JP6639890B2 - 配線基板積層体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の柱状金属体を有する金属板と配線基板とを積層一体化した配線基板積層体及びその製造方法に関し、インバータ装置、電圧変換装置等に用いられる、放熱特性の良好な基板として有用である。

従来の電力用半導体モジュールは、放熱用の金属ベース板と、その上に積層したセラミクス基板と、これに搭載した電力用半導体チップ（ＩＧＢＴなどの電力用チップ）と、これらを収納する樹脂ケースと、セラミクス基板の側方で樹脂ケース内に配置された電極端子とを備えていた。また、半導体パッケージをセラミクス基板に実装した半導体モジュールも知られている。このような半導体モジュールでは、金属ベース板がヒートシンク等の冷却部材に取付けられ、放熱可能な構造とされる。

そして、半導体チップからの熱は、主にセラミクス基板から金属ベース板へと伝熱するため、これらの放熱構造を改良することが、更に放熱特性を高める上で重要となる。その際、セラミクス基板を介さずに、金属体を介して、金属ベース板に放熱することができれば、放熱特性を大幅に向上させることができる。

しかし、半導体素子（半導体チップ又は半導体パッケージ）の裏面側は、電極として回路に接続され回路の一部を構成しており、複数の半導体素子の裏面側電極が、同一の金属ベース板に接続されることは、回路構成上、回避する必要がある。この点が、セラミクス基板を用いない金属ベース基板を利用する際の障壁となっていた。

一方、ＬＥＤ等の発光素子を搭載して、その熱を金属板へと放熱する基板については、放熱用の金属板をパターン形成して、回路の一部とする技術が存在する（例えば特許文献１参照）。つまり、２以上の柱状金属体と、柱状金属体と導通しつつその裏面側に設けられた２以上の電極と、その柱状金属体の上面を露出させる絶縁層とを備える発光素子搭載用基板が提案されている。

特開２０１１−１０８６８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された基板の構造では、金属板をパターン形成した後の非パターン部において、基板の強度や剛性が低下するため、半導体モジュール用の基板としては、使用が困難であった。また、このような単純な構造では、回路形成が困難であるため、半導体モジュール用の基板としては、使用できなかった。更に、金属板の非パターン部に空気が介在することにより、半導体モジュール用の基板として使用するには、高周波特性が低下するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できて高周波特性も良好な配線基板積層体、及びその製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の如き本発明により達成できる。
本発明の配線基板積層体は、金属板と、その金属板上に直接積層された熱伝導性の絶縁シートと、その絶縁シート上に直接形成された複数の柱状金属体と、前記柱状金属体に対応する部分に複数の開口を有する配線基板と、前記絶縁シートと前記配線基板との間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含むことを特徴とする。

本発明の配線基板積層体によると、複数の柱状金属体が熱伝導性の絶縁シートを介して金属板に形成されているため、柱状金属体を介して金属板に放熱可能な構造となる。また、絶縁シートを、柱状金属体と金属板の間に介在させるため、金属板を介した柱状金属体同士の短絡を防止できる。また、配線基板を有するため、強度が十分となり、複雑な回路にも対応できるようになる。更に、複数の柱状金属体の間には、絶縁層が充填されており、空気の介在による高周波特性の低下も少ない。その結果、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できて高周波特性も良好な配線基板積層体を提供することができる。

上記において、前記配線基板が、２層以上の配線層を有する多層配線基板であることが好ましい。これにより、より複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を製造することができる。

また、前記配線基板が、２層以上の配線層を電気的に接続する層間接続構造を有する多層配線基板であることが好ましい。これにより、更に複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を製造することができる。

本発明の配線基板積層体は、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できて高周波特性も良好なため、パワー半導体素子の搭載用基板として有用である。

一方、本発明の配線基板積層体の製造方法は、金属板と、その金属板上に直接積層された熱伝導性の絶縁シートと、その絶縁シート上に直接形成された金属層とを備える積層体を用いて、前記金属層をエッチングして絶縁シート上に複数の柱状金属体を形成する工程と、その柱状金属体に対応する部分に複数の開口を有する配線基板又はその形成材料と、前記絶縁シートとを、熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材を用いて、加熱加圧により積層一体化する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の配線基板積層体の製造方法によると、エッチングにより絶縁シート上に複数の柱状金属体を形成することができ、熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材を用いて、その柱状金属体に対応する部分に複数の開口を有する配線基板又はその形成材料を加熱加圧することにより、金属板と、絶縁シートと、複数の柱状金属体と、前記柱状金属体に対応する部分に複数の開口を有する配線基板と、前記絶縁シートと前記配線基板との間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含む配線基板積層体を得ることができる。この配線基板積層体は、前述の作用効果を奏するため、金属板への放熱を可能にしながら金属板を介した短絡を防止でき、強度が十分で、しかも、複雑な回路にも対応できて高周波特性も良好な配線基板積層体の製造方法を提供できる。

上記において、前記絶縁層形成材が、補強繊維を含むものであることが好ましい。これにより、加熱加圧により積層体を形成する際に、絶縁層の厚みを制御し易くなる。

また、前記配線基板が、２層以上の配線層を有する多層配線基板であることが好ましい。これにより、より複雑な回路にも対応できる配線基板積層体を製造することができる。

本発明の配線基板積層体の一例を示す断面図 図１に示す配線基板積層体の上面図 本発明の配線基板積層体の製造方法の一例を示す断面図 本発明の配線基板積層体の製造方法の一例を示す断面図 本発明の配線基板積層体の他の例を示す断面図 図５に示す配線基板積層体の上面図 本発明の配線基板積層体の他の例を示す断面図 本発明の配線基板積層体の他の例を示す断面図 本発明の配線基板積層体の他の例を示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の配線基板積層体の使用状態を示しているが、本発明の配線基板積層体は、半導体素子の搭載用基板として有用であり、特にパワー半導体素子の搭載用基板として有用である。ここで、半導体素子とは、半導体のベアチップ、チップ部品、および半導体パッケージを含み、パワー半導体素子としては、インバータ装置、電圧変換装置等に用いられる各種トランジスタ、各種ダイオードなどの半導体素子を含むものである。

これらのパワー半導体素子のパッケージは、リード以外に金属製の放熱板を備えているのが一般的である。この放熱板は、例えば、ダイオードではカソードと等電位になっているなど、パッケージ形態に応じて、放熱板と等電位の電極が決まっている。図示した例では、半導体素子３０の放熱板（電極３２）がドレイン極と等電位であるＳｉＣトランジスタ（ＦＥＴ）を図示している。この図では、１つの半導体素子３０が図示されているが、他の部分にも、別の半導体素子（ショットキーバリアダイオード等）が実装されており（図示省略）、その放熱板と半導体素子３０の放熱板とは異なる電位となるように回路形成される。

半導体素子３０としては、バイポーラ系パワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴの他、ＦＷＤ（フリーホイーリングダイオード）などが挙げられる。また、従来のＳｉを用いた半導体素子のほか、ＳｉＣ（炭化けい素）やＧａＮ（窒化ガリウム）を用いた半導体素子を用いることができる。

図示した例では、半導体素子３０の放熱板（電極３２）と柱状金属体１４とがソルダ３５で接続されていると共に、３本のリード（電極３１）と配線パターン２０とがソルダ３５で接続されている。

本発明の配線基板積層体は、図１に示すように、金属板１０と、その上に直接積層された熱伝導性の絶縁シート２と、その上に直接形成された複数の柱状金属体１４（一部は図示省略）と、前記柱状金属体１４に対応する部分に複数の開口１９ａ、２０ａを有する配線基板ＷＢと、前記絶縁シート２と前記配線基板ＷＢとの間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層１６と、を含んでいる。この構造において、絶縁層１６から連続する熱硬化性樹脂が、柱状金属体１４と開口１９ａ、２０ａとの間を充填しつつ、少なくとも柱状金属体１４の上面と配線基板ＷＢの上面とを露出させていることが好ましい。本実施形態では、配線基板ＷＢが１層の配線パターン２０とリジッド基板１９とからなる片面配線基板である例を示す。

図１〜図２に示すように、配線パターン２０は、半導体素子３０と共に回路形成されており、ソルダ３５を介して半導体素子３０のリード（電極３１）に電気的に接続されている。また、柱状金属体１４は、ソルダ３５を介して、半導体素子３０の放熱板（電極３２）に電気的に接続され、放熱可能な状態となっている。図示してない別の半導体素子も、同様に配線パターン２０に接続されて回路形成され、柱状金属体１４はソルダ３５を介して電極に電気的に接続されている。

本発明では、図１に示すように、半導体素子３０の放熱板（電極３２）と導通する柱状金属体１４と、図示してない別の半導体素子の放熱板と導通する柱状金属体１４とは、絶縁シート２を有するため絶縁されている。

リジッド基板１９は、補強効果を高めるために、絶縁層１６よりも剛性や強度が高いものが好ましい。

本実施形態では、図１の仮想線で示すように、金属板１０にはヒートシンク４０が設けられると共に、少なくとも導通領域１０ａに伝熱性材料４１を介在させてあることが好ましい。これにより、半導体素子３０の熱を導通領域１０ａを介して、ヒートシンク４０に効率良く伝熱することができ、更に放熱効果を高めることができる。

伝熱性材料４１としては、絶縁性の材料が好ましく使用され、シリコーングリースなどの伝熱性グリース、または粘着性や接着性を有する樹脂等に、セラミックス等の伝熱性物質を充填した伝熱性シートなどが使用可能である。伝熱性材料４１は、少なくとも金属板１０の一部に設けられていればよいが、基板全体に設けてもよい。

ヒートシンク４０としては、要求される放熱特性に応じて、種々のものが使用可能であり、例えばフィンタイプ、リブタイプ、ポストタイプなど何れでもよい。また、ファンやヒートパイプと組み合わせたものでもよい。

次に、本発明の配線基板積層体の製造方法の一例について、使用する材料等に触れながら説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、金属板１０と、その金属板１０上に直接積層された熱伝導性の絶縁シート２と、その絶縁シート２上に直接形成された金属層４とを備える積層体ＳＰを準備する。積層板ＳＰは、何れの方法で製造したものでもよく、例えば電解メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、蒸着などを利用して製造したもの使用可能であるが、接着性の絶縁シート２を用いて、金属層４と金属板１０とを貼り合わせたものが好ましい。

金属板１０は、単層または積層体の何れでもよく、構成する金属としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、その他の合金等が使用できる。なかでも、熱伝導性の点から、銅、アルミニウムが好ましい。上記のような、放熱が良好な金属板１０を備える構造により、半導体素子３０の温度上昇を防止できるため、駆動電流をより多く流せ、効率を高めることができる。

熱伝導性の絶縁シート２としては、絶縁性の材料が使用され、粘着性や接着性を有する樹脂等に、セラミックス等の伝熱性物質を充填した伝熱性シートや伝熱性接着剤の硬化物などが使用可能である。特に、金属酸化物及び／又は金属窒化物である熱伝導性フィラーと絶縁性接着剤とで構成されることが好ましい。金属酸化物並びに金属窒化物は、熱伝導性に優れ、しかも電気絶縁性のものが好ましい。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムが、金属窒化物としては窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムが選択され、これらを単独または２種以上を混合して用いることができる。

絶縁性接着剤は、熱硬化性樹脂を含むものであればよく、反応硬化により固化すると共に、配線基板に要求される耐熱性を有するものであれば何れの材料でもよい。具体的には、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の各種反応硬化性樹脂などが挙げられる。

金属層４を構成する金属としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、その他の合金等が使用できる。なかでも、熱伝導性とソルダの接合性の点から、銅、銅合金が好ましい。

積層板ＳＰの各層の厚みについては、例えば、金属板１０の厚みは、１００〜２０００μｍ、絶縁シート２の厚みは、１０〜３００μｍ、金属層４の厚みは１００〜１０００μｍである。

次ぎに、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、積層体ＳＰを用いて、前記金属層４をエッチングして絶縁シート２上に複数の柱状金属体１４を形成する工程を行う。エッチングにより、半導体素子３０の電極３２に対向する位置に柱状金属体１４が形成することができる。

エッチングは、例えば図３（ｂ）に示すように、エッチングレジストＭを用いて、金属層４の選択的なエッチングにより行うことができる。柱状金属体１４のサイズは、実装される半導体素子３０のサイズより小さくすることも可能であり、例えばその上面の直径が１〜１０ｍｍである。柱状金属体１４の上面の形状は、四角形、円形など何れでもよい。

エッチングレジストＭは、感光性樹脂やドライフィルムレジスト（フォトレジスト）などが使用できる。なお、金属板１０が金属層４と同時にエッチングされる場合、これを防止するためのマスク材を、金属板１０の下面に設けるのが好ましい（図示省略）。

エッチングの方法としては、金属層４を構成する各金属の種類に応じた、各種エッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。例えば、金属層４が銅の場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素／硫酸等が使用できる。

図３（ｄ）に示すように、エッチング後には、エッチングレジストＭが除去される。エッチングレジストＭの除去は、化学的又は機械的な剥離により行うことができる。

次ぎに、図３（ｅ）〜図４（ｇ）に示すように、柱状金属体１４に対応する部分に複数の開口１９ａ、２０ａを有する配線基板ＷＢの形成材料ＷＢ’と、絶縁シート２とを、熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材１６’を用いて、加熱加圧により積層一体化する工程を実施する。その際、柱状金属体１４を被覆する熱硬化性樹脂の量を少なくする観点から、柱状金属体１４に対応する部分に複数の第一開口１６ａを有する絶縁層形成材１６’を用いることが好ましい。

絶縁層形成材１６’は、図３（ｅ）に示すように、柱状金属体１４に対応する部分に複数の第一開口１６ａを有している。第一開口１６ａはドリルやパンチで形成することが可能である。第一開口１６ａの大きさは、柱状金属体１４の上面よりやや大きくすることが好ましいが、柱状金属体１４の上面より小さくすることも可能である。柱状金属体１４の上面より第一開口１６ａを小さくする場合、加熱加圧で配線基板積層体ＬＢを形成すると、その部分が柱状金属体１４の上面を被覆することになるが、これを後の工程で除去することが可能である。

柱状金属体１４の上面の形状と、第一開口１６ａ等の形状は必ずしも一致する必要はなく、両者は同一形状でも異なる形状でもよい（他の開口についても同様）。

絶縁層形成材１６’としては、熱硬化性樹脂を含むものであればよく、積層時に変形して加熱等により固化すると共に、配線基板に要求される耐熱性を有するものであれば何れの材料でもよい。具体的には、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の各種反応硬化性樹脂や、それとガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維等の補強繊維との複合体（プリプレグ）などが挙げられる。

また、絶縁層形成材１６’として、熱伝導性の高い材料で構成されることが好ましく、例えば、熱伝導性フィラーを含む樹脂等が例示される。

絶縁層形成材１６’は金属酸化物及び／又は金属窒化物である熱伝導性フィラーと樹脂（絶縁性接着剤）とで構成されることが好ましい。金属酸化物並びに金属窒化物は、熱伝導性に優れ、しかも電気絶縁性のものが好ましい。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムが、金属窒化物としては窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムが選択され、これらを単独または２種以上を混合して用いることができる。特に、前記金属酸化物のうち、酸化アルミニウムは電気絶縁性、熱伝導性ともに良好な絶縁接着剤層を容易に得ることができ、しかも安価に入手可能であるという理由で、また、前記金属窒化物のうち窒化硼素は電気絶縁性、熱伝導性に優れ、更に誘電率が小さいという理由で好ましい。

絶縁層形成材１６’を構成する樹脂としては、金属酸化物及び／又は金属窒化物を含みながらも、硬化状態下において、金属板１０（存在していれば保護金属層１２）との接合力に優れ、また耐電圧特性等を損なわないものが選択される。このような樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂の他、各種のエンジニアリングプラスチックが単独または２種以上を混合して用いることができるが、このうちエポキシ樹脂が金属同士の接合力に優れるので好ましい。特に、エポキシ樹脂のなかでは、流動性が高く、前記の金属酸化物及び金属窒化物との混合性に優れるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマー、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマーが一層好ましい樹脂である。

配線基板ＷＢ又はその形成材料ＷＢ’は、図３（ｅ）に示すように、柱状金属体１４に対応する部分に複数の開口１９ａ、２０ａを有している。本実施形態では、銅張積層板を配線基板ＷＢの形成材料ＷＢ’として使用する例を示す。

開口１９ａ、２０ａはドリルやパンチで形成することが可能である。開口１９ａ、２０ａの大きさは、柱状金属体１４の上面よりやや大きくすることが好ましいが、柱状金属体１４の上面より小さくすることも可能である。柱状金属体１４の上面より開口１９ａ、２０ａを小さくする場合、加熱加圧で配線基板積層体ＬＢを形成すると、その部分が柱状金属体１４の上面を被覆することになるが、これを後の工程で除去することが可能である。

銅張積層板は、通常、金属層２０’に接着した半硬化状態の絶縁層１９’を有するが、本発明では、絶縁層形成材１６’により、金属板１０と配線基板ＷＢ又はその形成材料ＷＢ’との接着が可能となるため、予め硬化した絶縁層を使用することも可能である。また、半硬化状態の絶縁層１９’の表面に、パターン化した金属層２０’を有するものであってもよい。

半硬化状態の絶縁層１９’の材料としては、前述のような絶縁層形成材１６’と同様のものを使用することができる。また、硬化した絶縁層としては、前述のような絶縁層形成材１６’の硬化物と同様のものを使用することができる。

また、金属層２０’としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、その他の合金等が使用できる。なかでも、熱伝導性や電気伝導性の点から、銅、アルミニウムが好ましい。

なお、本実施形態では、図３（ｅ）に示すように、前記開口１９ａ、２０ａと同じ部分に第三開口２１ａを有し、配線基板ＷＢの形成材料ＷＢ’の上に貼り付けたマスク材２１を準備し、そのマスク材２１を使用して配線基板積層体ＬＢを形成する例を示す。

マスク材２１は、配線基板ＷＢの上に貼り付けてもよく、配線基板ＷＢ又は形成材料ＷＢ’に配置するだけでもよい。また、マスク材２１としては、第三開口２１ａを有さないものを使用することも可能である。

本発明では、配線基板ＷＢ又はその形成材料ＷＢ’の上にマスク材２１を貼り付けた状態で、開口１９ａ、２０ａと第三開口２１ａとを同時に形成するのが好ましいが、これらを別々に形成することも可能である。

マスク材２１としては、樹脂製のフィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミドなどが何れも使用できる。但し、耐熱性の観点から、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルが好ましい。

また、マスク材２１を貼り付ける場合、マスク材２１に粘着剤層を設けることが好ましい。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤などが使用できる。マスク材２１に粘着剤層を設ける代わりに、別途、粘着剤層を塗布して形成することも可能である。

また、マスク材２１としては、板状の部材を使用することも可能である。その場合、貼り付けを行わずに配置する方が好ましい。このようなマスク材２１としては、樹脂板、金属板、両面銅張積層板、片面銅張積層板などが使用できる。

次いで、図３（ｅ）〜図４（ｆ）に示すように、前記金属板１０と前記絶縁層形成材１９’と前記配線基板ＷＢ又はその形成材料ＷＢ’とを、前記柱状金属体１４と前記第一開口１６ａと前記開口１９ａ、２０ａとを位置合わせしつつ積層し、加熱加圧により前記柱状金属体１４の高さが前記配線基板ＷＢ又はその形成材料ＷＢ’の表面と同じ高さかより高くした積層体を形成する。本実施形態では、マスク材２１を使用して配線基板積層体ＬＢを形成する例を示す。

これにより、図４（ｆ）に示すように、柱状金属体１４の上面を絶縁層形成材１６’（主として熱硬化性樹脂）が被覆し凸部Ａを有する状態となる。また、絶縁層形成材１６’の一部が第三開口２１ａの周囲を被覆する場合があるが、マスク材２１の存在によって、配線基板ＷＢ又は形成材料ＷＢ’の表面に、絶縁層形成材１６’が付着することを効果的に防止することができる。つまり、マスク材２１の第三開口２１ａの周囲を絶縁層形成材１６’が被覆しても、マスク材２１を除去するだけで、絶縁層形成材１６’を除去することが可能となる。

加熱加圧は、プレス面により加熱プレスする方法が採用でき、柱状金属体１４に対応する位置に凸部Ａを形成し易いように、プレス面と被積層体との間に、少なくとも、凹状変形を許容するシート材を配置しておくのが好ましい。シート材を配置しない場合には、凸部Ａの高さは、マスク材２１の上面と同じ位置になる。また、柱状金属体１４に対応する位置に凹部を有するプレス面を使用してもよい。

加熱プレスの方法としては、加熱加圧装置（熱ラミネータ、加熱プレス）などを用いて行えばよく、その際、空気の混入を避けるために、雰囲気を真空（真空ラミネータ等）にしてもよい。加熱温度、圧力など条件等は、絶縁層形成材と金属層形成材の材質や厚みに応じて適宜設定すればよいが、圧力としては、０．５〜３０ＭＰａが好ましい。

シート材は、加熱プレス時に凹状変形を許容する材料であればよく、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、不織布、織布、多孔質シート、発泡体シート、金属箔、これらの複合体、などが挙げられる。特に、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、発泡体シート、これらの複合体などの、弾性変形可能なものが好ましい。

次いで、図４（ｇ）に示すように、少なくとも前記柱状金属体１４を被覆する絶縁層形成材１６’を除去する。つまり、柱状金属体１４の上方の凸部Ａを除去し、柱状金属体１４の上面を露出させる。この凸部Ａの除去の際、金属層２０’の上面と柱状金属体１４の高さが一致するように除去して平坦化するのが好ましい。但し、絶縁層形成材１６’を簡易に除去するためには、金属層２０’の上面よりも柱状金属体１４の高さ高い方が、理想的である。

本実施形態では、凸部Ａの除去に先立って、マスク材２１を除去するが、マスク材２１は、絶縁層形成材１６’を除去する際に、同時に除去することも可能である。

凸部Ａの除去方法としては、研削や研磨による方法が好ましく、ダイヤモンド製等の硬質刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有する研削装置を使用する方法や、サンダ、ベルトサンダ、グラインダ、平面研削盤、硬質砥粒成形品などを用いる方法などが挙げられる。研削装置を使用すると、当該硬質回転刃を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿って移動させることによって、上面を平坦化することができる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バフ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。本発明のように配線基板積層体ＬＢに凸部Ａが形成されていると、その部分のみを研削するのが容易になり、全体の平坦化がより確実に行える。

本実施形態のように、配線基板ＷＢの形成材料ＷＢ’を積層一体化する場合、必要に応じて、金属層２０’がパターン形成される。これに先立って、露出された柱状金属体１４および金属層２０’を金属メッキし、金属メッキ層を形成することも可能である。金属メッキの金属種としては、例えば銅、銀、Ｎｉ等が好ましい。金属メッキ層の形成の方法としては、例えば、エッチングレジストを使用してパターン形成するパネルメッキ法や、パターンメッキ用レジストを使用してメッキで形成するパターンメッキ法等が挙げられる。

金属層２０’のパターン形成は、次のようにして行うことができる。例えば、エッチングレジストを使用して、所定のパターンで金属メッキ層および金属層２０’をエッチングすることで、配線パターン２０を形成する。

エッチングレジストの除去としては薬剤除去、剥離除去など、エッチングレジストの種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、スクリーン印刷により形成された感光性のインクである場合、アルカリ等の薬品にて除去される。

以上のようにして、金属板１０と、その上に直接積層された熱伝導性の絶縁シート２と、その上に直接形成された複数の柱状金属体１４（一部は図示省略）と、前記柱状金属体１４に対応する部分に複数の開口１９ａ、２０ａを有する配線基板ＷＢと、前記絶縁シート２と前記配線基板ＷＢとの間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層１６と、を含む配線基板積層体ＬＢを形成することができる。

（別実施形態）
（１）前述の実施形態では、半導体素子がパッケージである場合の配線基板積層体の例を示したが、以下のようにベアッチップ又はチップ部品などのチップ状の半導体素子である場合にも使用できる。

本発明の配線基板積層体は、図５〜図６に示すように、底面に少なくとも１つの電極３２を有し、上面に少なくとも１つの電極３１を有するチップ状の半導体素子３０を搭載するために使用することも可能である。図示した例では、半導体素子３０が、底面に１つの電極３２を有し、上面に２つの電極３１を有する例を示す。

配線パターン２０は、半導体素子３０と共に回路形成されており、ワイヤ３３を介して半導体素子３０の電極３１に電気的に接続されている。また、柱状金属体１４は、半導体素子３０の電極３２に電気的に接続されている。電極３２と柱状金属体１４とは、ソルダ３５等で接続されている。

（２）前述の実施形態では、配線基板の形成材料として、銅張積層板を使用する例を示したが、銅箔と絶縁層とを別々に使用することも可能である。また、配線基板の形成材料の代わりに、全体又は一部がパターン形成された配線基板を使用することも可能である。

その際、図７に示すように、２層の配線層を有する両面配線基板を配線基板ＷＢとして使用することも可能である。両面配線基板を使用する場合、メッキスルーホール、金属バンプ、フィルドビア、メッキビアなどの層間接続構造を有することが好ましい。また、下面のみ予めパターン形成しておき、積層後に上面をパターン形成してもよい。更に、３層や４層以上の配線層を有する配線基板を使用することも可能である。

（３）前述の実施形態では、層間接続構造を有しない配線基板ＷＢを積層する例を示したが、図８示すように、上下の配線パターン２０間を層間接続させるメッキスルーホール２２を設けることも可能である。

このようなメッキスルーホール２２は、ドリル等で貫通孔を設けたのち、金属メッキを行うことで形成することができる。その際、上下の表面をマスクしておくことで、貫通孔以外の部分がメッキされるのを防止することができる。

（４）前述の実施形態では、マスク材を使用して積層体を形成する例を示したが、本発明ではマスク材を使用せずに配線基板又はその形成材料を積層して、積層体を形成することも可能である。その場合、配線基板又はその形成材料の開口の周囲に、絶縁層形成材が被覆されるが、後の工程でこれを除去することが可能である。

（５）前述の実施形態では、柱状金属体１４の上面にメッキ層を設けない例を示したが、本発明では、図９に示すように、柱状金属体１４の上面にメッキ層２３を設けてもよい。また、金属層２０’の上面にもメッキ層２３を設けておき、これらのメッキ層２３をエッチング等することで配線パターン２０を形成してもよい。このような金属板１０の柱状金属体１４と導通する配線パターン２０を形成することで、半導体素子３０を実装した際の回路形成が容易になる。

（６）前述の実施形態では、半導体素子３０を実装した部分の配線基板積層体のみを示したが、配線基板積層体の他の部分については、回路に応じた配線パターンが設けられる。また、回路に応じた電子部品が実装される。

（７）前述の実施形態では、柱状金属体１４に対応する部分に複数の第一開口１６ａを有する絶縁層形成材１６’を用いる例を示したが、柱状金属体１４に対応する部分に複数の第一開口１６ａを有さない絶縁層形成材１６’を用いることも可能である。その場合、柱状金属体１４を被覆する絶縁層形成材１６’を後の工程で除去する必要がある。

（８）前述の実施形態では、配線基板ＷＢが配線パターン２０とリジッド基板１９とからなる配線基板である例を示したが、本発明では、金属板１０を有するため、リジッド基板１９の代わりにフレキシブル基板を使用することも可能である。

２ 絶縁シート
１０ 金属板
１４ 柱状金属体
１６ 絶縁層
１６’ 絶縁層形成材
１６ａ 第一開口
１９ リジッド基板
１９’ 半硬化の絶縁層
１９ａ 開口
２０ 配線パターン
２０’ 金属層
２０ａ 開口
２１ マスク材
２１ａ 第三開口
３０ 半導体素子
３１ 電極（リード）
３２ 電極（放熱板）
３５ ソルダ
Ａ 凸部
ＷＢ 配線基板
ＷＢ’ 配線基板の形成材料
ＬＢ 配線基板積層体

Claims (7)

1. 金属板と、
   その金属板上に直接積層された熱伝導性の絶縁シートと、
   その絶縁シート上に直接形成された複数の柱状金属体と、
   前記柱状金属体に対応する部分に複数の開口を有する配線基板と、
   前記絶縁シートと前記配線基板との間に介在し、熱硬化性樹脂の硬化物を含む絶縁層と、を含み、
   前記配線基板と前記柱状金属体との間には前記熱硬化性樹脂の硬化物が充填されていると共に、前記熱硬化性樹脂の硬化物の上面が平坦化されている配線基板積層体。
2. 前記配線基板が、２層以上の配線層を有する多層配線基板である請求項１に記載の配線基板積層体。
3. 前記配線基板が、２層以上の配線層を電気的に接続する層間接続構造を有する多層配線基板である請求項２に記載の配線基板積層体。
4. パワー半導体素子の搭載用基板である請求項１〜３いずれかに記載の配線基板積層体。
5. 金属板と、その金属板上に直接積層された熱伝導性の絶縁シートと、その絶縁シート上に直接形成された金属層とを備える積層体を用いて、前記金属層をエッチングして絶縁シート上に複数の柱状金属体を形成する工程と、
   その柱状金属体に対応する部分に複数の開口を有する配線基板又はその形成材料と、前記絶縁シートとを、熱硬化性樹脂を含む絶縁層形成材を用いて、加熱加圧により積層一体化して、前記配線基板又はその形成材料と前記柱状金属体との間に前記熱硬化性樹脂が充填された状態とする工程と、
   前記熱硬化性樹脂の凸部を除去して平坦化しつつ、前記柱状金属体の上面を露出させる工程と、
   を含む配線基板積層体の製造方法。
6. 前記絶縁層形成材が、補強繊維を含むものである請求項５に記載の配線基板積層体の製造方法。
7. 前記配線基板が、２層以上の配線層を有する多層配線基板である請求項５又は６に記載の配線基板積層体の製造方法。

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