
以下、引き続き、実施の形態に係る熱伝導樹脂組成物構造体及び熱伝導基板、これらの製造方法に関する具体的な実施例を説明する。
【００３６】
（実施例１）
手順１…熱伝導樹脂組成物を作製するため、無機質フィラーと熱硬化性樹脂組成物とを混合し、スラリー状として加工することを実行してみたところ、次のような組成を有する熱伝導樹脂組成物が得られた。
【００３７】
▲１▼無機質フィラー：Ａｌ₂Ｏ₃（ＡＳ−４０、昭和電工（株）製、平均粒径１２μｍ）８９重量％
▲２▼熱硬化性樹脂：臭素化された多官能エポキシ樹脂（ＮＶＲ−１０１０、日本レック（株）製、硬化剤含む）１０重量％
▲３▼その他の添加物：硬化促進剤（イミダゾール、日本レック（株）製）０．０５重量部、カーボンブラック（東洋カーボン（株）製）０．４重量部、カップリング剤（プレンアクトＫＲ−４６Ｂ、味の素（株）製）０．５５重量部
手順２…得られた熱伝導樹脂組成物に溶剤としてのＭＥＫを加えた後、混練機（松尾産業（株）製）で混合した。なお、ＭＥＫの添加によって混合物の粘度が低下し、スラリー状として加工することが可能になるのであるが、後の乾燥工程で飛散してしまうため、手順１では記載を省略している。
【００３８】
手順３…ドクターブレード法を採用したうえ、表面に離型処理が施されたＰＥＴ製の離型フィルム上に対し、スラリー状の熱伝導樹脂組成物を塗布することを実行して造膜した。その後、９５℃の温度下で乾燥することによって溶剤を飛散させながら、図２（ａ）で示したと同様の熱伝導シート、すなわち、離型フィルム上に造膜された熱伝導樹脂組成物からなる熱伝導シートを作製した。
【００３９】
手順４…厚さ１ｍｍのアルミニウム板を用意し、サンドブラスト（研磨粉：Ａｌ₂Ｏ₃、モランダムＡ−４０（商品名）、昭和電工（株）製）によってアルミニウム板の表面を粗化した。その後、図２（ｂ）で示した通り、熱伝導シートと金属板とを７０℃の温度下でプレスすることによって圧着し、図１で示したと同様の熱伝導樹脂組成物構造体を完成させた。なお、この熱伝導樹脂組成物構造体の表面には保護フィルムが配設されたままとなっており、熱伝導樹脂組成物の層厚は０．８ｍｍである。
【００４０】
手順５…同様の手順で製造された熱伝導シートそのものと熱伝導樹脂組成物構造体とのそれぞれを約１ｍの高さ位置からコンクリート製の床に落下させてみたところ、アルミニウム板と一体化されて熱伝導樹脂組成物構造体を構成している熱伝導シートには割れや欠けが発生せず、また、アルミニウム板と熱伝導シートとが剥離することも起こらなかったが、単体である熱伝導シートには割れや欠けが発生した。
【００４１】
手順６…厚さ０．５ｍｍの銅板（神戸製鋼（株）製）を公知の方法でエッチングし、かつ、ニッケルめっき処理を施したリードフレームを用意した後、その一方側の表面を上記と同様の方法で粗化することを実行した。
【００４２】
手順７…図６（ａ）で示すように、粗化された表面が開口部分と対面するようにしながらリードフレームを金型内に配置した後、離型フィルムが剥離された熱伝導樹脂組成物構造体をその熱伝導シートとリードフレームとが対面するようにしながら金型の開口部分内に載置した。なお、この際、熱伝導シートとアルミニウム板とが一体化された熱伝導樹脂組成物構造体をリードフレームに対して位置あわせしながら載置するのは、単体の熱伝導シートをリードフレームと位置あわせするのに比べて容易な作業であることが確認された。
【００４３】
手順８…熱伝導シートと一体化されて熱伝導樹脂組成物構造体を構成するアルミニウム板の上側にポンチを配置し、図６（ｂ）で示すように、ポンチを利用することによって熱伝導樹脂組成物構造体を１７０℃及び５Ｐａの温度及び圧力で１５分間にわたって加熱加圧した。すると、熱伝導樹脂組成物がリードフレームの表面まで流動し、かつ、未硬化状態であった熱硬化樹脂が硬化することとなる結果、リードフレームの外側表面が熱伝導樹脂組成物の他方側の表面と面一状態になるまで埋め込まれた熱伝導基板が製造される。
【００４４】
手順９…その後、金型及びポンチを取り外すと、図５で示した熱伝導基板、つまり、厚みが２ｍｍのリジッドな熱伝導基板が完成したことになる。さらに、この熱伝導基板に対しては、はんだレジスト処理やフレームカット、端子処理などの工程を経たうえで部品実装が行われるが、これらの工程は公知の技術を利用して行われることになり、本発明には関与しないため、説明を省略する。
【００４５】
手順１０…熱伝導基板に対して半導体などの部品実装を行った後、実装された部品に約２０Ｗの電力を印加したうえで熱伝導基板の上下面の温度差から熱伝導性を評価してみたところ、０．７℃／Ｗの熱抵抗値であることが確認された。すなわち、この数値は、同様な絶縁厚みを有する金属ベース基板に比べて約２倍の性能であることを示している。また、最高温度が２６０℃で１０秒間のリフロー試験によって信頼性を評価してみたところ、熱伝導樹脂組成物とリードフレーム及び金属板との界面では肉眼及び超音波探査映像装置での観察によっても異常は認められず、強固な密着状態が確保できていることが確認された。
【００４６】
（実施例２）
手順１…熱伝導樹脂組成物を作製するため、無機質フィラーと熱硬化性樹脂組成物とを混合し、ペースト状として加工したところ、次のような組成を有する熱伝導樹脂組成物が得られた。
【００４７】
▲１▼無機質フィラー：Ａｌ₂Ｏ₃（ＡＬ−３３、住友化学（株）製、平均粒径１２μｍ）９０重量％
▲２▼熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂（ＷＥ−２０２５（商品名）、日本ペルノックス（株）製、酸無水物硬化剤含む）９．５重量％
▲３▼その他の添加物：カーボンブラック（東洋カーボン（株）製）０．３重量％、分散剤（「プライサーフ、Ａ２０８Ｆ」（商品名）、第一工業製薬（株）製）０．２重量％
手順２…得られた熱伝導樹脂組成物を３本ロールでもって充分に混練することにより、ペースト状として加工した。そして、ペースト状となった熱伝導樹脂組成物の粘度は約１００Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。
【００４８】
手順３…厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板を用意すると共に、アルミニウム板の印刷部分に相当する個所が開口されたＳＵＳ製のマスクを用意し、図３（ａ）で示すように、マスクの開口部分の底面位置にアルミニウム板を配置したうえで印刷ステージ（図示せず）上に載置した。その後、予めペースト状とされた熱伝導樹脂組成物をアルミニウム板上に載置したうえ、ＳＵＳ製のスキージによって熱伝導樹脂組成物をマスクに押し当てて印刷し、図３（ｂ）に示すように、熱伝導樹脂組成物をマスクの開口部品内に充填した。引き続き、マスクを取り外したうえ、真空中で熱処理を施することによって熱伝導樹脂組成物中のボイドを除去すると共に、未硬化状態であった熱硬化性樹脂を半硬化状態にする。すると、タック性がなくなり、図１で示したような熱伝導樹脂組成物構造体が完成したことになる。なお、この際における熱伝導樹脂組成物の層厚は０．８ｍｍである。
【００４９】
手順４…その後、アルミニウム板と熱伝導樹脂組成物とが一体化されてなる熱伝導樹脂組成物構造体を約１ｍの高さ位置からコンクリート製の床に落下させてみたところ、アルミニウム板と一体化されて熱伝導樹脂組成物構造体を構成している熱伝導樹脂組成物に割れや欠けが発生することは起こらなかった。また、熱伝導樹脂組成物構造体を１０Ｈｚの周波数で１時間にわたって振動させたが、アルミニウム板と熱伝導樹脂組成物との間には剥離が発生しなかった。従って、これらの結果によれば、熱伝導樹脂組成物の安定性が良好となっており、熱伝導樹脂組成物とアルミニウム板との接着性も良好であることが分かる。
【００５０】
手順５…厚さ０．５ｍｍの銅板（神戸製鋼（株）製）を公知の方法でエッチングし、かつ、ニッケルめっき処理を施したうえに錫めっき処理を施したリードフレームを用意した後、その一方側の表面に対してサンドブラストによる粗化処理を施した。
【００５１】
手順６…図６（ａ）で示すように、粗化された表面が開口部分と対面するようにしながらリードフレームを金型内に配置した後、離型フィルムが剥離された熱伝導樹脂組成物構造体をその熱伝導樹脂組成物とリードフレームとが対面するようにしながら金型の開口部分内に載置した。
【００５２】
手順７…熱伝導樹脂組成物構造体を構成するアルミニウム板の上側にポンチを配置し、図６（ｂ）で示すように、ポンチを利用することによって熱伝導樹脂組成物構造体を１５０℃及び５Ｐａの温度及び圧力で３０分間にわたって加熱加圧した後、金型及びポンチを取り外すと、厚みが１．５ｍｍのリジッドな熱伝導基板が完成した。
【００５３】
手順８…熱伝導基板に対して半導体などの部品実装を行った後、実装された部品に約２０Ｗの電力を印加したうえで熱伝導基板の上下面の温度差から熱伝導性を評価してみたところ、同様な絶縁厚みを有する金属ベース基板に比べて約２倍の性能である０．７℃／Ｗの熱抵抗値が得られることが確認された。また、最高温度が２６０℃で１０秒間のリフロー試験を実行することによって信頼性を評価してみたところ、熱伝導樹脂組成物とリードフレーム及び金属板との界面では肉眼及び超音波探査映像装置での観察によっても異常は認められず、強固な密着状態が確保できていることが確認された。
【００５４】
（実施例３）
手順１…熱伝導樹脂組成物を作製するため、無機質フィラーと熱硬化性樹脂組成物とを混練し、粘土状として加工することを実行してみたところ、次のような組成を有する熱伝導樹脂組成物が得られた。
【００５５】
▲１▼無機質フィラー：ＡｌＮ（ＳＣＡＮ７０、ダウケミカル社製）３８重量％、Ａｌ₂Ｏ₃（ＡＳ−４０、昭和電工（株）製）５５重量％
▲２▼熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂（ＸＮＲ５００２、長瀬チバ（株）製）６．５重量％
▲３▼その他の添加物：シラン系カップリング剤（Ａ−１８７、日本ユニカー（株）製）０．３重量％、カーボンブラック（東洋カーボン（株）製）０．２重量％手順２…熱伝導樹脂組成物に溶剤としてのＭＥＫを添加して粘度を低下させた後、プレネタリーミキサーで混練し、さらに、３本ロールでもって混練した後、真空乾燥させてＭＥＫを飛散させながら、図４（ａ）で示すような粘土状の熱伝導樹脂組成物を作製した。
【００５６】
手順３…厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板を用意し、その両側の表面に対してサンドブラストによる粗化処理を施した。その後、図４（ｂ）で示したように、開口部分の底面位置にＰＰＳ製の離型フィルムが配置された金型を用意し、熱伝導樹脂組成物からなる粘土状混練物を秤量して金型の開口部分内に載置し、さらに、粘土状混練物上にアルミニウム板を載置した。
【００５７】
手順４…引き続き、金型の開口部分内にポンチを配置したうえ、図４（ｃ）で示すように、ポンチを利用しながら真空中で粘土状混練物を８０℃及び１０Ｐａの温度及び圧力で加熱加圧した。すると、熱伝導樹脂組成物が流動して稠密な層状になると同時に、熱伝導樹脂組成物とアルミニウムとが接着することになり、さらには、熱硬化性樹脂が半硬化状態になるためにタック性が減少した。そして、金型及びポンチを取り外すと、図１で示した熱伝導樹脂組成物構造体が完成したことになる。なお、この際における熱伝導樹脂組成物の層厚は１．１ｍｍである。
【００５８】
手順５…このようにして製造された熱伝導樹脂組成物構造体を約１ｍの高さ位置からコンクリート製の床に落下させてみたところ、熱伝導樹脂組成物には割れや欠けが発生しなかった。また、熱伝導樹脂組成物構造体を１０Ｈｚの周波数で１時間にわたって振動させたが、アルミニウム板と熱伝導樹脂組成物との間には剥離が発生しなかった。従って、これらの結果によれば、熱伝導樹脂組成物の安定性が良好であり、熱伝導樹脂組成物とアルミニウム板との接着性も良好であることが確認されたことになる。
【００５９】
手順６…厚さ０．８ｍｍの銅板（神戸製鋼（株）製）を公知の方法でエッチングし、かつ、ニッケルめっき処理を施したリードフレームを用意した後、その一方側の表面に対してサンドブラストによる粗化処理を施した。
【００６０】
手順７…図６（ａ）で示すように、粗化された表面が開口部分と対面するようにしながらリードフレームを金型内に配置した後、離型フィルムが剥離された熱伝導樹脂組成物構造体をその熱伝導樹脂組成物とリードフレームとが対面するようにしながら金型の開口部分内に載置した。
【００６１】
手順８…熱伝導樹脂組成物構造体を構成するアルミニウム板の上側にポンチを配置し、図６（ｂ）で示すように、ポンチを利用することによって熱伝導樹脂組成物構造体を１７０℃及び８Ｐａの温度及び圧力で６０分間にわたって加熱加圧した後、金型及びポンチを取り外すと、厚みが３．０ｍｍの熱伝導基板が完成した。
【００６２】
手順９…熱伝導基板に対して半導体などの部品実装を行った後、実装された部品に約２０Ｗの電力を印加したうえで熱伝導基板の上下面の温度差から熱伝導性を評価してみたところ、１．０℃／Ｗの熱抵抗値が得られていることが確認された。すなわち、この数値は、同様な絶縁厚みを有する金属ベース基板に比べて約２倍の性能であることを示している。また、最高温度が２６０℃で１０秒間のリフロー試験によって信頼性を評価してみたところ、熱伝導樹脂組成物とリードフレーム及び金属板との界面では肉眼及び超音波探査映像装置での観察によっても異常は認められず、強固な密着状態が確保できていることが確認された。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る熱伝導樹脂組成物構造体であれば、熱伝導樹脂組成物が金属板でもって補強されているので、熱伝導樹脂組成物の割れや欠け、破損などが起こり難くなり、取り扱いが容易になるという効果が得られる。そのため、位置あわせを正確に行い得ることとなり、ひいては加熱加圧による成型性を向上することができる。また、本発明に係る熱伝導基板であれば、十分な放熱性を確保しながらも安価な回路基板が得られる。
【００６４】
さらに、本発明に係る製造方法を採用した際には、上記したような熱伝導樹脂組成物構造体または熱伝導基板を容易に製造し得るという効果が得られる。すなわち、本発明に係る熱伝導樹脂組成物構造体の製造方法によれば、熱伝導樹脂組成物をシート状に加工して使用する場合は勿論のこと、熱伝導樹脂組成物がさらに高粘度になってシート化が困難な場合であっても、熱伝導樹脂組成物構造体を比較的容易に製造できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る熱伝導樹脂組成物構造体を示す断面図である。
【図２】熱伝導樹脂組成物構造体の第１の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】熱伝導樹脂組成物構造体の第２の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】熱伝導樹脂組成物構造体の第３の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】実施の形態に係る熱伝導基板を示す断面図である。
【図６】熱伝導基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】従来の形態に係る熱伝導基板の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１１熱伝導樹脂組成物
１２金属板
１３保護フィルム
１５リードフレーム
２１マスク
２２開口部分
３１開口部分
３２金型
３３ポンチ
４１金型
４２開口部分
４３ポンチ
５１熱伝導シート状物
５２リードフレーム
５３熱伝導樹脂硬化物
５４金属板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit board on which various semiconductor devices and electronic components are mounted, and more particularly to a heat conductive substrate having high heat dissipation suitable for the power electronics field and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the demand for higher performance and miniaturization of electronic devices, there has been a demand for higher density and higher functionality of circuit boards on which semiconductor devices and electronic components are mounted, taking into consideration the heat dissipation of circuit boards. Design is becoming important. And, as a circuit board having better heat dissipation than a conventional circuit board made of glass-epoxy resin, a metal base board, that is, a metal plate such as copper or aluminum is used as a base, and on one side or both sides of this metal plate. A metal base substrate is known in which a circuit pattern is formed through an insulating layer. In addition, when higher heat dissipation is required, a ceramic substrate made of alumina, aluminum nitride, or the like is bonded directly to a copper plate, but such a ceramic substrate has a cost. There is an inconvenience that it is expensive. Therefore, it is common to use a metal base substrate for relatively low power applications, but the metal base substrate must have a thin insulating layer in order to improve heat conduction. Inconveniences such as being easily affected by noise between the metal plate and the withstand voltage are reduced.
[0003]
By the way, recently, a heat conductive substrate in which a heat conductive resin composition containing a heat conductive inorganic filler in a thermosetting resin and a lead frame functioning as an electrode or a circuit is proposed. One example of such a heat conductive substrate is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-173097. That is, this heat conductive substrate produces a heat conductive sheet-like material 51 by forming a slurry of a heat conductive resin composition containing at least an inorganic filler and a thermosetting resin, and FIG. As shown in Fig. 1, after the dried heat conductive sheet 51 is overlapped with the lead frame 52 facing each other, the heat conductive sheet 51 is integrated with the lead frame 52 while being cured by heating and pressurization. By using the thermally conductive resin cured product 53, the structure as shown in FIG. Note that a heat-dissipating metal plate 54 may be attached to the thermally conductive resin cured product 53 integrated with the lead frame 52.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when manufacturing a heat conductive substrate according to the procedure shown in FIG. That is, first, the heat conductive sheet-like material 51 formed only by forming a slurry of the heat conductive resin composition, that is, the heat conductive sheet-like material 51 as the heat conductive resin composition structure is contained. Since the resin remains uncured and its mechanical strength is low, it is difficult to handle and easily breaks. Further, since the dried heat conductive sheet 51 becomes brittle, not only is the sheet easily cracked, chipped, or damaged, but the dried heat conductive sheet 51 and the lead frame 52 are accurately connected. It will be difficult to align.
[0005]
The present invention has been made in view of these disadvantages, and uses a heat conductive resin composition structure that is difficult to break and easy to handle, a method for manufacturing the same, and the heat conductive resin composition structure. It aims at providing the heat conductive board comprised and its manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention For manufacturing a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition having one surface attached to the main surface of the metal plate. The thermally conductive resin composition is a thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin. Said It is characterized by being attached to and integrated with the main surface on one side of the metal plate. With this structure, the heat conductive resin composition structure is reinforced with the metal plate, so a sheet shape, etc. As a result, it is possible to secure the advantage that handling is easy as a result that cracks, chips, breakage, etc. are less likely to occur.
[0007]
The method for producing a heat conductive resin composition structure according to the present invention is as follows. In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A step of processing a thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin to produce a thermally conductive sheet; Heat conduction sheet Said And the step of pressure-bonding to the main surface of the metal plate, and the advantage that the above-described heat-transfer resin composition structure can be easily manufactured is ensured.
[0009]
The manufacturing method of the heat conductive substrate according to the present invention is as follows: A step of producing a heat conductive resin composition structure by the manufacturing method of the present invention described above; a step of arranging a lead frame on the surface of the heat conductive resin composition structure on which the heat conductive resin composition is disposed; And the step of embedding the lead frame until the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the conductive resin composition while heating and pressurizing the heat conductive resin composition, Inexpensive while ensuring sufficient heat dissipation The advantage that the heat conductive substrate can be easily manufactured is ensured.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The thermally conductive resin composition structure according to claim 1 of the present invention is In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin, Said It is characterized by being deposited and integrated on the main surface on one side of the metal plate. And this structure is a case where the heat conductive resin composition is reinforced with a metal plate, even though the thermosetting resin is in an uncured state, so that it is processed into a sheet shape or the like. However, cracks, chips, breakage and the like are less likely to occur, and handling becomes easy. As a result, handling properties during transportation and storage are greatly improved, and it is possible to reduce labor required for handling the heat conductive resin composition structure.
[0011]
The thermally conductive resin composition structure according to claim 2 of the present invention is the one described in claim 1, Said A protective film is disposed on the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate. If it is this structure, it will prevent that the surface of a heat conductive resin composition is damaged beforehand.
[0012]
The method for producing a thermally conductive resin composition structure according to claim 3 of the present invention includes: In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A step of processing a thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin to produce a thermally conductive sheet; Heat conduction sheet Said And a step of crimping to the main surface of the metal plate. According to this manufacturing method, it becomes easy to manufacture the above-described heat conductive resin composition structure, and the heat conductive resin composition structure can be easily obtained.
[0013]
The method for producing a heat conductive resin composition structure according to claim 4 of the present invention includes: In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A step of preparing a paste-like mixture by processing a thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin; Paste-like mixture Said And a step of printing on the main surface of the metal plate. With such a manufacturing method, it is not necessary to produce a heat conductive sheet, so that the process can be simplified. If the paste-like mixture printed on the metal plate is subsequently heat-treated at a temperature lower than the curing temperature of the thermosetting resin, it becomes possible to eliminate the tackiness of the heat conductive resin composition. .
[0014]
The manufacturing method of the heat conductive resin composition structure which concerns on Claim 5 of this invention is the following. In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A process of preparing a clay-like kneaded material by processing a heat conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin; , Clay-like kneaded material Said And a step of heating and pressurizing by placing on the main surface of the metal plate. When this manufacturing method is adopted, the heat conductive resin composition structure can be easily manufactured, and the heat conductive resin composition can be easily handled by setting the clay-like kneaded material to a high viscosity.
[0016]
Claims of the invention 6 The manufacturing method of the heat conductive substrate according to The step of producing the heat conductive resin composition structure of claim 1 described above, the step of placing a lead frame on the surface of the heat conductive resin composition structure on which the heat conductive resin composition is disposed, Embedding the lead frame while heating and pressurizing the heat conductive resin composition until the outer surface thereof is flush with the other surface of the conductive resin composition. It is characterized by that. And when this manufacturing method is employ | adopted, an above-described heat conductive substrate can be manufactured easily.
[0017]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heat conductive resin composition structure according to an embodiment, and each of FIGS. 2 to 4 is a first to third manufacturing method employed when manufacturing a heat conductive resin composition structure. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat conductive substrate according to an embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the heat conductive substrate.
[0018]
(Structure of heat conductive resin composition structure)
The heat conductive resin composition structure according to the present embodiment is used when manufacturing a heat conductive substrate excellent in heat dissipation, and as shown in FIG. A thermally conductive resin composition 11, which is a mixture of 5 to 30% by weight of a resin composition containing an uncured thermosetting resin, is coated on the main surface on one side of the metal plate 12 that also functions as a heat sink. It has been integrated by wearing. That is, in the heat conductive resin composition structure, a heat conductive resin composition 11 obtained by mixing an inorganic filler and a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin at a predetermined blending ratio, The metal plate 12 is attached to the main surface. In FIG. 1, the heat conductive resin composition 11 is deposited over the entire main surface of the metal plate 12, but the structure is not limited to this, and the heat conductive resin composition is only partly on the main surface. 11 may be attached and integrated.
[0019]
By the way, if the compounding ratio of the inorganic filler in this case is less than the above range, the heat dissipation of the heat conductive substrate manufactured using the heat conductive resin composition structure is reduced, while if it is more than the above range. Since the adhesiveness of the heat conductive resin composition 11 to the metal plate 12 is lowered and the heat conductive substrate is not well molded, the blending ratio of the inorganic filler is adjusted in advance to be within the above-described range. The main component of the thermosetting resin is preferably at least one selected from an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin. However, it is preferable to use these resins for each of these resins. This is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, and electrical insulation.
[0020]
Furthermore, it is preferable to arrange a protective film 13 on the surface of the other side of the heat conductive resin composition 11 in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate 12. As a material such as polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyester, etc., that is, a material that has sufficient mechanical strength and heat resistance and can be industrially processed. What was produced is suitable. The surface of the protective film 13 is preferably subjected to a release treatment, and silicone or the like is used as the release treatment agent.
[0021]
(The 1st manufacturing method of a heat conductive resin composition structure)
The 1st manufacturing method employ | adopted when manufacturing the heat conductive resin composition structure which concerns on this Embodiment is demonstrated, referring FIG. First, a heat conductive resin composition 11 is prepared as a mixture including 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin. By processing the composition 11 into a sheet, a heat conductive sheet made of the heat conductive resin composition 11 formed on the release film 13 is produced as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), the surface on the other side of the heat conductive sheet 11 on which the release film 13 is disposed on one surface, that is, the surface on which the release film 13 is not disposed. The heat conductive sheet 11 is pressure-bonded to the main surface of the metal plate 12 after being overlapped while facing the main surface on one side of the metal plate 12. Then, the heat conductive sheet 11 is deposited and integrated on the metal plate 12, and when the release film 13 is peeled off, the heat conductive resin composition structure shown in FIG. 1 is manufactured. Become. Needless to say, the release film 13 may remain disposed.
[0022]
Note that the film forming method employed is not limited to a specific method, and a doctor blade method, a coater method, an extrusion method, or the like is employed for film formation. It is also possible to form a film after adjusting the viscosity by mixing a solvent, for example, a solvent such as methyl ethyl ketone (MEK), toluene, or isopropanol, into the heat conductive resin composition 11. Sheeting may be performed while drying the solvent at a temperature lower than the curing temperature of the thermosetting resin in the resin composition 11, and in such a case, a doctor blade method that facilitates film formation is employed. It is preferable. Furthermore, since the method of thermocompression bonding is not particularly limited, it is also possible to use a hot press, a laminator or the like. Conditions such as temperature and pressure in this case are based on the adhesiveness of the heat conductive resin composition 11. Will be determined.
[0023]
(The 2nd manufacturing method of a heat conductive resin composition structure)
FIG. 3 shows a second manufacturing method in manufacturing the heat conductive resin composition structure, and this manufacturing method includes the following procedure. First, a heat conductive resin composition 11 composed of 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin was processed to obtain a paste-like mixture. The heat conductive resin composition 11 is produced. Then, as shown in FIG. 3A, a mask 21 for manufacturing the structure is prepared, and the metal plate 12 is disposed with respect to the bottom surface position of the opening portion 22 of the mask 21. Furthermore, as shown in FIG. 3 (b), the paste-like mixture made of the heat conductive resin composition 11 is filled into the opening portion 22 of the mask 21, and the main plate on one side of the metal plate 12 arranged at the bottom surface position thereof is filled. After the paste-like mixture is printed on the surface and then the mask 21 is removed, the heat conductive resin composition structure shown in FIG. 1 is manufactured.
[0024]
By the way, it goes without saying that the method of processing the heat conductive resin composition 11 into a paste is not limited to a specific method, but in this case, the heat conductive resin composition 11 can be easily printed. It is preferable to adjust the viscosity in advance. When adjusting the viscosity, it is a general method to mix a solvent with the heat conductive resin composition 11, and as the solvent, methyl ethyl ketone (MEK), toluene, isopropyl alcohol or the like is used. Further, following the above-described steps, the heat conductive resin composition 11 integrated with the metal plate 12 is contained under a condition lower than the curing temperature of the thermosetting resin containing the heat conductive resin composition 11 in an uncured state. It is desirable to perform heat treatment. When such a process is added, not only the solvent for adjusting the viscosity can be removed, but also the heat conductive resin composition 11 has no tack property. As a result, the advantage of improved handling is ensured. Furthermore, in order to reduce voids in the heat conductive resin composition 11, such heat treatment may be performed in a vacuum.
[0025]
(The 3rd manufacturing method of a heat conductive resin composition structure)
Further, FIG. 4 shows a third method for producing a heat conductive resin composition structure, and the following procedure is adopted in this production method. First, the heat conductive resin composition 11 composed of 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin is processed, and in FIG. A clay-like kneaded material as shown is prepared. Then, as shown in FIG. 4 (b), a mold 32 in which the release film 13 is disposed at the bottom surface position of the opening portion 31 is prepared, and a clay-like kneaded material made of the heat conductive resin composition 11 is formed into the mold 32. In addition, the main surface of the metal plate 12 is placed on the clay-like kneaded material, and the punch 33 is placed in the opening portion 31. Therefore, when the clay-like kneaded material is heated and pressurized with the punch 33, the clay-like kneaded material made of the heat conductive resin composition 11 is transferred to the main surface on one side of the metal plate 12, as shown in FIG. When the mold 32 and the punch 33 are removed and then the release film 13 is peeled off, the heat conductive resin composition structure shown in FIG. 1 is manufactured. It will be. Note that the release film 13 may remain disposed.
[0026]
By the way, in the heat conductive resin composition structure which concerns on this Embodiment demonstrated above, it is desirable to employ | adopt the following raw materials and structure. First, the inorganic filler here is Al ₂ O _Three , MgO, BN, Si _Three N _Four , AlN, SiO ₂ It is preferable that at least one powder selected from SiC and SiC is contained as a main component, and the particle size of the inorganic filler is preferably in the range of 0.1 to 100 μm. That is, these inorganic fillers can produce a circuit board having high heat dissipation while ensuring excellent thermal conductivity. In particular, the inorganic filler is Al ₂ O _Three And SiO ₂ When it is, mixing with a resin composition becomes easy, and when AlN is used, better heat dissipation can be secured.
[0027]
The resin composition contains at least one thermosetting resin selected from an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin, and is a solid epoxy resin and a liquid epoxy resin and a curing agent at room temperature. It is preferable that at least a curing accelerator is contained, and the main component of the liquid epoxy resin is at least one selected from bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin, and the curing agent. Is preferably an acid anhydride that lowers the viscosity of the resin composition. With such a resin composition, it is possible to produce a paste-like heat conductive resin composition excellent in printability, and after the film formation, heat treatment is performed under a temperature condition lower than the curing temperature of the epoxy resin. If it applies, the heat conductive sheet which does not have tackiness and is excellent in flexibility can be produced. Since these resin compositions are easily dissolved by a solvent, not only the viscosity can be easily adjusted, but these resin compositions can be easily processed into a clay to produce a kneaded product. Become.
[0028]
Further, the resin composition preferably contains a brominated polyfunctional epoxy resin as a main component, and preferably contains a bisphenol A type novolak resin as a curing agent and imidazole as a curing accelerator. In such a resin composition, not only heat resistance but also excellent heat resistance can be obtained. Furthermore, it is preferable that at least one selected from a coupling agent, a dispersant, a colorant, and a release agent is added to the resin composition. That is, a coupling agent such as an epoxy silane coupling agent, an amino silane coupling agent, a titanate coupling agent, etc. improves the adhesive strength between the inorganic filler and the metal plate and the thermosetting resin, and also conducts heat. This will improve the dielectric strength of the substrate. Dispersants such as phosphate esters improve the dispersibility of the heat conductive resin composition and homogenize it, and colorants such as carbon color the heat conductive resin composition. This is because the heat radiation property is improved.
[0029]
Furthermore, the metal plate 12 on which the heat conductive resin composition is deposited on the main surface on one side is preferably an aluminum plate having a thickness of 0.3 to 5 mm, and at least the heat conductive resin composition 11 is The main surface to be deposited is preferably roughened. That is, aluminum has good heat dissipation, is lightweight, and is inexpensive. When the metal plate 12 is thinner than the above, the strength is weakened. On the other hand, when the metal plate 12 is thicker than the above, the weight of the heat conduction substrate is reduced. This is because the volume and cost are increased. Moreover, when the main surface of the metal plate 12 is roughened, the adhesive strength with the heat conductive resin composition 11 is improved, and the advantage that the reliability of the heat conductive substrate is improved is ensured. . Note that the roughening method is not limited, and a method such as blasting or etching can be employed, but a blasting method that is easy to roughen and that provides a large surface roughness should be employed. Is considered preferable.
[0030]
(The structure of the heat conductive substrate and the manufacturing method thereof)
The structure of the heat conductive substrate according to the embodiment of the present invention will be described based on the cross-sectional view of FIG. 5, and the manufacturing method thereof will be described based on the cross-sectional process diagram of FIG. The heat conductive substrate according to the present embodiment is to be manufactured using the heat conductive resin composition structure shown in FIG. 1, and as shown in FIG. The outer surface of the lead frame 15 is embedded in a flush state with the surface of the other side of the thermally conductive resin composition 11 in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate 12 that functions as a heat sink. The thermosetting resin in the thermally conductive resin composition 11 in which the lead frame 15 is embedded is thermoset. That is, in this heat conductive substrate, the metal plate 12 is attached to one surface of the heat conductive resin composition 11 which has become a heat conductive resin cured product, and the heat conductive resin composition facing the metal plate 12. 11 has a structure in which a lead frame 15 is embedded in a flush state on the surface on the other side.
[0031]
Here, the lead frame 15 may be made of a metal having a high conductivity. For example, the lead frame 15 is made of copper, iron, nickel, aluminum, or an alloy containing these as a main component. In order to improve the corrosion resistance and oxidation resistance and to improve the adhesion with the heat conductive resin composition 11, the surface of the lead frame 15 is preferably made of nickel. It is preferable that a plating treatment made of at least one metal selected from tin, solder, gold and the like is applied. Moreover, it is preferable that the main surface of the lead frame 15, at least the main surface to be bonded to the heat conductive resin composition 11, is roughened. If the main surface of the lead frame 15 is roughened, the adhesive strength As a result, the advantage that reliability is improved is secured.
[0032]
Next, the manufacturing method of a heat conductive board | substrate is demonstrated according to FIG. First, by adopting any one of the first to third manufacturing methods described above, a thermally conductive resin composition structure, that is, an inorganic filler of 70 to 95% by weight and at least an uncured thermosetting resin was contained. A heat conductive resin composition 11 having a structure in which the heat conductive resin composition 11 composed of 5 to 30% by weight of the resin composition is adhered to and integrated with the main surface on one side of the metal plate 12 is manufactured. Then, as shown in FIG. 6A, a mold 41 for manufacturing a substrate is prepared, and the lead frame 15 is arranged at the bottom surface position of the opening portion 42 of the mold 41 and then prepared. The heat conductive resin composition structure is placed in the opening portion 42 of the mold 41, and the opening of the mold 41 faces the metal plate 12 provided in the heat conductive resin composition structure. A punch 43 is disposed in the portion 42.
[0033]
Subsequently, as shown in FIG. 6 (b), the outer surface of the lead frame 15 faces the other surface of the heat conductive resin composition 11 while heating and pressurizing the heat conductive resin composition structure using the punch 43. Embed until it is in a single state. Then, the heated heat conductive resin composition 11 becomes a heat conductive resin cured product as a result of curing the thermosetting resin contained in the uncured state. Therefore, when the mold 41 and the punch 43 are removed, the other of the rigid heat conductive substrate as shown in FIG. 5, that is, the cured heat conductive resin in which the one surface is attached to the main surface of the metal plate 12. Thus, a heat conductive substrate having a structure in which the outer surface of the lead frame 15 is embedded in a flush state on the side surface is manufactured.
[0034]
In addition, although the temperature at the time of heating and pressing is appropriately determined according to the curing temperature of the thermosetting resin, it is generally set as 140 to 260 ° C. That is, if the temperature at the time of heating and pressurizing is too low, the resin curing is insufficient, and if it is too high, the resin starts to decompose. Furthermore, the substrate thickness of the heat conductive substrate is set in consideration of the external shape of the electronic components and semiconductor components to be mounted and the required heat dissipation, but generally, a metal plate It can be said that it is preferable that the separation distance between the lead frame 12 and the lead frame 15 is at least 0.4 mm or more.
[0035]
【Example】
Hereinafter, specific examples relating to the thermally conductive resin composition structure and the thermally conductive substrate according to the embodiment and the manufacturing methods thereof will be described.
[0036]
Example 1
Step 1... In order to produce a heat conductive resin composition, an inorganic filler and a thermosetting resin composition were mixed and processed as a slurry. As a result, a heat conductive resin having the following composition was obtained. A composition was obtained.
[0037]
(1) Inorganic filler: Al ₂ O _Three (AS-40, Showa Denko KK, average particle size 12 μm) 89% by weight
(2) Thermosetting resin: 10% by weight of brominated polyfunctional epoxy resin (NVR-1010, manufactured by Nippon Lec Co., Ltd., including curing agent)
(3) Other additives: Curing accelerator (imidazole, manufactured by Nippon Lec Co., Ltd.) 0.05 parts by weight, carbon black (produced by Toyo Carbon Co., Ltd.) 0.4 parts by weight, coupling agent (Plenact KR- 46B, Ajinomoto Co., Inc.) 0.55 parts by weight
Procedure 2 ... After adding MEK as a solvent to the obtained heat conductive resin composition, it was mixed with a kneader (Matsuo Sangyo Co., Ltd.). In addition, although the viscosity of a mixture falls by addition of MEK and it becomes possible to process it as a slurry form, since it will fly in a subsequent drying process, description is abbreviate | omitted in the procedure 1.
[0038]
Procedure 3 ... The doctor blade method was adopted, and a slurry-like heat conductive resin composition was applied to a PET release film whose surface was subjected to a release treatment to form a film. Then, it is made of the same heat conductive sheet as shown in FIG. 2 (a), that is, a heat conductive resin composition formed on a release film while scattering the solvent by drying at a temperature of 95 ° C. A heat conductive sheet was produced.
[0039]
Procedure 4 ... Prepare an aluminum plate with a thickness of 1 mm and sandblast (polishing powder: Al ₂ O _Three The surface of the aluminum plate was roughened by Morundum A-40 (trade name, manufactured by Showa Denko KK). Thereafter, as shown in FIG. 2 (b), the heat conductive sheet and the metal plate are pressed by pressing at a temperature of 70 ° C. to complete the same heat conductive resin composition structure as shown in FIG. It was. In addition, the protective film is still arrange | positioned on the surface of this heat conductive resin composition structure, and the layer thickness of a heat conductive resin composition is 0.8 mm.
[0040]
Step 5: When the thermal conductive sheet itself and the thermal conductive resin composition structure manufactured by the same procedure were dropped from a height of about 1 m onto a concrete floor, they were integrated with the aluminum plate. The heat conductive sheet constituting the heat conductive resin composition structure was not cracked or chipped, and the aluminum plate and the heat conductive sheet were not peeled off. The sheet was cracked or chipped.
[0041]
Step 6: After etching a 0.5 mm thick copper plate (manufactured by Kobe Steel Co., Ltd.) by a known method and preparing a lead frame subjected to nickel plating treatment, the surface of one side is the same as above The roughening was carried out by the method.
[0042]
Step 7: As shown in FIG. 6 (a), the heat conductive resin composition in which the release film is peeled off after the lead frame is placed in the mold while the roughened surface faces the opening. The structure was placed in the opening of the mold with the heat conductive sheet and the lead frame facing each other. At this time, the thermal conductive resin composition structure in which the thermal conductive sheet and the aluminum plate are integrated is placed while being aligned with the lead frame because the single thermal conductive sheet is positioned as the lead frame. It was confirmed that it was an easier task than combining them.
[0043]
Step 8: A punch is arranged on the upper side of the aluminum plate that is integrated with the heat conductive sheet to form the heat conductive resin composition structure, and as shown in FIG. 6B, the heat conductive resin is used by using the punch. The composition structure was heated and pressurized at 170 ° C. and a temperature and pressure of 5 Pa for 15 minutes. Then, the heat conductive resin composition flows to the surface of the lead frame, and as a result, the uncured thermosetting resin is cured. As a result, the outer surface of the lead frame is on the other side of the heat conductive resin composition. An embedded thermal conductive substrate is produced until it is flush with the surface.
[0044]
Step 9: After that, when the mold and punch are removed, the heat conductive substrate shown in FIG. 5, that is, a rigid heat conductive substrate having a thickness of 2 mm is completed. Furthermore, components are mounted on this heat conductive substrate after undergoing processes such as solder resist processing, frame cutting, and terminal processing, and these processes are performed using known techniques. The description is omitted because it is not involved in the present invention.
[0045]
Step 10: After mounting a component such as a semiconductor on the thermally conductive substrate, apply a power of about 20 W to the mounted component, and then evaluate the thermal conductivity from the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermally conductive substrate. As a result, it was confirmed that the thermal resistance value was 0.7 ° C./W. That is, this figure shows that the performance is about twice that of a metal base substrate having a similar insulation thickness. Moreover, when the reliability was evaluated by a reflow test at a maximum temperature of 260 ° C. for 10 seconds, the interface between the heat conductive resin composition, the lead frame, and the metal plate was also observed by the naked eye and an ultrasonic exploration imaging apparatus. No abnormalities were observed, and it was confirmed that a strong adhesion was secured.
[0046]
(Example 2)
Procedure 1 ... In order to produce a heat conductive resin composition, an inorganic filler and a thermosetting resin composition were mixed and processed as a paste. As a result, a heat conductive resin composition having the following composition was obtained. .
[0047]
(1) Inorganic filler: Al ₂ O _Three (AL-33, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., average particle size 12 μm) 90% by weight
(2) Thermosetting resin: epoxy resin (WE-2025 (trade name), manufactured by Nippon Pernox Co., Ltd., including acid anhydride curing agent) 9.5% by weight
(3) Other additives: Carbon black (manufactured by Toyo Carbon Co., Ltd.) 0.3% by weight, dispersant ("Pricesurf, A208F" (trade name), Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 0.2 weight%
Procedure 2 ... The obtained heat conductive resin composition was sufficiently kneaded with three rolls to be processed into a paste. And the viscosity of the heat conductive resin composition used as the paste form was about 100 Pa.s (25 degreeC).
[0048]
Step 3 ... Prepare an aluminum plate with a thickness of 0.5 mm, and prepare a SUS mask with an opening corresponding to the printed portion of the aluminum plate. As shown in FIG. An aluminum plate was placed at the bottom position of the part and then placed on a printing stage (not shown). Then, after placing the heat conductive resin composition previously made into a paste on an aluminum plate, the heat conductive resin composition was pressed against a mask with a SUS squeegee and printed, as shown in FIG. 3 (b). In addition, the opening part of the mask was filled with the heat conductive resin composition. Subsequently, the mask is removed and heat treatment is performed in a vacuum to remove voids in the thermally conductive resin composition, and the uncured thermosetting resin is made semi-cured. Then, tackiness is lost and the heat conductive resin composition structure as shown in FIG. 1 is completed. In addition, the layer thickness of the heat conductive resin composition in this case is 0.8 mm.
[0049]
Step 4 ... Then, when the heat conductive resin composition structure formed by integrating the aluminum plate and the heat conductive resin composition was dropped from a height of about 1 m onto a concrete floor, it was integrated with the aluminum plate. No cracking or chipping occurred in the heat conductive resin composition constituting the heat conductive resin composition structure. Moreover, although the heat conductive resin composition structure was vibrated at a frequency of 10 Hz for 1 hour, no peeling occurred between the aluminum plate and the heat conductive resin composition. Therefore, according to these results, it can be seen that the stability of the heat conductive resin composition is good and the adhesion between the heat conductive resin composition and the aluminum plate is also good.
[0050]
Step 5: Etching a 0.5 mm thick copper plate (manufactured by Kobe Steel Co., Ltd.) by a known method, and after preparing a lead frame that was subjected to nickel plating and then tinned, The surface on one side was roughened by sandblasting.
[0051]
Step 6 ... As shown in FIG. 6 (a), the heat conductive resin composition in which the release film was peeled off after the lead frame was placed in the mold with the roughened surface facing the opening. The structure was placed in the opening of the mold so that the thermally conductive resin composition and the lead frame faced each other.
[0052]
Step 7: A punch is arranged on the upper side of the aluminum plate constituting the heat conductive resin composition structure, and as shown in FIG. 6 (b), the heat conductive resin composition structure is heated to 150 ° C. by using the punch. After heating and pressurizing for 30 minutes at a temperature and pressure of 5 Pa, the mold and punch were removed, and a rigid heat conductive substrate having a thickness of 1.5 mm was completed.
[0053]
Step 8: After mounting a component such as a semiconductor on the thermally conductive substrate, apply a power of about 20 W to the mounted component, and then evaluate the thermal conductivity from the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermally conductive substrate. As a result, it was confirmed that a thermal resistance value of 0.7 ° C./W, which is about twice as high as that of a metal base substrate having a similar insulation thickness, can be obtained. In addition, when the reliability was evaluated by performing a reflow test for 10 seconds at a maximum temperature of 260 ° C., the interface between the heat conductive resin composition, the lead frame, and the metal plate was measured with the naked eye and an ultrasonic exploration imaging apparatus. No abnormalities were observed even by observing the above, and it was confirmed that a strong adhesion was secured.
[0054]
Example 3
Procedure 1 ... In order to produce a heat conductive resin composition, when an inorganic filler and a thermosetting resin composition were kneaded and processed into a clay, a heat conductive resin having the following composition was obtained. A composition was obtained.
[0055]
(1) Inorganic filler: AlN (SCAN70, manufactured by Dow Chemical Company) 38% by weight, Al ₂ O _Three (AS-40, Showa Denko KK) 55% by weight
(2) Thermosetting resin: epoxy resin (XNR5002, manufactured by Nagase Ciba) 6.5% by weight
(3) Other additives: 0.3% by weight of silane coupling agent (A-187, manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.), 0.2% by weight of carbon black (manufactured by Toyo Carbon Co., Ltd.) Procedure 2: Heat After reducing the viscosity by adding MEK as a solvent to the conductive resin composition, kneading with a planetary mixer, kneading with three rolls, and then vacuum drying to disperse the MEK. A clay-like heat conductive resin composition as shown in 4 (a) was prepared.
[0056]
Procedure 3 ... An aluminum plate having a thickness of 1.5 mm was prepared, and a roughening treatment by sandblasting was performed on the surfaces on both sides. Thereafter, as shown in FIG. 4B, a mold having a PPS release film disposed at the bottom surface of the opening is prepared, and the clay-like kneaded material made of the heat conductive resin composition is weighed. It mounted in the opening part of a metal mold | die, and also the aluminum plate was mounted on the clay-like kneaded material.
[0057]
Step 4 ... Subsequently, a punch is placed in the opening of the mold, and as shown in FIG. 4 (c), the clay-like kneaded material is heated at 80 ° C. and 10 Pa in vacuum while using the punch. Heated and pressurized. Then, the heat conductive resin composition flows and becomes a dense layer, and at the same time, the heat conductive resin composition and aluminum adhere to each other. Further, since the thermosetting resin is in a semi-cured state, tackiness is increased. Decreased. And when a metal mold | die and a punch are removed, the heat conductive resin composition structure shown in FIG. 1 will be completed. In addition, the layer thickness of the heat conductive resin composition in this case is 1.1 mm.
[0058]
Step 5: When the thermally conductive resin composition structure thus produced was dropped from a height of about 1 m onto a concrete floor, no cracks or chipping occurred in the thermally conductive resin composition. It was. Moreover, although the heat conductive resin composition structure was vibrated at a frequency of 10 Hz for 1 hour, no peeling occurred between the aluminum plate and the heat conductive resin composition. Therefore, according to these results, it was confirmed that the stability of the heat conductive resin composition was good and the adhesiveness between the heat conductive resin composition and the aluminum plate was also good.
[0059]
Step 6: After etching a 0.8 mm thick copper plate (manufactured by Kobe Steel Co., Ltd.) by a known method and preparing a lead frame that has been subjected to nickel plating treatment, sandblasting is performed on the surface of one side thereof. The roughening process by was performed.
[0060]
Step 7: As shown in FIG. 6 (a), the heat conductive resin composition in which the release film is peeled off after the lead frame is placed in the mold while the roughened surface faces the opening. The structure was placed in the opening of the mold so that the thermally conductive resin composition and the lead frame faced each other.
[0061]
Step 8: A punch is placed on the upper side of the aluminum plate constituting the heat conductive resin composition structure, and as shown in FIG. 6B, the heat conductive resin composition structure is set at 170 ° C. by using the punch. After heating and pressurizing at a temperature and pressure of 8 Pa for 60 minutes, the mold and punch were removed to complete a heat conductive substrate having a thickness of 3.0 mm.
[0062]
Step 9: After mounting a component such as a semiconductor on the thermally conductive substrate, apply a power of about 20 W to the mounted component, and then evaluate the thermal conductivity from the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermally conductive substrate. As a result, it was confirmed that a thermal resistance value of 1.0 ° C./W was obtained. That is, this figure shows that the performance is about twice that of a metal base substrate having a similar insulation thickness. In addition, when the reliability was evaluated by a reflow test at a maximum temperature of 260 ° C. for 10 seconds, the interface between the heat conductive resin composition, the lead frame, and the metal plate was also observed with the naked eye and an ultrasonic exploration imaging apparatus. No abnormalities were observed, and it was confirmed that a strong adhesion was secured.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, in the heat conductive resin composition structure according to the present invention, since the heat conductive resin composition is reinforced with a metal plate, the heat conductive resin composition has cracks, chips, breakage, and the like. It is difficult to occur, and the effect that the handling becomes easy is obtained. Therefore, alignment can be performed accurately, and as a result, moldability by heating and pressurization can be improved. Moreover, if it is the heat conductive board | substrate which concerns on this invention, an inexpensive circuit board can be obtained, ensuring sufficient heat dissipation.
[0064]
Furthermore, when the manufacturing method according to the present invention is employed, an effect that the above-described heat conductive resin composition structure or heat conductive substrate can be easily manufactured is obtained. That is, according to the manufacturing method of the heat conductive resin composition structure according to the present invention, when the heat conductive resin composition is processed into a sheet shape and used, the heat conductive resin composition has a higher viscosity. Even if it becomes difficult to form a sheet, the heat conductive resin composition structure can be produced relatively easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thermally conductive resin composition structure according to an embodiment.
FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating a first manufacturing method of a heat conductive resin composition structure.
FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a second method for producing a heat conductive resin composition structure.
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a third method for producing a heat conductive resin composition structure.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat conductive substrate according to an embodiment.
FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a heat conductive substrate.
FIG. 7 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a heat conductive substrate according to a conventional embodiment.
[Explanation of symbols]
11 Thermal conductive resin composition
12 Metal plate
13 Protective film
15 Lead frame
21 Mask
22 Opening part
31 opening
32 Mold
33 punches
41 mold
42 Opening
43 Punch
51 Thermal conductive sheet
52 Lead frame
53 Hardened resin
54 Metal plate

Claims

In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin is coated on the main surface on one side of the metal plate. A heat conductive resin composition structure characterized by being worn and integrated.

The heat conductive resin composition structure according to claim 1,
Thermal conductive resin composition structure wherein a protective film is disposed on the other side of the surface of the thermal conductive resin composition on the main surface of the surface of one side is the deposition of the metal plate.

In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A step of processing a thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin to produce a thermally conductive sheet; method for producing a thermal conductive resin composition structure characterized by comprising a step of bonding a thermally conductive sheet on a main surface of the metal plate.

In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A step of preparing a paste-like mixture by processing a thermally conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin; method for producing a thermal conductive resin composition structure characterized by comprising a step of printing a paste mixture on the main surface of the metal plate.

In order to produce a heat conductive substrate in which the outer surface of the lead frame is flush with the surface of the other side of the heat conductive resin composition in which the surface of one side is adhered to the main surface of the metal plate, A process of preparing a clay-like kneaded material by processing a heat conductive resin composition comprising 70 to 95% by weight of an inorganic filler and 5 to 30% by weight of a resin composition containing at least an uncured thermosetting resin; the method of thermal conductive resin composition structure characterized by comprising a step of heating and pressing by placing a clayey kneaded product on the main surface of the metal plate.

The process of producing the heat conductive resin composition structure of Claim 1, the process of arrange | positioning a lead frame in the surface by which the heat conductive resin composition of the said heat conductive resin composition structure is arrange | positioned, and the said heat | fever A step of embedding the lead frame while heating and pressurizing the conductive resin composition until an outer surface thereof is flush with a surface on the other side of the conductive resin composition. Production method.