熱伝導基板とその製造方法
【課題】熱伝導基板を小型化しても、リードフレームと金属板との間の沿面距離の低下を防止し、信頼性に優れた熱伝導基板とその製造方法を提供する。
【解決手段】金属板１２の上に形成した伝熱層１１と、伝熱層１１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の１面以上を伝熱層１１だけとし、更に金属板１２は一辺以上が伝熱層１１から内側に隠れているとともに、残りの辺が伝熱層１１から突き出している。
【解決手段】金属板１２の上に形成した伝熱層１１と、伝熱層１１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の１面以上を伝熱層１１だけとし、更に金属板１２は一辺以上が伝熱層１１から内側に隠れているとともに、残りの辺が伝熱層１１から突き出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１等で知られている金属板を用いた熱伝導基板が使われている。
【０００３】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、ともに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１８（Ａ）において、熱伝導シート状物１と、リードフレーム２とを、矢印３ａ、３ｂに示すようにして一体化し、熱伝導基板とする。また必要に応じて図１８（Ｂ）に示すように、金属板４と一体化する。またリードフレーム２を介して、多数個の熱伝導基板を連続して作成できる。そして矢印３ｃの位置で、リードフレーム２を切断することで、図１８（Ｃ）に示すように、個々の熱伝導基板に分割できる。
【０００４】
しかし、このように作成した熱伝導基板の場合、小型化するほど、周辺部での沿面距離が制限されるという課題がある。次に図１９（Ａ）（Ｂ）を用いて、熱伝導基板を小型化した場合における沿面距離が少なくなってしまう課題について説明する。
【０００５】
図１９（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板における沿面距離を説明する断面図である。図１９（Ａ）において、金属板４の上に、金属板４より一回り小さい面積で、熱伝導シート状物１を固定している。また熱伝導シート状物１の表面には、リードフレーム２を埋め込んでいる。図１９（Ａ）（Ｂ）における矢印３ａ、３ｂは、リードフレーム２と金属板４との絶縁距離（いわゆる沿面距離）を示している。熱伝導シート状物１の厚みが薄くなったり、熱伝導基板の小型化（小面積化）が求められた場合、矢印３ａ、３ｂで示す沿面距離が小さくなってしまうと言う課題が発生する。なお図１９（Ａ）（Ｂ）における補助線５は、熱伝導シート状物１の形成位置等を示している。
【０００６】
また工程のバラツキによっては、図１９（Ａ）に示すような熱伝導基板（矢印３ａで示す部分が高精度に形成されている）だけではなくて、図１９（Ｂ）に示すような熱伝導基板（矢印３ｂで示す部分が欠けている、あるいは熱伝導シート状物１が足りない）が発生する可能性がある。そして熱伝導基板として要求される沿面距離（例えば図１９（Ａ）（Ｂ）で示す矢印３ａ、３ｂ部分）が小さくなると、金属板４の上（更には矢印３ａ、３ｂで示した部分に）付着した埃やゴミ等が、電気的信頼性に影響を与える可能性も増加する。
【特許文献１】特許第３３１２７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来の熱伝導基板では、熱伝導基板を小型化しようとするほど、特に熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）が狭くなってしまうため、リードフレーム２と金属板４との間の沿面距離（例えば図１９における矢印３ａ、３ｂで示した部分の長さ）が低下してしまうという課題が発生する場合があった。
【０００８】
本発明は、熱伝導基板を小型化した場合でも、その周辺部（あるいは周縁部）でのリードフレームと金属板との間の沿面距離の低下を防止でき、信頼性に優れた熱伝導基板とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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以上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、前記金属板の一辺は少なくとも、前記伝熱層から内側に隠れている熱伝導基板である。
【００１０】
このような構成によって、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）に形成したリードフレームと、金属板との間に、伝熱層だけで形成した側面部を挟むこととなり、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）におけるリードフレームと金属板との間の沿面距離を確保することができ、熱伝導基板の小型化と高信頼性化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、熱伝導基板を小型化した場合でも、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）における、リードフレームと金属板との間の沿面距離を確保できるため、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る熱伝導基板が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ本発明の実施の形態における熱伝導基板の一例を示す斜視図と断面図である。図１（Ａ）〜（Ｄ）において、１０はリードフレーム、１１は伝熱層、１２は金属板、１３ａ〜１３ｃは矢印である。図１（Ａ）は、実施の形態における熱伝導基板の斜視図である。図１（Ａ）において、金属板１２の表面には、シート状の伝熱層１１を形成している。またシート状の伝熱層１１の表面には、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んでいる。また金属板１２の一側面以上（あるいは金属板１２の一辺）は、少なくとも、前記伝熱層１１から内側に入っている（あるいは隠れている）。こうして金属板１２と、前記金属板１２の上に固定したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１に少なくとも一部以上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、前記金属板の一辺は少なくとも、前記伝熱層から内側に隠れている熱伝導基板を構成する。
【００１５】
図１（Ａ）の矢印１３ａにおける断面図が、図１（Ｂ）である。図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態における熱伝導基板は、金属板１２の上に形成したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１にその少なくとも一部以上を埋め込んだリードフレーム１０とから構成されていることが判る。
【００１６】
図１（Ａ）の矢印１３ｂにおける断面図が、図１（Ｃ）である。図１（Ｃ）に示すように、本実施の形態における熱伝導基板の１側面以上（図１（Ｃ）においては２側面）は、金属板１２が露出することなく伝熱層１１から内側に隠れている（伝熱層１１から内側に入っている）ことが判る。このように金属板１２を熱伝導基板の側面に露出させない（つまり伝熱層１１の内側に形成する）ことで、熱伝導基板を小型化（あるいは低面積化）した場合でも、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）に形成したリードフレーム１０と、金属板１２との間の沿面距離（図１（Ｃ）において沿面距離は矢印１３ｃで示している）を確保する。また必要に応じて、金属板１２のＣ面カット（もしくは面取り）をすることも有効である。
【００１７】
図１（Ｄ）は、金属板１２の露出面（少なくとも最外層になる側）の端部にＣ面カット（Ｃ面カットとは略直角の端部の角を取ることで面取りとも呼ばれ、バリ取り効果も得られる）した場合について説明する断面図である。このように金属板１２の一部以上をＣ面カットすることで、図１（Ｄ）に示したように、矢印１３ｃで示す沿面距離を伸ばしたり、伝熱層１１に対するアンカー効果（楔効果）を高めることもできる。
【００１８】
こうして、シート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記金属板１２の一辺は少なくとも、前記伝熱層１１から内側に隠れている熱伝導基板を提供する。
【００１９】
また必要に応じて、前記熱伝導基板の一側面以上は、前記金属板１２を露出させることなく前記伝熱層１１だけで覆い、前記熱伝導基板の残りの側面は、前記伝熱層１１から前記金属板１２を露出した熱伝導基板を作成する。こうして露出した金属板を用いて、側面側からも放熱することが出来る。
【００２０】
また必要に応じて、前記熱伝導基板の一側面以上は、前記金属板１２を露出させることなく前記伝熱層１１だけで多い、前記熱伝導基板の残りの側面は、前記伝熱層１１から前記金属板１２を突き出している熱伝導基板を作成することができる。そして突き出した金属板１２に孔を形成し、他の放熱材（例えば放熱用のフィン等）にネジ止めすることが出来る。
【００２１】
次に図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、熱伝導基板の放熱メカニズムについて説明する。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ放熱メカニズムを説明する斜視図と断面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）において１４は電子部品である。ここで電子部品１４としては、高輝度発光ダイオード（例えば液晶テレビのバックライトや車のヘッドライト）や半導体レーザー、あるいはパワー系の半導体（トランジスタ等）である。図２（Ａ）において、電子部品１４を矢印１３ａに示すようにして、熱伝導基板の表面に実装する。なお実装用の半田やバンプ等は図示していない。また熱伝導基板の表面のソルダーレジスト等も図示していない。図２（Ｂ）は、熱伝導基板の表面に実装した電子部品１４を放熱する様子を説明する斜視図である。図２（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０の表面に実装した電子部品１４に発生した熱は、矢印１３ｂが示すように、リードフレーム１０や伝熱層１１を介して広がる。
【００２２】
図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の矢印１３ｃにおける断面図である。図２（Ｃ）に示すように、リードフレーム１０の表面に実装した電子部品１４に発生した熱は、矢印１３ｂが示すように、リードフレーム１０や伝熱層１１を介して、金属板１２に放熱される。また金属板１２の表面に放熱用の金属製フィン等（図示していない）を固定することで、更に放熱効果を高めることができる。ここで、図１（Ａ）〜（Ｃ）で説明したように、熱伝導基板の裏面において、金属板１２を伝熱層１１から積極的に突き出させることで、放熱用のフィン（図示していない）と、金属板１２との密着性を高める。
【００２３】
次に、本実施の熱伝導基板の製造方法の一例について説明する。例えば、少なくとも、シート状の伝熱材に、リードフレームの一部以上を埋め込む工程と、前記シート状の伝熱材の、前記リードフレームを埋め込んだ側ではない側に金属板を固定する工程と、前記伝熱材を硬化し、伝熱層とする工程と、前記伝熱層部分で分割する工程と、を含むことで、熱伝導基板を製造する。
【００２４】
次に図３〜図５を用いて、各種部材を一体化し、熱伝導基板を作成する様子を説明する。図３（Ａ）（Ｂ）は、ともに伝熱材にリードフレームを埋め込む様子を説明する斜視図である。図３（Ａ）（Ｂ）において、１７は伝熱材であり、伝熱材１７が硬化することで、シート状の伝熱層１１となる。図３（Ａ）は伝熱材１７にリードフレーム１０を埋め込む前の斜視図、図３（Ｂ）は伝熱材１７にリードフレーム１０を埋め込んだ後の斜視図である。図３（Ａ）に示すように、シート状に加工した伝熱材１７の上に、複数個のリードフレーム１０をセットする。そしてこれらを矢印１３に示すように、プレス装置等（図示していない）を用いて、伝熱材１７に、少なくとも一部以上を埋め込むように一体化させる。図３（Ｂ）は、加圧密着、一体化させた後の斜視図である。なお図３（Ａ）において、伝熱材１７はシート状とすることが望ましい。シート状とすることで、金属板１２に形成した孔１５の細部にまで伝熱材１７を回り込ませやすくなる。また伝熱材１７の厚みを薄層、均一化することができ、熱伝導基板の薄層化、高放熱化が可能となる。なお伝熱材１７を、ロールプレス等（図示していない）を用いてシート化しておくことで、伝熱材１７の内部に空気だまり（あるいは空気の泡）が残ったり、ピンホール発生等を防止できる。
【００２５】
次に図４を用いて、本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板１２を説明する。図４（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板の斜視図、上面図及び断面図である。図４（Ａ）〜（Ｅ）において、１５は孔、１６は補助線である。図４（Ａ）は、本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板１２の斜視図であり、金属板１２に、一定間隔で孔１５を形成する。図４（Ｃ）は、実施の形態における熱伝導基板の上面図である。図４（Ｃ）より、金属板１２には一定距離で孔１５を形成していることがわかる。図４（Ｃ）の矢印１３ｂにおける断面図が、図４（Ｂ）である。また図４（Ｃ）の矢印１３ｃにおける断面図が、図４（Ｄ）である。図４（Ｄ）から、金属板１２には、孔１５を形成していることが判る。また図４（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図が、図４（Ｅ）である。図４（Ｅ）より、金属板１２には、孔１５を複数個形成していることが判る。また補助線１６は、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）の相対的な位置関係を定性的（あるいは模式的）に示すものである。そのため補助線１６は、補助的に説明するためのものであり、図面によっては正確でない場合もある。
【００２６】
図５（Ａ）（Ｂ）は、それぞれリードフレームの少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材の、裏面側に金属板を固定する様子を説明する斜視図である。図５（Ａ）において、リードフレーム１０の、少なくとも一部以上は伝熱材１７に埋め込まれている。そして前記伝熱材１７の、前記リードフレーム１０を埋め込んだ側で無い側に、金属板１２を位置合わせした後、矢印１３に示すようにして、互いに押し付け固定する。図５（Ｂ）は、リードフレーム１０を埋め込んだ伝熱材１７の裏面側に、金属板１２を固定した様子を説明する斜視図である。
【００２７】
次に図６〜図１１を用いて、更に詳しくする。図６〜図８はプレスを用いて、シート状の伝熱材にリードフレームを埋め込む様子を説明する断面図である。図６〜図８において、１８はフィルム、１９はプレス装置である。
【００２８】
図６は、プレスする様子を示す断面図である。まず図６に示すように、所定形状に加工したリードフレーム１０と、伝熱材１７とを互いに位置合わせし、フィルム１８を介してプレス装置１９にセットする。そして矢印１３に示すように、これら部材をプレス装置１９で加圧、圧着させる。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の少なくとも一部以上を伝熱材１７に埋め込むように、プレス装置１９を用いて矢印１３に方向にプレスし一体化する。
【００２９】
図７は、プレス中の様子を示す断面図である。図７は、リードフレーム１０が、伝熱材１７の中にプレスして、少なくともその一部以上が埋め込まれ一体化する様子を示す。図７において、伝熱材１７等をプレス時に加熱することで、伝熱材１７を軟化できるため、リードフレーム１０との密着性を高めたり、微細パターンに形成したリードフレームのパターンの隙間まで満遍なく回り込ませることができる。また図７に示すように、フィルム１８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１７がプレス装置１９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。
【００３０】
図８は、プレスが終了した様子を示す断面図である。図８の矢印１３が示すように、プレス装置１９を互いに引き離す。更にフィルム１８を、伝熱材１７やリードフレーム１０の表面から引き剥がす（なお２枚のフィルム１８の内、図９において金属板１２を埋め込む側だけを剥がしても良い）。こうしてリードフレーム１０の、少なくとも一部以上を伝熱材１７に埋め込む。
【００３１】
次に図９から図１１を用いて、伝熱材１７の表面に金属板１２を固定する様子を説明する。図９は、プレスする様子を示す断面図である。まず図９に示すようにして、プレス装置１９に、図６〜図８の工程で作成した一体化物と、その下に金属板１２を位置合わせして、セットする。またフィルム１８を挟むことで、金型（図示していない）の汚れ防止が可能となる。
【００３２】
図１０はプレス中の様子を示す断面図である。図１０の矢印１３で示すようにして、これら部材を張り合わせる。図１１は張り合わせた後の様子を示す断面図である。こうしてリードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材１７の、裏面側に金属板１２を固定する。この後、伝熱材１７を熱硬化させ、伝熱層１１となる。なお図７の段階で、伝熱材１７を熱硬化させ、裏面側に接着剤（図示していない）を用いて金属板１２を固定することも可能である。また図８の状態で、伝熱材１７を半硬化（もしくは完全硬化前の状態）としておき、図９〜図１１で示すようにして、シート状の伝熱材１７の裏面側に金属板１２を密着させ、その状態で伝熱材１７を熱硬化（あるいは完全硬化）させても良い。こうすることで、金属板１２を接着剤を用いることなく、伝熱材１７の裏面側（つまりリードフレーム１０を埋め込んだ側でない側）に固定できる。なお伝熱材１７の熱硬化は、これら熱伝導基板を構成する部材を一体化するように成形した後、加熱硬化炉の中で硬化させても良い。
【００３３】
次に、図１２〜図１４を用いて、熱伝導基板の製造方法について説明する。
【００３４】
図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ複数個の熱伝導基板が一括した状態を説明する斜視図、上面図及び断面図である。図１２（Ａ）〜（Ｄ）において、２０は点線である。図１２（Ａ）は、複数個の熱伝導基板が一括した状態を説明する斜視図であり、図６〜図１１の工程で作成したものに相当する。
【００３５】
図１２（Ａ）において、金属板１２の上には、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材１７を固定している。そしてリードフレーム１０の隙間（複数のリードフレーム１０の間も含む）には伝熱材１７を充填している。なお金属板１２の表面や、リードフレーム１０の表面には、伝熱材１７は殆ど付着していない。これは図６〜図１１において、フィルム１８を用いてプレスしたためである。なお必要に応じてフィルム１８に粘着テープ（プレス終了後で、剥離するため剥離性の良いものが望ましい）を用いることで、金属板１２やリードフレーム１０と、フィルム１８との密着性を高めることができ、伝熱材１７による汚れ付着防止効果を高められる。
【００３６】
次に図１２（Ａ）〜（Ｅ）に示した状態で、伝熱材１７を硬化させ、伝熱層１１とする。こうして図１２（Ａ）〜（Ｅ）の状態とする。そしてこの状態で、リードフレーム１０の表面の半田付けしたくない部分に、ソルダーレジストを形成することができる（ソルダーレジストは図示していない）。
【００３７】
なお図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）の上面図に相当する。そして図１２（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図が図１２（Ｅ）に、矢印１３ｂにおける断面図が図１２（Ｂ）に相当する。図１２（Ｂ）に示すように、金属板１２の上に、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込むように伝熱材１７を用いて固定する。図１２（Ｅ）は、図１２（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図であり、図１２（Ｅ）から、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を伝熱材１７に埋め込んでいる様子が判る。また図１２（Ｄ）より、リードフレーム１０の一部以上を、伝熱材１７に埋め込んでいることが判る。そして図１２（Ｃ）に示す点線２０の部分を、金型等で打抜くことで、図１３（Ａ）〜（Ｄ）の形状とする。
【００３８】
次に図１３（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ金属板の一部を除去した後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図であり、図１２（Ｃ）における点線２０部分の金属板１２を除去した状態に相当する。図１３（Ａ）は、金属板１２の一部を除去した後の熱伝導基板の斜視図である。図１３（Ａ）において、複数個の互いに独立した金属板１２と、複数個の伝熱層１１に少なくとも一部以上が埋め込まれたリードフレーム１０とを、固定している。図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）の上面図に相当する。図１３（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図が図１３（Ｄ）に、矢印１３ｂにおける断面図が図１３（Ｂ）に相当する。
【００３９】
こうして作成した熱伝導基板は、図１３（Ｃ）の点線２０で示す位置で切り離すことで、個々の製品として完成させることができる。しかし、このように切り離し可能な状態で多連化した状態の熱伝導基板の上に、電子部品１４を実装することができる。そしてこうして電子部品１４を実装した熱伝導基板を、個片化することで、その実装コストを下げる効果がある。次に図１４を用いて更に詳しく説明する。
【００４０】
図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、ぞれぞれ多連化した熱伝導基板の上に電子部品を実装した後、個別基板に分割する様子を説明する斜視図、上面図及び断面図である。図１４（Ａ）は、多連化した熱伝導基板の上に電子部品１４を実装する様子を説明する斜視図である。図１４（Ａ）において、複数個の互いに独立した金属板１２と、複数個のリードフレーム１０とが、共に少なくとも一部以上が伝熱層１１に埋め込まれて、多連化した熱伝導基板を構成している。そして矢印１３ａに示すようにして、電子部品１４を実装する。なお図１４（Ａ）〜（Ｄ）において、電子部品１４とリードフレーム１０を接続する半田やバンプ、ソルダーレジスト等は図示していない。そして電子部品１４を実装した後、点線２０で示す位置を切断することで、電子部品１４の実装済みの熱伝導基板を完成させる。
【００４１】
図１４（Ａ）の上面図が、図１４（Ｃ）に相当する。図１４（Ｃ）において、多連化した熱伝導基板の表面には、多数個の電子部品１４が実装されている。図１４（Ｃ）の矢印１３ｂの断面図が図１４（Ｅ）に相当する。そして図１４（Ａ）や図１４（Ｃ）の点線２０で示す部分を、切断することで図１５（Ａ）〜（Ｄ）の状態とする。
【００４２】
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ部品実装後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図である。図１５（Ａ）は部品実装後の熱伝導基板の斜視図である。そして図１５（Ａ）に示す熱伝導基板は、金属板１２と、前記金属板１２の上に固定したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１に少なくとも一部以上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、前記熱伝導基板の１側面以上は、前記金属板１２が露出することなく前記伝熱層１１だけで覆っている。このように熱伝導基板の側面を、伝熱層１１で覆うことで、図１〜図２で示したように、熱伝導基板を小型化した後でも所定の沿面距離を確保する効果が得られる。
【００４３】
なお図１５（Ａ）〜（Ｄ）において、電子部品１４とリードフレーム１０とを接続する半田やバンプ、あるいはリードフレーム１０等の上に形成するソルダーレジスト等は図示していない。図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）の上面図に相当する。また図１５（Ｃ）の矢印１３ａの位置での断面図が図１５（Ｄ）に、矢印１３ｂの位置での断面図が図１５（Ｂ）に相当する。
【００４４】
次に図１６（Ａ）を用いて、金属板１２に孔１５（図４における孔１５に相当する）を形成する効果について、切断性の面から説明する。図１６（Ａ）（Ｂ）は、共に金属板に孔を形成していない多連化した熱伝導基板について説明する斜視図である。図１６（Ａ）（Ｂ）において、２１はダイシング装置、２２はダイシング面である。図１６（Ａ）において、金属板１２の上には、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱層１１を固定している。そして電子部品１４を矢印１３ｂに示すようにして実装する。また点線２０は、多連化した放熱の個片化する切断位置である。そして例えば矢印１３ａのように高速で回転するダイシング装置２１を用いて、点線２０の位置を切断する。
【００４５】
図１６（Ｂ）は、ダイシング装置２１を用いて個片化した後の熱伝導基板の斜視図である。図１６（Ｂ）において、個片化した熱伝導基板の側面には、ダイシング面２２ａ（伝熱層１１の切断面に相当する）や、ダイシング面２２ｂ（金属板１２の切断面に相当する）が露出している。
【００４６】
発明者らの実験では、ダイシングで、伝熱層１１と金属板１２を同時に切断しようとすることは極めて困難であり、ダイシング刃物も直ぐに詰まってしまい切れなくなってしまった。これは本実施の形態では、後述するように伝熱層１１は熱伝導樹脂と、セラミックフィラーとから構成したからと思われる。そしてダイシング用の刃物（いわゆるダイシング刃）として、金属板１２（例えば銅板やアルミニウム板）に最適なものを選んだ場合、樹脂とセラミックとからなるような複合部材を切ることができなかった。一方、樹脂とセラミックからなる複合部材（つまり伝熱層１１）の切断用のダイシング刃物を用いた場合、金属板１２を切断することができなかった。そしてこれら異なる部材を一括で切断できる刃物を探したが、適当なものを見つけることができなかった。しかし図１３や図１４に示したように、切断面を伝熱層１１だけで構成した場合、ダイシングによる切断性を大幅に改善できた。
【００４７】
なお多連化した熱伝導基板の個片化は、ダイシングでなくても、チョコレートブレイクでも可能である。ここでチョコレートブレイクとは、市販の多連化したチョコレートを、途中の窪み部分を中心にポキッポキッと割ることができる意味である。例えば、伝熱層１１に溝を形成しておくことで、多連化した熱伝導基板をチョコレートブレイクすることができる。次に図１７（Ａ）（Ｂ）を用いて、多連化した熱伝導基板のチョコレートブレイクについて説明する。
【００４８】
図１７（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ多連化した熱伝導基板のチョコレートブレイクについて説明する斜視図である。図１７（Ａ）はブレイクする前、図１７（Ｂ）はブレイクした後の斜視図に相当する。図１７（Ａ）（Ｂ）において、２３は溝であり、チョコレートブレイク用の割り溝に相当する。２４は破断面であり、溝２３を中心として分割された面である。なお溝２３の形成は、金型やダイシング装置２１、あるいはスクライブ装置（引っかき溝形成装置）等で形成することができる。また溝２３は、両面（裏表面）から形成することが望ましい。溝２３を片面からだけ形成した場合、ブレイクが望ましくない方向に走る（あるいはバリが残る）結果、ブレイクしてできた個片状の熱伝導基板の外形寸法にバラツキが発生することを防止することができる。また図１７（Ｂ）に示すように、破断面２４（ここがブレイクで発生した面）は、表面が粗いため、沿面距離の増加効果も得られる。なお図１７（Ａ）においては、図面の関係から、溝２３は片面にしか図示していないが、熱伝導基板の両面（裏表面共に、略同一位置に）に形成することが望ましいことは、バリ防止やチッピング防止の面から言うまでも無い。また伝熱層１１にチッピングが発生しない分、放熱基板の小型化が可能となる。
【００４９】
なお溝２３の深さは１０μｍ以上が望ましい、溝２３の深さが１０μｍ未満の場合、溝２３と異なる部分で割れてしまう可能性がある。また溝２３の深さ（上下２本の溝２３の合計）は、伝熱層１１の厚みや放熱基板の厚みの７０％以下（更には５０％以下、可能なれば３０％以下）が望ましい。溝２３の深さが７０％を超えると、伝熱層１１の材質によっては多連化した放熱基板が工程内（例えば輸送中や実装中）に割れてしまう可能性がある。また溝２３の幅は１０μｍ以上が望ましい。溝２３の幅が１０μｍ以下では、応力集中しにくく、溝２３で無い部分（あるいはブレイクが望ましくない位置）で割れる可能性がある。
【００５０】
更に詳しく説明する。伝熱層１１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１１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１４の実装性を高められる。また伝熱材１７を硬化した後、リードフレーム１０や伝熱層１１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できる。
【００５１】
ここで伝熱材１７を硬化してなるシート状の伝熱層１１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）。そのため伝熱層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、伝熱層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、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。
【００５２】
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、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。
【００５３】
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１１の厚みは、薄くすれば、リードフレーム１０からの熱を金属板１２に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層１１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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０．１ｔ％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。
【００５６】
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１０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に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。
【００５７】
なおリードフレーム１０の、伝熱層１１から露出している面（電子部品１４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の伝熱層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。伝熱層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、伝熱層１１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。
【００５８】
また金属板１２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１２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１２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１２の厚みが５０ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１２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。
【００５９】
以上のようにして、シート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記金属板１２の一辺は少なくとも、前記伝熱層１１から内側に隠れている熱伝導基板を提供することで、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。
【００６０】
またシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記金属板１２の一辺以上は前記伝熱層１１から内側に隠れ、前記金属板１２の残りの辺は前記伝熱層１１から突き出している熱伝導基板を提供することで、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。また突き出した金属板１２を利用して、放熱フィン等を固定できる。
【００６１】
またシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記伝熱層１１を介して複数個を多連状に連結した熱伝導基板を提供することで、多連化した場合でも、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。
【００６２】
金属板１２と、前記金属板１２の上に固定したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１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、前記伝熱層１１にブレイク溝を有する熱伝導基板とすることで、多連化した場合でもブレイクしやすく、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。
【００６３】
伝熱層１１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、を含むものとすることで、加工性と熱伝導性に優れた放熱基板を提供できる。
【００６４】
リードフレーム１０は、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である熱伝導基板とすることで、放熱性と伝導性に優れた熱伝導基板を提供できる。
【００６５】
リードフレーム１０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である熱伝導基板とすることで、放熱性と伝導性に優れた熱伝導基板を提供できる。
【００６６】
また少なくとも、シート状の伝熱材１１に、リードフレーム１０の一部以上を埋め込む工程と、前記シート状の伝熱材１７の、前記リードフレーム１０を埋め込んだ側ではない側に金属板１２を固定する工程と、前記伝熱材１７を硬化し、伝熱層１１とする工程と、前記伝熱層１１の所定部分で分割する工程と、を含む熱伝導基板の製造方法とすることで、熱伝導基板を多連化した状態で製造できるため、その生産性、実装性を高めることができる。このように１枚１枚の熱伝導基板の上に、電子部品１４を実装する場合、実装コストが増加する場合がある。そこで数枚から数十枚の熱伝導基板を、一枚の大判の熱伝導基板として作成し、これを個片（個々の熱伝導基板に）に切断することで、熱伝導基板の生産コストを低下できるばかりでなく、その実装コストを下げる効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ本発明の実施の形態における熱伝導基板の一例を示す斜視図と断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ放熱メカニズムを説明する斜視図と断面図
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、ともに伝熱材にリードフレームを埋め込む様子を説明する斜視図
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板の斜視図、上面図及び断面図
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれリードフレームの少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材の、裏面側に金属板を固定する様子を説明する斜視図
【図６】プレスする様子を示す断面図
【図７】プレス中の様子を示す断面図
【図８】プレスが終了した様子を示す断面図
【図９】プレスする様子を示す断面図
【図１０】プレス中の様子を示す断面図
【図１１】張り合わせた後の様子を示す断面図
【図１２】（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ複数個の熱伝導基板が一括した状態を説明する斜視図、上面図及び断面図
【図１３】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ金属板の一部を除去した後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図
【図１４】（Ａ）〜（Ｅ）は、ぞれぞれ多連化した熱伝導基板の上に電子部品を実装した後、個別基板に分割する様子を説明する斜視図、上面図及び断面図
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ部品実装後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図
【図１６】（Ａ）（Ｂ）は、共に金属板に孔を形成していない多連化した熱伝導基板について説明する斜視図
【図１７】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ多連化した熱伝導基板のチョコレートブレイクについて説明する斜視図
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は、ともに熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図１９】（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板における沿面距離を説明する断面図
【符号の説明】
【００６９】
１０ リードフレーム
１１ 伝熱層
１２ 金属板
１３ 矢印
１４ 電子部品
１５ 孔
１６ 補助線
１７ 伝熱材
１８ フィルム
１９ プレス装置
２０ 点線
２１ ダイシング装置
２２ ダイシング面
２３ 溝
２４ 破断面
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１等で知られている金属板を用いた熱伝導基板が使われている。
【０００３】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、ともに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１８（Ａ）において、熱伝導シート状物１と、リードフレーム２とを、矢印３ａ、３ｂに示すようにして一体化し、熱伝導基板とする。また必要に応じて図１８（Ｂ）に示すように、金属板４と一体化する。またリードフレーム２を介して、多数個の熱伝導基板を連続して作成できる。そして矢印３ｃの位置で、リードフレーム２を切断することで、図１８（Ｃ）に示すように、個々の熱伝導基板に分割できる。
【０００４】
しかし、このように作成した熱伝導基板の場合、小型化するほど、周辺部での沿面距離が制限されるという課題がある。次に図１９（Ａ）（Ｂ）を用いて、熱伝導基板を小型化した場合における沿面距離が少なくなってしまう課題について説明する。
【０００５】
図１９（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板における沿面距離を説明する断面図である。図１９（Ａ）において、金属板４の上に、金属板４より一回り小さい面積で、熱伝導シート状物１を固定している。また熱伝導シート状物１の表面には、リードフレーム２を埋め込んでいる。図１９（Ａ）（Ｂ）における矢印３ａ、３ｂは、リードフレーム２と金属板４との絶縁距離（いわゆる沿面距離）を示している。熱伝導シート状物１の厚みが薄くなったり、熱伝導基板の小型化（小面積化）が求められた場合、矢印３ａ、３ｂで示す沿面距離が小さくなってしまうと言う課題が発生する。なお図１９（Ａ）（Ｂ）における補助線５は、熱伝導シート状物１の形成位置等を示している。
【０００６】
また工程のバラツキによっては、図１９（Ａ）に示すような熱伝導基板（矢印３ａで示す部分が高精度に形成されている）だけではなくて、図１９（Ｂ）に示すような熱伝導基板（矢印３ｂで示す部分が欠けている、あるいは熱伝導シート状物１が足りない）が発生する可能性がある。そして熱伝導基板として要求される沿面距離（例えば図１９（Ａ）（Ｂ）で示す矢印３ａ、３ｂ部分）が小さくなると、金属板４の上（更には矢印３ａ、３ｂで示した部分に）付着した埃やゴミ等が、電気的信頼性に影響を与える可能性も増加する。
【特許文献１】特許第３３１２７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来の熱伝導基板では、熱伝導基板を小型化しようとするほど、特に熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）が狭くなってしまうため、リードフレーム２と金属板４との間の沿面距離（例えば図１９における矢印３ａ、３ｂで示した部分の長さ）が低下してしまうという課題が発生する場合があった。
【０００８】
本発明は、熱伝導基板を小型化した場合でも、その周辺部（あるいは周縁部）でのリードフレームと金属板との間の沿面距離の低下を防止でき、信頼性に優れた熱伝導基板とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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以上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、前記金属板の一辺は少なくとも、前記伝熱層から内側に隠れている熱伝導基板である。
【００１０】
このような構成によって、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）に形成したリードフレームと、金属板との間に、伝熱層だけで形成した側面部を挟むこととなり、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）におけるリードフレームと金属板との間の沿面距離を確保することができ、熱伝導基板の小型化と高信頼性化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、熱伝導基板を小型化した場合でも、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）における、リードフレームと金属板との間の沿面距離を確保できるため、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る熱伝導基板が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ本発明の実施の形態における熱伝導基板の一例を示す斜視図と断面図である。図１（Ａ）〜（Ｄ）において、１０はリードフレーム、１１は伝熱層、１２は金属板、１３ａ〜１３ｃは矢印である。図１（Ａ）は、実施の形態における熱伝導基板の斜視図である。図１（Ａ）において、金属板１２の表面には、シート状の伝熱層１１を形成している。またシート状の伝熱層１１の表面には、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んでいる。また金属板１２の一側面以上（あるいは金属板１２の一辺）は、少なくとも、前記伝熱層１１から内側に入っている（あるいは隠れている）。こうして金属板１２と、前記金属板１２の上に固定したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１に少なくとも一部以上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、前記金属板の一辺は少なくとも、前記伝熱層から内側に隠れている熱伝導基板を構成する。
【００１５】
図１（Ａ）の矢印１３ａにおける断面図が、図１（Ｂ）である。図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態における熱伝導基板は、金属板１２の上に形成したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１にその少なくとも一部以上を埋め込んだリードフレーム１０とから構成されていることが判る。
【００１６】
図１（Ａ）の矢印１３ｂにおける断面図が、図１（Ｃ）である。図１（Ｃ）に示すように、本実施の形態における熱伝導基板の１側面以上（図１（Ｃ）においては２側面）は、金属板１２が露出することなく伝熱層１１から内側に隠れている（伝熱層１１から内側に入っている）ことが判る。このように金属板１２を熱伝導基板の側面に露出させない（つまり伝熱層１１の内側に形成する）ことで、熱伝導基板を小型化（あるいは低面積化）した場合でも、熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）に形成したリードフレーム１０と、金属板１２との間の沿面距離（図１（Ｃ）において沿面距離は矢印１３ｃで示している）を確保する。また必要に応じて、金属板１２のＣ面カット（もしくは面取り）をすることも有効である。
【００１７】
図１（Ｄ）は、金属板１２の露出面（少なくとも最外層になる側）の端部にＣ面カット（Ｃ面カットとは略直角の端部の角を取ることで面取りとも呼ばれ、バリ取り効果も得られる）した場合について説明する断面図である。このように金属板１２の一部以上をＣ面カットすることで、図１（Ｄ）に示したように、矢印１３ｃで示す沿面距離を伸ばしたり、伝熱層１１に対するアンカー効果（楔効果）を高めることもできる。
【００１８】
こうして、シート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記金属板１２の一辺は少なくとも、前記伝熱層１１から内側に隠れている熱伝導基板を提供する。
【００１９】
また必要に応じて、前記熱伝導基板の一側面以上は、前記金属板１２を露出させることなく前記伝熱層１１だけで覆い、前記熱伝導基板の残りの側面は、前記伝熱層１１から前記金属板１２を露出した熱伝導基板を作成する。こうして露出した金属板を用いて、側面側からも放熱することが出来る。
【００２０】
また必要に応じて、前記熱伝導基板の一側面以上は、前記金属板１２を露出させることなく前記伝熱層１１だけで多い、前記熱伝導基板の残りの側面は、前記伝熱層１１から前記金属板１２を突き出している熱伝導基板を作成することができる。そして突き出した金属板１２に孔を形成し、他の放熱材（例えば放熱用のフィン等）にネジ止めすることが出来る。
【００２１】
次に図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、熱伝導基板の放熱メカニズムについて説明する。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ放熱メカニズムを説明する斜視図と断面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）において１４は電子部品である。ここで電子部品１４としては、高輝度発光ダイオード（例えば液晶テレビのバックライトや車のヘッドライト）や半導体レーザー、あるいはパワー系の半導体（トランジスタ等）である。図２（Ａ）において、電子部品１４を矢印１３ａに示すようにして、熱伝導基板の表面に実装する。なお実装用の半田やバンプ等は図示していない。また熱伝導基板の表面のソルダーレジスト等も図示していない。図２（Ｂ）は、熱伝導基板の表面に実装した電子部品１４を放熱する様子を説明する斜視図である。図２（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０の表面に実装した電子部品１４に発生した熱は、矢印１３ｂが示すように、リードフレーム１０や伝熱層１１を介して広がる。
【００２２】
図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の矢印１３ｃにおける断面図である。図２（Ｃ）に示すように、リードフレーム１０の表面に実装した電子部品１４に発生した熱は、矢印１３ｂが示すように、リードフレーム１０や伝熱層１１を介して、金属板１２に放熱される。また金属板１２の表面に放熱用の金属製フィン等（図示していない）を固定することで、更に放熱効果を高めることができる。ここで、図１（Ａ）〜（Ｃ）で説明したように、熱伝導基板の裏面において、金属板１２を伝熱層１１から積極的に突き出させることで、放熱用のフィン（図示していない）と、金属板１２との密着性を高める。
【００２３】
次に、本実施の熱伝導基板の製造方法の一例について説明する。例えば、少なくとも、シート状の伝熱材に、リードフレームの一部以上を埋め込む工程と、前記シート状の伝熱材の、前記リードフレームを埋め込んだ側ではない側に金属板を固定する工程と、前記伝熱材を硬化し、伝熱層とする工程と、前記伝熱層部分で分割する工程と、を含むことで、熱伝導基板を製造する。
【００２４】
次に図３〜図５を用いて、各種部材を一体化し、熱伝導基板を作成する様子を説明する。図３（Ａ）（Ｂ）は、ともに伝熱材にリードフレームを埋め込む様子を説明する斜視図である。図３（Ａ）（Ｂ）において、１７は伝熱材であり、伝熱材１７が硬化することで、シート状の伝熱層１１となる。図３（Ａ）は伝熱材１７にリードフレーム１０を埋め込む前の斜視図、図３（Ｂ）は伝熱材１７にリードフレーム１０を埋め込んだ後の斜視図である。図３（Ａ）に示すように、シート状に加工した伝熱材１７の上に、複数個のリードフレーム１０をセットする。そしてこれらを矢印１３に示すように、プレス装置等（図示していない）を用いて、伝熱材１７に、少なくとも一部以上を埋め込むように一体化させる。図３（Ｂ）は、加圧密着、一体化させた後の斜視図である。なお図３（Ａ）において、伝熱材１７はシート状とすることが望ましい。シート状とすることで、金属板１２に形成した孔１５の細部にまで伝熱材１７を回り込ませやすくなる。また伝熱材１７の厚みを薄層、均一化することができ、熱伝導基板の薄層化、高放熱化が可能となる。なお伝熱材１７を、ロールプレス等（図示していない）を用いてシート化しておくことで、伝熱材１７の内部に空気だまり（あるいは空気の泡）が残ったり、ピンホール発生等を防止できる。
【００２５】
次に図４を用いて、本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板１２を説明する。図４（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板の斜視図、上面図及び断面図である。図４（Ａ）〜（Ｅ）において、１５は孔、１６は補助線である。図４（Ａ）は、本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板１２の斜視図であり、金属板１２に、一定間隔で孔１５を形成する。図４（Ｃ）は、実施の形態における熱伝導基板の上面図である。図４（Ｃ）より、金属板１２には一定距離で孔１５を形成していることがわかる。図４（Ｃ）の矢印１３ｂにおける断面図が、図４（Ｂ）である。また図４（Ｃ）の矢印１３ｃにおける断面図が、図４（Ｄ）である。図４（Ｄ）から、金属板１２には、孔１５を形成していることが判る。また図４（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図が、図４（Ｅ）である。図４（Ｅ）より、金属板１２には、孔１５を複数個形成していることが判る。また補助線１６は、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）の相対的な位置関係を定性的（あるいは模式的）に示すものである。そのため補助線１６は、補助的に説明するためのものであり、図面によっては正確でない場合もある。
【００２６】
図５（Ａ）（Ｂ）は、それぞれリードフレームの少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材の、裏面側に金属板を固定する様子を説明する斜視図である。図５（Ａ）において、リードフレーム１０の、少なくとも一部以上は伝熱材１７に埋め込まれている。そして前記伝熱材１７の、前記リードフレーム１０を埋め込んだ側で無い側に、金属板１２を位置合わせした後、矢印１３に示すようにして、互いに押し付け固定する。図５（Ｂ）は、リードフレーム１０を埋め込んだ伝熱材１７の裏面側に、金属板１２を固定した様子を説明する斜視図である。
【００２７】
次に図６〜図１１を用いて、更に詳しくする。図６〜図８はプレスを用いて、シート状の伝熱材にリードフレームを埋め込む様子を説明する断面図である。図６〜図８において、１８はフィルム、１９はプレス装置である。
【００２８】
図６は、プレスする様子を示す断面図である。まず図６に示すように、所定形状に加工したリードフレーム１０と、伝熱材１７とを互いに位置合わせし、フィルム１８を介してプレス装置１９にセットする。そして矢印１３に示すように、これら部材をプレス装置１９で加圧、圧着させる。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の少なくとも一部以上を伝熱材１７に埋め込むように、プレス装置１９を用いて矢印１３に方向にプレスし一体化する。
【００２９】
図７は、プレス中の様子を示す断面図である。図７は、リードフレーム１０が、伝熱材１７の中にプレスして、少なくともその一部以上が埋め込まれ一体化する様子を示す。図７において、伝熱材１７等をプレス時に加熱することで、伝熱材１７を軟化できるため、リードフレーム１０との密着性を高めたり、微細パターンに形成したリードフレームのパターンの隙間まで満遍なく回り込ませることができる。また図７に示すように、フィルム１８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１７がプレス装置１９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。
【００３０】
図８は、プレスが終了した様子を示す断面図である。図８の矢印１３が示すように、プレス装置１９を互いに引き離す。更にフィルム１８を、伝熱材１７やリードフレーム１０の表面から引き剥がす（なお２枚のフィルム１８の内、図９において金属板１２を埋め込む側だけを剥がしても良い）。こうしてリードフレーム１０の、少なくとも一部以上を伝熱材１７に埋め込む。
【００３１】
次に図９から図１１を用いて、伝熱材１７の表面に金属板１２を固定する様子を説明する。図９は、プレスする様子を示す断面図である。まず図９に示すようにして、プレス装置１９に、図６〜図８の工程で作成した一体化物と、その下に金属板１２を位置合わせして、セットする。またフィルム１８を挟むことで、金型（図示していない）の汚れ防止が可能となる。
【００３２】
図１０はプレス中の様子を示す断面図である。図１０の矢印１３で示すようにして、これら部材を張り合わせる。図１１は張り合わせた後の様子を示す断面図である。こうしてリードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材１７の、裏面側に金属板１２を固定する。この後、伝熱材１７を熱硬化させ、伝熱層１１となる。なお図７の段階で、伝熱材１７を熱硬化させ、裏面側に接着剤（図示していない）を用いて金属板１２を固定することも可能である。また図８の状態で、伝熱材１７を半硬化（もしくは完全硬化前の状態）としておき、図９〜図１１で示すようにして、シート状の伝熱材１７の裏面側に金属板１２を密着させ、その状態で伝熱材１７を熱硬化（あるいは完全硬化）させても良い。こうすることで、金属板１２を接着剤を用いることなく、伝熱材１７の裏面側（つまりリードフレーム１０を埋め込んだ側でない側）に固定できる。なお伝熱材１７の熱硬化は、これら熱伝導基板を構成する部材を一体化するように成形した後、加熱硬化炉の中で硬化させても良い。
【００３３】
次に、図１２〜図１４を用いて、熱伝導基板の製造方法について説明する。
【００３４】
図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ複数個の熱伝導基板が一括した状態を説明する斜視図、上面図及び断面図である。図１２（Ａ）〜（Ｄ）において、２０は点線である。図１２（Ａ）は、複数個の熱伝導基板が一括した状態を説明する斜視図であり、図６〜図１１の工程で作成したものに相当する。
【００３５】
図１２（Ａ）において、金属板１２の上には、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材１７を固定している。そしてリードフレーム１０の隙間（複数のリードフレーム１０の間も含む）には伝熱材１７を充填している。なお金属板１２の表面や、リードフレーム１０の表面には、伝熱材１７は殆ど付着していない。これは図６〜図１１において、フィルム１８を用いてプレスしたためである。なお必要に応じてフィルム１８に粘着テープ（プレス終了後で、剥離するため剥離性の良いものが望ましい）を用いることで、金属板１２やリードフレーム１０と、フィルム１８との密着性を高めることができ、伝熱材１７による汚れ付着防止効果を高められる。
【００３６】
次に図１２（Ａ）〜（Ｅ）に示した状態で、伝熱材１７を硬化させ、伝熱層１１とする。こうして図１２（Ａ）〜（Ｅ）の状態とする。そしてこの状態で、リードフレーム１０の表面の半田付けしたくない部分に、ソルダーレジストを形成することができる（ソルダーレジストは図示していない）。
【００３７】
なお図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）の上面図に相当する。そして図１２（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図が図１２（Ｅ）に、矢印１３ｂにおける断面図が図１２（Ｂ）に相当する。図１２（Ｂ）に示すように、金属板１２の上に、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込むように伝熱材１７を用いて固定する。図１２（Ｅ）は、図１２（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図であり、図１２（Ｅ）から、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を伝熱材１７に埋め込んでいる様子が判る。また図１２（Ｄ）より、リードフレーム１０の一部以上を、伝熱材１７に埋め込んでいることが判る。そして図１２（Ｃ）に示す点線２０の部分を、金型等で打抜くことで、図１３（Ａ）〜（Ｄ）の形状とする。
【００３８】
次に図１３（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ金属板の一部を除去した後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図であり、図１２（Ｃ）における点線２０部分の金属板１２を除去した状態に相当する。図１３（Ａ）は、金属板１２の一部を除去した後の熱伝導基板の斜視図である。図１３（Ａ）において、複数個の互いに独立した金属板１２と、複数個の伝熱層１１に少なくとも一部以上が埋め込まれたリードフレーム１０とを、固定している。図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）の上面図に相当する。図１３（Ｃ）の矢印１３ａにおける断面図が図１３（Ｄ）に、矢印１３ｂにおける断面図が図１３（Ｂ）に相当する。
【００３９】
こうして作成した熱伝導基板は、図１３（Ｃ）の点線２０で示す位置で切り離すことで、個々の製品として完成させることができる。しかし、このように切り離し可能な状態で多連化した状態の熱伝導基板の上に、電子部品１４を実装することができる。そしてこうして電子部品１４を実装した熱伝導基板を、個片化することで、その実装コストを下げる効果がある。次に図１４を用いて更に詳しく説明する。
【００４０】
図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、ぞれぞれ多連化した熱伝導基板の上に電子部品を実装した後、個別基板に分割する様子を説明する斜視図、上面図及び断面図である。図１４（Ａ）は、多連化した熱伝導基板の上に電子部品１４を実装する様子を説明する斜視図である。図１４（Ａ）において、複数個の互いに独立した金属板１２と、複数個のリードフレーム１０とが、共に少なくとも一部以上が伝熱層１１に埋め込まれて、多連化した熱伝導基板を構成している。そして矢印１３ａに示すようにして、電子部品１４を実装する。なお図１４（Ａ）〜（Ｄ）において、電子部品１４とリードフレーム１０を接続する半田やバンプ、ソルダーレジスト等は図示していない。そして電子部品１４を実装した後、点線２０で示す位置を切断することで、電子部品１４の実装済みの熱伝導基板を完成させる。
【００４１】
図１４（Ａ）の上面図が、図１４（Ｃ）に相当する。図１４（Ｃ）において、多連化した熱伝導基板の表面には、多数個の電子部品１４が実装されている。図１４（Ｃ）の矢印１３ｂの断面図が図１４（Ｅ）に相当する。そして図１４（Ａ）や図１４（Ｃ）の点線２０で示す部分を、切断することで図１５（Ａ）〜（Ｄ）の状態とする。
【００４２】
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ部品実装後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図である。図１５（Ａ）は部品実装後の熱伝導基板の斜視図である。そして図１５（Ａ）に示す熱伝導基板は、金属板１２と、前記金属板１２の上に固定したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１に少なくとも一部以上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、前記熱伝導基板の１側面以上は、前記金属板１２が露出することなく前記伝熱層１１だけで覆っている。このように熱伝導基板の側面を、伝熱層１１で覆うことで、図１〜図２で示したように、熱伝導基板を小型化した後でも所定の沿面距離を確保する効果が得られる。
【００４３】
なお図１５（Ａ）〜（Ｄ）において、電子部品１４とリードフレーム１０とを接続する半田やバンプ、あるいはリードフレーム１０等の上に形成するソルダーレジスト等は図示していない。図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）の上面図に相当する。また図１５（Ｃ）の矢印１３ａの位置での断面図が図１５（Ｄ）に、矢印１３ｂの位置での断面図が図１５（Ｂ）に相当する。
【００４４】
次に図１６（Ａ）を用いて、金属板１２に孔１５（図４における孔１５に相当する）を形成する効果について、切断性の面から説明する。図１６（Ａ）（Ｂ）は、共に金属板に孔を形成していない多連化した熱伝導基板について説明する斜視図である。図１６（Ａ）（Ｂ）において、２１はダイシング装置、２２はダイシング面である。図１６（Ａ）において、金属板１２の上には、リードフレーム１０の少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱層１１を固定している。そして電子部品１４を矢印１３ｂに示すようにして実装する。また点線２０は、多連化した放熱の個片化する切断位置である。そして例えば矢印１３ａのように高速で回転するダイシング装置２１を用いて、点線２０の位置を切断する。
【００４５】
図１６（Ｂ）は、ダイシング装置２１を用いて個片化した後の熱伝導基板の斜視図である。図１６（Ｂ）において、個片化した熱伝導基板の側面には、ダイシング面２２ａ（伝熱層１１の切断面に相当する）や、ダイシング面２２ｂ（金属板１２の切断面に相当する）が露出している。
【００４６】
発明者らの実験では、ダイシングで、伝熱層１１と金属板１２を同時に切断しようとすることは極めて困難であり、ダイシング刃物も直ぐに詰まってしまい切れなくなってしまった。これは本実施の形態では、後述するように伝熱層１１は熱伝導樹脂と、セラミックフィラーとから構成したからと思われる。そしてダイシング用の刃物（いわゆるダイシング刃）として、金属板１２（例えば銅板やアルミニウム板）に最適なものを選んだ場合、樹脂とセラミックとからなるような複合部材を切ることができなかった。一方、樹脂とセラミックからなる複合部材（つまり伝熱層１１）の切断用のダイシング刃物を用いた場合、金属板１２を切断することができなかった。そしてこれら異なる部材を一括で切断できる刃物を探したが、適当なものを見つけることができなかった。しかし図１３や図１４に示したように、切断面を伝熱層１１だけで構成した場合、ダイシングによる切断性を大幅に改善できた。
【００４７】
なお多連化した熱伝導基板の個片化は、ダイシングでなくても、チョコレートブレイクでも可能である。ここでチョコレートブレイクとは、市販の多連化したチョコレートを、途中の窪み部分を中心にポキッポキッと割ることができる意味である。例えば、伝熱層１１に溝を形成しておくことで、多連化した熱伝導基板をチョコレートブレイクすることができる。次に図１７（Ａ）（Ｂ）を用いて、多連化した熱伝導基板のチョコレートブレイクについて説明する。
【００４８】
図１７（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ多連化した熱伝導基板のチョコレートブレイクについて説明する斜視図である。図１７（Ａ）はブレイクする前、図１７（Ｂ）はブレイクした後の斜視図に相当する。図１７（Ａ）（Ｂ）において、２３は溝であり、チョコレートブレイク用の割り溝に相当する。２４は破断面であり、溝２３を中心として分割された面である。なお溝２３の形成は、金型やダイシング装置２１、あるいはスクライブ装置（引っかき溝形成装置）等で形成することができる。また溝２３は、両面（裏表面）から形成することが望ましい。溝２３を片面からだけ形成した場合、ブレイクが望ましくない方向に走る（あるいはバリが残る）結果、ブレイクしてできた個片状の熱伝導基板の外形寸法にバラツキが発生することを防止することができる。また図１７（Ｂ）に示すように、破断面２４（ここがブレイクで発生した面）は、表面が粗いため、沿面距離の増加効果も得られる。なお図１７（Ａ）においては、図面の関係から、溝２３は片面にしか図示していないが、熱伝導基板の両面（裏表面共に、略同一位置に）に形成することが望ましいことは、バリ防止やチッピング防止の面から言うまでも無い。また伝熱層１１にチッピングが発生しない分、放熱基板の小型化が可能となる。
【００４９】
なお溝２３の深さは１０μｍ以上が望ましい、溝２３の深さが１０μｍ未満の場合、溝２３と異なる部分で割れてしまう可能性がある。また溝２３の深さ（上下２本の溝２３の合計）は、伝熱層１１の厚みや放熱基板の厚みの７０％以下（更には５０％以下、可能なれば３０％以下）が望ましい。溝２３の深さが７０％を超えると、伝熱層１１の材質によっては多連化した放熱基板が工程内（例えば輸送中や実装中）に割れてしまう可能性がある。また溝２３の幅は１０μｍ以上が望ましい。溝２３の幅が１０μｍ以下では、応力集中しにくく、溝２３で無い部分（あるいはブレイクが望ましくない位置）で割れる可能性がある。
【００５０】
更に詳しく説明する。伝熱層１１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１１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１４の実装性を高められる。また伝熱材１７を硬化した後、リードフレーム１０や伝熱層１１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できる。
【００５１】
ここで伝熱材１７を硬化してなるシート状の伝熱層１１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）。そのため伝熱層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、伝熱層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、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。
【００５２】
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、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。
【００５３】
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１１の厚みは、薄くすれば、リードフレーム１０からの熱を金属板１２に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層１１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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０．１ｔ％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。
【００５６】
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１０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に用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。
【００５７】
なおリードフレーム１０の、伝熱層１１から露出している面（電子部品１４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の伝熱層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。伝熱層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、伝熱層１１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。
【００５８】
また金属板１２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１２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１２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１２の厚みが５０ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１２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。
【００５９】
以上のようにして、シート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記金属板１２の一辺は少なくとも、前記伝熱層１１から内側に隠れている熱伝導基板を提供することで、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。
【００６０】
またシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記金属板１２の一辺以上は前記伝熱層１１から内側に隠れ、前記金属板１２の残りの辺は前記伝熱層１１から突き出している熱伝導基板を提供することで、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。また突き出した金属板１２を利用して、放熱フィン等を固定できる。
【００６１】
またシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレーム１０と、前記伝熱層１１の残り面に、固定した金属板１２と、からなる熱伝導基板であって、前記伝熱層１１を介して複数個を多連状に連結した熱伝導基板を提供することで、多連化した場合でも、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。
【００６２】
金属板１２と、前記金属板１２の上に固定したシート状の伝熱層１１と、前記伝熱層１１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、前記伝熱層１１にブレイク溝を有する熱伝導基板とすることで、多連化した場合でもブレイクしやすく、熱伝導基板を小型化した場合でも、その熱伝導基板の周辺部（あるいは周縁部）のリードフレーム１０と金属板１２との間の沿面距離を確保しやすいため、熱伝導基板の信頼性を高めることができる。
【００６３】
伝熱層１１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、を含むものとすることで、加工性と熱伝導性に優れた放熱基板を提供できる。
【００６４】
リードフレーム１０は、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である熱伝導基板とすることで、放熱性と伝導性に優れた熱伝導基板を提供できる。
【００６５】
リードフレーム１０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である熱伝導基板とすることで、放熱性と伝導性に優れた熱伝導基板を提供できる。
【００６６】
また少なくとも、シート状の伝熱材１１に、リードフレーム１０の一部以上を埋め込む工程と、前記シート状の伝熱材１７の、前記リードフレーム１０を埋め込んだ側ではない側に金属板１２を固定する工程と、前記伝熱材１７を硬化し、伝熱層１１とする工程と、前記伝熱層１１の所定部分で分割する工程と、を含む熱伝導基板の製造方法とすることで、熱伝導基板を多連化した状態で製造できるため、その生産性、実装性を高めることができる。このように１枚１枚の熱伝導基板の上に、電子部品１４を実装する場合、実装コストが増加する場合がある。そこで数枚から数十枚の熱伝導基板を、一枚の大判の熱伝導基板として作成し、これを個片（個々の熱伝導基板に）に切断することで、熱伝導基板の生産コストを低下できるばかりでなく、その実装コストを下げる効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ本発明の実施の形態における熱伝導基板の一例を示す斜視図と断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ放熱メカニズムを説明する斜視図と断面図
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、ともに伝熱材にリードフレームを埋め込む様子を説明する斜視図
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ本実施の形態における熱伝導基板に用いる金属板の斜視図、上面図及び断面図
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれリードフレームの少なくとも一部以上を埋め込んだ伝熱材の、裏面側に金属板を固定する様子を説明する斜視図
【図６】プレスする様子を示す断面図
【図７】プレス中の様子を示す断面図
【図８】プレスが終了した様子を示す断面図
【図９】プレスする様子を示す断面図
【図１０】プレス中の様子を示す断面図
【図１１】張り合わせた後の様子を示す断面図
【図１２】（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ複数個の熱伝導基板が一括した状態を説明する斜視図、上面図及び断面図
【図１３】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ金属板の一部を除去した後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図
【図１４】（Ａ）〜（Ｅ）は、ぞれぞれ多連化した熱伝導基板の上に電子部品を実装した後、個別基板に分割する様子を説明する斜視図、上面図及び断面図
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ部品実装後の熱伝導基板の斜視図、上面図及び断面図
【図１６】（Ａ）（Ｂ）は、共に金属板に孔を形成していない多連化した熱伝導基板について説明する斜視図
【図１７】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ多連化した熱伝導基板のチョコレートブレイクについて説明する斜視図
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は、ともに熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図１９】（Ａ）（Ｂ）は、ともに熱伝導基板における沿面距離を説明する断面図
【符号の説明】
【００６９】
１０ リードフレーム
１１ 伝熱層
１２ 金属板
１３ 矢印
１４ 電子部品
１５ 孔
１６ 補助線
１７ 伝熱材
１８ フィルム
１９ プレス装置
２０ 点線
２１ ダイシング装置
２２ ダイシング面
２３ 溝
２４ 破断面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記金属板の一辺は少なくとも、前記伝熱層から内側に隠れている熱伝導基板。
【請求項２】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記金属板の一辺以上は前記伝熱層から内側に隠れ、前記金属板の残りの辺は前記伝熱層から突き出している熱伝導基板。
【請求項３】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記伝熱層を介して複数個を多連状に連結した熱伝導基板。
【請求項４】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記伝熱層にブレイク溝を有する熱伝導基板。
【請求項５】
伝熱層は、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、
を含む請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項６】
リードフレームは、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項１〜４のいずれか一つの記載の熱伝導基板。
【請求項７】
リードフレームの内、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である請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項８】
少なくとも、
シート状の伝熱材に、リードフレームの一部以上を埋め込む工程と、
前記シート状の伝熱材の、前記リードフレームを埋め込んだ側ではない側に金属板を固定する工程と、
前記伝熱材を硬化し、伝熱層とする工程と、
前記伝熱層部分で分割する工程と、
を含む熱伝導基板の製造方法。
【請求項１】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記金属板の一辺は少なくとも、前記伝熱層から内側に隠れている熱伝導基板。
【請求項２】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記金属板の一辺以上は前記伝熱層から内側に隠れ、前記金属板の残りの辺は前記伝熱層から突き出している熱伝導基板。
【請求項３】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記伝熱層を介して複数個を多連状に連結した熱伝導基板。
【請求項４】
シート状の伝熱層と、
前記伝熱層の片面に、一部以上を埋め込んだリードフレームと、
前記伝熱層の残り面に、固定した金属板と、
からなる熱伝導基板であって、
前記伝熱層にブレイク溝を有する熱伝導基板。
【請求項５】
伝熱層は、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、
を含む請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項６】
リードフレームは、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項１〜４のいずれか一つの記載の熱伝導基板。
【請求項７】
リードフレームの内、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である請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項８】
少なくとも、
シート状の伝熱材に、リードフレームの一部以上を埋め込む工程と、
前記シート状の伝熱材の、前記リードフレームを埋め込んだ側ではない側に金属板を固定する工程と、
前記伝熱材を硬化し、伝熱層とする工程と、
前記伝熱層部分で分割する工程と、
を含む熱伝導基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−９８４９０（Ｐ２００８−９８４９０Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８００４３（Ｐ２００６−２８００４３）
【出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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