JP4925296B2 - Method for manufacturing high thermal conductivity circuit module and high thermal conductivity circuit module - Google Patents
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Description
本発明は、パワーエレクトロニクス分野やLED分野で用いられるパワーチップやLED等の電子部品を保持し、これを高密度で回路基板に実装するために使用される高熱伝導性回路モジュールの製造方法及びこの方法にて得られる高熱伝導性回路モジュールに関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a highly thermally conductive circuit module used for holding electronic components such as power chips and LEDs used in the power electronics field and LED field and mounting them on a circuit board at a high density, and this The present invention relates to a high thermal conductivity circuit module obtained by the method.
近年、電子機器の高機能化、小型薄型化に伴い、回路基板上に電子部品を高密度に実装することが要求されている。特にパワーエレクトロニクスの分野においては、電子部品として発熱しやすい電子部品(例えば、LED)が高密度に実装されることとなるため、回路基板に対しては、微細パターン(ファインパターン)による高密度配線の設計に加えて、電子部品で発生する熱の放熱性が高いことが要求されている。しかしながら、回路基板自体に高い放熱性を期待するには限界があるため、放熱性の高いパッケージに電子部品を実装した回路モジュールを用意し、この回路モジュールを回路基板に実装することが望まれる。 In recent years, electronic components have been required to be mounted on a circuit board with high density as electronic devices become more functional and smaller and thinner. Particularly in the field of power electronics, electronic components (for example, LEDs) that tend to generate heat are mounted with high density as electronic components, so that high-density wiring with fine patterns (fine patterns) is applied to circuit boards. In addition to the above design, it is required that the heat generated from the electronic components be highly radiated. However, since there is a limit to expecting high heat dissipation in the circuit board itself, it is desirable to prepare a circuit module in which electronic components are mounted in a package with high heat dissipation and mount this circuit module on the circuit board.
このようなパッケージとしては、特開2003−163378号で開示されたものが知られている。このパッケージは射出成形で形成された金属体の一部に絶縁樹脂で形成する絶縁スペーサを介在させて、互いに電気的に隔離した2つの金属ベースが形成され、各金属ベースに電子部品の端子を結合することで、電子部品と回路基板との間の電気接続が各金属ベースを電極として利用して行えると共に、電子部品から放出される熱が金属ベースを通して放出することができる。 As such a package, a package disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-163378 is known. In this package, two metal bases that are electrically isolated from each other are formed by interposing an insulating spacer formed of an insulating resin in a part of a metal body formed by injection molding, and terminals of electronic components are formed on each metal base. By being coupled, electrical connection between the electronic component and the circuit board can be made by using each metal base as an electrode, and heat released from the electronic component can be released through the metal base.
しかしながら、このようなパッケージは、一つ一つが射出成形により形成されるため、回路モジュールを製造する効率化低く、製造コストが高くなるという問題がある。 However, since each such package is formed by injection molding, there is a problem that the efficiency of manufacturing the circuit module is low and the manufacturing cost is high.
更に、高密度実装の回路基板に使用される電子部品小型化に伴って、微少電子部品における端子間距離が非常に短くなっているため、金属ベース間を電気的に隔離する絶縁スペーサの厚さ(絶縁距離)に関しても、端子間距離に併せて薄くすることが要求されている。しかしながら、絶縁スペーサの厚さ(絶縁距離)を例えば、20〜500μm程度の極薄寸法に高精度で均一に仕上げることは、上の先行技術で実現することが難しいという問題があった。 Furthermore, since the distance between terminals in microelectronic components has become very short with the miniaturization of electronic components used in high-density circuit boards, the thickness of the insulating spacer that electrically isolates the metal bases As for (insulation distance), it is required to be made thin in accordance with the distance between terminals. However, there has been a problem that it is difficult to achieve the thickness (insulation distance) of the insulating spacers with an extremely thin dimension of, for example, about 20 to 500 μm with high accuracy and uniformity with the above prior art.
また、多くの微少電子部品は実装面が平坦であるため、これを実装する金属ベース表面は、可能な限り平坦であることが望まれるため、射出成形により成型された金属ベースに絶縁樹脂を充填するような従来の方法では、電子部品を実装する面を平坦化するために、煩雑な処理が必要になるという問題が生じると予想される。 In addition, since the mounting surface of many microelectronic components is flat, it is desirable that the surface of the metal base on which it is mounted be as flat as possible, so the metal base molded by injection molding is filled with insulating resin. Such a conventional method is expected to cause a problem that a complicated process is required to flatten the surface on which the electronic component is mounted.
本発明は上記の問題に鑑みて、電子部品で発生する熱の放熱性が高い回路モジュールを効率よく低コストでしかも高精度で製造する方法及びこの方法で制作される高熱伝導性回路モジュールを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a method for efficiently and cost-effectively producing a circuit module having a high heat dissipation property for heat generated in an electronic component at a low cost and a high thermal conductivity circuit module produced by this method. It is to be.
本発明の方法は、熱を発生する電子部品を保持してこれを回路基板に実装するために使用する回路モジュールを製造する方法であって、高熱伝導性で導電材料である少なくとも2枚の金属層を間に絶縁性樹脂層を介して積層して、金属層が絶縁樹脂層によって結合されて一体化された積層体を形成した後、この積層体をスライスしてパッケージを切り出し、スライスによる切断面が実装面となったパッケージを得る。このパッケージは、2つの金属ベースがこれらを電気的に隔離すると共に両者を機械的に結合する絶縁スペーサで結合された構造を有し、上記金属ベースは上記の金属層の一部で形成され、上記絶縁スペーサは上記の絶縁性樹脂層の一部で形成される。その後、少なくとも2つの端子を備えた少なくとも一つの電子部品を、上記絶縁スペーサを跨る形で上記パッケージの実装面に配置し、上記絶縁スペーサにて隔てられた異なる金属ベースへ少なくとも2つの各端子を電気接続する。上記絶縁樹脂層は無機フィラーを高充填したものである。 The method of the present invention is a method of manufacturing a circuit module that is used to hold an electronic component that generates heat and to mount it on a circuit board, and includes at least two metals that are conductive materials and have high thermal conductivity After the layers are stacked with an insulating resin layer interposed between them, the metal layer is joined by the insulating resin layer to form an integrated stack, and then the stack is sliced to cut out the package and cut by slicing Get the package with the mounting surface. The package has a structure in which two metal bases are joined by an insulating spacer that electrically isolates them and mechanically couples them, and the metal base is formed by a part of the metal layer, The insulating spacer is formed by a part of the insulating resin layer. Thereafter, at least one electronic component having at least two terminals is disposed on the mounting surface of the package so as to straddle the insulating spacer, and at least two terminals are connected to different metal bases separated by the insulating spacer. Make electrical connections. The insulating resin layer is highly filled with an inorganic filler.
このように、一つの積層体をスライスしてその切断面で電子部品を実装する面としたパッケージを形成するため、絶縁スペーサ及びその両側の金属ベースを含むパッケージの実装面が最初から平坦面に仕上げることができ。更に、絶縁スペーサは積層体を構成する絶縁樹脂層にて規定されるため、絶縁スペーサの厚さ(金属ベース間の絶縁距離)を薄い寸法に高精度で仕上げることができ、微少な電子部品であっても、絶縁スペーサを隔てた異なる金属ベースへの電子部品の電気接続を確実に行うことができる。 Thus, in order to form a package in which one laminated body is sliced and the electronic component is mounted on the cut surface, the mounting surface of the package including the insulating spacer and the metal base on both sides thereof is flat from the beginning. Can be finished. In addition, since the insulating spacer is defined by the insulating resin layer that constitutes the laminate, the thickness of the insulating spacer (insulating distance between the metal bases) can be finished with high precision to a thin dimension, and it is possible to use fine electronic components. Even if it exists, the electrical connection of the electronic component to the different metal base which separated the insulating spacer can be performed reliably.
また、複数の電子部品を並列させてパッケージ上に配置して、絶縁スペーサにて隔てられた異なる金属ベースへ複数の電子部品を互いに並列に電気接続するようにすれば、互いに並列電気接続が必要とされる複数の電子部品を備えた回路モジュールを少ない工程で簡単に製造できる。 In addition, if multiple electronic components are placed in parallel on the package and electrically connected in parallel to different metal bases separated by insulating spacers, parallel electrical connection to each other is required. Thus, a circuit module having a plurality of electronic components can be easily manufactured with fewer steps.
この場合、上記パッケージを複数の電子部品が並ぶ長手方向の一部で切断して、それぞれが少なくとも一つの電子部品を搭載した複数の回路モジュールを得るようにすれば、電子部品が並ぶ一列のパッケージから複数の回路モジュールを容易に製造することができる。 In this case, if the package is cut at a part in the longitudinal direction in which a plurality of electronic components are arranged to obtain a plurality of circuit modules each mounted with at least one electronic component, a package in which the electronic components are arranged in a row Thus, a plurality of circuit modules can be easily manufactured.
更に、複数の金属層を複数の絶縁性樹脂層と交互に積層して、金属層が絶縁樹脂層によって結合されて一体化された積層体を形成した後、この積層体を積層方向に沿ってスライスしてパッケージを切り出すようにすれば、パッケージの実装面において多数の金属ベースと絶縁スペーサとが交互に配置されるため、多くの電子部品を実装面上で縦横に並ぶ形に容易に実装することができる。 Furthermore, after laminating a plurality of metal layers alternately with a plurality of insulating resin layers to form a laminated body in which the metal layers are bonded and integrated by the insulating resin layer, the laminated body is moved along the laminating direction. If a package is cut out by slicing, a large number of metal bases and insulating spacers are alternately arranged on the mounting surface of the package, so that many electronic components can be easily mounted vertically and horizontally on the mounting surface. be able to.
この場合、パッケージ上に複数の電子部品を実装した後に、パッケージを切り出すことで、それぞれが少なくとも一つの電子部品を実装した複数の回路モジュールを容易に得ることができる。 In this case, a plurality of circuit modules each mounting at least one electronic component can be easily obtained by cutting the package after mounting the plurality of electronic components on the package.
また、複数の上記絶縁スペーサに跨る形で、電子部品を上記パッケーッジの実装面に配置するようにことも可能である。これは3つ以上の端子を備えた電子部品の実装に適したものであり、各端子をそれぞれ互いに電気的に隔離された金属ベースに電気接続することができる。 It is also possible to arrange the electronic component on the mounting surface of the package so as to straddle the plurality of insulating spacers. This is suitable for mounting an electronic component having three or more terminals, and each terminal can be electrically connected to a metal base electrically isolated from each other.
この場合も、複数の絶縁スペーサとこれらの絶縁スペーサの外側に位置する金属ベースを含む大きさに上記パッケージを切断することで、それぞれが少なくとも一つの電子部品を実装した複数の回路モジュールを得ることができる。 Also in this case, a plurality of circuit modules each mounted with at least one electronic component can be obtained by cutting the package into a size including a plurality of insulating spacers and a metal base positioned outside these insulating spacers. Can do.
絶縁スペーサは20〜500μmの厚さとされることが望ましく。この厚さは、使用する絶縁樹脂層の厚みを選択することで容易に設定される。 The insulating spacer is preferably 20 to 500 μm thick. This thickness is easily set by selecting the thickness of the insulating resin layer to be used.
また、金属層としては高い放熱性と高導電性を発揮するため、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、及び少なくとも一つを含む合金、銅―インバー銅複合材からなる群から選択される。 The metal layer is selected from the group consisting of copper, aluminum, nickel, iron, an alloy containing at least one, and a copper-invar copper composite material in order to exhibit high heat dissipation and high conductivity.
更に、上記絶縁樹脂層は、耐紫外線を有する樹脂であることが望ましい。特に、紫外線を発生する電子部品、例えば、LEDを使用する場合は、紫外線の照射によって絶縁スペーサの絶縁性能が劣化するのを防止することが要求されるため、フッ素樹脂とシリコーン樹脂のような耐紫外線に優れた絶縁性樹脂が使用される。
本発明に係る高熱伝導性回路モジュールは、高熱伝導性で導電材料である少なくとも2枚の金属層と絶縁性樹脂層とが一体化された積層体をスライスして形成されたパッケージと、上記パッケージの実装面に実装された電子部品とで構成される。このパッケージの実装面は上記積層体をスライスする切断面で規定される。上記パッケージは上記金属層の一部で形成される少なくとも2つの金属ベースと上記絶縁樹脂層の一部で形成される絶縁スペーサとで構成され、金属ベースが絶縁スペーサで電気的に隔離される。上記電子部品は上記絶縁スペーサを跨る形で上記パッケージの実装面に配置される。電子部品が備える少なくとも2つの端子が上記絶縁スペーサにて隔てられた異なる金属ベースへ電気接続される。上記絶縁樹脂層は無機フィラーを高充填したものである。この回路モジュールでは、積層体の切断面で規定される面をパッケージの実装面としているため、実装面が平滑となり電子部品の実装精度が高くなる。また、実装面に表れる絶縁スペーサの厚さ、即ち、金属ベース間の絶縁距離は積層体に使用する絶縁性樹脂層の厚みによって一様に決定されるため、絶縁スペーサの厚さ(絶縁距離)をパッケージ全体に亘って均一な厚さとすることができ、電子部品との電気接続が正確に行える。
Furthermore, the insulating resin layer is desirably a resin having ultraviolet resistance. In particular, when an electronic component that generates ultraviolet rays, for example, an LED, is used, it is required to prevent the insulating performance of the insulating spacer from being deteriorated by the irradiation of ultraviolet rays. An insulating resin excellent in ultraviolet rays is used.
A high thermal conductivity circuit module according to the present invention includes a package formed by slicing a laminate in which at least two metal layers, which are high thermal conductivity and conductive materials, and an insulating resin layer are integrated, and the above package And an electronic component mounted on the mounting surface. The package mounting surface is defined by a cut surface that slices the laminate. The package includes at least two metal bases formed by a part of the metal layer and an insulating spacer formed by a part of the insulating resin layer, and the metal base is electrically isolated by the insulating spacer. The electronic component is disposed on the mounting surface of the package so as to straddle the insulating spacer. At least two terminals of the electronic component are electrically connected to different metal bases separated by the insulating spacer. The insulating resin layer is highly filled with an inorganic filler. In this circuit module, since the surface defined by the cut surface of the laminate is used as the package mounting surface, the mounting surface becomes smooth and the mounting accuracy of the electronic component is increased. In addition, since the thickness of the insulating spacer appearing on the mounting surface, that is, the insulating distance between the metal bases is uniformly determined by the thickness of the insulating resin layer used in the laminate, the thickness of the insulating spacer (insulating distance) Can be made uniform over the entire package, and electrical connection with the electronic component can be performed accurately.
電子部品としてLEDを使用する場合は、複数のLEDが互いに並列関係で上記パッケージに実装されることで、LEDが一列に並ぶライン状光源としての回路モジュールが実現できる。
When LEDs are used as electronic components, a plurality of LEDs are mounted on the package in a parallel relationship with each other, thereby realizing a circuit module as a line-shaped light source in which LEDs are arranged in a line.
図1〜図4は本発明の一実施形態に係る高熱伝導性回路モジュールの製造方法を示す。本発明における回路モジュールMは高放熱性のパッケージ30にパワートランジスタやLEDのような多量の熱を発生する電子部品40を保持し、図4に示すように、回路基板P上へ高密度に電子部品40を実装するために使用される。このパッケージ30は大部分が金属で形成され、金属が有する高い熱伝導性によって、電子部品40で発生する熱を放熱する機能が与えられている。また、このパッケージ30は回路基板Pに形成された回路パターン60に電子部品40の端子を電気接続するための電極として機能が与えられている。即ち、図2や図3に示すように、パッケージ30は絶縁スペーサ22によって電気的に隔離された2つの金属ベース11、12が絶縁スペーサ22と共に一体化された構造である。電子部品40は絶縁スペーサ22を跨る形でパッケージ30へ配置され、電子部品40の下面に形成した2つの端子、即ちバンプ44を絶縁スペーサ22で隔てられた2つの金属ベース11、12に結合することでパッケージ30へ実装される。
1 to 4 show a method for manufacturing a high thermal conductivity circuit module according to an embodiment of the present invention. The circuit module M in the present invention holds an
回路基板Pは絶縁基板50上に微細な回路パターン60を形成しており、回路パターン60の一部の上に回路モジュールMを配置し、金属ベース11、12が回路パターン60の一部へ半田62により結合されて、回路モジュールMが回路基板Pへ実装される。絶縁基板50の下面は金属板70で被覆され、電子部品40で発生する熱の一部は回路パターン60、絶縁基板50、金属板70を介して放出される。
The circuit board P has a
本実施形態で示す回路モジュールは、電子部品40として複数のLEDを並列接続したライン状光源として使用されるものであり、横長のパッケージ30上にLEDを一列に配置している。
The circuit module shown in the present embodiment is used as a linear light source in which a plurality of LEDs are connected in parallel as the
各パッケージ30は、図1に示すようにして形成される積層体Lから切り出される。この積層体Lは、2枚の金属層10を絶縁樹脂層20を挟んで積層し(図1(A))、加熱加圧して絶縁樹脂層20によって金属層10同士を強固に結合させることで得られる(図1(B))。次いで、この積層体Lをスライスして、切断面が電子部品の実装面となる複数枚のパッケージ30を得る(図1(C))。このようにして得られたパッケージ30では、絶縁樹脂層20の一部で形成される絶縁スペーサ22によって、異なる金属層10によって形成される2つの金属ベース11、12が一体に結合された構造となる。
Each
このパッケージを表面処理して汚れを取り除いた後、各電子部品40が絶縁樹脂層20を跨ぐようにして、多数の電子部品40をパッケージの実装面へ並列に配置し、半田によって各電子部品40下面の端子を金属層10へ接合させる(図1(D))。その後、パッケージ30を図の破線で示す面で、切断して、所定個数の電子部品40をそれぞれ保持した複数の回路モジュールMを得る(図1(E))。このようにして、分割されたパッケージ個片32上に電子部品40が搭載された複数の回路モジュールMが同時に取り出される。
After this package is surface-treated to remove dirt, a large number of
パッケージ30の厚み(t)は、高い放熱性を得るために、回路基板P上の回路パターン60の厚みよりも十分大きく設定される。回路パターン60はエッチングにより微細回路とするために35μm以下なっているため、パッケージ30の厚みは0.5〜3mmとされる。このパッケージ30は積層体Lからスライスにて作成されるため、その厚み(t)は容易に設定することができる。
The thickness (t) of the
尚、図では、積層体Lから切り出されたパッケージ30を細分化して複数の回路モジュールMを作成する例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、予め一つの回路モジュールMの長さに合わせて積層体Lを構成し、これをスライスしたパッケージ30で単一の回路モジュールMを製作するようにしても良い。
In the figure, an example is shown in which a plurality of circuit modules M are created by subdividing the
また、2つの金属層10と一つの絶縁樹脂層20との積層体Lを一つのユニットとして用意し、これらを複数体重ね合わせ、ユニット同士を適宜の方法で保持した構造体を形成した後に、これをスライスして複数のパッケージ30を同時に作り出すことも可能である。
Moreover, after preparing the laminated body L of the two
積層体Lを作成するに際しては、金属層10と樹脂絶縁層20との密着性を得るため、金属層10の表面をあらかじめ粗面化処理しておくのが好ましい。例えば、金属層10の表面に酸化被膜を形成して化学的に粗面化処理したり、金属層10の表面をサンドブラストにより物理的に粗面化処理したりすることができる。
In producing the laminate L, it is preferable that the surface of the
金属層10を形成するものとしては、特に限定されるものではないが、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、及び少なくともこれらのうち1種以上のものを含む合金、並びに銅・インバー・銅の複層材(銅と各種インバー合金と銅とをこの順に重ね合わせて得られるクラッド材)から選ばれるものを用いるのが好ましい。また、異なる金属層10を絶縁樹脂層20の両側に配置するようにしても良い。金属層10の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、0.5〜20mmの範囲が好ましい。
The
絶縁樹脂20を形成する絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂組成物や熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。これらの組成物としては、流動性を調整したり熱伝導性をさらに高めたりするために無機フィラー入りのものを用いるのが好ましい。このような組成物は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に公知の無機フィラー、硬化剤、硬化促進剤、溶剤、表面処理剤、顔料などを添加することによって、調製することができる。絶縁性樹脂層20の形態は、特に限定されるものではないが、シート状であることが好ましい。具体的には、絶縁性樹脂をPETフィルム等に塗布乾燥して得られるBステージの接着フィルムや、絶縁性樹脂をガラス布などの基材に含浸乾燥して得られるBステージのプリプレグであることが好ましい。上記の接着フィルムやプリプレグのような接着シートを用いると、薄くて均一な厚みの絶縁樹脂20を容易に形成することができる。
As the insulating resin forming the insulating
また。絶縁樹脂層20は金属層10に塗布するペーストで形成することもできる。このペーストは、熱硬化性樹脂(又は熱可塑性樹脂)に公知の無機フィラー、硬化剤、硬化促進剤、溶剤、表面処理剤、顔料などを添加することによって熱硬化性樹脂組成物(又は熱可塑性樹脂組成物)を調製した組成物をスラリー化することによって得られる。
Also. The insulating
絶縁樹脂層20、即ち絶縁スペーサ22の厚みは具体的には20〜500μmであることが好ましい。絶縁樹脂層20の厚みが20μm未満であると、絶縁樹脂層20に混入した気泡や金属層10表面の微細な突起による絶縁不良の可能性が高くなり、絶縁性を十分に確保することができなくなるおそれがある。逆に絶縁樹脂層20の厚みが500μmを超えると、対象となる電子部品40の端子間距離より広くなり、電子部品との電気接続が行えない場合がある。樹絶縁樹脂層20の厚みは、使用する電子部品40の仕様に応じて変更でき、例えば、端子間距離が比較的長いものでは25〜300μm、端子間距離が比較的短くてバンプにより電気接続されるものでは30〜150μmと設定される。
Specifically, the thickness of the insulating
絶縁性樹脂として熱硬化性樹脂組成物を用いる場合において、主成分となる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、シアネート樹脂等を用いることができ、また、難燃性を付与するため臭素化された樹脂やリン変性された樹脂を用いることもできる。 In the case of using a thermosetting resin composition as the insulating resin, as the thermosetting resin as the main component, for example, epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, silicone resin, cyanate resin, and the like can be used. A brominated resin or a phosphorus-modified resin can also be used to impart flame retardancy.
絶縁性樹脂として用いる熱硬化性樹脂組成物としては、無機フィラーを高充填したものが好ましい。このように無機フィラーを高充填することによって、絶縁スペーサ22の熱伝導性をさらに高めることができ、電子部品40からの発熱をより効率よく放散させることができると共に、絶縁スペーサ22の熱膨張係数が金属ベース21、22の熱膨張係数に近付き、高熱伝導性回路モジュールの熱的な信頼性を向上させることができる。必要に応じて無機フィラーの充填量を調整することにより、積層体Lの作成時における熱硬化性樹脂組成物の流動特性を調整することもできる。
As the thermosetting resin composition used as the insulating resin, a highly filled inorganic filler is preferable. Thus, by highly filling the inorganic filler, the thermal conductivity of the insulating
上記の無機フィラーとしては、特に限定されるものではないが、Al2O3、MgO、BN、AlN、SiO2、TiO2、CaCO3等から選ばれるものを用いることができ、Al2O3、MgO、BN、AlNは、その他の無機フィラーよりも熱伝導性に優れているので好ましい。なお、無機フィラーの熱硬化性樹脂への分散性を向上させるため、カップリング剤や分散剤等を併用するのが好ましい。Examples of the inorganic filler include, but are not particularly limited, Al 2 O 3, MgO, BN, AlN, can be used those selected from SiO 2, TiO 2, CaCO 3, etc., Al 2 O 3 , MgO, BN, and AlN are preferable because they have better thermal conductivity than other inorganic fillers. In addition, in order to improve the dispersibility to the thermosetting resin of an inorganic filler, it is preferable to use a coupling agent, a dispersing agent, etc. together.
尚、電子部品40として例えばUV光(紫外線)を発するLED等を用いる場合においては、絶縁スペーサ22に十分な耐UV性能が要求される。このような場合には、耐UV性を有する材料を含有する絶縁性樹脂を用いて絶縁樹脂層20を形成して、絶縁スペーサ22の絶縁劣化等を防止することができる。上記の耐UV性を有する材料を含有する絶縁性樹脂としては、フッ素系樹脂組成物(例えば、テフロン(登録商標)を主成分とするもの)と、シリコーン系樹脂組成物(例えば、シリコーン樹脂を主成分とするもの)のいずれか一方又は両方を用いるのが好ましい。
In the case where, for example, an LED that emits UV light (ultraviolet light) is used as the
以下に、本実施形態の実施例を説明する。 Examples of the present embodiment will be described below.
(実施例1)
絶縁樹脂層20を形成する接着シートを次のようにして作成した。
エポキシ樹脂100重量部、ジシアンジアミド(硬化剤)5重量部、2−エチル−4−メチルイミダゾール(硬化促進剤)0.1重量部、エポキシシランカップリング剤10重量部、メチルエチルケトン及びジメチルフォルムアミドからなる溶剤(MEK:DMF=1:2(重量比))70重量部をあらかじめ混合して溶解させた溶液を準備した。Example 1
An adhesive sheet for forming the insulating
100 parts by weight of epoxy resin, 5 parts by weight of dicyandiamide (curing agent), 0.1 part by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole (curing accelerator), 10 parts by weight of epoxy silane coupling agent, methyl ethyl ketone and dimethylformamide A solution in which 70 parts by weight of a solvent (MEK: DMF = 1: 2 (weight ratio)) was mixed and dissolved in advance was prepared.
次に、この溶液にさらに平均粒径5μmのアルミナフィラー(無機フィラー)700重量部を混合し、これをディスパーで撹拌することにより、固形分93wt%、粘度3000cpsのスラリーとした。そしてこのスラリーをPETフィルムの上に塗布し、これを150℃で10分間乾燥することによって、厚み50μmの接着性を有するBステージ状態の接着シート(無機フィラー85wt%含有)を作成した。 Next, 700 parts by weight of an alumina filler (inorganic filler) having an average particle diameter of 5 μm was further mixed with this solution, and this was stirred with a disper to obtain a slurry having a solid content of 93 wt% and a viscosity of 3000 cps. And this slurry was apply | coated on PET film, this was dried at 150 degreeC for 10 minute (s), and the adhesive sheet of B stage state (85 wt% of inorganic fillers) which has adhesiveness of 50 micrometers in thickness was created.
次に、金属層10として5mm厚のアルミニウム板を用い、上の接着シートと積層して、6.67hPa(5トール)以下の減圧下の条件で、実圧0.29MPa(3kgf/cm2)、130℃×10分+175℃×60分の加熱・加圧処理して積層体Lを作り出した。
その後、積層体Lをスライスして厚さ(t=5mm)のパッケージ30を得て、金属層10の表面に金メッキを施し、電子部品40としてLEDを複数個パッケージの実装面へ配置し、バンプ44により電子部品40を金属ベースに接合した。
最後に、パッケージ30を細分化して複数の電子部品40が搭載された個別の回路モジュールMを得た。Next, an aluminum plate having a thickness of 5 mm is used as the
Thereafter, the laminate L is sliced to obtain a
Finally, the
図3で示す実施形態では、電子部品40を下面に形成したバンプ44により金属ベース11、12へ接合した例を示したが、ワイヤーボンディング、半田リフローなど、各電子部品4の構造に応じて最適な実装方法を選択することができる。特に、電子部品の上面や側面に端子を設けたものにあっては、ワイヤーボンディングでの電気接続とすることで、電子部品の下面と金属ベース11、12との接触面積とを大きくすることができて、放熱性を向上させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 3, an example in which the
また、上述の実施形態では、パッケージ30上面の平坦面として、ここに電子部品40を配置した例を示したが、パッケージ30上面に凹所を形成して、凹所内に電子部品40を収容することが要求される場合は、図1(C)に示す表面処理の前後で、パッケージ30に所望形状の凹所を形成する処理を行うことができる。更に、パッケージ30の表面にメッキ処理や鏡面仕上げが要求される場合は、パッケージ30の全体に亘って、マスクにより絶縁樹脂層20を隠して、金属層10表面にメッキ層やアルミニウム層を蒸着で形成することができる。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the
図5〜図7は本発明の他の実施形態を示すもので、複数枚の金属層10を複数枚の絶縁樹脂層20と交互に積層し(図5(A)、これを加熱加圧して一体化した積層体Lを形成した後(図5(B))、これをシート状のパッケージ30にスライスし(図5(C))、部品の実装面となる切断面に金属層10と絶縁樹脂層20とが積層方向に沿って交互に表れるパッケージ30を得る(図5(D))。パッケージ30を表面処理して汚れを取り除き、各電子部品が絶縁樹脂層20を跨ぐようにして、多数の電子部品40をパッケージ30上へ縦横に並べて配置し、半田によって各電子部品40下面の端子を金属層10へ接合させる(図5(E))。その後、パッケージ30を縦横方向に切断して個別のパッケージ個片32に分割し、電子部品40をそれぞれ実装した複数の回路モジュールMを得る(図5(F))。このようにして、積層体Lから切り出された一枚のパッケージ30から複数の回路モジュールMが同時に取り出される。従って、各回路モジュールMでは異なる金属層10の一部で形成される金属ベース11、12が絶縁樹脂層20の一部で形成される絶縁スペーサ22にて一体に結合された構造となる。
5 to 7 show other embodiments of the present invention, in which a plurality of
本実施形態では、複数の電子部品40を実装したパッケージ30を縦横に分割した各パッケージ個片32が一つの電子部品を搭載した回路モジュールMを製作する例を示しているが、本発明は必ずしもこの形態に限定されるものではなく、複数の回路モジュールMのそれぞれが複数の電子部品を搭載するように、任意の箇所でパッケージ30を切断するようにしても良い。更には、積層体Lから切り出された一枚のパッケージ30で単一の回路モジュールを構成するようにしても良い。いずれにしても、積層体Lからパッケージ30が切り出されることで、絶縁スペーサ22の厚さ(絶縁距離)を小さい値へ高精度に整えることができると共に、切断面により平坦化されたパッケージの一面を電子部品の実装面とすることにより、電子部品の実装を精度良く行うことができるものである。このことが、微細な電子部品の放熱性を向上させながら、回路基板へ高密度に実装すること可能としたものである。この意味において、電子部品はパッケージを細分化した後に、細分化された個別のパッケージ個片へ実装するようにしても良い。
In the present embodiment, an example is shown in which each
また、電子部品としてLEDを使用する場合は、図5(E)に示すように、一つのパッケージ30上に電子部品を縦横に配列させた構造体から、図2に示すようなLEDが横一列に並ぶライン状光源としての回路モジュールや、或いは、各LEDが縦一列に並ぶドット表示用回路モジュールを得ることができる。即ち、図5(E)のパッケージ30を横方向に切断することで、ライン状光源の回路モジュールが得られる。ドット表示用回路モジュールはこのパッケージを縦方向に切断することで得られ、複数の金属ベースと絶縁スペーサとが縦方向に交互に並び、縦方向に配置された複数のLEDのそれぞれの2つの端子が絶縁スペーサで隔てられた隣り合う金属ベースに電気接続される。従って、任意の組の金属ベース間へ電圧を印加することで、これに対応するLEDを選択的に発光させることができる。このため、LEDが縦一列に配置された回路モジュールを適宜の数を横に並べて組み合わせることで、文字や画像を表示するドット表示装置が実現できる。
When LEDs are used as electronic components, as shown in FIG. 5E, LEDs as shown in FIG. 2 are arranged in a horizontal row from a structure in which electronic components are arranged vertically and horizontally on one
図8は本実施形態の一変形例を示すもので、パッケージ30を細分化して得られるパッケージ個片32が直方体形状であることを利用して、隣り合う2つの面に異なる電子部品40を実装することを可能としたことを示す。この場合は、各電子部品40はそれぞれ絶縁スペーサ22にて隔てられた金属ベース11、12へ適宜の方式で電気接続され、電気的に並列接続される。また、パッケージ30の厚みは使用する電子部品の寸法に併せて、任意に設定できる。
図9〜図11は本発明の更に他の実施形態を示すもので、ここでは、図10及び図11に示すように、2つの絶縁スペーサ22によって電気的に隔離された3つの金属ベース11、12、13を備えたパッケージ個片32に電子部品40を実装した回路モジュールMが製造される。このパッケージ個片30は、3つの端子を備える例えばパワートランジスタを電子部品として実装するために設計され、金属ベース11、12、13をそれぞれパワートランジスタのエミッタ、コレクタ、ベースへ接続する電極として使用する。図示の形態では、電子部品40の上面の端子41、42、43をワイヤーボンディングにて各金属ベースへ接続し、電子部品40の下面を金属ベース上に密接させることで放熱性を向上させている。使用するパワートランジスタが下面にバンプを備えたものでは、バンプにより金属ベースへ電子部品を接合する。FIG. 8 shows a modification of the present embodiment. By utilizing the fact that the
9 to 11 show still another embodiment of the present invention. Here, as shown in FIGS. 10 and 11, three
このような、3つの金属ベース11、12、13を備えるパッケージ個片30を用いた回路モジュールMも、前述の実施形態と同様に作成した積層体Lから作成できる。即ち、図5に示すように、積層体Lから切り出したパッケージ30上に、各電子部品40が2つの絶縁樹脂層20に跨るように、複数の電子部品40を縦横に並べて実装した後、図の破線で示す切断線に沿ってパッケージ30をパッケージ個片32に分断することで、多数の回路モジュールMを同時に作成することができる。
Such a circuit module M using the
本発明は一つのパッケージ個片32に含まれる互いに電気的に隔離された金属ベースの数に限定されるものではなく、任意の数の金属ベースを含むパッケージ、即ち回路モジュールを作成することができるものであり、一つのパッケージから取り出す回路モジュールの数に合わせて、積層体Lでの金属層10、絶縁樹脂層20の数や、積層体Lの幅を選択することで、各種の要求を満足できる。即ち、金属層10と絶縁樹脂層20が交互に並ぶ積層体Lを切り出してパッケージ30を形成しているため、電子部品の端子数に応じた数の金属ベースを備えるパッケージ30、回路モジュールMを多数個一度に製造することができる。
The present invention is not limited to the number of metal bases that are electrically isolated from each other in one
更に、一つの回路モジュールMに搭載する電子部品40の数も一つに限定されるものではなく、図12や図13に示すように、2つの電子部品40A、40Bを一つの個別パッケージ個片30へ実装することができる。この場合、個別パッケージ個片32は3つの金属ベース11、12、13を備え、中央の金属ベース12が共通電極として使用され、各電子部品40A、40Bが絶縁スペーサ22を跨ぐ形で金属ベース上に配置され、金属ベース11、12、13へバンプ接続、ワイヤーボンディング、或いは半田により電気接続される。このように、一つの個別のパッケージに複数の電子部品を搭載することが要求される場合であっても、図12に示すように、部品点数に応じて金属ベースの数、即ち、金属層の数を自由に選択し、積層体から切り出されたパッケージ上へ複数の電子部品を実装した後に、パッケージ30を切断することで図13示すような複数の電子部品を備える回路モジュールMを一度に多数製造することができる。また、図示のように、形状の異なる電子部品40A、40Bが使用される場合でも、これらをパッケージ上に規則的に配列させることは容易であることから、多数の回路モジュールMを効率よく製造することができる。また、2つ以上の電子部品を並列させてパッケージ個片32上に配置して、互いに電気的に並列接続することも可能である。
Further, the number of
Claims (13)
高熱伝導性で導電材料である少なくとも2枚の金属層を間に絶縁樹脂層を介して積層して、金属層が絶縁樹脂層によって結合されて一体化された積層体を形成し、上記の一体化された積層体をスライスしてパッケージを切り出し、2つの金属ベースがこれらを電気的に隔離すると共に両者を機械的に結合する絶縁スペーサで結合されたパッケージを得る、
上記金属ベースは上記の金属層の一部で形成され、上記絶縁スペーサは上記の絶縁樹脂層の一部で形成され、
少なくとも2つの端子を備えた少なくとも一つの電子部品を、上記絶縁スペーサを跨る形で上記パッケージの実装面に配置する、この実装面は上記積層体をスライスする切断面で規定される、
上記絶縁スペーサにて隔てられた異なる金属ベースへ少なくとも2つの各端子を電気接続し、
上記絶縁樹脂層は無機フィラーを高充填したものである。A method for manufacturing a high thermal conductivity circuit module mounted on a circuit board, comprising the following steps:
At least two metal layers, which are high thermal conductivity and conductive materials, are laminated via an insulating resin layer between them, and the metal layer is joined by the insulating resin layer to form an integrated laminate, and the above-mentioned integral Slicing the layered stack to cut out the package, to obtain a package in which two metal bases are electrically isolated from each other and mechanically joined together by insulating spacers,
The metal base is formed of a part of the metal layer, the insulating spacer is formed of a part of the insulating resin layer,
At least one electronic component having at least two terminals is disposed on the mounting surface of the package so as to straddle the insulating spacer . The mounting surface is defined by a cut surface that slices the stacked body.
Electrically connecting at least two terminals to different metal bases separated by the insulating spacer;
The insulating resin layer is highly filled with an inorganic filler.
複数の電子部品を並列させて上記パッケージの上記実装面に配置して、上記絶縁スペーサにて隔てられた異なる金属ベースへ複数の電子部品を互いに並列に電気接続する。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 1,
A plurality of electronic components are arranged in parallel on the mounting surface of the package, and the plurality of electronic components are electrically connected in parallel to different metal bases separated by the insulating spacer.
上記パッケージを複数の電子部品が並ぶ長手方向の一部で切断して、それぞれが少なくとも一つの電子部品を搭載した複数の回路モジュールを得る。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 2,
The package is cut at a part in the longitudinal direction in which a plurality of electronic components are arranged to obtain a plurality of circuit modules each mounting at least one electronic component.
複数の金属層を複数の絶縁樹脂層と交互に積層して、金属層が絶縁樹脂層によって結合されて一体化された積層体を形成し、
上記の一体化された積層体を積層方向に沿ってスライスしてパッケージを切り出す、このパッケージでは複数の上記の金属ベースが複数の上記絶縁スペーサと交互に積層方向に沿って並び、
複数の上記電子部品がそれぞれ上記パッケージの実装面に配置されて、上記絶縁スペーサを隔てた異なる上記金属ベースに電気接続された。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 1,
A plurality of metal layers are alternately laminated with a plurality of insulating resin layers, and the metal layers are combined by the insulating resin layers to form an integrated laminate,
The integrated laminated body is sliced along the stacking direction to cut out a package. In this package, a plurality of the metal bases are alternately arranged along the stacking direction with the plurality of insulating spacers,
A plurality of the electronic components are respectively disposed on the mounting surface of the package and electrically connected to the different metal bases with the insulating spacers therebetween.
上記のパッケージの実装面に複数の電子部品を実装した後に、上記パッケージを切り出してそれぞれが少なくとも一つの電子部品を実装した複数の回路モジュールを得る。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 4,
After mounting a plurality of electronic components on the mounting surface of the package, the package is cut out to obtain a plurality of circuit modules each mounted with at least one electronic component.
複数の上記絶縁スペーサに跨る形で、上記の電子部品を上記パッケージの実装面に配置する。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 4,
The electronic component is disposed on the mounting surface of the package so as to straddle the plurality of insulating spacers.
複数の絶縁スペーサとこれらの絶縁スペーサの外側に位置する金属ベースを含む大きさに上記パッケージを切断して、それぞれが少なくとも一つの電子部品を実装した複数の回路モジュールを得る。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 6,
The package is cut into a size including a plurality of insulating spacers and a metal base positioned outside these insulating spacers, thereby obtaining a plurality of circuit modules each mounted with at least one electronic component.
上記絶縁スペーサは20〜500μmの厚さを有し、
上記金属層は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、及び少なくとも一つを含む合金、銅―インバー銅複合材からなる群から選択される。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 1,
The insulating spacer has a thickness of 20 to 500 μm,
The metal layer is selected from the group consisting of copper, aluminum, nickel, iron, an alloy containing at least one, and a copper-invar copper composite.
上記絶縁樹脂層は、耐紫外線を有する樹脂である。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 1,
The insulating resin layer is a resin having ultraviolet resistance.
上記耐紫外線を有する樹脂は、フッ素樹脂とシリコーン樹脂からなる群から選択される。In the manufacturing method of the high thermal conductivity circuit module according to claim 9,
The resin having ultraviolet resistance is selected from the group consisting of a fluororesin and a silicone resin.
高熱伝導性で導電材料である少なくとも2枚の金属層と絶縁樹脂層とが一体化された積層体をスライスして形成されたパッケージと、
上記パッケージの実装面に実装された電子部品とで構成され、
上記パッケージの実装面は上記積層体をスライスする切断面で規定され、
上記パッケージは上記金属層の一部で形成される少なくとも2つの金属ベースと上記絶縁樹脂層の一部で形成される絶縁スペーサとで構成され、金属ベースが絶縁スペーサで電気的に隔離され、
上記電子部品は上記絶縁スペーサを跨る形で上記パッケージの実装面に配置され、
上記電子部品が備える少なくとも2つの端子が上記絶縁スペーサにて隔てられた異なる金属ベースへ電気接続され、
上記絶縁樹脂層は無機フィラーを高充填したものである。A high thermal conductivity circuit module mounted on a circuit board,
A package formed by slicing a laminate in which at least two metal layers and insulating resin layers, which are high thermal conductivity and conductive materials, are integrated;
Consists of electronic components mounted on the mounting surface of the package,
The mounting surface of the package is defined by a cut surface that slices the laminate,
The package includes at least two metal bases formed of a part of the metal layer and an insulating spacer formed of a part of the insulating resin layer, and the metal base is electrically isolated by the insulating spacer,
The electronic component is disposed on the mounting surface of the package so as to straddle the insulating spacer,
At least two terminals of the electronic component are electrically connected to different metal bases separated by the insulating spacer;
The insulating resin layer is highly filled with an inorganic filler.
上記電子部品は2つの端子を有するLEDであり、複数のLEDが互いに並列関係で上記パッケージに実装された。The high thermal conductivity circuit module according to claim 11,
The electronic component is an LED having two terminals, and a plurality of LEDs are mounted on the package in parallel with each other.
上記絶縁スペーサの厚さが20〜500μmである。The high thermal conductivity circuit module according to claim 11,
The insulating spacer has a thickness of 20 to 500 μm.
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