JP5003202B2 - 熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電子機器のパワー半導体等を用いた電源回路等に使用される熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールに関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、パワー半導体等を用いた電源回路には、更なる小型化が求められている。しかしパワー系電子部品（例えばパワー半導体素子等）は大電流、高発熱を伴うため、大電流、高放熱に対応する熱伝導基板の上に実装する必要がある。こうしたパワー系電子部品に比べ、信号系電子部品（例えば、信号系半導体素子や各種チップ部品等）は、それほど発熱を伴わないため、高密度に実装することができる。そのため従来よりパワー系電子部品を高放熱基板に実装し、信号系電子部品は一般的なプリント配線板に実装し、こうして作成した複数の基板間を電気的に接続して、一つのモジュールとすることが、特許文献１等で提案されている。次に図６を用いて、従来の回路モジュールの一例について説明する。

図６（Ａ）（Ｂ）は、ともに従来の回路モジュールを説明する断面図であり、図６（Ａ）（Ｂ）は電子部品を実装したプリント配線板と、放熱基板とを積み重ねる様子を説明する断面図に相当する。図６（Ａ）において、リードフレーム１が、金属板３上に固定した伝熱層２に埋め込まれてなる放熱基板において、リードフレーム１の最外層は上側に折り曲げられている。一方、プリント配線板４の上には、所定の配線５が形成され、その上には電子部品６ａ（例えば信号系電子部品）が、矢印７ａに示すように実装される。同様に放熱基板を構成するリードフレーム１の表面には、放熱が必要となる電子部品６ｂ（例えば放熱が要求されるパワー系電子部品）が矢印７ｂで示すように実装される。そして電子部品が実装されたプリント配線板４に形成した窓８に、リードフレーム１を矢印７ｃに示すように挿入し、一つのモジュールとする。

図６（Ｂ）は、プリント配線板４と、放熱基板を積層して、一つのモジュールとした様子を説明する断面図である。図６（Ｂ）において、プリント配線板４に形成した窓８に挿入されたリードフレーム１は、半田９によって固定されている。こうして、プリント配線板４と、リードフレーム１を電気的に接続する。
特許第３３１２７２３号公報

しかし図６（Ａ）（Ｂ）で示した従来の構成では、モジュールを構成するプリント配線板４と、放熱基板との電気的な接続位置が、リードフレーム１の位置によって限定されてしまう。そのため、信号回路を形成するプリント配線板４と、パワー回路を形成する放熱基板の間の接続部分の配線長が長く複雑になってしまう。その結果、前記接続部分の配線長が、一種のアンテナとなってしまい、ノイズの影響を受けやすくなる。そしてこうしたノイズがモジュールの特性（例えばＰＤＰテレビのサステイン回路モジュールに応用した場合におけるテレビ画質への影響等）に影響を与える可能性があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するために、ノイズの影響が受けにくい放熱基板とその製造方法及び回路モジュールを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、前記伝熱層及び前記リードフレームの上に固定したプリント配線板と、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレームは一部に凸部を有し、少なくとも前記リードフレームの前記凸部の一部は、前記プリント配線板の表面と、略同一平面で露出している熱伝導基板である。

このような構成によって、信号回路とパワー回路を一つの熱伝導基板の上に隣接して（あるいは最適位置に）実装することができ、ノイズの影響を受けにくくなる（あるいはノイズ耐性を向上できる）。

以上のように本発明によれば、一般電子部品を用いた信号回路と、放熱が必要なパワー系の電子部品を用いたパワー回路を同一基板上に隣接した状態で、実装することができ、各種電子機器の小型化の効果が得られる。

なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における熱伝導基板について、図面を参照しながら説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）は、ともに本発明の実施の形態における熱伝導基板の斜視図である。図１（Ａ）（Ｂ）において、１０はプリント配線板、１１は窓、１２はリードフレーム、１３は伝熱層、１４は金属板、１５は接着層、１６はパワー系電子部品、１７は信号系電子部品、１８はリード端子、１９は矢印である。

図１（Ａ）において、金属板１４の上には、シート状の伝熱層１３を固定しており、伝熱層１３には、リードフレーム１２の一部を埋め込んでいる。そして、前記伝熱層１３やリードフレーム１２の上に、接着層１５等を介して、プリント配線板１０を固定する。

なお図１（Ａ）（Ｂ）において、プリント配線板１０の表面に形成した銅箔等による配線パターンや、ソルダーレジストパターン等は図示していない。そして、プリント配線板１０と、伝熱層１３やリードフレーム１２の固定には、伝熱層１３を用いても良いが、接着層１５を用いても良い。そして、前記リードフレーム１２の一部に積極的に凸部を形成し、前記プリント配線板１０に形成した窓１１に、前記リードフレーム１２を露出させる。そしてプリント配線板１０と、リードフレーム１２の表面を略同一平面とする。こうしてプリント配線板１０として肉厚のものを用いた場合でも、その基板厚みを吸収することができる。

前記リードフレーム１２の一部（あるいはその露出面、あるいは電子部品等の実装面）と、前記プリント配線板１０の表面（あるいはその露出面、あるいは電子部品等の実装面）とは、略同一平面とすることが望ましい。こうすることで、リードフレーム１２や、プリント配線板１０に跨るように、ソルダーレジストパターンを形成することができる。その結果、ソルダージレストのパターン精度を高め、その厚みバラツキの低減、あるいは薄層化が容易になる。

図１（Ａ）において、矢印１９は、パワー系電子部品１６や、信号系電子部品１７を実装する様子を示す。図１（Ａ）に示すように、プリント配線板１０の表面と、プリント配線板１０に形成した窓１１から露出したリードフレーム１２の表面を略同一面とすることで、パワー系電子部品１６や、信号系電子部品１７を、互いに隣接して、最適位置に実装できる。

図１（Ｂ）は、パワー系電子部品や信号系電子部品を互いに隣接するように実装する様子を示す斜視図である。

なお図１（Ａ）（Ｂ）において、パワー系電子部品１６に形成したリード端子１８の一部は省略している。また信号系電子部品１７におけるリード端子１８は図示していない。また図１（Ａ）（Ｂ）において、ソルダーレジストや実装用の半田等は図示していない。

なお図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、プリント配線板１０の一部の下にも、リードフレーム１２を（必要に応じて絶縁状態で）形成している。このようにプリント配線板１０と、リードフレーム１２とを、一部重ねるようにすることで、リードフレーム１２を介した電流供給や、リードフレーム１２を介した放熱効果を得ることができる。

以上のように、金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、前記伝熱層１３の上に固定したプリント配線板１０と、からなる熱伝導基板であって、少なくとも前記リードフレーム１２の一部と、前記プリント配線板１０の表面とは、略同一平面である熱伝導基板とすることで、パワー系電子部品１６や信号系電子部品１７等を互いに隣接して実装することができるため、ノイズの影響を受けにくい回路を実現する。

なおプリント配線板１０としては、一般のガラスエポキシ樹脂を用いたものを用いることが望ましい。多層のガラスエポキシ製のプリント配線板１０を用いることで、複雑な信号回路にも対応できる。またプリント配線板１０に形成した銅箔からなる配線パターン（図１では省略している）の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ未満が望ましい（更に望ましくは１５μｍ以上４０μｍ以下）。１５０μｍを超えると、ソルダーレジストの形成が難しくなる場合がある。また１０μｍ未満の場合、プリント配線板１０が特殊となりコストアップする可能性がある。なおプリント配線板１０の内層の銅箔部分（あるいは銅箔パターン）を、ＧＮＤ（グランド）回路、あるいはシールド部分とすることで、更に耐ノイズ特性を高めることができる。

またリードフレーム１２に比べて、プリント配線板１０の配線パターンをよりファイン化（パターン幅を狭く、パターン隙間を狭く、更に配線厚みを肉薄に）することができる。その結果、ファインパターンが必要とされる部分をプリント配線板１０側に、ファインパターンが要求されない部分（更には大電流や高放熱が要求される部分）をリードフレーム１２側に割り振りでき、基板の小型化やノイズ耐性の改善が可能となる。

なおリードフレーム１２の凹凸は、プリント配線板１０の厚み（あるいはプリント配線板１０と接着層１５の厚みの合計）に合わせることで、その表面（部品実装面）の凹凸発生を抑制する。

次に図２〜図５を用いて、本実施の形態で説明した熱伝導基板の製造方法の一例について説明する。

図２（Ａ）（Ｂ）は、ともにリードフレーム１２の一部に凹凸を形成する様子を説明する断面図である。図２（Ａ）は、リードフレーム１２の一例であり、例えば所定の配線パターン状に打抜き加工したものである。これを図２（Ｂ）に示すように、その一部に凹凸を形成する。なおリードフレーム１２の加工と、凹凸形成を一度に行うことも可能である。

図３（Ａ）（Ｂ）は、ともにリードフレーム１２を伝熱層１３に埋め込む様子を説明する断面図である。図３（Ａ）（Ｂ）において、２０はプレス、２１はフィルムである。まず図３（Ａ）に示すように、プレス２０に、金属板１４や、伝熱層１３や汚れ防止用のフィルム２１をセットする。なお図３（Ａ）（Ｂ）において、プレス２０の表面側も（あるいはプレス２０にセットする金型、なお金型は図示していない）に、リードフレーム１２の凹凸に応じた凹凸を形成しておく。こうすることで、リードフレーム１２の凹凸の隙間まで、伝熱層１３を圧力注入できる。なお表面にリードフレーム１２の凹凸に応じた金型（図示していない）等を用いることで、プレス２０の表面の凹凸を省くことができる。そして図３（Ａ）に示すように、伝熱層１３や金属板１４を、プレス２０を用いて矢印１９の方向にプレスし積層、一体化する。ここで伝熱層１３とは、後述する伝熱材料を例えばシート状に予備成形したものである。なお図３（Ａ）において、伝熱層１３は、プレス時に空気を抜けやすくするために、中央部を僅かに凸状としても良い。

図３（Ｂ）は、プレスが終了した後の様子を説明する断面図である。図３（Ｂ）に示すように、フィルム２１を用いることで、プレス２０や金型（図示していない）の表面に、伝熱層１３が汚れとして付着しない。またフィルム２１をプレス２０や金型と、リードフレーム１２との間の緩衝材（あるいは、パッキング、あるいはシール材）とすることで、リードフレーム１２の表面への、伝熱層１３の回り込みを防止したり、プレス圧力を高めたりすることができる。その結果、複数本のリードフレーム１２の間に形成された狭い隙間にまで伝熱層１３を回り込ませることができる。

なお図３（Ａ）（Ｂ）において、伝熱層１３等をプレス時に加熱することで、伝熱層１３を軟化でき、金属板１４との密着効果を高めている。

そして図３（Ｂ）に示すように、所定形状に成形した後、フィルム２１を、伝熱層１３の表面から引き剥がす。そして金属板１３の上に、リードフレーム１２を埋め込んで一体化した伝熱層１３を、加熱装置の中で加熱し、硬化させ、図１（Ａ）（Ｂ）等で示した伝熱層１３とする。なおフィルム２１を剥離した状態で、加熱することで、フィルム２１の熱収縮（シワ発生）が、伝熱層１３の硬化に影響を与えなくできる。

ここでシート状の伝熱層１３としては、熱硬化性樹脂とフィラーとからなる伝熱性のコンポジット材料を用いることができる。例えば無機フィラー７０重量％以上９５重量％以下と、熱硬化性樹脂５重量％以上３０重量％以下の部材が望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が適当である（０．１μｍ未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また１００μｍを超えると伝熱層１３の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため伝熱層１３における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために７０から９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３μｍと平均粒径１２μｍの２種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、伝熱層１３の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。

なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特に酸化マグネシウムを用いると線熱膨張係数を大きくできる。また酸化ケイ素を用いると誘電率を小さくでき、窒化ホウ素を用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして伝熱層１３としての熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、熱伝導基板の放熱性に影響を与える。また熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。

なお熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。伝熱層１３の厚みは、薄くすれば、リードフレーム１２の熱を金属板１４に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層１３の厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである５０μｍ以上１０００μｍ以下に設定すれば良い。

なお伝熱層１３としては、また無機フィラーと樹脂（熱硬化性、あるいは熱軟化性）樹脂からなる、キャスティング法等で作成した熱伝導性のフィルムを用いることもできる。

次にリードフレーム１２の材質について説明する。ここでリードフレーム１２の材料としては、銅を主体とするもの（例えば銅箔や銅板）が望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。リードフレーム１２用の銅板としては、例えば厚み１００、２００、３００、５００μｍ等を利用できる。こうしたリードフレーム用の銅板としては、例えばタフピッチ銅（合金記号：Ｃ１１００）や無酸素銅（合金記号：Ｃ１０２０）等を用いることが望ましい。こうした材料は原料の電気銅を溶解して製造したものである。ここでタフピッチ銅は、銅中に酸素を残した精錬銅であり、電気伝導性や加工性に優れている。タフピッチ銅は例えばＣｕ９９．９０ｗｔ％以上、無酸素銅は例えばＣｕ９９．９６ｗｔ％以上が望ましい。銅の純度が、これら数字未満の場合、不純物（例えば酸素の影響によるＣｕ₂Ｏの含有量が大きくなるので）の影響によって、加工性のみならず熱伝導性や電気伝導性に影響を受ける場合がある。こうした部材は安価であり、量産性に優れている。なおリードフレーム１２のパターニング方法としては、エッチングでも良いが、プレス２０（あるいは金型）による打ち抜きがパターンの同一性、量産性の面から適している。

更に必要に応じて各種銅合金を選ぶことも出来る。例えば、リードフレーム１２として、加工性や、熱伝導性を高めるためには、銅素材に銅以外の少なくともＳｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等の群から選択される少なくとも１種類以上の材料とからなる合金を使うことも可能である。例えばＣｕを主体として、ここにＳｎを加えた、銅材料（以下、Ｃｕ＋Ｓｎとする）を用いることができる。Ｃｕ＋Ｓｎ銅材料（あるいは銅合金）の場合、例えばＳｎを０．１重量％以上０．１５重量％未満添加することで、その軟化温度を４００℃まで高められる。比較のためＳｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６重量％）を用いて、リードフレーム１２を作成したところ、導電率は低いが、出来上がった熱伝導基板において特に形成部等に歪が発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が２００℃程度と低いため、後の部品実装時（半田付け時）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６重量％の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品の発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、４００℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Ｚｒの場合、０．０１５重量％以上０．１５重量％以下の範囲が望ましい。添加量が０．０１５重量％未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が０．１５重量％より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％未満、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％未満、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Ｆｅの場合０．１重量％以上５重量％以下、Ｃｒの場合０．０５重量％以上１重量％以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。

なおこれらリードフレーム１２に使う銅材料の引張り強度は、６００Ｎ／平方ｍｍ以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍを超える材料の場合、これらリードフレーム１２の加工性に影響を与える場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍ以下（更にこれらリードフレーム１２に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは４００Ｎ／平方ｍｍ以下）とすることでスプリングバック（必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと）の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにこれらリードフレーム１２の材料としては、Ｃｕを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にこれらリードフレーム１２による放熱効果も高められる。なおこれらリードフレーム１２に使う銅合金の引張り強度は、１０Ｎ／平方ｍｍ以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度（３０〜７０Ｎ／平方ｍｍ程度）に対して、これらリードフレーム１２に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。これらリードフレーム１２に用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／平方ｍｍ未満の場合、これらリードフレーム１２の上に電子部品１６等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてこれらリードフレーム１２の部分で凝集破壊する可能性がある。

なおリードフレーム１２の電子部品１６等の実装面に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことも有用である。なおリードフレーム１２やリードフレーム１２の伝熱層１３に接する面には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層１３と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム１２やリードフレーム１２と、伝熱層１３との接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。

また金属板１４は、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に本実施の形態では、金属板１４の厚みを１ｍｍ（望ましくは０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の厚み）としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる（なお金属板１４の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板１４の厚みが５０ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１４としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、伝熱層１３を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部（あるいは凹凸部）を形成しても良い。全膨張係数は８〜２０ｐｐｍ／℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。

図４（Ａ）（Ｂ）は、ともにプリント配線板１０を放熱基板に貼り付ける様子を説明する断面図である。図４（Ａ）（Ｂ）において、プリント配線板１０の一部には、窓１１を形成している。ここでプリント配線板１０としては、ガラスエポキシ製のもの（片面、両面、あるいは多層）を、その用途に応じて選択する。また窓１１の内壁や、プリント配線板１０の表面には、所定の銅（あるいは銅箔）パターンを形成している（図４（Ａ）（Ｂ）ではこうした孔の側面、あるいは表面、あるいは内層のパターンは図示していない）。そして、図４（Ａ）に示すように、途中に接着層１５を介して、矢印１９に示すように積層、一体化する。なお接着層１５が、金型（図示していない）等に汚れとして付着しないように、図３（Ａ）（Ｂ）で説明したようにフィルム２１（図示していない）を用いることができる。またこうして、一体化することで、プリント配線板１０の表面（いわゆる部品実装面）と、リードフレーム１２の窓１１からの露出面とを、略同一面（あるいは略同一平面）とする。なお図４（Ａ）（Ｂ）において、プレス装置等は図示していない。

なお互いの面の段差は、１００μｍ以下（望ましくは５０μｍ以下、更には２０μｍ以下）が望ましい。互いの表面（あるいは部品実装面）の段差を小さくすることで、その表面へ（あるいは互いの表面を跨る場合での）電子部品の実装性を高められる。また互いの表面を、共通して覆うようにソルダーレジスト層（図示していない）の形成も容易となる。

なお図４（Ａ）（Ｂ）において、窓１１の形状は、丸でも四角でも良い。またプリント配線板１０は、１枚でも複数枚でも良い。例えば、プリント配線板１０を複数枚に分け、その端部等に所定の凹みを形成し、これを窓１１とすることも可能である（図示していない）。次に、図５を用いて、電子部品の実装について説明する。

また接着層１５として、エポキシ樹脂等を用いることが望ましい。これはプリント配線板１０や放熱基板を構成するエポキシ樹脂との密着性を高めるためである。また伝熱層１３を流用することも可能である。また接着層１５として、積極的に断熱効果の高いものを用いることで、プリント配線板１０上に実装した信号系電子部品１７への熱影響を抑えることができる。

図５（Ａ）（Ｂ）は、ともに電子部品を実装する様子を説明する断面図である。図５（Ａ）は、電子部品を実装する様子を示す断面図、図５（Ｂ）は実装後の断面図である。そして図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、電子部品を実装することで、所定の回路モジュールを作成する。

図５（Ａ）において、パワー系電子部品１６には、所定の端子１８が形成されている。同様に信号系電子部品１７にも、端子１８が形成されている。ここで端子１８は、リード線（あるいはリードフレームの一部）であったり、めっき電極であったりする。そしてこうした電子部品を、矢印１９ａに示すように実装する。なおパワー系電子部品１６の端子１８は、プリント配線板１０に形成した窓１１から露出したリードフレーム１２（あるいはリードフレーム１２の凸部）に実装することが望ましい。こうすることで、図５（Ｂ）に示すように、パワー系電子部品１６に発生した熱を、リードフレーム１２を介して、伝熱層１３や金属板１４へ逃がす。また信号系電子部品１７は、プリント配線板１０の表面に実装することが望ましい。こうすることで、高密度実装ができる。なお、パワー系電子部品１６や信号系電子部品１７（例えば、０Ωチップ抵抗器、あるいはジャンパーチップと呼ばれる電子部品）を、リードフレーム１２とプリント配線板１０を跨るように実装することもできる。こうすることで、リードフレーム１２と、プリント配線板１０に形成した配線パターン（図５では図示していない）を電気的に接続できる。また図５（Ｂ）における矢印１９ｂは、パワー系電子部品１６に発生した熱が、リードフレーム１２を介して伝熱層１３や金属板１４に放熱する様子を示す。このように、リードフレーム１２を用いることで、パワー系電子部品１６を局所的に放熱することで、回路を小型化する。

図５（Ａ）（Ｂ）で説明するモジュールを利用することで、例えばＰＤＰテレビ用の各種回路モジュールを作成できる。そしてこうした回路モジュールを用いることで、一つの熱伝導基板の上に、放熱を必要とするパワー系電子部品１６と、信号系電子部品１７とを、隣接して（あるいは最適位置に）高密度実装することができる。その結果（例えば図５（Ｂ）や図１（Ｂ）に示すように）、モジュール化した回路の耐ノイズ特性が増加し（誤動作を抑えられ）、電子機器の高性能化や低消費電力化を実現する。

以上のようにして、金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、前記伝熱層１３の上に固定したプリント配線板１０と、からなる熱伝導基板であって、少なくとも前記リードフレーム１２の一部と、前記プリント配線板１０の表面とは、略同一平面である熱伝導基板を提供することで（例えばプリント配線基板としてポリイミドフィルム等のフレキシブル基板、あるいは極薄のプリント配線板１０を用いることで、リードフレーム１２に凹凸を形成せずとも）、リードフレーム１２とプリント配線板１０を跨るように、各種電子部品等を実装することができ、熱伝導基板の小型化、ノイズ耐性を高められる。

金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだ、一部に凹凸を有するリードフレーム１２と、前記伝熱層１３の上に固定したプリント配線板１０と、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレーム１２の凸部と、前記プリント配線板１０の表面とは、略同一平面である熱伝導基板とすることで、プリント配線板１０と、リードフレーム１２を跨るように電子部品を実装したり、ソルダーレジストを形成したりでき、熱伝導基板の小型化、ノイズ耐性を高められる。

また金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部以上を埋め込んだリードフレーム１２と、前記伝熱層１３の上に固定したプリント配線板１０と、からなる熱伝導基板であって、少なくとも前記リードフレーム１２の一部と、前記プリント配線板１０に形成した電極とを、直接的（例えば半田付けで）、あるいは間接的（例えば０Ωチップやジャンパーチップを介して）電気的に接続した熱伝導基板とすることで、プリント配線板１０とリードフレーム１２を一つの回路パターンとして接続できるため、ソルダーレジストを形成したりでき、熱伝導基板の小型化、ノイズ耐性を高められる。

なお伝熱層１３は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含むものとすることで、伝熱層１３の熱伝導率を高めることができる。

またリードフレーム１２は、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅で形成することで、リードフレーム１２における熱伝導性と電気伝導性を共に高めることができる。

リードフレーム１２は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料とすることで、リードフレーム１２の加工性、熱伝導性、電気伝導性を高めることができる。

また少なくとも、金属板１４と、リードフレーム１２と、伝熱層１３を一体化する工程と、前記伝熱層１３を硬化させる工程と、前記リードフレーム１２もしくは伝熱層１３の上にプリント配線板を固定する工程とを、含む熱伝導基板の製造方法とすることで、ノイズ耐性の高い熱伝導基板を安定して製造できる。

また少なくとも、金属板１４と、前記金属板１４の上に固定したシート状の伝熱層１３と、前記伝熱層１３に一部分以上を埋め込んだリードフレーム１２と、から構成された熱伝導基板と、前記伝熱層１３上に固定したプリント配線板１０と、前記リードフレーム１２上に実装したパワー系電子部品１６と、前記プリント配線板１０上に実装した信号系電子部品１７とからなる回路モジュールとすることで、回路モジュールにおけるノイズ耐性を高めることができ、更に回路モジュールの小型化を実現できる。

こうして金属板１４の上に、伝熱層１３を介して、リードフレーム１２とプリント配線板１０を略同一面に形成し、放熱が必要なパワー系電子部品をリードフレーム１２側に、高密度実装が求められる信号系電子部品１７をプリント配線板１０側に実装することで、互いの電子部品同士を隣接して実装でき、ノイズの影響を受けにくい熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供する。

以上のように、本発明にかかる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールによって、プラズマテレビ、液晶テレビ、あるいは車載用各種電装品、あるいは産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。

（Ａ）（Ｂ）は、ともに本発明の実施の形態における熱伝導基板の斜視図 （Ａ）（Ｂ）は、ともにリードフレーム１２の一部に凹凸を形成する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともにリードフレーム１２を伝熱層１３に埋め込む様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともにプリント配線板１０を放熱基板に貼り付ける様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともに電子部品を実装する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、ともに従来の回路モジュールを説明する断面図

１０ プリント配線板
１１ 窓
１２ リードフレーム
１３ 伝熱層
１４ 金属板
１５ 接着層
１６ パワー系電子部品
１７ 信号系電子部品
１８ リード端子
１９ 矢印
２０ プレス
２１ フィルム

Claims (8)

1. 金属板と、
   前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
   前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、
   前記伝熱層及び前記リードフレームの上に固定したプリント配線板と、
   からなる熱伝導基板であって、
   前記リードフレームは一部に凸部を有し、
   少なくとも前記リードフレームの前記凸部の一部は、前記プリント配線板の表面と、略同一平面で露出している熱伝導基板。
2. 金属板と、
   前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
   前記伝熱層に一部以上を埋め込んだ、一部に凸部を有する凹凸を有するリードフレームと、
   前記伝熱層及び前記リードフレームの上に固定したプリント配線板と、
   からなる熱伝導基板であって、
   前記リードフレームの前記凸部の一部は、前記プリント配線板の表面と、略同一平面で露出している熱伝導基板。
3. 金属板と、
   前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
   前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、
   前記伝熱層及び前記リードフレームの上に固定したプリント配線板と、
   からなる熱伝導基板であって、
   少なくとも前記リードフレームは一部に凸部を有し、
   少なくとも前記リードフレームの前記凸部の一部は、前記プリント配線板の表面と、略同一平面で露出し、前記プリント配線板に形成した電極と、電気的に接続した熱伝導基板。
4. 伝熱層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、
   アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
   を含む請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
5. リードフレームは、銅箔、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
6. リードフレームは、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
7. 少なくとも、
   リードフレームの一部に凸部を形成する工程と
   金属板と、リードフレームと、伝熱層を一体化する工程と、
   前記伝熱層を硬化させる工程と、
   前記リードフレームもしくは伝熱層の上にプリント配線板を固定する工程と、
   前記リードフレームの前記凸部の一部を、前記プリント配線板の表面と、略同一平面で露出する工程と、
   を含む熱伝導基板の製造方法。
8. 少なくとも、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に一部以上を埋め込んだリードフレームと、前記伝熱層及び前記リードフレームの上に固定したプリント配線板と、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレームは一部に凸部を有し、少なくとも前記リードフレームの前記凸部の一部は、前記プリント配線板の表面と、略同一平面で露出している熱伝導基板と、前記リードフレーム上に実装したパワー系電子部品と、前記プリント配線板上に実装した信号系電子部品とからなる回路モジュール。

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