JP2008004784A - 熱伝導基板の製造方法及びこれによって製造した熱伝導基板 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の熱伝導基板では、リードフレームと、金属板を、途中に挟んだ伝熱樹脂を用いて、加熱・加圧、一体化する際、リードフレームのリード配線部分（他の基板に半田付けする部分）の表面にバリが発生しやすく、このバリが他の基板へ熱伝導基板を半田付けする際に、影響を与える場合があったため、リードフレームの表面にバリを発生させにくい熱伝導基板の製造方法及びこの製造方法で製造した熱伝導基板を目的とする。
【解決手段】回路形成用導体となるリードフレーム１０に、第１のフィルム１６を貼り付け、第１の金型１８を用いてエンボス加工した後、前記リードフレーム１０を、伝熱樹脂１１や、金属板１３や、第２のフィルム１７と共に第２の金型１９、第３の金型２０等を用いて、加熱・加圧し、積層、一体化することで、前記伝熱樹脂１１がリードフレーム１０の表面に付着物９として付着し、バリ４が発生することを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の大電力回路等に使用される熱伝導基板の製造方法及びこれによって製造した熱伝導基板に関する。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、半導体等の電子部品の高密度化、高機能化が要求されている。この動きに対応するために、各種電子部品を実装する回路基板もまた小型・高密度化が求められている。その結果、高密度実装されたパワー半導体等の発熱をいかに放熱するかが重要な課題となっている。このような放熱性を改良する回路基板（高放熱基板）が、特許文献１に開示されている。

以下、図面を用いて従来の熱伝導基板について説明する。図１８（Ａ）、（Ｂ）は、従来の熱伝導基板の斜視図と断面図である。図１８（Ａ）、（Ｂ）において、リードフレーム１は、伝熱樹脂２に埋め込まれた状態で、金属板５の上に固定されている。なお点線３ａは、リードフレーム１の電子部品の実装部に相当するが、「パターン省略」として配線パターン等は図示していない。またリードフレーム１の点線３ｂで示す部分は、熱伝導基板の端子部（あるいはリード端子部）となる部分であり、このリード端子部は、所定形状に折り曲げた後、熱伝導基板を他の基板（図示していない）に半田付けする際に用いる。

図１８（Ａ）において、点線３ｂで示すリード端子部の表面には、伝熱樹脂２がバリ４（あるいは汚れ）として付着している。また図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の任意の位置での断面図に相当し、図１８（Ｂ）に示すように、リードフレーム１は、伝熱樹脂２に埋め込まれた状態で金属板５の上に形成されている。そしてリードフレーム１の一部や、金属板５の表面にも、伝熱樹脂２からなるバリ４が付着している。このバリ４は、図１８（Ｂ）の点線３ｂで示す部分に発生しやすく、リードレーム１を半田付けする際に阻害要因になるばかりでなく、リードフレーム１を後で打抜く（周囲の額縁状の部分を打抜くことで、実装用のリード配線部分を形成する）際、さらに所定形状に折り曲げる際の、作業性や精度に影響を及ぼしやすい。

次に図１９〜図２３を用いて、バリ４がリードフレーム１の表面や側面に発生するメカニズムについて説明する。図１９（Ａ）、（Ｂ）は共に、リードフレーム１と、伝熱樹脂２と、金属板５を、プレス装置（図示していない）を用いて、加熱・加圧、一体化する様子を示す断面図である。図１９（Ａ）はプレス前（一体化前）の断面図であり、矢印６に示すように、これら部材をプレス、積層し、一体化する。図１９（Ｂ）は、プレス後（一体化後）であり、リードフレーム１の周辺、あるいは金属板５の表面にまでバリ４が発生している。次に図２０〜図２３を用いて、バリ４の発生メカニズムについて説明する。

図２０は、リードフレーム１と伝熱樹脂２と金属板５を積層、一体化する様子を説明する部分斜視図である。図２０はプレス前（リードフレーム１がセットする前）の斜視図、図２１はプレス前（リードフレーム１がセットした後）の斜視図、図２２はプレス途中（圧力印加中）の斜視図、図２３はプレス終了後の斜視図である。

まず図２０に示すように、下金型７の上に、リードフレーム１、伝熱樹脂２、金属板５を順番にセットする。そして矢印６で示すようにして、上金型（図示していない）を用いて、これらを加熱・加圧、一体化する。図２１は、下金型７に、リードフレーム１をセットした様子を示す斜視図である。図２１において、下金型７が有する凹凸の間にリードフレーム１が、一定の隙間８を有した状態でセットされている。ここで隙間８はリードフレーム１と、下金型７の隙間であり、この隙間８によって、下金型７とリードフレーム１との寸法誤差等を吸収する。そして図２１に示すように、伝熱樹脂２、金属板５を矢印６に示すように押し付ける。

図２２は、プレス途中（圧力印加中）の斜視図である。矢印６ａで示すように、金属板５や伝熱樹脂２は、リードフレーム１や下金型７に加熱・加圧しながら押し付けられる。このときリードフレーム１と下金型７の隙間８に、矢印６ｂで示すように伝熱樹脂２が流れ込んでしまう。同様に上金型（図示していない）と下金型７の隙間や、上金型（図示していない）と金属板５の隙間にも、矢印６ｂで示すように加圧・加熱され流動状態になった伝熱樹脂２が流れ込んでしまう。その結果、リードフレーム１の周囲にバリ４が付着する。同様に金属板５の表面には伝熱樹脂２を主成分とする付着物９が発生する。

図２３はプレス後の斜視図である。図２３においてリードフレーム１は、伝熱樹脂２に埋め込まれた状態で金属板５に積層され一体化している。そしてその表面には、図２２で示した伝熱樹脂２の回り込みによって発生したバリ４や、付着物９が付着する。同様に下金型７の表面にも、伝熱樹脂２の付着物９が付着する。そしてこの付着物９は、次のプレス成形において、バリ４等の発生の引き金となる。ここで図２１、図２２で示した隙間８（下金型７と、リードフレーム１の間の隙間等）は必須である。これら隙間８を考慮しない場合、加工寸法のバラツキや、材料の温度による伸縮、金型の組立精度等の影響により、プレスできないことがある。
特開２００２−３３５５８号公報

従来の熱伝導基板では、リードフレーム１と、金属板５と、伝熱樹脂２と、を積層し、プレスで一体化して熱伝導基板を作製する際、リードフレーム１の端子部分（リードフレームの一部であり、熱伝導基板を他の基板に実装したり、接続したりする端子部分に相当）において、下金型７とリードフレーム１の隙間８に依存するバリ４等が発生していた。そしてリードフレーム１に付着したバリ４によって、熱伝導基板の端子部分での半田付けが阻害されていた。そのためプレス工程終了後に、バリ４の除去工程が必要であったが、伝熱樹脂２は硬化しているため、バリ４の除去は難しかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱伝導基板の製造において、加熱・加圧時の伝熱樹脂２の滲みやはみ出しによるリードフレームのバリの付着、あるいは金属板へのバリの発生を抑制する熱伝導基板の製造方法を提供する。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、配線パターン形状にリードフレームを成形する工程と、前記リードフレームの一面の少なくとも外周部以上に第１のフィルムを貼り付ける工程と、前記第１のフィルムを第１の金型を用いてエンボス加工する工程と、前記リードフレームの第１のフィルムの貼り付けられていない他面側に、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂と、金属板と、を順にセットし、第２のフィルムを介して、少なくとも第２の金型と第３の金型を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、前記積層体中の前記伝熱樹脂を硬化させる工程と、前記伝熱樹脂が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムを前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法及び、これによって製造した熱伝導基板を提供する。

このような構成によって、リードフレームと、伝熱樹脂と、金属板をプレスで加熱・加圧、一体化する際に、リードフレームと金型との間の隙間は第１のフィルムで、更に金属板と金型の隙間は第２のフィルムで塞ぐことができ、これら金型の隙間に前記伝熱樹脂の加熱・加圧して形成する際の回り込みを防止する。更に前記第１のフィルム、第２のフィルムが、前記伝熱樹脂が金型に直接、接することを防止するため、前記金型が前記伝熱樹脂で汚れにくくなるため金型のメンテナンスが容易となり、熱伝導基板の生産性を高められる。

以上のように本発明によれば、加熱・加圧時に、伝熱樹脂から突き出したリードフレームの端子部分（リードフレームの一部であり、熱伝導基板を他の基板に実装したり、半田付けしたりするリード部分に相当）の表面への、熱硬化樹脂組成物の滲みやはみ出しによる汚れやバリの付着を抑制することができる。

その結果、金型の表面汚れを防止できるため、金型の清掃回数を減らせ、高品質の熱伝導基板を安定して製造できる。

なお本発明の実施の形態に示された一連の製造工程は、成型金型を用いて行われる。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。

（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。

図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の熱伝導基板の斜視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は伝熱樹脂、１２は点線、１３は金属板である。リードフレーム１０は、アルミニウム、銅、鉄等の高導電性、高熱伝導性を有する部材を、プレス加工、エッチング加工、レーザー加工等により所定の配線パターン形状に成形したものである。そしてリードフレーム１０は、伝熱樹脂１１に埋め込まれた状態で、金属板１３の上に固定している。なおリードフレーム１０の中央部のパターン等は、「パターン省略」として図示していない。そして図１で、点線１２ｂで示すリードフレーム１０の外周部（特に伝熱樹脂１１の最外部から、外に突き出した部分）であり、「他の基板に半田実装する際に端子となるリードフレーム１０の部分」に相当する。本実施の形態ではこのリードフレーム１０の外周部が、バリ４が発生しない構造部に相当する。そしてこのリードフレーム１０の外周部を、端子リード（あるいは外部へ配線される端子となる）となる部分とし、外部回路への実装時の半田付け性を改善することで、熱伝導基板の品質を高めている。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、リードフレーム１０の上面図及び断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）において、１４は隙間、１５は矢印である。図２（Ａ）の矢印１５ａにおける断面図が、図２（Ｂ）に相当する。また図２（Ａ）において、点線１２で示す部分が、図１（Ａ）において点線１２ｂで説明した「端子となるリードフレーム部分」に相当する。また隙間１４は複数のリードフレーム１０の隙間に相当する。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、リードフレーム１０に第１のフィルム１６を貼り付け、エンボス加工した後の上面図及び断面図である。図３（Ａ）の矢印１５における断面図が、図３（Ｂ）に相当する。図３において、リードフレーム１０の隙間１４ａ、１４ｂ等に、第１のフィルム１６が露出している。こうして前記リードフレーム１０の、少なくとも端子となるリードフレーム１０部分（あるいは伝熱樹脂１１の最外周部分にも）第１のフィルム１６を貼り付ける。

なお、図３（Ａ）において、隙間１４ａは熱伝導基板の部品実装部におけるリードフレーム１０の隙間であり、例えば図１（Ａ）において、パターン省略とした部分に相当する。そしてこの隙間１４ａに伝熱樹脂１１が充填され、絶縁することになる。一方、隙間１４ｂは熱伝導基板を、他の基板に実装する際に、リードフレーム１０を外部接続用端子（あるいはリード端子）となる部分である。この部分は、伝熱樹脂１１が無い（リード端子となる部分、つまり根元部分だけは伝熱樹脂１１で保護することが望ましい）。なお図３において、点線１２で示す部分より外周部は、額縁状に一体化しているが、これはリードフレーム１０がバラバラにならないためである。

そしてリードフレーム１０の外周部（図３（Ａ）では点線１２で図示、図３（Ｂ）では矢印１５ｂで図示）において、リードフレーム１０の隙間１４に、第１のフィルム１６を埋め込み、エンボス加工とする。ここで点線１２で示した部分は、伝熱樹脂１１からリードフレーム１０が突き出した部分に相当し、熱伝導基板を他の基板の上に半田実装する際に接続部となる部分に相当する。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、リードフレーム１０に第１のフィルム１６を貼り付け、エンボス加工する様子を説明する断面図である。まず図４（Ａ）に示すように、リードフレーム１０の下に、第１のフィルム１６をセットし、矢印１５ａで示すように圧着する。このとき第１のフィルム１６の、前記リードフレーム１０に接する面に接着層（更にプレス後に剥離可能なものが望ましい）を形成しておくことが望ましい。図４（Ｂ）は、第１のフィルム１６をリードフレーム１０に貼り付け、リードフレーム１０の外周部（図４（Ｂ）では、矢印１５ｂで図示）として、成形（あるいはエンボス加工）した後の断面図である。なお図４（Ａ）、（Ｂ）において金型は図示していない。また金型等の詳細は、後述する図７〜図１７で説明する。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、リードフレーム１０と伝熱樹脂１１と金属板１３とを加熱・加圧して一体化する様子を説明する断面図である。図５において、１７は第２のフィルムである。まず図５（Ａ）に示すように、エンボス加工した第１のフィルム１６を有するリードフレーム１０を用意する。そしてその上に、伝熱樹脂１１、金属板１３、第２のフィルム１７をセットする。そして矢印１５ａに示すように金型（図示していない）を用いて、加熱・加圧し、一体化する。図５（Ｂ）はプレスが終了した様子を示す断面図である。図５（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０や、伝熱樹脂１１、金属板１３を第１のフィルム１６や第２のフィルム１７で覆った状態でプレスすることで、金型（図示していない）と前記伝熱樹脂１１が接しないため、金型（図示していない）が前記伝熱樹脂１１で汚れない。図５（Ｃ）は、第１のフィルム１６と第２のフィルム１７と、を剥離した後の様子を示す断面図である。図５（Ｃ）に示すように、リードフレーム１０や伝熱樹脂１１、金属板１３を第１のフィルム１６や第２のフィルム１７で覆った状態でプレス成形したため、バリ４が発生していない。なお伝熱樹脂１１は、シート状とすることで、その取り扱いや成形性を高められる。なおシート状としては、例えば図１１に示すように、中央部を厚めにしたものも含む。中央部を厚めにすることで、伝熱樹脂１１に圧力を加えやすい。

更に、予め樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂１１と、金属板１３と、を予め一体化させた一体化物（図示していない）としても良い。このように、積層に用いる部材を予め一体化（あるいは予備成形）しておくことで、工数を減らすことができる。こうして加熱・加圧して積層体を形成し、前記積層体中の前記伝熱樹脂１１を硬化させる。

そして前記伝熱樹脂１１が半硬化状態または完全硬化状態で、図５（Ｃ）に示すように前記第１のフィルム１６及び第２のフィルム１７を前記積層体から剥離することで、熱伝導基板を製造する。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、リードフレーム１０と、伝熱樹脂１１と、金属板１３とを積層、一体化した後の様子を説明する上面図及び断面図である。図６（Ａ）の矢印１５ａでの断面図が図６（Ｂ）に相当する。また矢印１５ｂは、端子となるリードフレーム１０と、伝熱樹脂１１の重なり部分（あるいはリードフレーム１０の外周部）を示すものであり、矢印１５ｂに示すように端子となるリードフレーム１０（伝熱樹脂１１から細く突き出したリードフレーム１０）を、伝熱樹脂１１で保護することで、隣接するリードフレーム１０同士が変形して接触しにくくなる。また隣接するリードフレーム１０の沿面距離を増加させる効果がある。

次に図７〜図１７を用いて、特に図２の点線１２等で説明した、リードフレーム１０の外周部について、詳しく説明する。ここでリードフレーム１０の外周部（点線１２）は、伝熱樹脂１１からリードフレーム１０が突き出した部分に相当し、この部分に伝熱樹脂１１が付着すると（例えば、図１８（Ａ）、（Ｂ）、図２３等で説明したように）熱伝導基板の半田付け性を低下させてしまう。

図７は、端子部分となるリードフレーム１０の隙間に第１のフィルム１６をエンボス加工する様子を説明する部分斜視図である。図７において、１８は第１の金型であり、第１のフィルム１６をリードフレーム１０の隙間にエンボス加工するためのものである。まず第１の金型１８の上に、第１のフィルム１６、リードフレーム１０をセットする。なお図７〜図１７において、第１のフィルム１６や第１の金型１８、リードフレーム１０はその一部だけを示している。そしてこの状態で矢印１５に示すようにプレスする。なお図７において、上金型は図示していない。

図８は、第１の金型１８を用いて、第１のフィルム１６をリードフレーム１０の隙間にエンボス加工する様子を示す斜視図である。図８において、第１の金型１８の凹凸の間にリードフレーム１０が第１のフィルム１６を介して嵌め込んでいる。ここでリードフレーム１０と第１の金型１８の間には、一定の隙間が形成しているが、図７、図８では、この隙間に第１のフィルム１６が、一種の緩衝材として挟まることになる。なお図８において上金型等は図示していない。こうして第１のフィルム１６をエンボス加工する。

図９はエンボス加工した第１のフィルム１６ごとリードフレーム１０を取り出す様子を示す斜視図である。図９において、リードフレーム１０の隙間に、エンボス成形した第１のフィルム１６を固定するには、例えば第１のフィルム１６のリードフレーム１０側の面に接着層を形成すれば良い。

次に図１０〜図１７に示すようにして、リードフレーム１０と伝熱樹脂１１、金属板１３を積層、一体化する。図１０は、リードフレーム１０と、伝熱樹脂１１、金属板１３をセットした様子を説明する斜視図である。図１０において、１９は第２の金型である。そして第２の金型１９の上に、エンボス加工した第１のフィルム１６を貼り付けたリードフレーム１０や、伝熱樹脂１１、金属板１３等をセットする（なお図１０では、第２のフィルム１７は図示していない）。なお第１の金型１８と、第２の金型１９を共用することも可能であるが、別々にすることも可能である。例えば第１の金型１８を、第１のフィルム１６の成形のみに使う場合、そのタクトを高速化できる。一方、第２の金型１９は、伝熱樹脂１１の成形に用いるため、タクトの高速化に限度がある。こうした場合、その熱伝導基板の生産量に応じて、第１の金型１８と、第２の金型１９を使い分ければ良い。

図１１は、第２の金型１９に、エンボス加工した第１のフィルム１６ごとリードフレーム１０を嵌め込んだ様子を示す斜視図である。図１１に示すように、第１のフィルム１６を介して、リードフレーム１０を第２の金型１９にセットする。そして、その上に、伝熱樹脂１１と、金属板１３と、第２のフィルム１７と、順にセットする。次に図１２で示すように、金型を用いて、積層、一体化する。

図１２は、伝熱樹脂１１と金属板１３をリードフレーム１０に押し付ける様子を示す斜視図である。図１２において、２０は第３の金型、２１は第４の金型である。そして第３の金型２０と、第４の金型２１は、矢印１５ａ、１５ｂで示すようにスライドしながら個別に加圧できる構造部を有している。

図１３は第３の金型２０だけを用いて加熱・加圧プレスする様子を示す斜視図である。まず図１３に示すように、第３の金型２０を矢印１５に示すように押し付ける。こうして第２の金型１９と、リードフレーム１０との隙間を、第１のフィルム１６で密閉する。同時にリードフレーム１０と第３の金型２０の隙間（更に第３の金型２０と金属板１３の隙間も）を、第２のフィルム１７で密閉する。

次に図１４で示すようにして、伝熱樹脂１１を成形する。図１４は、第４の金型２１も用いて加熱・加圧プレスする様子を示す斜視図である。図１４に示すように、第４の金型２１を、矢印１５ｂに示すように押し付ける。なおこの状態で、第３の金型２０も矢印１５ａで示すように押し付けている。このように第１のフィルム１６と第３の金型２０を用いて、リードフレーム１０と第２の金型１９の隙間を塞いだ後、第４の金型２１を矢印１５ｂで示すように押し付けることで、伝熱樹脂１１が、外部にはみ出ることを防止しながら、リードフレーム１０を伝熱樹脂１１に埋め込み、金属板１３と一体化する。こうして図２２で説明したバリ４の発生を抑制する。このように第１のフィルム１６と、第２のフィルム１７を同時に組み合わせて用いることで、第３の金型２０とリードフレーム１０の隙間や、第４の金型２１とリードフレーム１０の隙間、第４の金型２１と金属板１３の隙間等、複数個所を密閉することができる。その結果、各金型表面への付着物９の発生や、リードフレーム１０へのバリ４の付着を防止する。なお図１４に示すように、プレスしているときには第３の金型２０と、第４の金型２１の面は、同一平面（あるいは面一、つらいち）になるように設計することが望ましい。プレスで加熱・加圧した状態で、第３の金型２０と第４の金型２１の面が互いに同一平面になるように設計しておくことで、プレス最中に加熱した際の、熱ムラや圧力ムラの発生を抑えられる。

図１５は、プレスが終了した後の様子を説明する斜視図である。図１５に示すように、第３の金型２０、第４の金型２１をそれぞれ矢印１５ａ、１５ｂで示すように持ち上げる。その後、図１６に示すようにして、リードフレーム１０、伝熱樹脂１１、金属板１３からなる積層体を矢印１５に示すように、第２の金型１９から取り出す。図１６は、第１のフィルム１６と第２のフィルム１７で保護された積層体を示す斜視図である。

次に図１７に示すように、積層体から、第１のフィルム１６、第２のフィルム１７を除去する。図１７は、積層体から第１のフィルム１６と第２のフィルム１７を除去した後の斜視図である。こうして得られた積層体の表面（特に電子部品の実装面となるリードフレーム１０の上）に、ソルダーレジスト等を形成することで、図１等で示した熱伝導基板となる。なお第１のフィルム１６、第２のフィルム１７は、共に樹脂フィルムが望ましい。樹脂フィルムは安価で、リサイクル性に優れている。第１のフィルム１６、第２のフィルム１７の厚みは１０μｍ以上５００μｍ以下（更には３０μｍ以上、３００μｍ以下）が望ましい。第１のフィルム１６、第２のフィルム１７の厚みが１０μｍ未満の場合、プレス途中に（あるいはプレス後に引き剥がす際にも）破れやすくなる。また第１のフィルム１６、第２のフィルム１７の厚みが５００μｍを超えると、材料費に影響を与える。なお少なくとも第１のフィルム１６にはある程度の伸縮性を有するものを選ぶことが望ましい。また必要に応じて第１のフィルム１６、第２のフィルム１７の少なくともどちらかの片面に粘着層を形成することができる。例えば第１のフィルム１６の、リードフレーム１０に接する側に粘着層を設けることで、第１のフィルム１６をエンボス加工した後も、リードフレーム１０から第１のフィルム１６が剥がれにくくなる。また接着層によって、リードフレーム１０と第１のフィルム１６の密着性を高める効果も得られる。なお、第１のフィルム１６と、第２のフィルム１７の両方に接着層を形成し、この接着層同士が互いに接するように接着した場合、図１７に示すように第１のフィルム１６や第２のフィルム１７を引き剥がす際に引き剥がしにくくなる場合がある。そのため接着層を形成するのは、第１のフィルム１６か、第２のフィルム１７か、どちらかだけに限定することが望ましい。

更に詳しく説明する。リードフレーム１０の厚みは０．１０以上２．００ｍｍ以下（望ましくは１．００ｍｍ以下）が望ましい。リードフレーム１０の厚みが０．１０ｍｍ未満の場合、フニャフニャしたり、折れ曲がったりしやすく、その取り扱いが難しい。リードフレーム１０の厚みが２．００ｍｍを超えると、プレスによる打抜きが難しくなり、リードフレーム１０自体のパターン精度が低下する。そのため加工精度の面から、リードフレーム１０としては０．２０〜１．００ｍｍ（更に望ましくは０．３０〜０．５０ｍｍ）が望ましい。

また伝熱樹脂１１としては、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％以下からなることが望ましい。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る場合、また１００μｍを超えると伝熱樹脂１１の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため伝熱樹脂１１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、伝熱樹脂１１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の代わりに、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。

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。こうして伝熱樹脂１１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、放熱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。

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。伝熱樹脂１１の厚みは、薄くすれば、リードフレーム１０に装着したパワーデバイスに生じる熱を金属板１３に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となり、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。

次にリードフレーム１０の材質について説明する。リードフレーム１０の材質としては、銅を主体とするものが望ましい。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。またリードフレーム１０としての加工性や、熱伝導性を高めるためには、リードフレーム１０となる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が望ましい。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を作製したところ、導電率は低いが、出来上がった放熱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％以下の範囲が望ましい。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。

なおリードフレーム１０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、リードフレーム１０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（更にリードフレーム１０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。このようにリードフレーム材料としては、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、更にリードフレーム１０による放熱効果も高められる。なおリードフレーム１０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、リードフレーム１０に用いる銅、あるいは銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。リードフレーム１０に用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／平方ｍｍ未満の場合、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リードフレーム１０部分で凝集破壊する可能性がある。

なおリードフレーム１０の、伝熱樹脂１１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の伝熱樹脂１１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。このように伝熱樹脂１１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と伝熱樹脂１１の接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。金属製の金属板１３としては、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、伝熱樹脂１１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８ｐｐｍ／℃〜２０ｐｐｍ／℃としており、本発明の放熱基板や、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。また金属板１３を他の放熱板（図示していない）にネジ止めできる。

以上のようにして、配線パターン形状にリードフレーム１０を形成する工程と、前記リードフレーム１０の一面に第１のフィルム１６を貼り付ける工程と、前記第１のフィルム１６の一部分以上を、第１の金型１８を用いてエンボス加工する工程と、前記リードフレーム１０の前記第１のフィルム１６の貼り付けられていない他面側に、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂１１と、金属板１３と、を順にセットし、第２のフィルム１７を介した状態で、少なくとも第２の金型１９と第３の金型２０を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、前記積層体中の前記伝熱樹脂１１を硬化させる工程と、前記伝熱樹脂１１が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム１６及び前記第２のフィルム１７を前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法であって、リードフレーム１０の端子部付近にバリ４が発生しにくい熱伝導基板を製造することができ、熱伝導基板の他基板への半田付け性を高められる。

配線パターン形状にリードフレーム１０を形成する工程と、前記リードフレーム１０の一面に第１のフィルム１６を貼り付ける工程と、前記第１のフィルム１６の一部分以上を、第１の金型１８を用いてエンボス加工する工程と、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂１１を予め金属板１３上に形成してなる一体化物の前記伝熱樹脂１１を形成した面と、前記リードフレーム１０の前記第１のフィルム１６が貼り付けられていない面とが当接するようにセットし、第２のフィルム１７を介した状態で、少なくとも第２の金型１９と第３の金型２０を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、前記積層体中の前記伝熱樹脂１１を硬化させる工程と、前記伝熱樹脂１１が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム１６及び前記第２のフィルム１７を前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法であって、リードフレーム１０の端子部付近にバリ４が発生しにくい熱伝導基板を製造することができ、熱伝導基板の他基板への半田付け性を高められる。

また配線パターン形状にリードフレーム１０を形成する工程と、前記リードフレーム１０の一面に第１のフィルム１６を貼り付ける工程と、前記第１のフィルム１６の一部分以上を、第１の金型１８を用いてエンボス加工する工程と、前記リードフレーム１０の前記第１のフィルム１６の貼り付けられていない他面側に、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂１１と、金属板１３と、を順にセットし、第２のフィルム１７を介した状態で、少なくとも第２の金型１９と第３の金型２０を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、前記積層体中の前記伝熱樹脂１１を硬化させる工程と、前記伝熱樹脂１１が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム１６及び前記第２のフィルム１７を前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法によって製造した熱伝導基板であって、前記リードフレーム１０の前記伝熱樹脂１１から突き出した前記リードフレーム１０部分に、前記伝熱樹脂１１の非形成構造部を有している熱伝導基板とすることで、リードフレーム１０を外部接続用リード端子とした場合の半田付け性を高められる。

配線パターン形状にリードフレーム１０を形成する工程と、前記リードフレーム１０の一面に第１のフィルム１６を貼り付ける工程と、前記第１のフィルム１６の一部分以上を、第１の金型１８を用いてエンボス加工する工程と、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂１１を予め金属板１３上に形成してなる一体化物の、前記伝熱樹脂１１を形成した面と、前記リードフレーム１０の前記第１のフィルム１６が貼り付けられていない面とが当接するようにセットし、第２のフィルム１７を介した状態で、少なくとも第２の金型１９と第３の金型２０を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、前記積層体中の前記伝熱樹脂１１を硬化させる工程と、前記伝熱樹脂１１が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム１６及び前記第２のフィルム１７を前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法によって製造した熱伝導基板であって、前記リードフレーム１０の前記伝熱樹脂１１から突き出した前記リードフレーム１０部分に、前記伝熱樹脂１１の非形成構造部を有している熱伝導基板とすることで、リードフレーム１０を外部接続用リード端子とした場合の半田付け性を高められる。

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を、各種ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）や電装用の大電力回路等に適用することによって、機器の小型化、高性能化が可能となる。

（Ａ）（Ｂ）は、本発明の熱伝導基板の斜視図及び断面図 （Ａ）（Ｂ）は、リードフレームの上面図及び断面図 （Ａ）（Ｂ）は、リードフレームに第１のフィルムを貼り付け、エンボス加工した後の上面図及び断面図 （Ａ）（Ｂ）は共に、リードフレームに第１のフィルムを貼り付け、エンボス加工する様子を説明する断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は全て、リードフレームと伝熱樹脂と金属板とを加熱・加圧して一体化する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、リードフレーム、伝熱樹脂と、金属板とを積層、一体化した後の様子を説明する上面図及び断面図 端子部分となるリードフレームの隙間に第１のフィルムをエンボス加工する様子を説明する斜視図 第１の金型に、第１のフィルムをリードフレームの隙間にエンボス加工する様子を示す斜視図 エンボス加工した第１のフィルムごとリードフレームを取り出す様子を示す斜視図 リードフレームと伝熱樹脂、金属板をセットした様子を説明する斜視図 第２の金型に、エンボス加工した第１のフィルムごとリードフレームを嵌め込んだ様子を示す斜視図 伝熱樹脂と金属板をリードフレームに押し付ける様子を示す斜視図 第３の金型だけを用いて加熱・加圧プレスする様子を示す斜視図 第４の金型も用いて、加熱・加圧プレスする様子を示す斜視図 プレスが終了した後の様子を説明する斜視図 第１のフィルムと第２のフィルムで保護された積層体を示す斜視図 積層体から第１のフィルムと第２のフィルムを除去した後の斜視図 （Ａ）（Ｂ）は、従来の熱伝導基板の斜視図と断面図 （Ａ）（Ｂ）は共に、リードフレームと、伝熱樹脂と、金属板を、プレス装置（図示していない）を用いて、加熱・加圧、一体化する様子を示す断面図 リードフレームと、伝熱樹脂と金属板を積層、一体化する様子を説明する斜視図 プレス前の（リードフレームをセットした後）の斜視図 プレス途中（圧力印加中）の斜視図 プレス後の斜視図

符号の説明

１０ リードフレーム
１１ 伝熱樹脂
１２ 点線
１３ 金属板
１４ 隙間
１５ 矢印
１６ 第１のフィルム
１７ 第２のフィルム
１８ 第１の金型
１９ 第２の金型
２０ 第３の金型
２１ 第４の金型

Claims (8)

1. 配線パターン形状にリードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームの一面に第１のフィルムを貼り付ける工程と、
   前記第１のフィルムの一部分以上を、第１の金型を用いてエンボス加工する工程と、
   前記リードフレームの前記第１のフィルムの貼り付けられていない他面側に、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂と、金属板と、を順にセットし、第２のフィルムを介した状態で、少なくとも第２の金型と第３の金型を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、
   前記積層体中の前記伝熱樹脂を硬化させる工程と、
   前記伝熱樹脂が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムを前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法。
2. 配線パターン形状にリードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームの一面に第１のフィルムを貼り付ける工程と、
   前記第１のフィルムの一部分以上を、第１の金型を用いてエンボス加工する工程と、
   樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂を予め金属板上に形成してなる一体化物の前記伝熱樹脂を形成した面と、前記リードフレームの前記第１のフィルムが貼り付けられていない面とが当接するようにセットし、第２のフィルムを介した状態で、少なくとも第２の金型と第３の金型を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、
   前記積層体中の前記伝熱樹脂を硬化させる工程と、
   前記伝熱樹脂が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムを前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法。
3. 第１のフィルムもしくは第２のフィルムのいずれか一方以上は、厚み１０μｍ以上５００μｍ以下の樹脂性フィルムで、かつ第１のフィルムもしくは第２のフィルムのいずれかは、片面には接着層を有している請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の熱伝導基板の製造方法。
4. 伝熱樹脂は、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を含む請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の熱伝導基板の製造方法。
5. 無機フィラーは、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を含む請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の熱伝導基板の製造方法。
6. リードフレームは、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である請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の熱伝導基板の製造方法。
7. 配線パターン形状にリードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームの一面に第１のフィルムを貼り付ける工程と、
   前記第１のフィルムの一部分以上を、第１の金型を用いてエンボス加工する工程と、
   前記リードフレームの前記第１のフィルムの貼り付けられていない他面側に、樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂と、金属板と、を順にセットし、第２のフィルムを介した状態で、少なくとも第２の金型と第３の金型を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、
   前記積層体中の前記伝熱樹脂を硬化させる工程と、
   前記伝熱樹脂が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムを前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法によって製造した熱伝導基板であって、前記リードフレームの前記伝熱樹脂から突き出した前記リードフレーム部分に前記伝熱樹脂の非形成構造部を有している熱伝導基板。
8. 配線パターン形状にリードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームの一面に第１のフィルムを貼り付ける工程と、
   前記第１のフィルムの一部分以上を、第１の金型を用いてエンボス加工する工程と、
   樹脂と無機フィラーとからなる伝熱樹脂を予め金属板上に形成してなる一体化物の、前記伝熱樹脂を形成した面と、前記リードフレームの前記第１のフィルムが貼り付けられていない面とが当接するようにセットし、第２のフィルムを介した状態で、少なくとも第２の金型と第３の金型を用いて、加熱・加圧して積層体を形成する工程と、
   前記積層体中の前記伝熱樹脂を硬化させる工程と、
   前記伝熱樹脂が半硬化状態または完全硬化状態で、前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムを前記積層体から剥離する工程と、を有する熱伝導基板の製造方法によって製造した熱伝導基板であって、前記リードフレームの前記伝熱樹脂から突き出した前記リードフレーム部分に前記伝熱樹脂の非形成構造部を有している熱伝導基板。

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