WO2015178392A1 - 金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a metal foil-clad substrate, a circuit substrate, and a heating element mounting substrate.
- SiC / GaN power semiconductor devices equipped with elements using SiC (silicon carbide) or GaN (gallium nitride) have attracted attention from the viewpoint of effective use of electrical energy (for example, see Patent Document 1). .
- SiC / GaN power semiconductor devices are expected to be used for applications that are difficult to apply to conventional Si power semiconductor devices.
- the element (semiconductor element) using SiC / GaN itself can operate under the severe conditions as described above. Therefore, for a circuit board on which a semiconductor device including this element is mounted, heat generated by driving a semiconductor element that is a heating element is applied to the semiconductor element itself and further to other members mounted on the circuit board. On the other hand, it is required to efficiently dissipate heat through the circuit board in order to prevent adverse effects.
- Such a requirement is not limited to a semiconductor device, but also applies to a circuit board on which another heating element such as a light emitting element such as a light emitting diode is mounted.
- a heat dissipating metal plate to dissipate heat An insulating portion formed corresponding to a second region excluding the first region on the surface of the resin layer opposite to the metal foil;
- the insulating part is composed of a cured product of a first resin composition containing a first thermosetting resin,
- the metal layer is characterized in that the resin layer contains a resin material and is formed of a cured or solidified product of a second resin composition different from the first resin composition.
- the resin material is a second thermosetting resin different from the first thermosetting resin
- the said resin layer is a metal foil tension substrate as described in said (1) comprised with the hardened
- thermosetting resin is an epoxy resin
- thermosetting resin is a phenol resin
- a flat surface is configured by a surface opposite to the resin layer of the insulating portion and a surface opposite to the resin layer of the heat radiating metal plate.
- Metal foil-clad board is configured by a surface opposite to the resin layer of the insulating portion and a surface opposite to the resin layer of the heat radiating metal plate.
- a heating element mounting board comprising: the circuit board according to (9) above; and the heating element electrically connected to the terminal and mounted on the circuit board.
- the metal foil-clad substrate of the present invention With the configuration of the metal foil-clad substrate of the present invention, it is possible to manufacture a circuit board that can efficiently dissipate heat generated from a heating element to be mounted. Therefore, by mounting a heating element on the circuit board of the present invention to obtain a heating element mounting board, heat generated from the heating element can be efficiently radiated through the circuit board in the heating element mounting board. .
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a heating element mounting substrate of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram (plan view) seen from the direction of arrow A in FIG.
- FIG. 3 is a view for explaining a method of manufacturing a metal foil-clad substrate used for manufacturing the heating element mounting substrate of FIG.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a metal foil-clad substrate used for manufacturing the heating element mounting substrate of FIG.
- FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the heating element mounting substrate of the present invention.
- FIG. 6 is a view (plan view) seen from the direction of arrow A in FIG.
- FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the heating element mounting substrate of the present invention.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a heating element mounting substrate of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram (plan view) seen from the direction of arrow A in FIG.
- FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a test piece used in the example.
- FIG. 9 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 1A.
- FIG. 10 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 2A.
- FIG. 11 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 3A.
- FIG. 12 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 4A.
- FIG. 13 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 5A.
- FIG. 14 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 6A.
- FIG. 15 is an electron micrograph of the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion in the test piece of Example 7A.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a heating element mounting substrate of the present invention
- FIG. 2 is a view (plan view) seen from the direction of arrow A in FIG.
- the upper side in FIG. 1, the front side in FIG. 2 is also referred to as “up”, the lower side in FIG. 1, and the back side in FIG.
- the heating element mounting substrate and its respective parts are schematically shown exaggeratedly, and the size and ratio of the heating element mounting board and its respective parts are greatly different from the actual ones.
- a heating element mounting substrate 50 shown in FIGS. 1 and 2 includes a semiconductor device 1 that is a heating element that generates heat when driven, and a circuit board (circuit board of the present invention) 10 on which the semiconductor device 1 is mounted. .
- a circuit board circuit board of the present invention
- other electronic components members such as resistors and transistors are usually mounted on the circuit board 10, but the description is omitted in FIGS. is doing.
- the semiconductor device 1 is a semiconductor package including a semiconductor element (not shown).
- a mold part (sealing part) 11 for sealing the semiconductor element (semiconductor chip) and the semiconductor element (semiconductor chip) are electrically connected.
- a connection terminal 12 connected thereto.
- the semiconductor element is configured using SiC (silicon carbide) or GaN (gallium nitride). This semiconductor element generates heat when driven.
- the mold part 11 is normally comprised with the hardened
- connection terminal 12 is made of various metal materials such as Cu, Fe, Ni, and alloys thereof.
- the connection terminal 12 is connected to a terminal included in the semiconductor element and a terminal included in the wiring 4 included in the circuit board 10. Thereby, the terminal provided in the semiconductor element and the terminal provided in the wiring 4 are electrically connected.
- the circuit board 10 (wiring board) is provided on the wiring 4 that electrically connects the semiconductor device 1 and on the lower surface (the surface opposite to the semiconductor device 1; one surface) of the wiring 4 and supports the wiring 4.
- a base material (base portion) 8 having a shape (sheet shape).
- Wiring (circuit) 4 is formed in a predetermined pattern.
- a terminal (not shown) provided by forming this pattern is electrically connected to a connection terminal (terminal) 12 included in the semiconductor device 1. Thereby, the terminal provided in the semiconductor element and the terminal provided in the wiring 4 are electrically connected.
- the wiring (conductor portion) 4 electrically connects electronic components including the semiconductor device 1 mounted on the circuit board 10, and transfers heat generated in the semiconductor device 1 to the lower surface side of the base material 8 to release it. It has a function as a heat receiving plate.
- Such wiring 4 is formed by patterning a metal foil 4A included in a metal foil-clad substrate 10A described later.
- Examples of the constituent material of the wiring 4 include various metal materials such as copper, copper-based alloy, aluminum, and aluminum-based alloy.
- the thermal conductivity in the thickness direction of the wiring 4 is preferably 3 W / m ⁇ K or more and 500 W / m ⁇ K or less, and preferably 10 W / m ⁇ K or more and 400 W / m ⁇ K or less. More preferred.
- Such a wiring 4 has excellent thermal conductivity, and can efficiently transfer heat generated by driving a semiconductor element included in the semiconductor device 1 to the substrate 8 side through the wiring 4.
- the base material 8 is provided on a resin layer 5 having a flat plate shape (sheet shape) and a lower surface (a surface opposite to the wiring 4) of the resin layer 5, and the semiconductor device 1 is mounted in a plan view of the base material 8.
- the heat-dissipating metal plate 7 disposed corresponding to the first region 15 of the resin layer 5 including the region, and the resin layer corresponding to the second region 16 of the resin layer 5 excluding the first region 15 5 and an insulating part 6 covering 5.
- the resin layer (bonding layer) 5 is provided on the lower surface of the wiring 4, that is, provided between the wiring 4 and the insulating portion 6 and the heat radiating metal plate 7 located below the wiring 4.
- the wiring 4, the insulating portion 6, and the heat radiating metal plate 7 are joined via the resin layer 5.
- the resin layer 5 has an insulating property. Thereby, the insulation state of the wiring 4 and the heat radiating metal plate 7 is ensured.
- the resin layer 5 is configured to exhibit excellent thermal conductivity. Thereby, the resin layer 5 can transfer the heat on the semiconductor device 1 (wiring 4) side to the heat radiating metal plate 7.
- the thermal conductivity of the resin layer 5 is preferably high. Specifically, it is preferably 1 W / m ⁇ K or more and 15 W / m ⁇ K or less, preferably 5 W / m ⁇ K or more and 10 W / More preferably, it is m ⁇ K or less.
- the heat on the semiconductor device 1 side is efficiently transmitted to the heat radiating metal plate 7 by the resin layer 5. Therefore, heat generated by driving the semiconductor element of the semiconductor device 1 can be efficiently transmitted to the heat radiating metal plate 7 via the wiring 4 and the resin layer 5. As a result, the heat generated in the semiconductor device 1 can be radiated efficiently.
- the thickness (average thickness) t 5 of the resin layer 5 is not particularly limited, but as shown in FIG. 1, it is thinner than the thickness t 7 of the heat radiating metal plate 7, specifically about 50 ⁇ m to 250 ⁇ m.
- the thickness is preferably about 80 ⁇ m to 200 ⁇ m. Thereby, the thermal conductivity of the resin layer 5 can be improved while ensuring the insulation of the resin layer 5.
- the glass transition temperature of the resin layer 5 is preferably 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Thereby, the rigidity of the resin layer 5 increases and the curvature of the resin layer 5 can be reduced. As a result, the occurrence of warpage in the circuit board 10 can be suppressed.
- the glass transition temperature of the resin layer 5 can be measured as follows based on JIS C 6481.
- the glass transition temperature Tg is obtained from the peak position of tan ⁇ of the obtained chart.
- the 25 ° C. elastic modulus (storage elastic modulus) E ′ of the resin layer 5 is preferably 10 GPa or more and 70 GPa or less.
- the said storage elastic modulus can be measured with a dynamic viscoelasticity measuring apparatus.
- the storage elastic modulus E ′ is 25 when a tensile load is applied to the resin layer 5 and measured under the conditions of a frequency of 1 Hz, a temperature increase rate of 5 to 10 ° C./min, and ⁇ 50 ° C. to 300 ° C. Measured as the value of storage modulus at ° C.
- the resin layer 5 having such a function has a configuration in which fillers are dispersed in a layer composed of a resin material as a main material.
- the resin material exhibits a function as a binder for holding the filler in the resin layer 5.
- the filler has a thermal conductivity higher than that of the resin material.
- Such a resin layer 5 is composed of a solidified product or a cured product formed by solidifying or curing a resin composition for forming a resin layer, which mainly contains a resin material and a filler. That is, the resin layer 5 is composed of a cured product or a solidified product obtained by forming a resin composition for forming a resin layer into a layer shape.
- the resin composition for forming a resin layer (hereinafter, simply referred to as “second resin composition”) mainly includes a resin material and a filler.
- the resin material is not particularly limited, and various resin materials such as a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used.
- thermoplastic resin examples include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer, modified polyolefins, polyamides (eg, nylon 6, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11, nylon 12) , Nylon 6-12, nylon 6-66), thermoplastic polyimide, aromatic polyester and other liquid crystal polymers, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether, polyether ether ketone, polyether imide, polyacetal, Styrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluoro rubber, Examples thereof include various thermoplastic elastomers such as plain polyethylene, and copolymers, blends, polymer alloys, etc. mainly composed of these, and one or more of these can be used in combination. .
- thermosetting resin examples include an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a polyester (unsaturated polyester) resin, a polyimide resin, a silicone resin, and a polyurethane resin. 1 type or 2 types or more of these can be mixed and used.
- the resin material used for the second resin composition it is preferable to use a thermosetting resin, and it is more preferable to use an epoxy resin.
- the resin layer 5 which has the outstanding heat resistance can be obtained.
- the wiring 4 can be firmly bonded to the base material 8 by the resin layer 5. Therefore, the obtained heating element mounting substrate 50 can exhibit excellent heat dissipation and excellent durability.
- the epoxy resin preferably contains an epoxy resin (A) having at least one of an aromatic ring structure and an alicyclic structure (alicyclic carbocyclic structure).
- an epoxy resin (A) having at least one of an aromatic ring structure and an alicyclic structure (alicyclic carbocyclic structure).
- epoxy resin (A) having an aromatic ring or alicyclic structure for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin, Bisphenol P type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol Z type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, novolak type epoxy resin such as tetraphenol group ethane type novolak type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin And arylalkylene type epoxy resins such as phenol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton, and epoxy resins such as naphthalene type epoxy resins. It can be used singly or in combination of two or more of.
- the epoxy resin (A) is preferably a naphthalene type epoxy resin.
- the glass transition temperature of the resin layer 5 can be further increased, and the generation of voids in the resin layer 5 can be suppressed. Further, the thermal conductivity can be further improved and the dielectric breakdown voltage can be improved.
- the naphthalene type epoxy resin refers to a resin having a naphthalene ring skeleton and having two or more glycidyl groups.
- the content of the naphthalene type epoxy resin in the epoxy resin is preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less with respect to 100% by mass of the epoxy resin.
- naphthalene type epoxy resin examples include any one of the following formulas (5) to (8).
- n represent the number of substituents on the naphthalene ring, and each independently represents an integer of 1 to 7.
- Me represents a methyl group
- l, m, and n represent an integer of 1 or more.
- n is an integer of 1 or more and 20 or less
- l is an integer of 1 or more and 2 or less
- each R 1 is independently represented by a hydrogen atom, a benzyl group, an alkyl group or the following formula (9).
- a substituent, and each R 2 independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
- Ar is each independently a phenylene group or a naphthylene group
- R 2 is each independently a hydrogen atom or a methyl group
- m is an integer of 1 or 2.
- the naphthalene type epoxy resin of the formula (8) is classified as a so-called naphthylene ether type epoxy resin.
- the compound represented by the formula (8) includes a compound represented by the following formula (10) as an example.
- n is an integer of 1 or more and 20 or less, preferably an integer of 1 or more and 10 or less, more preferably an integer of 1 or more and 3 or less.
- Each R is independently a hydrogen atom or a substituent represented by the following formula (11), preferably a hydrogen atom.
- m is an integer of 1 or 2.
- the naphthylene ether type epoxy resin represented by the above formula (10) specifically includes, for example, resins represented by the following formulas (12) to (16).
- the content of the resin material is preferably 30% by volume or more and 70% by volume or less, and preferably 40% by volume or more and 60% by volume or less of the entire second resin composition (excluding the solvent). More preferred.
- the resin layer 5 which has the outstanding mechanical strength and thermal conductivity can be obtained.
- the adhesiveness of the resin layer 5 with respect to the wiring 4, the insulation part 6, and the heat radiating metal plate 7 can be improved.
- the content is less than the lower limit value, depending on the type of the resin material, the resin material cannot sufficiently function as a binder for bonding fillers to each other, and the resulting resin layer 5 is obtained. There is a risk that the mechanical strength of the steel will decrease.
- the viscosity of the second resin composition becomes too high, making it difficult to perform filtration and layering (coating) of the second resin composition (varnish). . Further, the flow of the second resin composition becomes too small, and there is a possibility that voids are generated in the resin layer 5.
- the second resin composition preferably includes a phenoxy resin.
- the phenoxy resin when the phenoxy resin is included in the second resin composition, the fluidity at the time of pressing is reduced due to an increase in the viscosity of the second resin composition. Moreover, since the phenoxy resin is effective in ensuring the thickness of the resin layer 5, improving the uniformity of the thickness, and suppressing the generation of voids, the insulation reliability and thermal conductivity can be further improved. Further, the adhesion between the resin layer 5 and the wiring 4, the heat radiating metal plate 7 and the insulating portion 6 is improved. By these synergistic effects, the insulation reliability and thermal conductivity of the heating element mounting substrate 50 can be further enhanced.
- phenoxy resin examples include a phenoxy resin having a bisphenol skeleton, a phenoxy resin having a naphthalene skeleton, a phenoxy resin having an anthracene skeleton, and a phenoxy resin having a biphenyl skeleton.
- a phenoxy resin having a structure having a plurality of these skeletons can also be used.
- bisphenol A skeleton type or bisphenol F skeleton type phenoxy resin it is preferable to use bisphenol A skeleton type or bisphenol F skeleton type phenoxy resin.
- a phenoxy resin having both a bisphenol A skeleton and a bisphenol F skeleton may be used.
- the weight average molecular weight of the phenoxy resin is not particularly limited, but is preferably 4.0 ⁇ 10 4 or more and 8.0 ⁇ 10 4 or less.
- the weight average molecular weight of the phenoxy resin is a value in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
- the content of the phenoxy resin is preferably 1% by mass to 15% by mass, and more preferably 2% by mass to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the second resin composition, for example.
- the second resin composition includes a curing agent as necessary depending on the type of the resin material described above (for example, in the case of an epoxy resin).
- the curing agent is not particularly limited, and examples thereof include amide curing agents such as dicyandiamide and aliphatic polyamide, amine curing agents such as diaminodiphenylmethane, methanephenylenediamine, ammonia, triethylamine, and diethylamine, bisphenol A, and bisphenol F. And phenolic curing agents such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, p-xylene-novolak resin, and acid anhydrides.
- amide curing agents such as dicyandiamide and aliphatic polyamide
- amine curing agents such as diaminodiphenylmethane, methanephenylenediamine, ammonia, triethylamine, and diethylamine, bisphenol A, and bisphenol F.
- phenolic curing agents such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, p-xylene-novolak resin, and acid anhydrides
- the second resin composition may further contain a curing catalyst (curing accelerator).
- a curing catalyst curing accelerator
- the curing catalyst examples include amine catalysts such as imidazoles, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene, phosphorus catalysts such as triphenylphosphine, and the like. Of these, imidazoles are preferred. Thereby, in particular, both the fast curability and the storage stability of the second resin composition can be achieved.
- imidazoles examples include 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2- Phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-undecylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2′-ethyl-4′methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6 -[2'-Methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-tria
- the content of the curing catalyst is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 30 parts by mass, more preferably about 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin material. preferable. If the content is less than the lower limit, the curability of the second resin composition may be insufficient. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, the storage stability of the second resin composition tends to be lowered.
- the average particle diameter of the curing catalyst is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or less, and more preferably 1 to 5 ⁇ m. When the average particle size is within the above range, the reactivity of the curing catalyst is particularly excellent.
- the second resin composition preferably further contains a coupling agent.
- Such coupling agents include silane coupling agents, titanium coupling agents, aluminum coupling agents and the like. Of these, silane coupling agents are preferred. Thereby, the heat resistance and thermal conductivity of the second resin composition can be further improved.
- silane coupling agent for example, vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, ⁇ - (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltriethoxysilane, N- ⁇ (aminoethyl) ⁇ -aminopropylmethyl Dimethoxysilane, N- ⁇ (aminoethyl) ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ (aminoethyl) ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxy
- the content of the coupling agent is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 10 parts by weight, more preferably about 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin material. . If the content is less than the lower limit, the effect of improving the adhesion as described above may be insufficient. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, outgas and voids may be caused when the resin layer 5 is formed.
- the filler in the second resin composition is composed of an inorganic material.
- a filler exhibits heat conductivity higher than the heat conductivity of a resin material. Therefore, the thermal conductivity of the resin layer 5 can be increased by dispersing the filler in the second resin composition.
- Such a filler is preferably a granular body composed of at least one of aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ) and aluminum nitride among fillers composed of inorganic materials, A granular material composed of aluminum oxide is preferred. Thereby, the outstanding heat conductivity (heat dissipation) and the outstanding insulation can be exhibited.
- Aluminum oxide is particularly preferably used because it is highly versatile and can be obtained at low cost.
- the filler is a granular body mainly composed of aluminum oxide.
- the content of the filler is preferably 30% by volume or more and 70% by volume or less, and more preferably 40% by volume or more and 60% by volume or less of the entire second resin composition (excluding the solvent).
- the content when the content is less than the lower limit, it is difficult to obtain the resin layer 5 having excellent thermal conductivity while ensuring the insulation of the resin layer 5.
- the content exceeds the upper limit, depending on the constituent material of the second resin composition, the viscosity of the second resin composition becomes too high, and the varnish is filtered or formed into a layer (coating). ) Becomes difficult. Moreover, the flow of the second resin composition becomes too small, and voids may be generated in the resulting resin layer 5.
- the second resin composition under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 1.0 rpm is used.
- the viscosity of the resin composition is A [Pa ⁇ s]
- the water content of the filler is preferably 0.10% by mass to 0.30% by mass, more preferably 0.10% by mass to 0.25% by mass, and 0.12% by mass. % Or more and 0.20% by mass or less is more preferable.
- aluminum oxide is usually obtained by firing aluminum hydroxide.
- the obtained aluminum oxide granules are composed of a plurality of primary particles.
- the average particle size of the primary particles can be set according to the firing conditions.
- the aluminum oxide which has not been treated at all after the firing is composed of aggregates (secondary particles) in which primary particles are aggregated due to fixation.
- the final filler can be obtained by solving the aggregation of the primary particles as necessary by pulverization.
- the average particle diameter of the final filler can be set according to the pulverization conditions (for example, time).
- the average particle diameter of the filler approaches the average particle diameter of the primary particles.
- the average particle diameter of a filler will become equal to the average particle diameter of a primary particle. That is, the filler is mainly composed of secondary particles when the grinding time is shortened. As the pulverization time is increased, the content of primary particles increases. The filler is mainly composed of primary particles when the pulverization time is finally a predetermined time or longer.
- primary particles of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide as described above have a shape having a flat surface such as a scaly shape instead of a spherical shape. Therefore, the contact area between fillers can be increased. As a result, the thermal conductivity of the obtained resin layer 5 can be increased.
- the filler is a mixture of three components (large particle size, medium particle size, and small particle size) having different average particle sizes. Furthermore, it is preferable that the large particle size component is spherical and the medium particle size component and small particle size component are polyhedral.
- the filler is preferably a mixture of large particle size aluminum oxide, medium particle size aluminum oxide, and small particle size aluminum oxide.
- the average particle size of the large particle size aluminum oxide is in the first particle size range of 5.0 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably 5.0 ⁇ m to 25 ⁇ m, and the circularity is 0.80 to 1.0, preferably 0.85 or more and 0.95 or less.
- the average particle size of the medium particle size aluminum oxide belongs to the second particle size range of 1.0 ⁇ m or more and less than 5.0 ⁇ m, and the circularity is 0.50 or more and 0.90 or less, preferably 0.70 or more and 0.80. It is as follows.
- the average particle size of the small-diameter aluminum oxide belongs to the third particle size range of 0.1 ⁇ m or more and less than 1.0 ⁇ m, and the circularity is 0.50 or more and 0.90 or less, preferably 0.70 or more and 0.80. There are:
- the aluminum oxide solution is subjected to ultrasonic treatment for 1 minute to disperse the aluminum oxide in water, and then the particle diameter of the filler can be measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-7000. .
- the gap between the large particle size components is filled with the medium particle size component, and the gap between the medium particle size components is filled with the small particle size component. Therefore, the filling property of aluminum oxide is enhanced, and the contact area between the aluminum oxide particles can be increased. As a result, the thermal conductivity of the resin layer 5 can be further improved. Furthermore, the heat resistance, bending resistance, and insulation of the resin layer 5 can be further improved.
- the adhesion between the resin layer 5 and the wiring 4, the heat radiating metal plate 7 and the insulating portion 6 can be further improved.
- the second resin composition may contain additives such as a leveling agent and an antifoaming agent in addition to the components described above.
- the second resin composition contains a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone, toluene, dimethylformaldehyde, for example.
- a 2nd resin composition will be in the state of a varnish, when resin material etc. melt
- the 2nd resin composition which makes such a varnish shape can be obtained by, for example, mixing a resin material and a solvent as necessary to form a varnish, and further mixing a filler. .
- the mixer used for mixing is not particularly limited, and examples thereof include a disperser, a composite blade type stirrer, a bead mill, and a homogenizer.
- the addition of a filler to the second resin composition may be omitted. That is, the resin layer 5 does not include a filler and is mainly composed of a resin material.
- the heat radiating metal plate 7 is a first surface on the lower surface (the surface opposite to the wiring 4) of the resin layer 5 including the region of the wiring 4 on which the semiconductor device 1 is mounted in a plan view of the substrate 8 (resin layer 5). It is formed in region 15.
- Such a heat radiating metal plate 7 is a member that radiates heat generated in driving the semiconductor element included in the semiconductor device 1 from the lower surface side of the heat radiating metal plate 7 (circuit board 10) via the wiring 4 and the resin layer 5. Functions as a (heat sink).
- the semiconductor element included in the semiconductor device 1 is configured using SiC (silicon carbide) or GaN (gallium nitride) as in the present embodiment, and is driven at a higher temperature than the conventional Si power semiconductor device. Even if this heat is generated, this heat can be released from the lower surface side via the heat radiating metal plate 7. Therefore, it is possible to accurately suppress or prevent the adverse effect of heat on the semiconductor element itself and further on other electronic components mounted on the circuit board 10.
- the size (area S 7 ) of the heat radiating metal plate 7 is larger than the size (area S 1 ) of the semiconductor device 1 in plan view of the substrate 8.
- the first region 15 where the heat radiating metal plate 7 is located includes a region where the semiconductor device 1 is mounted in a plan view of the base material 8.
- the region where the semiconductor device 1 is mounted and the first region 15 where the heat radiating metal plate 7 is located are each rectangular. Their centers overlap each other. That is, the region where the semiconductor device 1 is mounted and the first region 15 are arranged concentrically.
- the degree of freedom in design when setting the position of the semiconductor device 1 with respect to the heat radiating metal plate 7, for example, when setting the position of the terminal provided in the wiring 4 is improved.
- the heat from the semiconductor device 1 can be diffused and dissipated by the heat radiating metal plate 7, the heat radiating efficiency by the heat radiating metal plate 7 can be improved.
- the heat dissipation thickness of the metal plate 7 (average thickness) t 7 and the thickness of the wiring 4 (average thickness) and t 4 are different from each other. That is, the thickness t 7 of the heat radiating metal plate 7 is greater than the thickness t 4 of the wire 4. Thereby, the improvement of the thermal radiation efficiency by the thermal radiation metal plate 7 can be aimed at reliably.
- the thickness t 4 is not particularly limited, for example, 3 [mu] m or more, preferably 120 ⁇ m or less, 5 [mu] m or more, and more preferably not more than 70 [mu] m.
- the thickness t 7 but are not limited to, for example, 1 mm or more, preferably 3mm or less, 1.5 mm or more, and more preferably not more than 2.5 mm.
- the function as a heat radiating plate can be improved.
- the heat generated in the semiconductor device 1 reaches the heat radiating metal plate 7 from the wiring 4 until it reaches the heat radiating metal plate 7. Will spread over as wide a range as possible. As a result, the heat radiating metal plate 7 radiates heat quickly, that is, the heat radiating efficiency is improved.
- the constituent material of the heat radiating metal plate 7 examples include various metal materials such as copper, copper-based alloy, aluminum, and aluminum-based alloy. Among these, it is preferable that the constituent material of the heat radiating metal plate 7 is aluminum or an aluminum alloy. Such a metal material has a relatively high thermal conductivity, and the heat dissipation efficiency of the heat generated by the semiconductor device 1 can be improved.
- the radiating metal plate 7 is made of aluminum or an aluminum alloy and the wiring 4 is made of copper or a copper alloy, the wiring 4 has a higher thermal conductivity than the radiating metal plate 7.
- the heat conductivity of the heat radiating metal plate 7 is preferably 15 W / m ⁇ K or more and 500 W / m ⁇ K or less, 200 W / m ⁇ K (aluminum) or more, 400 W / m ⁇ K or less (copper). It is more preferable that
- the insulating portion 6 is provided on the lower surface of the resin layer 5, and is formed in the second region 16 on the lower surface of the resin layer 5 excluding the first region 15 in a plan view of the base material 8. That is, the heat dissipation metal plate 7 is formed in the second region 16 on the lower surface of the resin layer 5 where the heat dissipation metal plate 7 is not located.
- the insulating part 6 has a heat insulating effect. Therefore, the heat radiated by the heat radiating metal plate 7 can be blocked by the insulating portion 6. For this reason, it is possible to accurately suppress or adversely affect the other electronic components mounted on the wiring 4 (circuit board 10) positioned corresponding to the second region 16 due to the transfer of this heat. Can be prevented.
- the thickness of the heat radiating metal plate 7 (average thickness)
- the thickness of t 7 and the insulating part 6 (average thickness) is the same.
- a flat surface is constituted by the lower surface of the heat radiating metal plate 7 and the lower surface of the insulating portion 6.
- the insulating part 6 is a cured product of a resin composition for forming an insulating part (hereinafter simply referred to as “first resin composition”) containing a thermosetting resin (first thermosetting resin). Consists of. Note that the first resin composition is different from the second resin composition described above.
- the difference in the coefficient of thermal expansion between the resin layer 5 and the insulating part 6 can be set small.
- the semiconductor element of the semiconductor device 1 is driven, the semiconductor device 1 itself generates heat, and the resin layer 5 and the insulating portion 6 are heated.
- warpage occurs between the resin layer 5 and the insulating portion 6, and it is possible to accurately suppress or prevent the occurrence of separation between them due to this.
- the resin layer 5 preferably exhibits excellent thermal conductivity
- the insulating portion 4 preferably exhibits excellent heat insulation effect.
- the second resin composition that forms the resin layer 5 and the first resin composition that forms the insulating portion 6 are: Preferably they are different. Thereby, both the characteristics of the resin layer 5 and the insulating part 6 can be expressed more remarkably. In other words, the resin layer 5 can efficiently transfer the heat from the semiconductor device 1 to the heat radiating metal plate 7, and the insulating portion 6 allows the heat radiated from the heat radiating metal plate 7 to other than the semiconductor device 1. Transmission to other electronic components mounted on the wiring 4 can be accurately suppressed or prevented. As a result, the reliability of the heating element mounting substrate 50 can be improved.
- thermosetting resin is not particularly limited.
- a phenol resin an epoxy resin, a urea (urea) resin, a resin having a triazine ring such as a melamine resin, an unsaturated polyester resin, A bismaleimide (BMI) resin, a polyurethane resin, a diallyl phthalate resin, a silicone resin, a resin having a benzoxazine ring, a cyanate ester resin, and the like can be given, and one or more of these can be used in combination.
- the phenol resin has good fluidity.
- the fluidity of the first resin composition can be improved, and the insulating portion 6 can be surrounded so as to surround the heat radiating metal plate 7 in a plan view of the base material 8 without depending on the shape of the heat radiating metal plate 7. Can be formed. Moreover, the adhesiveness of the insulating part 6 with respect to the resin layer 5 and the heat radiating metal plate 7 can be improved.
- phenol resin examples include unmodified phenol novolak resin, cresol novolak resin, bisphenol A novolak resin, novolak type phenol resin such as arylalkylene type novolak resin, dimethylene ether type resole resin, methylol type resole resin and the like.
- resole phenolic resins such as oil-modified resole phenolic resins modified with tung oil, linseed oil, walnut oil and the like.
- the first resin composition contains a curing agent.
- hexamethylenetetramine is used as the curing agent.
- its content is not particularly limited, but it is preferably 10 to 30 parts by weight, more preferably 15 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the novolak type phenol resin. It is preferable to contain it by weight part or less.
- a resol type phenol resin it is preferable to use a resol type phenol resin.
- a novolac type phenol resin is used as a main component, as described above, hexamethylenetetramine is usually used as a curing agent, and corrosive gas such as ammonia gas is generated when the novolac type phenol resin is cured. Therefore, there is a possibility that the heat radiating metal plate 7 is corroded due to this. Therefore, a resol type phenol resin is preferably used as compared with a novolac type phenol resin.
- a resol type phenol resin and a novolac type phenol resin can be used in combination. Thereby, while being able to raise the intensity
- the epoxy resin examples include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type and bisphenol AD type, novolac type epoxy resins such as phenol novolak type and cresol novolak type, brominated bisphenol A type, bromine Brominated epoxy resin such as a fluorinated phenol novolak type, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin and the like.
- bisphenol A type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, and cresol novolac type epoxy resins having a relatively low molecular weight are preferable.
- a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, and a tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin are preferable, and a tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin is particularly preferable.
- tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin When tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin is used, its number average molecular weight is not particularly limited, but is preferably 500 to 2000, and more preferably 700 to 1400.
- a curing agent is contained in the first resin composition.
- the curing agent is not particularly limited, but examples thereof include amine compounds such as aliphatic polyamines, aromatic polyamines, and diaminediamides, acid anhydrides such as alicyclic acid anhydrides and aromatic acid anhydrides, and novolak type phenol resins. Such as polyphenol compounds and imidazole compounds. Among these, novolac type phenol resins are preferable. Thereby, handling and workability of the first resin composition are improved. Moreover, the 1st resin composition excellent in the environmental aspect can be obtained.
- a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, or a tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin is used as an epoxy resin
- the addition amount of the curing agent is not particularly limited, but it is preferable that the allowable range from the theoretical equivalent ratio of 1.0 to the epoxy resin is within ⁇ 10% by weight.
- the first resin composition may contain a curing accelerator together with the above curing agent as necessary.
- a curing accelerator for example, an imidazole compound, a tertiary amine compound, an organic phosphorus compound, etc. are mentioned.
- the content of the curing accelerator is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 3 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin.
- the first resin composition preferably contains a fiber reinforcing material that functions as a filler. Thereby, it is possible to exhibit excellent mechanical strength and excellent rigidity in the insulating portion 6 itself.
- the fiber reinforcing material is not particularly limited.
- glass fiber carbon fiber, aramid fiber (aromatic polyamide), poly-p-phenylenebenzobisoxazole (PBO) fiber, polyvinyl alcohol (PVA) fiber, polyethylene (PE ) Fibers, plastic fibers such as polyimide fibers, inorganic fibers such as basalt fibers, and metal fibers such as stainless steel fibers.
- aramid fiber aromatic polyamide
- PBO poly-p-phenylenebenzobisoxazole
- PVA polyvinyl alcohol
- PE polyethylene
- plastic fibers such as polyimide fibers
- inorganic fibers such as basalt fibers
- metal fibers such as stainless steel fibers.
- these fiber reinforcements may be subjected to a surface treatment with a silane coupling agent for the purpose of improving the adhesion with the thermosetting resin.
- a silane coupling agent for example, an aminosilane coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a vinyl silane coupling agent etc. are mentioned, It is used combining these 1 type (s) or 2 or more types. it can.
- the fiber reinforcing material is preferably a plastic fiber such as an aramid fiber.
- a fiber base material such as glass fiber or carbon fiber as the fiber reinforcing material.
- the content of the fiber reinforcing material in the cured product is, for example, 10% by volume or more, preferably 20% by volume or more, and more preferably 25% by volume or more with respect to the total amount of the cured product.
- cured material whole quantity is although it does not specifically limit, Preferably it is 80 volume% or less. Thereby, the mechanical strength of the insulation part 6 can be improved reliably.
- the first resin composition may contain a material other than the fiber reinforcement as the filler.
- a filler may be either an inorganic filler or an organic filler.
- the inorganic filler for example, one or more selected from titanium oxide, zirconium oxide, silica, calcium carbonate, boron carbide, clay, mica, talc, wollastonite, glass beads, milled carbon, graphite and the like are used. .
- the inorganic filler preferably contains a metal oxide such as titanium oxide, zirconium oxide, or silica. Thereby, the oxide film with which a metal oxide is provided exhibits the function as a passivating film
- the organic filler one or more selected from polyvinyl butyral, acrylonitrile butadiene rubber (NBR), pulp, wood powder and the like are used.
- the acrylonitrile butadiene rubber may be either a type having a partially crosslinked structure or a type having a carboxy-modified structure. Of these, acrylonitrile butadiene rubber is preferred from the viewpoint of further enhancing the effect of improving the toughness of the cured product.
- additives such as a mold release agent, a curing aid, and a pigment may be added to the first resin composition.
- the filler contained in the resin layer 5 is dispersed on the insulating portion 6 side.
- the resin layer 5 and the insulating portion 6 are mixed, and the adhesion between the resin layer 5 and the insulating portion 6 is improved. Therefore, the heating element mounting substrate 50 can exhibit excellent durability.
- the heating element mounting substrate 50 shown in FIG. 1 on which the semiconductor device 1 is mounted as a heating element can be obtained by mounting the semiconductor device 1 on the circuit board 10.
- the resin layer 5, the heat radiating metal plate 7 and the insulating portion 6, the metal foil-clad substrate 10A provided with a metal foil 4A having a flat plate shape (sheet shape) on the upper surface (the other surface) of the base material 8 Can be used.
- the metal foil-clad substrate 10A is manufactured by the following method for manufacturing the metal foil-clad substrate 10A.
- FIGS. 3 and 4 are views for explaining a method of manufacturing a metal foil-clad substrate used for manufacturing the heating element mounting substrate of FIG.
- the upper side in FIGS. 3 and 4 is also referred to as “upper” and the lower side is also referred to as “lower”.
- the metal foil-clad substrate and each part thereof are schematically illustrated in an exaggerated manner, and the sizes and ratios of the metal foil-clad substrate and each part thereof are greatly different from actual ones.
- a flat metal foil 4A is prepared, and then a resin layer forming layer (hereinafter simply referred to as “layer”) 5A is formed on the metal foil 4A as shown in FIG.
- This layer 5A is obtained by supplying the above-described varnish-like second resin composition on the metal foil 4A in layers, and then drying the second resin composition. And this layer 5A turns into the resin layer 5 by hardening or solidifying through the process [2] and process [3] which are mentioned later.
- the supply of the second resin composition to the metal foil 4A can be performed using, for example, a comma coater, a die coater, a gravure coater, or the like.
- the second resin composition preferably has the following viscosity behavior. That is, the viscosity behavior increases when the second resin composition is heated to a molten state with a dynamic viscoelasticity measuring device under conditions of an initial temperature of 60 ° C., a temperature increase rate of 3 ° C./min, and a frequency of 1 Hz.
- the behavior is such that the melt viscosity decreases at the beginning of the temperature, and the melt viscosity increases after reaching the minimum melt viscosity.
- Such minimum melt viscosity is preferably in the range of 1 ⁇ 10 3 Pa ⁇ s to 1 ⁇ 10 5 Pa ⁇ s.
- the resin material and the filler can be separated, and only the resin material can be prevented from flowing, and more homogeneous by passing through the steps [2] and [3].
- the resin layer 5 can be obtained.
- the wettability to the metal foil 4A of a 2nd resin composition can be improved as the minimum melt viscosity is below the said upper limit, and the adhesiveness of the resin layer 5 and the metal foil 4A can be improved further.
- the second resin composition preferably has a temperature at which the minimum melt viscosity is reached in the range of 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably in the range of 75 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. .
- the flow rate of the second resin composition is preferably 15% or more and less than 60%, and more preferably 25% or more and less than 50%.
- This flow rate can be measured by the following procedure. That is, first, a metal foil having a resin layer formed of the second resin composition of the present embodiment is cut into a predetermined size (50 mm ⁇ 50 mm). Thereafter, 5 to 7 cut metal foils are laminated to obtain a laminate. Next, the weight (weight before measurement) of the laminate is measured. Next, after pressing a laminated body for 5 minutes between the hot plates which hold
- maintained internal temperature at 175 degreeC, the pressed laminated body is cooled. The resin flowing out from the pressed laminate is carefully dropped, and the weight of the cooled laminate (measured weight) is measured again. The flow rate can be obtained by the following formula (I). Flow rate (%) (weight before measurement-weight after measurement) / (weight before measurement-weight of metal foil) (I)
- the second resin composition has such a viscosity behavior
- air enters the second resin composition when the second resin composition is heated and cured to form the resin layer 5, air enters the second resin composition. Can be suppressed.
- the gas dissolved in the second resin composition can be sufficiently discharged to the outside.
- generation of bubbles in the resin layer 5 can be suppressed, and heat can be reliably transmitted from the metal foil 4 ⁇ / b> A to the resin layer 5.
- the insulation reliability of the metal foil-clad substrate 10A (circuit board 10) can be enhanced.
- the adhesiveness of the resin layer 5 and metal foil 4A can be improved.
- the second resin composition having such a viscosity behavior includes, for example, the type and amount of the resin material described above, the type and amount of the filler, and, if the resin material contains a phenoxy resin, the type and amount thereof. Can be obtained by adjusting as appropriate.
- a resin having good fluidity such as a naphthalene type epoxy resin as the epoxy resin makes it easy to obtain the above viscosity characteristics.
- the heat radiating metal plate 7 is prepared. Thereafter, as shown in FIG. 3B, the metal foil 4A and the heat radiating metal plate 7 are pressurized and heated so as to approach each other through the layer 5A.
- the heat radiating metal plate 7 is bonded to the layer 5A corresponding to the first region 15 (see FIG. 3C).
- the layer 5A when the layer 5A has thermosetting properties, the layer 5A is preferably heated and pressurized under conditions of uncured or semi-cured, more preferably semi-cured. Further, when the layer 5A has thermoplasticity, the layer 5A is heated and pressurized under the condition of being solidified by cooling after being melted by heating and heating.
- the conditions for this heating and pressurization are set as follows although they vary slightly depending on, for example, the type of the second resin composition contained in the layer 5A.
- the heating temperature is preferably set to about 80 to 200 ° C., more preferably about 170 to 190 ° C.
- the pressure to be applied is preferably set to about 0.1 to 3 MPa, more preferably about 0.5 to 2 MPa.
- the heating and pressurizing time is preferably about 10 to 90 minutes, more preferably about 30 to 60 minutes.
- the lower surface of the heat radiating metal plate 7 is joined to the layer 5A, and as a result, the heat radiating metal plate 7 is bonded to the layer 5A.
- the selection of whether the layer 5A is uncured or semi-cured is performed as follows. For example, in this step [2], when priority is given to bonding the heat-dissipating metal plate 7 to the layer 5A, the layer 5A is set in a semi-cured state. On the other hand, in the next step [3], when priority is given to improving the adhesion at the interface between the resin layer 5 and the insulating portion 6, the layer 5A is set in an uncured state.
- the insulating portion 6 is formed on the layer 5A so as to surround the heat radiating metal plate 7 in a plan view of the layer 5A.
- the insulating portion 6 is formed so as to cover the second region 16 where the heat radiating metal plate 7 is not located on the upper surface of the layer 5A.
- the resin layer 5 is formed by curing the layer 5A.
- the resin layer 5 is formed by melting and then solidifying the layer 5A again (see FIG. 3D).
- a method for forming the insulating portion 6 is not particularly limited. For example, in a state where the first resin composition is melted, the second region 16 on the upper surface of the layer 5A where the heat radiating metal plate 7 is not located is covered. A method of forming the first resin composition in a molten state after supplying the first resin composition to the upper surface side of the layer 5A. According to such a method, the insulating portion 6 can be formed in a position-selective manner with excellent accuracy with respect to the second region 16 on the upper surface of the layer 5A.
- any of granular form (pellet form), a sheet form, a strip form, or a tablet form may be sufficient.
- forms a tablet shape is used is demonstrated to an example.
- the layer 5A is joined to a cavity (housing space) 121 formed by superposing the upper mold 110 and the lower mold 120 included in the molding die 100.
- the radiating metal plate 7 is accommodated so that the radiating metal plate 7 is on the upper side.
- the upper mold 110 and the lower mold 120 are clamped.
- the lower opening of the supply path 113 and the heat dissipation metal plate 7 do not overlap with each other in the thickness direction of the heat dissipation metal plate 7, and the lower surface of the upper mold 110 and the upper surface of the heat dissipation metal plate 7 are mutually connected.
- the heat-dissipating metal plate 7 bonded onto the layer 5 ⁇ / b> A is accommodated in the cavity 121 so as to come into contact.
- the insulating part 6 formed in a post process can be formed so that the thickness of the insulating part 6 is the same as the thickness of the heat radiating metal plate 7. That is, the insulating portion 6 is not formed on the upper surface of the heat radiating metal plate 7, and the second surface of the upper surface of the layer 5 ⁇ / b> A is configured such that the upper surface of the insulating portion 6 and the upper surface of the heat radiating metal plate 7 constitute a flat surface.
- the insulating portion 6 can be selectively provided in the region 16.
- the molten first resin composition 130 is transferred into the cavity 121 through the supply path 113.
- the molten first resin composition 130 is heated and pressurized with the metal foil 4A housed in the cavity 121 being heated.
- the cavity 121 is filled so as to cover the layer 5 ⁇ / b> A located in the second region 16.
- the insulating portion 6 is formed by curing the melted first resin composition 130.
- the insulating portion 6 is formed so as to surround the heat radiating metal plate 7 in a plan view of the layer 5A.
- the resin layer 5 is formed by curing the layer 5A by this heating and pressurization.
- the layer 5A has thermoplasticity, after the layer 5A is melted, the layer 5A is cooled and solidified again, whereby the resin layer 5 is formed.
- the conditions for heating and pressurization in such a process are not particularly limited, but are set as follows, for example.
- the heating temperature is preferably set to about 80 to 200 ° C., more preferably about 170 to 190 ° C.
- the pressure to be applied is preferably set to about 2 to 10 MPa, more preferably about 3 to 7 MPa.
- the heating and pressurizing time is preferably about 1 to 60 minutes, more preferably about 3 to 15 minutes.
- the filler contained in the resin layer 5 is dispersed on the insulating portion 6 side in the vicinity of the interface between the resin layer 5 and the insulating portion 6, and the resin layer 5 and the insulating portion 6.
- the resin layer 5 and the insulating part 6 are formed in a state where the two are mixed. Therefore, the adhesion between the resin layer 5 and the insulating portion 6 can be improved.
- the melt viscosity of the first resin composition 130 is preferably about 10 to 3000 Pa ⁇ s, more preferably about 30 to 2000 Pa ⁇ s at 175 ° C.
- the insulating part 6 can be more reliably formed so as to surround the heat radiating metal plate 7 in a plan view of the resin layer 5.
- the melt viscosity at 175 ° C. can be measured by, for example, a Shimadzu heat flow evaluation apparatus (flow tester).
- the metal foil 4 ⁇ / b> A is pressed against the bottom surface of the cavity 121 provided in the lower mold 120 by the pressure generated by inserting the plunger 112 into the pot 111.
- dissolution with respect to the lower surface of 4 A of metal foil of the 1st resin composition 130 is prevented.
- the formation of the insulating portion 6 on the lower surface of the metal foil 4A is accurately prevented. Therefore, it is possible to prevent the wiring 4 obtained by patterning the metal foil 4 ⁇ / b> A from being covered with the insulating portion 6.
- the electrical connection between the electronic component including the semiconductor device 1 and the wiring 4 can be prevented from being hindered.
- the metal foil-clad substrate 10A is manufactured through the steps as described above.
- the metal foil 4A included in the metal foil-clad substrate 10A is patterned to form the wiring 4 having terminals that are electrically connected to the connection terminals 12 included in the semiconductor device 1.
- the circuit board 10 in which the wiring 4 is formed on the base material 8 is manufactured.
- it does not specifically limit as a method of patterning metal foil 4A For example, the following methods are mentioned.
- a resist layer corresponding to the pattern (shape) of the wiring 4 to be formed is formed on the metal foil 4A. Thereafter, using this resist layer as a mask, metal foil 4A exposed from the opening of the resist layer is etched by wet etching or dry etching.
- the present invention is not limited to such a case.
- the laminated body in which the plurality of heat radiating metal plates 7 are bonded on the layer 5A is accommodated in the cavity 121, and then, By cutting (cutting) one metal foil-clad substrate 10A obtained through the steps [3-2] and [3-3] in the thickness direction thereof, a plurality of metal foil-clad substrates 10A are obtained. May be.
- This cutting may be performed by (I) after the step [3-3], (II) after patterning the metal foil 4A to form a plurality of wirings 4 on the substrate 8, or (III) a plurality of It may be executed at any stage after the plurality of semiconductor devices 1 are mounted on the circuit board 10 corresponding to the wirings 4 respectively.
- This cutting is preferably performed in the step (III). Thereby, the several heat generating body mounting board
- the process [2] and the process [3] are performed in separate processes.
- the present invention is not limited to this, for example, by inserting the plunger 112 into the pot 111 in a state where the loading of the first resin composition 130 into the pot 111 is omitted, the heat dissipation metal plate If it is possible to carry out the pressing on the metal foil 4 ⁇ / b> A 7, the step [2] and the step [3] may be carried out collectively in the cavity 121.
- the heating element mounting substrate 50 having such a configuration is mounted as a substrate (one component) included in various electronic devices.
- FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the heating element mounting substrate of the present invention
- FIG. 6 is a view (plan view) seen from the direction of arrow A in FIG.
- the heating element mounting substrate 51 of the second embodiment will be described focusing on the differences from the heating element mounting substrate 50 of the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
- the heating element mounting substrate 51 shown in FIG. 5 is different from the first embodiment in that the semiconductor device 1 is mounted on both the upper surface and the lower surface of the circuit substrate 10 ′ having a configuration different from that of the circuit substrate 10 of the first embodiment. These are the same as the heating element mounting substrate 50 shown in FIGS.
- the circuit board 10 ′ includes the resin layer 5 and the heat radiating metal plate 7 that covers the resin layer 5 corresponding to the first region 15 in a plan view of the resin layer 5.
- a base material 8 ′ comprising the insulating portion 6 covering the resin layer 5 corresponding to the second region 16, and the resin layer 5 covering the heat radiating metal plate 7 and the insulating portion 6 with the lower surface thereof, and the base material And wiring 4 provided on the upper surface and the lower surface of 8 ', respectively.
- the two semiconductor devices 1 are mounted on the wiring 4 included in the base material 8 ′ in a state in which the two semiconductor devices 1 are electrically connected to the wiring 4 at the connection terminals 12.
- the heat radiating metal plate 7 covers the resin layer 5 corresponding to the first region 15 in a plan view of the resin layer 5.
- the insulating portion 6 covers the resin layer 5 corresponding to the second region 16 in a plan view of the resin layer 5.
- the heat radiating metal plate 7 is exposed on one side surface of the base material 8 '(circuit board 10'). The heat generated in the two semiconductor devices 1 is radiated from the exposed exposed surface of the heat radiating metal plate 7.
- the heating element mounting substrate 51 having such a configuration is obtained as follows. First, a metal foil-clad substrate (metal foil-clad substrate of the present invention) in which the metal foil 4A is provided on both the upper surface and the lower surface of the base material 8 'is prepared. Next, the wiring 4 is obtained by patterning both the metal foils 4A. Thereafter, the semiconductor device 1 is mounted on the wiring 4.
- a metal foil-clad substrate metal foil-clad substrate of the present invention in which the metal foil 4A is provided on both the upper surface and the lower surface of the base material 8 'is prepared.
- the wiring 4 is obtained by patterning both the metal foils 4A. Thereafter, the semiconductor device 1 is mounted on the wiring 4.
- FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the heating element mounting substrate of the present invention.
- the heating element mounting substrate 52 of the third embodiment will be described focusing on the differences from the heating element mounting substrate 50 of the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
- the heating element mounting substrate 52 shown in FIG. 7 is formed on the upper surface of a circuit board 10 ′′ having a configuration different from the configuration of the circuit board 10 of the first embodiment. Except that 'is mounted, it is the same as the heating element mounting substrate 50 shown in FIGS.
- the circuit board 10 ′′ includes the base material 8 ′ and the wiring 4 ′ having an opening at a position corresponding to the position where the semiconductor device 1 ′ is mounted.
- the semiconductor device 1 ′ includes a semiconductor element 17, a bonding wire 18 that electrically connects the semiconductor element 17 and the wiring 4 ′, and a mold portion 19 that seals the semiconductor element 17 and the bonding wire 18.
- the semiconductor element 17 is bonded onto the resin layer 5 at the opening of the wiring 4 ′, and the terminal provided in the semiconductor element 17 and the terminal provided in the wiring 4 ′ are connected via the bonding wire 18. In this state, these are sealed by the mold part 19 on the upper surface side of the wiring 4 ′ so as to include the opening of the wiring 4 ′.
- the semiconductor element 17 included in the semiconductor device 1 ′ is bonded to the resin layer 5 included in the base material 8 ′, and the heat generated in the semiconductor element 17 is bonded to the semiconductor element 17. Since the heat is radiated through the resin layer 5 and the heat radiating metal plate 7, the heat radiation efficiency can be improved.
- the resin layer 5 is provided on the heat radiating metal plate 7 in the opening of the wiring 4 ′. Heat generated in the semiconductor element 17 is transferred to the heat radiating metal plate 7 through the resin layer 5.
- the resin layer 5 is not limited thereto, and may be omitted in the opening of the wiring 4 ′, and the semiconductor element 17 may be bonded onto the heat radiating metal plate 7. Thereby, the heat generated in the semiconductor element 17 may be directly transmitted to the heat radiating metal plate 7 without passing through the resin layer 5. With this configuration, the heat dissipation efficiency of the heat generated in the semiconductor element 17 can be further improved.
- each part constituting the metal foil-clad substrate, the circuit board, and the heating element mounting substrate of the present invention can be replaced with any configuration that can exhibit the same function.
- arbitrary components may be added to the metal foil-clad substrate, the circuit board, and the heating element mounting substrate of the present invention.
- any two or more configurations shown in the first to third embodiments may be combined.
- the heating element mounting substrate of the present invention is not limited to the above-described embodiment. That is, the present invention is not limited to a heating element mounting substrate on which a semiconductor device is mounted on a circuit board as a heating element.
- the present invention relates to a resistor such as a thermistor as a heating element, a capacitor, a diode power MOSFET, a power transistor such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a reactor, an LED (light emitting diode), an LD (laser diode), and an organic EL element.
- a resistor such as a thermistor as a heating element, a capacitor, a diode power MOSFET, a power transistor such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a reactor, an LED (light emitting diode), an LD (laser diode), and an organic EL element.
- IGBT insulated gate bipolar transistor
- Such a light emitting element and a motor can be applied
- Test pieces were manufactured as follows.
- Example 1A Preparation of second resin composition (varnish) [1] First, bisphenol F / bisphenol A phenoxy resin (Mitsubishi Chemical, 4275, weight average molecular weight 6.0 ⁇ 10 4 , bisphenol F skeleton and bisphenol A skeleton) Ratio: 75:25) 40.0 parts by mass, bisphenol A type epoxy resin (manufactured by DIC, 850S, epoxy equivalent 190) 55.0 parts by mass, 2-phenylimidazole (2PZ by Shikoku Chemicals) 3.0 parts by mass, As a silane coupling agent, 2.0 parts by mass of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Silicone) was weighed. These were dissolved in 400 parts by mass of cyclohexanone and mixed to obtain a mixed solution. A varnish containing a resin material was obtained by stirring the mixed solution using a high-speed stirring device.
- bisphenol F / bisphenol A phenoxy resin
- the alumina solution was allowed to stand for 15 minutes to obtain a supernatant.
- 50 ml of the supernatant was collected with a dropper and filtered to obtain a filtrate.
- the pH of the filtrate was measured.
- the supernatant liquid was removed by decantation until the pH value reached 7.0.
- the alumina was washed with water several times.
- the washed alumina was dried under the conditions of 200 ° C. ⁇ 24 hours and then left under the conditions of 85 ° C. ⁇ 85% RH.
- the moisture content of the washed alumina was set to 0.18% by mass.
- this alumina was calculated from the difference in mass between 25 ° C. and 500 ° C. measured using a differential thermal balance apparatus (TG-DTA).
- washed alumina (505.0 parts by mass) is applied to the varnish containing the resin material prepared in advance in the step [1] using a disperser (“R94077” manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.). The mixture was mixed under the conditions of a rotational speed of 1000 rpm and a stirring time of 120 minutes. This obtained the 2nd resin composition of 83.5 weight% (60.0 volume%) of resin solid content ratio of an alumina.
- the layer is in a semi-cured state by drying the second resin composition under such conditions.
- the laminate was cut into a length of 65 mm and a width of 100 mm to obtain a metal foil.
- first resin composition in tablet form 30 parts of dimethylene ether type resole resin (R-25, manufactured by Sumitomo Bakelite), 7 parts of methylol type resole resin (PR-51723, manufactured by Sumitomo Bakelite), novolak type resin (Sumitomo Bakelite A-1084) 4 parts, 15 parts of aluminum hydroxide, 10 parts of glass fiber (manufactured by Nittobo), 12 parts of calcined clay, organic filler, curing accelerator, mold release agent, 22 parts of pigment, etc. To obtain a mixture. Next, the mixture was kneaded with a heating roll to obtain a kneaded product, and the kneaded product was cooled. Thereafter, the pulverized product obtained by pulverizing the kneaded product was tableted to obtain a first resin composition having a tablet shape.
- the dimethylene ether type resol type phenol resin (solid) obtained as follows was used as a main component.
- F / P formaldehyde
- 0.5 parts by weight of zinc acetate was added to 100 parts by weight of phenol in this reaction kettle to obtain a mixture.
- the pH of the mixture was adjusted to 5.5, and a reflux reaction was performed for 3 hours. Thereafter, steam distillation was performed at a vacuum degree of 100 Torr and a temperature of 100 ° C.
- dimethylene ether type resol type phenol resin was obtained by reacting at a vacuum degree of 100 Torr and a temperature of 115 ° C. for 1 hour.
- the number average molecular weight of this dimethylene ether type resol type phenol resin was 800.
- the plunger 112 was inserted into the pot 111 while the first resin composition in the pot 111 was heated and melted. Thereby, in the state which the 1st resin composition was heated and pressurized, it filled in the cavity so that the molten 1st resin composition might cover a layer. Thereby, the 1st resin composition fuse
- Example 1A by which the resin layer and the insulation part were laminated
- the conditions for curing the first resin composition and the layer were set as follows.
- Heating temperature 175 ° C ⁇ Pressure during pressurization: 5.0 MPa ⁇ Heating / pressurizing time: 3 minutes
- Example 2A to 7A Implementation was performed in the same manner as in Example 1A except that the state of curing of the layer formed in 1.2 was changed as shown in Table 1 and the conditions for forming the insulating portion in 1.4 were changed as shown in Table 1. Test specimens of Examples 2A to 7A were obtained.
- test pieces of each Example were cut along the thickness direction. Thereafter, the vicinity of the interface between the resin layer and the insulating portion of the obtained cut surface was observed using an electron microscope.
- FIGS. 9 to 15 show electron micrographs in the vicinity of the interface of the test pieces of each Example obtained by observation with this electron microscope.
- the resin layer and the insulating part have excellent adhesion without forming a void at the interface between the resin layer and the insulating part. It was joined.
- Example 1A when the thickness of the insulating portion on the cut surface was measured at 20 intervals with a pitch of 1 mm, the average thickness was 85 ⁇ 10 ⁇ m. From this measurement result, it was found that the formed insulating portion had a uniform film thickness.
- the present invention has industrial applicability.
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Abstract
金属箔張基板10Aは、発熱体を搭載する回路基板を形成するために用いられ、金属箔4Aと、金属箔4Aの一方の面に形成された樹脂層5と、樹脂層5の平面視で、樹脂層5の金属箔4Aと反対の面の発熱体が搭載される領域を包含する第1の領域15に対応して形成された、発熱体が発した熱を放熱する放熱金属板7と、樹脂層5の金属箔4Aと反対の面の第1の領域15を除く第2の領域16に対応して形成された絶縁部6とを備えている。絶縁部6は、第1の樹脂組成物の硬化物で構成され、樹脂層5は、第1の樹脂組成物とは異なる第2の樹脂組成物の硬化物または固化物で構成される。
Description
本発明は、金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板に関する。
近年、電気エネルギーの有効活用等の観点から、SiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)を用いた素子を搭載するSiC/GaNパワー半導体装置が注目されている(例えば、特許文献1参照。)。
これらの素子は、従来のSiを用いた素子に比べて、電力損失を大幅に低減できるばかりでなく、より高い電圧や大電流、300℃に達する高温下であっても動作することが可能である。そのため、SiC/GaNパワー半導体装置は、従来のSiパワー半導体装置では適用が難しかった用途への展開が期待されている。
このように、SiC/GaNを用いた素子(半導体素子)自体が前述のような過酷な状況下で動作可能となる。そのため、この素子を備える半導体装置を搭載する回路基板については、発熱体である半導体素子の駆動により発する熱が、半導体素子自体に対して、さらには、回路基板上に搭載される他の部材に対して、悪影響を及ぼすのを防止することを目的に、回路基板を介して効率よく放熱することが求められる。
なお、このような要求は、半導体装置に限らず、例えば、発光ダイオード等の発光素子のような他の発熱体が搭載された回路基板についても同様にある。
本発明の目的は、搭載すべき発熱体から発せられた熱を効率よく放熱することができる回路基板を製造し得る金属箔張基板を提供することにある。また、本発明の別の目的は、かかる金属箔張基板を用いて製造された回路基板、および、かかる回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板を提供することにある。
このような目的は、下記(1)~(10)に記載の本発明により達成される。
(1) 熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられる金属箔張基板であって、
平板状をなす金属箔と、
前記金属箔の一方の面に形成された樹脂層と、
前記樹脂層の平面視で、前記樹脂層の前記金属箔と反対の面の前記発熱体が搭載される領域を包含する第1の領域に対応して形成された、前記発熱体が発した熱を放熱する放熱金属板と、
前記樹脂層の前記金属箔と反対の面の前記第1の領域を除く第2の領域に対応して形成された絶縁部とを備え、
前記絶縁部は、第1の熱硬化性樹脂を含有する第1の樹脂組成物の硬化物で構成され、
前記樹脂層は、樹脂材料を含有し、前記第1の樹脂組成物と異なる第2の樹脂組成物の硬化物または固化物で構成されることを特徴とする金属箔張基板。
(1) 熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられる金属箔張基板であって、
平板状をなす金属箔と、
前記金属箔の一方の面に形成された樹脂層と、
前記樹脂層の平面視で、前記樹脂層の前記金属箔と反対の面の前記発熱体が搭載される領域を包含する第1の領域に対応して形成された、前記発熱体が発した熱を放熱する放熱金属板と、
前記樹脂層の前記金属箔と反対の面の前記第1の領域を除く第2の領域に対応して形成された絶縁部とを備え、
前記絶縁部は、第1の熱硬化性樹脂を含有する第1の樹脂組成物の硬化物で構成され、
前記樹脂層は、樹脂材料を含有し、前記第1の樹脂組成物と異なる第2の樹脂組成物の硬化物または固化物で構成されることを特徴とする金属箔張基板。
(2) 前記樹脂材料は、前記第1の熱硬化性樹脂と異なる第2の熱硬化性樹脂であり、
前記樹脂層は、前記第2の熱硬化性樹脂の硬化物で構成されている上記(1)に記載の金属箔張基板。
前記樹脂層は、前記第2の熱硬化性樹脂の硬化物で構成されている上記(1)に記載の金属箔張基板。
(3) 前記第2の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である上記(2)に記載の金属箔張基板。
(4)前記第2の樹脂組成物は、さらにフィラーを含有する上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の金属箔張基板。
(5) 前記フィラーは、主として酸化アルミニウムで構成された粒子を含んでいる上記(4)に記載の金属箔張基板。
(6)前記フィラーは、前記樹脂層の前記絶縁部側に分散している上記(4)または(5)に記載の金属箔張基板。
(7) 前記第1の熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の金属箔張基板。
(8)前記絶縁部の前記樹脂層と反対の面と、前記放熱金属板の前記樹脂層と反対の面とにより、平坦面が構成される上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の金属箔張基板。
(9) 上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の金属箔張基板を用いて形成された回路基板であって、
前記金属箔をパターニングすることで形成された、前記発熱体を電気的に接続する端子を備える回路を有することを特徴とする回路基板。
前記金属箔をパターニングすることで形成された、前記発熱体を電気的に接続する端子を備える回路を有することを特徴とする回路基板。
(10) 上記(9)に記載の回路基板と、前記端子に電気的に接続して、前記回路基板に搭載された前記発熱体とを備えることを特徴とする発熱体搭載基板。
本発明の金属箔張基板の構成とすることで、搭載すべき発熱体から発せられた熱を効率よく放熱し得る回路基板を製造することができる。
そのため、本発明の回路基板に発熱体を搭載して発熱体搭載基板を得ることで、発熱体搭載基板において、発熱体から発せられた熱を、回路基板を介して効率よく放熱することができる。
そのため、本発明の回路基板に発熱体を搭載して発熱体搭載基板を得ることで、発熱体搭載基板において、発熱体から発せられた熱を、回路基板を介して効率よく放熱することができる。
以下、本発明の金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の金属箔張基板および回路基板を説明するのに先立って、本発明の発熱体搭載基板について説明する。
なお、以下では、本発明の発熱体搭載基板として、発熱体として半導体素子を備える半導体装置を回路基板に搭載した場合を一例に説明する。
<発熱体搭載基板>
<<第1実施形態>>
図1は、本発明の発熱体搭載基板の第1実施形態を示す縦断面図、図2は、図1中の矢印A方向から見た図(平面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側、図2中の紙面手前側を「上」、図1中の下側、図2中の紙面奥側を「下」とも言う。また、各図では、発熱体搭載基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、発熱体搭載基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。
<<第1実施形態>>
図1は、本発明の発熱体搭載基板の第1実施形態を示す縦断面図、図2は、図1中の矢印A方向から見た図(平面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側、図2中の紙面手前側を「上」、図1中の下側、図2中の紙面奥側を「下」とも言う。また、各図では、発熱体搭載基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、発熱体搭載基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。
図1、2に示す発熱体搭載基板50は、駆動により熱を発する発熱体である半導体装置1と、この半導体装置1を搭載する回路基板(本発明の回路基板)10とを有している。なお、通常、回路基板10には、半導体装置1以外に、例えば、抵抗、トランジスタ等の他の電子部品(部材)が搭載されるが、説明の便宜上、図1、2では、その記載を省略している。
半導体装置1は、半導体素子(図示せず)を備える半導体パッケージであり、この半導体素子(半導体チップ)を封止するモールド部(封止部)11と、半導体素子(半導体チップ)と電気的に接続された接続端子12とを有している。
半導体素子は、本実施形態では、SiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)を用いて構成される。この半導体素子が、その駆動により発熱する。
また、モールド部11は、通常、各種樹脂材料の硬化物で構成され、半導体素子を取り囲むことで半導体素子を封止している。
さらに、接続端子12は、例えば、Cu、Fe、Niやこれらの合金等の各種金属材料で構成されている。接続端子12は、半導体素子が備える端子と、回路基板10が有する配線4が備える端子とに接続されている。これにより、半導体素子が備える端子と配線4が備える端子とを電気的に接続している。
回路基板10(配線基板)は、半導体装置1を電気的に接続する配線4と、この配線4の下面(半導体装置1と反対の面;一方の面)に設けられ、配線4を支持する平板状(シート状)をなす基材(基部)8とを備えている。
配線(回路)4は、所定のパターンで形成されている。このパターンの形成により設けられた端子(図示せず)が、半導体装置1が備える接続端子(端子)12に電気的に接続されている。これにより、半導体素子が備える端子と配線4が備える端子とが電気的に接続される。
この配線(導体部)4は、回路基板10上に搭載された半導体装置1を含む電子部品を電気的に接続し、半導体装置1で発生した熱を基材8の下面側に伝達して逃がす受熱板としての機能を備えている。このような配線4は、後述する金属箔張基板10Aが備える金属箔4Aをパターニングすることで形成される。
配線4の構成材料としては、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金等の各種金属材料が挙げられる。
また、配線4の厚さ方向に対する熱伝導率は、3W/m・K以上、500W/m・K以下であることが好ましく、10W/m・K以上、400W/m・K以下であることがより好ましい。このような配線4は、優れた熱伝導率を有し、半導体装置1が備える半導体素子の駆動により生じた熱を、配線4を介して基材8側に効率よく伝達することができる。
基材8は、平板状(シート状)をなす樹脂層5と、この樹脂層5の下面(配線4と反対の面)に設けられ、基材8の平面視で、半導体装置1が搭載される領域を包含する樹脂層5の第1の領域15に対応して配置された放熱金属板7と、この第1の領域15を除く樹脂層5の第2の領域16に対応して樹脂層5を覆う絶縁部6とを備えている。
樹脂層(接合層)5は、配線4の下面に設けられ、すなわち、配線4と、この配線4の下側に位置する絶縁部6および放熱金属板7との間に設けられている。樹脂層5を介して、配線4と絶縁部6および放熱金属板7とを接合する。
また、この樹脂層5は、絶縁性を有している。これにより、配線4と、放熱金属板7との絶縁状態が確保される。
さらに、樹脂層5は、優れた熱伝導性を発揮するように構成されている。これにより、樹脂層5は、半導体装置1(配線4)側の熱を放熱金属板7に伝達することができる。
このような樹脂層5の熱伝導率は、高いことが好ましく、具体的には、1W/m・K以上、15W/m・K以下であることが好ましく、5W/m・K以上、10W/m・K以下であることがより好ましい。これにより、半導体装置1側の熱が樹脂層5により放熱金属板7に効率よく伝達される。そのため、半導体装置1の半導体素子における駆動により生じた熱を、配線4および樹脂層5を介して放熱金属板7に効率よく伝達することができる。その結果、半導体装置1で生じた熱を効率よく放熱させることができる。
樹脂層5の厚さ(平均厚さ)t5は、特に限定されないが、図1に示すように、放熱金属板7の厚さt7より薄く、具体的には、50μm~250μm程度であるのが好ましく、80μm~200μm程度であるのがより好ましい。これにより、樹脂層5の絶縁性を確保しつつ、樹脂層5の熱伝導性を向上させることができる。
また、樹脂層5のガラス転移温度は、好ましくは100℃以上200℃以下である。これにより、樹脂層5の剛性が高まり、樹脂層5の反りを低減できる。その結果、回路基板10における反りの発生を抑制することができる。
なお、樹脂層5のガラス転移温度は、JIS C 6481に基づいて、以下のようにして計測できる。
計測は、動的粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント社製DMA/983)を用いる。窒素雰囲気(200ml/分)のもと、樹脂層5に引っ張り荷重をかける。周波数1Hz、-50℃から300℃の温度範囲、昇温速度5℃/分の条件で、ガラス転移温度を測定し、チャートを得る。得られたチャートのtanδのピーク位置よりガラス転移温度Tgを得る。
また、樹脂層5の25℃の弾性率(貯蔵弾性率)E'は、10GPa以上70GPa以下であることが好ましい。これにより、樹脂層5の剛性が高まることから、樹脂層5に生じる反りを低減させることができる。その結果、回路基板10における反りの発生を抑制することができる。
なお、上記貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置で測定することができる。具体的には、貯蔵弾性率E'は、樹脂層5に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5~10℃/分、-50℃から300℃の条件で測定した際の、25℃における貯蔵弾性率の値として測定される。
かかる機能を有する樹脂層5は、樹脂材料を主材料として構成された層内にフィラーが分散された構成をなしている。
樹脂材料は、フィラーを樹脂層5内に保持させるバインダーとしての機能を発揮する。そのフィラーは、樹脂材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。樹脂層5を、かかる構成とすることにより、樹脂層5の熱伝導率を高めることができる。
このような樹脂層5は、主として樹脂材料およびフィラーを含有する、樹脂層形成用樹脂組成物を固化または硬化させることにより形成される固化物または硬化物で構成される。すなわち、樹脂層5は、樹脂層形成用樹脂組成物を層状に成形した硬化物または固化物で構成されている。
以下、この樹脂層形成用樹脂組成物について説明する。
樹脂層形成用樹脂組成物(以下、単に「第2の樹脂組成物」という)は、上記の通り、主として樹脂材料およびフィラーを含んで構成されている。
樹脂層形成用樹脂組成物(以下、単に「第2の樹脂組成物」という)は、上記の通り、主として樹脂材料およびフィラーを含んで構成されている。
樹脂材料としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の各種樹脂材料を用いることができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6-12、ナイロン6-66)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
一方、熱硬化性樹脂(第2の熱硬化性樹脂)としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
これらのなかでも、第2の樹脂組成物に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、さらに、エポキシ樹脂を用いるのがより好ましい。これにより、優れた耐熱性を有する樹脂層5を得ることができる。また、樹脂層5により配線4を基材8に強固に接合することができる。そのため、得られる発熱体搭載基板50は優れた放熱性および優れた耐久性を発揮することができる。
また、エポキシ樹脂は、芳香環構造および脂環構造(脂環式の炭素環構造)の少なくともいずれか一方を有するエポキシ樹脂(A)を含むことが好ましい。このようなエポキシ樹脂(A)を使用することで、樹脂層5のガラス転移温度を高くするとともに、樹脂層5の熱伝導性をより向上させることができる。また、配線4、絶縁部6および放熱金属板7に対する樹脂層5の密着性を向上させることができる。
さらに、芳香環あるいは脂肪環構造を有するエポキシ樹脂(A)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、このエポキシ樹脂(A)としては、ナフタレン型エポキシ樹脂であることが好ましい。これにより、樹脂層5のガラス転移温度をより一層高くでき、樹脂層5のボイドの発生を抑制することができる。また、熱伝導性をより一層向上でき、かつ絶縁破壊電圧を向上させることができる。
なお、ナフタレン型エポキシ樹脂とは、ナフタレン環骨格を有し、かつ、グリシジル基を2つ以上有する樹脂を呼ぶ。
また、エポキシ樹脂中におけるナフタレン型エポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂100質量%に対し、好ましくは20質量%以上80質量%以下であり、より好ましくは40質量%以上60質量%以下である。
ナフタレン型エポキシ樹脂としては、例えば、以下の式(5)~(8)のうちのいずれかの樹脂が挙げられる。
なお、式(6)の化合物としては、以下のいずれか1種以上を使用することが好ましい。
式(8)のナフタレン型エポキシ樹脂は、いわゆるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂に分類される。この式(8)で表される化合物は、下記式(10)で表される化合物を一例として含む。
さらに、上記式(10)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂は、具体的には、例えば、下記式(12)~(16)で表される樹脂を含む。
また、前記樹脂材料の含有量は、第2の樹脂組成物全体(溶剤を除く)の、30体積%以上70体積%以下であるのが好ましく、40体積%以上60体積%以下であるのがより好ましい。これにより、優れた機械的強度および熱伝導性を有する樹脂層5を得ることができる。また、配線4、絶縁部6および放熱金属板7に対する樹脂層5の密着性を向上させることができる。
これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、樹脂材料の種類によっては、樹脂材料がフィラー同士を結合するバインダーとしての機能を十分に発揮することができず、得られる樹脂層5の機械的強度が低下するおそれがある。また、第2の樹脂組成物の構成材料によっては、第2の樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて、第2の樹脂組成物(ワニス)の濾過作業や層状成形(コーティング)が困難となる。また、第2の樹脂組成物のフローが小さくなりすぎて、樹脂層5にボイドが発生するおそれが生じる。
一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、樹脂材料の種類によっては、樹脂層5の絶縁性を確保しつつ、優れた熱伝導性を有する樹脂層5を得ることが困難となるおそれがある。
また、樹脂材料がエポキシ樹脂を含む場合、第2の樹脂組成物にはフェノキシ樹脂が含まれていることが好ましい。これにより、樹脂層5の耐屈曲性を向上できるため、フィラーを高充填することによる樹脂層5のハンドリング性の低下を抑制することができる。
また、フェノキシ樹脂を第2の樹脂組成物に含むと、第2の樹脂組成物の粘度上昇により、プレス時の流動性が低減する。また、フェノキシ樹脂は、樹脂層5の厚みの確保、厚みの均一性の向上およびボイド発生の抑制に効果があるため、絶縁信頼性および熱伝導性をより一層高めることができる。また、樹脂層5と配線4、放熱金属板7および絶縁部6との密着性が向上する。これらの相乗効果により、発熱体搭載基板50の絶縁信頼性および熱伝導性をより一層高めることができる。
フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。
これらの中でも、ビスフェノールA骨格型またはビスフェノールF骨格型のフェノキシ樹脂を用いることが好ましい。ビスフェノールA骨格とビスフェノールF骨格とを両方有するフェノキシ樹脂を用いても良い。
フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、とくに限定されないが、4.0×104以上8.0×104以下が好ましい。
なお、フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の値である。
フェノキシ樹脂の含有量は、例えば、第2の樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、好ましくは1質量%以上15質量%以下、より好ましくは2質量%以上10質量%以下である。
また、かかる第2の樹脂組成物には、前述した樹脂材料の種類(例えば、エポキシ樹脂である場合)等によっては、必要に応じて、硬化剤が含まれる。
硬化剤としては、特に限定されず、例えば、ジシアンジアミド、脂肪族ポリアミド等のアミド系硬化剤や、ジアミノジフェニルメタン、メタンフェニレンジアミン、アンモニア、トリエチルアミン、ジエチルアミン等のアミン系硬化剤や、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、p-キシレン-ノボラック樹脂などのフェノール系硬化剤や、酸無水物類等を挙げることができる。
また、第2の樹脂組成物は、さらに硬化触媒(硬化促進剤)を含んでいてもよい。これにより、第2の樹脂組成物の硬化性を向上させることができる。
硬化触媒としては、例えば、イミダゾール類、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等が挙げられる。これらの中でもイミダゾール類が好ましい。これにより、特に、第2の樹脂組成物の速硬化性および保存性を両立することができる。
イミダゾール類としては、例えば1-ベンジル-2メチルイミダゾール、1-ベンジル-2フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-ウンデシルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。これらの中でも2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールまたは2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。これにより、第2の樹脂組成物の保存性を特に向上させることができる。
また、硬化触媒の含有量は、特に限定されないが、樹脂材料100質量部に対して0.01~30質量部程度であるのが好ましく、特に0.5~10質量部程度であるのがより好ましい。かかる含有量が前記下限値未満であると、第2の樹脂組成物の硬化性が不十分となる場合がある。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、第2の樹脂組成物の保存性が低下する傾向を示す。
また、硬化触媒の平均粒子径は、特に限定されないが、10μm以下であることが好ましく、特に1~5μmであることがより好ましい。かかる平均粒子径が前記範囲内であると、特に硬化触媒の反応性に優れる。
また、第2の樹脂組成物は、さらにカップリング剤を含むことが好ましい。これにより、フィラー、絶縁部6、放熱金属板7および配線4に対する樹脂材料の密着性をより向上させることができる。
かかるカップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらの中でもシラン系カップリング剤が好ましい。これにより、第2の樹脂組成物の耐熱性および熱伝導性をより向上させることができる。
このうち、シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β-(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファンなどが挙げられる。
カップリング剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂材料100質量部に対して0.01~10質量部程度であるのが好ましく、特に0.5~10質量部程度であるのがより好ましい。かかる含有量が前記下限値未満であると、前述したような密着性を高める効果が不十分となる場合がある。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、樹脂層5を形成する際にアウトガスやボイドの原因になる場合がある。
また、第2の樹脂組成物中のフィラーは、無機材料で構成される。これにより、フィラーは、樹脂材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を発揮する。したがって、このフィラーが第2の樹脂組成物中に分散していることにより、樹脂層5の熱伝導率を高めることができる。
このようなフィラーは、無機材料で構成されるフィラーの中でも、酸化アルミニウム(アルミナ、Al2O3)および窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種で構成される粒状体であるのが好ましく、特に、主として酸化アルミニウムで構成された粒状体であるのが好ましい。これにより、優れた熱伝導性(放熱性)および優れた絶縁性を発揮することができる。また、酸化アルミニウムは、汎用性に優れ、安価に入手できる点から、特に好ましく用いられる。
したがって、以下では、フィラーが、主として酸化アルミニウムで構成された粒状体である場合を一例に説明する。
フィラーの含有率は、第2の樹脂組成物全体(溶剤を除く)の、30体積%以上70体積%以下であるのが好ましく、40体積%以上60体積%以下であるのがより好ましい。かかる範囲のように第2の樹脂組成物におけるフィラーの含有率を高くすることにより、より優れた熱伝導性を有する樹脂層5を得ることができる。
これに対し、かかる含有率が前記下限値未満であると、樹脂層5の絶縁性を確保しつつ、優れた熱伝導性を有する樹脂層5を得ることが難しい。一方、かかる含有率が前記上限値を超えると、第2の樹脂組成物の構成材料によっては、第2の樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて、ワニスの濾過作業や層状への成形(コーティング)が困難となる。また、第2の樹脂組成物のフローが小さくなりすぎて、得られる樹脂層5にボイドが発生する場合がある。
なお、第2の樹脂組成物におけるフィラーの含有率を、上記の範囲のように高く設定したとしても、第2の樹脂組成物として、温度25℃、せん断速度1.0rpmの条件での第2の樹脂組成物の粘度をA[Pa・s]とし、温度25℃、せん断速度10.0rpmの条件での第2の樹脂組成物の粘度をB[Pa・s]としたとき、A/B(チキソ比)が1.2以上、3.0以下なる関係を満足する第2の樹脂組成物を用いることにより、回路基板10(金属箔張基板10A)の製造時に、適度な粘度および適度なフロー性を有する第2の樹脂組成物(ワニス)を提供することができる。
また、このフィラーの含水量は、0.10質量%以上0.30質量%以下であるのが好ましく、0.10質量%以上0.25質量%以下であるのがより好ましく、0.12質量%以上0.20質量%以下であるのがさらに好ましい。これにより、フィラーの含有量を多くすれば、第2の樹脂組成物はより適度な粘度およびフロー性を有する。そのため、得られる樹脂層5中にボイドが発生するのを防止しつつ、優れた熱伝導性を有する樹脂層5を形成することができる。すなわち、優れた熱伝導性および絶縁性を有する樹脂層5を形成することができる。
また、酸化アルミニウムは、通常、水酸化アルミニウムを焼成することにより得られる。得られる酸化アルミニウムの粒状体は、複数の一次粒子で構成される。その一次粒子の平均粒径は、その焼成の条件に応じて設定することができる。
また、その焼成後に何ら処理されていない酸化アルミニウムは、一次粒子同士が固着により凝集した凝集体(二次粒子)で構成されている。
そのため、その一次粒子同士の凝集を粉砕により必要に応じて解くことにより、最終的なフィラーが得られる。最終的なフィラーの平均粒径は、その粉砕の条件(例えば時間)に応じて設定することができる。
その粉砕の際、酸化アルミニウムは極めて高い硬度を有する。そのため、一次粒子同士の固着が解かれていくだけで、一次粒子自体は殆ど破壊されない。したがって、一次粒子の平均粒径は粉砕後においてもほぼ維持されることとなる。
したがって、粉砕時間が長くなるに従い、フィラーの平均粒径は、一次粒子の平均粒径に近づくことになる。そして、粉砕時間が所定時間以上となると、フィラーの平均粒径は、一次粒子の平均粒径に等しくなる。すなわち、フィラーは、粉砕時間を短くすると主として二次粒子で構成される。粉砕時間を長くするにしたがって一次粒子の含有量が多くなる。フィラーは、粉砕時間を最終的に所定時間以上とすると、主として一次粒子で構成されることとなる。
また、例えば、前述したように水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムの一次粒子は、球形ではなく、鱗片状のような平坦面を有する形状をなしている。そのため、フィラー同士の接触面積を大きくすることができる。その結果、得られる樹脂層5の熱伝導性を高めることができる。
さらに、フィラーは、平均粒子径が異なる3成分(大粒径、中粒径、小粒径)の混合物である。さらに、大粒径成分が球状であり、中粒径成分および小粒径成分が多面体状であることが好ましい。
より具体的には、フィラーは、大粒径酸化アルミニウムと、中粒径酸化アルミニウムと、小粒径酸化アルミニウムとの混合物であることが好ましい。大粒径酸化アルミニウムの平均粒子径が5.0μm以上50μm以下、好ましくは5.0μm以上25μm以下の第1粒径範囲に属し、かつ、円形度が0.80以上1.0以下、好ましくは0.85以上0.95以下である。中粒径酸化アルミニウムの平均粒子径が1.0μm以上5.0μm未満の第2粒径範囲に属し、かつ、円形度が0.50以上0.90以下、好ましくは0.70以上0.80以下である。小粒径酸化アルミニウムの平均粒子径が0.1μm以上1.0μm未満の第3粒径範囲に属し、かつ、円形度が0.50以上0.90以下、好ましくは0.70以上0.80以下ある。
なお、酸化アルミニウム液を1分間超音波処理することにより、水中に酸化アルミニウムを分散させた後、フィラーの粒子径を、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-7000を用いて、測定することができる。
これにより、大粒径成分の隙間に中粒径成分が充填され、さらに中粒径成分の隙間に小粒径成分が充填される。そのため、酸化アルミニウムの充填性が高められ、酸化アルミニウム粒子同士の接触面積をより大きくすることができる。その結果、樹脂層5の熱伝導性をより一層向上できる。さらに、樹脂層5の耐熱性、耐屈曲性、絶縁性をより一層向上できる。
また、このようなフィラーを用いることにより、樹脂層5と配線4、放熱金属板7および絶縁部6との密着性をより一層向上できる。
これらの相乗効果により、発熱体搭載基板50の絶縁信頼性および放熱信頼性をより一層高めることができる。
なお、第2の樹脂組成物は、上述した成分に加え、レベリング剤、消泡剤等の添加剤が含まれていてもよい。
また、第2の樹脂組成物は、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド等の溶剤を含む。これにより、第2の樹脂組成物は、樹脂材料等が溶剤に溶解することにより、ワニスの状態となる。
なお、このようなワニス状をなす第2の樹脂組成物は、例えば、必要に応じて樹脂材料と溶剤とを混合してワニス状にした後、さらに、フィラーを混合することで得ることができる。
また、混合に用いる混合機としては、特に限定されないが、例えば、ディスパーザー、複合羽根型撹拌機、ビーズミルおよびホモジナイザー等が挙げられる。
なお、樹脂材料が高い熱伝導率を有している場合には、第2の樹脂組成物へのフィラーの添加を省略してもよい。すなわち、樹脂層5は、フィラーを含まず、主として樹脂材料で構成されている。
放熱金属板7は、基材8(樹脂層5)の平面視で、半導体装置1が搭載される配線4の領域を包含する樹脂層5の下面(配線4と反対の面)の第1の領域15に形成されている。
このような放熱金属板7は、半導体装置1が備える半導体素子の駆動に生じた熱を、配線4および樹脂層5を介して、放熱金属板7(回路基板10)の下面側から放熱する部材(放熱板)として機能する。
そのため、半導体装置1が備える半導体素子が、本実施形態のように、たとえSiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)を用いて構成され、その駆動により、従来のSiパワー半導体装置よりも高い温度の熱を発したとしても、この熱を、放熱金属板7を介してその下面側から放出することができる。したがって、半導体素子自体に対して、さらには、回路基板10上に搭載される他の電子部品に対して、熱が悪影響を及ぼすのを的確に抑制または防止することができる。
また、図2に示すように、本実施形態では、基材8の平面視で、放熱金属板7の大きさ(面積S7)は、半導体装置1の大きさ(面積S1)よりも大きい。すなわち、放熱金属板7が位置する第1の領域15は、基材8の平面視で、半導体装置1が搭載される領域を包含している。さらに、平面視で、半導体装置1が搭載される領域と放熱金属板7が位置する第1の領域15とは、それぞれ、長方形をなしている。それらの中心部同士は重なっている。すなわち、半導体装置1が搭載される領域と第1の領域15とは、同心的に配置されている。
これにより、半導体装置1の放熱金属板7に対する配置位置を決定する際の、例えば配線4が備える端子の位置を設定する際の設計の自由度が向上する。また、半導体装置1からの熱を放熱金属板7で拡散して放熱させることができるため、放熱金属板7による放熱効率の向上を図ることができる。
また、図1に示すように、放熱金属板7の厚さ(平均厚さ)t7と配線4の厚さ(平均厚さ)t4とは、互いに異なっている。すなわち、放熱金属板7の厚さt7は、配線4の厚さt4よりも厚い。これにより、放熱金属板7による放熱効率の向上を確実に図ることができる。
厚さt4としては、特に限定されないが、例えば、3μm以上、120μm以下が好ましく、5μm以上、70μm以下がより好ましい。配線4の厚さをこのような数値範囲に設定することにより、配線4として機能する導電性を確保しつつ、受熱板としての機能の向上が図られる。
また、厚さt7としては、特に限定されないが、例えば、1mm以上、3mm以下が好ましく、1.5mm以上、2.5mm以下がより好ましい。放熱金属板7の厚さをこのような数値範囲に設定することにより、放熱板としての機能の向上が図られる。
以上のような厚さの大小関係や平面視での包含関係(位置関係)が相まって、半導体装置1で発せられた熱は、配線4から放熱金属板7に到達するまでに、放熱金属板7でできる限り広範囲に拡散することとなる。その結果、放熱金属板7で迅速に放熱がなされる、すなわち、放熱効率が向上する。
放熱金属板7の構成材料としては、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金等の各種金属材料が挙げられる。これらの中でも、放熱金属板7の構成材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましい。このような金属材料は、熱伝導率が比較的高く、半導体装置1で発した熱の放熱効率の向上が図られる。
また、放熱金属板7をアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し、配線4を銅または銅合金で構成した場合、配線4は、放熱金属板7よりも熱伝導率が高くなる。これにより、半導体装置1で発せられた熱が配線4に伝わると、その熱は配線4で広範囲に拡散することなく、迅速に樹脂層5を介して、放熱金属板7に到達する。そして、この放熱金属板7に到達した熱が、放熱金属板7において拡散しつつ放熱金属板7の外部に放出される。そのため、さらなる放熱効率の向上が図られる。
なお、放熱金属板7の熱伝導率は、15W/m・K以上、500W/m・K以下であることが好ましく、200W/m・K(アルミニウム)以上、400W/m・K以下(銅)であることがより好ましい。
絶縁部6は、樹脂層5の下面に設けられ、基材8の平面視で、第1の領域15を除く樹脂層5の下面の第2の領域16に形成されている。すなわち、樹脂層5の下面の放熱金属板7が位置しない第2の領域16に、放熱金属板7を取り囲んで形成されている。
これにより、基材8の下面の放熱金属板7が位置しない第2の領域16における、絶縁性が確保される。また、基材8全体としての強度が確保される。
また、絶縁部6は、断熱効果を奏する。従って、放熱金属板7で放熱される熱を、絶縁部6において遮ることが可能となる。そのため、第2の領域16に対応して位置する配線4(回路基板10)に搭載された他の電子部品に、この熱が伝達するのに起因して、悪影響を及ぼすことを的確に抑制または防止することができる。
なお、図1に示すように、放熱金属板7の厚さ(平均厚さ)t7と絶縁部6の厚さ(平均厚さ)は、同一となっている。これにより、放熱金属板7の下面と、絶縁部6の下面とにより平坦面が構成されている。
この絶縁部6は、本発明では、熱硬化性樹脂(第1の熱硬化性樹脂)を含有する絶縁部形成用樹脂組成物(以下、単に「第1の樹脂組成物」という)の硬化物で構成される。なお、第1の樹脂組成物は、前述した第2の樹脂組成物と異なっている。
このような硬化物で絶縁部6を構成することで、樹脂層5と絶縁部6との間での熱線膨張係数の差を小さく設定することができる。半導体装置1の半導体素子の駆動時には、半導体装置1自体が発熱し、樹脂層5および絶縁部6が加熱されることとなる。しかし、樹脂層5と絶縁部6との間で反りが生じ、これに起因して、これら同士の間で剥離が生じてしまうのを的確に抑制または防止することができる。
上述したように、本実施形態の回路基板10では、樹脂層5が優れた熱伝導性を発現することが好ましく、絶縁部4が優れた断熱効果を発現することが好ましい。このように、樹脂層5と絶縁部4とが異なる効果を発現する観点から、樹脂層5を形成する第2の樹脂組成物と、絶縁部6を形成する第1の樹脂組成物とが、異なっていることが好ましい。これにより、樹脂層5と絶縁部6との双方の特性をより顕著に発現することができる。すなわち、樹脂層5は、半導体装置1からの熱を効率良く放熱金属板7に伝達することができ、また、絶縁部6は、放熱金属板7から放熱される熱が、半導体装置1以外に配線4に搭載された他の電子部品に伝達するのを的確に抑制または防止することができる。その結果、発熱体搭載基板50の信頼性を向上させることができる。
上述したように、本実施形態の回路基板10では、樹脂層5が優れた熱伝導性を発現することが好ましく、絶縁部4が優れた断熱効果を発現することが好ましい。このように、樹脂層5と絶縁部4とが異なる効果を発現する観点から、樹脂層5を形成する第2の樹脂組成物と、絶縁部6を形成する第1の樹脂組成物とが、異なっていることが好ましい。これにより、樹脂層5と絶縁部6との双方の特性をより顕著に発現することができる。すなわち、樹脂層5は、半導体装置1からの熱を効率良く放熱金属板7に伝達することができ、また、絶縁部6は、放熱金属板7から放熱される熱が、半導体装置1以外に配線4に搭載された他の電子部品に伝達するのを的確に抑制または防止することができる。その結果、発熱体搭載基板50の信頼性を向上させることができる。
以下、この第1の樹脂組成物について説明する。
熱硬化性樹脂(第1の熱硬化性樹脂)は、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂のようなトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド(BMI)樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、フェノール樹脂は、良好な流動性を有する。そのため、第1の樹脂組成物の流動性を向上させることができ、放熱金属板7の形状に依存することなく、基材8の平面視で、放熱金属板7を取り囲むように絶縁部6を形成することができる。また、樹脂層5および放熱金属板7に対する絶縁部6の密着性を向上させることができる。
熱硬化性樹脂(第1の熱硬化性樹脂)は、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂のようなトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド(BMI)樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、フェノール樹脂は、良好な流動性を有する。そのため、第1の樹脂組成物の流動性を向上させることができ、放熱金属板7の形状に依存することなく、基材8の平面視で、放熱金属板7を取り囲むように絶縁部6を形成することができる。また、樹脂層5および放熱金属板7に対する絶縁部6の密着性を向上させることができる。
また、フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂のようなノボラック型フェノール樹脂、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂、メチロール型レゾール樹脂等の未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂のようなレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。
また、ノボラック型フェノール樹脂を用いる場合、第1の樹脂組成物には硬化剤が含まれる。通常、この硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミンが使用される。さらに、ヘキサメチレンテトラミンを用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、ノボラック型フェノール樹脂100重量部に対して、10重量部以上30重量部以下含有することが好ましく、さらに15重量部以上20重量部以下含有することが好ましい。ヘキサメチレンテトラミンの含有量を上記範囲とすることで、第1の樹脂組成物の硬化物、すなわち絶縁部6の機械的強度および成形収縮量を良好にすることができる。
このようなフェノール樹脂の中でも、レゾール型フェノール樹脂を用いるのが好ましい。ノボラック型フェノール樹脂を主成分として用いた場合、上記の通り、硬化剤として通常ヘキサメチレンテトラミンが使用され、ノボラック型フェノール樹脂の硬化時にアンモニアガス等の腐食性ガスが発生する。そのため、これに起因して、放熱金属板7が腐食するおそれがある。このことから、ノボラック型フェノール樹脂に比較して、レゾール型フェノール樹脂が好ましく用いられる。
また、レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂とを併用するようにすることもできる。これにより、絶縁部6の強度を高めることができるとともに、靭性をも高めることができる。
また、エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型のようなビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のようなノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型、臭素化フェノールノボラック型のような臭素化型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、比較的分子量の低いビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、絶縁部6の形成時における作業性や成形性をさらに良好にすることができる。また、絶縁部6の耐熱性の面からフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂が好ましく、特に、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂が好ましい。
トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂を用いる場合、その数平均分子量は、特に限定されないが、500~2000であることが好ましく、700~1400であることがさらに好ましい。
また、エポキシ樹脂を用いる場合、第1の樹脂組成物中には、硬化剤が含まれることが好ましい。硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジアミンジアミドのようなアミン化合物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物などの酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂のようなポリフェノール化合物や、イミダゾール化合物等が挙げられる。中でも、ノボラック型フェノール樹脂が好ましい。これにより、第1の樹脂組成物の取り扱い、作業性が向上する。また、環境面において、優れた第1の樹脂組成物を得ることができる。
特に、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤として、ノボラック型フェノール樹脂を用いることが好ましい。これにより、第1の樹脂組成物から得られる硬化物の耐熱性を向上させることができる。なお、硬化剤の添加量は特に限定されないが、エポキシ樹脂に対する理論当量比1.0からの許容幅を±10重量%以内であることが好ましい。
また、第1の樹脂組成物は、上記硬化剤とともに必要に応じて硬化促進剤を含有するものであってもよい。硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、イミダゾール化合物、三級アミン化合物、有機リン化合物等が挙げられる。硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂100重量部に対して0.1~10重量部であることが好ましく、3~8重量部であることがより好ましい。
また、第1の樹脂組成物は、充填材として機能する繊維強化材を含むことが好ましい。これにより、絶縁部6自体で優れた機械的強度と優れた剛性とを発揮することができる。
繊維強化材としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維(芳香族ポリアミド)、ポリ-p-フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維、ポリビニルアルコール(PVA)繊維、ポリエチレン(PE)繊維、ポリイミド繊維のようなプラスチック繊維、バサルト繊維のような無機繊維およびステンレス繊維のような金属繊維等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
さらに、これらの繊維強化材には、熱硬化性樹脂との接着性を向上させることを目的に、シランカップリング剤による表面処理が施されていてもよい。シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、アミノシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤、ビニルシランカップリング剤等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの繊維強化材のうち、カーボン繊維またはアラミド繊維を用いることが好ましい。これにより、絶縁部6の機械強度をさらに向上させることができる。特に、カーボン繊維を用いることにより、絶縁部6の高負荷時における耐摩耗性をさらに向上させることができる。なお、絶縁部6のさらなる軽量化を図るという観点からは、繊維強化材は、アラミド繊維等のプラスチック繊維であることが好ましい。さらに、絶縁部6の機械強度を向上させる観点からは、繊維強化材として、ガラス繊維やカーボン繊維等の繊維基材を用いることが好ましい。
硬化物中における繊維強化材の含有量は、硬化物全量に対して、例えば、10体積%以上であり、好ましくは20体積%以上であり、さらに好ましくは25体積%以上である。また、硬化物全量に対する繊維強化材の含有量の上限値は、特に限定されないが、好ましくは80体積%以下とされる。これにより、絶縁部6の機械強さを確実に向上させることができる。
さらに、第1の樹脂組成物は、充填材として、繊維強化材以外の材料を含んでいてもよい。かかる充填材としては、無機充填材および有機充填材のいずれであってもよい。
無機充填材としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、シリカ、炭酸カルシウム、炭化ホウ素、クレー、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト等から選択される1種以上が用いられる。なお、無機充填材としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、シリカのような金属酸化物が含まれていることが好ましい。これにより、金属酸化物が備える酸化皮膜が不動態化膜としての機能を発揮し、硬化物全体としての耐酸性を向上させることができる。
また、有機充填材としては、ポリビニールブチラール、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、パルプ、木粉等から選択される1種以上が用いられる。なお、アクリロニトリルブタジエンゴムは、部分架橋構造を有するタイプまたはカルボキシ変性構造を有するタイプの何れであっても良い。これらのうち、硬化物の靭性を向上させる効果がさらに高まるという観点からは、アクリロニトリルブタジエンゴムが好ましい。
なお、第1の樹脂組成物には、以上に説明した成分の他にも、離型剤、硬化助剤、顔料等の添加剤が添加されていてもよい。
また、絶縁部6と樹脂層5との界面付近では、樹脂層5に含まれるフィラーが、絶縁部6側に分散していることが好ましい。これにより、樹脂層5と絶縁部6との界面付近において、あたかも樹脂層5と絶縁部6とが混在した状態となり、樹脂層5と絶縁部6との密着性の向上が図られる。そのため、発熱体搭載基板50は、優れた耐久性を発揮することができる。
以上のように、発熱体として半導体装置1を搭載する図1に示す発熱体搭載基板50は、回路基板10に半導体装置1を搭載することにより得ることができ、さらに、回路基板10は、上述した配線4、樹脂層5、放熱金属板7および絶縁部6に代えて、平板状(シート状)をなす金属箔4Aを、基材8の上面(他方の面)に備える金属箔張基板10Aを用いて得ることができる。この金属箔張基板10Aは、以下に示す、金属箔張基板10Aの製造方法により製造される。
(金属箔張基板の製造方法)
図3、4は、図1の発熱体搭載基板の製造に用いられる金属箔張基板の製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図3、4中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、図3、4では、金属箔張基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、金属箔張基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。
図3、4は、図1の発熱体搭載基板の製造に用いられる金属箔張基板の製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図3、4中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、図3、4では、金属箔張基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、金属箔張基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。
[1]
まず、平板状をなす金属箔4Aを用意し、その後、図3(a)に示すように、金属箔4A上に樹脂層形成用層(以下、単に「層」という)5Aを形成する。
まず、平板状をなす金属箔4Aを用意し、その後、図3(a)に示すように、金属箔4A上に樹脂層形成用層(以下、単に「層」という)5Aを形成する。
この層5Aは、前述したワニス状をなす第2の樹脂組成物を金属箔4A上に層状に供給した後、第2の樹脂組成物を乾燥させることにより得られる。そして、この層5Aは、後述する工程[2]および工程[3]を経ることで、硬化または固化することにより樹脂層5となる。
第2の樹脂組成物の金属箔4Aへの供給は、例えば、コンマコーター、ダイコーター、グラビアコーター等を用いて行うことができる。
この第2の樹脂組成物は以下のような粘度挙動を有することが好ましい。
すなわち、その粘度挙動は、初期温度60℃、昇温速度3℃/min、周波数1Hzの条件下、動的粘弾性測定装置で第2の樹脂組成物を溶融状態まで昇温したときに、昇温初期では溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、溶融粘度が上昇するような挙動である。そのような最低溶融粘度は、1×103Pa・s以上1×105Pa・s以下の範囲内であることが好ましい。
すなわち、その粘度挙動は、初期温度60℃、昇温速度3℃/min、周波数1Hzの条件下、動的粘弾性測定装置で第2の樹脂組成物を溶融状態まで昇温したときに、昇温初期では溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、溶融粘度が上昇するような挙動である。そのような最低溶融粘度は、1×103Pa・s以上1×105Pa・s以下の範囲内であることが好ましい。
最低溶融粘度が上記下限値以上であると、樹脂材料とフィラーとが分離し、樹脂材料のみが流動してしまうことを抑制でき、工程[2]および工程[3]を経ることにより、より均質な樹脂層5を得ることができる。また、最低溶融粘度が上記上限値以下であると、第2の樹脂組成物の金属箔4Aへの濡れ性を向上でき、樹脂層5と金属箔4Aとの密着性をより一層向上できる。
これらの相乗効果により、金属箔張基板10A(回路基板10)の放熱性および絶縁破壊電圧をより一層向上できる。
また、第2の樹脂組成物は、最低溶融粘度に到達する温度が60℃以上、100℃以下の範囲内であることが好ましく、75℃以上、90℃以下の範囲内であることがより好ましい。
さらに、第2の樹脂組成物は、フロー率が15%以上、60%未満であることが好ましく、25%以上、50%未満であることがより好ましい。
なお、このフロー率は、以下の手順で測定することができる。すなわち、まず、本実施形態の第2の樹脂組成物により形成された樹脂層を有する金属箔を所定のサイズ(50mm×50mm)に裁断する。その後、裁断された金属箔を5~7枚積層して積層体を得る。次に、積層体の重量(測定前重量)を測定する。次に、内部温度を175℃に保持した熱盤間で5分間積層体をプレスした後、プレスした積層体を冷却する。プレスした積層体から流れ出た樹脂を丁寧に落として、冷却された積層体の重量(測定後重量)を再び測定する。フロー率は次式(I)により求めることができる。
フロー率(%)=(測定前重量-測定後重量)/(測定前重量-金属箔重量) (I)
フロー率(%)=(測定前重量-測定後重量)/(測定前重量-金属箔重量) (I)
第2の樹脂組成物がこのような粘度挙動を有すると、第2の樹脂組成物を加熱硬化して樹脂層5を形成する際に、第2の樹脂組成物中に空気が侵入するのを抑制できる。また、第2の樹脂組成物中に溶けている気体を十分に外部に排出できる。その結果、樹脂層5に気泡が生じてしまうことを抑制でき、金属箔4Aから樹脂層5へ確実に熱を伝えることができる。また、気泡の発生が抑制されることにより、金属箔張基板10A(回路基板10)の絶縁信頼性を高めることができる。また、樹脂層5と金属箔4Aとの密着性を向上できる。
これらの相乗効果により、金属箔張基板10A(回路基板10)の放熱性をより一層向上でき、その結果、金属箔張基板10Aのヒートサイクル特性をより一層向上させることができる。
このような粘度挙動を有する第2の樹脂組成物は、例えば、前述した樹脂材料の種類や量、フィラーの種類や量、また、樹脂材料にフェノキシ樹脂が含まれる場合には、その種類や量を適宜調整することにより得ることできる。特に、エポキシ樹脂として、ナフタレン型エポキシ樹脂等の流動性の良い樹脂を用いることにより、上記のような粘度特性が得られ易くなる。
[2]
次に、放熱金属板7を用意する。その後、図3(b)に示すように、金属箔4Aと放熱金属板7とが、層5Aを介して互いに接近するように、それらを加圧するとともに加熱する。
次に、放熱金属板7を用意する。その後、図3(b)に示すように、金属箔4Aと放熱金属板7とが、層5Aを介して互いに接近するように、それらを加圧するとともに加熱する。
これにより、第1の領域15に対応して、層5Aに放熱金属板7が貼り合わされる(図3(c)参照。)。
この際、層5Aは、層5Aが熱硬化性を有する場合には、好ましくは未硬化または半硬化する条件、より好ましくは半硬化する条件で加熱および加圧される。また、層5Aが熱可塑性を有する場合には、層5Aは、加熱および加熱により溶融した後、冷却により固化する条件で、加熱および加圧される。
この加熱および加圧の条件は、例えば、層5Aに含まれる第2の樹脂組成物の種類によっても若干異なるが、以下のように設定される。
すなわち、加熱温度は、好ましくは80~200℃程度、より好ましくは170~190℃程度に設定される。
また、加圧する圧力は、好ましくは0.1~3MPa程度、より好ましくは0.5~2MPa程度に設定される。
さらに、加熱および加圧する時間は、10~90分程度であるのが好ましく、30~60分程度であるのがより好ましい。
これにより、放熱金属板7の下面が層5Aに接合され、その結果、層5Aに放熱金属板7が貼り合わされる。
なお、層5Aが熱硬化性を有する場合、層5Aを未硬化または半硬化とするかの選択は、次のように行われる。例えば、本工程[2]において、層5Aに対する放熱金属板7の貼り合わせを優先する際には、層5Aを半硬化の状態とする。一方、次工程[3]において、樹脂層5と絶縁部6との界面における密着性を向上させることを優先する際には、層5Aを未硬化の状態とする。
[3]
次に、層5Aの平面視で、放熱金属板7を取り囲むように層5A上に絶縁部6を形成する。
次に、層5Aの平面視で、放熱金属板7を取り囲むように層5A上に絶縁部6を形成する。
すなわち、層5Aの上面の放熱金属板7が位置しない第2の領域16を覆うように絶縁部6を形成する。
さらに、この際、層5Aが熱硬化性を有する場合には、層5Aが硬化することにより樹脂層5が形成される。また、層5Aが熱可塑性を有する場合には、層5Aを溶融後、再度、固化することにより樹脂層5が形成される(図3(d)参照。)。
絶縁部6を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、第1の樹脂組成物を溶融させた状態で、層5Aの上面の放熱金属板7が位置しない第2の領域16を覆うように層5Aの上面側に第1の樹脂組成物を供給した後、この溶融状態の第1の樹脂組成物を成形する方法が挙げられる。かかる方法によれば、層5Aの上面の第2の領域16に対して、優れた精度で位置選択的に絶縁部6を形成することができる。
以下、かかる方法により、絶縁部6を形成する場合について詳述する。
なお、第1の樹脂組成物としては、顆粒状(ペレット状)、シート状、短冊状、または、タブレット状の何れであっても良い。以下では、タブレット状をなす第1の樹脂組成物を用いる場合を一例に説明する。
なお、第1の樹脂組成物としては、顆粒状(ペレット状)、シート状、短冊状、または、タブレット状の何れであっても良い。以下では、タブレット状をなす第1の樹脂組成物を用いる場合を一例に説明する。
[3-1]まず、図4に示すように、成形金型100が備える上型110と下型120とを重ね合わせることにより形成されるキャビティ(収納空間)121に、層5A上に接合された放熱金属板7を、放熱金属板7が上側になるようにして、収納する。その後、上型110と下型120との型締めを行う。
なお、この際、放熱金属板7の厚さ方向で、供給路113の下側開口と放熱金属板7とが重ならず、かつ、上型110の下面と放熱金属板7の上面とが互いに接するようにして、層5A上に接合された放熱金属板7を、キャビティ121内に収納する。これにより、後工程において形成される絶縁部6を、絶縁部6の厚さが放熱金属板7の厚さと同一となるように形成することができる。すなわち、絶縁部6が、放熱金属板7の上面に形成されることなく、絶縁部6の上面と放熱金属板7の上面とで平坦面が構成されるように、層5Aの上面の第2の領域16に選択的に絶縁部6を設けることができる。
なお、この際、放熱金属板7の厚さ方向で、供給路113の下側開口と放熱金属板7とが重ならず、かつ、上型110の下面と放熱金属板7の上面とが互いに接するようにして、層5A上に接合された放熱金属板7を、キャビティ121内に収納する。これにより、後工程において形成される絶縁部6を、絶縁部6の厚さが放熱金属板7の厚さと同一となるように形成することができる。すなわち、絶縁部6が、放熱金属板7の上面に形成されることなく、絶縁部6の上面と放熱金属板7の上面とで平坦面が構成されるように、層5Aの上面の第2の領域16に選択的に絶縁部6を設けることができる。
そして、タブレット状をなす第1の樹脂組成物130を、上型110が備えるポット111内に収納する。
[3-2]次に、成形金型100を加熱して、ポット111内の第1の樹脂組成物130を加熱溶融しつつ、プランジャー112をポット111内に挿入する。これにより、第1の樹脂組成物130を加圧する。
これにより、溶融状態とされた第1の樹脂組成物130が供給路113を介して、キャビティ121内に移送される。
[3-3]次に、プランジャー112をポット111内に挿入することにより、キャビティ121内に収納された金属箔4Aを加熱および加圧した状態で、溶融した第1の樹脂組成物130が第2の領域16に位置する層5A上を覆うようにキャビティ121内に充填される。
そして、溶融した第1の樹脂組成物130を硬化させることにより絶縁部6を形成する。これにより、層5Aの平面視で、放熱金属板7を取り囲むようにして絶縁部6が形成される。
また、層5Aが熱硬化性を有する場合には、この加熱および加圧により、層5Aが硬化することにより樹脂層5が形成される。層5Aが熱可塑性を有する場合には、層5Aが溶融した後、層5Aを冷却して再度固化することにより樹脂層5が形成される。
かかる工程における加熱および加圧の条件は、特に限定されないが、例えば、以下のように設定される。
すなわち、加熱温度は、好ましくは80~200℃程度、より好ましくは170~190℃程度に設定される。
また、加圧する圧力は、好ましくは2~10MPa程度、より好ましくは3~7MPa程度に設定される。
さらに、加熱および加圧する時間は、1~60分程度であるのが好ましく、3~15分程度であるのがより好ましい。
温度、圧力および時間をかかる条件に設定することにより、樹脂層5と絶縁部6との界面付近において、樹脂層5に含まれるフィラーが絶縁部6側に分散して樹脂層5と絶縁部6とが混在した状態で、樹脂層5と絶縁部6とが形成される。そのため、樹脂層5と絶縁部6との密着性を向上させることができる。
また、第1の樹脂組成物130の溶融粘度は、175℃において、10~3000Pa・s程度であるのが好ましく、30~2000Pa・s程度であるのがより好ましい。これにより、樹脂層5の平面視で、放熱金属板7を取り囲むようにして絶縁部6をより確実に形成することができる。
なお、175℃における溶融粘度は、例えば、島津製作所製の熱流動評価装置(フローテスタ)により測定することができる。
また、プランジャー112をポット111内に挿入することにより生じる圧力により、金属箔4Aは、下型120が備えるキャビティ121の底面に押し付けられるのが好ましい。これにより、溶融した第1の樹脂組成物130の金属箔4Aの下面に対する回り込みが防止される。その結果、金属箔4Aの下面における絶縁部6の形成が的確に防止される。よって、金属箔4Aをパターニングすることにより得られる配線4が絶縁部6により覆われることを防止できる。それによって、半導体装置1を含む電子部品と配線4との電気的な接続が阻害されるのを防止することができる。
以上のような工程を経て、金属箔張基板10Aが製造される。
以上のような工程を経て、金属箔張基板10Aが製造される。
また、この金属箔張基板10Aが備える金属箔4Aをパターニングして、半導体装置1が備える接続端子12に電気的に接続する端子を有する配線4を形成する。これにより、基材8上に配線4が形成された回路基板10が製造される。なお、金属箔4Aをパターニングする方法としては、特に限定されないが、例えば、次のような方法が挙げられる。形成すべき配線4のパターン(形状)に対応するレジスト層を金属箔4A上に形成する。その後、このレジスト層をマスクとして用いて、ウエットエッチング法またはドライエッチング法により、レジスト層の開口部から露出する金属箔4Aをエッチングする。
なお、本実施形態では、前記工程[3-1]~[3-3]を経ることにより、1つの金属箔張基板10Aを得る場合について説明した。しかし、本発明は、かかる場合に限定されず、例えば、前記工程[3-1]において、複数の放熱金属板7が層5A上に接合された積層体をキャビティ121に収納し、その後、前記工程[3-2]、[3-3]を経て得られた1つの金属箔張基板10Aを、その厚さ方向に裁断(切断)することで、複数の金属箔張基板10Aを得るようにしてもよい。なお、この裁断は、(I)前記工程[3-3]の後、(II)金属箔4Aをパターニングして複数の配線4を基材8上に形成した後、または、(III)複数の配線4にそれぞれ対応して複数の半導体装置1を回路基板10上に搭載した後の何れの段階で実行されても良い。この裁断は、前記(III)の段階で実行されることが好ましい。これにより、複数の発熱体搭載基板50を一括して製造することができる。
また、本実施形態では、工程[2]と、工程[3]とを別工程で行うこととした。しかし、本発明は、これに限定されず、例えば、ポット111内への第1の樹脂組成物130の装填を省略した状態で、プランジャー112をポット111内に挿入することで、放熱金属板7の金属箔4Aに対する押圧を実施することが可能であれば、工程[2]と工程[3]とを、キャビティ121内で一括して実施するようにしてもよい。
かかる構成の発熱体搭載基板50は、各種電子機器が備える基板(一部品)として搭載される。
<第2実施形態>
次に、本発明の発熱体搭載基板の第2実施形態について説明する。
次に、本発明の発熱体搭載基板の第2実施形態について説明する。
図5は、本発明の発熱体搭載基板の第2実施形態を示す縦断面図、図6は、図5中の矢印A方向から見た図(平面図)である。
以下、第2実施形態の発熱体搭載基板51について、前記第1実施形態の発熱体搭載基板50との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図5に示す発熱体搭載基板51は、第1実施形態の回路基板10の構成と異なる構成の回路基板10’の上面および下面の双方に、それぞれ、半導体装置1が搭載されていること以外は、図1、2に示す発熱体搭載基板50と同様である。
すなわち、第2実施形態の発熱体搭載基板51において、回路基板10’は、樹脂層5と、樹脂層5の平面視で第1の領域15に対応して樹脂層5を覆う放熱金属板7と、第2の領域16に対応して樹脂層5を覆う絶縁部6と、これら放熱金属板7および絶縁部6をその下面で覆う樹脂層5とを備える基材8’と、この基材8’の上面および下面にそれぞれ設けられた配線4とを備えている。そして、2つの半導体装置1は、それぞれ、接続端子12において配線4と電気的に接続された状態で、基材8’が有する配線4に搭載されている。
また、基材8’において、放熱金属板7は、樹脂層5の平面視で第1の領域15に対応して樹脂層5を覆う。絶縁部6は、樹脂層5の平面視で第2の領域16に対応して樹脂層5を覆う。本実施形態では、図6に示すように、放熱金属板7は、基材8’(回路基板10’)の1つの側面において露出している。この露出する放熱金属板7の露出面から、2つの半導体装置1において生じた熱が放熱される。
このような第2実施形態の発熱体搭載基板51によっても、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、かかる構成の発熱体搭載基板51は、次のように得られる。まず、基材8’の上面および下面の双方にそれぞれ金属箔4Aが設けられた金属箔張基板(本発明の金属箔張基板)を用意する。次に、これら双方の金属箔4Aをパターニングして配線4を得る。その後、配線4に半導体装置1を搭載する。
<第3実施形態>
次に、本発明の発熱体搭載基板の第3実施形態について説明する。
次に、本発明の発熱体搭載基板の第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の発熱体搭載基板の第3実施形態を示す縦断面図である。
以下、第3実施形態の発熱体搭載基板52について、前記第1実施形態の発熱体搭載基板50との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図7に示す発熱体搭載基板52は、第1実施形態の回路基板10の構成と異なる構成の回路基板10”の上面に、第1実施形態の半導体装置1の構成と異なる構成の半導体装置1’が搭載されていること以外は、図1、2に示す発熱体搭載基板50と同様である。
すなわち、第3実施形態の発熱体搭載基板52において、回路基板10”は、基材8’と、半導体装置1’を搭載する位置に対応する位置に開口部を備える配線4’とを備えている。そして、半導体装置1’は、半導体素子17と、半導体素子17と配線4’とを電気的に接続するボンディングワイヤー18と、半導体素子17およびボンディングワイヤー18を封止するモールド部19とを有している。半導体素子17は、配線4’の開口部において樹脂層5上に接合される。さらに、半導体素子17が備える端子と配線4’が備える端子とが、ボンディングワイヤー18を介して電気的に接続される。この状態で、これらは、配線4’の開口部を包含するように、配線4’の上面側でモールド部19により封止されている。
このような発熱体搭載基板52では、半導体装置1’が備える半導体素子17が、基材8’が備える樹脂層5に接合されており、半導体素子17において生じた熱が、半導体素子17に接合された樹脂層5さらには放熱金属板7を介して放熱されることから、この熱の放熱効率の向上が図られる。
このような第3実施形態の発熱体搭載基板52によっても、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、図7では、配線4’の開口部において放熱金属板7に樹脂層5が設けられている。半導体素子17において生じた熱は、樹脂層5を介して放熱金属板7に伝達される。しかし、樹脂層5は、これに限定されず、配線4’の開口部において省略され、半導体素子17は、放熱金属板7上に接合されてもよい。これにより、半導体素子17において生じた熱を、樹脂層5を介することなく、放熱金属板7に直接伝達させるようにしてもよい。かかる構成とすることで、半導体素子17において生じた熱のさらなる放熱効率の向上が図られる。
以上、本発明の金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができる。また、本発明の金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板に任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明では、前記第1~第3実施形態で示した任意の2以上の構成を組み合わせてもよい。
さらに、本発明の発熱体搭載基板は、前述した実施形態に限定されない。すなわち、本発明は、発熱体として半導体装置を回路基板に搭載する発熱体搭載基板に限定されない。本発明は、発熱体としてのサーミスタのような抵抗、コンデンサー、ダイオードパワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のようなパワートランジスタ、リアクトル、LED(発光ダイオード)、LD(レーザダイオード)、有機EL素子のような発光素子およびモータ等を回路基板に搭載する発熱体搭載基板に適用できる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこれに限定されない。
1. 試験片の製造
以下のようにして試験片を製造した。
以下のようにして試験片を製造した。
(実施例1A)
1.1 第2の樹脂組成物(ワニス)の調製
[1]まず、ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(三菱化学製、4275、重量平均分子量6.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)40.0質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC製、850S、エポキシ当量190)55.0質量部、2-フェニルイミダゾール(四国化成製2PZ)3.0質量部、シランカップリング剤としてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製KBM-403)2.0質量部を秤量した。これらをシクロヘキサノン400質量部に溶解し、混合させて混合液を得た。高速撹拌装置を用いて混合液を撹拌することで、樹脂材料を含むワニスを得た。
1.1 第2の樹脂組成物(ワニス)の調製
[1]まず、ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(三菱化学製、4275、重量平均分子量6.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)40.0質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC製、850S、エポキシ当量190)55.0質量部、2-フェニルイミダゾール(四国化成製2PZ)3.0質量部、シランカップリング剤としてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製KBM-403)2.0質量部を秤量した。これらをシクロヘキサノン400質量部に溶解し、混合させて混合液を得た。高速撹拌装置を用いて混合液を撹拌することで、樹脂材料を含むワニスを得た。
[2]次に、アルミナ(日本軽金属製、平均粒径A3.2μm、一次粒径B3.6μm、平均粒径A/一次粒径B=0.9の市販品(Lot No. Z401))800gを秤量した。次に、純水1300mLが収納されたプラスチック製容器内にアルミナを投入してアルミナ溶液を得た。その後、直径50mmの羽根を備えるディスパーザー(特殊機化工業社製、「R94077」)を用いて、回転数5000rpm×攪拌時間15分間の条件で、アルミナ溶液を撹拌した。これにより、アルミナを水洗した。
その後、アルミナ溶液を15分間静置し、上澄み液を得た。次に、50mlの上澄み液をスポイトで採取し、ろ過してろ過液を得た。その後、ろ過液のpHを測定した。そのpH値が7.0となるまで、上澄み液をデカンテーションで除去した。その後に、前記アルミナの水洗を複数回行なった。
[3]次に、上述したように水洗が施されたアルミナを、20分間放置した。その後に、上澄み液をデカンテーションで除去した。その後、そのプラスチック製容器にアセトン1000mLを投入して、アルミナとアセトンとの混合液を得た。その後、前記ディスパーザーを用いて、回転数800rpm×攪拌時間5分間の条件でアルミナとアセトンとの混合液を撹拌した。
そして、アルミナとアセトンとの混合液を12時間放置し、上澄み液を得た。その後に、上澄み液を除去した。
そして、アルミナとアセトンとの混合液を12時間放置し、上澄み液を得た。その後に、上澄み液を除去した。
[4]次に、上澄み液が除去された後のアルミナをステンレスバットに映した。全排気型箱型乾燥機(タバイ社製、「PHH-200」)を用いて、乾燥温度40℃×乾燥時間1時間の条件でアルミナを乾燥することで、洗浄アルミナ(フィラー)を得た。
その後、この洗浄アルミナを、200℃×24時間の条件で乾燥させた後、85℃×85%RHの条件で放置した。こうして、洗浄アルミナの含水率を0.18質量%とした。
なお、このアルミナの含水量は、示差熱天秤装置(TG-DTA)を用いて測定した25℃と500℃における質量の差により計算された。
[5]次に、前記工程[1]で予め用意した樹脂材料を含むワニスに、洗浄アルミナ(505.0質量部)を、ディスパーザー(特殊機化工業社製、「R94077」)を用いて、回転数1000rpm×攪拌時間120分間の条件で混合した。これにより、アルミナの樹脂固形分比83.5重量%(60.0体積%)の第2の樹脂組成物を得た。
1.2 金属箔上への樹脂層形成用層の成膜
幅260mm、厚さ35μmのロール状銅箔(日本電解製、YGP-35)の粗化面に、上記1.1で得られた第2の樹脂組成物をコンマコーターにて塗布した。次に、100℃で3分、150℃で3分の条件で第2の樹脂組成物を加熱乾燥することで、銅箔上に厚さ100μmの樹脂層形成用層(層)を形成した。これにより、積層体を得た。
幅260mm、厚さ35μmのロール状銅箔(日本電解製、YGP-35)の粗化面に、上記1.1で得られた第2の樹脂組成物をコンマコーターにて塗布した。次に、100℃で3分、150℃で3分の条件で第2の樹脂組成物を加熱乾燥することで、銅箔上に厚さ100μmの樹脂層形成用層(層)を形成した。これにより、積層体を得た。
なお、かかる条件で第2の樹脂組成物を乾燥させることにより、層は、半硬化の状態となっている。積層体を縦65mm×横100mmにカットして金属箔とした。
1.3 タブレット状をなす第1の樹脂組成物の調製
ジメチレンエーテル型レゾール樹脂(住友ベークライト製R-25)30部、メチロール型レゾール樹脂(住友ベークライト製 PR-51723)7部、ノボラック型樹脂(住友ベークライト製 A-1084)4部、水酸化アルミニウム15部、ガラス繊維(日東紡績製)10部、焼成クレー12部、有機質充填材、硬化促進剤、離型剤、顔料他22部を配合して混合物を得た。次に、加熱ロールにより混合物を混練して混練物を得、混練物を冷却した。その後、混練物を粉砕して得られた粉砕物をタブレット化することにより、タブレット状をなす第1の樹脂組成物を得た。
ジメチレンエーテル型レゾール樹脂(住友ベークライト製R-25)30部、メチロール型レゾール樹脂(住友ベークライト製 PR-51723)7部、ノボラック型樹脂(住友ベークライト製 A-1084)4部、水酸化アルミニウム15部、ガラス繊維(日東紡績製)10部、焼成クレー12部、有機質充填材、硬化促進剤、離型剤、顔料他22部を配合して混合物を得た。次に、加熱ロールにより混合物を混練して混練物を得、混練物を冷却した。その後、混練物を粉砕して得られた粉砕物をタブレット化することにより、タブレット状をなす第1の樹脂組成物を得た。
なお、レゾール型フェノール樹脂としては、以下のようにして得られたジメチレンエーテル型のレゾール型フェノール樹脂(固形)を主成分として用いた。まず、還流コンデンサー撹拌機、加熱装置、真空脱水装置を備えた反応釜内に、フェノール(P)とホルムアルデヒド(F)とをモル比(F/P)=1.7で仕込んだ。この反応釜に酢酸亜鉛をフェノール100重量部に対して0.5重量部添加して混合物を得た。次に、この混合物のpHを5.5に調整し、還流反応を3時間行った。その後、真空度100Torr、温度100℃で2時間水蒸気蒸留を行って未反応フェノールを除去した。さらに、真空度100Torr、温度115℃で1時間反応させることによりジメチレンエーテル型のレゾール型フェノール樹脂を得た。このジメチレンエーテル型のレゾール型フェノール樹脂の数平均分子量は、800であった。
1.4 樹脂層上への絶縁部の形成
まず、成形金型100が備えるキャビティ121に、層が形成された金属箔を、層が上側になるように収納した。その後、ポット111内にタブレット状をなす第1の樹脂組成物を収納した。
まず、成形金型100が備えるキャビティ121に、層が形成された金属箔を、層が上側になるように収納した。その後、ポット111内にタブレット状をなす第1の樹脂組成物を収納した。
次に、ポット111内の第1の樹脂組成物を加熱溶融しつつ、プランジャー112をポット111内に挿入した。これにより、第1の樹脂組成物が加熱および加圧された状態で、溶融した第1の樹脂組成物が層を覆うようにキャビティ内に充填した。これにより、層上に溶融した第1の樹脂組成物を供給した。
そして、溶融した第1の樹脂組成物と、層とを硬化させることにより、金属箔に、樹脂層と絶縁部とがこの順で積層された実施例1Aの試験片を得た(図8参照。)。
なお、第1の樹脂組成物および層を硬化させる際の条件は、以下のように設定した。
・加熱温度 : 175℃
・加圧時の圧力 : 5.0MPa
・加熱/加圧時間: 3分
・加圧時の圧力 : 5.0MPa
・加熱/加圧時間: 3分
(実施例2A~7A)
前記1.2において成膜する層の硬化の状態、前記1.4において絶縁部を形成する際の条件を表1に示すように変更したこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、実施例2A~7Aの試験片を得た。
前記1.2において成膜する層の硬化の状態、前記1.4において絶縁部を形成する際の条件を表1に示すように変更したこと以外は、前記実施例1Aと同様にして、実施例2A~7Aの試験片を得た。
2.試験片の評価
各実施例の試験片について、それぞれ、その厚さ方向に沿って切断した。その後、得られた切断面の樹脂層と絶縁部との界面付近を、電子顕微鏡を用いて観察した。
各実施例の試験片について、それぞれ、その厚さ方向に沿って切断した。その後、得られた切断面の樹脂層と絶縁部との界面付近を、電子顕微鏡を用いて観察した。
この電子顕微鏡による観察により得られた、各実施例の試験片における前記界面付近の電子顕微鏡写真を図9~15に示す。
図9~15に示す電子顕微鏡写真から明らかなように、各実施例では、樹脂層と絶縁部との界面において、空隙が形成されることなく、樹脂層と絶縁部とが優れた密着性をもって接合されていた。
特に、層を半硬化状態とした実施例1~5では、樹脂層5に含まれるフィラーが絶縁部6側に分散しており、樹脂層と絶縁部とがより優れた密着性をもって接合される結果となった。
なお、加圧時の圧力を2.5MPaとした実施例2、4、7では、樹脂層5中に若干のボイドの発生が認められた。
また、実施例1Aについて、前記切断面における絶縁部の厚さを、ピッチ1mmの間隔で20箇所測定したところ、その平均厚さは、85±10μmとなっていた。この測定結果から、形成された絶縁部は、均一な膜厚を有していることが分かった。
本発明の金属箔張基板の構成とすることで、搭載すべき発熱体から発せられた熱を効率よく放熱し得る回路基板を製造することができる。
そのため、本発明の回路基板に発熱体を搭載して発熱体搭載基板を得ることで、発熱体搭載基板において、発熱体から発せられた熱を、回路基板を介して効率よく放熱することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。
そのため、本発明の回路基板に発熱体を搭載して発熱体搭載基板を得ることで、発熱体搭載基板において、発熱体から発せられた熱を、回路基板を介して効率よく放熱することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。
Claims (10)
- 熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられる金属箔張基板であって、
平板状をなす金属箔と、
前記金属箔の一方の面に形成された樹脂層と、
前記樹脂層の平面視で、前記樹脂層の前記金属箔と反対の面の前記発熱体が搭載される領域を包含する第1の領域に対応して形成された、前記発熱体が発した熱を放熱する放熱金属板と、
前記樹脂層の前記金属箔と反対の面の前記第1の領域を除く第2の領域に対応して形成された絶縁部とを備え、
前記絶縁部は、第1の熱硬化性樹脂を含有する第1の樹脂組成物の硬化物で構成され、
前記樹脂層は、樹脂材料を含有し、前記第1の樹脂組成物と異なる第2の樹脂組成物の硬化物または固化物で構成されることを特徴とする金属箔張基板。 - 前記樹脂材料は、前記第1の熱硬化性樹脂と異なる第2の熱硬化性樹脂であり、
前記樹脂層は、前記第2の熱硬化性樹脂の硬化物で構成されている請求項1に記載の金属箔張基板。 - 前記第2の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である請求項2に記載の金属箔張基板。
- 前記第2の樹脂組成物は、さらにフィラーを含有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の金属箔張基板。
- 前記フィラーは、主として酸化アルミニウムで構成された粒子を含んでいる請求項4に記載の金属箔張基板。
- 前記フィラーは、前記樹脂層の前記絶縁部側に分散している請求項4または5に記載の金属箔張基板。
- 前記第1の熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の金属箔張基板。
- 前記絶縁部の前記樹脂層と反対の面と、前記放熱金属板の前記樹脂層と反対の面とにより、平坦面が構成される請求項1ないし7のいずれか1項に記載の金属箔張基板。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の金属箔張基板を用いて形成された回路基板であって、
前記金属箔をパターニングすることで形成された、前記発熱体を電気的に接続する端子を備える回路を有することを特徴とする回路基板。 - 請求項9に記載の回路基板と、前記端子に電気的に接続して、前記回路基板に搭載された前記発熱体とを備えることを特徴とする発熱体搭載基板。
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Citations (1)
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JPH04125953A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Ibiden Co Ltd | 電子部品搭載用基板及びその製造法 |
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JPH04125953A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Ibiden Co Ltd | 電子部品搭載用基板及びその製造法 |
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