JP3985663B2 - 放熱用基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路部品が実装された基板に、樹脂と無機フィラーの混合物を組み合わせて、放熱性を向上させた放熱用基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、回路部品の高密度、高機能化が一層叫ばれている。そのため、回路部品の高密度化、高機能化に対応した回路基板が要求されている。その結果、回路部品の放熱を高める方法が重要となってきている。回路部品の放熱性を高める技術として、従来のアルミ板を切削加工したものを部品実装している回路基板に貼り付け、部品の天面から熱を拡散する方式が知られている。しかし、この方式では、複数の部品の天面にアルミ板を接触させるためにはアルミ板に複雑な加工をする必要があり、コストが高くなるという課題を残している。
【０００３】
さらに、図面を用いて説明する。図４は従来の放熱用基板を示す概略側面図であり、一般的にはアルミ板を切削加工した放熱板４０１を部品実装済みの回路基板１０７に熱伝導性接着剤１１０を用いて貼り付け、部品１０８の天面から熱を拡散する方式が知られている。しかし、この方式ではすべての部品の天面にアルミ板を接触させるためには、アルミ板に複雑な切削加工をする必要があり、コストが高くなるという課題を残している。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−０４６０４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の金属板の貼り付け方法は、性能及びコストの面で両立させることが難しい。回路部品実装済み基板では、回路部品の実装密度が高密度になればなるほど部品から発生する熱を放熱させる必要が高くなるが、従来の金属板の貼り付け方法では複数の部品の天面に接触できるような放熱板を作るのはその加工方法が切削加工によるため、非常に手間がかかり、コストが高くなる。したがって、一部の部品、または、部品的な接触で妥協することが多く、結果として十分に放熱をすることができず、回路部品実装済み基板の信頼性が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するため、高効率の放熱用基板とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の放熱用基板は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とプレゲル材との混練物からなり、それが加熱される前は軟体であるため、容易にそれが組み合わされる回路基板の実装部品の天面に当接するように成形することができる。したがって、多数の実装部品の天面に接触することによる高い放熱効果と、成形方式による複雑な形状を容易に形成することができ、生産性の高い製造方法を提供するものである。
【０００９】
また、上記放熱用基板では回路部品から発生する熱が、無機フィラーによって速やかに放熱されるため、信頼性の高い回路部品実装基板が得られるだけでなく、無機フィラーの材質を選択することによって、回路の特性に合わせてこの電気絶縁性を持つ放熱基板の熱伝導度、線膨張係数、誘電率、絶縁耐圧等を変化させることができる。
【００１０】
また、放熱用基板の片面に回路パターンを形成したり、貫通孔を形成することにより、部品内蔵多層基板を容易に形成することができる。
【００１１】
特に、本発明の請求項１に記載の発明は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とプレゲル材の混合物からなり、複数の回路部品を実装した回路基板の部品実装面側に載置される放熱用基板であって、前記回路基板に実装した複数の回路部品に基づく構造形状に対応した凹凸形状を備え、前記凹凸形状の凹部高さはその凹部に対応する回路部品高さより小さく、前記回路基板に対向する凸部の位置で厚み方向に貫通し、前記回路基板への組み込みを容易にする通気孔を有する構成であり、混合物が加熱される前は軟体であり、また、凹凸形状の凹部高さはその凹部に対応する回路部品高さより小さく、凸部の位置に組み込みを容易にする通気孔があるため凹凸形状の型くずれすることなく、容易にそれが組み合わされる回路基板にモジュールを形成することができる。また、凹部高さが回路部品の外形高さより小さいことにより、回路部品を実装した回路基板へ組み込む際、まず、放熱用基板の各凹部が、回路基板に実装された回路部品の各天面（上面）に当接し、接着剤などにより確実に貼合わせできるので、放熱性の高い放熱用基板が容易に提供できる。また、回路部品から発生する熱が、凹凸形状に成された混合物の無機フィラーによって速やかに放熱されるため、信頼性の高い回路部品実装基板が得られる。さらに、無機フィラーの材質を選択することによって、回路の特性に合わせて電気絶縁性高放熱封止材の熱伝導度、線膨張係数、誘電率、絶縁耐圧等を変化させることができ、また、通気孔を有することにより、空気の進入および排出が容易になり、それにより、回路基板への組み込みを容易にすることができるという効果を奏する。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、一方の面に導電パターンを有した請求項１記載の構成であって、導電パターンにより放熱性を向上させ、放熱特性の優れた回路基板、または両面回路基板を実現することができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、導電パターンは、混合物に埋め込まれた金属板であることを特徴とする請求項２記載の構成であって、請求項２記載の発明における効果の他に、埋め込まれた金属板により放熱効果を向上させることができるという効果を奏する。
【００１４】
尚、金属板は、導電性を有していなくとも放熱効果に対して同等の効果を奏する。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、導電パターンは、銅箔よりなる請求項２記載の構成であって、銅は熱伝導率が高く、また導電性にも優れているため、放熱効果を高めるとともに、微細なパターンを形成することができる。また、板厚を厚くすれば、大電流を流すことができるという効果を奏する。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、表裏面を貫通し、導電性を有するスルーホールを備えた請求項２記載の構成であり、放熱用基板にスルーホールが形成されていることにより、回路部品内蔵両面基板が得られる。この場合、回路部品から発生する熱が、無機フィラーによって速やかに放熱されるため、信頼性の高い回路部品内蔵両面基板となる。また、半導体素子を含む多層の回路部品内蔵両面基板では、絶縁層を厚くとれるため、ノイズ低減、損失低減ができる。また、多層構造にすることによって、さらに高密度に回路部品を実装することができるだけでなく、回路を多段に分けることによって配線インダクタンスが低くなり、ノイズを低減することができる。また、スルーホールに導電性樹脂組成物が充填されているか又は銅メッキによるスルーホールを形成し、さらにその両面に金属の配線パターンが形成されていることが好ましい。なぜなら、金属の配線パターンは電気抵抗が低く、低損失の回路を実現することができるからである。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明における通気孔は、凹凸形状に対応した型に押し当てて前記型から分離させるピンを挿通する貫通孔を厚み方向に有する請求項１記載の構成であり、回路部品の形状に対応した凹凸形状を成形した後、貫通孔を有することにより容易にピンを挿通して型との分離を実現し、基板を形成することができ、形成時の凹凸形状の形くずれをなくし確実に高精度な凹凸形状を有した放熱用基板を成形できるという作用効果を奏する。
【００１８】
本発明の請求項７に記載の発明は、貫通孔は、回路基板に実装した複数の回路部品に基づく構造形状に対応した凹凸形状の凸部に複数有する請求項６記載の構成であり、等しい長さのピンを貫通孔に挿通してそのピンにより基板と型との分離を容易に行うことで、請求項６記載の発明と同等以上の作用効果を奏する。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の発明は、無機フィラーと粉体の熱硬化性樹脂とプレゲル材との混合物を、加熱して低粘度にし、回路基板に実装された複数の回路部品に基づく構造形状に対応させる凹凸形状で、当該凹凸形状の凹部高さはその凹部に対応する回路部品高さより小さい形状を有し、かつ、前記回路基板に対向する位置に前記回路基板への組み込みを容易にする通気孔を形成する型に注入し、その後、前記回路基板に組み込んで前記熱硬化性樹脂の硬化温度まで加熱加圧して硬化させ、成形する構成であり、凹部高さが回路部品の外形高さより小さいことにより、回路部品を実装した回路基板へ組み込む際、まず、放熱用基板の各凹部が、回路基板に実装された回路部品の各天面（上面）に当接し、接着剤などにより確実に貼合わせできるので、放熱性の高い放熱用基板が容易に提供できる。また、凸部の位置に組み込みを容易にする通気孔があるため凹凸形状の型くずれすることなく、容易にそれが組み合わされる回路基板にモジュールを形成することができる。また、混合物をシート化することなく粉体を加熱して低粘度にし、所定の凹凸形状に加圧加熱により成形できることにより、容易に凹凸形状の型に注入して成形でき、成形工程を短縮化し、容易に安価に放熱用基板を製造でき、また、通気孔を型により形成することにより、型からの剥離または分離を容易にするという作用効果を奏する。
【００２０】
本発明の請求項９に記載の発明は、凹凸形状に成形する面の反対の片面に金属箔を設け、前記熱硬化性樹脂を硬化後、前記金属箔の不要部分を除去して導電パターンを形成する請求項８記載の構成であり、凹凸形状の成形時に金属箔も重ね合せ、長時間を要する熱硬化性樹脂の硬化工程と金属箔の貼合せ工程は、恒温炉に一度に大量に投入することにより、生産効率を上げることができるという効果を奏する。
【００２１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、凹凸形状に成形する面の反対の片面に、パターンの形状を有した金属板を配置した後、当該熱硬化性樹脂を硬化させる請求項８記載の構成であり、凹凸形状の成形時に金属板を配置し、長時間を要する熱硬化性樹脂の硬化工程と金属板の埋め込み工程は、恒温炉に一度に大量に投入することにより、生産効率を上げることができるという効果を奏する。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、放熱用基板では、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも１つの熱硬化性樹脂を含む構成であり、これらの樹脂により耐熱性や電気絶縁性に優れた放熱用基板を実現することができる。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、放熱用基板では、前記無機フィラーがＡｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＢＮ，ＡＩＮ及びＳｉＯ₂から選ばれる少なくとも１つの無機フィラーを含む構成であり、これらの無機フィラーを用いることによって、放熱性に優れた電気絶縁性基板が得られる。また、無機フィラーとしてＭｇＯを用いた場合は電気絶縁性基板の線膨張係数を大きくすることができる。また、無機フィラーとしてＳｉＯ₂を用いた場合は電気絶縁性基板の誘電率を小さくすることができる。また、無機フィラーとしてＢＮを用いた場合は電気絶縁性基板の線膨張係数を小さくすることができる。
【００２４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、放熱用基板では、前記フィラーの平均粒子径が０．１〜１００μｍである構成としたものであり、粒子径が小さいほど樹脂への充填率が高くでき、熱伝導率を向上することができる。
【００２５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、放熱用基板では、電気絶縁性基板の線膨張係数が８×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃である構成としたもので、硬化後の反りや歪を小さくできるだけでなく、基板自体の熱膨張係数が導電パターンやスルーホールと近いため、基板が高温化した場合でも導電パターンやスルーホールの導電路が断線しにくくなる。
【００２６】
本発明の請求項１５に記載の発明は、放熱用基板では、混合物は、分散剤、カップリング剤、及び離型剤から選ばれる少なくとも１つの添加剤をさらに含む構成としたものであり、分散剤によって、熱硬化性樹脂中の無機フィラーを均一性よく分散させることができる。また、カップリング剤によって、熱硬化性樹脂と無機フィラーとの接着強度を高くすることができるため、電気絶縁性封止材の絶縁性を向上できる。離型剤によって、金型と混合物との離型性を向上できるため、生産性を向上できる。
【００２７】
本発明の請求項１６に記載の発明は、無機フィラーと粉体の熱硬化性樹脂との混合物を、回路基板に実装された複数の回路部品に基づく構造形状を有した型により前記構造形状に対応させて凹凸形状に成形し、前記型に当接する凹凸形状に成形された混合物を前記型の前記回路部品に基づく構造形状から同時に分離して形成する請求項８記載の構成であり、請求項８記載の発明における作用効果の他に、混合物を型から全面同時に分離して剥離することにより、混合物に成形された凹凸形状が剥離の際に型くずれすることなくほぼ成形直後の回路部品の構造形状に対応した高精度な凹凸形状を有したまま分離することができるという作用効果を奏する。
【００２８】
本発明の請求項１７に記載の発明は、凹凸形状に成形された混合物を、前記混合物の凹凸形状と反対の平面を吸着し、型から分離する請求項１６記載の構成であり、請求項１６記載の発明における作用効果の他に、混合物の平面全体を吸着して平行移動させることにより、簡単な構成で容易に型から分離できるとともに、より高精度に凹凸形状を有したまま分離することができるという作用効果を奏する。
【００２９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、凹凸形状に成形された混合物を、前記混合物と当接する型が位置する側から押動させ、型から分離する請求項１６記載の構成であり、請求項１６記載の発明における作用効果の他に、混合物を押動させて型から分離することにより、確実に単純な構成で混合物を型から剥離でき、高精度な凹凸形状を有した混合物を提供することができるという作用効果を奏する。
【００３０】
本発明の請求項１９に記載の発明は、ピンを、型に有した貫通孔を通して混合物に押し当てながらその混合物を押動させ、型から分離する請求項１８記載の構成であり、請求項１８記載の発明における作用効果の他に、ピンを貫通孔を介して押し当てることにより、より単純な構成で確実に混合物を型から分離することができるという作用効果を奏する。
【００３１】
本発明の請求項２０に記載の発明は、複数のピンで混合物を同時に押動させ、型から分離する請求項１９記載の構成であり、請求項１９記載の発明における作用効果の他に、複数のピンで押動させることにより、混合物を型からほぼ平行に確実に分離でき、高精度な凹凸形状を有した混合物を提供できるという作用効果を奏する。
【００３２】
本発明の請求項２１に記載の発明は、ピンは、型に有した貫通孔を覆うフィルムを介して混合物を押動させ、型から分離する請求項１９記載の構成であり、請求項１９記載の発明における作用効果の他に、フィルムで貫通孔を覆うことにより、貫通孔に混合物が進入することがないので、混合物が貫通孔部で異形の形状に成形されることなく、かつ、貫通孔にピンを挿入する妨げにもならないので、より確実に高精度な凹凸形状を有した混合物が提供できるという作用効果を奏する。
【００３４】
本発明の請求項２２に記載の発明は、凹凸形状に成形された混合物の回路部品の形状に対応する凹部を押動する請求項１９記載の構成であり、請求項１９記載の発明における作用効果の他に、回路部品を配置する凹部形状を型くずれさせないように高精度な形状を維持しながら、混合物の厚みが小さい凹部を押動させることにより、確実に型から分離できるという作用効果を奏する。
【００３５】
本発明の請求項２３に記載の発明は、型と当接する混合物が位置する側から、前記型を押動させて前記混合物から分離する請求項１６記載の構成であり、請求項１６記載の発明における作用効果の他に、混合物を保持して型を押動させることにより、より確実に混合物を型から分離することができるという作用効果を奏する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３８】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態における放熱用基板の製造工程図である。
【００３９】
図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施の形態における放熱用基板の片面に回路パターン、及びスルーホールを持つ場合を示す製造工程図である。
【００４０】
図３は、本発明の実施の形態における通気孔を有した放熱用基板の断面図である。
【００４１】
なお、従来の技術で説明した構成部材については同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００４２】
図１（ａ）において、無機フィラーと粉体の熱硬化性樹脂、および必要に応じてプレゲル材を含む混練物となる混合物１０２は、片面に上型１０１を当接させており、さらにこれは、図１（ｆ）に示す回路部品１０８を実装した回路基板１０７に基づく構造形状に対応した凹凸形状を有した型１０３に押し当てられる。この混合物１０２は、熱盤１０４と１０５により上下から挟まれ、加圧されて成形され、その後、熱硬化性樹脂の硬化温度まで加熱して硬化する。この時、一般的なエポキシ樹脂などは温度を硬化温度より高く上げないと金型から取り出せるに十分な硬さにならないが、液状の硬化性組成物に熱可塑性樹脂パウダー、すなわちプレゲル材を混合した場合、その熱可塑性樹脂パウダーは液状の硬化性組成物の液状成分を吸収して膨潤し、組成物全体としては半硬化状態となる固形状を示す。この固形状硬化組成物を用いた場合、金型全体を硬化温度以下の状態で、回路基板１０７と同じ形をした型から取り外すに十分な硬度にすることができ、短時間で金型を開くことができ、生産性が上がる。
【００４３】
また、熱盤１０５に載置した型１０３に、混合物１０２を加熱して低粘度にして注入し、その後上型１０１を型１０３に押し当ててもよいし、型１０３に上型１０１を押し当てた状態で、その２つの型内に、加熱されて低粘度になった混合物１０２を注入してもよい。
【００４４】
その際、低粘度の混合物１０２が型１０３および上型１０１の形状に沿って型内のすみずみに流れ込むため、その後、熱硬化性樹脂の硬化温度にまで加熱して混合物１０２を硬化することで、型１０３、上型１０１に高精度に対応させて形成することができる。
【００４５】
図１（ｂ）は、成形後の硬化した混合物１０２の状態を示している。
【００４６】
図１（ｃ）は、混合物１０２を型１０３から分離させている状態を示している。型１０３にピン１０３ａが挿通できる貫通孔３０１ｃを設け、貫通孔３０１ｃに混合物１０２が進入しないように設けてあったフィルム１０３ｂを介して、ピン１０３ａを、混合物１０２と当接する型１０３が位置する側から混合物１０２の凸部を押動させてほぼ同時に混合物１０２全面を型１０３から平行移動させて剥離させる。それにより、凹凸形状が型くずれすることなく高精度に型１０３から分離することができる。
【００４７】
尚、この時、混合物１０２の上型１０１面側、すなわち、凹凸平面と反対の平面を真空吸着により引き上げて分離させても、同等以上の効果を奏する。
【００４８】
また、混合物１０２の凹部を同様にピン１０３ａで押動させることで、回路部品１０８が配置される凹部の形状を型くずれさせることなく確実に型から分離させてもよい。
【００４９】
また、混合物１０２のかわりに、混合物１０２の側から型１０３を図３に示すような混合物１０２の厚み方向に設けた上型により形成された貫通孔３０１ａとなる通気孔３０１を介し、ピンなど通気孔３０１に挿通して押し当てて押動させ、分離させてもよい。
【００５０】
この時、混合物１０２の厚みの等しい凸部に通気孔３０１を複数設けて型を等しい長さのピンなどで同時に押動させ、平行移動させることで、凹凸形状を型くずれさせることなく、確実に分離させることができる。
【００５１】
図１（ｄ）は、このようにして硬化状態で型から取り外した状態を示す。その後、図１（ｅ）に示すように、余分な部分をカッター１０６などにより切断した後、必要に応じて恒温槽で硬化温度以上の温度で加熱して十分硬化させる。この時、ＰＥＴフィルムをつけたまま硬化させると、密着して取れなくなる可能性があるので、あらかじめＰＥＴフィルムなどは剥がしておく方が望ましい。図１（ｆ）は、そのようにして硬化させて作った放熱用基板１０９を、回路部品１０８を実装した回路基板１０７に、熱伝導性接着剤１１０を用いて組み合わせている状態を示す。ここで、回路部品１０８の天面（上面）に確実に放熱用基板１０９を当接させるために、混合物１０２よりなる放熱用基板１０９の凹部高さは、対応する回路部品の外形高さより小さくする。回路基板１０７には、導電パターン１１１が貼り付けられている。このように放熱用基板１０９を回路基板１０７に組み合わせることにより、回路基板１０７上に実装された回路部品１０８の発熱による熱量が、放熱用基板１０９全体に均一に伝達されるため、発熱した回路部品が高温になるのを防ぐことができ、回路基板１０７の信頼性を高めることができる。この場合、放熱用基板１０９は回路部品１０８の全ての天面に当接させる必要はなく、高温になる部品に限ってもよい。
【００５２】
図２（ａ）〜（ｈ）は放熱用基板に回路基板の機能も持たせた場合の製造工程図である。図２（ａ）は、混合物１０２の片面に銅箔２０１が配置されている状態で、型１０３に重ねられる状態を示す。図２（ｂ）〜（ｅ）は、図１で示した製造工程と基本的に同じであり、上型１０１により通気孔３０１を形成する内容は略してある。図２（ｆ）は、硬化状態で打抜きパンチ２０２によりスルーホール２０３を空けた状態を示す。この時、穴加工はドリルでも可能である。図２（ｇ）は、硬化させた後に、銅箔２０１を化学処理により導電パターンとなる回路パターンを形成し、スルーホール２０３には銅メッキを施した状態を示す。図２（ｈ）は、以上のようにして作られた放熱用基板１０９を、回路基板１０７に組み合わせた状態である。この時、回路基板１０７に立てられた導通ピン２０４は、スルーホール２０３に圧入されており、放熱用基板１０９上の回路パターンと回路基板１０７とが電気的に導通した状態になっている。いわば多層（この場合は２層）の部品内蔵モジュールである。なお、２層にすることによりいくつかの利点が生まれる。例えば、電源モジュールの場合、平面上で同一ラインを接続するとループが生じ、ノイズが発生しやすいが、上下二段にすると配線インダクタンスが低減され、ノイズが減る。また、各層がそれぞれ＋側、−側で、その間の電気絶縁性の放熱用基板１０９の厚みは０．２〜１０ｍｍと、従来技術の金属ベース板に印刷された数１００μｍの絶縁層と比べて格段に厚いため、ノイズや損失の低減に大きな効果がある。また、二層構造を採ることにより高密度実装化が可能となる。
【００５３】
図３は、本発明の実施の形態における通気孔を有した放熱用基板の断面図である。
【００５４】
型１０３と分離する際に使用する貫通孔３０１ａとなる通気孔３０１は、熱源となる部品１０８を避けて混合物１０２の凸部に設けてあるので、放熱特性を劣化させることなく放熱用基板１０９を実現できる。尚、必要に応じて、回路基板１０７に組み込む際には、通気孔３０１は絶縁樹脂等で孔埋め充填してもかまわない。
【００５５】
なお、導電パターン１１１は、混合物に埋め込まれた金属板であっても、放熱効果に対して同等以上の効果を奏する。
【００５６】
また、導電パターン１１１は、銅箔の他にパターンの形状を有した金属板を使用し、混合物１０２の片面に埋め込んだ後、その混合物１０２を硬化させて放熱用基板を形成しても同等以上の効果を奏する。
【００５７】
また、図２（ａ）〜（ｈ）においては、回路基板１０７と同じ形の型１０３に、混合物１０２を押し当てて、加圧加熱により成形したが、型１０３を使用せずに回路基板１０７に直接押し当てて加圧加熱により混合物１０２を成形してもよく、工程が短縮され、生産スピードが向上するという同等以上の効果を奏する。
【００５８】
また、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂の他、必要な特性に応じて、フェノール樹脂、またはシアネート樹脂を使用してもかまわない。
【００５９】
また、無機フィラーは、必要特性に応じて、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ及びＳｉＯ₂のどれを使用しても同等の効果を奏する。また、その粒径は、０．１〜１００μｍと小さい程、放熱効果を高める効果を奏する。
【００６０】
また、混合物の各種配合比により、放熱用基板の線膨張係数は、８×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃と、導電パターン１１１あるいはスルーホール２０３と近い特性にすることにより、放熱用基板における硬化後の反りや歪を小さくすることができ、また、導電パターン１１１やスルーホール２０３の断線を防止することができるという効果を奏する。
【００６１】
また、放熱用基板１０９の必要特性に応じて、混合物１０２に、分散剤、カップリング剤、離型剤などの添加剤を加えても同等以上の効果を奏する。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明による、放熱用基板は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とプレゲル材との混合物からなり、凹凸形状の凹部高さはその凹部に対応する回路部品高さより小さく、凸部の位置に前記回路基板への組み込みを容易にする通気孔を有することにより、容易に加熱により低粘度にしてそれが組み合わされる回路基板の実装部品の天面に当接するようにモジュールを形成することができる。したがって、多くの実装部品の天面に接触することによる高い放熱効果と、成形方式による複雑な形状を容易に形成することができ、生産性の高い製造が可能になる。さらに、無機フィラーの材質を選択することによって、回路の特性に合わせて、電気絶縁性を持った放熱用基板の熱伝導度、線膨張係数、誘電率、絶縁耐圧等を変化させることができる。また、放熱用基板上面を平坦にすることにより、真空チャックによる吸引が可能になり、自動実装も実現できる。また、多層構造とすることにより、高密度に回路部品を実装することができ、しかも放熱性も高い上に、配線インダクタンスが低減されるためノイズも低減する。したがって、本発明の放熱用基板では、高密度に回路部品が実装され、且つ、モジュール自体の自動実装も可能にした、信頼性が高い回路部品内蔵モジュールが得られる。さらに、無機フィラーを選択することによって、電気絶縁性基板の熱伝導度、線膨張係数、誘電率などを制御することが可能である。したがって、本発明の放熱用基板は、線膨張率を半導体素子とほぼ同じにすることが可能であるため、半導体素子を内蔵した回路部品内蔵モジュール形成用として好ましい。また、熱伝導度を向上させることができるため、放熱を必要とする半導体素子などを内蔵した回路部品内蔵モジュール形成用として好ましい。さらに誘電率も低くすることができるため、高周波回路用の回路部品内蔵モジュール形成用として好ましい。さらに、電気絶縁性基板の厚みを厚くとれるためノイズや損失を低くすることができる。
【００６３】
また、本発明による、放熱用基板の製造方法では、上記回路部品内蔵モジュールを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態における放熱用基板の製造工程図
【図２】 （ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施の形態における放熱用基板の片面に回路パターン、及びスルーホールを持つ場合を示す製造工程図
【図３】 本発明の実施の形態における通気孔を有した放熱用基板の断面図
【図４】 従来の放熱用基板を示す概略側面図
【符号の説明】
１０１ 上型
１０２ 混合物
１０３ 型
１０３ａ ピン
１０３ｂ フィルム
１０４ 熱盤（上）
１０５ 熱盤（下）
１０６ カッター
１０７ 回路基板
１０８ 部品
１０９ 放熱用基板
１１０ 熱伝導性接着剤
１１１ 導電パターン
２０１ 銅箔
２０２ 打抜きパンチ
２０３ スルーホール
２０４ 導通ピン
３０１ 通気孔
３０１ａ 貫通孔
３０１ｃ 貫通孔
４０１ 放熱板

Claims (23)

1. 無機フィラーと熱硬化性樹脂とプレゲル材の混合物からなり、複数の回路部品を実装した回路基板の部品実装面側に載置される放熱用基板であって、前記回路基板に実装した複数の回路部品に基づく構造形状に対応した凹凸形状を備え、前記凹凸形状の凹部高さはその凹部に対応する回路部品高さより小さく、前記回路基板に対向する凸部の位置で厚み方向に貫通し、前記回路基板への組み込みを容易にする通気孔を有する放熱用基板。
2. 一方の面に導電パターンを有した請求項１記載の放熱用基板。
3. 導電パターンは、混合物に埋め込まれた金属板であることを特徴とする請求項２記載の放熱用基板。
4. 導電パターンは、銅箔よりなる請求項２記載の放熱用基板。
5. 表裏面を貫通し、導電性を有するスルーホールを備えた請求項２記載の放熱用基板。
6. 通気孔は、凹凸形状に対応した型に押し当てて前記型から分離させるピンを挿通する貫通孔を厚み方向に有する請求項１記載の放熱用基板。
7. 貫通孔は、回路基板に実装した複数の回路部品に基づく構造形状に対応した凹凸形状の凸部に複数有する請求項６記載の放熱用基板。
8. 無機フィラーと粉体の熱硬化性樹脂とプレゲル材との混合物を、加熱して低粘度にし、回路基板に実装された複数の回路部品に基づく構造形状に対応させる凹凸形状で、当該凹凸形状の凹部高さはその凹部に対応する回路部品高さより小さい形状を有し、かつ、前記回路基板に対向する位置に前記回路基板への組み込みを容易にする通気孔を形成する型に注入し、その後、前記回路基板に組み込んで前記熱硬化性樹脂の硬化温度まで加熱加圧して硬化させ、成形する放熱用基板の製造方法。
9. 凹凸形状に成形する面の反対の片面に金属箔を設け、前記熱硬化性樹脂を硬化後、前記金属箔の不要部分を除去して導電パターンを形成する請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
10. 凹凸形状に成形する面の反対の片面に、パターンの形状を有した金属板を配置した後、当該熱硬化性樹脂を硬化させる請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
11. 熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも１つの熱硬化性樹脂を含む請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
12. 無機フィラーは、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ及びＳｉＯ₂から選ばれる少なくとも１つの金属酸化物を含む請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
13. 無機フィラーの粒径が０．１〜１００μｍである請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
14. 線膨張係数が８×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃である請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
15. 混合物は、分散剤、カップリング剤、及び離型剤から選ばれる少なくとも１つの添加剤を含む請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
16. 無機フィラーと粉体の熱硬化性樹脂との混合物を、回路基板に実装された複数の回路部品に基づく構造形状を有した型により前記構造形状に対応させて凹凸形状に成形し、前記型に当接する凹凸形状に成形された混合物を前記型の前記回路部品に基づく構造形状から同時に分離して形成する請求項８記載の放熱用基板の製造方法。
17. 凹凸形状に成形された混合物を、前記混合物の凹凸形状と反対の平面を吸着し、型から分離する請求項１６記載の放熱用基板の製造方法。
18. 凹凸形状に成形された混合物を、前記混合物と当接する型が位置する側から押動させ、型から分離する請求項１６記載の放熱用基板の製造方法。
19. ピンを、型に有した貫通孔を通して混合物に押し当てながらその混合物を押動させ、型から分離する請求項１８記載の放熱用基板の製造方法。
20. 複数のピンで混合物を同時に押動させ、型から分離する請求項１９記載の放熱用基板の製造方法。
21. ピンは、型に有した貫通孔を覆うフィルムを介して混合物を押動させ、型から分離する請求項１９記載の放熱用基板の製造方法。
22. 凹凸形状に成形された混合物の回路部品の形状に対応する凹部を押動する請求項１９記載の放熱用基板の製造方法。
23. 型と当接する混合物が位置する側から、前記型を押動させて前記混合物から分離する請求項１６記載の放熱用基板の製造方法。

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