WO2020161796A1 - 回路基板の製造方法、回路基板、半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板用部材の製造方法、金属板、及び回路基板用部材 - Google Patents

回路基板の製造方法、回路基板、半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板用部材の製造方法、金属板、及び回路基板用部材 Download PDF

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circuit board
metal plate
convex pattern
manufacturing
thickness
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French (fr)
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一也 木口
格 山浦
戸川　光生
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日立化成株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern

Definitions

  • the present disclosure relates to a circuit board manufacturing method, a circuit board, a semiconductor device, a semiconductor device manufacturing method, a circuit board member manufacturing method, a metal plate, and a circuit board member.
  • printed circuit boards are widely used as circuit boards that enable high-density mounting of electronic components on the boards.
  • an insulating layer is arranged between a metal plate processed into a circuit state and a heat spreader, and a substrate of a laminated structure is formed by hot pressing. Form once. After that, the space between adjacent circuits is filled with resin.
  • the circuit board is formed by a method in which the lead frame whose circuit is not plate-shaped is attached to the insulating layer all at once, the position of the circuit may be displaced or the insulating layer may rise when pressure is applied.
  • a circuit board is manufactured by pushing a metal member processed into a circuit state into an insulating layer softened by heating.
  • a void is generated at the interface between the metal member and the insulating layer, the position of the metal member is displaced, the extruded resin rises, and the dimensions change. As a result, the insulation reliability may decrease.
  • a method for producing a circuit for large current a method in which a resin is provided in advance between the circuits to form a sheet-like structure and this is arranged on the substrate can be considered. According to this method, since the resin is provided between the circuits in advance, it is possible to suppress the positional deviation. Further, when the circuit is arranged on the insulating layer by hot pressing or the like, it is possible to suppress the swelling of the insulating layer, and to suppress the occurrence of cracks, voids, and the like. However, since this method has a step of previously providing a resin between circuits by compression molding, transfer molding, etc., it cannot be said that it is necessarily simple as a manufacturing process of a large current circuit.
  • the present disclosure discloses a method of manufacturing a circuit board capable of manufacturing a circuit board having excellent insulation reliability by a simple process, a method of manufacturing a member for circuit board, a circuit board manufactured by the method of manufacturing the circuit board, Another object is to provide a semiconductor device using the circuit board and a manufacturing method thereof. Another object of the present disclosure is to provide a metal plate used for manufacturing a circuit board having excellent insulation reliability by a simple manufacturing process, and a circuit board member using the metal plate.
  • Means for solving the above problems include the following aspects. ⁇ 1> Preparing a metal plate having a convex pattern; Disposing a resin layer between the metal plate and a substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed; and the convex shape of the metal plate. Removing at least a part of the portion other than the pattern of A method of manufacturing a circuit board, comprising: ⁇ 2> The circuit according to ⁇ 1>, wherein a ratio of a thickness of a portion other than the convex pattern to a thickness of the convex pattern portion of the metal plate is 0.01 to 0.9. Substrate manufacturing method.
  • ⁇ 3> The circuit board according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein a difference between a thickness of the convex pattern portion and a thickness of a portion other than the convex pattern in the metal plate is 1 mm to 10 mm.
  • ⁇ 4> The method for manufacturing a circuit board according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein a thickness of a portion of the metal plate other than the convex pattern is 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • ⁇ 5> The circuit board according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the resin layer is arranged by disposing a resin sheet between the metal plate and the substrate. Production method.
  • ⁇ 6> The method for manufacturing a circuit board according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein disposing the resin layer is performed by molding.
  • ⁇ 7> The method for manufacturing a circuit board according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein at least a part of the portion other than the convex pattern is removed by etching.
  • ⁇ 8> A circuit board manufactured by the manufacturing method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>.
  • ⁇ 9> A semiconductor device comprising the circuit board according to ⁇ 8> and a semiconductor element.
  • a method for manufacturing a semiconductor device which comprises disposing a semiconductor element in a circuit on the circuit board according to ⁇ 8>.
  • ⁇ 11> Preparing a metal plate having a convex pattern; and, of the metal plate and a substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed.
  • a method for manufacturing a member for circuit board comprising: ⁇ 12> A metal plate having a convex pattern used for manufacturing a circuit board.
  • ⁇ 14> The metal plate according to ⁇ 12> or ⁇ 13>, wherein the difference between the thickness of the convex pattern portion and the thickness of the portion other than the convex pattern is 1 mm to 10 mm.
  • ⁇ 15> The metal plate according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 14>, wherein a thickness of a portion other than the convex pattern is 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • ⁇ 16> The metal plate according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 15>, A substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed, A resin layer disposed between the metal plate and the substrate, A member for a circuit board having: ⁇ 17> Preparing the circuit board member according to ⁇ 16>; and removing at least a part of a portion of the circuit board member other than the convex pattern of the metal plate, A method of manufacturing a circuit board, comprising:
  • a circuit board manufacturing method capable of manufacturing a circuit board having excellent insulation reliability by a simple process, a circuit board member manufacturing method, a circuit board manufactured by the circuit board manufacturing method, and Provided are a semiconductor device using a circuit board and a manufacturing method thereof. Further, according to the present disclosure, there are provided a metal plate used for manufacturing a circuit board having excellent insulation reliability by a simple manufacturing process, and a circuit board member using the metal plate.
  • the term “process” includes not only a process independent from other processes but also the process if the purpose of the process is achieved even when the process cannot be clearly distinguished from the other process. ..
  • the numerical range indicated by using “to” includes the numerical values before and after "to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in other stages. ..
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.
  • each component may include a plurality of types of corresponding substances.
  • the content rate of each component means the total content rate of the plural kinds of substances present in the composition unless otherwise specified.
  • the term “layer” may include a case where the layer is formed in a part of the area in addition to a case where the layer is formed in the entire area when the area is observed. included.
  • the term “laminate” refers to stacking layers, two or more layers may be combined and two or more layers may be removable.
  • ⁇ Circuit board manufacturing method>> A method of manufacturing a circuit board according to an embodiment of the present disclosure, Providing a metal plate having a convex pattern; Disposing a resin layer between the metal plate and a substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed; and the convex shape of the metal plate. Removing at least a part of the portion other than the pattern of including.
  • a circuit board having excellent insulation reliability can be provided by a simple process without requiring a step of preliminarily providing a resin between the circuits in order to suppress swelling of the insulating layer. Can be formed.
  • a metal member preliminarily processed into the shape of the circuit is placed on the insulating layer on the substrate without providing a resin layer between the circuits, and the circuit is pressed by the conventional method.
  • the unpressurized part rises, causing cracks and the like.
  • cracks are likely to occur, and a void is prevented from being generated in an unpressurized portion of the insulating layer. Can not.
  • a metal plate having a convex pattern is used between the metal plate and the board, instead of using a metal member processed in advance into a circuit shape. Since the resin layer is formed, it is possible to suppress the generation of cracks, the generation of voids, and the like due to pressure, and it is possible to manufacture a circuit board having excellent insulation reliability. Further, the thermal conductivity in the surface direction of the resin layer is improved, and the heat dissipation tends to be enhanced.
  • a metal plate having a convex pattern is used instead of using a metal member preliminarily processed into a circuit shape, a resin layer is provided between the circuits. Even if it is not provided, it becomes possible to form a flow path of the resin composition between the metal plate and the substrate. This allows the resin layer provided between the circuit and the substrate to be formed by molding.
  • the method of manufacturing the circuit board of the present embodiment it is possible to expand the choice of manufacturing steps for obtaining the circuit board having excellent insulation reliability.
  • each step of the method for manufacturing a circuit board according to this embodiment will be described in detail.
  • a metal plate having a convex pattern is prepared.
  • the metal plate may be processed beforehand or may be manufactured.
  • Metal plate having a convex pattern The metal plate used in the method for manufacturing the circuit board of the present embodiment has a convex pattern.
  • the convex pattern is a portion that becomes a circuit when the circuit board is manufactured.
  • the term “metal plate” simply refers to a metal plate having the convex pattern.
  • Using a metal plate with a convex pattern makes it easier to control the cross-sectional shape of the circuit, making it possible to increase the thickness of the circuit. Therefore, the cross-sectional area of the circuit can be increased without increasing the width of the circuit, and a large current can be achieved while coping with the miniaturization of the circuit board. Further, by making the circuit thicker, the circuit promotes the diffusion of heat in the surface direction, so that the effect of suppressing the temperature rise of the circuit board can be expected.
  • the material of the metal plate is not particularly limited, and examples thereof include metals such as copper, silver, chrome copper, tungsten copper, nickel, nickel-plated copper, aluminum, and aluminum surface-modified with alumite. From the viewpoint of conductivity, it is preferable to contain copper.
  • the thickness of the metal plate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application of the manufactured circuit board. From the viewpoint of increasing the current of the circuit board, the thickness of the convex pattern portion on the metal plate is preferably 1 mm or more, more preferably 1.5 mm or more, and further preferably 2 mm or more. preferable. From the viewpoint of volume and weight, the thickness of the convex pattern portion may be, for example, 11 mm or less. When the thickness of the convex pattern portion differs depending on the part, the thickness of the convex pattern portion means the maximum thickness of the convex pattern portion which becomes the circuit portion.
  • the thickness of the convex pattern portion may be different depending on the portion, and may be the same, but from the viewpoint of equalizing the pressure applied to the resin layer when the resin layer and the metal plate are pressed and bonded,
  • the thickness of the convex pattern portion is preferably the same for all the portions.
  • the ratio of the thickness of the portion other than the convex pattern to the thickness of the convex pattern portion may be less than 1, and 0.01 to 0. It is preferably 9, more preferably 0.01 to 0.5, further preferably 0.01 to 0.2, and particularly preferably 0.01 to 0.1.
  • the thickness of the portion other than the convex pattern with respect to the thickness of the convex pattern portion The “ratio of the height” means the ratio of the minimum thickness of the portion other than the convex pattern to the maximum thickness of the convex pattern portion that becomes the circuit portion.
  • the “portion other than the convex pattern” refers to a portion other than the convex pattern that becomes the circuit portion when the metal plate is viewed in a plan view.
  • the difference between the thickness of the convex pattern portion and the thickness of the portion other than the convex pattern in the metal plate is not particularly limited, and is preferably 1 mm to 10 mm, more preferably 1 mm to 8 mm, More preferably, it is 1 mm to 5 mm. If at least one of the thickness of the convex pattern portion or the thickness of the portion other than the convex pattern is different depending on the portion, the maximum thickness of the convex pattern portion that becomes the circuit portion and the other than the convex pattern It is preferable that the difference in the minimum thickness of the portion is within the above range.
  • the thickness of the portion other than the convex pattern on the metal plate is not particularly limited as long as it is less than the thickness of the convex pattern portion, preferably 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m, and more preferably 30 ⁇ m to 500 ⁇ m. It is more preferably 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the portion other than the convex pattern is 10 ⁇ m or more, the pressure tends to be uniform when the metal plate and the resin layer are pressure-bonded to each other. If the thickness of the portion other than the convex pattern is 1000 ⁇ m or less, the circuit formation time is shortened and the cost tends to be reduced.
  • the width and length of the metal plate are not particularly limited, and can be selected according to the application of the circuit board manufactured using this. For example, each may be selected from the range of 350 ⁇ m to 70000 ⁇ m.
  • the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed may have unevenness to the extent that it does not adversely affect the insulating properties of the circuit board, but simplification of the process. From the viewpoint of averaging the pressure at the time of pressurization, it is preferable that there is no unevenness of 200 ⁇ m or more as the height of the unevenness, more preferably there is no unevenness of 100 ⁇ m or more, and there is no unevenness of 50 ⁇ m or more. Is more preferable, and flatness is particularly preferable.
  • the method for producing the metal plate is not particularly limited, and it can be produced by oil cutting, press molding, casting, powder metallurgy, welding, etching, etc.
  • Step of disposing resin layer> In this step, a resin layer is arranged between the metal plate and the substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed.
  • the substrate is a support that is bonded to the metal plate having the convex pattern via a resin layer.
  • the material of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include copper alloys such as copper, aluminum, tungsten copper, molybdenum copper, and nickel-plated copper.
  • the type of the substrate is not particularly limited, and may be a member having a heat dissipation function such as a heat spreader or a heat sink, a case having a flow path of air or water, a metal foil, a filler resin composite, or the like.
  • the surface of the substrate may be smooth or may be subjected to a roughening treatment for improving the adhesiveness with the resin layer.
  • the substrate is placed facing the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed. That is, the metal plate is arranged so that a convex pattern to be a circuit is present on the surface opposite to the surface facing the substrate.
  • the material of the resin layer is not particularly limited.
  • thermosetting resins such as epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, urethane resin, silicone resin, unsaturated polyester resin, acrylic resin, imide resin, and amidoimide resin can be used.
  • the material of the resin layer is preferably a thermosetting resin.
  • the resin used for the resin layer preferably contains at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone resin, amide imide resin and urethane resin, and from the viewpoint of moisture resistance.
  • the resin layer preferably contains an epoxy resin from the viewpoint of the balance of various characteristics.
  • the resin contained in the resin layer may be one kind or two or more kinds.
  • the resin layer may include a component other than the resin such as a filler (powder, fiber, etc.) as necessary.
  • the method of arranging the resin layer is not particularly limited.
  • a method of arranging a resin sheet between a metal plate and a substrate and performing a curing treatment if necessary, applying a resin composition for forming a resin layer to at least one surface of the metal plate and the substrate, and A method of performing a curing treatment and a method of performing molding according to the method From the viewpoint of workability, a method of disposing a resin sheet between the metal plate and the substrate is preferable. From the viewpoint of improving the insulating property, a method of applying the resin composition to at least one of the metal plate and the substrate, and molding are preferable.
  • the resin sheet When disposing the resin sheet between the metal plate and the substrate, the resin sheet may be made of a resin composition or may be an existing one.
  • the resin sheet may be attached to the surface of the metal plate facing the substrate, may be attached to the surface of the substrate facing the metal plate, or may be attached to both surfaces. From the viewpoint of improving the adhesion between the metal plate and the substrate and further improving the insulation reliability, the resin sheets are arranged on both the surface of the metal plate facing the substrate and the surface of the substrate facing the metal plate. It is preferable to bond resin sheets. In this case, the material and thickness of both resin sheets may be the same or different. The material and thickness of the resin sheet can be set according to the state of the metal plate and the base material (adhesiveness to the resin layer, etc.).
  • the resin layer may be formed using a semi-cured resin sheet.
  • a semi-cured (B stage) resin sheet may be placed between the metal plate and the substrate and post-cured to cure the resin sheet.
  • the method and conditions of the post-curing treatment are not particularly limited, and can be set according to the resin composition of the resin sheet and the like.
  • the method is not particularly limited. For example, it can be performed by applying the resin composition to at least one surface of the metal plate and the substrate by a dispense method, a spray method, a gravure method, screen printing, screen printing using a metal mask, transfer, or the like.
  • the resin composition When the resin composition is applied to dispose the resin layer, it is preferable to use a liquid resin composition.
  • a liquid resin composition When a liquid resin composition is used, a resin layer having an excellent insulating property tends to be obtained even when the surface of the metal plate or the substrate is not flat due to undulations, unevenness or the like.
  • the resin composition is “liquid” in the present disclosure, it means that it is liquid at least when the resin composition is applied to the metal plate or the substrate.
  • the liquid level is not particularly limited and can be selected depending on the surface condition of the metal plate or the substrate, the method of applying the resin composition, and the like.
  • the viscosity when the resin composition is applied to the member is preferably 10 Pa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the resin composition is measured with an E-type viscometer (for example, Toki Sangyo Co., Ltd., TV-33) at a temperature (for example, 18° C. to 23° C.) when the resin composition is applied to a member. The value is measured at 5 rotations/minute (rpm).
  • E-type viscometer for example, Toki Sangyo Co., Ltd., TV-33
  • the value is measured at 5 rotations/minute (rpm).
  • the resin composition may include a component such as a solvent that adjusts the viscosity.
  • the solvent may be removed by drying or the like after applying the resin composition onto the metal plate or the substrate.
  • the content of the solvent after removing the solvent is preferably 2% by mass or less of the entire resin composition, and more preferably 1% by mass or less.
  • the molding method When the resin layer is formed by molding, transfer molding, injection molding, compression molding and the like can be mentioned as the molding method.
  • the conditions for molding are not particularly limited, and for example, the molding temperature can be 100° C. to 220° C., the molding pressure can be 2 MPa to 15 MPa, and the molding time can be 5 seconds to 10 minutes.
  • the molding temperature can be 100° C. to 220° C.
  • the molding pressure can be 2 MPa to 15 MPa
  • the molding time can be 5 seconds to 10 minutes.
  • the back surface of the surface on which the convex pattern of the metal plate is formed is used. A flow path can be formed between the substrate and the substrate. Therefore, the resin layer having high insulation reliability can be formed relatively easily by molding.
  • the heating temperature is not particularly limited, and can be selected from the range of 50°C to 250°C, for example.
  • the pressure to be applied is not particularly limited, and can be selected from the range of 0.1 MPa to 50 MPa, for example. Further, for example, when the resin sheet is arranged and the resin layer is arranged, the pressure applied is preferably 0.1 MPa to 30 MPa, more preferably 1 MPa to 20 MPa, and further preferably 3 MPa to 15 MPa. Is more preferable.
  • a pressure of, for example, 30 MPa or more is applied, the generation of voids and cracks tends to be suppressed, and a resin layer tends to be preferably formed.
  • the resin layer is arranged by disposing a resin sheet between the metal plate and the substrate, 0.1 MPa to 30 MPa, and more preferably, from the viewpoint of adhesion between the resin layer and the metal plate and the substrate. It is preferable to apply a pressure of 1 MPa to 20 MPa, more preferably 3 MPa to 15 MPa. According to this method, since the metal plate before being processed into the final circuit is used to adhere to the resin, the pressure applied to the resin layer during pressurization is likely to be uniform. Therefore, there is a tendency that it is possible to easily produce a circuit board that suppresses the occurrence of voids and cracks and has excellent insulation reliability.
  • the pressurizing method is not particularly limited.
  • the pressurization may be performed from the substrate side with the metal plate fixed, from the metal plate side with the substrate fixed, or without fixing both. Pressurization may be performed under reduced pressure.
  • the pressurization may be performed at 50 kPa or less, 20 kPa or less, and 10 kPa or less. Pressurization under reduced pressure tends to suppress the generation of voids.
  • the heating method is not particularly limited. For example, there is a method of setting the temperature of the member used for pressurization to a desired temperature.
  • the metal plate having a convex pattern, the resin layer, and the substrate may be laminated in this order, sandwiched by a pair of hot plates, and heated while applying pressure.
  • the resin composition used when the resin layer is provided by applying the resin composition, when molding is performed, or when the resin sheet is produced from the resin composition
  • the composition is not particularly limited, and for example, a resin composition containing the above-mentioned thermosetting resin, a curing agent, a filler, and, if necessary, other components can be used.
  • the resin composition may be solid or liquid at 25°C.
  • the type of curing agent that may be contained in the resin composition is not particularly limited, and acid addition type curing agents, amine type curing agents, phenol type curing agents, polyaddition type curing agents such as mercaptan type curing agents, imidazole, etc.
  • latent curing agents include From the viewpoint of heat resistance and adhesiveness, amine curing agents or phenol curing agents are preferable. From the viewpoint of storage stability, a phenol-based curing agent is preferable.
  • the curing agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the material of the filler that may be included in the resin composition is not particularly limited, and a thermally conductive filler is preferable.
  • the filler may be non-conductive or conductive.
  • the use of a non-conductive filler tends to suppress deterioration of insulation. Further, the use of a conductive filler tends to improve the thermal conductivity of the resin layer.
  • non-conductive filler examples include aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silica (silicon oxide), aluminum hydroxide, barium sulfate and the like.
  • the conductive filler examples include gold, silver, nickel, copper and the like.
  • the filler is preferably at least one selected from the group consisting of aluminum oxide (alumina), boron nitride, magnesium oxide, aluminum nitride and silica (silicon oxide), and boron nitride And at least one selected from the group consisting of aluminum oxide (alumina).
  • the filler may be used alone or in combination of two or more.
  • "using two or more kinds of fillers together” means, for example, when using two or more kinds of fillers having the same component but different average particle diameters, when using two or more kinds of fillers having the same average particle diameter but different components, and the average. The case where two or more kinds of fillers having different particle diameters and kinds are used can be mentioned.
  • the shape of the filler is not particularly limited, and may be powdery, spherical, fibrous, or the like.
  • the spherical shape is preferable from the viewpoint of fluidity at the time of molding and abrasion of the mold.
  • components that may be contained in the resin composition include a curing accelerator, a silane coupling agent, a stress relaxation agent, a coloring agent, a flame retardant, a defoaming agent, a solvent and the like.
  • a curing accelerator e.g., a silane coupling agent
  • a stress relaxation agent e.g., a coloring agent
  • a flame retardant e.g., a flame retardant
  • defoaming agent e.g., a solvent and the like.
  • the thermal conductivity of the resin layer is not particularly limited and is preferably 3.0 W/(m ⁇ K) or more, more preferably 10 W/(m ⁇ K) or more, and 15 W/(m ⁇ K). It is more preferable that the above is satisfied.
  • the upper limit of the thermal conductivity is not particularly limited and may be, for example, 40 W/(m ⁇ K) or less.
  • the thermal conductivity of the resin layer is measured as follows. The thermal diffusivity of the resin layer is evaluated by a xenon flash method (for example, a trade name of NETZSCH: LFA447 nanoflash).
  • the thermal conductivity of the resin layer is obtained from the product of this value, the density measured by the Archimedes method, and the specific heat measured by DSC (differential scanning calorimetry device; for example, product name of Perkin Elmer: DSC Pyris1). ..
  • the thickness of the resin layer is not particularly limited and is, for example, preferably 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m, more preferably 30 ⁇ m to 800 ⁇ m, and further preferably 50 ⁇ m to 500 ⁇ m. When the thickness of the resin layer is 1000 ⁇ m or less, it tends to ensure sufficient heat dissipation. If the thickness of the resin layer is 10 ⁇ m or more, it tends to ensure sufficient insulation. As described above, when the resin layers are arranged by disposing the resin sheets on both the surface of the metal plate facing the substrate and the surface of the substrate facing the metal plate, the thickness of both resin sheets may be different. Let the total be the thickness of the resin layer.
  • the entire part may be removed or a part may be left without being removed.
  • parts other than the convex pattern may not be partially removed and may remain as a shape in which adjacent convex patterns are partially connected. .. 70% or more of the area of the entire portion of the metal plate other than the convex pattern is preferably removed in plan view, more preferably 80% or more is removed, More preferably, 90% or more is removed.
  • the method of removing the portion other than the convex pattern on the metal plate is not particularly limited. Examples include etching, laser cutting, oil cutting, and polishing. Etching is preferred from the standpoint of process simplicity. According to the method for manufacturing the circuit board of the present embodiment, since the metal plate having the convex pattern is used, the cross section of the circuit manufactured by etching has a tapered shape even if the circuit is made thicker in response to the increase in current. Is less likely to occur and the circuit tends to be easily produced.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the metal plate 1 before being integrated with the substrate via the resin layer.
  • a convex pattern is formed on a portion of the circuit board to be manufactured which is to be a circuit.
  • the metal plate 1 may be a pre-processed one or may be one manufactured by the method described above.
  • a resin layer 3 is arranged between a metal plate 1 and a substrate 5 arranged to face the back surface of the surface of the metal plate 1 on which the convex pattern is formed, It is a schematic sectional drawing when the member 200 for circuit boards was produced.
  • FIG. 1C is a schematic cross-sectional view when the circuit board 2 is manufactured by removing the portion other than the convex pattern in the metal plate 1 and manufacturing the circuit board 300. Note that FIG. 1C illustrates a case where the entire portion other than the convex pattern is removed, but a part of the portion may be left without being removed.
  • the circuit board according to the embodiment of the present disclosure is manufactured by the method for manufacturing the circuit board described above.
  • the circuit board in this embodiment has excellent insulation reliability.
  • a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure includes the circuit board and the semiconductor element described above.
  • a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure includes disposing a semiconductor element in a circuit on the circuit board described above.
  • the semiconductor element may be an active element, a passive element, or the like.
  • active elements include semiconductor chips, transistors, diodes, thyristors and the like.
  • passive elements include capacitors, resistors and coils. Further, it can be applied to a modularized electronic component in which a plurality of elements such as active elements and passive elements are built in.
  • the circuit board and the semiconductor device according to the present embodiment are suitable for a large current and tend to have excellent insulation reliability and heat dissipation. Therefore, a power semiconductor package such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Can be suitably used for IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • ⁇ Circuit board member manufacturing method>> A method for manufacturing a circuit board member according to an embodiment of the present disclosure, Preparing a metal plate having a convex pattern; and a resin between the metal plate and a substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed. Arranging layers, including.
  • the details of each step in the method for manufacturing a circuit board member of the present embodiment can be applied to the details of the step of preparing a metal plate and the step of disposing a resin layer in the method of manufacturing a circuit board.
  • the metal plate in one embodiment of the present disclosure is used for manufacturing a circuit board and has a convex pattern.
  • the details of the metal plate of the present embodiment the details described as the metal plate having the convex pattern in the method for manufacturing a circuit board can be applied.
  • the circuit board member according to the embodiment of the present disclosure is A metal plate having the above-mentioned convex pattern, A substrate arranged to face the back surface of the surface of the metal plate on which the convex pattern is formed, A resin layer disposed between the metal plate and the substrate, Have.
  • the details described in the method for manufacturing a circuit board can be applied to the details of the metal plate, the board, and the resin layer in the circuit board member of the present embodiment.
  • ⁇ Circuit board manufacturing method>> A method of manufacturing a circuit board according to an embodiment of the present disclosure, Preparing the circuit board member described above; and removing at least a part of a portion of the circuit board member other than the convex pattern of the metal plate, including.
  • the contents described above can be applied to the step of removing at least a part of the circuit board member and the part other than the convex pattern in the circuit board manufacturing method of the present embodiment.
  • Example 1>> [Preparation of metal plate having convex pattern]
  • the copper plate was processed by cutting and etching so that the thickness of the convex pattern portion and the thickness of the portion other than the convex pattern were the values shown in Table 1.
  • a copper plate was processed by cutting so that the thickness of the circuit part was the value shown in Table 2, and a plurality of separated circuit parts were manufactured.
  • a circuit board with a resin layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the circuit board was arranged on a sheet and that etching was not performed after the circuit board member was prepared. By the same method as in Example 1, the dielectric breakdown voltage and the amount of displacement were evaluated.
  • the circuit board can be manufactured by a simple method without causing positional displacement.
  • the manufactured circuit board has excellent insulation reliability.

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Abstract

回路基板の製造方法は、凸状のパターンを有する金属板を準備すること；前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること；及び前記金属板における前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、を含む。

Description

回路基板の製造方法、回路基板、半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板用部材の製造方法、金属板、及び回路基板用部材
　本開示は、回路基板の製造方法、回路基板、半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板用部材の製造方法、金属板、及び回路基板用部材に関する。
　電子機器の小型化及び高機能化の進展に伴い、電子部品を基板上に高密度実装することが可能な回路基板としてプリント基板が広く用いられている。
　一方、電子機器の使用環境の多様化に伴い、回路基板の電流容量の増大、すなわち大電流化が求められている。回路基板を大電流化する方法として、予め回路の状態に加工された金属部材を用いて大電流用回路（厚銅回路等）を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０１４－９９５７４号公報 特開２００１－３６２０１号公報
　特許文献１に記載の方法では、大電流化と放熱性を付与するため、回路の状態に加工された金属板とヒートスプレッダの間に絶縁層を配置して、熱プレスにより積層構造体の基板を一旦形成する。その後、隣接する回路の間を樹脂で充填する。しかしながらこの方法では、回路が板状ではないリードフレームを一括で絶縁層に貼り付ける手法で回路基板を形成するため、加圧時に回路の位置ずれを生じたり、絶縁層の盛り上がりが生じたりする結果、高信頼性が要求される金属基板の絶縁性に不安がある。
　特許文献２に記載の方法では、回路の状態に加工された金属部材を加熱により軟化させた絶縁層に押し込むことによって回路基板が製造される。しかしながらこの方法では、金属部材を樹脂基材に押し込む際に金属部材と絶縁層の界面にボイドが生じたり、金属部材の位置ずれ、押し出された樹脂の盛り上がり等が生じて寸法が変化したりする結果、絶縁信頼性が低下する可能性がある。
　また、大電流用回路を作製する方法として、回路間に予め樹脂を設けてシート状の構成とし、これを基板上に配置する方法も考えられる。この方法によれば、回路間に予め樹脂が設けられていることから、位置ずれを抑制することができる。また、回路を熱プレス等で絶縁層上に配置するときに絶縁層の盛り上がりを抑制することができ、クラック、ボイド等の発生を抑制することができる。しかしながら、この方法は、圧縮成形、トランスファーモールド等により予め回路間に樹脂を設ける工程を有することから、大電流用回路の製造工程として必ずしも簡便とはいえない。
　かかる状況に鑑み、本開示は簡便な工程により絶縁信頼性に優れる回路基板を作製可能な回路基板の製造方法及び回路基板用部材の製造方法、前記回路基板の製造方法により製造される回路基板、並びに当該回路基板を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することを課題とする。さらに、本開示は簡便な製造工程により絶縁信頼性に優れる回路基板を作製するために用いられる金属板、及び当該金属板を用いる回路基板用部材を提供することも課題とする。
　上記課題を解決するための手段は、以下の態様を含む。
＜１＞　凸状のパターンを有する金属板を準備すること；
　前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること；及び
　前記金属板における前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、
を含む、回路基板の製造方法。
＜２＞　前記金属板における、前記凸状のパターン部の厚さに対する、前記凸状のパターン以外の部分の厚さの比率が０．０１～０．９である、＜１＞に記載の回路基板の製造方法。
＜３＞　前記金属板における、前記凸状のパターン部の厚さと、前記凸状のパターン以外の部分の厚さとの差が１ｍｍ～１０ｍｍである、＜１＞又は＜２＞に記載の回路基板の製造方法。
＜４＞　前記金属板における、前記凸状のパターン以外の部分の厚さが１０μｍ～１０００μｍである、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
＜５＞　前記樹脂層を配置することが、前記金属板と前記基板との間に樹脂シートを配置することによって行われる、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
＜６＞　前記樹脂層を配置することがモールド成形によって行われる、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
＜７＞　前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去することがエッチングにより行われる、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
＜８＞　＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の製造方法により製造される回路基板。
＜９＞　＜８＞に記載の回路基板と半導体素子とを備える半導体装置。
＜１０＞　＜８＞に記載の回路基板における回路に半導体素子を配置することを含む、半導体装置の製造方法。
＜１１＞　凸状のパターンを有する金属板を準備すること；及び
　前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること、
を含む、回路基板用部材の製造方法。
＜１２＞　回路基板の製造に用いられる、凸状のパターンを有する金属板。
＜１３＞　前記凸状のパターン部の厚さに対する、前記凸状のパターン以外の部分の厚さの比率が０．０１～０．９である、＜１２＞に記載の金属板。
＜１４＞　前記凸状のパターン部の厚さと、前記凸状のパターン以外の部分の厚さとの差が１ｍｍ～１０ｍｍである、＜１２＞又は＜１３＞に記載の金属板。
＜１５＞　前記凸状のパターン以外の部分の厚さが１０μｍ～１０００μｍである、＜１２＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の金属板。
＜１６＞　＜１２＞～＜１５＞のいずれか１項に記載の金属板と、
　前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、
　前記金属板及び前記基板の間に配置された樹脂層と、
を有する、回路基板用部材。
＜１７＞　＜１６＞に記載の回路基板用部材を準備すること；及び
　前記回路基板用部材における前記金属板の前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、
を含む、回路基板の製造方法。       
　本開示によれば、簡便な工程により絶縁信頼性に優れる回路基板を作製可能な回路基板の製造方法及び回路基板用部材の製造方法、前記回路基板の製造方法により製造される回路基板、並びに当該回路基板を用いた半導体装置及びその製造方法が提供される。また、本開示によれば、簡便な製造工程により絶縁信頼性に優れる回路基板を作製するために用いられる金属板、及び当該金属板を用いる回路基板用部材が提供される。
本開示の回路基板の製造方法の一例を概略断面図を用いて示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
　本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
　本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
　本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
　本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
　本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
≪回路基板の製造方法≫
　本開示の一実施形態における回路基板の製造方法は、
　凸状のパターンを有する金属板を準備すること；
　前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること；及び
　前記金属板における前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、
を含む。
　本実施形態の回路基板の製造方法では、絶縁層の盛り上がり等を抑制するために予め回路の間に樹脂を設ける工程を必要とすることなく、簡便な工程によって、絶縁信頼性に優れる回路基板を形成することができる。
　大電流回路の作製にあたり、予め回路の形状に加工された金属部材を、回路の間に樹脂層を設けることなく、基板上の絶縁層の上に配置して回路を加圧する従来の方法では、加圧されていない部分が盛り上がり、クラック等が生じる原因となる。また、予め回路の形状に加工された金属部材を、加熱により軟化させた絶縁層に押し込む従来の方法では、クラックが生じやすいとともに、絶縁層の加圧されていない部分にボイドが生じることを抑制できない。一方、本実施形態の回路基板の製造方法では、予め回路の形状に加工された金属部材を用いるのではなく、凸状のパターンを有する金属板を用いて、当該金属板と基板との間に樹脂層を構成するため、加圧によるクラックの発生、ボイドの発生等を抑制することができ、絶縁信頼性に優れる回路基板を作製することができる。また、樹脂層における面方向への熱伝導性が向上し放熱性を高めることも可能となる傾向にある。
　また、本実施形態の回路基板の製造方法によれば、予め回路の形状に加工された金属部材を用いるのではなく、凸状のパターンを有する金属板を用いるため、回路の間に樹脂層を設けなくても、当該金属板と基板との間に樹脂組成物の流路を形成することが可能となる。これにより、回路と基板の間に設けられる樹脂層をモールド成形によって形成することが可能となる。このように、本実施形態の回路基板の作製方法によれば、絶縁信頼性に優れる回路基板を得るための製造工程の選択肢を広げることが可能となる。
　以下、本実施形態における回路基板の製造方法の各工程について詳述する。
＜１．凸状のパターンを有する金属板を準備する工程＞
　まず、凸状のパターンを有する金属板を準備する。当該金属板は予め加工されたものであってもよく、作製したものであってもよい。
［凸状のパターンを有する金属板］
　本実施形態の回路基板の製造方法に用いられる金属板は、凸状のパターンを有する。凸状のパターンは、回路基板を作製したときに回路となる部分である。本開示において、単に「金属板」という場合、当該凸状のパターンを有する金属板を表すものとする。
　凸状のパターンを有する金属板を用いると、回路の断面形状を制御しやすいため、回路の厚さを大きくすることが可能である。従って、回路の幅を大きくせずにその断面積を大きくすることができ、回路基板の小型化に対応しつつ大電流化を達成することができる。また、回路を厚くすることで、回路が面方向への熱の拡散を促すため、回路基板の温度上昇を抑制する効果も期待できる。
　金属板の材質は特に制限されず、例えば、銅、銀、クロム銅、タングステン銅、ニッケル、ニッケルメッキ銅、アルミニウム、アルマイトに表面修飾したアルミニウム等の金属が挙げられる。導電性の観点からは、銅を含むことが好ましい。
　金属板の厚さは特に制限されず、製造される回路基板の用途等によって適宜選択することができる。回路基板の大電流化の観点からは、金属板における凸状のパターン部の厚さは、１ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることがより好ましく、２ｍｍ以上であることがさらに好ましい。容積及び重量の観点からは、凸状のパターン部の厚さは、例えば、１１ｍｍ以下であってもよい。
　凸状のパターン部の厚さが部位によって異なる場合は、凸状のパターン部の厚さとは、回路部分となる凸状のパターン部の最大厚さをいうものとする。凸状のパターン部の厚さは部位によって異なってもよく、同じであってもよいが、樹脂層と金属板を加圧して接着させる場合に樹脂層にかかる圧力を均一化させる観点からは、凸状のパターン部の厚さはいずれの部位も同じであることが好ましい。
　金属板における、凸状のパターン部の厚さに対する、凸状のパターン以外の部分の厚さの比率は１未満であればよく、回路形成の容易さの観点からは、０．０１～０．９であることが好ましく、０．０１～０．５であることがより好ましく、０．０１～０．２であることがさらに好ましく、０．０１～０．１であることが特に好ましい。凸状のパターン部の厚さ、又は凸状のパターン以外の部分の厚さの少なくとも一方が部位によって異なる場合は、「凸状のパターン部の厚さに対する、凸状のパターン以外の部分の厚さの比率」とは、回路部分となる凸状のパターン部の最大厚さに対する、凸状のパターン以外の部分の最小厚さの比率をいうものとする。
　本開示において「凸状のパターン以外の部分」とは、金属板を平面視したときの、回路部分となる凸状のパターン以外の部分をいう。
　金属板における、凸状のパターン部の厚さと、凸状のパターン以外の部分の厚さとの差は特に制限されず、１ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ～８ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ～５ｍｍであることがさらに好ましい。凸状のパターン部の厚さ、又は凸状のパターン以外の部分の厚さの少なくとも一方が部位によって異なる場合は、回路部分となる凸状のパターン部の最大厚さと、凸状のパターン以外の部分の最小厚さの差が上記範囲であることが好ましい。
　金属板における、凸状のパターン以外の部分の厚さは、凸状のパターン部の厚さ未満であれば特に制限されず、１０μｍ～１０００μｍであることが好ましく、３０μｍ～５００μｍであることがより好ましく、５０μｍ～２００μｍであることがさらに好ましい。凸状のパターン以外の部分の厚さが１０μｍ以上であると、金属板と樹脂層を加圧して接着させる場合に、加圧が均等になりやすい。また、凸状のパターン以外の部分の厚さが１０００μｍ以下であると、回路形成の時間が短縮されコストを軽減できる傾向にある。
　金属板の幅及び長さは特に制限されず、これを用いて製造される回路基板の用途等に応じて選択できる。例えば、３５０μｍ～７００００μｍの範囲からそれぞれ選択してもよい。
　なお、金属板の凸状のパターンが形成されている面の裏面には、回路基板としたときの絶縁性に悪影響を与えない程度の凹凸が存在していてもよいが、工程の簡略化、及び加圧時の圧力の平均化の観点からは、凹凸の高さとして２００μｍ以上の凹凸が存在しないことが好ましく、１００μｍ以上の凹凸が存在しないことがより好ましく、５０μｍ以上の凹凸が存在しないことがさらに好ましく、平坦であることが特に好ましい。
　金属板を作製する場合、金属板の作製方法は特に制限されず、オイル切削、プレス成形、鋳造、粉末治金、溶接、エッチング等によって作製することができる。
＜２．樹脂層を配置する工程＞
　本工程では、金属板と、金属板の凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置する。
［基板］
　基板は、樹脂層を介して前記凸状のパターンを有する金属板と接着される支持体である。基板の材質は特に制限されず、銅、アルミニウム、タングステン銅、モリブデン銅等の銅合金、ニッケルめっき銅などが挙げられる。基板の種類は特に制限されず、ヒートスプレッダ、ヒートシンク等の放熱機能を有する部材、空気又は水の流路を持ったケース、金属箔、フィラー樹脂コンポジットなどであってもよい。基板の表面は平滑であってもよく、樹脂層との接着性を向上させるための粗化処理が施されていてもよい。
　基板は、金属板の凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される。すなわち、金属板における基板が対向する面の反対側の面に、回路となる凸状のパターンが存在するように配置する。
［樹脂層］
　樹脂層の材質は、特に制限されない。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、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、アミドイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。耐熱性の観点からは、樹脂層の材質は熱硬化性樹脂が好ましい。電気絶縁性と接着性の観点からは、樹脂層に用いる樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アミドイミド樹脂及びウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、耐湿性の観点からはエポキシ樹脂、アクリル樹脂及びアミドイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。なかでも、諸特性のバランスの観点から、樹脂層はエポキシ樹脂を含むことが好ましい。樹脂層に含まれる樹脂は、１種であっても２種以上であってもよい。樹脂層は、必要に応じてフィラー（粉末、繊維等）などの樹脂以外の成分を含んでもよい。
　樹脂層を配置する方法は特に制限されない。例えば、金属板と基板との間に樹脂シートを配置し、必要に応じて硬化処理を行う方法、樹脂層形成用の樹脂組成物を金属板及び基板の少なくとも一方の表面に付与し、必要に応じて硬化処理を行う方法、及びモールド成形を行う方法が挙げられる。作業性の観点からは、金属板と基板との間に樹脂シートを配置する方法が好ましい。絶縁性の向上の観点からは、樹脂組成物を金属板及び基板の少なくとも一方に付与する方法、及びモールド成形が好ましい。
　金属板と基板との間に樹脂シートを配置する場合、樹脂シートは樹脂組成物を用いて作製したものであってもよく、既存のものであってもよい。
　樹脂シートは金属板の基板に対向する面に貼り付けてもよく、基板の金属板に対向する面に貼り付けてもよく、双方に貼り付けてもよい。金属板と基板に対する密着性を高め、絶縁信頼性をより向上させる観点からは、金属板の基板と対向する面と、基板の金属板と対向する面の双方に樹脂シートを配置し、双方の樹脂シートを接合させることが好ましい。この場合、双方の樹脂シートの材質及び厚さはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。樹脂シートの材質及び厚さは、金属板及び基材の状態（樹脂層に対する接着性等）に応じて設定できる。
　樹脂層は、半硬化の状態の樹脂シートを用いて形成してもよい。例えば、半硬化（Ｂステージ）の状態の樹脂シートを金属板と基板との間に配置し、後硬化処理を行って硬化した状態としてもよい。後硬化処理の方法及び条件は特に制限されず、樹脂シートの樹脂組成等に応じて設定することができる。
　樹脂組成物を付与して樹脂層を配置する場合、その方法は特に制限されない。例えば、ディスペンス方式、スプレー方式、グラビア方式、スクリーン印刷、メタルマスクを用いたスクリーン印刷、転写等により、金属板及び基板の少なくとも一方の表面に樹脂組成物を付与することで行うことができる。
　樹脂組成物を付与して樹脂層を配置する場合は、液状の樹脂組成物を用いることが好ましい。液状の樹脂組成物を用いると、金属板又は基板の表面がうねり、凹凸等によって平坦でない場合にも絶縁性に優れる樹脂層が得られる傾向にある。
　本開示において樹脂組成物が「液状である」という場合、少なくとも樹脂組成物を金属板又は基板に付与する時点において液状であることを意味する。液状の程度は特に制限されず、金属板又は基板の表面の状態、樹脂組成物を付与する方法等に応じて選択できる。例えば、樹脂組成物を部材に付与する際の粘度が１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。樹脂組成物の粘度は、樹脂組成物を部材に付与する際の温度（例えば、１８℃～２３℃のいずれか）において、Ｅ型粘度計（例えば、東機産業株式会社、ＴＶ－３３）を用いて５回転／分（ｒｐｍ）で測定される値とする。
　樹脂組成物を付与して樹脂層を配置する場合、樹脂組成物は溶媒等の粘度を調節する成分を含んでいてもよい。樹脂組成物が溶媒を含む場合は、樹脂組成物を金属板又は基板の上に付与した後に溶媒を乾燥等により除去してもよい。溶媒を除去した後の溶媒の含有率は、樹脂組成物全体の２質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましい。
　モールド成形により樹脂層の形成を行う場合、モールド成形の方法としては、トランスファーモールド、射出成形、及びコンプレッションモールド等が挙げられる。
　モールド成形を行う場合の条件は特に制限されず、例えば、成形温度１００℃～２２０℃、成形圧力２ＭＰａ～１５ＭＰａ、及び成形時間５秒～１０分の条件にて行うことができる。
　本実施形態の回路基板の製造方法では、最終的な回路に加工する前の、凸状のパターンを有する金属板を用いることから、当該金属板の凸状のパターンが形成されている面の裏面と、基板との間に流路を形成することができる。このため、モールド成形により比較的簡便に絶縁信頼性の高い樹脂層を形成することができる。
　金属板と樹脂層、及び樹脂層と基板の密着性を高める観点からは、金属板と基板の間に樹脂層を形成する際に加熱及び加圧の少なくとも一方を行うことが好ましく、双方を行うことがより好ましい。加熱の温度は特に制限されず、例えば、５０℃～２５０℃の範囲から選択することができる。加圧の圧力は特に制限されず、例えば、０．１ＭＰａ～５０ＭＰａの範囲から選択することができる。
　また、例えば、樹脂シートを配置して樹脂層を配置する場合は、加圧の圧力は、０．１ＭＰａ～３０ＭＰａであることが好ましく、１ＭＰａ～２０ＭＰａであることがより好ましく、３ＭＰａ～１５ＭＰａであることがさらに好ましい。本開示の回路基板の製造方法によれば、例えば３０ＭＰａ以上の圧力をかけても、ボイド及びクラックの発生を抑制し好適に樹脂層を形成できる傾向にある。
　例えば、金属板と基板との間に樹脂シートを配置することによって樹脂層を配置する場合は、樹脂層と金属板及び基板との密着性の観点から、０．１ＭＰａ～３０ＭＰａ、より好ましくは、１ＭＰａ～２０ＭＰａ、さらに好ましくは、３ＭＰａ～１５ＭＰａの圧力をかけることが好ましい。本方法によれば、最終的な回路に加工される前の金属板を用いて樹脂との接着を行うことから、加圧時に樹脂層に加わる圧力が均等になりやすい。そのため、ボイド、クラック等の発生を抑制し絶縁信頼性に優れる回路基板を簡便に作製できる傾向にある。
　加圧方法は、特に制限されない。加圧は、金属板を固定して基板側から行っても、基板を固定して金属板側から行っても、双方を固定せずに行ってもよい。加圧は減圧下で行ってもよい。例えば、加圧は、５０ｋＰａ以下で行ってもよく、２０ｋＰａ以下で行ってもよく、１０ｋＰａ以下で行ってもよい。減圧下で加圧することで、ボイドの発生を抑制しやすい傾向にある。
　加熱方法は、特に制限されない。例えば、加圧に用いる部材の温度を所望の温度に設定する方法が挙げられる。また、凸状のパターンを有する金属板、樹脂層、及び基板がこの順で積層された状態で一対の熱板で挟み、加圧しながら加熱してもよい。
　樹脂層の形成に樹脂組成物を用いる場合、例えば、樹脂組成物を付与して樹脂層を配置する場合、モールド成形を行う場合、又は樹脂組成物から樹脂シートを作製する場合に用いる樹脂組成物の組成は特に制限されず、例えば上述の熱硬化性樹脂、硬化剤、フィラー、及び必要に応じてその他の成分を含有する樹脂組成物を用いることができる。樹脂組成物は２５℃で固体であっても液状であってもよい。
　樹脂組成物に含まれてもよい硬化剤の種類は特に制限されず、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、メルカプタン系硬化剤等の重付加型硬化剤、イミダゾール等の潜在性硬化剤などが挙げられる。耐熱性及び密着性の観点からは、アミン系硬化剤又はフェノール系硬化剤が好ましい。保存安定性の観点からは、フェノール系硬化剤が好ましい。硬化剤は１種を単独で用いても２種類以上を併用して用いてもよい。
　樹脂組成物に含まれてもよいフィラーの材質は特に制限されず、熱伝導性フィラーであることが好ましい。フィラーは非導電性であっても導電性であってもよい。非導電性のフィラーを使用すると、絶縁性の低下を抑制できる傾向にある。また導電性のフィラーを使用すると樹脂層の熱伝導性がより向上する傾向にある。
　非導電性のフィラーとして具体的には、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、シリカ（酸化ケイ素）、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等が挙げられる。また導電性のフィラーとしては、金、銀、ニッケル、銅等が挙げられる。なかでも熱伝導率の観点から、フィラーは、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム及びシリカ（酸化ケイ素）からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、窒化ホウ素及び酸化アルミニウム（アルミナ）からなる群より選択される少なくとも１種であることがより好ましい。フィラーは、１種を単独で用いても２種以上を併用してもよい。なお、「フィラーを２種類以上併用する」とは、例えば、同じ成分で平均粒子径が異なるフィラーを２種類以上用いる場合、平均粒子径が同じで成分の異なるフィラーを２種類以上用いる場合並びに平均粒子径及び種類の異なるフィラーを２種類以上用いる場合が挙げられる。
　フィラーの形状は特に限定されず、粉状、球状、繊維状等が挙げられる。成形時の流動性及び金型摩耗性の点からは、球形が好ましい。
　樹脂組成物に含まれてもよいその他の成分としては、硬化促進剤、シランカップリング剤、応力緩和剤、着色剤、難燃剤、消泡剤、溶剤等が挙げられる。樹脂組成物に含まれてもよい各成分は、それぞれ、１種を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
　樹脂層の熱伝導率は特に制限されず、３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがさらに好ましい。熱伝導率の上限は特に限定されず、例えば４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。
　樹脂層の熱伝導率は以下のように測定される。キセノンフラッシュ法（例えば、ＮＥＴＺＳＣＨ社の商品名：ＬＦＡ４４７　ｎａｎｏｆｌａｓｈ）にて樹脂層の熱拡散率を評価する。この値と、アルキメデス法で測定した密度と、ＤＳＣ（示差走査熱量測定装置；例えば、Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅｌｍｅｒ社の商品名：ＤＳＣ　Ｐｙｒｉｓ１）にて測定した比熱との積から、樹脂層の熱伝導率を求める。
　樹脂層の厚さは特に制限されず、例えば、１０μｍ～１０００μｍであることが好ましく、３０μｍ～８００μｍであることがより好ましく、５０μｍ～５００μｍであることがさらに好ましい。樹脂層の厚さが１０００μｍ以下であると、充分な放熱性を担保しやすい傾向にある。樹脂層の厚さが１０μｍ以上であると、充分な絶縁性を担保しやすい傾向にある。なお、前述のように、金属板の基板と対向する面と、基板の金属板と対向する面の双方に樹脂シートを配置して樹脂層を配置する場合は、双方の樹脂シートの厚さの合計を上記樹脂層の厚さとする。
＜３．金属板における凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去する工程＞
　樹脂層の形成後に、金属板における凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去する。これにより、凸状のパターンを有していた部分に回路が形成され、回路基板が作製される。
　金属板における凸状のパターン以外の部分は、全体を除去してもよく、一部が除去されずに残っていてもよい。例えば、作製された回路基板が回路基板としての機能を有する限り、凸状のパターン以外の部分が一部除去されずに、隣り合う凸状のパターンが一部繋がった形状として残っていてもよい。金属板における凸状のパターン以外の部分は、平面視において、凸状のパターン以外の部分全体の面積の７０％以上が除去されることが好ましく、８０％以上が除去されることがより好ましく、９０％以上が除去されることがさらに好ましい。
　金属板における凸状のパターン以外の部分を除去する方法は特に制限されない。例えば、エッチング、レーザー切断、オイル切削、及び研磨が挙げられる。工程の簡便さの観点からはエッチングが好ましい。本実施形態の回路基板の製造方法によれば、凸状のパターンを有する金属板を用いることから、大電流化に応じて回路を厚くしても、エッチングにより作製される回路の断面がテーパー状になりにくく、簡便に回路を作製できる傾向にある。
　以下、本実施形態の回路基板の製造方法の具体例を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態はこれに限定されるものではない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
　図１（Ａ）は、樹脂層を介して基板と一体化する前の金属板１を、概略断面図により示したものである。金属板１において、作製される回路基板の回路となる部分に凸状のパターンが形成されている。金属板１は、予め加工されているものを用いてもよく、上述した方法により作製したものであってもよい。
　図１（Ｂ）は、金属板１と、金属板１の凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板５と、の間に樹脂層３を配置して、回路基板用部材２００を作製したときの概略断面図である。金属板１、基板５、及び樹脂層３を厚み方向に加圧してこれらを一体化する場合には、樹脂層にかかる圧力が平均化されることから、ボイド、クラック等の発生を抑制することができる。また、金属板１と基板５との間に流路が形成されることから、モールド成形によって樹脂層を形成することも可能である。
　図１（Ｃ）は、金属板１における凸状のパターン以外の部分を除去して、回路２を形成し、回路基板３００を作製したときの概略断面図である。なお、図１（Ｃ）では、凸状のパターン以外の部分の全体が除去される場合が図示されているが、一部が除去されずに残った状態であってもよい。
≪回路基板、半導体装置、及び半導体装置の製造方法≫
　本開示の一実施形態における回路基板は、前述した回路基板の製造方法により製造される。本実施形態における回路基板は絶縁信頼性に優れる。
　本開示の一実施形態における半導体装置は、前述した回路基板と半導体素子とを備える。
　本開示の一実施形態における半導体装置の製造方法は、前述した回路基板における回路に半導体素子を配置することを含む。
　半導体素子としては、能動素子、受動素子等の素子が挙げられる。能動素子としては、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等が挙げられる。受動素子としては、コンデンサ、抵抗体、コイル等が挙げられる。また、これらの能動素子、受動素子等の素子を複数個内蔵しモジュール化した電子部品にも適用できる。
　本実施形態における回路基板及び半導体装置は、大電流化に適しており、絶縁信頼性及び放熱性に優れる傾向にあることから、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のパワー半導体パッケージの用途に好適に用いることができる。
≪回路基板用部材の製造方法≫
　本開示の一実施形態における回路基板用部材の製造方法は、
　凸状のパターンを有する金属板を準備すること；及び
　前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること、
を含む。
　本実施形態の回路基板用部材の製造方法における各工程の詳細は、回路基板の製造方法において金属板を準備する工程、及び樹脂層を配置する工程として詳述した内容が適用できる。
≪金属板≫
　本開示の一実施形態における金属板は、回路基板の製造に用いられ、凸状のパターンを有する。本実施形態の金属板の詳細は、回路基板の製造方法における凸状のパターンを有する金属板として詳述した内容が適用できる。
≪回路基板用部材≫
　本開示の一実施形態における回路基板用部材は、
　前述した凸状のパターンを有する金属板と、
　前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、
　前記金属板及び前記基板の間に配置される樹脂層と、
を有する。
　本実施形態の回路基板用部材における金属板、基板、及び樹脂層の詳細は、回路基板の製造方法において詳述した内容が適用できる。
≪回路基板の製造方法≫
　本開示の一実施形態における回路基板の製造方法は、
　上述の回路基板用部材を準備すること；及び
　前記回路基板用部材における前記金属板の前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、
を含む。
　本実施形態の回路基板の製造方法における回路基板用部材、及び凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去する工程については、既述の内容が適用できる。
　次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
≪実施例１≫
〔凸状のパターンを有する金属板の準備〕
　切削及びエッチングにより、凸状のパターン部の厚さ及び凸状のパターン以外の部分の厚さが表１に記載の数値になるように銅板を加工した。
〔樹脂組成物の調製〕
　エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、フィラー、シランカップリング剤、及び溶剤を混合し、ワニス状の樹脂組成物を調製した。
〔Ｂステージ樹脂シートの作製〕
　上記ワニス状の樹脂組成物を、アプリケーターを用いて乾燥後の厚さが２００μｍとなるようにＰＥＴフィルム（帝人フィルムソリューション株式会社、商品名：Ａ５３、厚さ５０μｍ）上に付与した後、常温（２０℃～３０℃）で５分間、さらに１３０℃で５分間乾燥させた。その後、真空プレスにて熱間加圧（プレス温度：１００℃、真空度：１ｋＰａ、プレス圧：１０ＭＰａ、加圧時間：１分）を行い、Ｂステージ樹脂シートを得た。
〔回路基板の作製〕
　上記で得られたＢステージ樹脂シートからＰＥＴフィルムを剥がした後、銅基板（厚さ：０．５ｍｍ）と凸状のパターンを有する金属板の平面側がそれぞれＢステージ樹脂シートに対向するようにして挟み、真空プレスにて真空熱圧着（プレス温度：１８０℃、真空度：１ｋＰａ、プレス圧：４ＭＰａ、加圧時間：１０分）した。その後、大気圧条件下、１８０℃で４時間加熱し、樹脂シートを硬化させて回路基板用部材を得た。
　得られた回路基板用部材において、凸状のパターンを有する金属板の凸状のパターン以外の部分をエッチングにより除去し、樹脂層付き回路基板を得た。
〔絶縁破壊電圧の測定〕
　回路基板の回路が形成された側の面と銅基板面とを、電源にそれぞれ接続した。その後、回路基板の全体をフロリナートに入れて絶縁破壊電圧の測定を行った。測定条件は、測定開始電圧を５００（Ｖ）とし、５００（Ｖ）ずつ段階的に電圧を上げて３０秒保持することを繰り返し、電流値が０．２（ｍＡ）を超えたときの電圧を絶縁破壊電圧（ｋＶ）とした。結果を表１に示す。
〔位置ずれ量の測定〕
　樹脂層付き回路基板において、所定の位置に回路が配置しているかどうかを三次元測定機（株式会社キーエンス、型式：ＶＲ－３０００Ｄ）を用いて評価した。具体的には、測定する回路基板の位置ずれが起きないように、ステージ上の四隅に枠組みを設置し、回路基板を固定して、リファレンスとなる設計図に近い回路基板のパターンデータを取得した。その後、回路基板の回路中央位置とリファレンスの回路中央位置を比較して、位置ずれ量（μｍ）を測定した。
位置ずれ有り：１００μｍ以上のずれ
位置ずれ無し：１００μｍ未満のずれ
≪実施例２～６、９≫
　凸状のパターンを有する金属板の材質、凸状のパターン部の厚さ、及び凸状のパターン以外の部分の厚さを表１に記載されるように変更した以外は実施例１と同様に樹脂層付き回路基板を作製した。実施例１と同様の方法により、絶縁破壊電圧及び位置ずれ量を評価した。
≪比較例１～３≫
　切削により、回路部の厚さが表２に記載の数値になるように銅板を加工して、複数の分離された回路部を作製したこと、作製した回路部を設計図にあわせてＢステージ樹脂シートに配置したこと、及び回路基板用部材の作製後にエッチングを行わなかったこと以外は実施例１と同様に樹脂層付き回路基板を作製した。実施例１と同様の方法により、絶縁破壊電圧及び位置ずれ量を評価した。
≪実施例７、８≫
〔凸状のパターンを有する金属板の準備〕
　切削及びエッチングにより、凸状のパターン部の厚さ及び凸状のパターン以外の部分の厚さが表１に記載の数値になるように銅板を加工した。
〔樹脂組成物の調製〕
　エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、フィラー、シランカップリング剤、及び溶剤を混合し、樹脂組成物を調製した。
〔回路基板の作製〕
　金型内に銅基板及び凸状のパターンを有する金属板を２００μｍの隙間を空けて対向配置させた。金型温度１８０℃、成形圧力７ＭＰａ、硬化時間３００秒間の条件でトランスファー成形を行い、銅基板と凸状のパターンを有する金属板の平面側との間に厚み２００μｍの樹脂層を成形した。実施例１と同様の方法により、絶縁破壊電圧及び位置ずれ量を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例のように、凸状のパターンを有する金属板を用いる方法によれば、簡便な方法により、位置ずれを生じることなく回路基板を作製することができる。また、作製された回路基板は絶縁信頼性に優れる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。
１　金属板
２　回路
３　樹脂層
５　基板
２００　回路基板用部材
３００　回路基板

Claims (17)

  1. 　凸状のパターンを有する金属板を準備すること；
    　前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること；及び
    　前記金属板における前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、
    を含む、回路基板の製造方法。
  2. 　前記金属板における、前記凸状のパターン部の厚さに対する、前記凸状のパターン以外の部分の厚さの比率が０．０１～０．９である、請求項１に記載の回路基板の製造方法。
  3. 　前記金属板における、前記凸状のパターン部の厚さと、前記凸状のパターン以外の部分の厚さとの差が１ｍｍ～１０ｍｍである、請求項１又は請求項２に記載の回路基板の製造方法。
  4. 　前記金属板における、前記凸状のパターン以外の部分の厚さが１０μｍ～１０００μｍである、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
  5. 　前記樹脂層を配置することが、前記金属板と前記基板との間に樹脂シートを配置することによって行われる、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
  6. 　前記樹脂層を配置することがモールド成形によって行われる、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
  7. 　前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去することがエッチングにより行われる、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
  8. 　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の製造方法により製造される回路基板。
  9. 　請求項８に記載の回路基板と半導体素子とを備える半導体装置。
  10. 　請求項８に記載の回路基板における回路に半導体素子を配置することを含む、半導体装置の製造方法。
  11. 　凸状のパターンを有する金属板を準備すること；及び
    　前記金属板と、前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、の間に樹脂層を配置すること、
    を含む、回路基板用部材の製造方法。
  12. 　回路基板の製造に用いられる、凸状のパターンを有する金属板。
  13. 　前記凸状のパターン部の厚さに対する、前記凸状のパターン以外の部分の厚さの比率が０．０１～０．９である、請求項１２に記載の金属板。
  14. 　前記凸状のパターン部の厚さと、前記凸状のパターン以外の部分の厚さとの差が１ｍｍ～１０ｍｍである、請求項１２又は請求項１３に記載の金属板。
  15. 　前記凸状のパターン以外の部分の厚さが１０μｍ～１０００μｍである、請求項１２～請求項１４のいずれか１項に記載の金属板。
  16. 　請求項１２～請求項１５のいずれか１項に記載の金属板と、
    　前記金属板の前記凸状のパターンが形成されている面の裏面に対向して配置される基板と、
    　前記金属板及び前記基板の間に配置された樹脂層と、
    を有する、回路基板用部材。
  17. 　請求項１６に記載の回路基板用部材を準備すること；及び
    　前記回路基板用部材における前記金属板の前記凸状のパターン以外の部分の少なくとも一部を除去すること、
    を含む、回路基板の製造方法。       
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4584767A (en) * 1984-07-16 1986-04-29 Gregory Vernon C In-mold process for fabrication of molded plastic printed circuit boards
JPH03102892A (ja) * 1989-09-18 1991-04-30 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板の製造方法

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