WO2007145237A1 - 放熱配線基板とその製造方法 - Google Patents

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WO2007145237A1
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wiring board
groove
filler
metal wiring
resin layer
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Tetsuya Tsumura
Hiroharu Nishiyama
Etsuo Tsujimoto
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Panasonic Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation wiring board including a metal wiring board, a thermally conductive resin layer, and a heat dissipation board, on which a heat generating element such as an LED element is mounted, and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 20A is a perspective view of a conventional heat dissipation wiring board
  • FIG. 20B is a cross-sectional view thereof.
  • a conventional heat radiation wiring board 101 includes a metal wiring board 103, a filler-containing resin layer 104, and a heat radiation board 105.
  • the metal wiring board 103 forms a circuit pattern and has a through groove 102.
  • the filler-containing resin layer 104 is embedded with the metal wiring board 103 so that the upper surface of the metal wiring board 103 is exposed.
  • the heat sink 105 is disposed on the lower surface of the filler-containing resin layer 104.
  • the through groove 102 is formed by punching from the upper surface to the lower surface of the metal wiring board 103 by pressing, and has a linear shape substantially perpendicular to the surface of the metal wiring board 103.
  • Such a heat dissipation wiring substrate 101 can release heat of the mounted electronic component to the heat dissipation plate 105 via the filler-containing resin layer 104.
  • the through-groove 102 has a linear shape substantially perpendicular to the metal wiring board 103, and therefore the surface force of the metal wiring board 103 is also directed toward the inside of the through-groove 102, so This is because the flow rate suddenly narrows and the flow resistance becomes large or it becomes easy to clog.
  • FIG. 21 is an enlarged schematic cross-sectional view of a conventional through hole.
  • the through groove 114 for the circuit pattern is formed by pressing, and therefore the through groove 114 has a linear shape substantially perpendicular to the surface of the metal wiring board 115.
  • the flow path of the filler-filled resin from the surface of the metal wiring board 115 toward the inside of the through groove 114 is rapidly narrowed, and the fluidity is getting worse.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-152148
  • the heat dissipation wiring board includes a metal wiring board on which a circuit pattern is formed, a filler-containing resin layer in which a metal wiring board is embedded so that an upper surface of the metal wiring board is exposed, and a filler-containing resin layer.
  • the gap that divides a part of the circuit pattern is formed by a through groove provided in the metal wiring board, and the through groove is a fine groove that opens on the upper surface of the metal wiring board. And an extended groove extending from the lower end of the fine groove toward the metal wiring board.
  • the heat dissipation wiring board includes a metal wiring board on which a circuit pattern is formed, a first filler-containing resin layer embedded with a metal wiring board so that an upper surface of the metal wiring board is exposed, and a first The circuit pattern is formed by a through groove provided in the metal wiring board, and the through groove is a fine groove opened on the upper surface of the metal wiring board. The force at the lower end of the fine groove is also formed by an extended groove extending toward the metal wiring board, and the fine groove is filled with the second filler-containing resin layer.
  • a method of manufacturing a heat dissipation wiring board includes a step of forming an extension groove on a lower surface of a metal wiring board, and forming a fine groove from the upper surface or the lower surface side of the metal wiring board so as to partially overlap the extension groove.
  • a method for manufacturing a heat dissipation wiring board includes a step of forming an extension groove on a lower surface of a metal wiring board, and a step of filling a resin containing a first filler in the downward force extension groove of the metal wiring board.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat dissipation wiring board.
  • FIG. 2A is a top view of the heat dissipation wiring board.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the heat dissipation wiring board.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the through groove.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the pulse width of laser and the output.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state where an oxide film is formed on the surface of a fine groove.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which a groove is formed by both sides of a metal wiring board to form a through groove.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the process of producing a heat dissipation wiring board.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a state of filling a fine groove.
  • Fig. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the state after the heat-generating component is mounted.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining a heat dissipation wiring board partially having an independent wiring pattern.
  • FIG. 10B is a sectional view taken along line 10B-10B.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining how an extended groove is formed in a part of a metal wiring board using a mold.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which a wiring board having an extended groove and a heat sink are integrated using a first filler-containing resin layer.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state in which various members are laminated and integrated.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining how fine grooves are formed.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which a hole generated during the formation of a fine hole is filled with a second filler-containing resin.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which an extension groove is formed in a metal wiring board.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining how fine grooves are formed.
  • Fig. 18 is a cross-sectional view illustrating a state in which the fine groove is filled with the second filler-containing resin layer.
  • FIG. 19A is a cross-sectional view showing an example of a heat dissipation wiring board compatible with high-density mounting.
  • FIG. 19B is a cross-sectional view showing an example of a heat dissipation wiring board compatible with high-density mounting.
  • FIG. 20A is a perspective view of a conventional heat dissipation wiring board.
  • FIG. 20B is a sectional view of the same.
  • FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view of a conventional through groove.
  • the heat generating components are power semiconductors (power transistors, power FETs, CPUs, etc.), ultra-small transformers, or electronic components such as LEDs.
  • the electronic components become smaller, they can contribute to the miniaturization of equipment.
  • heat generation becomes an important issue as these electronic components become smaller or the mounting form (for example, package form) of the electronic parts becomes smaller (further, when mounted on a bare chip). Therefore, in Embodiment 1, an LED is selected as an example of a heat-generating component and will be described in detail.
  • a substrate for LED mounting which is a heat dissipation wiring substrate 10 for a large current of 100 A (ampere).
  • FIG. 1 shows an LED 11, a control IC 12, and a chip component 13 as examples of heat generating components mounted on the heat dissipation wiring board 10 of the first embodiment. Note that some electronic components and wiring patterns are omitted. In FIG. 1, the through groove 14 is hidden behind the LED 11 and cannot be seen.
  • FIG. 2A is a top view of heat dissipation wiring board 10 in Embodiment 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.
  • the heat dissipation wiring board 10 includes a metal wiring board 15 in which through grooves 14 for circuit patterns are formed, and the metal wiring.
  • a filler-containing resin layer 16 disposed on the lower surface of the wire board 15 and a heat radiating plate 17 disposed on the lower surface of the filler-containing resin layer 16 are provided.
  • the metal wiring board 15 is connected to the outer frame 19 through the connection terminals 18.
  • the metal wiring board 15 is embedded and integrated in the filler-containing resin layer 16 so that the upper surface thereof is exposed. Further, the through groove 14 for circuit pattern formed in the metal wiring board 15 is obtained by connecting the fine groove 20 and the extended groove 21 to each other vertically. In this way, the fine groove 20 and the extended groove 21 are connected inside the metal wiring board 15 to form the through groove 14.
  • an opening on the surface side (or upper surface) of the metal wiring board 15 of the fine groove 20 is an opening 20a
  • an opening on the extended groove 21 side of the fine groove 20 is a lower end 20b.
  • the fine groove 20 and the extended groove 21 are connected to each other at the lower end portion 20b of the fine groove 20 to form one through groove 14.
  • the maximum groove width of the extended groove 21 (corresponding to the groove width of the lower surface of the metal wiring board 15 of the extended groove 21 or the groove width of the filler-containing resin layer 16 side) is the lower end of the fine groove 20. It is desirable to make it larger than the groove width at 20b or opening 20a.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in which the vicinity of the through groove 14 is enlarged.
  • Figure 3 also shows filler 22.
  • the fine groove 20 is formed so that the groove width gradually increases from the opening 20a (exposed portion of the upper surface of the metal wiring board 15) to the lower end 20b (connection portion with the extended groove 21).
  • the groove width of the lower end 20b is wider than the groove width of the opening 20a.
  • the lower end 20b of the fine groove 20 does not have a clear interface with the extended groove 21, and is gently connected.
  • the extended groove 21 has a structure in which the groove width gradually increases from the lower end portion 20b of the fine groove 20 toward the lower surface of the metal wiring board 15. By not forming a clear interface, filling of the filler-containing resin layer 16 becomes easy and the filling quality is easy to control.
  • an oxide film (not shown) is provided on the inner walls of the fine groove 20 and the extended groove 21, and the oxide film of the fine groove 20 is larger than the thickness of the oxide film of the extended groove 21. Is also small. Further, the surface roughness of the fine groove 20 is formed to be lower (smooth) than the surface roughness of the extended groove 21. In this way, filling of the filler-containing resin layer 16 is facilitated.
  • a base plate made of a copper alloy cable having a thickness of 0.3 mm is used as the metal wiring board 15.
  • the composition of the metal wiring board 15 is mainly composed of copper (hereinafter also referred to as Cu), tin (hereinafter also referred to as Sn) is added in an amount of 0.1 to 0.1 wt% and Cu and Cu When combined with Sn, it exceeds 99.96wt%.
  • Cu copper
  • Sn tin
  • the coefficient of linear expansion as the 8 X 10- 6 / ° C ⁇ 20 X 10- 6 Z ° C is used.
  • the thickness of the metal wiring board 15 is preferably 0.2 mm or more and 0.8 mm or less.
  • the main component is Cu is that it has excellent thermal conductivity and conductivity, and Sn is added because the soft temperature can be increased to about 400 ° C. When the softening point is high, high reliability can be maintained during subsequent component mounting (soldering) and repeated heating and cooling of the LED11 after mounting.
  • Zr zirconium
  • Ni nickel
  • Si silicon
  • Zn also referred to as “Zn”
  • P phosphorus
  • Fe iron
  • Cr chromium
  • Zr it is 0.0015 wt% or more and less than 0.15 wt%
  • Ni is 0.1 wt% or more and less than 5 wt%
  • Si is 0.01 wt% or more and 2 wt% or less
  • Zn is 0.1 wt% or more and 5 wt% or more.
  • P is 0.005 wt% or more and less than 0.1 wt%
  • Fe is 0.1 wt% or more and 5 wt% or less
  • Cr is preferably 0.05 wt% or more and lwt% or less.
  • Wt% represents the weight percentage.
  • these elements can be used alone or in combination with a plurality of kinds within the range of the content.
  • the tensile strength of the copper alloy is preferably 600 NZmm 2 or less. This is because this level of tensile strength (softness) is suitable for workability. Also, if the Cu content is high, the conductivity is high, making it suitable for high current applications such as LED11.
  • tough pitch copper may be selected as the metal wiring board 15. This is tough pitch copper, which has excellent electrical and thermal conductivity, spreadability and drawability. Because it is good.
  • oxygen free copper may be selected as the metal wiring board 15. This is because oxygen-free copper has excellent electrical and thermal conductivity and good weldability.
  • the upper surface of the metal wiring board 15, that is, the filler-containing resin layer 16 in FIG. 1 is also exposed, and the surface on which the LED 11, the control IC 12, and the chip component 13 are mounted is preliminarily soldered. (Not shown) is formed. This improves solderability and makes it easier to mount components. In addition, wiring wrinkles can be suppressed.
  • a tin layer may be formed. However, it is preferable not to form a solder layer or a tin layer on the lower surface of the metal wiring board 15, that is, the surface embedded in the filler-containing resin layer 16. This is because the solder layer or tin layer softens in the heat process during soldering and the like, and the adhesion between the metal wiring board 15 and the filler-containing resin layer 16 may decrease.
  • the depth of the fine groove 20 is 0.05 mm.
  • the depth of the fine groove 20 is preferably 0.03 mm or more and 0.15 mm or less in consideration of workability.
  • the depth of the fine groove 20 It is technically difficult to control the depth of the fine groove 20 to be less than 0.03 mm. Further, when the thickness of the fine groove 20 is 0.15 mm or more, it is technically difficult to narrow the width of the fine groove 20.
  • the width of the fine groove 20 is the minimum when the opening 20a is 0.03 mm, and the lower end 20b is the maximum when 0.05 mm. It is. It is desirable that the minimum width of the fine groove 20 is 0.01 mm or more and 0.10 mm or less, and the maximum width of the fine groove 20 is 0.015 mm or more and 0.15 mm or less.
  • the tapered shape forming the side surface of the fine groove 20 may be a straight line (for example, a mortar type), or may be a curved line (for example, a bell jar type or a bell type). Further, by adopting such a tapered cross-sectional shape, the pressure injection property of the filler-containing resin layer 16 is enhanced.
  • the difference between the width of the opening 20a of the fine groove 20 and the groove width of the lower end 20b of the fine groove 20 is preferably 5 microns or more. If the difference in groove width is 5 microns or less, it may not function as a taper (including a bell shape) and may affect the filling properties of the filler-containing resin layer 16.
  • the maximum width of the extension groove 21 is 0.3 mm.
  • the top of this expansion groove 21 In general, it should be 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the maximum width of the extended groove 21 (for example, the lower surface side of the metal wiring board 15 in FIG. 3 or the opposite side of the fine groove 20) is larger than the groove width in the opening 20a of the fine groove 20.
  • the size is larger than 0.05mm! /
  • the maximum width of the fine groove 20 (especially the groove width at the opening 20a of the fine groove 20) is larger than the maximum width of the extended groove 21. ) Should be small. By doing so, it is possible to absorb the mutual positional deviation (alignment deviation, dimensional deviation, etc.) when the extended groove 21 and the fine groove 20 are formed so as to overlap each other in different steps.
  • the epoxy resin contains Al O force.
  • the one filled with 2 3 ra 22 was used.
  • the epoxy resin is used because of its excellent heat resistance and electrical insulation.
  • thermosetting resin such as phenol resin or cyanate resin may be used.
  • the filler 22 in addition to Al 2 O, at least what is MgO, SiO, BN, and A1N
  • Electricity can be reduced, and insulation can be improved.
  • the filler 22 having Al O force used in Embodiment 1 has an average particle diameter of 3 microns.
  • Al 2 O It is a mixture of two types of Al 2 O with a diameter of 12 microns.
  • Al O with two particle sizes Al O with two particle sizes
  • Al O can be filled at a high concentration up to nearly 90 wt%.
  • the thermal conductivity of is about 5WZmK.
  • the filler 22 shown in FIG. 3 shows only one type of filler 22 and is simplified. [0050] Further, by using a material having high thermal conductivity for the inorganic filler or epoxy resin, the thermal conductivity of the filler-containing resin layer 16 can be about 10 to 20 WZmK.
  • this filler 22 is as small as possible in the range of 0.1-100 ⁇ m in diameter and is filled to a high concentration of about 70 to 95 wt%, the thermal conductivity can be increased. .
  • the filling rate of the filler 22 exceeds 95 wt%, it becomes difficult to mold, and the adhesiveness between the filler-containing resin layer 16 and the metal wiring board 15 also decreases.
  • the optimum thickness may be set in consideration of the withstand voltage and thermal resistance.
  • a pregel material made of a thermoplastic resin powder powder is added to the filler-containing resin layer 16 made of a thermosetting resin in advance. Since this pregel material absorbs the liquid component of the uncured thermosetting resin and expands and quickly gels, the filler-containing resin layer 16 can be removed from the mold in a semi-cured state.
  • the pregel material is, for example, a thermoplastic resin such as an acrylic resin, a vinyl resin, a polyamide resin, and the like, and easily applied to a thermosetting resin such as a liquid epoxy resin. It is desirable to use a compatible resin material that dissolves.
  • the pregel material is powdered in order to increase the absorbability of the liquid component, and the particle size is preferably 2 to 50 m, more preferably 1 to 10 m.
  • the filler-containing resin layer 16 in the gely state (or semi-cured state) is before the main curing (or before the heat curing), so that a part of it adheres to the surface of the mold or the like as dirt. However, it can be easily removed and the workability is improved.
  • This pregel material is subjected to addition of 0.1 wt% force to the filler-containing resin layer 16 at a rate of 3. Owt%. It is desirable to add the pregel material at a ratio of 0.5 wt% to 1.5 wt% with respect to the filler-containing resin layer 16. If the pregel addition ratio is less than 0.1 lwt%, the addition effect cannot be obtained. On the other hand, if the pregel addition ratio exceeds 3. Owt%, the moldability will be affected.
  • the mold force can be hardened by taking out the semi-cured sample taken out with a separately prepared curing equipment, and the productivity can be increased.
  • a copper substrate having a thickness of 1 mm was used as the heat radiating plate 17.
  • a metal with good thermal conductivity such as aluminum, copper or an alloy containing aluminum as a main component.
  • FIG. 3 the force of the LEDs 11 mounted on the surface of the metal wiring board 15 is shown so that one LED is mounted on each of the left and right sides of one through groove 14, for example, on one through groove 14. It is possible to mount so that one LED11 straddles. LED11 is mounted on the metal wiring board 15 electrically insulated by one through-groove 14 in this way so as to straddle the through-groove 14 with bumps or wire bonds (both shown in the figure).
  • the heat generated in LED 11 can be dissipated efficiently. This is because the heat generated in the LED 11 can be radiated in the plane direction of the metal wiring board 15 just by radiating the heat in the thickness direction of the metal wiring board 15. This is also called a planar heat spread effect.
  • the lower surface 15 of the metal wiring board shown in FIG. 2B is irradiated with a YAG laser or a CO laser as the first laser to form the extended groove 21.
  • the deepest portion of the extended groove 21 is irradiated with a green laser using a YAG having a wavelength of 1. m as a second laser and a pulse width of 30 ns, so that a fine groove 20 is formed.
  • the top surface of the plate 15 can be penetrated.
  • this green laser (for example, wavelength 532 nm) is emitted from the optical finer to realize fine processing.
  • this second laser a laser having a wavelength of 600 nm or less, a green laser, or a shorter wavelength may be used.
  • the laser irradiation is performed before the heat generated by the laser irradiation diffuses near the laser irradiation portion of the workpiece, for example, the metal wiring board 15. Will end. Therefore, heat damage, such as thermal deformation of metal wiring board Will occur. As a result, fine grooves can be formed with high accuracy.
  • the laser irradiation part of the metal wiring board 15 that has a high energy absorption effect on the metal material (especially copper) that constitutes the wiring can be locally and rapidly heated, and thermal diffusion to the vicinity of the laser irradiation part is also possible. Few. Therefore, thermal damage is less likely to occur
  • fine grooves can be formed with high accuracy.
  • the thermal deterioration of the processed surface can be suppressed, and the fine through groove 14 can be formed with high accuracy and high aspect ratio.
  • the fine groove 20 has a smaller film thickness than the extended groove 21.
  • the second laser that forms the fine groove 20 has a shorter wavelength and a smaller pulse width than the first laser that forms the extended groove 21.
  • FIG. Figure 4 shows the relationship between laser pulse width and output.
  • the horizontal axis is time (unit: sec), and the vertical axis is laser output (unit: W).
  • first laser 41 and the second laser 42 in Fig. 4 represent the envelopes of the irradiated laser, respectively.
  • the first laser 41 two types of envelopes are described. That is, a rectangular envelope and a stepped envelope.
  • the envelope of the first laser 41 may have a normally distributed shape.
  • the energy of the second laser 42 is larger than that of the first laser 41, and the substrate, that is, the metal wiring board 15 can be instantaneously evaporated. It is thought that processing proceeds with minimal energy and the thermal oxidation reaction can be suppressed.
  • the acid-containing film also includes an altered portion or a damaged portion caused by laser irradiation. Therefore, the occurrence of such an altered portion may affect the electrical resistance and thermal conductivity of the metal wiring board 15. Therefore, by positively thinning the oxide film in the fine groove 20, the influence of the oxide film or the altered portion on the electrical resistance and thermal conductivity in the vicinity of the fine groove 20 can be suppressed.
  • the surface layer in the fine groove 20 can be a metal oxide, for example, an aluminum oxide film.
  • the film 23 is attached to the upper surface of the metal wiring board 15, and the metal wiring board 15 is placed in the mold.
  • the filler-filled lumps of resin are collected into a round shape, a bowl shape, a trapezoidal shape, a cylindrical shape, or a spherical shape so that the center is convex, and placed on the lower surface side of the metal wiring board 15.
  • the filler-filled resin is filled with a hot press, such as a vacuum heat press, so that no gaps are formed in the expansion grooves 21 and the fine grooves 20, and the filler-containing resin layer 16 is formed.
  • the finolem 23 is for suppressing the filler-containing resin from wrapping around the circuit pattern during the pressing. In addition, if air remains during pressing, the thermal conductivity and insulation properties decrease, so a large number of holes are formed in the film 23 to improve air permeability.
  • the film 23 is made of polypropylene with a plurality of holes formed by laser, but other non-woven fabrics with a thin adhesive can also be used.
  • the heat radiating plate 17 is disposed on the lower surface of the above-described filler-containing resin layer 16, and is released from being pressed by a mold.
  • the heat dissipation wiring board 10 is heated at 200 ° C. for 1 minute.
  • the filler-containing resin layer 16 can be semi-cured and the mold force can be removed.
  • this heat radiation wiring board 10 is placed in an oven at 200 ° C, and a filler-containing resin layer 1
  • a laser is used in the process of forming the fine groove 20 and the extended groove 21.
  • a relatively rough pattern portion having a groove width of 0.2 mm or more is subjected to a technique such as a punching press. It may be used.
  • the metal wiring board 15 is formed into a relatively rough pattern having a groove width of 0.2 mm or more. Is batch-formed with a press. By forming the through groove 14 including the fine groove 20 and the extended groove 21 in a portion where the fine groove 20 is required, productivity can be improved. In this manner, by forming a necessary portion of the metal wiring board 15 or a fine groove locally, the productivity of the heat dissipation wiring board 10 is increased and the cost is reduced.
  • filling of the filler-containing resin can be facilitated, and the reliability with respect to electrical insulation caused by dust or the like can be improved.
  • the fine groove 20 and the extended groove 21 are connected by a smooth surface without a clear interface, and the groove width from the opening 20a of the fine groove 20 toward the lower surface of the metal wiring board 15 Is formed to spread. Therefore, if the lower surface force of the metal wiring board 15 is filled with the filler-containing resin, the flow path of the resin containing the filler 22 can be gradually narrowed, and the fluidity is improved. As a result, the fine groove 20 can be filled with the filler 22 so that there is no gap, and the reliability of electrical insulation due to dust and the like can be improved.
  • This structure increases the content of the filler 22 in order to reduce the groove width of the fine groove 20 to improve the fine pitch of the circuit pattern in recent years or to improve the thermal conductivity. Also in this case, the filler-containing cocoon resin layer 16 can be easily filled, which is useful.
  • the interface with the extended groove 21 can be made smooth, and the lower end portion 20b can be formed to have a larger groove width than the opening portion 20a.
  • the opening 20a can be formed more smoothly than the lower end 20b. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of dust and dross on the upper surface of the metal wiring board 15 that is the mounting surface of the electronic component such as the LED 11. Further, the inner wall of the fine groove 20 can be smoothly smoothed, and the filling rate of the resin containing the filler 22 containing the filler 22 at a high concentration (70 to 95 wt%) can be further improved.
  • the YAG laser or CO laser that forms the extended groove 21 is formed.
  • the second laser for forming the fine groove 20 a green laser using a 30-ns YAG having a pulse width of about 1/10 of that of a conventional general laser is used. As a result, the inner wall of the fine groove 20 can be made smoother.
  • the fine groove 20 can be processed with high accuracy, and as a result, the inner wall shape of the fine groove 20 can be made smoother.
  • the inner wall of the fine groove 20 is formed so that the surface roughness is lower (smooth) than the inner wall of the extension groove 21.
  • the fine groove 20 can be formed with a finer pitch. .
  • the extension groove 21 is once formed. Therefore, the depth of the fine groove 20 can be reduced by adjusting the depth of the extended groove 21.
  • the depth of the fine groove 20 can be reduced to 0.15 mm or less, the fine groove 20 having a minimum width of 0.03 mm can be easily formed by using the manufacturing method in the first embodiment. It is out.
  • the thickness of the entire metal wiring board 15 can be 0.3 mm or more, the thermal conductivity can be improved.
  • the extended groove 21 in this manner, the aspect ratio of the fine groove 20 can be reduced, and the processing time can be shortened. Therefore, dross generated during laser caking (spattered melt is generated). Can be reduced, and the processed surface becomes smoother.
  • the filling rate of the filler 22 can be increased by making the particle size of the filler 22 different in size.
  • the filler 22 having a large particle size has a problem that it is difficult to fill the narrow gap.
  • the through groove 14 from the expansion groove 21 and the fine groove 20 the narrow gap can be easily filled even if the filler 22 has a large particle size. Fillability in fine gaps can be improved when inexpensive alumina and expensive BN are combined.
  • the oxide film is formed on the inner walls of the fine groove 20 and the extended groove 21, the insulation can be improved.
  • this oxide film can be formed by heat during laser processing, if the fine groove 20 and the extended groove 21 are processed by laser as in the first embodiment, the through groove 14 is formed on each inner wall. An oxide film can be formed simultaneously with the formation, and the productivity is excellent.
  • the oxide film of the fine groove 20 is thin. This is because the opening 20a of the fine groove 20 is exposed on the mounting surface of the component, so that the influence due to cleavage of the highly brittle oxide film is suppressed.
  • the effects of cleavage include that the surface of the metal wiring board 15 is roughened by cleavage, and that it is difficult to mount electronic components, and that reliability is impaired by residues. It is.
  • the wettability of the filler-containing resin layer 16 with respect to each inner wall can be adjusted.
  • the oxide film of the fine groove 20 is made thinner and thinner than the oxide film of the extended groove 21 depending on the conditions of the laser wavelength and the pulse width. Therefore, it is possible to reduce cleavage and improve reliability while ensuring insulation.
  • the shape of the expansion groove 21 is an arch shape, the stress at the time of thermal expansion or curing shrinkage at the time of filling the filler-containing resin can be effectively dispersed and released. Thermal deformation of the thermal wiring board 10 can be suppressed.
  • Embodiment 2 will be described with reference to FIG.
  • the same reference numerals are assigned to the same portions as those used in the description of the first embodiment.
  • the second embodiment corresponds to the case where, for example, the extended groove 21 is formed by etching or machining, and the fine groove 20 is formed by a laser.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the oxide film 24 is formed on the surface of the fine groove 20.
  • the insulating film is formed by forming the oxide film 24 on the surface of the fine groove 20, and the insulating effect can be enhanced by using the insulating film together.
  • the oxide film 24 a metal oxide film formed by oxidizing the surface of the metal wiring board 15 can be used.
  • a part of the through groove 14 is a fine groove 20 having an opening 20a on the upper surface of the metal wiring board 15, and a lower end portion 20b of the fine groove 20 toward the lower surface of the metal wiring board 15. It is formed of a wide force and an expansion groove 21.
  • an insulating film 24 having a thickness larger than that of an oxide film (not shown) formed on the inner wall of the extension groove 21 is formed on the inner wall of the fine groove 20.
  • the inner wall of the extension groove 21 is formed so that the surface roughness is smaller (smooth) than the inner wall of the fine groove 20.
  • the extension groove 21 as shown in FIG. 5 is formed from the back side of the metal wiring board 15, for example, by chemical ethtin. It can be formed with the pressing force of the mold. Then, the fine groove 20 is formed by a laser or the like so as to overlap the extended groove 21 from the back surface side of the metal wiring board 15 and the through groove 14 is formed. In this way, a groove having a two-stage structure in which the groove width becomes narrower from the bottom to the top or a groove in which large and small grooves overlap is formed.
  • the lower end 20b of the fine groove 20 does not have a clear interface with the extended groove 21 and is gently connected.
  • the extended groove 21 has a structure in which the groove width gradually increases from the lower end 20b of the fine groove 20 toward the lower surface of the metal wiring board 15.
  • an oxide film 24 having a larger film thickness than an oxide film (not shown) formed on the inner wall of the extension groove 21 is formed on the inner wall of the fine groove 20.
  • the inner wall of the extended groove 21 is formed to have a surface roughness smaller (smooth) than the inner wall of the fine groove 20.
  • an oxide film 24 having a larger film thickness than the inner wall of the extension groove 21 can be formed on the inner wall of the fine groove 20 by laser processing or the like. It can. This is because the carved surface is thermally oxidized by laser scanning. The oxide film 24 can further improve the electrical insulation in the fine groove 20. The oxide film 24 is useful for enhancing electrical insulation in the minute groove 20 that is difficult to fill with resin.
  • the thickness of the oxide film 24 in the fine groove 20 is uniform. This is because the highly brittle acid oxide film 24 is easily cleaved when the film thickness is uneven. If the surface of the metal wiring board 15 is roughened by this cleavage, the electronic components are difficult to mount, and the reliability is impaired by the residue.
  • the oxide film 24 of the fine groove 20 is made to be larger than the oxide film of the extended groove 21 depending on the conditions of the laser wavelength and the pulse width.
  • the film thickness is small (thin). Therefore, cleavage can be reduced and reliability can be improved while ensuring insulation.
  • an aluminum oxide film can be formed as the oxide film 24 on the surface of the fine groove 20.
  • the oxide film 24 can be used as an insulating layer.
  • the adhesive strength between the metal wiring board 15 and the filler-containing resin layer 16, such as peel strength, can be increased.
  • the adhesive strength of the filler-containing resin layer 16 and the metal wiring board 15, such as copper, aluminum, or a clad alloy thereof is low, the formation of the oxide film 24 is positively performed. Can increase the adhesive strength.
  • the bonding strength between the metal wiring board 15 and the filler-containing resin layer 16 may be reduced depending on the combination.
  • the adhesive force with the filler-containing resin layer 16 can be increased.
  • the adhesive strength with the filler-containing resin layer 16 may be affected.
  • the oxide film 24 shown in FIG. 5 may be a layer having a roughened surface, a roughened layer, or an adhesion improving layer that is different from the oxide film 24.
  • the fine groove 20 is formed by a short wavelength laser
  • the surface roughness of the processed surface tends to be small as described above, but the laser irradiation pulse and the laser feed rate are adjusted, for example, high speed processing is performed.
  • irregularities can be positively formed on the processed or cut surface.
  • the uneven surface thus formed can be formed as an interface portion between the fine groove 20 and the filler-containing resin layer 16 instead of the oxide film 24.
  • this uneven surface (which may be used in combination with the oxide film 24) as a kind of anchor layer, the bonding strength between the fine groove 20 and the filler-containing resin layer 16 can be increased.
  • Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which a groove is formed by both sides of the metal wiring board 15 to form the through groove 14.
  • the same parts as those used in the description of the first to second embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • a copper plate, an aluminum plate, a laminated plate of these, or a clad plate may be prepared. In addition, you may use what punched the required part with the press. And this Metal wiring board 15
  • the extended groove 21 is formed by etching or laser processing.
  • the fine groove 20 is formed so as to overlap the extended groove 21 by etching or laser as shown by an arrow 25b, and the through groove 14 is formed.
  • the productivity can be increased.
  • the through groove 14 is formed by etching
  • the etching cost can be suppressed by forming the fine groove 20 and the extended groove 21 at the same time.
  • the maximum width of the extended groove 21 (groove width on the heat sink 17 side) larger than the maximum width of the fine groove 20, that is, the groove width of the opening 20a in FIG.
  • the gap can be absorbed and the product yield can be improved.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the process of producing the heat dissipation wiring board 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the heat radiating plate 17 is fixed to the back surface side of the metal wiring board 15 or the side where the extended grooves 21 are formed via the first filler-containing resin layer 26. At this time, since the groove width of the fine groove 20 is wider at the opening 20a than at the lower end 20b, the first filler-containing resin layer 26 may not be filled into the fine groove 20 in some cases. .
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating how the fine groove 20 is filled.
  • the same parts as those used in the description of the first to second embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • the fine groove 20 is filled with the second filler-containing resin layer 27.
  • the second filler-filled resin layer 27 is positively overflowed on the surface of the fine groove 20 or covered with the opening 20a of the fine groove 20, so that the first groove to the fine groove 20 is covered. 2 fila Filling of the filled resin layer 27 can be ensured.
  • the filling property of the second filler-containing resin layer 27 can be improved by devising the pattern of the fine groove 20, for example, by forming a pattern hole for air venting (not shown). It is also effective to devise a method for filling the second filler-containing resin layer 27, for example, by imprinting with a rubber plate such as a squeegee or filling in a vacuum. At this time, it is important to prevent air from remaining in the inside as bubbles.
  • the first filler-containing resin layer 26 and the second filler-containing resin layer 27 may be the same, for example, the filler-containing resin layer 16 may be used. Or it can be separate.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the state after the LED 11 is mounted.
  • the through groove 14 is formed of a fine groove 20 and an extended groove 21.
  • the expanded groove 21 is filled with the first filler-containing resin layer 26 containing the first filler 28, and the fine groove 20 is filled with the second filler 29 containing the second filter 29. Filled with a filler-containing resin layer 27. In this way, the filling performance is enhanced by filling the resin containing filler with a wide opening side force from both sides of the through groove 14.
  • the cross-sectional shape of the fine groove 20 is a trapezoid with a wide upper part and a lower lower part by widening the groove width of the opening 20a from the lower end part 20b.
  • the metal wiring board 15 that forms the lower part of the fine groove 20 is in a state where the applied force overhangs the first filler-containing resin layer 26 and the second filler-containing resin layer 27 side, or in a wedge shape. It will be in the state of protruding.
  • the metal wiring board 15 can be used as the first filler-containing resin layer 26 or the second filler. It becomes a structural part that is physically peeled from the entering resin layer 27. This structure also has the effect of increasing the insulation distance or creepage distance.
  • FIG. 10A is a perspective view for explaining the heat dissipation wiring board 10 partially having an independent wiring pattern
  • FIG. 10B is a sectional view taken along line 10B-10B.
  • the independent wiring pattern 30 corresponds to a wiring pattern portion that is electrically insulated from the other metal wiring board 15.
  • the degree of freedom in pattern design can be increased.
  • the outer frame 19 of the metal wiring board 15 or the peripheral portion corresponding to the so-called frame portion is cut off so that it is connected by the outer frame 19 until then.
  • the metal wiring boards 15 can be separated or can be electrically insulated from each other.
  • one end of the metal wiring board 15 needs to be connected to the outer frame 19 via the connection terminal 18.
  • the stand-alone wiring pattern 30 described in the fourth embodiment corresponds to one having no connection terminal 18 connected to the outer frame 19.
  • the independent wiring pattern 30 is, for example, a portion that is integrated with the metal wiring board 15 in a portion indicated by Y—Y, and this Y—Y portion is cut with a laser or the like to make it independent.
  • the mold wiring pattern 30 is electrically insulated, and the vicinity of the cut portion is protected by a second filler-containing resin layer 27.
  • FIG. 10B corresponds to a cross-sectional view taken along the line 10B-10B in FIG. 10A.
  • a through-groove 14 having an extended groove 21 is formed in a part of the stand-alone wiring pattern 30.
  • the independent wiring pattern 30 is originally a part of the metal wiring board 15, and is integrated with the metal wiring board 15 via the extension groove 21 or as a kind of connecting beam. is there. Then, by forming the fine groove 20 so as to overlap the extended groove 21, a part of the metal wiring board 15 is made independent and separated to form the independent wiring pattern 30.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment in which an extended groove (not shown) is formed in a part of the metal wiring board 15 using a mold.
  • a mold 33 having concave portions 31 and convex portions 32 on the surface is pressed against the metal wiring board 15 in the direction indicated by the arrow 25, and a part of the metal wiring board 15 is recessed.
  • a raised portion or the like generated on the opposite side is removed by polishing or the like. By doing so, the workability of the metal wiring board 15 can be improved.
  • a metal wiring board 15 having an extension groove 21 in a part as shown in FIG. 12 is prepared.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining how the metal wiring board 15 having the extended groove 21 and the heat radiating plate 17 are integrated together using the first filler-containing resin layer 26.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state in which various members are laminated and integrated. As shown in FIG. 13, the heat radiating plate 17 and the metal wiring board 15 having the extended groove 21 in a part thereof are fixed via the first filler-containing resin layer 26.
  • a laser is irradiated in the direction indicated by the arrow 25 in FIG. 13 so as to overlap the extended groove 21 portion of the metal wiring board 15 to form a fine groove (not shown).
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which the fine groove 20 is formed.
  • the laser is irradiated to the extended groove 21 portion of the metal wiring board 15, and a part of the metal wiring board 15 is electrically or mechanically separated as a stand-alone wiring pattern 30.
  • a part of the first filler-containing resin layer 26 immediately below the fine groove 20 is also separated by a laser. It may be understood. Even if a part of the first filler-containing resin layer 26 is decomposed by laser, the first filler 28 may remain without being decomposed. Alternatively, a part of the first filler 28 may be partially sintered or agglomerated by the laser.
  • the size of the holes formed in the first filler-containing resin layer 26 can be reduced.
  • the content of the first filler 28 is desirably 70 to 95 wt%.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for explaining a state in which the holes generated when the fine grooves 20 are formed are filled with the second filler-containing resin layer 27.
  • the bumps 34 are formed of gold, solder, or the like, and correspond to, for example, a connection portion between the LED 11 and the metal wiring board 15 or the independent wiring pattern 30, or an external electrode portion.
  • the second filler-containing resin layer 27 is filled up to the fine groove 20 and the extended groove 21. Residues generated during the processing of the fine grooves 20, for example, a part of the first filler-containing resin layer 26 can be removed by cleaning, cleaning with compressed air, etc., but the second residue is left as it is. It may be a part of the filler-containing cocoon resin layer 27. Alternatively, this residue may be used as the filler component of the second filler-containing resin layer 27.
  • the second filler 29 may be acceptable. The second filler 29 is illustrated in FIG.
  • the first filler-containing resin layer 27 is filled into the holes formed in the first filler-containing resin layer 26 with the second filler-containing resin layer 27. It has the effect of expanding the joint area with layer 26.
  • the fine groove 20 in FIG. 15 is formed from the surface side of the heat dissipation wiring board 10, and therefore the width of the opening 20a is wider than the width of the lower end 20b. is doing. As a result, the filling properties of the second filler-containing resin layer 27 can be improved.
  • force etching using a laser or the like may be used for forming the fine groove 20.
  • the lower end 20b of the fine groove 20 is made into the first filler-containing resin layer 26 and the second filler-containing resin layer 27. Can be bitten (or anchored).
  • an effect of preventing peeling of the thin metal wiring board 15 near the opening 20a is obtained.
  • the second filler is included.
  • the insulation distance between the metal wiring board 15 and the stand-alone wiring pattern 30 (creepage distance) by covering a part of the resin layer 27 also on the thin metal wiring board 15 near the opening 20a. The effect of increasing calorie is obtained.
  • the LED 11 is mounted on the metal wiring board 15 or the independent wiring pattern 30.
  • FIG. 16 and FIG. 17 are schematic cross-sectional views for explaining how the extension groove 21 is formed in the metal wiring board 15.
  • the expansion groove 21 is formed by pressing a metal mold 33 having a convex portion 32 in part on both sides of the metal wiring board 15 in the direction indicated by the arrow 25a.
  • the angle of the side surface of the expansion groove 21 shown by the arrow 25d in Fig. 16 is 1 to 30 degrees, preferably 2 to 10 degrees. If it is less than 1 degree, it may affect the "pull out" nature of the mold 33. If it is greater than 30 degrees, the press pressure must be increased.
  • the groove width of the ceiling portion of the extended groove 21 indicated by the arrow 25c is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. By doing so, it is possible to absorb the positional deviation when the fine groove 20 is formed in this portion. Fine grooves 20 are formed in the ceiling portion. In FIG. 16, the fine groove 20 is not shown.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view illustrating how the fine groove 20 is formed.
  • the heat sink 17 and the like are not shown.
  • An arrow 25 in FIG. 17 indicates a direction in which the fine groove 20 is formed by laser or etching.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a state in which the fine groove 20 is filled with the second filler-containing resin layer 27.
  • the second filler-containing resin layer 27 containing the second filler 29 is filled so that a part of the second filler-containing resin layer 27 protrudes into the fine groove 20. Is done. By protruding in this manner, an effect of increasing the insulation distance (creeping distance) between the metal wiring board 15 and the independent wiring pattern 30 can be obtained.
  • the second filler-containing resin layer 27 may be, for example, a solder resist. Then, by forming the solder resist as the second filler-containing resin layer 27 on the surface of the metal wiring board 15 by printing or the like, it is possible to prevent the solder from spreading too much when soldered to the metal wiring board 15.
  • the pattern of the extended groove 21 and the fine groove 20, for example, the state viewed from the component mounting surface of the heat dissipation wiring board 10, is straight, curved, L-shaped, or zigzag. It may be. This is because the extended groove 21 and fine groove 20 are created by laser or etching, etc., and can handle fine, complicated, or small quantities of various types of turns that cannot be handled by stamping using a die. it can. As a result, the wiring pattern of the metal wiring board 15 on the heat dissipation wiring board 10 can be designed with the same degree of design freedom as a printed wiring board using a general glass epoxy resin.
  • the fine groove 20 is illustrated as being shifted from the central portion of the extended groove 21. This means that the structural displacement of the fine groove 20 and the extended groove 21 in FIG. 18 can be absorbed.
  • the extended grooves 21 and the fine grooves 20 are formed by chemical etching.
  • the process of etching the extended groove 21 is as follows.
  • a resist mask in which an etching hole is provided in the opening 20 a of the extension groove 21 is formed on the lower surface side of the metal wiring board 15.
  • the metal wiring board 15 is immersed in an aqueous solution that also has salty ferric or salty cupric power, and is heated until the desired extended groove 21 is formed.
  • the heat dissipation wiring board 10 proposed in the first to sixth embodiments can be adapted to high-density mounting.
  • it can be used as a printed wiring board that supports bare chips, a substitute for a heat dissipation wiring board, or a product that supports high heat dissipation.
  • the metal wiring board 15 has a large thickness, for example, 100 microns or more, preferably 200 microns or more, and high heat dissipation or low resistance of wiring resistance.
  • heat dissipation wiring board 10 can be created using a copper plate of 300 microns or more
  • the application field of the heat dissipation wiring board 10 can be expanded by facilitating the formation of the independent wiring pattern 30.
  • a power transistor, a power semiconductor, or a semiconductor such as a CPU can be mounted in addition to the LED 11. It is also possible to mount these semiconductors in a bare chip. For example, dozens to hundreds of bumps formed around a semiconductor bare chip are mounted on a high-thickness metal wiring board 15 with a wall thickness of 100 to 500 microns at a high density of 50 to: LOO micron pitch. can do.
  • FIG. 19A and FIG. 19B are cross-sectional views showing an example of the heat dissipation wiring board 10 corresponding to high-density mounting.
  • FIG. 19A corresponds to a cross section before mounting
  • FIG. 19B corresponds to a cross section after mounting.
  • the same parts as those used in the description of the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 19A a state in which a plurality of metal wiring boards 15 having a high thickness such as a lead frame, preferably 100 ⁇ m or more, are insulated from each other through a filler-containing resin layer 16 at a narrow pitch. And fixed on the heat sink 17.
  • the metal wiring board 15 is divided from each other by a through groove 14 in which a fine groove 20 and an extended groove 21 are formed at least partially. In this way, the filling property of the filler-containing resin layer 16 is enhanced in the gap between the metal wiring boards 15 such as a high-thickness lead frame.
  • FIG. 19A instead of LED 11, for example, a power semiconductor, for example, a CPU having external connection terminals of a plurality of bumps 34 or an electronic component accompanied by heat generation of a microtransformer can be used.
  • the method of mounting an electronic component having a plurality of terminals with heat generation may be wire connection using an aluminum wire, metal bonding, etc., which need not be limited to the bump 34. Further, gold gold interconnection may be used.
  • the arrow 25e in FIG. 19A indicates the mounting direction.
  • FIG. 19B corresponds to a cross-sectional view after mounting.
  • the independent wiring pattern 30 formed on a part of the metal wiring board 15 at a fine pitch in this way, a CPU or the like can be mounted with high density.
  • the independent wiring pattern 30 can be formed locally at a necessary portion which is not necessary to be formed on the front surface of the metal wiring board 15, so that the yield can be increased and the heat radiation wiring board 10 can be realized at low cost.
  • the wiring pattern described above is a wiring pattern such as an interposer, for example.
  • various semiconductors such as semiconductor lasers and power semiconductors, heat generating electronic components such as ultra-small transformers, etc. are applied to the fine pattern described in the fifth embodiment and further to the heat dissipation wiring board 10 that also supports fine pitches. Since it can be mounted at high density, power circuits such as PDP TVs and liquid crystal TVs can be made very compact.
  • light-emitting modules of projection-type televisions that use semiconductor light-emitting elements such as laser light sources and ultra-compact and high-intensity projectors. It is possible to cope with the higher density and higher heat dissipation of the engine (so-called engine part) and its peripheral circuits, and these electronic devices can be made smaller.
  • the heat dissipating wiring board of the present invention shown in the first to sixth embodiments can improve the filling property of the filler-containing resin layer 16 into the through groove 14, and the heat dissipating wiring board. 10 reliability can be improved.
  • the width of the opening 20a of the fine groove 20 and the width of the lower end 20b are 5 microns or more, preferably 10 microns or more and 100 microns or less, so that the following effects can be obtained. can get. That is, when filling the fine groove 20 with the filler-containing resin layer 16, the width of the opening 20 a and the lower end 20 b is wider, and the filler can also be filled with the filler-containing resin layer 16. It is possible to efficiently fill the filler-containing resin layer 16 up to the fine part.
  • the width is less than 5 microns, the taper or inclination of the fine groove 20 becomes small, so that filling of the filler-containing resin layer 16 may be difficult.
  • the length is 100 m or more, it is difficult to add the fine groove 20.
  • the surface roughness of the inner wall of the fine groove 20 and that of the extended groove 21 is Ra, which is 0.01 microns or more different from each other.
  • the adhesion strength with the filler-containing resin layer can be increased.
  • the difference in surface roughness is preferably 0.1 micron or more and 10 microns or less in Ra. If it is less than 1 micron, it may fall within the range of surface roughness. If it exceeds 10 microns, the fin pattern of the heat dissipation wiring board 10 may be difficult.
  • an oxide film 24 is formed on the inner wall of either the fine groove 20 or the extended groove 21 by 0.01 micron or more! (There is a difference in thickness of the oxide film of 0.01 micron.
  • the bonding strength with the filler-containing resin layer 16 can be improved according to the shape of the fine groove 20 and the extended groove 21. If the difference in thickness of the oxide film is less than 0.01 microns, the difference may not occur. Also, if the thickness difference of the oxide film exceeds 10 microns, the heat dissipation characteristics may be affected.
  • the width of the fine groove 20 on the upper surface of the metal wiring board 15 is 5 microns or more (preferably 10 microns or more) smaller than the width of the extension groove 21 on the lower surface of the metal wiring board 10. By doing so, it is possible to absorb the positional deviation between the fine groove 20 and the extended groove 21. for that reason, The processing yield can be increased. If the difference in groove width is less than 10 microns, machining is difficult and may increase costs.
  • the groove width itself is preferably 200 microns or less (preferably 100 microns or less). If the groove width exceeds 200 microns, the fiber turn of the heat dissipation wiring board 10 may not be supported.
  • the extended groove 21 and the fine groove 20 are both the extended groove 21 and the extended groove 21 by using the heat dissipating wiring board 10 filled with the filler-containing resin layer 16 that is the same or different in part or more. It is possible to prevent dust and the like from being mixed into the through groove 14 formed by laminating the fine grooves 20, and to improve the reliability.
  • the width of the fine groove 20 on the upper surface of the metal wiring board 15 is 5 microns or more (preferably 10 microns or more) smaller than the width of the extension groove 21 on the lower surface of the metal wiring board 15 10 By doing so, the positional deviation between the fine groove 20 and the extended groove 21 can be absorbed, so that the processing yield can be increased. If the difference in groove width is less than 5 microns, processing is difficult and may increase costs.
  • the groove width itself is preferably 200 microns or less (preferably 100 microns or less). If the groove width exceeds 200 microns, the heat sink wiring board 10 may not be compatible with fiber turning.
  • the second filler-containing resin layer 26 may be a heat dissipation wiring board 10 having a reflectance of 30% or more and 99.5% or less in a visible light region of 400 nm or more and 800 nm or less. It is. In this way, when a light-emitting element such as LED11 is mounted on the surface of the heat dissipation wiring board 10, the light reflectance at the second filler-containing resin layer 27 can be increased, and the luminous efficiency can be improved. Is obtained. Note that the wavelength may be less than 400 nm or longer than 800 nm, and the wavelength does not increase the efficiency of the light emitting device. If the reflectance is less than 30%, the luminous efficiency may not be improved. Also, to increase the reflectivity above 99.5%, it is necessary to use an expensive member, which may not be practical.
  • the second filler-containing resin layer 27 has a lower content of filler 22 than the first filler-containing resin layer 26 (preferably 10% by weight or less than the first filler-containing resin layer 26.
  • the filling property of the second filler-containing resin layer 27 into the fine groove 20 can be enhanced.
  • the difference in the amount of addition of less than 10% by weight of the filler 22 may not provide the effect of properly using the first filler-containing resin layer 26 and the second filler-containing resin layer 27. It may be cost-effective to use the same filler-containing resin layer 26 and the second filler-containing resin layer 27.
  • the heat dissipating wiring board 10 in which the elastic modulus of the second filler-containing resin layer 27 is smaller than that of the first filler-containing resin layer 26, Thermal expansion can be absorbed, and an effect of preventing peeling of the end portion of the metal wiring board 15 can be obtained.
  • the elastic modulus can be measured with a Myrobitskas (for example, JIS-Z2251), dimeter (for example, ISO-868), TMA (Thermal Mechanical Analysis), or the like.
  • the difference in glass transition temperature (Tg) may be used as the difference in elastic modulus.
  • the Tg of the second filler-containing resin layer 27 is 10 ° C. or more (preferably 20 ° C. or more) lower than the Tg of the first filler-containing resin layer 26. If the difference in Tg is less than 10 ° C, the stress due to thermal expansion of the metal wiring board 15 may not be alleviated.
  • the Tg of the first filler-containing resin layer 26 is 100 ° C or higher, more preferably 130 ° C or higher, and more preferably 150 ° C or higher. If it is less than 100 ° C, the mechanical strength during operation may be affected.
  • the filler 22 may be positively filled in the groove of the expansion groove 21.
  • the thermal conductivity in the extended groove 21 can be increased.
  • the thermal conductivity can be increased by sintering (or agglomerating) a part of the filler or the like.
  • a laser-resistant material such as ceramic powder or ceramic sintered body in advance in the groove of the expansion groove 21, for example, FIG. 13 to FIG. In this case, the effect of laser irradiation on the filler-containing resin layer 16 during laser processing of the fine groove 20 can be reduced.
  • a step of forming the extended groove 21 on the lower surface of the metal wiring board 15, and a fine groove 20 is formed from the upper surface or the lower surface side of the metal wiring board 15 so as to partially overlap the extended groove 21.
  • the manufacturing method of the heat radiation wiring board 10 including the step of forming the through-groove 14 and the step of filling the filler 16 with the filler 16 in the lower part of the metal wiring board 15 has been shown. It can be produced efficiently by this manufacturing method. The work order of these processes may be changed according to the capacity of the equipment.
  • a method for manufacturing the heat dissipation wiring board 10 including the steps of: According to this manufacturing method, as shown in FIG. 9, the heat radiation wiring board 10 having the independent wiring pattern 30 in a part thereof can be stably manufactured.
  • the first laser forming the extended groove 21 uses a laser with a pulse width of 100 ns or more and continuous oscillation (C W), a YAG laser, or a CO laser.
  • the lead time can be shortened and a small number of products can be handled.
  • inexpensive or general-purpose lasers such as a laser using a general Q switch, a laser with a long pulse width of 100 ns or more, and a CW laser (Continuous Wave Laser)
  • the extended groove 21 can be formed at a low cost.
  • the pulse width of less than 100ns is short and the laser is expensive.
  • the second laser forming the fine groove 20 uses a laser having a pulse width of 50 ns or less or a Z and wavelength of 600 nm or less, so that the lead time in the manufacturing process of the heat dissipation wiring board 10 can be reduced. Can be shortened and small quantities can be handled.
  • the pulse width to Ins or more and 50 ns or less, laser irradiation can be instantaneously terminated, and thermal damage to the filler-containing resin layer 16 and the like is difficult to spread. If it is 50 ns or more, thermal damage may spread to the filler-containing resin layer 16 and the like. In addition, it may be difficult in terms of technology and cost to make the noise width less than Ins.
  • the fine groove 20 can be finely processed.
  • a short wavelength laser with a short pulse width of 50 ns or less, it is easy to suppress the occurrence of thermal effects on the filler-containing resin layer 16 and the like.
  • an extended groove 21 is formed on the lower surface of the metal wiring board 15 by etching.
  • a laser is applied to a part of the extended groove 21 to form a fine groove 20, and then from below the metal wiring board 15.
  • the heat dissipating wiring board of the present invention can be filled with insulating filler-filled grease without any gaps even between fine pitch circuit patterns, and is useful for improving the reliability of electrical insulation caused by dust and the like. .

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Abstract

　放熱配線基板は、回路パターンが形成された金属配線板と、この金属配線板の上面が表出するように金属配線板が埋め込まれたフィラ入り樹脂層と、このフィラ入り樹脂層の下面に配置された放熱板とを備え、回路パターンは金属配線板に設けられた貫通溝によって形成され、この貫通溝は金属配線板の上面で開口する微細溝と、この微細溝の下端部から金属配線板の下面に向かって広がる拡張溝とからなる。放熱配線基板は、貫通溝の隙間における塵埃などによる電気的絶縁に対する信頼性を向上させることができる。

Description

明 細 書
放熱配線基板とその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、例えば LED素子などの発熱性素子を実装する、金属配線板と熱伝導 性榭脂層と放熱板とからなる放熱配線基板とその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 図 20Aは、従来の放熱配線基板の斜視図、図 20Bは同断面図である。
[0003] 図 20Aと図 20Bに示すように、従来の放熱配線基板 101は、金属配線板 103とフィ ラ入り榭脂層 104と放熱板 105とを備えている。金属配線板 103は回路パターンを形 成し、貫通溝 102を有する。フイラ入り榭脂層 104はこの金属配線板 103の上面が表 出するように同金属配線板 103を埋め込んでいる。放熱板 105はこのフイラ入り榭脂 層 104の下面に配置されている。この貫通溝 102は、プレスによって金属配線板 103 の上面から下面までを打ち抜かれて形成され、金属配線板 103の表面に対して略垂 直な直線形となっている。
[0004] このような放熱配線基板 101は、実装した電子部品の熱を、フイラ入り榭脂層 104を 介して放熱板 105へと放出することができる。
[0005] したがって、ファインパターンィ匕に伴い電子部品を高密度に実装する場合も、電子 部品の熱信頼性の低下を抑制することができる。
[0006] なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては以下の特許文献が挙げ られる。
しかし、上述の従来の放熱配線基板 101は、回路パターンを形成する貫通溝 102 に、フイラ入り榭脂を充填しきれな力 た隙間が生じることがある。この隙間部分に塵 埃などが入り込み、電気的絶縁に対する信頼性が低下することがある。
[0007] これは、貫通溝 102が金属配線板 103に対してほぼ垂直な直線形であるため、こ の金属配線板 103の表面力も貫通溝 102内部に向けて、フイラ入り榭脂の流路が急 速に狭くなり、流動抵抗が大きくなつたり詰まり易くなつたりするためである。
[0008] また貫通溝 102が細くなるほど、又はフイラの含有率が高まるほど、フイラ入り榭脂 の流動性はさらに悪ィ匕し、上記問題は顕著である。
[0009] また、図 21は、従来の貫通孔を拡大した模式断面図である。図 21に示すように、回 路パターン用の貫通溝 114はプレスによって形成して 、るため、貫通溝 114は金属 配線板 115の表面に対してほぼ垂直な直線形となる。その結果、金属配線板 115の 表面から貫通溝 114内部に向けてフイラ入り榭脂の流路が急速に狭くなり、流動性が 悪くなつている。
[0010] また、ファインピッチ化の要請に応えるため、貫通溝 114を狭くしたり、熱伝導性を 向上するためフイラ 122の含有率を上げたり、異なる粒径のフイラ 122を混合するほ ど、フイラ 122が入った榭脂の流動性はさらに悪ィ匕し、上記問題は顕著となっている。 特許文献 1 :特開 2003— 152148号公報
発明の開示
[0011] 放熱配線基板は、回路パターンが形成された金属配線板と、金属配線板の上面が 表出するように金属配線板が埋め込まれたフイラ入り榭脂層と、フイラ入り榭脂層の下 面に配置された放熱板とを備え、回路パターンの一部を分割する隙間は金属配線板 に設けられた貫通溝によって形成され、貫通溝は、金属配線板の上面で開口する微 細溝と、微細溝の下端部から金属配線板に向かって広がる拡張溝とからなる。
[0012] 放熱配線基板は、回路パターンが形成された金属配線板と、金属配線板の上面が 表出するように金属配線板が埋め込まれた第 1のフイラ入り榭脂層と、第 1のフイラ入 り榭脂層の下面に配置された放熱板とを備え、回路パターンは金属配線板に設けら れた貫通溝によって形成され、貫通溝は、金属配線板の上面で開口する微細溝と、 微細溝の下端部力も金属配線板に向力つて広がる拡張溝とにより形成され、微細溝 は第 2のフイラ入り榭脂層が充填されている。
[0013] 放熱配線基板の製造方法は、金属配線板の下面に拡張溝を形成するステップと、 拡張溝にその一部が重なるように金属配線板の上面もしくは下面側より微細溝を形 成し貫通溝を形成するステップと、金属配線板の下方からフイラを含有する榭脂を充 填するステップとを備える。
[0014] 放熱配線基板の製造方法は、金属配線板の下面に拡張溝を形成するステップと、 金属配線板の下方力 拡張溝の内部に第 1のフイラを含有する榭脂を充填するステ ップと、金属配線板の上面に微細溝を形成して金属配線板の一部を電気的に絶縁 し独立型配線パターンを形成するステップと、微細溝の内部に第 2のフイラを含有す る榭脂を充填するステップとを備える。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は放熱配線基板の斜視図である。
[図 2A]図 2Aは放熱配線基板の上面図である。
[図 2B]図 2Bは放熱配線基板の断面図である。
[図 3]図 3は貫通溝付近を拡大した模式断面図である。
[図 4]図 4はレーザのパルス幅と出力との関係を示す図である。
[図 5]図 5は微細溝の表面に酸ィ匕膜を形成した様子を示す模式断面図である。
[図 6]図 6は金属配線板の両側力ゝら溝加工し、貫通溝を形成する様子を説明する模 式断面図である。
[図 7]図 7は放熱配線基板の作成途中を示す模式断面図である。
[図 8]図 8は微細溝を埋める様子を説明する模式断面図である。
[図 9]図 9は発熱部品を実装した後の様子を説明する模式断面図である。
[図 10A]図 10Aは一部に独立型配線パターンを有する放熱配線基板を説明する図 である。
[図 10B]図 10Bは 10B— 10Bにおける断面図である。
[図 11]図 11は金型を用 ヽて金属配線板の一部に拡張溝を形成する様子を説明する 模式断面図である。
[図 12]図 12は拡張溝を有した配線板と、放熱板とを、第 1のフイラ入り榭脂層を用い て、一体ィ匕する様子を説明する模式断面図である。
[図 13]図 13は各種部材を積層一体ィ匕した様子を示す模式断面図である。
[図 14]図 14は微細溝を形成した様子を説明する模式断面図である。
[図 15]図 15は微細孔の形成時に発生した孔を、第 2のフイラ入り樹脂で埋めた状態 を説明する模式断面図である。
[図 16]図 16は金属配線板に拡張溝を形成する様子を説明する模式断面図である。
[図 17]図 17は微細溝を形成する様子を説明する模式断面図である。
圆 18]図 18は微細溝に第 2のフイラ入り榭脂層を充填した様子を説明する断面図で ある 〇。
圆 19A]図 19Aは、共に高密度実装に対応した放熱配線板に一例を示す断面図で ある。
圆 19B]図 19Bは、共に高密度実装に対応した放熱配線板に一例を示す断面図で ある。
[図 20A]図 20Aは従来の放熱配線基板の斜視図である。
[図 20B]図 20Bは同断面図である。
圆 21]図 21は従来の貫通溝を拡大した摸式断面図である。
符号の説明
放熱配線基板
11 LED
12 制御用 IC
13 チップ部品
14 貫通溝
15 金属配線板
16 フイラ入り榭脂層
17 放熱板
18 接続端子
19 外枠
20 微細溝
20a 開口部
20b 下端部
21 拡張溝
22 フイラ
23 フィルム 26 第 1のフイラ入り榭脂層
27 第 2のフイラ入り榭脂層
28 第 1のフイラ
29 第 2のフイラ
30 独立型配線パターン
31 凹部
32 凸部
33 金型
34 ノンプ
発明を実施するための最良の形態
[0017] 本発明を、実施の形態 1から 6と共に以下に説明する。
[0018] (実施の形態 1)
実施の形態 1では、発熱部品を高密度に隣接して実装する場合について説明する 。ここで発熱部品としては、パワー半導体 (パワートランジスタやパワー FET、 CPU等 )や、超小型のトランス、あるいは LED等の電子部品である。こうした電子部品は小型 化するほど、機器の小型化に貢献できる。し力しこうした電子部品は小型化するほど 、あるいは電子部品の実装形態 (例えばパッケージの形態）が小さくなるほど（更には ベアチップ実装した場合など）、発熱 (あるいは放熱)が重要な課題となる。そこで実 施の形態 1では発熱部品の一例として LEDを選び、具体的に説明する。
[0019] 実施の形態 1では、 LED実装用の基板であって、 100A (アンペア）の大電流用の 放熱配線基板 10を例にして説明する。
[0020] 図 1は、実施の形態 1の放熱配線基板 10上に実装された発熱部品の一例としての LED11、制御用 IC12、チップ部品 13を示している。なお、一部の電子部品及び配 線パターンは省略して示している。図 1において貫通溝 14は、 LED11に隠れて見え ない。
[0021] 初めに、実施の形態 1の構造について述べる。
[0022] 図 2Aは実施の形態 1における放熱配線基板 10の上面図、図 2Bはその断面図で ある。 [0023] 図 2Aの放熱配線基板 10の上面図および図 2Bの断面図に示すように、放熱配線 基板 10は、回路パターン用の貫通溝 14が形成された金属配線板 15と、この金属配 線板 15の下面に配置されたフイラ入り榭脂層 16と、このフイラ入り榭脂層 16の下面 に配置された放熱板 17とを備えている。またこの金属配線板 15は接続端子 18を介 し、外枠 19と繋がっている。
[0024] そして金属配線板 15は、その上面が表出するようにフイラ入り榭脂層 16に埋め込 まれ、一体化されている。また金属配線板 15に形成された回路パターン用の貫通溝 14は、微細溝 20と拡張溝 21とが互いに上下に接続したものである。このように微細 溝 20と拡張溝 21とが金属配線板 15の内部で接続し、貫通溝 14となる。
[0025] また微細溝 20の金属配線板 15の表面側（あるいは上面）における開口部を開口部 20a,微細溝 20の拡張溝 21側における開口部を下端部 20bとする。微細溝 20と拡 張溝 21は、微細溝 20の下端部 20bにおいて互いに接続し、一つの貫通溝 14を形 成する。
[0026] なお拡張溝 21の最大溝幅 (拡張溝 21の金属配線板 15の下面における溝幅、ある いはフイラ入り榭脂層 16側の溝幅に相当）は、微細溝 20の下端部 20bや開口部 20a における溝幅よりも大きくすることが望ましい。
[0027] 図 3は、貫通溝 14付近を拡大した模式断面図である。図 3は、フイラ 22も表示して いる。微細溝 20は、その開口部 20a (金属配線板 15の上表面の露出部）から下端部 20b (拡張溝 21との接続部分）にかけて溝幅が徐々に広がるように形成されている。 開口部 20aの溝幅より、下端部 20bの溝幅の方が広い。
[0028] そしてこの微細溝 20の下端部 20bは、拡張溝 21と明確な界面を持たず、なだらか につながっている。この拡張溝 21は、微細溝 20の下端部 20bから金属配線板 15の 下面に向けて、溝幅が徐々に広がる構造となっている。明確な界面を形成しないこと で、フイラ入り榭脂層 16の充填が容易となり、充填品質を管理しやすい。
[0029] また、微細溝 20および拡張溝 21の内壁には酸ィ匕膜 (図示せず)を設け、この微細 溝 20の酸ィ匕膜は拡張溝 21の酸ィ匕膜の膜厚よりも小さい。また、微細溝 20の表面粗 度は拡張溝 21の表面粗度より低く（平滑に)なるように形成されている。こうすることで 、フイラ入り榭脂層 16の充填を容易にしている。 [0030] なお、実施の形態 1では、金属配線板 15として厚みが 0. 3mmの銅合金カゝらなる基 板を用いた。そしてこの金属配線板 15の組成は、銅（以降、 Cuとも記載する）を主体 とし、錫（以降、 Snとも記載する）を 0. lwt%以上 0. 15wt%未満添カ卩し、 Cuと Snを 合わせると 99. 96wt%を越える。また線膨張係数は 8 X 10— 6/°C〜20 X 10— 6Z°C のものが用いられている。
[0031] なお、金属配線板 15の厚みは、 0. 2mm以上 0. 8mm以下とすることが望ましい。
厚すぎると後述のレーザ力卩ェの加工性が悪くなり、薄すぎると LED11を制御するの に必要な大電流（30A〜150A程度）を流すことができなくなるためである。
[0032] また主成分を Cuとしたのは、熱伝導性と導電性に優れるためであり、 Snを添加した のは軟ィ匕温度を約 400°Cまで高められるからである。軟化点が高いと、その後の部 品実装時 (半田付け時)や、 LED11の実装後の発熱 Z冷却の繰り返し等における信 頼性を高く保つことができる。
[0033] Cuに添加する元素としては、 Sn以外にも、ジルコニウム（以降、 Zrとも記載する）、 ニッケル (以降、 Niとも記載する）、珪素（以降、 Siとも記載する）、亜鉛 (以降、 Znとも 記載する）、リン (以降、 Pとも記載する）、鉄 (以降、 Feとも記載する）、クロム (以降、 C rとも記載する）、などが挙げられ、それぞれ適した添加量がある。この添加量が少な すぎると、 Cuの軟化温度の上昇が少なぐ添加量が多すぎると電気特性に影響を及 ぼすことがある。これらの観点から、 Zrならば 0. 015wt%以上 0. 15wt%未満、 Ni は 0. lwt%以上 5wt%未満、 Siは 0. 01wt%以上 2wt%以下、 Znは 0. lwt%以 上 5wt%未満、 Pは 0. 005wt%以上 0. lwt%未満、 Feは 0. lwt%以上 5 ％以 下、 Crは 0. 05wt%以上 lwt%以下とすることが望ましい。尚、 wt%は重量パーセ ントを表している。またこれらの元素は、この含有率の範囲で単独、もしくは複数種を 添カ卩して用いることができる。
[0034] また上記の銅合金の引張り強度は、 600NZmm2以下が望ましい。この程度の引 張り強度 (柔らかさ）が、加工性に適しているためである。また Cuの含有率が高いと導 電率が高くなり、 LED11等の大電流用途に向 ヽて 、る。
[0035] なお金属配線板 15としてタフピッチ銅（Electrolytic tough pitch copper)を選ん でも良い。これはタフピッチ銅が、電気や熱の伝導性に優れ、展延性や絞り加工性が よいためである。
[0036] また金属配線板 15として無酸素銅（Oxygen free copper)を選んでも良い。これは 無酸素銅が、電気や熱の伝導性に優れ、溶接性が良いためである。
[0037] なお実施の形態 1では、金属配線板 15の上面すなわち図 1のフイラ入り榭脂層 16 力も露出し、 LED11や制御用 IC12、チップ部品 13が実装された面には、予め半田 層（図示せず)が形成されている。これにより半田付け性が向上し、部品を実装しや すくなる。また配線の鲭を抑制することができる。この半田層の代わりに、錫層を形成 してもよい。ただし、金属配線板 15の下面すなわちフイラ入り榭脂層 16に埋め込まれ た面には、半田層や錫層は形成しない方がよい。半田付け時などにおける熱工程で この半田層あるいは錫層が柔ら力べなり、金属配線板 15とフイラ入り榭脂層 16との接 着性が低下する場合があるためである。
[0038] また実施の形態 1では微細溝 20の深さは 0. 05mmとした。この微細溝 20の深さは 加工性を考慮して、 0. 03mm以上 0. 15mm以下とすることが望ましい。
[0039] 微細溝 20の深さが 0. 03mm未満になるように制御することは技術的に難しい。ま た微細溝 20の厚みを 0. 15mm以上とした場合、微細溝 20の溝幅を狭く加工するこ とが技術的に難しい。
[0040] そして実施の形態 1では、図 3に示すように、微細溝 20の幅は開口部 20aが 0. 03 mmで最小となり、下端部 20bが 0. 05mmで最大となるようなテーパ構造である。こ の微細溝 20の最小幅は 0. 01mm以上 0. 10mm以下、微細溝 20の最大幅は 0. 0 15mm以上 0. 15mm以下に形成することが望ましい。
[0041] なお微細溝 20の側面を形成するテーパ形状は、直線状 (例えばすり鉢型）、ある!/、 は曲線状 (例えばベルジャー型あるいは釣鐘型)であっても良!、。そしてこのような先 細りの断面形状とすることで、フイラ入り榭脂層 16の加圧注入性を高める。
[0042] なお微細溝 20の開口部 20aの幅と、微細溝 20の下端部 20bの溝幅の差は 5ミクロ ン以上とすることが望ましい。この溝幅の差が 5ミクロン以下の場合、テーパ（釣鐘型 等も含む)として機能しない場合があり、フイラ入り榭脂層 16の充填性に影響を与え る場合がある。
[0043] また、実施の形態 1では、拡張溝 21の最大幅は 0. 3mmとした。この拡張溝 21の最 大幅は、 0. 1mm以上 0. 5mm以下とすることが望ましい。
[0044] なお拡張溝 21の最大幅 (例えば図 3における金属配線板 15の下面側、あるいは微 細溝 20の逆側）は、微細溝 20の開口部 20aにおける溝幅より大きい。互いの位置ズ レを吸収するためには 0. 050mm以上大き!/、ことが望まし!/、。
[0045] また一つの貫通溝 14を形成する微細溝 20と拡張溝 21を比べた場合、拡張溝 21 の最大幅より、微細溝 20の最大幅 (特に微細溝 20の開口部 20aにおける溝幅）を小 さくすることが望ましい。こうすることで、拡張溝 21と、微細溝 20を、別々の工程で互 いに重なるように形成する場合の、互いの位置ズレ（ァライメントずれ、寸法ズレ等）を 吸収することができる。
[0046] また、実施の形態 1は、フイラ入り榭脂層 16としてエポキシ榭脂に Al O力もなるフィ
2 3 ラ 22を充填させたものを用いた。エポキシ榭脂が用いられたのは、耐熱性や電気絶 縁性に優れて 、るためである。
[0047] その他フイラ入り榭脂層 16用の榭脂として、フエノール榭脂ゃシァネート榭脂など の熱硬化性榭脂を用いてもょ 、。
[0048] そしてフイラ 22としては、 Al Oの他に、 MgO、 SiO、 BN及び A1Nの少なくとも何
2 3 2
れか一つ力もなる無機フイラを充填させたものを用いてもよい。これらの無機成分から なるフイラ 22によって放熱性を高めることができる。また特に MgOを用いると線熱膨 張係数を大きくすることができ、 BNを用いると線熱膨張係数を小さくできる。このよう に、充填するフイラ 22の種類などでフイラ入り榭脂層 16の熱膨張係数を調整すること によって、金属配線板 15や回路パターンに用いる金属との熱膨張係数を近似させ、 放熱配線基板 10全体の熱信頼性を向上させることができる。また SiOを用いると誘
2
電率を小さくでき、絶縁性を向上させることができる。
[0049] また実施の形態 1で用いた Al O力もなるフイラ 22は、平均粒径 3ミクロンと平均粒
2 3
径 12ミクロンの 2種類の Al Oを混合したものである。この大小 2種類の粒径の Al O
2 3 2 3 を用いることによって、大きな粒径の Al Oの隙間に小さな粒径の Al Oを充填できる
2 3 2 3
ので、 Al Oを 90wt%近くまで高濃度に充填できる。この結果、フイラ入り榭脂層 16
2 3
の熱伝導率は 5WZmK程度となる。なお、図 3に示すフイラ 22は、一種類の大きさ のフイラ 22のみ示し、簡略化している。 [0050] また無機フイラやエポキシ榭脂に、熱伝導率の高い材料を用いることで、フイラ入り 榭脂層 16の熱伝導率を 10〜20WZmK程度とすることもできる。
[0051] そして、このフイラ 22は、直径が 0. 1-100 μ mの範囲でできるだけ小さいものを用 い、 70〜95wt%程度に高濃度に充填すれば、熱伝導率を上げることができる。ここ で、フイラ 22の充填率が 95wt%を超えると成形し難くなり、フイラ入り榭脂層 16と金 属配線板 15との接着性も低下する。
[0052] なおフイラ入り榭脂層 16の厚さは、薄くすれば、金属配線板 15からの熱を放熱板 1 7へ伝えやすくなるが、絶縁耐圧が低下する。一方、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に設定すれば良い。
[0053] なお、実施の形態 1では、この熱硬化性榭脂からなるフイラ入り榭脂層 16に予め熱 可塑性榭脂粉末カゝらなるプレゲル材を添加した。このプレゲル材は、未硬化の熱硬 化性榭脂の液状成分を吸収して膨張し、素早くゲル化させるため、フイラ入り榭脂層 16が半硬化状態で金型から取り出すことができる。
[0054] ここでプレゲル材とは、例えばアクリル榭脂、ビニル榭脂、ポリアミド榭脂等の熱可 塑性榭脂であり、液状のエポキシ榭脂等の熱硬化性榭脂に対して、容易に溶解する 相溶性の良 ヽ榭脂材料を用いることが望まし ヽ。またプレゲル材を粉状にするのは、 液状成分の吸収性を高めるためであり、その粒径は 2〜50 m、更には 1〜10 m 程度の粉体とすることが望まし 、。またゲルィ匕状態 (あるいは半硬化状態)となったフ イラ入り榭脂層 16は、本硬化前 (あるいは熱硬化前)であるので、例え金型等の表面 にその一部が汚れとして付着しても、容易に除去することができ、作業性を改善する 効果がある。
[0055] このプレゲル材は、フイラ入り榭脂層 16に対して 0. lwt%力も 3. Owt%の割合で 添カロされる。プレゲル材をフイラ入り榭脂層 16に対して 0. 5wt%から 1. 5wt%の割 合で添加するのが望ましい。プレゲルの添加割合を 0. lwt%未満にすると、添加効 果が得られない。一方、プレゲルの添加割合が 3. Owt%を超すと、成形性に影響を 与えてしまう。
[0056] そして金型力 取り出した半硬化状態のサンプルを、別に用意した硬化設備で一 括して硬化することができ、その生産性を高めることができる。 [0057] また、実施の形態 1は、放熱板 17として厚みが lmmの銅基板を用いた。銅の他に は、アルミニウム、銅やアルミニウムを主成分とした合金などの熱伝導の良い金属を 用いることちでさる。
[0058] また、放熱板 17の下面 (フイラ入り榭脂層 16を積層した面と反対側の面）に、表面 積を広げるためにフィン部（図示せず)を形成すれば、より放熱性を高めることができ る。
[0059] なお図 3において、金属配線板 15の表面に実装した LED11は、一つの貫通溝 14 の左右に 1個ずつ実装するように図示している力 例えば、一つの貫通溝 14の上に 一つの LED11が跨るように実装することも可能である。このように一つの貫通溝 14 によって電気的に絶縁した金属配線板 15の上に、その貫通溝 14を跨るように LED1 1をバンプやワイヤーボンド（共に図示して ヽな 、）で実装することで、 LED 11に発生 した熱を効率良く放熱できる。これは LED 11に発生した熱を、金属配線板 15の厚み 方向に放熱するだけでなぐ金属配線板 15の平面方向に放熱することができるため である。これは、平面的なヒートスプレッド効果とも呼ばれる。
[0060] 次に、レーザを用いた製造方法の一例について説明する。
[0061] 以下に、実施の形態 1における放熱配線基板 10の製造方法を説明する。
[0062] まず、図 2Bに示す金属配線板の 15下面側を、第一のレーザとしての YAGレーザ あるいは COレーザで照射して、拡張溝 21が形成される。
2
[0063] 次に、この拡張溝 21の最深部を、第二のレーザとしての波長 1. m、パルス幅 30nsの YAGを用いたグリーンレーザで照射して、微細溝 20が形成され、金属配線 板 15の上面まで貫通させられる。
[0064] なお実施の形態 1では、第二のレーザのスポット径を小さくするため、このグリーンレ 一ザ (例えば波長 532nm)を光ファイノから放射し、微細加工を実現した。この第二 のレーザとしては、 600nm以下、更にはグリーンレーザあるいはより短い波長のレー ザを用いてもよい。
[0065] またこの第二のレーザは、非常にパルス幅が短いため、レーザ照射で発生した熱 が被加工物、例えば金属配線板 15のレーザ照射部分の近傍に拡散する前に、レー ザ照射が終了することになる。そのため、熱ダメージ、例えば金属配線板の熱変形等 が発生しに《なる。その結果、微細な溝を高精度に形成することができる。加えて、
Figure imgf000013_0001
、ので配線を構成する金属材料 (特に銅)へのエネルギー 吸収効果が高ぐ金属配線板 15のレーザ照射部分を局所的に急速に昇温でき、レ 一ザ照射部分の近傍への熱拡散も少ない。そのため、熱ダメージが発生しにくくなる
。その結果、微細な溝を高精度に形成することができる。こうして、加工面の熱的変質 を抑制し、微細な貫通溝 14を高精度かつ高アスペクト比で形成することができる。
[0066] なお、第一のレーザおよび第二のレーザを用いて拡張溝 21および微細溝 20をカロ ェすると同時に、微細溝 20および拡張溝 21の内壁が酸ィ匕し、表面に酸化銅力もな る絶縁性酸ィ匕膜 (図示せず)を形成することができる。
[0067] この時、実施の形態 1の製造方法では、拡張溝 21より微細溝 20の方が膜厚の小さ
V、 (薄 、)酸化膜を形成することができる。
[0068] この理由としては、微細溝 20を形成する第二のレーザの方が、拡張溝 21を形成す る第一のレーザより波長が短ぐパルス幅が小さい為と考えられる。
[0069] 次に図 4を用いてレーザについてさらに説明する。図 4はレーザのパルス幅と出力 の関係を示す図であり、横軸は時間（単位は sec)、縦軸はレーザ出力（単位は W)で ある。
[0070] なお、図 4での第一のレーザ 41と第二のレーザ 42は、それぞれ照射されるレーザ のエンベロープを現している。第一のレーザ 41としては 2種類のエンベロープが記載 されている。すなわち、矩形状のエンベロープと、階段状のエンベロープである。図 4 には記載していないが、第一のレーザ 41のエンベロープは正規分布的な形状であ つても良い。
[0071] すなわち、図 4に示すように、第二のレーザ 42は第一のレーザ 41よりピーク時のェ ネルギ一が大きくなり、瞬時に基質すなわち金属配線板 15を蒸発させることができる ため、最小限のエネルギーで加工が進行し、熱酸化反応を抑制することができると考 えられる。
[0072] なお第二のレーザ 42のパルス幅は短いほど、その熱ダメージを低く抑えられる。こ れはレーザ加熱が瞬間に終わるため、熱ダメージが広がりを抑えられる。
[0073] なお酸ィ匕膜は、レーザ照射によって発生した変質部分、あるいはダメージ部分も含 むものであり、こうした変質部分の発生は、金属配線板 15の電気抵抗や熱伝導性に 影響を与える可能性がある。そのため微細溝 20における酸ィ匕膜を積極的に薄くする ことで、微細溝 20付近の電気抵抗や熱伝導性に対する酸化膜あるいは変質部分の 影響を抑えられる。
[0074] なお金属配線板 15に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いた場合、微細 溝 20における表面層を金属酸ィ匕物、例えばアルミニウム酸ィ匕膜とすることもできる。
[0075] このように貫通溝 14を形成した後、金属配線板 15の上面にフィルム 23を貼り付け 、金属配線板 15が金型に設置される。
[0076] 次に、フイラ入り榭脂の塊を、中央が凸になるように丸型あるいは蒲鋅型、台形、円 柱、球状にまとめ、金属配線板 15の下面側に置かれる。そしてこのフイラ入り榭脂を 加熱プレス、ある ヽは真空加熱プレス等によって拡張溝 21および微細溝 20の内部 に隙間ができないように充填し、フイラ入り榭脂層 16が形成される。
[0077] なお、フイノレム 23は、このプレス時に上記フイラ入り榭脂が回路パターン上に回り込 むのを抑制するためのものである。またプレス時に空気が残ると、熱伝導性や絶縁性 が低下するため、フィルム 23には多数の孔を形成しておき、通気性を高められている 。実施の形態 1では、フィルム 23として、ポリプロピレンにレーザで複数の孔を形成し たものを用いたが、その他不織布に粘着剤を薄く塗布したものなどを使うこともできる
[0078] そして次に、前述のフイラ入り榭脂層 16の下面に放熱板 17が配置されて、金型で 押さ免られる。
[0079] その後この放熱配線基板 10は 200°Cで 1分間加熱される。この加熱によって、フィ ラ入り榭脂層 16を半硬化させ、金型力 取り外すことができる。
[0080] そして、さらにこの放熱配線基板 10を 200°Cのオーブンに入れ、フイラ入り榭脂層 1
6を本硬化させると実施の形態 1の放熱配線基板 10が完成する。
[0081] なお、実施の形態 1では、微細溝 20および拡張溝 21を形成する工程でレーザを用 いたが、溝幅が 0. 2mm以上の比較的粗いパターンの部分は打ち抜きプレスなどの 手法を用いてもよい。
[0082] 例えば金属配線板 15を、溝幅 0. 2mm以上の比較的粗いパターンとし、この部分 はプレスで一括成形される。微細溝 20が必要な部分に、微細溝 20及び拡張溝 21か らなる貫通溝 14を形成することで、生産性を高めることができる。このように金属配線 板 15の必要部分、あるいは局所的に微細溝を形成することで、放熱配線基板 10の 生産性を高め、低コスト化を実現する。
[0083] 実施の形態 1では、フイラ入り榭脂の充填を容易にし、塵埃などによる電気的絶縁 に対する信頼性を向上させることができる。
[0084] この理由を以下に説明する。
[0085] 図 3に示すように、微細溝 20と拡張溝 21は明確な界面がないなだらかな面で繋が つており、微細溝 20の開口部 20aから金属配線板 15の下面に向かって溝幅が広が るように形成されている。したがって、金属配線板 15の下面力 フイラ入り榭脂を充填 すれば、このフイラ 22入り樹脂の流路を除々に狭めていくことができ、流動性が良好 となる。そしてその結果、微細溝 20へ隙間のないようにフイラ 22入り榭脂を充填して いくことができ、塵埃などによる電気的絶縁に対する信頼性を向上させることが出来 る。
[0086] また圧力をかけてフイラ 22入り榭脂を充填する際、貫通溝 14とフイラ入り榭脂層 16 の界面に空気残り（ボイドと呼ばれる）が発生しに《でき、 LED11等に発生した熱を 金属配線板 15からフイラ入り榭脂層 16へ伝えやすくなる。またフイラ入り榭脂層 16と 金属配線板 15との接着面積を広げることで、接着力を高める効果もある。
[0087] この構造は、近年の回路パターンのファインピッチ化の要望にも対応するため微細 溝 20の溝幅を狭くする場合や、熱伝導性を向上させる為フイラ 22の含有率を増加さ せる場合も、フイラ入り榭脂層 16を高充填しやすくなり有用である。
[0088] なお、微細溝 20を加工する際、第二のレーザを拡張溝 21の下方から照射したため 、上記のように微細溝 20の下端部 20bに多くのエネルギーが吸収される。そうして、 拡張溝 21との界面をなだらかにし、さらに下端部 20bの方が開口部 20aより溝幅が 大きくなるように形成できる。
[0089] また、開口部 20aには余剰なエネルギーが吸収されないため、下端部 20bよりさら に平滑に形成することができる。したがって、 LED11などの電子部品の実装面であ る金属配線板 15の上面のノ リやドロスの発生を低減することができる。 [0090] また、微細溝 20の内壁を平滑にカ卩ェすることができ、フイラ 22を高濃度（70〜95w t%)含有したフイラ 22入り樹脂の充填率をより向上させることができる。
[0091] この理由を以下に説明する。
[0092] すなわち、微細溝 20を加工する際、拡張溝 21を形成する YAGレーザや COレー
2 ザと比較し、波長が 1Z2以下となる YAGを用いたグリーンレーザを用いている。した がって、スポット径を小さくすることで、微細な加工をより高精度に行うことができ、その 結果微細溝 20の内壁の表面形状も平滑になる。
[0093] また、微細溝 20を形成する際の第二のレーザとして、パルス幅が従来の一般的な レーザと比較し 1/10程度の 30nsの YAGを用いたグリーンレーザを用いていること から、微細溝 20の内壁をより平滑にすることができる。
[0094] これは、非常に短 、パルス幅（パルス幅 30ns)のレーザを用いた場合は、金属配線 板 15の熱拡散長も約 5 mと短くなり、熱的変質を抑制できるためである。これにより
、微細溝 20を高精度に加工することができ、その結果微細溝 20の内壁形状をより平 滑にすることができる。
[0095] なお、実施の形態 1では、微細溝 20の内壁は拡張溝 21の内壁よりも表面粗度が低 くなる（平滑になる）ように形成して 、る。
[0096] これは、微細でフイラ 22入り樹脂が入り込みにくい微細溝 20の内壁は、より平滑に して樹脂の流動抵抗を小さくし、フイラ入り榭脂層 16の充填率を向上させる為である
[0097] そして拡張溝 21の内壁は、粗度を大きくすることによって、アンカー効果が発生し、 フイラ入り榭脂層 16の密着性を向上させることができる。また、拡張溝 21の内壁を粗 面とすることによって、フイラ 22と複数の点で接触させることが出来、熱伝導性を向上 させることが出来る。
[0098] また実施の形態 1では、一旦拡張溝 21を形成し、金属配線基板の厚みを薄肉化し て力も微細溝 20を形成するため、この微細溝 20をよりファインピッチに形成すること ができる。
[0099] すなわち、基質が分厚すぎると、レーザビームが的確に貫通せず、微細な溝を形成 することが困難である。し力し実施の形態 1では、一旦拡張溝 21を形成していること から、この拡張溝 21の深さを調整することによって微細溝 20の深さを小さくすること ができる。
[0100] たとえば、微細溝 20の深さを 0. 15mm以下にすることができれば、実施の形態 1に おける製法を用いることによって、最小幅 0. 03mmの微細溝 20も容易に形成するこ とがでさる。
[0101] また金属配線板 15全体の厚みは 0. 3mm以上に出来ることから、熱伝導性を向上 させることが出来る。
[0102] またこのように拡張溝 21を形成することによって、微細溝 20のアスペクト比を小さく することができ、加工時間も短縮できるため、レーザカ卩ェ時に発生するドロス (飛び散 つた溶融物が冷却固着したもの）を低減することができ、加工面がより平滑になる。
[0103] このように微細溝 20の内壁を、ドロス（汚れ）が少なぐ平滑な面とすることによって フイラ入り榭脂の流動性が良好となり、その結果信頼性および絶縁性を向上させるこ とができる。さらに、微細溝 20のアスペクト比が小さくなることによって、フイラ入り榭脂 を充填しやすくなる。
[0104] なおフイラ 22の粒径を大小異なるものとすることで、フイラ 22の充填率を高められる 力 この場合、粒径の大きなフイラ 22は、狭い隙間に充填するのが難しい課題がある 。し力し貫通溝 14を拡張溝 21及び微細溝 20から構成することで、粒径の大きなフィ ラ 22であっても、狭い隙間に充填しやすくなる。安価なアルミナと、高価な BN等を組 み合わせた場合での、微細な隙間への充填性を高められる。
[0105] さらに、実施の形態 1では、微細溝 20および拡張溝 21の内壁には酸ィ匕膜が形成さ れているため、絶縁性を向上させることができる。またこの酸ィ匕膜は、レーザ加工時の 熱で形成することができるため、実施の形態 1のように微細溝 20および拡張溝 21を レーザで加工すれば、それぞれの内壁に、貫通溝 14形成と同時に酸化膜を形成す ることができ、生産性に優れる。
[0106] ここで、微細溝 20の酸ィ匕膜は薄 、方が望ま 、。これは、微細溝 20の開口部 20a は部品の実装面に露出しているため、脆性の大きい酸ィ匕膜の劈開による影響を抑制 するためである。なお、劈開による影響とは、劈開により金属配線板 15の表面が荒れ 、電子部品が実装しにくくなつたり、残渣により信頼性を損なったりすることが挙げら れる。
[0107] 更に微細溝 20の内壁と、拡張溝 21の内壁に形成する酸化膜の厚みを変化させる ことで、それぞれの内壁に対するフイラ入り榭脂層 16に対する濡れ性も調整できる。 この場合、それぞれの内壁に形成する酸化膜の厚みは 0. 01ミクロン以上異なるもの とすることが望ましい。厚みが 0. 01ミクロン未満の場合、酸ィ匕膜にピンホールが発生 しゃすく、酸化膜の形成効果が得られな ヽ場合がある。
[0108] 実施の形態 1では、前述のように、レーザの波長とパルス幅の条件によって、微細 溝 20の酸ィ匕膜を拡張溝 21の酸ィ匕膜よりも膜厚を小さ 薄く）しているため、絶縁性 を確保しつつ、劈開を低減し、信頼性を向上させることができる。
[0109] また、実施の形態 1では、拡張溝 21の形状をアーチ状としたため、フイラ入り榭脂の 充填時の熱膨張あるいは硬化収縮の際の応力を効果的に分散することが出来、放 熱配線基板 10の熱変形を抑制することができる。
[0110] (実施の形態 2)
次に図 5を用いて、実施の形態 2について説明する。尚、実施の形態 1での説明に 使用した図面と同一の箇所は同一の参照番号を付している。
[0111] 実施の形態 2は、例えば拡張溝 21をエッチングや機械加工等で形成し、微細溝 20 をレーザで形成した場合に相当する。
[0112] 図 5は、微細溝 20の表面に酸ィ匕膜 24を形成した様子を示す模式断面図である。こ こで絶縁膜とは、微細溝 20の表面に酸ィ匕膜 24を形成することで、絶縁膜を併用する こと〖こよる絶縁効果を高めることができる。酸ィ匕膜 24としては、金属配線板 15の表面 を酸ィ匕して形成した金属酸ィ匕膜を用いることができる。
[0113] 図 5において貫通溝 14の一部は、金属配線板 15の上面に開口部 20aを有する微 細溝 20と、この微細溝 20の下端部 20bから前記金属配線板 15の下面に向力つて広 力 ¾拡張溝 21とから形成されている。また、微細溝 20の内壁には、拡張溝 21の内壁 に形成された酸化膜 (図示せず)よりも膜厚の大き 、絶縁膜 24が形成されて ヽる。さ らに拡張溝 21の内壁は、微細溝 20の内壁よりも表面粗度が小さく（平滑に)なるよう に形成されている。
[0114] 図 5に示すような拡張溝 21は、金属配線板 15の裏面側から、例えば化学エツチン グゃ、金型の押し付け力卩ェで形成することができる。そしてこの金属配線板 15の同じ く裏面側から、拡張溝 21に重なるように、レーザ等で微細溝 20を形成して、貫通溝 1 4が形成される。こうすることで、下から上に向けて溝幅が狭くなる 2段構成の溝、ある いは大小の溝が重なった溝が形成される。
[0115] そしてこの微細溝 20の下端部 20bは、拡張溝 21と明確な界面を持たず、なだらか につながる。この拡張溝 21は、微細溝 20の下端部 20bから金属配線板 15の下面に 向けて、溝幅が徐々に広がる構造となっている。また、微細溝 20の内壁には、拡張 溝 21の内壁に形成された酸ィ匕膜 (図示せず)よりも膜厚の大きい酸ィ匕膜 24が形成さ れている。さらに拡張溝 21の内壁は、微細溝 20の内壁よりも表面粗度が小さく（平滑 に）なるように形成されて 、る。
[0116] このように微細溝 20を形成するに当たり、レーザ加工等により積極的に微細溝 20 の内壁には、拡張溝 21の内壁と比較し、膜厚の大きい酸化膜 24を形成することがで きる。これは、レーザカ卩ェすることによってカ卩工面が熱酸ィ匕されるためである。そして この酸ィ匕膜 24によって、微細溝 20における電気絶縁性をさらに向上させることがで きる。なお、この酸ィ匕膜 24は、榭脂の充填がし難い微小な微細溝 20において、電気 絶縁性を強化させるのに有用である。
[0117] ここで、微細溝 20の酸ィ匕膜 24の膜厚は均質な方が好ましい。これは、膜厚が不均 質であると、脆性の大きい酸ィ匕膜 24は容易に劈開してしまうためである。そしてこの 劈開によって金属配線板 15の表面が荒れると、電子部品が実装しにくくなつたり、残 渣により信頼性を損なったりする。
[0118] なお、実施の形態 2でも、図 4に示すように、非常に短いパルスのレーザを用いたた め、急激な蒸発で基質材料を飛散させ、熱が基質の周囲に拡散する前に、溝を形成 することができる。よって、加工面の熱的変質を抑制し、比較的均質な酸化膜 24を形 成することができる。
[0119] また実施の形態 2では、実施の形態 1で述べたように、レーザの波長とパルス幅の 条件によって、微細溝 20の酸ィ匕膜 24を拡張溝 21の酸ィ匕膜よりも膜厚を小さく（薄く） している。そのため、絶縁性を確保しつつ、劈開を低減し、信頼性を向上させることが できる。 [0120] 例えば、金属配線板 15にアルミニウムやアルミニウム合金を用いた場合、微細溝 2 0の表面に酸ィ匕膜 24としてアルミニウムの酸ィ匕膜を形成することができる。そしてこの 酸ィ匕膜 24を絶縁層とすることができる。
[0121] また酸ィ匕膜 24を形成することで、金属配線板 15と、フイラ入り榭脂層 16との接着力 例えばピール強度を高めることができる。例えば、フイラ入り榭脂層 16と金属配線板 1 5、例えば銅やアルミニウム、あるいはこれらのクラッド合金等の接着力が低い場合、 積極的に酸ィ匕膜 24を形成することで、榭脂との接着力を高めることができる。
[0122] 特にエッチングや機械加工で拡張溝 21を形成した場合、金属配線板 15ゃフイラ入 り榭脂層 16の組合せによっては、互いの接着強度が低下する場合がある。こうした場 合、例えば図 5に示すように、微細溝 20の表面に酸ィ匕膜 24を形成することで、フイラ 入り榭脂層 16との接着力を高めることができる。
[0123] また金属配線板 15に銅を用いた場合、フイラ入り榭脂層 16との接着力が影響を受 ける場合がある。こうした場合、図 5に示す酸ィ匕膜 24を、酸ィ匕膜 24としてではなぐ表 面粗さを粗くした層あるいは粗面化層、あるいは接着改善層としても良い。例えば短 波長のレーザで微細溝 20を形成する場合、前述したように、その加工面の表面粗さ は小さくなる傾向があるが、レーザ照射パルスやレーザの送り速度を調整、例えば高 速加工することで、その加工面あるいは切断面に積極的に凹凸を形成することがで きる。そしてこうして形成した凹凸面を酸ィ匕膜 24の代わりに微細溝 20とフイラ入り榭 脂層 16との界面部分として形成することができる。そしてこの凹凸面 (酸ィ匕膜 24と併 用してもよい）を、一種のアンカー層とすることで、微細溝 20とフイラ入り榭脂層 16と の接着強度を高めることもできる。
[0124] (実施の形態 3)
次に図 6から図 9を用いて、実施の形態 3について説明する。
[0125] 図 6は、金属配線板 15の両側力ゝら溝加工し、貫通溝 14を形成する様子を説明する 模式断面図である。尚、実施の形態 1から実施の形態 2までの説明に使用した図面と 同一の箇所は同一の参照番号を付している。
[0126] まず銅板やアルミニウム板あるいはこれらの積層板、あるいはクラッド板でも良 、が 用意される。なお必要部分をプレスで打ち抜いたものを使っても良い。そしてこれを 金属配線板 15とする。
[0127] 次に図 6に示すように、金属配線板 15の裏面側力も矢印 25aに示すように、エッチ ングゃレーザ加工によって拡張溝 21が形成される。次に金属配線板 15の表面側か ら、矢印 25bに示すようにエッチングやレーザによって、微細溝 20が拡張溝 21に重 なるように形成され、貫通溝 14が形成される。こうして金属配線板 15の両面力ゝら溝を 形成することで、その生産性を高めることができる。なおレーザ加工の場合、拡張溝 2 1を形成した後で、微細溝 20を形成することが望ましい。こうすることで、拡張溝 21を 形成する際に発生するドロス (汚れ)が、微細溝 20に影響を抑えない。
[0128] またエッチングで貫通溝 14を形成する場合、微細溝 20と拡張溝 21を同時に形成 することで、エッチングコストを抑えられる。この場合、微細溝 20の最大幅すなわち図 8における開口部 20aの溝幅より、拡張溝 21の最大幅 (放熱板 17側の溝幅）を大きく しておくことで、エッチング用マスクパターンの位置ズレを吸収でき、製品の歩留まり 向上が可能になる。
[0129] 次に図 7と図 8を用いて放熱基板を作成する様子を説明する。尚、実施の形態 1か ら実施の形態 2までの説明に使用した図面と同一の箇所は同一の参照番号を付して いる。
[0130] 図 7は、放熱配線基板 10の作成途中を示す模式断面図である。図 7に示すように、 金属配線板 15の裏面側あるいは拡張溝 21を形成した側に、第 1のフイラ入り榭脂層 26を介して放熱板 17が固定される。この時、微細溝 20の溝幅は、下端部 20bより開 口部 20aの方が広 、ため、第 1のフイラ入り榭脂層 26が微細溝 20の中に充填しにく い場合がある。
[0131] こうした場合、図 8に示すようにして、第 2のフイラ入り榭脂層 27を用いて微細溝 20 の処理を行うことができる。図 8は、微細溝 20を埋める様子を説明する模式断面図で ある。尚、実施の形態 1から実施の形態 2までの説明に使用した図面と同一の箇所は 同一の参照番号を付して 、る。
[0132] 図 8の矢印 25に示すように、微細溝 20に第 2のフイラ入り榭脂層 27が充填される。
この時、積極的に第 2のフイラ入り榭脂層 27を、微細溝 20の表面に溢れ出るように、 あるいは微細溝 20の開口部 20aを覆うようにすることで、微細溝 20への第 2のフイラ 入り榭脂層 27の充填を確実なものにできる。なお微細溝 20のパターンを工夫するこ と、例えば、図示していないが空気抜き用のパターンゃ孔を形成する等で、第 2のフ イラ入り榭脂層 27の充填性を高めることもできる。また第 2のフイラ入り榭脂層 27の充 填方法の工夫、例えばスキージ等のゴム板を使って刷り込む、あるいは真空中で充 填する等も有効である。この時、内部に空気が泡となって残らないようにすることが重 要である。
[0133] なお第 1のフイラ入り榭脂層 26と、第 2のフイラ入り榭脂層 27を同一のもの、例えば フイラ入り榭脂層 16としても良 、。あるいは別々のものとしても良 、。
[0134] 次に図 9を用いて更に詳しく説明する。図 9は、 LED11を実装した後の様子を説明 する模式断面図である。尚、実施の形態 1から実施の形態 2までの説明に使用した図 面と同一の箇所は同一の参照番号を付している。図 9において、貫通溝 14は、微細 溝 20と拡張溝 21から形成されている。そして拡張溝 21の内部には第 1のフイラ 28を 含有した第 1のフイラ入り榭脂層 26が充填されており、微細溝 20の内部には第 2のフ イラ 29を含有した第 2のフイラ入り榭脂層 27が充填されている。このように貫通溝 14 の両側から、更には広い開口部側力 フイラ入り榭脂充填することで、その充填性を 高めている。
[0135] 図 9の断面図で示されるように、開口部 20aの溝幅を下端部 20bより広げることで、 微細溝 20の断面の形状は上部が広く下部が狭い台形となっている。その結果、微細 溝 20の下部を形成する金属配線板 15が、あた力も第 1のフイラ入り榭脂層 26や第 2 のフイラ入り榭脂層 27の側に張り出した状態、あるいは楔型にはみ出した状態となる 。そして、この部分的に張り出し金属配線板の一部、例えば下端部 20bを一種のアン カーあるいは楔とすることで、金属配線板 15が第 1のフイラ入り榭脂層 26や第 2のフ イラ入り榭脂層 27から物理的に剥がれに《する構造部となる。また、この構造により 、絶縁距離あるいは沿面距離を増加させる効果も得られる。
[0136] なお図 9に示すように、拡張溝 21の表面粗さを大きくすることで、金属配線板 15と 第 1のフイラ入り榭脂層 26との接着強度を高める効果が得られる。例えば、図 6に示 す微細溝 20や拡張溝 21の形成を、 2種類のレーザで行うことで、こうした効果が得ら れる。しかし 2種類のレーザを用意することはコストアップする可能性がある。 [0137] こうした場合、同じレーザ、あるいは同じ波長を用いて、レーザのスポット径を変化さ せることで、対応できる。すなわち、拡張溝 21を形成するときは大きなスポット径が、 微細溝 20を形成するときは小さなスポット径が用いられる。
[0138] なおレーザのスポット径を変化させる以外に、レーザの駆動パルスを変化さても、レ ンズ系や光学系を変化させても同様な効果が得られる。
[0139] (実施の形態 4)
次に実施の形態 4として、図 10Aから図 15を用いて、放熱配線基板 10の一部のパ ターンを切り離し、独立型配線パターンとする場合について説明する。尚、実施の形 態 1から実施の形態 3までの説明に使用した図面と同一の箇所は同一の参照番号を 付している。
[0140] 図 10Aは一部に独立型配線パターンを有する放熱配線基板 10を説明する斜視図 、図 10Bは 10B— 10Bにおける断面図である。
[0141] 図 10Aと図 10Bにおいて、独立型配線パターン 30は、他の金属配線板 15から電 気的に絶縁された配線パターン部分に相当する。このように金属配線板 15の一部を 独立型配線パターン 30とすることで、パターン設計の自由度を高められる。
[0142] 例えば、図 2B等で示した放熱配線基板 10の場合、金属配線板 15の外枠 19、い わゆる額縁部分に相当する周縁部を切り取ることで、それまで外枠 19で接続され一 体化して!/、た金属配線板 15をバラバラにする、ある 、は互いに電気的に絶縁するこ とができる。しかしこうした場合、金属配線板 15の一端は、接続端子 18を介して外枠 19につなげる必要がある。
[0143] 実施の形態 4で説明する独立型配線パターン 30は、この外枠 19につながる接続 端子 18を有しないものに相当する。
[0144] 図 10Aにおいて、独立型配線パターン 30は、例えば Y—Yで示した部分において 、金属配線板 15と一体ィ匕していたものをこの Y—Y部分をレーザ等で切断し、独立 型配線パターン 30として電気的に絶縁し、この切断部分付近を第 2のフイラ入り榭脂 層 27で保護したものである。
[0145] 図 10Bは、図 10Aの 10B— 10Bにおける断面図に相当する。図 10Bに示すように 、独立型配線パターン 30の一部には、拡張溝 21を有する貫通溝 14が形成されてい る。そして独立型配線パターン 30は、元々、金属配線板 15の一部であり、金属配線 板 15に拡張溝 21を介して、あるいは拡張溝 21を一種の繋ぎ桟として一体ィ匕してい たものである。そして拡張溝 21に重なるように、微細溝 20を形成することで、金属配 線板 15の一部を、独立、分離させて、独立型配線パターン 30が形成されている。
[0146] 次に図 11〜図 15を用いて、一部に独立型配線パターン 30を有する放熱配線基板 10の製造方法について説明する。尚、実施の形態 1から実施の形態 3までの説明に 使用した図面と同一の箇所は同一の参照番号を付している。
[0147] 図 11は、金型を用いて金属配線板 15の一部に拡張溝（図示せず)を形成する様 子を説明する模式断面図である。表面に凹部 31ゃ凸部 32を有した金型 33を、矢印 25に示す方向に金属配線板 15に押し当て、金属配線板 15の一部が窪まされる。金 属配線板 15は、事前に、プレスや、レーザ、エッチングによって所定形状にパター- ングしたものを使うことが望ましい。なお金属配線板 15を窪ませる際に、その反対側 に発生する隆起部分等は研磨等で除去される。こうすることで金属配線板 15におけ る加工性を高めることができる。こうして図 12に示すような一部に拡張溝 21を有した 金属配線板 15が用意される。
[0148] 図 12は、拡張溝 21を有した金属配線板 15と放熱板 17とを、第 1のフイラ入り榭脂 層 26を用いて一体ィ匕する様子を説明する模式断面図である。
[0149] 図 12の矢印 25に示すようにプレス装置や金型（共に図示していない）を用いて、こ れら部材を積層、一体化し、図 13の状態とする。
[0150] 図 13は、各種部材を積層一体ィ匕した様子を示す模式断面図である。図 13に示す ように、放熱板 17と一部に拡張溝 21を有する金属配線板 15とが、第 1のフイラ入り榭 脂層 26を介して固定される。
[0151] 次に図 13の矢印 25に示す方向に、レーザを金属配線板 15の拡張溝 21部分に重 なるように照射し、微細溝（図示せず)が形成される。
[0152] 図 14は、微細溝 20を形成した様子を説明する模式断面図である。図 14の矢印 25 に示すように、レーザを金属配線板 15の拡張溝 21部分に照射し、金属配線板 15の 一部は、独立型配線パターン 30として電気的あるいは機械的に切り離される。なおこ の場合、微細溝 20の直下の第 1のフイラ入り榭脂層 26の一部も、レーザによって分 解することがある。なお第 1のフイラ入り榭脂層 26の一部がレーザで分解しても、第 1 のフイラ 28は分解されずに残ることがある。あるいは第 1のフイラ 28の一部は、レーザ によって部分的に焼結、あるいは凝集することがある。ここで第 1のフイラ入り榭脂層 2 6における第 1のフイラ 28の含有率を高めることで、第 1のフイラ入り榭脂層 26に形成 される孔の大きさを小さくできる。第 1のフイラ 28の含有率は、望ましくは 70〜95wt %が望ましい。次にこの孔を、第 2のフイラ入り榭脂層 27で埋める様子について図 15 を用いて説明する。
[0153] 図 15は、微細溝 20の形成時に発生した孔を、第 2のフイラ入り榭脂層 27で埋めた 状態を説明する模式断面図である。図 15において、バンプ 34は金や半田等で形成 されており、例えば LED11と金属配線板 15や独立型配線パターン 30との接続部部 分、あるいは外部電極部分等に相当する。
[0154] 図 15において、第 2のフイラ入り榭脂層 27は、微細溝 20や拡張溝 21部分まで充 填されている。なお微細溝 20の加工時に発生した残渣、例えば第 1のフイラ入り榭脂 層 26の一部等は、洗浄除去、圧縮空気によるクリーニング等で除去することも可能で あるが、そのまま残して第 2のフイラ入り榭脂層 27の一部としても良い。あるいは、この 残渣を第 2のフイラ入り榭脂層 27のフイラ成分としても良い。また、第 2のフイラ 29とし ても良 、。なお第 2のフイラ 29は図 15に図示して!/、な!/、。
[0155] 図 15に示すように、第 1のフイラ入り榭脂層 26に形成した穴の中にも、第 2のフイラ 入り榭脂層 27を充填することで、第 1のフイラ入り榭脂層 26との接合面積を広げる効 果がある。
[0156] また図 15における微細溝 20は、図 14に示すように、放熱配線基板 10の表面側か ら形成したものであるため、開口部 20aの幅の方が下端部 20bの幅より広くしている。 この結果、第 2のフイラ入り榭脂層 27の充填性を高められる。
[0157] なお図 14では、微細溝 20の形成にレーザを用いた力 エッチング等を用いても良 い。こうして、開口部 20aの幅の方が下端部 20bの幅より広くすることで、微細溝 20の 下端部 20bを、第 1のフイラ入り榭脂層 26や第 2のフイラ入り榭脂層 27に喰い込ませ る（あるいはアンカーする）ことができる。その結果、開口部 20a付近の肉薄になった 金属配線板 15の剥離防止効果が得られる。なお図 15に示すように、第 2のフイラ入り 榭脂層 27の一部を、開口部 20a付近の肉薄になった金属配線板 15の上も覆うように することで、金属配線板 15と独立型配線パターン 30との絶縁距離 (沿面距離)を増 カロさせる効果が得られる。
[0158] その後、図 15の矢印 25に示すように、金属配線板 15や独立型配線パターン 30の 上に、 LED11が実装される。
[0159] (実施の形態 5)
次に実施の形態 5を図 16、図 17、図 18を用いて、放熱配線基板 10における独立 型配線パターン 30の形成方法について説明する。尚、実施の形態 1から実施の形 態 4までの説明に使用した図面と同一の箇所は同一の参照番号を付している。
[0160] 図 16と図 17は、金属配線板 15に拡張溝 21を形成する様子を説明する模式断面 図である。図 16に示すように、一部に凸部 32を有する金型 33を、矢印 25aに示す方 向に、金属配線板 15の両側に押し付けることで、拡張溝 21が形成される。
[0161] なお図 16の矢印 25dに示す拡張溝 21の側面の角度は、 1度以上 30度以下、望ま しくは 2度以上 10度以下とすることが望ましい。 1度未満とした場合、金型 33の"抜き "性に影響を与える可能性がある。また 30度より大きくすると、プレス圧力が高くする 必要がある。
[0162] なお、矢印 25cで示される拡張溝 21の天井部の溝幅は、 0. 1mm以上 0. 5mm以 下が望ましい。こうすることで、この部分に微細溝 20を形成する際の位置ズレを吸収 できる。この天井部部分に、微細溝 20が形成される。なお図 16において微細溝 20 は図示していない。
[0163] その後、図 17に示すように、拡張溝 21の一部に重なるように微細溝 20が形成され る。図 17は、微細溝 20を形成する様子を説明する模式断面図であり、図 17におい て放熱板 17等は図示していない。図 17における矢印 25は、レーザやエッチングによ つて微細溝 20を形成する方向を示すものである。拡張溝 21を台形とすることで、拡 張溝 21と微細溝 20の形成位置に位置ズレが発生した場合でも、微細溝 20部分に おける金属配線板 15の厚みを略一定にすることができる。そのため微細溝 20を形成 するエッチング条件 (例えばエッチング時間）や、レーザ条件、例えばレーザパワー 等の微調整が不要になり、生産性を高める効果が得られる。 [0164] 図 18は微細溝 20に第 2のフイラ入り榭脂層 27を充填した様子を説明する断面図で ある。図 18に示すように、第 2のフイラ 29が入った第 2のフイラ入り榭脂層 27は微細 溝 20の中に第 2のフイラ入り榭脂層 27の一部が表面にはみ出すように充填される。 この様にはみ出すことで、金属配線板 15と独立型配線パターン 30との絶縁距離 (沿 面距離)を増加させる効果が得られる。
[0165] なお第 2のフイラ入り榭脂層 27は、例えばソルダーレジストとしても良い。そしてソル ダーレジストを第 2のフイラ入り榭脂層 27として、金属配線板 15の表面に印刷等で形 成することで、金属配線板 15に半田付け実装する際に半田の広がり過ぎを防止でき る。
[0166] こうして金属配線板 15と独立型配線パターン 30を、微細溝 20や第 2のフイラ入り榭 脂層 27で分断することで、放熱配線基板 10の配線パターンの設計自由度を高めら れる。
[0167] なお拡張溝 21や微細溝 20のパターン、例えば放熱配線基板 10の部品実装面か ら見た状態は、直線状であっても、曲線状であっても、 L字型、あるいはジグザグであ つても良い。これは拡張溝 21や微細溝 20は、レーザやエッチング等で作成するため であり、金型を用いたプレスによる打ち抜き加工では対応できない微細な、あるいは 複雑な、もしくは少量多品種のノターンにも対応できる。その結果、放熱配線基板 10 における金属配線板 15の配線パターンは、一般のガラスエポキシ榭脂を用いたプリ ント配線板並みの設計自由度が得られる。
[0168] なお図 18において、微細溝 20は、拡張溝 21の中央部よりずれた状態で図示して いる。これは、図 18の構造力 微細溝 20と、拡張溝 21と位置ズレを吸収できることを 意味する。
[0169] (実施の形態 6)
実施の形態 6では、拡張溝 21や微細溝 20の形成をィ匕学的エッチングで形成した 場合について説明する。例えば、拡張溝 21をエッチングする工程は以下のようなも のである。
[0170] はじめに金属配線板 15の下面側に、拡張溝 21の開口部 20aにエッチングホール を設けたレジストマスクが形成される。 [0171] 次に、この金属配線板 15を塩ィ匕第二鉄あるいは塩ィ匕第二銅力もなる水溶液に含 浸させ、所望する拡張溝 21が形成されるまで加熱される。
[0172] その後レジストマスクを取り除くと、拡張溝 21を有する金属配線板 15が形成される。
その他の構造および製造方法については実施の形態 1などと同様であるため省略す る。
[0173] こうして実施の形態 1〜6で提案する放熱配線基板 10を、高密度実装に対応させる ことができる。例えばベアチップ対応したプリント配線板、あるいは放熱用配線板の代 用品、あるいは高放熱用の対応品とし使うことができる。
[0174] 従来のプリント配線板は、配線となる銅箔が 35ミクロン以下、ファインパターンが要 求される場合は 15ミクロン以下であるため、大電流に対応できない。またベアチップ に発生した熱力 銅箔を介して放熱、あるいはヒートスプレッドされにくい。
[0175] し力し実施の形態 1〜6で説明したように、金属配線板 15として肉厚の厚いもの、例 えば 100ミクロン以上、望ましくは 200ミクロン以上、更に高放熱や配線抵抗の低抵 抗ィ匕が必要な場合 300ミクロン以上の銅板を使って、放熱配線基板 10を作成できる
[0176] 例えば、前述の図 18に示すように、独立型配線パターン 30の形成を容易にするこ とで、放熱配線基板 10の応用分野を広げられる。つまり放熱配線基板 10の上に実 装する発熱部品としては、 LED11以外にパワートランジスタやパワー半導体、あるい は CPU等の半導体も実装できる。またこれらの半導体をベアチップ実装することも可 能である。例えば、半導体のベアチップ周辺に形成した数十〜数百個のバンプを、 肉厚 100〜500ミクロンのような高肉厚の金属配線板 15に対して、 50〜： LOOミクロン ピッチで高密度実装することができる。
[0177] 図 19Aと図 19Bは、共に高密度実装に対応した放熱配線基板 10の一例を示す断 面図である。図 19Aは実装前、図 19Bは実装後の断面に相当する。尚、実施の形態 1から実施の形態 5までの説明に使用した図面と同一の箇所は同一の参照番号を付 している。
[0178] 図 19Aにおいて、リードフレーム等の高肉厚、望ましくは 100ミクロン以上の金属配 線板 15が、狭ピッチで複数本、互いにフイラ入り榭脂層 16を介して絶縁された状態 で、放熱板 17の上に固定されている。そして金属配線板 15は、少なくともその一部 以上に微細溝 20と拡張溝 21を形成した貫通溝 14で互いに分割されている。このよう にすることで、高肉厚のリードフレーム等の金属配線板 15の隙間にフイラ入り榭脂層 16の充填性を高めている。
[0179] また図 19Aにおいて、 LED11の代わりに、例えばパワー半導体、例えば複数のバ ンプ 34の外部接続端子を有する CPUやマイクロトランスの発熱を伴う電子部品とす ることができる。なお LED11の代わりにこうした複数の端子を有する発熱を伴う電子 部品の実装方法は、バンプ 34に限定する必要はなぐアルミニウム線を用いたワイヤ 一接続、金属結合等とすることもできる。また、金金接合 (Gold Gold Interconne ction)であっても構わない。図 19Aにおける矢印 25eは、実装方向を示すものであ る。
[0180] 図 19Bは、実装後の断面図に相当する。こうして金属配線板 15の一部に形成した 独立型配線パターン 30を、ファインピッチで形成することで、 CPU等を高密度に実 装できる。なお独立型配線パターン 30は、金属配線板 15の前面に形成する必要は なぐ必要部分に局所的に形成することで、歩留まりを高めることができ、放熱配線基 板 10で安価に実現できる。金属配線板 15は、例えば 300ミクロン厚であり、上述のフ ァインピッチは、例えば、（線幅 Z線間） = (100ミクロン /50ミクロン）である。上述の 配線パターンは、例えば、インターポーザ等の配線パターンである。その結果、従来 のプリント配線板、あるいは従来のインターポーザ等では対応しきれな力つた配線の 低抵抗化、あるいは配線部分の断面積の拡大によるジュール熱の低減が可能になる 。そうして、電源回路（DC— DCコンバータや AC— DCコンバータも含む）や、プラズ マテレビのサスティン回路等の小型化や、高密度実装による高性能化を実現できる
[0181] その結果、実施の形態 5に記載のファインパターン、更にはファインピッチにも対応 した放熱配線基板 10に、各種半導体たとえば半導体レーザやパワー半導体等や発 熱電子部品たとえば超小型トランス等を高密度に実装できるため、 PDPテレビや液 晶テレビ等の電源回路を超小型にすることができる。またレーザ光源等の半導体発 光素子を用いた投射型のテレビや、超小型で高輝度のプロジェクターの発光モジュ ール (いわゆるエンジン部分)やその周辺回路の高密度化、高放熱化に対応でき、こ れら電子機器の小型を実現できる。
[0182] 以上のようにして、実施の形態 1から 6で示した本発明の放熱配線基板は、貫通溝 14へのフイラ入り榭脂層 16等の充填性を高めることができ、放熱配線基板 10の信頼 性を高めることができる。
[0183] また前記微細溝 20の開口部 20aの幅と、下端部 20bの幅は 5ミクロン以上、望ましく は 10ミクロン以上 100ミクロン以下異なっている放熱配線基板 10とすることで、以下 の効果が得られる。すなわち、微細溝 20に、フイラ入り榭脂層 16を充填する際、開口 部 20aと下端部 20bの幅を比べてその幅の広 、方カもフイラ入り榭脂層 16を充填す ることができ、微細部分までフイラ入り榭脂層 16を効率良く充填できる。ここで幅が 5ミ クロン未満の場合、微細溝 20のテーパー、あるいは傾きが小さくなるため、フイラ入り 榭脂層 16の充填が難しくなる場合がある。また 100 m以上の場合、微細溝 20の加 ェが難しくなる。
[0184] また微細溝 20の内壁と、拡張溝 21の内壁の表面粗度は Raで 0. 01ミクロン以上異 なっている放熱配線基板 10とすることで、微細溝 20もしくは拡張溝 21毎に、フイラ入 り榭脂層との密着強度を高めることができる。なお表面粗度の違いは、 Raで 0. 1ミク ロン以上 10ミクロン以下が望ましい。 0. 1ミクロン未満の場合、表面粗さのバラツキの 範囲内に入る可能性がある。また 10ミクロンを超えた場合、放熱配線基板 10のフアイ ンパターンィ匕が難し 、場合がある。
[0185] また微細溝 20もしくは拡張溝 21のいずれか一方の内壁には、酸化膜 24が、 0. 01 ミクロン以上形成されて!ヽる（ある ヽは酸化膜の厚み差が 0. 01ミクロン以上 10ミクロ ン以下とする)放熱配線基板 10とすることで、微細溝 20や拡張溝 21の形状等に応じ てフイラ入り榭脂層 16との接着強度等を向上できる。なお酸ィ匕膜の厚みの差が 0. 0 1ミクロン未満の場合、差が発生しない場合がある。また酸化膜の厚み差が 10ミクロ ンを超えた場合、放熱特性に影響が出る場合がある。
[0186] また金属配線板 15の上面における微細溝 20の溝幅は、金属配線板 15の下面に おける拡張溝 21の溝幅より 5ミクロン以上（望ましくは 10ミクロン以上)小さい放熱配 線基板 10とすることで、微細溝 20と拡張溝 21の位置ズレを吸収できる。そのため、 加工歩留まりを高められる。なお溝幅の違いが 10ミクロン未満の場合、加工が難しく コストアップの原因になる可能性がある。また溝幅自体は 200ミクロン以下（望ましくは 100ミクロン以下）が望ましい。溝幅が 200ミクロンを超えた場合、放熱配線基板 10の ファイバターンィ匕に対応できな 、場合がある。
[0187] また拡張溝 21と微細溝 20とは共に、同じもしくはその組成の一部以上が異なるフィ ラ入り榭脂層 16が充填されている放熱配線基板 10とすることで、拡張溝 21と微細溝 20とが積層されてなる貫通溝 14への塵埃などの混入を防ぐことができ、信頼性を高 めることができる。
[0188] 金属配線板 15の上面における微細溝 20の溝幅は、前記金属配線板 15の下面に おける拡張溝 21の溝幅より 5ミクロン以上（望ましくは 10ミクロン以上)小さい放熱配 線基板 10とすることで、微細溝 20と拡張溝 21の位置ズレを吸収できるため、加工歩 留まりを高められる。なお溝幅の違いが 5ミクロン未満の場合、加工が難しくコストアツ プの原因になる可能性がある。溝幅自体は 200ミクロン以下（望ましくは 100ミクロン 以下）が望ましい。溝幅が 200ミクロンを超えた場合、放熱配線基板 10のファイバタ ーン化に対応できな 、場合がある。
[0189] なお、第 2のフイラ入り榭脂層 26は 400nm以上 800nm以下の可視光域において 、 30%以上 99. 5%以下の反射率を有している放熱配線基板 10とすることも可能で ある。こうすることで、放熱配線基板 10の表面に LED11等の発光素子を実装した場 合、第 2のフイラ入り榭脂層 27部分での光反射率を高めることができ、その発光効率 の改善効果が得られる。なお波長 400nm未満や 800nmより長 、波長は発光素子の 効率アップにつながらない場合がある。また反射率が 30%未満の場合は、発光効率 の改善につながらない場合がある。また反射率を 99. 5%より大きくするには、高価な 部材を使う必要があり、実用的でない場合がある。
[0190] 第 2のフイラ入り榭脂層 27は、第 1のフイラ入り榭脂層 26より、フイラ 22の含有率が 少な ヽ (望ましくは第 1のフイラ入り榭脂層 26より 10重量％以下少な ヽ)放熱配線基 板 10とすることで、微細溝 20への第 2のフイラ入り榭脂層 27の充填性を高めることが できる。 10重量％未満のフイラ 22の添加量の差では、第 1のフイラ入り榭脂層 26と第 2のフイラ入り榭脂層 27の使い分け効果が得られない場合があり、こうした場合は第 1 のフイラ入り榭脂層 26と第 2のフイラ入り榭脂層 27を同じものとすることがコスト的に有 利となる場合がある。
[0191] また第 1のフイラ入り榭脂層 26よりも、第 2のフイラ入り榭脂層 27の弾性率が小さい 放熱配線基板 10とすることで、 LED11等の発熱部品による金属配線板 15による熱 膨張を吸収でき、金属配線板 15の端部の剥離防止効果が得られる。これは第 2のフ イラ入り榭脂層 27より、第 1のフイラ入り榭脂層 26が熱の影響を受けやすい場合が有 るためである。なお弾性率は、マイロビツカース（例え «JIS— Z2251)、ディ口メータ（ 例えば ISO— 868)、 TMA (Thermal Mechanical Analysis)等によって測定可能であ る。なおガラス転移温度 (Tg)の違いを弾性率の違いとしても良い。この場合、第 2の フイラ入り榭脂層 27の Tgを、第 1のフイラ入り榭脂層 26の Tgより 10°C以上（望ましく は 20°C以上)低いものとする。 Tgの差が 10°C未満では、金属配線板 15の熱膨張に よる応力を緩和仕切れない場合がある。なお第 1のフイラ入り榭脂層 26の Tgは 100 °C以上、さらに望ましくは 130°C以上、更には 150度以上が望ましい。 100°C未満の 場合、動作時等における機械的な強度が影響を受ける場合がある。
[0192] なお拡張溝 21の溝内部にフイラ 22のみならず、セラミック焼結体等を積極的に充 填しても良い。こうすることで拡張溝 21部分における熱伝導率を高められる。また拡 張溝 21に重なるように微細溝 20をレーザ加工で形成する際、フイラ等の一部を焼結 (あるいは凝集）させることで、熱伝導率を高めることができる。あるいは拡張溝 21の 溝内部に、事前にセラミック粉やセラミック焼結体等のレーザに対する耐久性のある 部材を添カ卩（あるいは充填）しておくことで、例えば図 13〜図 14等で説明した場合に おける微細溝 20のレーザ加工時の、フイラ入り榭脂層 16へのレーザ照射の影響を 低く抑える効果が得られる。
[0193] また、金属配線板 15の下面に拡張溝 21を形成するステップと、この拡張溝 21にそ の一部が重なるように金属配線板 15の上面もしくは下面側より微細溝 20を形成し、 貫通溝 14とするステップと、金属配線板 15の下方カもフイラ入り榭脂 16を充填する ステップと、を含む放熱配線基板 10の製造方法を示した。この製造方法によって効 率良く生産できる。なおこれらの工程の作業順番は、設備の能力等に応じて入れ替 えても良い。 [0194] また金属配線板 15の下面に拡張溝 21を形成するステップと、金属配線板 15の下 方力も拡張溝 21の内部に第 1のフイラ 28を含有する榭脂を充填するステップと、金 属配線板 15の上面に微細溝 20を形成して金属配線板 15の一部を電気的に絶縁す るステップと、微細溝 20の内部に第 2のフイラ 29を含有する榭脂を充填するステップ と、を含む放熱配線基板 10の製造方法を示した。この製造方法よつて、図 9に示した ようにその一部に独立型配線パターン 30を有する放熱配線基板 10を安定して製造 できる。
[0195] なお拡張溝 21を形成する第一のレーザは、パルス幅が 100ns以上で連続発振 (C W)までのレーザ、 YAGレーザあるいは COレーザを用いることで、放熱配線基板 1
2
0の製造工程において、そのリードタイムの短縮や少量多品種対応が可能となる。ま た、図 4に示すように、一般的な Qスィッチを用いたレーザや、パルス幅が 100ns以 上のパルス幅の長いレーザ、 CWレーザ（Continuous Wave Laser)等の安価な、あ るいは汎用のレーザを用いることで、拡張溝 21を安価に作成できる。なお 100ns未 満のパルス幅が短 、レーザは高価である。
[0196] また微細溝 20を形成する前記第二のレーザは、パルス幅が 50ns以下または Zか つ波長が 600nm以下のレーザを用いることで、放熱配線基板 10の製造工程におい て、そのリードタイムの短縮や少量多品種対応が可能となる。ここでパルス幅を Ins以 上で 50ns以下とすることで、レーザ照射を瞬時に終わらせることができ、フイラ入り榭 脂層 16等への熱ダメージが広がりにくい。なお 50ns以上とした場合、フイラ入り榭脂 層 16等へ熱ダメージが広がる場合がある。またノ ルス幅を Ins未満とすることは技術 的、コスト的に難しい場合がある。また波長が 600nm以下の短波長のレーザを用い ることで、微細溝 20の微細加工が可能になる。またこうした短波長のレーザを、 50ns 以下のパルス幅の短い状態で利用することで、フイラ入り榭脂層 16等への熱影響の 発生も抑えやすい。
[0197] また金属配線板 15の下面にエッチングで拡張溝 21を形成し、次にこの拡張溝 21 の一部にレーザを照射し微細溝 20を形成し、その後前記金属配線板 15の下方から フイラを含有する榭脂を充填する放熱配線基板 10の製造方法のように、エッチング やレーザ等を組合せることで、より多品種の放熱配線基板 10を安定して市場に提供 できる。
産業上の利用可能性
本発明の放熱性配線基板は、ファインピッチな回路パターン間にも絶縁性のフイラ 入り榭脂を隙間なく充填することができ、塵埃などによる電気的絶縁に対する信頼性 を向上するのに有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 回路パターンが形成された金属配線板と、
前記金属配線板の上面が表出するように前記金属配線板が埋め込まれたフイラ 入り榭脂層と、
前記フイラ入り榭脂層の下面に配置された放熱板と
を備え、
前記回路パターンの一部を分割する隙間は前記金属配線板に設けられた貫通 溝によって形成され、
前記貫通溝は、
前記金属配線板の上面で開口する微細溝と、
前記微細溝の下端部力も前記金属配線板に向力つて広がる拡張溝と からなる放熱配線基板。
[2] 前記微細溝の開口部の幅と前記下端部の幅との差は 5ミクロン以上で 100ミクロ ン以下である請求項 1に記載の放熱配線基板。
[3] 前記微細溝の内壁の表面粗度と前記拡張溝の内壁の表面粗度との差は、 Ra で 0. 1ミクロン以上で 10ミクロン以下である請求項 1に記載の放熱配線基板。
[4] 前記微細溝の内壁に形成した酸化膜の厚みと、前記拡張溝の内壁に形成した 酸化膜の厚みとの差は、 0. 01ミクロン以上で 10ミクロン以下である請求項 1に記載 の放熱配線基板。
[5] 前記微細溝の最大溝幅は、前記拡張溝の最大溝幅より小さぐ前記微細溝の最 大溝幅と前記拡張溝の最大溝幅との差は 50ミクロン以上で 500ミクロン以下である請 求項 1記載の放熱配線基板。
[6] 回路パターンが形成された金属配線板と、
前記金属配線板の上面が表出するように前記金属配線板が埋め込まれた第 1 のフイラ入り榭脂層と、
前記第 1のフイラ入り榭脂層の下面に配置された放熱板と
を備え、
前記回路パターンは前記金属配線板に設けられた貫通溝によって形成され、 前記貫通溝は、
前記金属配線板の上面で開口する微細溝と、
前記微細溝の下端部力も前記金属配線板に向力つて広がる拡張溝と により形成され、
前記微細溝は第 2のフイラ入り榭脂層が充填されている放熱配線基板。
[7] 前記微細溝の開口部の幅と前記下端部の幅との差は 5ミクロン以上で 100ミクロ ン以下である請求項 6に記載の放熱配線基板。
[8] 前記微細溝の内壁の表面粗度と前記拡張溝の内壁の表面粗度との差は、 Ra で、 0. 1ミクロン以上で 10ミクロン以下である請求項 6に記載の放熱配線基板。
[9] 前記微細溝に形成した酸化膜の厚みと前記拡張溝の内壁に形成した酸化膜の 厚みとの差は、 0. 01ミクロン以上で 10ミクロン以下である請求項 6に記載の放熱配 基板。
[10] 前記第 2のフイラ入り榭脂層は、 400nm以上で 800nm以下の可視光域にぉ ヽ て、 30%以上で 99. 5%以下の反射率を有している請求項 8記載の放熱配線基板。
[11] 前記第 2のフイラ入り榭脂層は、前記第 1のフイラ入り榭脂層よりもフイラの含有 率が少な!/ヽ請求項 6記載の放熱配線基板。
[12] 前記第 1のフイラ入り榭脂層の弾性率よりも、前記第 2のフイラ入り榭脂層の弾性 率が小さ!ヽ請求項 6記載の放熱配線基板。
[13] 前記拡張溝の溝内部にセラミック焼結体を有する請求項 6記載の放熱配線基板
[14] 金属配線板の下面に拡張溝を形成するステップと、
前記拡張溝にその一部が重なるように前記金属配線板の上面もしくは下面側よ り微細溝を形成し、貫通溝を形成するステップと、
前記金属配線板の下方力 フイラを含有する榭脂を充填するステップと、 を備える放熱配線基板の製造方法。
[15] 金属配線板の下面に拡張溝を形成するステップと、
前記金属配線板の下方力 前記拡張溝の内部に第 1のフイラを含有する榭脂を 充填するステップと 前記金属配線板の上面に微細溝を形成して前記金属配線板の一部を電気的 に絶縁し、独立型配線パターンを形成するステップと、
前記微細溝の内部に第 2のフイラを含有する榭脂を充填するステップと を備える放熱配線基板の製造方法。
[16] 前記拡張溝は第一のレーザで形成され、
前記第一のレーザは、パルス幅が 100ns以上で連続発振までのレーザ、 YAG レーザあるいは COレーザである請求項 14に記載の放熱配線基板の製造方法。
2
[17] 前記微細溝は第二のレーザで形成され、
前記第二のレーザは、少なくともパルス幅が Ins以上で 50ns以下である力また は波長が 600nm以下のレーザである請求項 14記載の放熱配線基板の製造方法。
[18] 金属配線板の下面にエッチングで拡張溝を形成するステップと、
次に前記拡張溝の一部にレーザを照射して微細溝を形成するステップ、 その後前記金属配線板の下方力 フイラを含有する榭脂を充填するステップと を備える請求項 14と請求項 15のいずれか 1項に記載の放熱配線基板の製造方法。
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