JP2008098493A - Thermally conductive substrate, manufacturing method thereof, and circuit module - Google Patents
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Abstract
【課題】従来、配線を絶縁層に埋め込んでなる放熱基板の場合、配線をファインパターン化(配線の配線幅や配線隙間を小さくすること)するには、配線の薄層化が必要であるため、配線をファインパターン化するほど、配線に実装した電子部品の放熱効果が影響を受けやすいという課題を有していた。
【解決手段】ファインパターン形成に有利な肉薄のリードフレーム10に、アンカー11を厚み方向に接着層18等を介して積層した状態で、伝熱層12に埋め込み、金属板13の上に固定することで、リードフレームをファインパターン化した場合でも、リードフレーム10の引張り強度や放熱性が低下しにくい熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供する。
【選択図】図1Conventionally, in the case of a heat dissipation board in which wiring is embedded in an insulating layer, it is necessary to make the wiring thinner in order to make the wiring finer (to reduce the wiring width and wiring gap). As the wiring is made finer, the heat dissipation effect of the electronic components mounted on the wiring is more likely to be affected.
An anchor 11 is laminated on a thin lead frame 10 advantageous for fine pattern formation in a thickness direction via an adhesive layer 18 and the like, embedded in a heat transfer layer 12, and fixed on a metal plate 13. Thus, even when the lead frame is made into a fine pattern, a heat conductive substrate, a manufacturing method thereof, and a circuit module are provided which are unlikely to reduce the tensile strength and heat dissipation of the lead frame 10.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電子機器のパワー半導体等を用いた電源回路や、高輝度の発光ダイオード等を用いたバックライト等の照明機器の製造に使用される熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールに関するものである。 The present invention relates to a heat conductive substrate used for manufacturing a lighting circuit such as a power supply circuit using a power semiconductor of an electronic device, a backlight using a high-luminance light emitting diode, etc., its manufacturing method, and a circuit module. It is.
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、パワー半導体等を用いた電源回路や、高輝度の発光ダイオード(あるいは半導体レーザー)等を用いたバックライト等の照明機器の製造に使用される熱伝導基板は、配線パターンの緻密化(例えば、パワー半導体や発光ダイオードを高密度に実装するための配線パターンのファインパターン化)が求められている。 In recent years, with the demand for higher performance and smaller size of electronic devices, it is used for the manufacture of lighting devices such as power circuits using power semiconductors and backlights using light emitting diodes (or semiconductor lasers) with high brightness. The heat conductive substrate is required to have a dense wiring pattern (for example, a fine pattern of a wiring pattern for mounting power semiconductors and light emitting diodes at high density).
図12(A)(B)は、従来の熱伝導基板の一例を示す斜視断面図である。図12(A)は、従来の熱伝導基板の斜視断面図である。図12(A)(B)において、配線1は、絶縁層2の内部に埋め込まれている。そして絶縁層2は、配線1を少なくとも一部を埋め込んだ状態で、金属板3の上に固定されている。そして配線1の上に、電子部品4を、矢印9aに示すように実装する。また電子部品4と配線1の間に、ワイヤー5等を用いて配線することができる。
12A and 12B are perspective cross-sectional views showing an example of a conventional heat conductive substrate. FIG. 12A is a perspective sectional view of a conventional heat conductive substrate. 12A and 12B, the wiring 1 is embedded in the
図12(B)は、従来の熱伝導基板の放熱メカニズムを説明する斜視断面図である。図12(B)において、電子部品4に発生した熱は、配線1を矢印9bに示すように広がる。同時に電子部品4に発生した熱は、配線1を介し矢印9cに示すように、絶縁層2を介して、金属板3に伝わり、放熱される。
FIG. 12B is a perspective cross-sectional view illustrating a heat dissipation mechanism of a conventional heat conductive substrate. In FIG. 12B, the heat generated in the
次に、従来の熱伝導基板のファインパターン化について、図13(A)〜(C)を用いて説明する。図13(A)〜(C)は、ファインパターン化した従来の熱伝導基板の断面図である。図13(A)〜(C)において、配線1a、1b、1cは、それぞれ絶縁層2a、2b、2cに埋め込まれた状態で、金属板3a、3b、3cに埋め込まれている。ここで配線1a〜1cの違いは、配線厚み6a〜6cや配線幅7a〜7cである。図13(A)はファインパターン化する前、図13(B)はファインパターン化した後、図13(C)は更なるファインパターン化をした後に相当する。図13(A)〜(C)に示すように、配線1a〜1cをファインパターン化する(例えば、配線間の隙間を縮める、配線幅を細くする、配線ピッチを詰める等)場合、配線厚み6a〜6cが薄くせざるをえない。このように配線1a〜1cをファインパターン化するほど、配線厚み6a〜6cの厚みは、どんどん薄くなってしまう。その結果、配線1a〜1cを介して、電子部品4に発生した熱を放熱する場合、その熱伝導性を低下させてしまう可能性が発生する。
Next, the fine patterning of the conventional heat conductive substrate will be described with reference to FIGS. FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views of a conventional heat conductive substrate with a fine pattern. 13A to 13C, the
ここで配線1(あるいは1a〜1c)を一般的なエッチング工法やプレス工法で作成する場合、実用的に配線厚み6(あるいは6a〜6c)が、配線厚み6(あるいは6a〜6c)や配線幅7(あるいは7a〜7c)の最小値(あるいは加工限界)となるためである。例えば電子部品4を放熱させるために配線厚み6aを500μmとした場合、配線幅7aの最小値が500μm、配線間隔8aの最小幅が500μmとなってしまう。そこで配線をファインパターン化するため(例えば図13(B)に示すようにして)、配線幅7bを200μm、配線間隔8bを200μmとした場合、配線厚み6bは200μmより厚くすることは困難となる。同様に配線幅7cを100μm、配線間隔8cを100μmとした場合、配線厚み6cも100μmと薄くせざるをえない。このように、配線パターンをファイン化するためには、配線厚み6a〜6cを薄くせざるをえない。その結果、配線1a〜1cの断面積が小さくなり、電子部品4の放熱効果が低下する。
Here, when the wiring 1 (or 1a to 1c) is produced by a general etching method or press method, the wiring thickness 6 (or 6a to 6c) is practically set to the wiring thickness 6 (or 6a to 6c) or the wiring width. This is because the minimum value (or processing limit) of 7 (or 7a to 7c) is obtained. For example, when the
更に配線1a〜1cがファインパターン化するほど、絶縁層2と配線1との接触面積(あるいは絶縁層2に埋め込まれる配線1の断面積)が急激に小さくなるため、配線1の密着性(あるいは配線1の引張り強度)が低下してしまう可能性がある。
Further, the finer the wirings 1a to 1c, the more rapidly the contact area between the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
このように従来の熱伝導基板では、配線1をファインパターン化しようとするほど(例えば配線幅7を細くする、配線間隔8を細くする)ほど、配線厚み6a〜6cを薄くする必要があった。その結果、配線1がファインパターン化するほど、配線1を用いた放熱基板の放熱性や引張り強度が低下する可能性があった。
As described above, in the conventional heat conductive substrate, it is necessary to reduce the
本発明は、配線をファインパターン化した場合でも、その放熱性や引張り強度が影響を受けにくい熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a heat conductive substrate, a manufacturing method thereof, and a circuit module that are hardly affected by heat dissipation and tensile strength even when the wiring is made into a fine pattern.
前記目的を達成するために、本発明は、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレームは、厚み方向にアンカーを積層した熱伝導基板である。 In order to achieve the object, the present invention provides a heat comprising a metal plate, a sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate, and a lead frame embedded at least in part in the heat transfer layer. A conductive substrate, wherein the lead frame is a heat conductive substrate in which anchors are stacked in a thickness direction.
このような構成によって、伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームをファインパターン化(例えば、リードフレームの幅を狭くしたり、複数のリードフレームの隙間を狭くしたり)した場合でも、リードフレームの厚み方向にアンカーを固定し、リードフレームとアンカーとを共に伝熱層に埋め込むことによって、ファインパターン化したリードフレームの引張り強度を高めることになる。更にリードフレームに伝わった熱を、アンカーを通じても放熱することができるため、熱伝導基板の配線パターンをファイン化しても、その放熱性が影響を受けにくく、各種回路モジュールの小型化を実現する。 With such a configuration, even if the lead frame in which at least a part is embedded in the heat transfer layer is made into a fine pattern (for example, the width of the lead frame is narrowed or the gap between the multiple lead frames is narrowed), the lead By fixing the anchor in the thickness direction of the frame and embedding both the lead frame and the anchor in the heat transfer layer, the tensile strength of the finely patterned lead frame is increased. Furthermore, since the heat transmitted to the lead frame can be dissipated through the anchor, even if the wiring pattern of the heat conductive substrate is made fine, the heat dissipating property is not easily affected, and various circuit modules can be miniaturized.
以上のように本発明によれば、伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームをファインパターン化した場合でも、その放熱性を保持できるため、放熱が必要なパワー系の半導体や、高輝度の発光ダイオード等を高密度実装することができ、各種回路モジュールやこれらを用いた機器の小型化が実現できる。 As described above, according to the present invention, even when a lead frame having at least a portion embedded in a heat transfer layer is made into a fine pattern, the heat dissipation can be maintained, so that a power semiconductor that requires heat dissipation or a high luminance The light emitting diodes and the like can be mounted with high density, and various circuit modules and devices using these can be miniaturized.
なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。 Note that some of the manufacturing steps shown in the embodiments of the present invention are performed using a molding die or the like. However, the molding die is not shown unless it is necessary for explanation. Further, the drawings are schematic views and do not show the positional relations in terms of dimensions.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態における熱伝導基板について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, a thermally conductive substrate in an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(A)(B)は、それぞれ本発明の実施の形態における放熱基板の上面図及び断面図である。図1(A)(B)において、10はリードフレーム、11はアンカーである。12は伝熱層、13は金属板、14は矢印、15はリードフレーム厚み、16はリードフレーム幅、17はリードフレーム隙間である。 1A and 1B are a top view and a cross-sectional view, respectively, of a heat dissipation board in an embodiment of the present invention. 1A and 1B, 10 is a lead frame, and 11 is an anchor. 12 is a heat transfer layer, 13 is a metal plate, 14 is an arrow, 15 is a lead frame thickness, 16 is a lead frame width, and 17 is a lead frame gap.
図1(A)は、熱伝導基板の一部を示す上面図であり、熱伝導基板の一部を抜き取るようにして図示したものであり、リードフレーム10による複雑なパターン部や、取り出し電極部(外部機器との接続部分)等は図示していない。図1(A)において、熱伝導基板の表面は、電子部品等の配線部に相当するリードフレーム10と、前記配線の絶縁部分に相当する伝熱層12で覆われている。なお図1(A)(B)において、熱伝導基板の特徴を説明するために、ソルダーレジスト等は図示していない。また図1(A)においては、リードフレーム10は、互いに太さが異なる平行するパターンを例としているが、これにこだわる必要は無く、一般的な回路パターンに対応していることは言うまでもない。
FIG. 1A is a top view showing a part of the heat conductive substrate, which is illustrated by extracting a part of the heat conductive substrate, and includes a complicated pattern portion by the
図1(B)は、図1(A)の矢印14部分での断面図である。図1(B)において、金属板13の上に、伝熱層12を用いて、リードフレーム10とアンカー11を埋め込み(リードフレーム10の表面は表出状態)、固定している。リードフレーム10とアンカー11は、溶接や接着で固定している。なお図1(B)において、リードフレーム10の特にファインパターン部分の直下にのみアンカー11を厚み方向に積層しているが、これはファインパターンとなるほど(例えばリードフレーム厚み15が薄くなり、リードフレーム幅16が細くなることで)、リードフレーム10が伝熱層12から剥がれやすくなるためである。
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along
図1(B)において、アンカー11の断面は、台形(金属板13側に広く、リードフレーム10側に狭い)にしているが、これは、リードフレーム10側を細くすることで、よりファインパターンとなったリードフレーム10との接続時に隣接する部分とのショート防止を行うためである。また金属板13側を太くしているのは、アンカー効果(錨効果)を持たせるためである。なおアンカー11の断面は、台形にこだわる必要はなく、例えばアンカー11の各側面(伝熱層12と接触する表面)の表面粗さを大きく(あるいは粗面にする)ことでも、アンカー効果が得られる。
In FIG. 1B, the cross section of the
図1(B)において、リードフレーム厚み15は、リードフレーム10の厚みを示している。実施の形態においては、放熱基板のファインパターン化を実現するために、電子部品を実装するために表層に露出したリードフレーム10をファインパターンとしている。そしてリードフレーム10をファインパターン化することで、熱伝導性が低下した分の熱伝導を、接着層18を用いて積層したアンカー11で補う。
In FIG. 1B, the
さらに、リードフレーム10の厚み方向に積層するアンカー11は、リードフレーム全面に形成する必要は無く、図1(B)に示すように、アンカー効果や放熱効果が必要となる、その一部分以上に形成することが出来る。またアンカー11は、リードフレーム10のパターン形状に合わせる必要はなく、リードフレーム10と異なるパターン形状とすることができる。例えば、リードフレーム10に比べ、アンカー11を一回り小さくすることで、リードフレーム10とアンカー11とを固定する際に、位置ズレが発生しにくい。
Furthermore, the
またリードフレーム10とアンカー11とを共に金属部材(例えば、CuやAl等)で形成することができる。例えばファインパターン化が必要な(例えば、図1(A)のような表層のパターン部分では)、リードフレーム10に、一般的なエッチング工法やプレス工法でファインパターンの成形が容易な、肉薄(例えば、リードフレーム厚み15として、0.05mm〜0.10mmのような)の部材を用いる。一方、リードフレーム10より肉厚な金属部材を加工して、アンカー11を形成する。リードフレーム10より肉厚な部材を使うのは、リードフレーム10と略同じ厚み、あるいはそれ以上の厚みでないと、充分なアンカー効果が得られない場合があるためである。
Further, both the
このようにして図1(A)(B)では、電子部品(図示していない)を実装する表層側(リードフレーム10の表出表面)にファイン化の容易な肉薄のリードフレーム10を、金属板13側には肉厚の(その分、アンカー効果に優れた)アンカー11を用いている。なおアンカー11にCuやAl等の高熱伝導材料を積極的に用いることで、リードフレーム10の放熱性を高める。同様にアンカー11にCuやAl等の低抵抗の金属材料を用いることで、リードフレーム10の電気抵抗を下げる効果を得る。
In this way, in FIGS. 1A and 1B, a
そして本実施の形態では、これらリードフレーム10とアンカー11と互いに固定(物理的、機械的、電気的、熱的)することで、熱伝導基板におけるファインパターン化による電気特性や放熱特性への影響を抑えることとなる。
In the present embodiment, the
次に、リードフレーム10とアンカー11の固定方法について、図2(A)(B)を用いて説明する。
Next, a method for fixing the
図2(A)(B)はリードフレームとアンカーの関係を説明する断面図である。図2(A)(B)において、18は接着層である。図2(A)において、リードフレーム10とアンカー11は、互いに溶接(超音波溶接装置やスポット溶接装置、プロジェクション溶接装置、レーザー溶接等)等で一体化している。また図2(B)においては、リードフレーム10とアンカー11は、互いに接着層18を用いて一体化している。特にリードフレーム10とアンカー11が異種金属の組合せ(例えば、CuとAl)とすることで、放熱基板の低コスト化や軽量化が可能となる。さらにここで接着層18として、高熱伝導性と低電気抵抗性の両方を有する材料を用いることで、リードフレーム10とアンカー11との電気抵抗を小さくでき、放熱効果も高められる。更に、異種金属の接続に、伝導性接着剤を用いることで、CuとAlの間での電池効果によるガルバニ腐食の発生を防止する効果も得られる。
2A and 2B are cross-sectional views illustrating the relationship between the lead frame and the anchor. 2A and 2B,
図3(A)(B)は、アンカーの形状を説明する断面図である。図3(A)(B)において、リードフレーム10のアンカー11は、アンカー効果(投錨効果)を有するように台形としているが、この形状にこだわる必要はなく、その断面形状がアンカー効果が得られるものであれば良い。またリードフレーム10のすべてに形成する必要は無く、例えば図3(A)に示すように特にアンカー効果が必要な部分にのみアンカー11を形成しても良い。またアンカー11の形状は、図3(B)に示すようなものであっても良い。例えば肉厚の金属板を等方性エッチングすることで、図3(B)のような形状(断面の両側が曲面を有した台形)を作成できる。
3A and 3B are cross-sectional views illustrating the shape of the anchor. 3A and 3B, the
次に図4を用いて、アンカーによる引張り強度アップと、放熱効果の改善について説明する。図4(A)(B)は、熱伝導基板の強度アップと放熱メカニズムを説明する斜視断面図である。図4(A)は、熱伝導基板の表面に、電子部品を実装し、その引張り強度(例えば、引張り強度の評価方法については、プリント基板等のJISを参照することができる)がアップする様子を示すものであり、19は発光ダイオードやレーザー、パワー半導体等の放熱が必要な電子部品である。20は電子部品19の半田付け用の外部電極等となる端子であるが、端子形状にこだわる必要は無く、例えばベアチップ実装時に用いるワイヤであっても良い。
Next, with reference to FIG. 4, the tensile strength increase by the anchor and the improvement of the heat radiation effect will be described. 4A and 4B are perspective sectional views for explaining the strength increase of the heat conductive substrate and the heat dissipation mechanism. FIG. 4A shows a state where an electronic component is mounted on the surface of a heat conductive substrate, and its tensile strength (for example, JIS of a printed circuit board or the like can be referred to for the tensile strength evaluation method) is increased.
図4(A)において、リードフレーム10と、アンカー11とは、互いに厚み方向に接着層18によって積層した状態で、伝熱層12に埋め込んでいる(なお接着層18を使うことなく積層一体化していても良い)。そしてリードフレーム10やアンカー11は、互いに一体化された状態で、伝熱層12に埋め込まれ、金属板13の上に固定している。そして電子部品19を、矢印14aに示すように、リードフレーム10の表面に実装する。なお電子部品19の端子20の一部は、省略しており図示していない。矢印14bは電子部品19を上に引張り上げる力を示す。電子部品19を矢印14bの方向に引張り上げようとしても、アンカー11がその引張り強度を高める。
In FIG. 4A, the
図4(B)は、熱伝導基板の表面に実装した電子部品19を放熱させる様子を示している。図4(B)において、電子部品19は、リードフレーム10に実装している。そして電子部品19に発生した熱は、矢印14c、14dに示すように広がる。矢印14cは、リードフレーム10やアンカー11を通じて、電子部品19に発生した熱が、平面方向に(リードフレーム10やアンカー11のパターンに沿って)広がる様子を示す。矢印14dは、電子部品19に発生した熱は伝熱層12を介して、金属板13に広がる様子を示す。
FIG. 4B shows a state in which the
このように、本実施の形態では、電子部品19に発生した熱は、リードフレーム10のみならず、アンカー11を介して、広範囲(あるいは大面積)に広がり、更にアンカー11から金属板13へ逃げる。ここでリードフレーム10やアンカー11に、放熱性の高い金属(例えば、銅やアルミニウム)を用いることで、優れたヒートスプレッダー効果(発熱部分を広げる効果、例えば発熱している電子部品をサーモビューア等で観察した場合の各温度域の面積を意味する。なおヒートスプレッダー効果が高いということは、放熱性に優れていることを意味する。
As described above, in the present embodiment, the heat generated in the
リードフレーム10とアンカー11とを接続するのに溶接以外に接着層18(あるいは接着剤が硬化してなる接着層18)を用いる場合は、接着層18に熱伝導性、導電性、更には熱伝導性と電気抵抗性の両方を有する部材を用いることが望ましい。導電性に関しては、市販の銀や銅、金等の電極粉末(あるいはフレーク状の微粒子等)を添加したものが市販されている。同様に熱伝導性を有した接着剤としては、アルミナ等のセラミック部材と絶縁性樹脂とからなる電気絶縁性の接着剤もあるが、本実施の形態では、導電性と熱伝導性の両方を有するものを選ぶことが望ましい。これは導電性と高熱伝導性とを有する接着剤を用いることで、熱伝導基板としての電気特性と放熱性を高められるためである。こうした接着剤を硬化させ、接着層18とすることで、アンカー11とリードフレーム10を固定する。そして導電性接着剤を用いることで、厚み方向に接着したリードフレーム10とアンカー11を導通することで、リードフレーム10の配線抵抗を小さくできる。更に接着剤に、高熱伝導性接着剤を用いることで、厚み方向に接着したリードフレーム10とアンカー11の熱伝導性が向上するため、その放熱性を高められる。また複数のリードフレームを導電性と高熱伝導性を有する接着剤で固定することで、異種金属間であっても(例えば、CuとAlの場合は、直接、接続すると電池効果によるガルバニ腐食を生じる可能性がある)、その接合時の課題発生を防止できる。
When the adhesive layer 18 (or the
次にガルバニ腐食について簡単に説明する。例えば銅とアルミニウムのような、異なる腐食電位を有する金属材料を接合するとき、特に水分の存在下で、ガルバニ腐食(JIS用語辞典によると、迷走電流腐食と呼ばれるが、ここでは一般的な名称であるガルバニ腐食と呼ぶ)が発生する可能性がある。ここでガルバニ腐食とは、異種金属が電気的に接続された場合に、両者間に電池が構成された時に生じる腐食である。そしてこの腐食は、間に水分があると電位が発生して、マイナス側の金属が腐食するというものである。本実施の形態では、アルミニウム(卑または負電位に相当)と銅を積層する際において、途中に導電性接着剤を用いることで、ガルバニ腐食が生じない。また導電性接着剤に添加する導電粉としては、銀や黒鉛、金、白金等の不活性な材料(貴または正電位)を用いることで更に防止効果が得られる。あるいは犠牲亜鉛を利用することも有効である。このように、必要に応じて接着剤を用いることで局部電池腐食を防止する。 Next, galvanic corrosion will be briefly described. When joining metal materials with different corrosion potentials, such as copper and aluminum, for example, in the presence of moisture, galvanic corrosion (according to JIS terminology is called stray current corrosion, Some galvanic corrosion) may occur. Here, the galvanic corrosion is corrosion that occurs when a battery is formed between two different metals when they are electrically connected. This corrosion is that if there is moisture between them, a potential is generated and the metal on the minus side is corroded. In the present embodiment, when aluminum (equivalent to base or negative potential) and copper are laminated, a galvanic corrosion does not occur by using a conductive adhesive in the middle. Further, as the conductive powder to be added to the conductive adhesive, the prevention effect can be further obtained by using an inert material (noble or positive potential) such as silver, graphite, gold, or platinum. Alternatively, it is also effective to use sacrificial zinc. In this way, local battery corrosion is prevented by using an adhesive as necessary.
例えばリードフレーム10をCu(銅)で、アンカー11をAl(アルミニウム)で作成することで、放熱基板の軽量化、低コスト化が可能となる。これはCuに比べAlの方が、値段が安く、比重が小さいためである。このようにしてCuの利点(半田付け性に優れる、電気抵抗が低い、熱伝導性が高い)やAlの利点(安価、電気抵抗が低い、熱伝導性が高い)を組み合わせることができる。
For example, when the
なお図4(A)(B)において、電子部品19の実装方法は端子20等を用いた半田付け(半田は図示していない)に限定するものではなく、ワイヤーやバンプ(共に図示していない)を用いた実装方法を用いることができる。また電子部品19の端子20は、複数個有っても良い。これは、高輝度LEDの場合の端子数は2個の場合が多いが、パワートランジスタの場合3個以上、パワー半導体の場合、更に多くの端子が必要なためである。またアンカー11は、リードフレーム10のファイン部分のみならず、必要な部分に形成しても良い。
4A and 4B, the mounting method of the
例えば、複数の端子を有する電子部品を高密度実装するためには、配線のファインパターン化が必要となる。本実施の形態の場合、リードフレーム10だけでは必要な引張り強度(あるいは必要な放熱性)が得られない部分にのみ、アンカー11を用いることもできる。その結果、図4(A)(B)等に示すように、肉薄のリードフレーム10だけからなるファインパターンの配線を引き回すこともできる。
For example, in order to mount an electronic component having a plurality of terminals at a high density, it is necessary to make a fine pattern of wiring. In the case of the present embodiment, the
ここで、リードフレーム10の厚みは、0.01mm〜0.40mm(望ましくは0.02〜0.30mm、更に望ましくは0.05〜0.20mm、更には0.05〜0.10mm)が良好である。厚みが0.01mm未満の場合、リードフレーム幅16が0.01mm、リードフレーム隙間17が0.01mm程度のファインパターンを得ることができるが、ゴミや異物の影響を受けやすくなる。例えばリードフレーム10の厚みを0.05mmとした場合、リードフレーム幅16を0.05mm、リードフレーム隙間17を0.05mmとすることができ、最小ピッチ(ピッチは、リードフレーム幅16とリードフレーム隙間17の合計に相当)を0.1mmとすることができる。またリードフレームが0.04mm以上のように、肉厚の場合、ファインパターン化が難しい。またアンカー11の厚みは0.10〜2.00mm(望ましくは0.2〜1.00mm、更に望ましくは0.3〜0.5mm)が良好である。厚みが0.10未満の場合、放熱効果が低い場合がある。また厚みが2.00mmを超えた場合、加工性に課題が発生する可能性がある。
Here, the thickness of the
なおリードフレーム10と、アンカー11を同じ厚みにすることも可能である。また複数個のアンカー11を、厚み方向に接着層18等を用いて複数重ねても良い(図示していない)。なお重ねる枚数は10枚以下が望ましい。10枚を超える場合、複数のアンカー11やリードフレーム10を高精度に積層することが難しくなる場合がある。
It is possible to make the
次に、図5(A)〜(C)を用いて、リードフレームとアンカーの積層方法について説明する。図5(A)〜(C)は、リードフレームとアンカーの積層を説明する断面図である。図5(A)はリードフレーム10の断面図、図5(B)はアンカー11の断面図、図5(C)はリードフレーム10とアンカー11とを、厚み方向に一体化する様子を説明する断面図に相当する。図5(A)において、リードフレーム10は、所定の部材(図示していない)を、エッチング工法や金型を用いたプレス打抜き工程(図示していない)を経て、作成したものである。次に図5(B)に示すように、アンカー11も、リードフレーム10同様に加工する。ここでアンカー11をエッチング(等方性エッチングによるサイドエッチをうまく使うことで、アンカー側面にテーパー、つまり傾きを形成できる)。あるいはアンカー11をプレス成形する際に、金型の断面形状を台形としても良い。次に図5(C)に示すように、リードフレーム10と、アンカー11を互いに位置合わせし、接着層18を介して厚み方向に積層し、一体化(あるいは固定)する。ここで矢印14は、接着層18を介して一体化する際に用いるプレス装置(図示していない)あるいは固定装置(あるいは加熱固定装置)等を示す。こうして、リードフレーム10と、アンカー11を、接着層18を用いて厚み方向に積層し、一体化する。なお接着層18を使わず、例えば溶接(スポット溶接、プロジェクション溶接、超音波溶接、レーザー溶接)等を用いても良い。
Next, a method for stacking the lead frame and the anchor will be described with reference to FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating the lamination of the lead frame and the anchor. 5A is a cross-sectional view of the
次に図6〜図8を用いて、熱伝導基板の製造方法について説明する。図6〜図8は、熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図である。図6において、21はプレス装置、22はフィルム、23は伝熱材である。図6において、リードフレーム10とアンカー11は、図5のようにして一体化したものであり、これを金属板13の上に、伝熱材23を介してセットする。そしてこれらを図6に示すようにプレス装置21にセットする。なお図6において、金型等は図示していない。そしてリードフレーム10やアンカー11、伝熱材23や、金属板13を、プレス装置21を用いて矢印14の方向にプレスし一体化する。
Next, the manufacturing method of a heat conductive board | substrate is demonstrated using FIGS. 6-8 is sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of a heat conductive board | substrate. In FIG. 6, 21 is a pressing device, 22 is a film, and 23 is a heat transfer material. In FIG. 6, the
図7は、リードフレーム10やアンカー11を伝熱材23にプレスして埋め込み、一体化する様子を示す。図7において、伝熱材23等をプレス時に加熱することで、伝熱材23を軟化できるため、リードフレーム10やアンカー11、金属板13の表面との密着性を高めたり、隙間まで満遍なく回り込ませることができる。また図6や図7に示すように、フィルム22を、リードフレーム10と、金型(図示していない)の間に挟んでおくことで、伝熱材23がプレス装置21や金型(図示していない)の表面に、汚れとして付着することを防止できる。
FIG. 7 shows a state in which the
図8は、プレスが終了した様子を示す。図8の矢印14が示すように、プレス装置21を互いに引き離す。更にフィルム22を、リードフレーム10の表面から引き剥がす。こうして、金属板13の表面に、伝熱材23によってリードフレーム10とアンカー11を固定する。ここで、プレス条件を調整することで、アンカー11のみならず、リードフレーム10も伝熱材23に埋め込むことができる。そして伝熱材23を熱硬化させ、伝熱層12とする。こうして図1(A)(B)に示した放熱基板を作成する。なお伝熱材23の熱硬化工程は、プレス装置21の中で行っても良いが、これら部材を所定形状に成形した後、加熱硬化炉の中で硬化させても良い。なおフィルム22を引き剥がした後で、伝熱材23を硬化させることで、フィルム22に安価な(耐熱性の低い)材料を使うことができる。こうすることで、フィルム22が加熱硬化炉の中で寸法変化してしまい、熱伝導基板の表面形状に影響を与えることを防止する。
FIG. 8 shows a state where the press is finished. As shown by the
更に詳しく説明する。伝熱層12と、リードフレーム10の表面は、同一面(望ましくは互いの段差50μm以下、更に望ましくは20μm以下、更には10μm未満)とすることで、ソルダーレジスト(図示していない)の形成が容易となる。なおリードフレーム10の半田付けしない面に、ソルダーレジストを形成することで、リードフレーム10の上で半田が濡れ広がり過ぎることを防止できる。また伝熱層12とリードフレーム10との間の厚み段差が小さい分、ソルダーレジストの厚みバラツキが発生しにくく、ソルダーレジストの厚みを薄く設定できる。その結果、ソルダーレジストの膜厚が放熱性に影響を与えにくくなり、電子部品の実装性を高められる。またフィルム22を剥がした後、リードフレーム10や伝熱層12の表面をバフ研磨等を行って、更にバリ取りや汚れを除去することが望ましい。
This will be described in more detail. By forming the
ここでシート状の伝熱層12としては、樹脂とフィラーとからなる伝熱性のコンポジット材料を用いることができる。例えば無機フィラー70重量%以上95重量%以下と、熱硬化性樹脂5重量%以上30重量%以下の部材が望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、その直径は0.1μm以上100μm以下が適当である(0.1μm未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また100μmを超えると伝熱層12の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える)。そのため伝熱層12における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために70から95重量%と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径3μmと平均粒径12μmの2種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小2種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを90重量%近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、伝熱層12の熱伝導率は5W/(m・K)程度となる。なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。
Here, as the sheet-like
なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特に酸化マグネシウムを用いると線熱膨張係数を大きくできる。また酸化ケイ素を用いると誘電率を小さくでき、窒化ホウ素を用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして伝熱層12としての熱伝導率が1W/(m・K)以上20W/(m・K)以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が1W/(m・K)未満の場合、熱伝導基板の放熱性に影響を与える。また熱伝導率を20W/(m・K)より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。
When an inorganic filler is used, the heat dissipation can be improved, but in particular when magnesium oxide is used, the linear thermal expansion coefficient can be increased. Further, when silicon oxide is used, the dielectric constant can be reduced, and when boron nitride is used, the linear thermal expansion coefficient can be reduced. Thus, the
なお熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも1種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。伝熱層12の厚みは、薄くすれば、リードフレーム10やアンカー11からの熱を金属板13に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層12の厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである50μm以上1000μm以下に設定すれば良い。なおこれら熱硬化性樹脂(あるいは同じ系統の樹脂)を、接着層18の成分の一つとして用いることで、接着層18と伝熱層12との密着性あるいは結着性を高められる。
The thermosetting resin contains at least one kind of resin among epoxy resin, phenol resin and cyanate resin. These resins are excellent in heat resistance and electrical insulation. If the thickness of the
次にリードフレーム10やアンカー11(以下、これら金属部材と呼ぶ)の材質について説明する。これらリードフレーム10やアンカー11の材料としては、銅を主体とするもの(例えば銅板)が望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。例えば、タフピッチ銅(合金記号:C1100)や無酸素銅(合金記号:C1020)等を用いることが望ましい。こうした材料は原料の電気銅を溶解して製造したものである。ここでタフピッチ銅は、銅中に酸素を残した精錬銅であり、電気伝導性や加工性に優れている。タフピッチ銅の場合、例えばCu99.90wt%以上、無酸素銅の場合、例えばCu99.96wt%以上が望ましい。銅の純度が、これら数字未満の場合、不純物(例えば酸素の影響によるCu2Oの含有量が大きくなるので)の影響によって、加工性のみならず熱伝導性や電気伝導性に影響を受ける場合がある。こうした部材は安価であり、量産性に優れている。
Next, materials of the
更に必要に応じて各種銅合金を選ぶことも出来る。例えば、リードフレーム10として、加工性や、熱伝導性を高めるためには、銅素材に銅以外の少なくともSn、Zr、Ni、Si、Zn、P、Fe等の群から選択される少なくとも1種類以上の材料とからなる合金を使うことも可能である。例えばCuを主体として、ここにSnを加えた、銅材料(以下、Cu+Snとする)を用いることができる。Cu+Sn銅材料(あるいは銅合金)の場合、例えばSnを0.1重量%以上0.15重量%未満添加することで、その軟化温度を400℃まで高められる。比較のためSn無しの銅(Cu>99.96重量%)を用いて、リードフレーム10を作成したところ、導電率は低いが、出来上がった熱伝導基板において特に形成部等に歪みが発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が200℃程度と低いため、後の部品実装時(半田付け時)に変形する可能性があることが予想された。一方、Cu+Sn>99.96重量%の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品の発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、400℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Zrの場合、0.015重量%以上0.15重量%の範囲が望ましい。添加量が0.015重量%未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が0.15重量%より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ni、Si、Zn、P等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Niは0.1重量%以上5重量%未満、Siは0.01重量%以上2重量%以下、Znは0.1重量%以上5重量%未満、Pは0.005重量%以上0.1重量%未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Feの場合0.1重量%以上5重量%以下、Crの場合0.05重量%以上1重量%以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。
Furthermore, various copper alloys can be selected as necessary. For example, in order to improve workability and thermal conductivity as the
なおこれらリードフレーム10やアンカー11に使う銅材料の引張り強度は、600N/平方mm以下が望ましい。引張り強度が600N/平方mmを超える材料の場合、これら部材の加工性に影響を与える場合がある。一方、引張り強度が600N/平方mm以下(更にこれら部材に微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは400N/平方mm以下)とすることでスプリングバック(必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと)の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにこれら部材の材料としては、Cuを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にこれらリードフレーム10やアンカー11による放熱効果も高められる。なおこれら部材に使う銅合金の引張り強度は、10N/平方mm以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度(30〜70N/平方mm程度)に対して、これらリードフレームに用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。これらリードフレームに用いる銅合金の引張り強度が、10N/平方mm未満の場合、これらリードフレーム10上に電子部品等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてこれらリードフレーム10において凝集破壊する可能性がある。なおファインパターン加工用にリードフレーム10を、加工性(例えば、プレスによる打抜き性)に優れた銅組成とし、アンカー11と、異なる合金組成とすることができる。ここで異なる合金組成としては、銅以外の不純物組成である酸素、硫黄、鉄、鉛、スズ、ビスマス、ニッケル、銀、アンチモン、砒素、燐、珪酸からなる群のうち、少なくとも1種類以上の元素が0.1ppm以上、望ましくは1ppm以上異なるものを使うことが望ましい。またこれら部材の組成比較した場合、これら不純物の元素が0.1ppm未満の場合、組成のバラツキの影響の影響を受けたり、分析が困難になる場合があるためである。またこれら不純物の差が0.1ppm未満の場合、電気特性や熱伝導性にも差が発生しにくい。
The tensile strength of the copper material used for the
なおリードフレーム10の、伝熱層12から露出している面(電子部品等の実装面)に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことも有用である。なおリードフレーム10やアンカー11の伝熱層12に接する面(もしくは埋め込まれた面)には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層12と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、リードフレーム10やアンカー11と、伝熱層12との接着性(もしくは結合強度)に影響を与える場合がある。
It is also useful to previously form a solder layer or a tin layer on the surface of the
また金属板13は、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に本実施の形態では、金属板13の厚みを1mm(望ましくは0.1mm以上50mm以下の厚み)としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる(なお金属板13の厚みが0.1mm以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板13の厚みが50mmを超えると、重量面で不利になる)。金属板13としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、伝熱層12を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部(あるいは凹凸部)を形成しても良い。全膨張係数は8〜20ppm/℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。
The
次に、図9、図10を用いて、本発明の放熱基板を用いた回路モジュールについて説明する。回路モジュールによっては、一つの熱伝導基板の上に、放熱を必要とする電子部品(例えば、電源回路等で大電流で駆動するパワー半導体等、以下、パワー電子部品と呼ぶ)と、一般電子部品(信号処理を行うための、微弱電流で駆動する信号用半導体等であり以下、一般電子部品と呼ぶ)とを、隣接して高密度実装する必要がある。これはパワー電子部品と、一般電子部品を別々の基板(例えばパワー電子部品等を放熱基板、一般電子部品等をガラスエポキシ基板)に実装した場合、互いの基板を配線を介して接続する必要が生じ、この配線がノイズの影響を受けやすくなる。その結果、回路モジュールが誤動作する可能性が増加する。 Next, a circuit module using the heat dissipation board of the present invention will be described with reference to FIGS. Depending on the circuit module, an electronic component that requires heat dissipation (for example, a power semiconductor that is driven with a large current in a power circuit, etc., hereinafter referred to as a power electronic component) and a general electronic component on one heat conductive substrate (Signal semiconductors and the like that are driven with a weak current for signal processing and are hereinafter referred to as general electronic components) must be adjacently mounted at high density. This is because when power electronic components and general electronic components are mounted on separate substrates (for example, power electronic components are mounted on a heat dissipation substrate and general electronic components are mounted on a glass epoxy substrate), it is necessary to connect the substrates to each other via wiring. This wiring is susceptible to noise. As a result, the possibility that the circuit module malfunctions increases.
図9(A)(B)は、回路モジュールの一例を示す上面図及び断面図である。これら回路モジュールでは、パワー電子部品と一般電子部品を隣接した状態で高密度実装している。図9(A)(B)において、24は点線であり、点線24aは一般電子部品、点線24bはパワー電子部品を示す。図9(A)において、熱伝導基板の表面は、少なくともリードフレーム10a、10bと伝熱層12が露出している(図9(B)に示すようにリードフレーム10aの下には、アンカー11を積層一体化している)。一方、リードフレーム10bの下には、アンカー11を形成していない。その分、アンカー11のファインパターン化が容易となる。そして、リードフレーム10bをファインパターン化し、一般電子部品を高密度に実装する。このようにして、局所的にファイン化したリードフレーム10bの下に、アンカー11を形成しないことで、リードフレーム10a、10bと、アンカー11の位置合わせや、一体化工程が容易となる。
9A and 9B are a top view and a cross-sectional view illustrating an example of a circuit module. In these circuit modules, power electronic components and general electronic components are mounted with high density in an adjacent state. 9A and 9B, 24 is a dotted line, a
図9(B)は、図9(A)の矢印14bにおける断面図である。図9(B)において、パワー半導体等の電子部品19bは、アンカー11が積層されたリードフレーム10aの上に実装している。そしてパワー半導体等の電子部品19bに発生した熱は、矢印14cに示すようにリードフレーム10aのみならずアンカー11を介して、放熱する。
FIG. 9B is a cross-sectional view taken along
このように、リードフレーム10aの下に(あるいは厚み方向に)アンカー11を積層する場合、そのアンカー位置は局所的なものとすることができる。またリードフレーム10aと、アンカー11のパターン形状を異ならせる(例えば、リードフレーム10aよりも、アンカー11を一回り小さくする)ことで、積層時の位置ズレを防止できる。そして引張り強度の向上や、放熱性が要求されない部分を、肉薄のリードフレーム10だけで構成することで、ファインパターン化が容易となる。
Thus, when the
次にパワー電子部品をフェイスダウン実装等によって高密度実装する回路モジュールについて説明する。図10(A)(B)は電子部品をフェイスダウン実装した様子を示す上面図及び断面図である。図10(A)において、リードフレーム10は、リードフレーム隙間17a、17bを介して絶縁している。ここでパワー電子部品(例えば、発光ダイオード等)を、表面実装する場合、リードフレーム隙間17a、17bをより小さくする方が、発光効率を高められる(あるいは複数個の発光ダイオードを互いに近づけて実装することができる)。こうした場合、リードフレーム隙間17a、17bは、小さければ小さい程、望ましい。図10(A)の矢印14bにおける断面図が、図10(B)である。図10(B)に示すように、リードフレーム10は、肉薄である分、リードフレーム隙間17を狭くできる。一方、アンカー11は、リードフレーム10より肉厚である分、放熱効果を高められる。図10(A)(B)における矢印14a、14cはそれぞれ電子部品19(図10(A)では点線24で図示)に発生した熱が広がる様子を示す。なお図10(B)において、端子20はフェイスダウン用のバンプ等である。
Next, a circuit module for mounting power electronic components at high density by face-down mounting or the like will be described. FIGS. 10A and 10B are a top view and a cross-sectional view showing a state where the electronic component is mounted face-down. In FIG. 10A, the
次に発光ダイオード等を用いた回路モジュールへの応用例について説明する。例えば図10(A)において、点線24a、24b、24cを例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の単色発光の発光ダイオードの実装位置とする。例えば液晶テレビのバックライトをRGBの単色発光の発光ダイオード(あるいは半導体レーザー)で作成する場合、これら単色光を光学的に混色し、白色を合成することが必要となる。こうした場合、図10(A)に示すように、リードフレーム隙間17a、17bを狭くするほど、これらの放熱効果、あるいは配線抵抗を小さくできる。更にリードフレーム隙間17a、17bを狭くした放熱基板を用いることで、RGBの各発光ダイオードを、より高密度に実装することで、混色用の光学ユニットを小型化できるため、液晶テレビの低コスト化を実現できる。
Next, an application example to a circuit module using a light emitting diode or the like will be described. For example, in FIG. 10A, dotted
次に図11(A)(B)を用いて、リードフレーム10の上に、個片状のアンカー11を固定する様子を説明する。図11(A)(B)は、リードフレーム上に、個片状のアンカーを固定する様子を説明する上面図及び断面図である。図11(A)において、リードフレーム10の必要部分に、アンカー11を接着する。点線24は、アンカー11をセットする位置を示す。アンカー11を、矢印14bに示すようにして、リードフレーム10の上に溶接、あるいは接着する。図11(B)は、図11(A)の矢印14aにおける断面である。なお、アンカー11は、複数の個片であっても、図11(A)に示したような一体物(例えばリードフレーム10として図示したパターン形状等)であっても良い。このようにして、アンカー効果(更には放熱効果)が必要な部分に、局所的にアンカー11を形成する。なお図11(A)(B)において、実際のリードフレーム10は、ファインパターンであるが、製図の関係からファインパターンとしては図示していない。
Next, how the individual anchors 11 are fixed on the
以上のようにして、金属板13と、前記金属板13の上に固定したシート状の伝熱層12と、前記伝熱層12に少なくとも一部を埋め込んだリードフレーム10と、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレーム10は、厚み方向にアンカー11を積層した熱伝導基板とすることで、熱伝導基板をファインパターン化してもリードフレーム10の引張り強度や放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
As described above, heat conduction comprising the
こうして金属板13と、前記金属板13の上に固定したシート状の伝熱層12と、前記伝熱層12に少なくとも一部を埋め込んだリードフレーム10と、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレーム10は、厚み方向にアンカー11を積層した熱伝導基板とすることで、熱伝導基板をファインパターン化してもリードフレーム10の引張り強度や放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
A heat conductive substrate comprising the
また金属板13と、前記金属板13の上に固定したシート状の伝熱層12と、前記伝熱層12に少なくとも一部を埋め込んだリードフレーム10と、からなる伝熱基板であって、前記リードフレーム10の一部分以上は、厚み方向にアンカー11を積層した熱伝導基板とすることで、熱伝導基板をファインパターン化してもリードフレーム10の引張り強度や放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
The heat transfer substrate includes a
あるいは金属板13と、前記金属板13の上に固定したシート状の伝熱層12と、前記伝熱層12に少なくとも一部を埋め込んだリードフレーム10と、からなる伝熱基板であって、前記リードフレーム10の一部分以上は、接着層18を介して厚み方向にアンカー11を積層した熱伝導基板とすることで、熱伝導基板をファインパターン化してもリードフレーム10の引張り強度や放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
Alternatively, a heat transfer substrate comprising a
更に金属板13と、前記金属板13の上に固定したシート状の伝熱層12と、前記伝熱層12に少なくとも一部を埋め込んだリードフレーム10と、からなる伝熱基板であって、前記リードフレーム10の一部分以上は、前記リードフレーム10と異なるパターン形状のアンカー11を積層した熱伝導基板とすることで、熱伝導基板をファインパターン化してもリードフレーム10の引張り強度や放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
Furthermore, a heat transfer substrate comprising a
また伝熱層12は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含む熱伝導基板とすることで、熱伝導基板をファインパターン化してもリードフレーム10の引張り強度や放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
The
ここでリードフレーム10もしくはアンカー11の内、少なくとも一つ以上は、タフピッチ銅もしくは無酸素銅とすることで、リードフレーム10やアンカー11を、その用途に応じて材料費や加工費を抑えることができる。
Here, at least one of the
またリードフレーム10もしくはアンカー11の内、少なくとも一つ以上は、Snは0.1重量%以上0.15重量%以下、Zrは0.015重量%以上0.15重量%以下、Niは0.1重量%以上5重量%以下、Siは0.01重量%以上2重量%以下、Znは0.1重量%以上5重量%以下、Pは0.005重量%以上0.1重量%以下、Feは0.1重量%以上5重量%以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料とすることで、リードフレーム10やアンカー11に低電気抵抗で高熱伝導性を有し、加工性を高められる。
At least one of the
また少なくとも、リードフレーム10を、位置合わせした状態で厚み方向にアンカー11を固定する工程と、金属板13上に、伝熱材を用いて、前記リードフレーム10とアンカー11を埋め込む工程と、前記伝熱材を硬化させる工程と、を含む熱伝導基板の製造方法を提供することで、熱伝導基板を安定して製造できる。
Also, at least the step of fixing the
そして少なくとも、金属板13と、前記金属板13の上に固定したシート状の伝熱層12と、前記伝熱層12に少なくとも一部を埋め込んだリードフレーム10及びアンカー11と、から構成された熱伝導基板と、前記リードフレーム10上に実装した電子部品と、からなる回路モジュールを提供することで、各種機器の小型化が可能となる。
At least a
以上のように、本発明にかかる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールによって、プラズマテレビ、液晶テレビ、あるいは車載用各種電装品、あるいは産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。 As described above, the heat conductive substrate, the manufacturing method and the circuit module according to the present invention make it possible to reduce the size and performance of a plasma TV, a liquid crystal TV, various in-vehicle electrical components, or a device that requires heat dissipation for industrial use. Can be realized.
10 リードフレーム
11 アンカー
12 伝熱層
13 金属板
14 矢印
15 リードフレーム厚み
16 リードフレーム幅
17 リードフレーム隙間
18 接着層
19 電子部品
20 端子
21 プレス装置
22 フィルム
23 伝熱材
24 点線
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる熱伝導基板であって、
前記リードフレームは、厚み方向にアンカーを積層した熱伝導基板。 A metal plate,
A sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate;
A lead frame at least partially embedded in the heat transfer layer;
A heat conductive substrate comprising:
The lead frame is a heat conductive substrate in which anchors are stacked in the thickness direction.
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる伝熱基板であって、
前記リードフレームの一部分以上は、厚み方向にアンカーを積層した熱伝導基板。 A metal plate,
A sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate;
A lead frame at least partially embedded in the heat transfer layer;
A heat transfer board comprising:
At least a part of the lead frame is a heat conductive substrate in which anchors are stacked in the thickness direction.
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる伝熱基板であって、
前記リードフレームの一部分以上は、接着層を介して厚み方向にアンカーを積層した熱伝導基板。 A metal plate,
A sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate;
A lead frame at least partially embedded in the heat transfer layer;
A heat transfer board comprising:
At least a part of the lead frame is a heat conductive substrate in which anchors are stacked in the thickness direction via an adhesive layer.
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる伝熱基板であって、
前記リードフレームの一部分以上は、前記リードフレームと異なるパターン形状のアンカーを積層した熱伝導基板。 A metal plate,
A sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate;
A lead frame at least partially embedded in the heat transfer layer;
A heat transfer board comprising:
At least a part of the lead frame is a heat conductive substrate in which anchors having a pattern shape different from that of the lead frame are laminated.
アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
を含む請求項1〜4のいずれか一つに記載の熱伝導基板。 The heat transfer layer includes at least one resin selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, and an isocyanate resin;
At least one inorganic filler selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride;
The heat conductive substrate according to claim 1, comprising:
リードフレームを、位置合わせした状態で厚み方向にアンカーを固定する工程と、
金属板上において、伝熱材に、前記リードフレームとアンカーを埋め込む工程と、
前記伝熱材を硬化させる工程と、
を含む熱伝導基板の製造方法。 at least,
Fixing the anchor in the thickness direction with the lead frame aligned,
On the metal plate, the step of embedding the lead frame and the anchor in the heat transfer material;
Curing the heat transfer material;
The manufacturing method of the heat conductive board | substrate containing this.
前記リードフレーム上に実装した電子部品と、からなる回路モジュール。 At least a heat conduction substrate composed of a metal plate, a sheet-like heat transfer layer fixed on the metal plate, and a lead frame and an anchor embedded at least in part in the heat transfer layer;
A circuit module comprising an electronic component mounted on the lead frame.
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