JP2016012721A - 金属ベース実装基板および金属ベース実装基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い金属ベース実装基板及び当該基板を効率よく製造することができる金属ベース実装基板の製造方法を提供する。
【解決手段】金属ベース実装基板１００は、厚さ方向に貫通する貫通孔１１が設けられた金属基板１、金属基板１上に設けられた絶縁膜２及び絶縁膜２上に設けられた金属膜３を備える。貫通孔１１が、絶縁膜２及び金属膜３を介して、金属膜３の金属基板１と反対側の面で開口している金属ベース回路基板１０と、金属膜２に接続された、電子部品本体５１と電気的に接続され、貫通孔１１に挿入された導電性を有する足部５２とを有する電子部品５と、少なくとも貫通孔１１内に位置する足部５２と金属基板１との間に設けられ、これらの接触を阻止する機能を有する絶縁部６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属ベース実装基板および金属ベース実装基板の製造方法に関するものである。

従来から絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびダイオード等の半導体素子、抵抗、コンデンサ等の電子部品を回路基板上に搭載（表面実装）して構成したインバーター装置、パワー半導体装置が知られている。

このような装置は、発熱量の高い電子部品を備えるため、高い放熱性を有することが求められる。かかる高い放熱性を確保するために、絶縁樹脂接着層（絶縁膜）に金属板層（金属基板）が接合された構造を有する装置が開発されている（特許文献１参照）。

しかしながら、このような装置は、その温度変動が大きいため、電子部品の回路基板への接続信頼性を十分に高くすることができないという問題がある。

特開２０１１−２１６６１９号公報

本発明の目的は、信頼性の高い金属ベース実装基板を提供すること、また、信頼性の高い金属ベース実装基板を効率よく製造することができる金属ベース実装基板の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１３）の本発明により達成される。
（１） 厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた金属基板、前記金属基板上に設けられた絶縁膜、および、前記絶縁膜上に設けられた金属膜を備え、前記貫通孔が、前記絶縁膜および前記金属膜を介して、前記金属膜の前記金属基板と反対側の面で開口している金属ベース回路基板と、
前記金属膜に接続された電子部品であって、電子部品本体と、前記電子部品本体に電気的に接続され、前記貫通孔に挿入された導電性を有する足部とを有する電子部品と、
少なくとも前記貫通孔内に位置する前記足部と前記金属基板との間に設けられ、これらの接触を阻止する機能を有する絶縁部とを備えることを特徴とする金属ベース実装基板。

（２） 前記金属基板と前記足部との間に存在する前記絶縁部の最小幅が１０μｍ以上５ｍｍ以下の範囲である上記（１）に記載の金属ベース実装基板。

（３） 前記金属基板の厚さは、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲である上記（１）または（２）に記載の金属ベース実装基板。

（４） 前記金属基板の厚さをＴ_０［ｍｍ］、前記貫通孔内に位置する前記足部の長さをＴ_１［ｍｍ］としたとき、Ｔ_０とＴ_１とは、Ｔ_１／Ｔ_０≧０．５の関係を満足する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。

（５） さらに、前記貫通孔内に、前記絶縁部を介して設けられ、前記足部に接触する金属片を備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。

（６） 前記金属基板の厚さをＴ_０［ｍｍ］、前記金属片の厚さをＴ_２［ｍｍ］としたとき、Ｔ_０とＴ_２とは、０．５≦Ｔ_２／Ｔ_０≦１．５の関係を満足する上記（５）に記載の金属ベース実装基板。

（７） 前記金属膜の厚さは、１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。

（８） 前記足部は、雄ネジ部を有し、
当該金属ベース実装基板は、さらに、前記足部が前記貫通孔に挿入された状態で、前記雄ネジ部に螺合して、前記足部を前記金属ベース回路基板に固定する機能を有する雌ネジ部を有する部材を備える上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。

（９） 前記電子部品は、コネクタを介することなく、前記金属ベース回路基板の前記金属膜に接続されている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。
（１０） 前記電子部品は、さらに、前記電子部品本体と前記足部とを接続するケーブルを有する部分を含む上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。
（１１） 前記足部は、前記金属膜に電気的に接続されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の金属ベース実装基板。

（１２） 厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた金属基板、前記金属基板上に設けられた絶縁膜、および、前記絶縁膜上に設けられた金属膜を備え、前記貫通孔が、前記絶縁膜および前記金属膜を介して、前記金属膜の前記金属基板と反対側の面で開口している金属ベース回路基板を準備する工程と、
電子部品の導電性を有する足部を前記金属膜の開口を介して前記貫通孔に挿入し、少なくとも前記貫通孔内に位置する前記足部と前記金属基板との間に、これらが接触しないように絶縁部を設けることにより、前記足部を前記金属基板に固定する工程とを有することを特徴とする金属ベース実装基板の製造方法。

（１３） 前記金属ベース回路基板は、前記金属基板と前記絶縁膜と前記金属膜を有する積層体に前記貫通孔を形成することにより得られる上記（１２）に記載の金属ベース実装基板の製造方法。

本発明によれば、信頼性の高い金属ベース実装基板を提供すること、また、信頼性の高い金属ベース実装基板を効率よく製造することができる金属ベース実装基板の製造方法を提供することができる。

本発明の金属ベース実装基板の第１実施形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の金属ベース実装基板の第２実施形態を模式的に示す断面図であり、（ａ）が縦断面図、（ｂ）が横断面図（（ａ）におけるＡ−Ａ断面図）である。 従来の金属ベース実装基板を模式的に示す縦断面図である。 本発明の金属ベース実装基板の製造方法の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の金属ベース実装基板の製造方法の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明の金属ベース実装基板および金属ベース実装基板の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜＜金属ベース実装基板＞＞
まず、本発明の金属ベース実装基板について説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の金属ベース実装基板の第１実施形態を模式的に示す縦断面図である。

なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言い、左側を「左」、右側を「右」という。また、本明細書で参照する図面は、構成の一部を誇張して示してあり、実際の寸法比率等を正確に反映していない。

金属ベース実装基板（電子装置）１００は、金属ベース回路基板１０と、金属ベース回路基板１０に接続された電子部品５とを備えている。

≪金属ベース回路基板≫
金属ベース回路基板１０は、金属基板１と、金属基板１上に設けられた絶縁膜２と、絶縁膜２上に設けられた金属膜３とを備えている。

＜金属基板＞
金属基板１は、絶縁膜２および金属膜３を支持する機能を有する。

金属基板１は、金属材料を含む材料で構成されている。金属材料は、一般に、熱伝導性に優れる。このため、このような金属基板１を備える金属ベース回路基板１０は、全体として優れた放熱性を発揮することができる。

金属基板１を構成する金属材料は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅等の単体金属や、これらから選択される少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。中でも、優れた熱伝導性（放熱性）、機械的強度、化学的安定性や、線膨張係数と熱伝導性とのバランス等に基づく総合的な観点から、金属材料としては、アルミニウムが好ましい。

金属基板１の厚さは、特に限定されないが、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲であるのがより好ましい。

金属基板１の厚さが前記範囲内の値であると、金属基板１の放熱性、機械的強度の特性を特に優れたものとしつつ、金属基板１の折り曲げ性等の加工性を特に高めることができる。

これに対し、金属基板１の厚さが前記下限値未満であると、金属基板１の放熱性、機械的強度が低下する傾向が表れる。

また、金属基板１の厚さが上記上限値を超えると、金属基板１の折り曲げ性等の加工性が低下する傾向が表れる。

金属基板１には、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１１が設けられている。本明細書中では、金属基板１の貫通孔１１が設けられていない部位を、実体部１２と言うこともある。

各貫通孔１１の幅（各貫通孔１１の平面視での形状が円形状である場合、各貫通孔１１の直径）は、特に限定されないが、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲であるのがより好ましい。

各貫通孔１１の幅が前記範囲内の値であると、金属ベース回路基板１０の機械的強度、放熱性を十分に優れたものとしつつ、金属基板１と電子部品５（後述する各足部５２）との短絡、リーク等の問題の発生をより確実に防止することができる。これにより、金属ベース実装基板１００の信頼性を特に優れたものとすることができる。
また、金属ベース実装基板１００の製造時においては、各貫通孔１１と対応する足部５２との位置合わせを容易に行うことができる。このため、金属ベース実装基板１００の生産性を特に優れたものとすることができる。

＜絶縁膜＞
絶縁膜２は、絶縁性を有する膜であり、金属膜３に形成された回路と金属基板１との短絡を防止する機能を有するとともに、金属膜３を金属基板１に接着する機能を有している。

絶縁膜２の厚さは、特に限定されないが、４０μｍ以上３００μｍ以下の範囲であるのが好ましい。

絶縁膜２の厚さが前記範囲内の値であると、絶縁膜２の上側からの熱を金属基板１により効果的に伝達することができる。これにより、金属ベース回路基板１０全体としての放熱性を特に優れたものとすることができるとともに、金属基板１と絶縁膜２との熱膨張率差による熱応力の発生を効果的に緩和することができる。さらに、絶縁膜２による絶縁性を特に優れたものとすることができる。

これに対し、絶縁膜２の厚さが前記下限値未満であると、金属基板１と絶縁膜２との熱膨張率差によっては、金属基板１と絶縁膜２との間での熱応力の発生を十分に緩和することが困難になる可能性がある。また、絶縁膜２による絶縁性を十分に優れたものとすることが困難になる可能性がある。

また、絶縁膜２の厚さが前記上限値を超えると、金属ベース回路基板１０全体としての放熱性が低下する傾向が表れる。

絶縁膜２は、膜全体として絶縁性を有するものであればよいが、通常、絶縁性の高い絶縁性材料で構成されている。

絶縁膜２の構成材料としては、例えば、各種絶縁性樹脂材料、各種セラミックス材料等が挙げられる。

絶縁膜２を構成する絶縁性材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。

エポキシ樹脂としては、芳香環構造および脂環構造（脂環式の炭素環構造）の少なくともいずれか一方を含むエポキシ樹脂を好適に用いることができる。

このようなエポキシ樹脂を使用することで、絶縁膜２のガラス転移温度を高くするとともに、絶縁膜２の熱伝導性をさらに向上させることができる。

芳香環あるいは脂肪環構造を有するエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。なお、かかるエポキシ樹脂としては、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、２種類以上を併用したりすることもできる。

絶縁膜２をフェノキシ樹脂を含む材料で構成すると、絶縁膜２の耐屈曲性を向上させることができる。

また、フェノキシ樹脂を含むことにより、絶縁膜２の弾性率を低下させることが可能となる。これにより、金属ベース回路基板１０の応力緩和力を向上させることができる。

フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。

絶縁膜２を構成するセラミックス材料としては、例えば、アルミナ等が挙げられる。
絶縁膜２は、セラミックス材料と絶縁性樹脂材料とを含んでいてもよい。例えば、絶縁膜２は、絶縁性樹脂材料中に、セラミックス材料で構成された粒子が分散した材料で構成されてもよい。

絶縁膜２は、各部位で均一な組成を有していてもよいし、一部の部位で組成が異なっていてもよい。例えば、絶縁膜２は、組成の異なる複数の層を有する積層体であってもよいし、組成が厚さ方向に傾斜的に変化する傾斜材料で構成されていてもよい。

＜金属膜＞
金属膜３は、金属ベース回路基板１０の回路を構成する部分である。

金属膜３は、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫等の金属から構成されている。なお、金属膜３は、２種以上の金属を含んでいてもよい。

金属膜３の厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるのが好ましく、２０μｍ以上３００μｍ以下の範囲であるのがより好ましい。

金属膜３の厚みが前記範囲内の値であると、金属ベース実装基板１００の耐久性を特に優れたものとすることができる。また、金属膜３における電流の損失をより少なくし、金属膜３に大きな電流をより安定的に通電することもできる。
なお、絶縁膜２と金属膜３との間には、接着層等の他の層が介在していてもよい。

金属膜３は、各部位で均一な組成を有していてもよいし、一部の部位で組成が異なっていてもよい。例えば、金属膜３は、組成の異なる複数の層を有する積層体であってもよいし、組成が厚さ方向に傾斜的に変化する傾斜材料で構成されていてもよい。
このような金属ベース回路基板１０には、金属基板１の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１１が設けられ（形成され）ている。各貫通孔１１は、絶縁膜２および金属膜３を介して、金属膜３の上面（金属基板１と反対側の面）で開口している。換言すれば、絶縁膜２および金属膜３にも、これらの厚さ方向に貫通し、貫通孔１１に連通する貫通孔が設けられている。

≪電子部品≫
前述したような金属ベース回路基板１０の金属膜３には、電子部品５が接続されている。これにより、電子回路が完成している。

電子部品５としては、例えば、マイコン等のＩＣチップ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、ダイオード等の半導体素子、抵抗、コンデンサ等が挙げられる。

電子部品５は、電子部品本体５１と、電子部品本体５１に電気的に接続された複数の導電性を有する足部５２とを備えている。図１に示すように、本実施形態では、足部５２は、電子部品本体５１から下方に向かって突出するようにして設けられている。
各足部５２は、金属基板１の対応する貫通孔１１内に挿入されている。また、各足部５２の周りに、すなわち、各貫通孔１１内に位置する足部５２と金属基板１（実体部１２）との間に、絶縁部６が設けられている。

このように、金属ベース実装基板１００においては、電子部品５が、半田等のろう材により金属ベース回路基板１０の表面に固定されているのではなく、その一部（各足部５２）が金属膜３の開口を介して金属基板１に設けられた対応する貫通孔１１に挿入され、その周りに絶縁部６を設けることにより金属基板１（金属ベース回路基板１０）に固定されている。
このため、電子部品５の金属ベース回路基板１０に対する不本意な位置ズレが防止され、金属ベース回路基板１０に対する電子部品５の接合強度、接合の信頼性が優れたものとなる。また、絶縁部６により、各足部５２と金属基板１との接触が防止されているため、各足部５２（電子部品５）と金属基板１との短絡、リーク等が確実に防止されている。
以上のようなことから、金属ベース実装基板１００は、優れた信頼性を有する。また、電子部品５の足部５２が金属基板１に設けられた貫通孔１１に挿入されている金属ベース実装基板１００は、電子部品が金属ベース回路基板の表面に固定されている金属ベース実装基板に比べて、電流の損失が少なく、大電流を取り出しやすい。

各足部５２は、その長手方向の少なくとも一部が、貫通孔１１に挿入されていればよい。ただし、金属基板１の厚さをＴ_０［ｍｍ］、貫通孔１１内に位置する各足部５２の長さをＴ_１［ｍｍ］としたとき、Ｔ_０とＴ_１とは、Ｔ_１／Ｔ_０≧０．５の関係を満足するのが好ましく、Ｔ_１／Ｔ_０≧０．８の関係を満足するのがより好ましい。

このような関係を満足することにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力を特に優れたものとすることができる。

なお、図１に示す構成では、各足部５２は、貫通孔１１を貫通せず、その先端側の部分が貫通孔１１内に位置しているが、貫通孔１１を貫通して、その先端が貫通孔１１の外部（図１中の下側）に露出していてもよい。
各足部５２の構成材料としては、例えば、金属膜３の構成材料として記載した材料等が挙げられる。なお、各足部５２の構成材料と金属膜３の構成材料とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

≪絶縁部≫
絶縁部６は、少なくとも各貫通孔１１内において、足部５２と金属基板１との間に設けられている。これにより、絶縁部６は、各足部５２（電子部品５）と金属基板１との接触を防止する機能とともに、各足部５２（電子部品５）を金属ベース回路基板１０（金属基板１）に固定する機能を発揮する。

このような絶縁部６を設けることにより、各足部５２と金属基板１（実体部１２）との距離を保つことができ、これらの接触が確実に阻止される。これにより、各足部５２（電子部品５）と金属基板１との間で、短絡、リークの発生を確実に防止することができる。
また、絶縁部６を設けることにより、各足部５２（電子部品５）を金属ベース回路基板１０に好適に固定することができ、電子部品５の金属ベース回路基板１０に対する不本意な位置ズレを防止することもできる。その結果、金属ベース回路基板１０に対する電子部品５の接合強度、接合の信頼性が優れたものとなる。

絶縁部６は、上記のような機能を発揮すればよい。したがって、各貫通孔１１内において、足部５２と金属基板１（実体部１２）との間の空間全体に設けられていてもよいし、前記空間の一部にのみ設けられていてもよい。

例えば、絶縁部６は、前記空間の高さ方向（長手方向）の一部にのみ選択的に設けられていてもよいし、各足部５２の周方向の一部にのみ設けられていてもよい。なお、後者の場合、絶縁部６は、各足部５２の周方向に沿って、ほぼ等間隔で離間して設けられた複数の小絶縁部で構成することが好ましい。

≪ろう材≫
金属膜３と各足部５２（電子部品５）とは、ろう材４によって接合（ろう接）されている。これにより、各足部５２は、ろう材４を介して金属膜３に電気的に接続されている。

このように、各足部５２の絶縁部６による金属基板１（金属ベース回路基板１０）への固定と、各足部５２のろう材４による金属膜３（金属ベース回路基板１０）への固定とを行うことにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力は特に優れたものとなる。

ろう材４としては、例えば、半田、銀ろう、銅ろう、燐銅ろう、黄銅ろう、アルミろう、ニッケルろう等を用いることができる。

金属基板１（実体部１２）と各足部５２との間に存在する絶縁部６の最小幅（実体部１２と各足部５２との間の最小離間距離）は、１０μｍ以上５ｍｍ以下の範囲であるのが好ましく、１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるのがより好ましい。

実体部１２と各足部５２との間に存在する絶縁部６の最小幅が前記範囲内の値であると、前述したような絶縁部６を設けることによる効果がより顕著に発揮される。

なお、図１に示す構成では、絶縁部６は、各貫通孔１１内に選択的に設けられているが、各貫通孔１１内に加え、他の部位（例えば、金属基板１の下面や、絶縁膜２に設けられた各貫通孔内、金属膜３に設けられた各貫通孔内、金属膜３の上面等）に設けられてもよい。

絶縁部６の構成材料としては、例えば、絶縁膜２の構成材料として記載した材料等が挙げられる。なお、絶縁部６の構成材料と絶縁膜２の構成材料とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

＜封止材＞
図１に示す構成では、金属ベース回路基板１０の回路（金属膜３）が形成された面側（図１中の上側）に封止材９が設けられ、金属膜３および電子部品５が被覆されている。

これにより、金属ベース実装基板１００の耐湿性、耐薬品性等を特に優れたものとし、金属ベース実装基板１００の信頼性を向上させることができる。

金属ベース実装基板１００は、いかなる装置で使用してもよい。かかる装置としては、例えば、パワー半導体装置、ＬＥＤ照明、インバーター装置等の半導体装置が挙げられる。このような半導体装置は、一般に、発熱量が大きいが、それらの熱を、本発明によれば、効率よく放熱することができる。このため、本発明は、このような半導体装置に好適に適用することができる。

ここでインバーター装置とは、直流電力から交流電力を電気的に生成する（逆変換する機能を持つ）装置である。またパワー半導体装置とは、通常の半導体素子に比べて高耐圧特性、大電流特性、高速・高周波特性等の特性を有し、一般的にはパワーデバイスと呼ばれる。かかるパワー半導体装置としては、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）、トライアック等が挙げられる。

［第２実施形態］
次に、本発明の金属ベース実装基板の第２実施形態について説明する。

図２は、本発明の金属ベース実装基板の第２実施形態を模式的に示す断面図であり、（ａ）が縦断面図、（ｂ）が横断面図（（ａ）におけるＡ−Ａ断面図）である。以下では、第２実施形態について、第１実施形態との相違点について中心的に説明し、同様の事項についての説明は省略する。

図２に示すように、本実施形態の金属ベース実装基板１００では、貫通孔１１が金属基板１の縁部に開放している。このように、貫通孔１１は、その全周が実体部１２で規定されなくてもよい。

また、本実施形態では、貫通孔１１内に、金属片７が設けられており、この金属片７が、足部５２に接触（螺合）している。そして、金属片７の周りに絶縁部６が設けられている。このように、絶縁部６は、電子部品５の足部５２と実体部１２との接触を阻止する機能を有していればよく、足部５２と直接接触していなくてもよい。

このように、金属片７を設けることにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力を特に優れたものとすることができる。また、金属ベース実装基板１００全体としての放熱性をさらに優れたものとすることもできる。

金属片７を構成する金属材料は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅等の単体金属や、これらから選択される少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。

金属片７の厚さは、特に限定されないが、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのがより好ましい。

金属片７の厚さが前記範囲内の値であると、金属ベース実装基板１００の厚型化を防止しつつ、その放熱性、機械的強度の特性を特に優れたものとすることができる。

金属基板１の厚さをＴ_０［ｍｍ］、金属片７の厚さをＴ_２［ｍｍ］としたとき、Ｔ_０とＴ_２とは、０．５≦Ｔ_２／Ｔ_０≦１．５の関係を満足するのが好ましく、０．８≦Ｔ_２／Ｔ_０≦１．２の関係を満足するのがより好ましい。

このような関係を満足することにより、金属ベース実装基板１００の厚型化をより効果的に防止しつつ、その放熱性、機械的強度の特性をさらに優れたものとすることができる。

図２に示す構成では、足部５２と絶縁部６との間に、他の部材としての金属片７が設けられているが、同様に、実体部１２と絶縁部６との間には他の部材が設けられていてもよい。

また、図２に示す構成では、電子部品５は、電子部品本体５１（図２中に示さず）に接続された接続配線部（ケーブルを有する部分）５３と、接続配線部５３と接続されたボルト（雄ネジ部を有する部分）５４とを有している。このように、電子部品５は、金属ベース実装基板１００の製造時に分離した状態で存在しうる複数の部分を有していてもよい。
接続配線部５３は、接続配線（ケーブル）５３１と、接続配線５３１の電子部品本体５１と反対側の端部に設けられた環状の配線端子５３２とを有している。また、ボルト５４は、雄ネジ部を有する軸部５４１と、軸部５４１の一端に設けられた頭部５４２とを有している。ボルト５４の軸部５４１が、配線端子５３２の内側に挿通され、金属膜３の開口を介して金属基板１に設けられた貫通孔１１に挿入されている。
そして、ボルト５４の頭部５４２と金属膜３とで、配線端子５３２を挟持することにより、電子部品５が金属ベース回路基板１０に接続される。また、この状態で、ボルト５４は、直接または配線端子５３２を介して金属膜３に電気的に接続される。なお、本実施形態では、ボルト５４の軸部５４１（雄ネジ部が設けられた部分）が、足部５２として機能する。

また、図２に示す構成では、電子部品５の軸部５４１（ボルト５４）が貫通孔１１に挿通され、軸部５４１の金属片７の下面から突出する部分に、ナット（雌ネジ部を有する部材）８が螺合している。これにより、ボルト５４（電子部品５）が金属ベース回路基板１０に固定されている。

このような構成により、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力をより優れたものとすることができる。また、配線端子５３２を自然状態で波型をなすように変形させておけば、配線端子５３２をウェーヴワッシャーとして機能させることができる。これにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力をさらに高めることができるとともに、ボルト５４に緩みが生じるのを防止することもできる。

ナット８は、いかなる材料で構成されていてもよいが、金属材料で構成されているのが好ましい。これにより、金属ベース回路基板１０へ電子部品５をより安定的でより強固に固定することができる。また、金属ベース実装基板１００全体としての放熱性をさらに優れたものとすることができる。

また、従来においては、図３に示すように、ケーブルを有する電子部品５を固定する場合、半田により金属膜３上に固定されたＬ字状のコネクタ５０にケーブルを、ねじ止めにより固定していた。そして、この際、ケーブルのねじ止めを、金属基板１の側方（図３中の横方向）から行っていた。しかしながら、このような方向からのねじ止めは、他の電子部品の存在等により、作業性が悪い。また、ねじ止め時にドライバーが電子部品と接触することにより、電子部品に欠陥等を生じることがあった。

これに対し、本実施形態では、金属基板１の面に垂直な方向（法線方向）からボルト５４を締め付ける操作を行うことができる。このため、前述したような問題の発生が効果的に防止される。また、コネクタ５０を金属膜３上に取り付ける必要がないため、本発明は、金属ベース実装基板１００の生産コストの低減にも有利である。

また、図２に示す構成では、金属片７にも雌ネジ部が設けられている。
これにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力をさらに優れたものとすることができる。また、この場合、金属片７が軸部５４１の雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を有する部材として機能するため、ナット８を省略するようにしてもよい。

＜＜金属ベース実装基板の製造方法＞＞
次に、本発明の金属ベース実装基板の製造方法について、説明する。

図４および図５は、それぞれ本発明の金属ベース実装基板の製造方法の好適な実施形態を模式的に示す縦断面図である。

図４および図５に示すように、本実施形態の製造方法は、厚さ方向に貫通する貫通孔１１が設けられた金属基板１、金属基板１上に設けられた絶縁膜２、および、絶縁膜２上に設けられた金属膜３を備え、貫通孔１１が、絶縁膜２および金属膜３を介して、金属膜３の上面（金属基板１と反対側の面）で開口している金属ベース回路基板１０を準備する工程（サブ工程１ａ〜１ｅを含む）と、電子部品５の各足部５２を対応する金属膜３の開口を介して貫通孔１１に挿入し、各貫通孔１１内に位置する足部５２と金属基板１との間に、これらが接触しないように絶縁部６を設けることにより、各足部５２を金属基板１に固定するとともに、ろう材４で各足部５２を金属膜３に固定する工程（１ｆ）と、封止材９で金属膜３および電子部品５を封止する工程（１ｇ）とを有している。

金属ベース回路基板１０を準備する工程においては、まず、図４に示すように、金属基板１を用意する（サブ工程１ａ）。
その後、図４に示すように、金属基板１上に絶縁膜２を形成する（サブ工程１ｂ）。

絶縁膜２の形成は、金属基板１上に、絶縁膜２を形成するための組成物からなるＢステージ状態の樹脂層を設けることにより行うことができる。この場合、前記組成物を金属基板１に塗布することにより金属基板１上に樹脂層を形成してもよく、また、樹脂層をキャリア材料上に形成して樹脂層付きキャリア材料を作製した後、この樹脂層付きキャリア材料を金属基板１に積層することにより金属基板１上に樹脂層を形成してもよい。

なお、Ｂステージ状態の樹脂層の厚みは、好ましくは４０μｍ以上３００μｍ以下の範囲である。

以下、樹脂層付きキャリア材料を作製した後、この樹脂層付きキャリア材料を金属基板１に積層する方法について説明する。

まず、キャリア材料上に樹脂層を形成し、樹脂層付きキャリア材料を得る。
キャリア材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルム；銅箔等の金属箔等を用いることができる。
なお、キャリア材料の厚みは、好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下である。

次いで、樹脂層付きキャリア材料の樹脂層側の面が金属基板１の表面に接するように樹脂層付きキャリア材料を金属基板１に積層する。その後、プレス装置等を用いて、樹脂層を加圧・加熱することにより硬化させて絶縁膜２を形成する。

次に、図４に示すように、絶縁膜２の表面に金属膜３を形成する（サブ工程１ｃ）。
金属膜３の形成は、絶縁膜２からキャリア材料を除去することにより、外部に露出する絶縁膜２の表面に対して行うことができる。また、キャリア材料が金属箔の場合は、キャリア材料をそのまま金属膜３としてもよい。

次いで、図４に示すように、金属膜３を所定のパターンにエッチング等で加工することにより回路を形成する（サブ工程１ｄ）。これにより、金属基板１と絶縁膜２と金属膜３とを有する積層体が得られる。

多層回路を作製する場合は、回路を形成した後、さらに回路上に絶縁シートおよび金属箔（金属シート）を順次積層し、金属箔を上記と同様にして、エッチング等で加工することにより回路を形成する。これにより、多層回路を備える積層体を得ることができる。なお、上記絶縁シートは、最終的に得られる金属ベース実装基板１００の熱伝導性をより一層向上させる観点から、前述した絶縁膜２の形成に用いられる組成物と同じ組成物により形成することが好ましい。

その後、図５に示すように、得られた積層体に、金属基板１、絶縁膜２および金属膜３を厚さ方向に沿って連続して貫通する貫通孔を形成する（サブ工程１ｅ）。すなわち、金属基板１には、絶縁膜２および金属膜３を介して、金属膜３の上面で開口する貫通孔１１が形成される。これにより、金属ベース回路基板１０が得られる。

このように、金属基板１と絶縁膜２と金属膜３を有する積層体に貫通孔（貫通孔１１を含む）を形成することにより、貫通孔を規定する金属ベース回路基板１０の内面に、金属膜３の構成材料等が不本意に付着すること等を効果的に防止することができる。

貫通孔の形成方法としては、例えば、ドリル等を用いた機械加工、レーザー加工、エッチング処理等が挙げられる。

次に、図５に示すように、電子部品５の各足部５２を対応する金属膜３の開口を介して貫通孔１１に挿入し、各貫通孔１１内に位置する足部５２と金属基板１との間（貫通孔１１内における各足部５２の周り）に、これらが接触しないように絶縁部６を設ける。これにより、各足部５２を金属基板１に固定する（工程１ｆ）。

電子部品５を金属ベース回路基板１０に固定する工程においては、貫通孔１１内に、絶縁部６を形成するための材料を付与した後に、貫通孔１１に各足部５２を挿入してもよいし、貫通孔１１に各足部５２を挿入した後に、貫通孔１１内（実体部１２と各足部５２との間の空間）に絶縁部６を形成するための材料を付与してもよい。

また、本実施形態では、電子部品５を金属ベース回路基板１０に固定する際に、絶縁部６による各足部５２の金属基板１への固定とともに、ろう材４による各足部５２の金属膜３への固定も行っている。
これにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力は特に優れたものとなる。

その後、図５に示すように、金属ベース回路基板１０の回路（金属膜３）が形成された面側（図５（１ｇ）中の上側）に封止材９を付与し、金属膜３および電子部品５を封止する（工程１ｇ）。これにより、本実施形態の金属ベース実装基板１００が得られる。

このように、封止材９で金属膜３および電子部品５を封止することにより、金属ベース実装基板１００の耐湿性、耐薬品性等を特に優れたものとし、金属ベース実装基板１００の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、前記第１および第２実施形態の任意の構成を組み合わせるようにしてもよい。具体的には、第１実施形態の各足部５２の下端部に雄ネジ部を設け、各足部５２を絶縁部６に加えてナットを用いて金属基板１に固定するようにしてもよい。

例えば、前述した実施形態では、各貫通孔１１の大きさ、形状が、金属基板１の厚さ方向に沿って一定であるが、厚さ方向に沿って変化していてもよい。例えば、各貫通孔１１は、その横断面積（面方向に沿った断面の大きさ）が、金属基板１の厚さ方向に沿って連続的または段階的に変化する横断面積変化部を有していてもよい。これにより、金属ベース回路基板１０への電子部品５の固定力のさらなる向上を図ることができる。

また、本発明の金属ベース実装基板の製造方法は、金属ベース回路基板１０を準備する工程と、電子部品５を金属ベース回路基板１０に固定する工程とを有していればよく、前述したような封止材９で金属膜３および電子部品５を封止する工程を有さなくてもよい。

また、本発明の金属ベース実装基板の製造方法は、前述した工程に加えて他の工程（前処理工程、中間処理工程、後処理工程）を有していてもよい。

また、前述した実施形態では、本発明の金属ベース実装基板の製造方法においては、金属基板１上に、絶縁膜２、金属膜３を順次形成して積層体を得た後に、積層体に貫通孔を形成するが、予め貫通孔１１が設けられた金属基板１上に、絶縁膜２および金属膜３を順次形成してもよい。

また、絶縁膜２が形成された金属基板１に、これらを厚さ方向に貫通する貫通孔（貫通孔１１を含む）を形成した後、絶縁膜２上に金属膜３を形成してもよい。

また、前述した実施形態では、本発明の金属ベース実装基板の製造方法においては、金属基板１上に絶縁膜２を形成した後に、絶縁膜２上に金属膜３を形成するが、例えば、金属基板１上に硬化性樹脂を含む絶縁膜２を形成するための組成物を付与して被膜を形成し、被膜上に金属膜３を形成した後、被膜（硬化性樹脂）を硬化させることにより、絶縁膜２を得てもよい。

また、本発明の金属ベース実装基板は、いかなる方法で製造されてもよく、前述したような方法で製造しなくてもよい。

また、本発明の金属ベース実装基板は、例えば、金属基板の絶縁膜と反対側の面に、ヒートシンク等の他の部材を備えていてもよい。

１００ ：金属ベース実装基板（電子装置）
１０ ：金属ベース回路基板
１ ：金属基板
１１ ：貫通孔
１２ ：実体部
２ ：絶縁膜
３ ：金属膜
４ ：ろう材
５ ：電子部品
５１ ：電子部品本体
５２ ：足部
５３ ：接続配線部
５３１ ：接続配線
５３２ ：配線端子
５４ ：ボルト
５４１ ：軸部
５４２ ：頭部
６ ：絶縁部
７ ：金属片
８ ：ナット
９ ：封止材
５０ ：コネクタ

Claims (13)

1. 厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた金属基板、前記金属基板上に設けられた絶縁膜、および、前記絶縁膜上に設けられた金属膜を備え、前記貫通孔が、前記絶縁膜および前記金属膜を介して、前記金属膜の前記金属基板と反対側の面で開口している金属ベース回路基板と、
   前記金属膜に接続された電子部品であって、電子部品本体と、前記電子部品本体に電気的に接続され、前記貫通孔に挿入された導電性を有する足部とを有する電子部品と、
   少なくとも前記貫通孔内に位置する前記足部と前記金属基板との間に設けられ、これらの接触を阻止する機能を有する絶縁部とを備えることを特徴とする金属ベース実装基板。
2. 前記金属基板と前記足部との間に存在する前記絶縁部の最小幅が１０μｍ以上５ｍｍ以下の範囲である請求項１に記載の金属ベース実装基板。
3. 前記金属基板の厚さは、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲である請求項１または２に記載の金属ベース実装基板。
4. 前記金属基板の厚さをＴ_０［ｍｍ］、前記貫通孔内に位置する前記足部の長さをＴ_１［ｍｍ］としたとき、Ｔ_０とＴ_１とは、Ｔ_１／Ｔ_０≧０．５の関係を満足する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
5. さらに、前記貫通孔内に、前記絶縁部を介して設けられ、前記足部に接触する金属片を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
6. 前記金属基板の厚さをＴ_０［ｍｍ］、前記金属片の厚さをＴ_２［ｍｍ］としたとき、Ｔ_０とＴ_２とは、０．５≦Ｔ_２／Ｔ_０≦１．５の関係を満足する請求項５に記載の金属ベース実装基板。
7. 前記金属膜の厚さは、１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
8. 前記足部は、雄ネジ部を有し、
   当該金属ベース実装基板は、さらに、前記足部が前記貫通孔に挿入された状態で、前記雄ネジ部に螺合して、前記足部を前記金属ベース回路基板に固定する機能を有する雌ネジ部を有する部材を備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
9. 前記電子部品は、コネクタを介することなく、前記金属ベース回路基板の前記金属膜に接続されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
10. 前記電子部品は、さらに、前記電子部品本体と前記足部とを接続するケーブルを有する部分を含む請求項１ないし９のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
11. 前記足部は、前記金属膜に電気的に接続されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の金属ベース実装基板。
12. 厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた金属基板、前記金属基板上に設けられた絶縁膜、および、前記絶縁膜上に設けられた金属膜を備え、前記貫通孔が、前記絶縁膜および前記金属膜を介して、前記金属膜の前記金属基板と反対側の面で開口している金属ベース回路基板を準備する工程と、
    電子部品の導電性を有する足部を前記金属膜の開口を介して前記貫通孔に挿入し、少なくとも前記貫通孔内に位置する前記足部と前記金属基板との間に、これらが接触しないように絶縁部を設けることにより、前記足部を前記金属基板に固定する工程とを有することを特徴とする金属ベース実装基板の製造方法。
13. 前記金属ベース回路基板は、前記金属基板と前記絶縁膜と前記金属膜を有する積層体に前記貫通孔を形成することにより得られる請求項１２に記載の金属ベース実装基板の製造方法。

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