WO2002056378A1 - Circuit board and production method therefor - Google Patents

Description

明細書 回路基板とその製造方法 技術分野

本発明は放熱性を向上させた回路基板とその製造方法に関する。 背景技術

近年、 電子機器への高性能化と小型化の要求に伴い、 半導体の高密度、 高機能 化が要請されている。 これによりそれらを実装するため回路基板もまた小型高密 度なものが望まれ、 その結果、 高密度実装されたパワー半導体等の発熱をいかに 放熱するかが重要な課題となっている。

放熱性を改良する従来の技術としてシートを介して放熱板等の導電体の一体化 されたリードフレームがある。 リードフレームは回路的に不要な部分を板体から 打抜いて形成された回路パターンを有する。 この際に放熱板の方向に打ち抜かれ ると、 打抜きにより生じたバリがシ一トを貫通して放熱板側に接近し、 放熱板と 短絡するおそれがある。

また別の従来のリードフレームは電子部品実装用のランドが形成された回路パ ターンを有する。 ランドを形成するために回路パターンの全面にメツキ膜を形成 後、 メツキ膜上にレジスト膜が設けられる。 ランド部分はレジスト膜が形成され ずメツキ膜が露出し、 この部分がランドとなる。

電子部品実装時のはんだ等からの加熱によりランド部のメツキ膜は溶融し、 リ —ドフレームの表面とレジスト膜間を移動する場合がある。

メツキ膜が移動することでランド部のメツキ膜が肉薄になり、 電子部品の実装 不良を生じさせる。 発明の開示

回路基板はシートと、 シートに接合された、 回路パターンを有するリードフレ —ムと、 シートのリードフレームと反対側に接合された放熱板とを備える。 リー ドフレームの回路パターンは板体をシートとの接合面側から打抜いて形成される。 その回路基板ではリードフレームと放熱板等の導電体との短絡が防止される。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態におけるシートの断面図である。

図 2は実施の形態によるシートで作製される回路基板の平面図である。

図 3は実施の形態による回路基板の要部断面図である。

図 4は実施の形態による回路基板の要部断面図である。

図 5は図 2のシ一トで作製される回路基板の正面図である。

図 6は実施の形態による他の回路基板の要部断面図である。

図 7は実施の形態によるリ一ドフレームの要部平面図である。

図 8は実施の形態によるリードフレームの平面図である。

図 9は実施の形態によるリードフレームの平面図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1は本発明の実施の形態におけるシートの断面図である。 少なくとも無機 質フィラーと熱硬化樹脂組成物と溶剤からなる混合物スラリーを準備し、 離型性 フィルム 2上に造膜によりシート 1が形成される。 造膜の方法として、 既存のド クタ一ブレード法ゃコ一夕一法さらには押し出し成形法が利用できる。 そして造 膜されたスラリーの溶剤のみを乾燥して可撓性を有するシート 1が得られる。 同 様に、 少なくとも無機質フィラ一と室温で固形の熱硬化樹脂と室温で液状の熱硬 化樹脂組成物および溶剤の混合物スラリ一を準備し、 前記と同様に離型性フィル ム 2上に造膜し、 溶剤を乾燥することでも可撓性を有するシート 1が得られる。 熱硬化樹脂としては、 例えばエポキシ樹脂、 フエノール樹脂、 またはシァネー ト樹脂が用いられる。 無機質フイラ一としては、 A 1 ₂0₃、 M g O、 B N、 ま たは A I Nが用いられる。 溶剤としては、 ェチルカルビ] ^一ル、 プチルカルビト ール、 またはプチルカルビトールァセテ一トが用いられる。 室温で液状の熱硬化樹脂としては、 ビスフエノール A型エポキシ樹脂、 ビスフ エノ一ル F型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、 または液状フエノ一ル樹脂が用 いられる。

溶剤としては、 メチルェチルケトン、 イソプロパノール、 またはトルエンが用 いられる。 必要であれば、 シート 1の組成物にさらにカップリング剤、 分散剤、 着色剤、 離型剤を添加してもよい。

上記したように溶剤を添加しかつ室温で液状の熱硬化樹脂を添加し溶剤を乾燥 することで、 適度な粘度 （1 0 ²〜1 0 ⁵ P a ' s ) の半硬化又は部分硬化状態 のシ一ト 1が得られる。 1 0 ² P a · sより低い粘度ではシ一ト 1粘着性が強す ぎ離型性フィルム 2から剥がせないばかりでなく、 加工後の変形量が大きいので 作業性が悪い。 また 1 0 ⁵ P a · sより高い粘度ではシ一卜 1は可撓性がなく室 温での加工が困難となる。 望ましくは 1 0 ³〜1 0 ⁴ P a · sの範囲の粘度が作 業性、 加工性の面で最適である。

シート 1を硬化させて得られる熱伝導基板には無機質フィラーを大量に充填す ることができるので、 熱膨脹係数を銅板製のリ一ドフレームとほぼ同様にするこ とができるだけでなく、 放熱性に優れる。

図 2〜図 4でシート 1を用いて作製される回路基板の製造工程を説明する。 図 2において、 前記のようにして作製されたシート 1の一面に、 回路が形成された リードフレーム 3が重ねられ、 その後シート 1の熱硬化温度より低い 5 0〜 1 2 0 °Cで加圧成形することによってリードフレーム 3とシート 1が、一体化される。 リードフレーム 3は銅板を所望の形状に金型により打抜いて得られる、 または エッチングでも得られる。

リードフレーム 3の中央には回路部品を実装する島状の複数の回路パターン 3 aが、 周辺部には外枠部分 3 bが、 その間には端子部分 3 cが形成されている。 回路パターン 3 aには、 図 3での第 1の金型 4の複数の位置決ピン 4 aにそれぞ れ対応した複数の孔 3 dが設けられている。

加工されたリードフレーム 3の表面 （図 2で示される面） の回路パターン 3 a のランド 3 Aと端子部分 3 c、 外枠部分 3 b、 および裏面全面はニッケルメツキ ゃハンダメツキされて銅の酸化が防止される。

リードフレーム 3のシート 1がー体成形化される面は接着強度をより大きくす るためにサンドプラスト処理等によって表面粗度が高られてシ一ト 1が加熱溶融 時に物理吸着し易くしている。

図 3は、 リードフレーム 3とシート 1が 5 0〜1 2 0 °Cの範囲で重ね合わされ て加圧成形された後に、 1 2 0〜 2 0 0 °Cの温度で加熱加圧成形されてシ一ト 1 中の熱硬化樹脂が硬化する状態を示す。 位置決ピン 4 aを孔 3 dに揷入後シ一ト 1が接合される。 この時の加圧、 加熱によりシート 1とリードフレーム 3がー体 化されるだけでなく、 リードフレーム 3の回路パターン 3 a間にもシート 1を構 成する樹脂が流動し一体化される。

図 4は、 リードフレーム 3とシート 1が 5 0〜1 2 0 °Cの範囲で重ね合わされ て加圧成形された後に、 シート 1の他面に一般に導電体である放熱板 5が当接す る時の状態を示す。 1 2 0〜 2 0 0 °Cの温度で加熱加圧成形されシート 1中の熱 硬化樹脂が硬化し、 放熱板 5も一体化される。 この時、 第 2の金型 6の位置決ピ ン 6 aは孔 3 dに揷入されるが、 その径は位置決ピン 4 aよりも細い。 その理由 は位置決ピン 6 aは一体ィ匕されたシ一卜 1の孔 3 dへの挿入されることと、 すで にシート 1がー体化されているのでリードフレーム 3の回路パターン 3 aがずれ ないことである。

図 5は半田により電子部品 7が実装された後、 リ一ドフレーム 3が必要部分を 残してカットされる。 さらにリードフレーム 3の端子部分 3 cが垂直に曲げられ て取り出し電極が形成され、 電子機器が得られる。 その後、 電子部品はケースに の組み込まれて絶縁樹脂が充填されるが、 ここでは省略する。

図 6に示すように、 放熱板 5が一体化される時の第 2の金型 6は、 リードフレ ーム 3の孔 3 dに揷入する図 4の位置決ピン 6 aを有しなくても良い。

次にリ一ドフレーム 3をさらに説明する。 図 2に示す銅板製のリードフレーム 3の回路パターン 3 aのランド 3 A外周では銅板表面にレジスト膜 3 Bが直接密 着し、 ランド 3 A表面では銅板表面に直接メツキ膜が密着する。 レジスト膜 3 B 下にはメツキ膜が存在しないことによりランド 3 A部のメツキ膜は溶融してもラ ンド 3 A外方へ移動せず、 この結果として図 5に示すランド 3 A部への電子部品 7の実装不良等が生じなくなる。 レジスト膜 3 Bは熱硬化性ィンクを塗布して形 成される。

つまりランド 3 A部のメツキ膜がハンダメツキで、 電子部品 7が実装される回 路基板では、 メツキ膜が流動せずにランド 3 A部に存在することは実装不良防止 に大いに寄与する。

リードフレーム 3は上述のごとく銅板を打抜いて形成されるが、 図 5の放熱板 と反対方向に打ち抜かれる。 したがって打抜きによりリードフレーム 3にバリが 生じてもそれがシート 1を貫通して導電体である放熱板 5に短絡しない。

リードフレーム 3では、 図示していないが銅板の一面側に粘着フィルムを固定 し、 その状態で粘着フィルムとともに銅板を打抜くことにより回路パターン 3 a を形成してもよい。

内浮島状の回路パターン 3 aは、 図 7に示す打ち抜き溝 9を有するリ一ドフレ —ム 3の粘着フィルムとは反対側にシート 1を接着後、 図 8のように金具 8によ り連結部分 Aをシート 1側から粘着フィルム側へ打ち抜いて、 図 9のように形成 される。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 リードフレームは放熱板とは反対方向に打ち抜かれ、 打抜き によりリードフレームにバリが生じてもそれがシートを貫通して放熱板に短絡し ない回路基板が得られる。

また本発明によれば、 回路パターンのランド外周にはレジスト膜が密着し、 ラ ンド表面にはメツキ膜が密着する。 レジスト膜下にメツキ膜が存在しないのでラ ンド部のメツキ膜が溶融してもランド外方へと移動しない。 この結果、 ランド部 への電子部品の実装不良が生じない回路基板が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 可撓性を有するシートと、

回路パターンを有する、 前記シートの第 1面に接合されたリードフレ一ム と、

前記シートの第 2面に接する放熱板と

を備え、 前記回路パターンは前記リードフレームを前記シートが接合される面の 側から打抜いて形成される、 回路基板。

2 . リ一ドフレームの第 1面に粘着フィルムを固定する工程と、

前記リードフレームをその第 2面から前記第 1面の方向に前記粘着フィル ムと共に打抜いて回路パターンを形成する工程と、

前記リ一ドフレームの前記第 2面に第 1のシートを固定する工程と 前記第 1のシートの前記リードフレームと反対側に放熱板を固定する工程 と

を含む、 回路基板の製造方法。

3 . 前記放熱板はそれに重ね合わされた第 2のシートを有し、

前記放熱板を固定する前記工程は、 前記第 2のシートを前記第 1のシート に当接させる工程と、 前記第 1と第 2のシートとの硬化温度の高い方の温度以上 に前記第 1と第 2のシ一トの温度を設定して前記放熱板を加圧する工程とを含む、 請求の範囲第 2項に記載の方法。

4. シートと、

ランドを含む回路パターンを有する、 前記シートの第 1面に接合されたリ ードフレームと

前記回路パターンの前記ランドの周辺に密着するレジスト膜と、

前記ランドに密着する第 1のメツキ膜と

を備えた回路基板。

5 . 前記シートの第 2面に設けられた放熱板をさらに備えた、 請求の範囲第 4項 に記載の回路基板。

6 . 前記回路パターンは端子部分をさらに含み、

前記端子部分に形成された第 2のメツキ膜と、

前記ランドと前記端子部分以外の前記回路パターン上に形成された、 前記 第 1と第 2のメツキ膜の双方より薄い第 3のメツキ膜と

をさらに備えた、 請求の範囲第 4項に記載の回路基板。

7 . リードフレームの第 1面にレジスト膜を形成する工程と、

前記リードフレームの第 2面にシ一トを一体化する工程と

を備えた、 回路基板の製造方法。

8 . 板材を打ち抜いて端子部と回路パターン部とを有する前記リードフレームを 形成する工程をさらに備えた、 請求の範囲第 7項に記載の方法。

9 . 前記板材は銅板である、 請求の範囲第 8項に記載の方法。