金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板
【課題】 パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得る。
【解決手段】金属ベース回路基板１０は、第５の回路基板半製品１０Ｅと放熱用の金属ベース３５とを絶縁層４５を介して接合してなる。基板１１は、熱伝導性を有するエポキシ樹脂等の合成樹脂に、高い熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、導体配線積層４１，４３で形成され、所定の回路配線パターンを形成してなる。絶縁層４５は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂等の合成樹脂に、高い熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。絶縁層４５は、回路基板接合の初期に高い流動性を備えている。
【解決手段】金属ベース回路基板１０は、第５の回路基板半製品１０Ｅと放熱用の金属ベース３５とを絶縁層４５を介して接合してなる。基板１１は、熱伝導性を有するエポキシ樹脂等の合成樹脂に、高い熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、導体配線積層４１，４３で形成され、所定の回路配線パターンを形成してなる。絶縁層４５は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂等の合成樹脂に、高い熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。絶縁層４５は、回路基板接合の初期に高い流動性を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー素子が実装される金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の普及に伴ってパワートランジスタ等のパワー素子の需要が増大してきている。こうしたパワー素子が実装される回路基板では、例えば１００Ａ等の大電流の流通に伴うパワー素子の発熱をいかにして放散するかが重要な課題となる。
【０００３】
かかる課題を解決するためのアプローチのひとつとして、特許文献１には、金属ベース上に第１の絶縁接着剤層を介して導体回路を形成してなる金属ベース回路基板に、第２の絶縁接着剤層を介し回路用導体層を接合する工程と、導体回路と回路用導体層を電気的に接続するためのスルーホールを形成する工程と、回路用導体層に回路を形成する工程を経て得られる金属ベース回路基板であって、該バイアホールの直径が０．５ｍｍ以上である金属ベース回路基板が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る金属ベース回路基板では、スルーホールに銅ペーストなどの導電性物質を充填してから固めることでバイアホールを形成するため、固める工程に時間を要するなど、工程が煩雑であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、従来技術に係る金属ベース回路基板では、パワー素子の放熱性を確保しようとすると煩雑な工程を強いられる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得ることを目的とする。
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る金属ベース回路基板の製造方法は、電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板の表裏の各配線面に各配線部をそれぞれ形成し、前記基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔に熱伝導性及び導電性を有するインプラント材を嵌合固定させた回路基板半製品を、電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属ベース回路基板は、回路基板半製品を絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を経て製造されるため、銅ペースト等の導電性物質を固めて充填するといった煩雑な工程を要することなく、パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法を示す工程図であり、（Ａ）は、基板の表裏の各配線面に各導体層をそれぞれ接合した導体接合工程を示す断面図、（Ｂ）は、基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔を形成した貫通孔形成工程を示す断面図、（Ｃ）は、貫通孔にインプラント材を圧入した嵌合工程を示す断面図、（Ｄ）は、基板の表裏面に導電性金属の各メッキ層をそれぞれ形成するメッキ層形成工程を示す断面図、（Ｅ）は、各導体層に所定の配線パターンのエッチング処理を施し各配線部をそれぞれ形成した配線形成工程を示す断面図、（Ｆ）は、前記各工程を順次経て得た回路基板を絶縁層で金属ベースに接合した回路基板接合工程を示す断面図である。
【図２】嵌合工程の詳細を示す断面図である。
【図３】パワー素子が実装された金属ベース回路基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得るといった目的を、回路基板半製品を絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を備えた製造方法を採用することによって実現した。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
［実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法］
図１は、実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法を示す工程図であり、図１（Ａ）は、基板の表裏の各配線面に各導体層をそれぞれ接合した導体接合工程を示す断面図、図１（Ｂ）は、基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔を形成した貫通孔形成工程を示す断面図、図１（Ｃ）は、貫通孔にインプラント材を圧入した嵌合工程を示す断面図、図１（Ｄ）は、基板の表裏面に導電性金属の各メッキ層をそれぞれ形成するメッキ層形成工程を示す断面図、図１（Ｅ）は、各導体層に所定の配線パターンのエッチング処理を施し各配線部をそれぞれ形成した配線形成工程を示す断面図、図１（Ｆ）は、前記各工程を順次経て得た回路基板を絶縁層で金属ベースに接合した回路基板接合工程を示す断面図、図２は、嵌合工程の詳細を示す断面図、図３は、パワー素子が実装された金属ベース回路基板を示す断面図である。
【００１４】
実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法は、基本的には、図１（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板１１の表裏の各配線面１１ａ，１１ｂに各配線部１３，１５，１７，１９，２１をそれぞれ形成し、基板１１を貫通して各配線部に亘る貫通孔２７，２９，３１に熱伝導性及び導電性を有するインプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａを嵌合固定させた回路基板半製品１０Ｅを、電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層４５を介して金属ベース３５に接合する回路基板接合工程を備えてなる。
【００１５】
詳しく述べると、実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法は、図１（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、導体接合工程、貫通孔形成工程、嵌合工程、メッキ層形成工程、配線形成工程、及び回路基板接合工程を順次経てなる。
【００１６】
導体接合工程では、図１（Ａ）及び図１（Ｅ）に示すように、基板１１の表裏の各配線面１１ａ，１１ｂに、各配線部１３，１５，１７，１９，２１を形成するための導体層である例えば銅箔等のシート状の配線基材２３，２５をそれぞれ接合し、第１の回路基板半製品１０Ａを得る。この接合は、例えば、銅直接接合（ＤＢＣ：Direct Bonding Copper）法や活性金属ろう付け法、又は不図示の接着シート部材等を適宜用いることができる。
【００１７】
基板１１は、例えば電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。前記合成樹脂としては、例えば、エポキシ基を持つ熱硬化型の合成樹脂であるエポキシ樹脂等の、高い電気絶縁性と熱伝導性を有するものを好適に用いることができる。前記フィラーとしては、例えば、二酸化ケイ素（シリカ）や酸化アルミニウム（アルミナ）等の、化学的に安定で高い熱伝導性と電気絶縁性を有するものを好適に用いることができる。
【００１８】
なお、前記基板１１は、熱伝導性を有するフィラーの代わりに、電気絶縁性を有する合成樹脂にガラスクロスを混在させた構成にすることもできる。ガラスクロスは、ガラス繊維から作られた織布である。このガラスクロスを混在させると、ガラスクロスがない基板と比較して基板１１の機械的強度、放熱性、耐熱性が向上する。
【００１９】
貫通孔形成工程では、図１（Ｂ）に示すように、第１の回路基板半製品１０Ａに、小径の円筒形状の第１及び第２の貫通孔２７，２９、並びに大径の円筒形状の第３の貫通孔３１をパンチプレス加工等によりそれぞれ形成し、第２の回路基板半製品１０Ｂを得る。第１〜第３の各貫通孔２７，２９，３１は、基板１１を貫通して各配線基材２３，２５に亘るように形成される。なお、符合２７ｂ，２９ｂ，３１ｂは、パンチプレス加工による各貫通孔２７，２９，３１の形成により生じた第１の回路基板半製品１０Ａの抜き屑である。
【００２０】
嵌合工程では、図１（Ｃ）に示すように、第１〜第３の各貫通孔２７，２９，３１に、基板１１と比べて優れた熱伝導性を有する銅又は銅合金製の円柱形状の第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａをそれぞれ嵌合固定させ、第３の回路基板半製品１０Ｃを得る。
【００２１】
これら第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａは、図２（Ａ），図２（Ｂ）に示すように、第１〜第３の円柱状突部Ｐａ１〜Ｐａ３を有するパンチＰａを用いて、銅又は銅合金の塊からなるインプラント基材３２から打ち抜かれる。この打ち抜きの際に、第２の回路基板半製品１０Ｂをダイとして用いる。これにより、余計な治具を不要として嵌合工程の簡素化を実現することができる。
【００２２】
インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａのかしめによる嵌合固定は、図２（Ｃ）に示すように、円柱形状のパンチＰｂと直方形状のダイＤとの間に、第３の回路基板半製品１０Ｃのかしめ対象部位を挟み込んで押し潰すことにより行われる。図２（Ｃ）は第３のインプラント材３１ａのかしめ嵌合固定の例を示す。パンチＰｂとしては、第３のインプラント材３１ａと比べて大径のものが用いられる。第１又は第２のインプラント材３１ａのかしめ嵌合固定についても、上述と同様に同時もしくは順次行われる。
【００２３】
前記嵌合固定は、インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの端部を貫通孔２７，２９，３１から突出させ、この端部を押し潰すことにより行ってもよい。
【００２４】
インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａは第１〜第３の各貫通孔２７，２９，３１への圧入により嵌合固定させることもできる。圧入による嵌合固定の場合も、同時にかしめによる嵌合固定を適用することもできる。
【００２５】
嵌合固定後は、インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの端部と各配線基材２３，２５の表面とは、ほぼ面一となる。
【００２６】
各配線基材２３，２５の肉厚は、通常であれば３５μｍ程度のところ、７０μｍ以上に設定される。
【００２７】
これにより、嵌合工程において各貫通孔２７，２９，３１に各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａをそれぞれ嵌合固定するに際し、嵌合代を稼ぐことができる。このため、各貫通孔２７，２９，３１内周面と各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａ外周面との接触面積を確保し、嵌合工程により形成される電流経路及び伝熱経路の信頼性向上に寄与することができる。
【００２８】
メッキ層形成工程では、図１（Ｄ）に示すように、各配線基材２３，２５の表面及び第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの両端面を覆う導電性金属の各メッキ層３７，３９をそれぞれ形成し、第４の回路基板半製品１０Ｄを得る。
【００２９】
これら各メッキ層３７，３９は、各配線基材２３．２５並びに第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａが面一かつ平滑となる表裏面に銅等の金属メッキを施すことで積層形成される。配線基材２３とメッキ層３７又は配線基材２５とメッキ層３９は、積層して一体化された各導体積層４１，４３を構成する。
【００３０】
配線形成工程では、図１（Ｅ）に示すように、第４の回路基板半製品１０Ｄの各導体積層４１，４３に所定の配線パターンのエッチング処理を施し各配線部１３，１５，１７，１９，２１をそれぞれ形成し、第５の回路基板半製品１０Ｅを得る。
【００３１】
回路基板接合工程では、図１（Ｆ）に示すように、前記各工程を順次経て得た第５の回路基板半製品１０Ｅを、絶縁層４５を介して金属ベース３５に接合し、製品としての金属ベース回路基板１０を得る。
【００３２】
絶縁層４５は、例えば電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。前記合成樹脂としては、例えば、エポキシ基を持つ熱硬化型の合成樹脂であるエポキシ樹脂等の、高い電気絶縁性と熱伝導性を有するのに加えて、回路基板接合の初期に優れた流動性を有するものを好適に用いることができる。この流動性により絶縁層４５を第５の回路基板半製品１０Ｅの表面凹凸に十分に入り込ませることができる。
【００３３】
前記フィラーとしては、例えば、二酸化ケイ素（シリカ）や酸化アルミニウム（アルミナ）等の、化学的に安定で高い熱伝導性と電気絶縁性を有するものを好適に用いることができる。
なお、絶縁層４５は、熱伝導性を有するフィラーの代わりに、電気絶縁性を有する合成樹脂に上記ガラスクロスを混在させる構成にすることもできる。このガラスクロスを混在させると、ガラスクロスがない絶縁層と比較して絶縁層４５の機械的強度、放熱性、耐熱性が向上する。
【００３４】
金属ベース３５は、例えばアルミニウム、銅、又は銅合金等の熱伝導性に優れた金属素材を適宜採用することができる。
【００３５】
上述のように構成された実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法によれば、金属ベース回路基板１０は、基本的には回路基板接合工程を経て、具体的には導体接合工程、貫通孔形成工程、嵌合工程、配線形成工程、及び回路基板接合工程を順次経て製造することができる。
このため、銅ペースト等の導電性物質を充填してから固めるといった煩雑な工程を要することなく、インプラント材の打ち抜きによりパワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得ることができる。
【００３６】
また、メッキ層形成工程を備え、各メッキ層３７，３９及び第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａを通して各配線基材２３，２５間を導通接続する構成を採用した場合、嵌合工程により形成された電流経路及び伝熱経路の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
次に、実施例に係る金属ベース回路基板１０について説明する。
【００３８】
［実施例に係る金属ベース回路基板］
実施例に係る金属ベース回路基板１０は、基本的には、図１（Ｆ）に示すように、第５の回路基板半製品１０Ｅを、絶縁層４５を介して放熱用の金属ベース３５に接合してなる。
【００３９】
この金属ベース回路基板１０は、上記製造方法で製造され、基板１１と各配線部２３，２５とインプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａと金属ベース３５とを備えている。これら各部の材質は、上記の通りである。
【００４０】
したがって、基板１１は、電気絶縁性及び熱伝導性を有する。
【００４１】
各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、図１（Ｆ）及び図３に示すように、基板１１の表裏の各配線面１１ａ，１１ｂに形成されている。これら各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、各シート状層２３ａ，２５ａに各メッキ層３７ａ，３９ａをそれぞれ積層して一体化された各導体配線積層４１ａ，４３ａで形成され、所定の回路配線パターンを形成してなる。
【００４２】
インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａは、図１（Ｆ）及び図３に示すように、基板１１を貫通して各シート状層２３ａ，２５ａに亘る貫通孔２７，２９，３１に嵌合固定され、熱伝導性及び導電性を有している。
【００４３】
金属ベース３５は、図１（Ｆ）及び図３に示すように、基板１１を表裏の何れかの側で電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層４５を介して接合させている。
【００４４】
第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａのうち第３のインプラント材３１ａの直径は、第１及び第２の各インプラント材２７ａ，２９ａの直径が約０．２〜０．３ｍｍ程度のところ、約１ｍｍ程度と比較的大径に設定される。これにより、第３のインプラント材３１ａにより形成される電流経路の電流容量及び伝熱経路の熱容量を増大することができる。
【００４５】
また、図３に示すように、パワートランジスタ等のパワー素子３３は、第３のインプラント材３１ａの端面に位置を対応させて金属ベース回路基板１０に設けてある。パワー素子３３と配線部１５との間には、半田層４７とヒートスプレッダ４９とが密着状態で積層して介在している。ヒートスプレッダ４９は、例えばアルミニウム、銅、又は銅合金等の熱伝導性に優れた金属素材よりなり、パワー素子３３で生じた熱を効率的に放出する役割を果たす。
【００４６】
従って、パワー素子３３の発熱を、ヒートスプレッダ４９、第３のインプラント材３１ａ、及び絶縁層４５を通して金属ベース３５に効率良く伝えることで放熱性を向上させることができる。なお、符合５１，５３は、パワー素子３３の第１及び第２端子である。
【００４７】
そして、配線部１３と配線部１９との間、配線部１５と配線部１９との間、及び配線部１７と配線部２１との間に電流を流すための電流経路が形成される。具体的には、図３に示すように、パワー素子３３の第１端子５１は配線部１５から第３のインプラント材３１ａを経由して配線部１９に電気的に接続され、さらに配線部１９から第１のインプラント材２７ａを経由して配線部１３に電気的に接続されている。パワー素子３３の第２端子５３は配線部１７から第２のインプラント材２９ａを経由して配線部２１に電気的に接続されている。
【００４８】
また、回路基板１０に実装されたパワー素子３３で生じた熱を金属ベース３５に伝えるための伝熱経路が大径の第３のインプラント材３１ａにより形成される。これにより、パワー素子３３で生じた熱は、主として、ヒートスプレッダ４９、配線部１５、第３のインプラント材３１ａ、配線部１９、及び絶縁層４５を通して金属ベース３５に伝えられる。
【００４９】
特に、第３のインプラント材３１ａは熱伝導性の良好な銅又は銅合金からなり、かつ直径１ｍｍ以上と大径であるため、配線部１５から配線部１９に至る伝熱容量を稼ぐことができる。
【００５０】
また、配線部１９は熱伝導性の良好な銅又は銅合金からなり、かつ広い面積を有するため、配線部１９から絶縁層４５を通して金属ベース３５に至る伝熱容量を稼ぐことができる。
【００５１】
電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる基板１１を採用した場合、実装されたパワー素子３３の放熱性を向上させることができる。
【００５２】
電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなり、回路基板接合の初期に優れた流動性を有する絶縁層４５を採用した場合、第５の回路基板半製品１０Ｅの隙間を流動性樹脂からなる絶縁層４５で隈無く埋めて空気層の生じる余地を一掃できるため、実装されたパワー素子３３のさらなる放熱性向上効果を期待することができる。
【００５３】
しかも、各配線部１３，１５，１７，１９，２１の表面及び第１〜第３のインプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの両端面を覆う導電性金属の各メッキ層３７，３９を備え、各メッキ層３７，３９及び各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａを通して各配線基材２３，２５間を導通接続する構成を採用した場合、嵌合工程により形成された電流経路及び伝熱経路の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
そして、各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、肉厚が７０μｍ以上の銅又は銅合金からなり、第３のインプラント材３１ａは、直径１ｍｍ以上の銅又は銅合金の柱状体である構成を採用した場合、各貫通孔２７，２９，３１に各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａをそれぞれ嵌合固定するに際し、嵌合代を稼ぐことができる。このため、各貫通孔２７，２９，３１内周面と各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａ外周面との接触面積を十分に確保することができる。
【００５５】
また、第３のインプラント材３１ａの端面に位置を対応させてパワー素子３３を回路基板１０に搭載する構成を採用した場合、パワー素子３３からインプラント材３１ａに至る最短の伝熱経路を確保することができる。
【００５６】
従って、パワー素子３３の発熱を同インプラント材３１ａ及び絶縁層４５を通して金属ベース３５に効率良く伝えることで放熱性を向上させることができ、きわめて優れた放熱性向上効果を期待することができる。
【００５７】
そして、パワー素子３３に密着させたヒートスプレッダ４９のほぼ全面が第３のインプラント材３１ａの端面に半田層４７を介して近接するから、ヒートスプレッダ４９のほぼ全面と第３のインプラント材３１ａの端面との間で最短の伝熱経路を確保し、放熱性向上効果を期待することができる。
しかも、パワー素子３３と比べて面積の大きいヒートスプレッダ４９を設けた場合、ヒートスプレッダ４９がインプラント材３１ａへの伝熱をより効率的に仲介することができるため、さらなるパワー素子３３の放熱性向上効果を期待することができる。
【００５８】
［その他］
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは技術思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板もまた、本発明における技術的範囲の射程に包含されるものである。
【００５９】
例えば、本発明実施例中、各インプラント材の素材として銅又は銅合金を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。基板と比べて熱伝導性の良好な素材であれば、いかなる素材であっても採用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 金属ベース回路基板
１１ 基板
１１ａ，１１ｂ 各配線面
１３，１５，１７，１９，２１ 配線部
２３，２５ 配線基材（導体層）
２７，２９，３１ 第１〜第３の貫通孔
２７ａ，２９ａ，３１ａ 第１〜第３のインプラント材
３３ パワー素子
３５ 金属ベース
３７，３９ メッキ層
４１，４３ 導体積層
４５ 絶縁層
４９ ヒートスプレッダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー素子が実装される金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の普及に伴ってパワートランジスタ等のパワー素子の需要が増大してきている。こうしたパワー素子が実装される回路基板では、例えば１００Ａ等の大電流の流通に伴うパワー素子の発熱をいかにして放散するかが重要な課題となる。
【０００３】
かかる課題を解決するためのアプローチのひとつとして、特許文献１には、金属ベース上に第１の絶縁接着剤層を介して導体回路を形成してなる金属ベース回路基板に、第２の絶縁接着剤層を介し回路用導体層を接合する工程と、導体回路と回路用導体層を電気的に接続するためのスルーホールを形成する工程と、回路用導体層に回路を形成する工程を経て得られる金属ベース回路基板であって、該バイアホールの直径が０．５ｍｍ以上である金属ベース回路基板が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る金属ベース回路基板では、スルーホールに銅ペーストなどの導電性物質を充填してから固めることでバイアホールを形成するため、固める工程に時間を要するなど、工程が煩雑であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、従来技術に係る金属ベース回路基板では、パワー素子の放熱性を確保しようとすると煩雑な工程を強いられる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得ることを目的とする。
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る金属ベース回路基板の製造方法は、電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板の表裏の各配線面に各配線部をそれぞれ形成し、前記基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔に熱伝導性及び導電性を有するインプラント材を嵌合固定させた回路基板半製品を、電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属ベース回路基板は、回路基板半製品を絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を経て製造されるため、銅ペースト等の導電性物質を固めて充填するといった煩雑な工程を要することなく、パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法を示す工程図であり、（Ａ）は、基板の表裏の各配線面に各導体層をそれぞれ接合した導体接合工程を示す断面図、（Ｂ）は、基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔を形成した貫通孔形成工程を示す断面図、（Ｃ）は、貫通孔にインプラント材を圧入した嵌合工程を示す断面図、（Ｄ）は、基板の表裏面に導電性金属の各メッキ層をそれぞれ形成するメッキ層形成工程を示す断面図、（Ｅ）は、各導体層に所定の配線パターンのエッチング処理を施し各配線部をそれぞれ形成した配線形成工程を示す断面図、（Ｆ）は、前記各工程を順次経て得た回路基板を絶縁層で金属ベースに接合した回路基板接合工程を示す断面図である。
【図２】嵌合工程の詳細を示す断面図である。
【図３】パワー素子が実装された金属ベース回路基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
パワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得るといった目的を、回路基板半製品を絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を備えた製造方法を採用することによって実現した。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
［実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法］
図１は、実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法を示す工程図であり、図１（Ａ）は、基板の表裏の各配線面に各導体層をそれぞれ接合した導体接合工程を示す断面図、図１（Ｂ）は、基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔を形成した貫通孔形成工程を示す断面図、図１（Ｃ）は、貫通孔にインプラント材を圧入した嵌合工程を示す断面図、図１（Ｄ）は、基板の表裏面に導電性金属の各メッキ層をそれぞれ形成するメッキ層形成工程を示す断面図、図１（Ｅ）は、各導体層に所定の配線パターンのエッチング処理を施し各配線部をそれぞれ形成した配線形成工程を示す断面図、図１（Ｆ）は、前記各工程を順次経て得た回路基板を絶縁層で金属ベースに接合した回路基板接合工程を示す断面図、図２は、嵌合工程の詳細を示す断面図、図３は、パワー素子が実装された金属ベース回路基板を示す断面図である。
【００１４】
実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法は、基本的には、図１（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板１１の表裏の各配線面１１ａ，１１ｂに各配線部１３，１５，１７，１９，２１をそれぞれ形成し、基板１１を貫通して各配線部に亘る貫通孔２７，２９，３１に熱伝導性及び導電性を有するインプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａを嵌合固定させた回路基板半製品１０Ｅを、電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層４５を介して金属ベース３５に接合する回路基板接合工程を備えてなる。
【００１５】
詳しく述べると、実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法は、図１（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、導体接合工程、貫通孔形成工程、嵌合工程、メッキ層形成工程、配線形成工程、及び回路基板接合工程を順次経てなる。
【００１６】
導体接合工程では、図１（Ａ）及び図１（Ｅ）に示すように、基板１１の表裏の各配線面１１ａ，１１ｂに、各配線部１３，１５，１７，１９，２１を形成するための導体層である例えば銅箔等のシート状の配線基材２３，２５をそれぞれ接合し、第１の回路基板半製品１０Ａを得る。この接合は、例えば、銅直接接合（ＤＢＣ：Direct Bonding Copper）法や活性金属ろう付け法、又は不図示の接着シート部材等を適宜用いることができる。
【００１７】
基板１１は、例えば電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。前記合成樹脂としては、例えば、エポキシ基を持つ熱硬化型の合成樹脂であるエポキシ樹脂等の、高い電気絶縁性と熱伝導性を有するものを好適に用いることができる。前記フィラーとしては、例えば、二酸化ケイ素（シリカ）や酸化アルミニウム（アルミナ）等の、化学的に安定で高い熱伝導性と電気絶縁性を有するものを好適に用いることができる。
【００１８】
なお、前記基板１１は、熱伝導性を有するフィラーの代わりに、電気絶縁性を有する合成樹脂にガラスクロスを混在させた構成にすることもできる。ガラスクロスは、ガラス繊維から作られた織布である。このガラスクロスを混在させると、ガラスクロスがない基板と比較して基板１１の機械的強度、放熱性、耐熱性が向上する。
【００１９】
貫通孔形成工程では、図１（Ｂ）に示すように、第１の回路基板半製品１０Ａに、小径の円筒形状の第１及び第２の貫通孔２７，２９、並びに大径の円筒形状の第３の貫通孔３１をパンチプレス加工等によりそれぞれ形成し、第２の回路基板半製品１０Ｂを得る。第１〜第３の各貫通孔２７，２９，３１は、基板１１を貫通して各配線基材２３，２５に亘るように形成される。なお、符合２７ｂ，２９ｂ，３１ｂは、パンチプレス加工による各貫通孔２７，２９，３１の形成により生じた第１の回路基板半製品１０Ａの抜き屑である。
【００２０】
嵌合工程では、図１（Ｃ）に示すように、第１〜第３の各貫通孔２７，２９，３１に、基板１１と比べて優れた熱伝導性を有する銅又は銅合金製の円柱形状の第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａをそれぞれ嵌合固定させ、第３の回路基板半製品１０Ｃを得る。
【００２１】
これら第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａは、図２（Ａ），図２（Ｂ）に示すように、第１〜第３の円柱状突部Ｐａ１〜Ｐａ３を有するパンチＰａを用いて、銅又は銅合金の塊からなるインプラント基材３２から打ち抜かれる。この打ち抜きの際に、第２の回路基板半製品１０Ｂをダイとして用いる。これにより、余計な治具を不要として嵌合工程の簡素化を実現することができる。
【００２２】
インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａのかしめによる嵌合固定は、図２（Ｃ）に示すように、円柱形状のパンチＰｂと直方形状のダイＤとの間に、第３の回路基板半製品１０Ｃのかしめ対象部位を挟み込んで押し潰すことにより行われる。図２（Ｃ）は第３のインプラント材３１ａのかしめ嵌合固定の例を示す。パンチＰｂとしては、第３のインプラント材３１ａと比べて大径のものが用いられる。第１又は第２のインプラント材３１ａのかしめ嵌合固定についても、上述と同様に同時もしくは順次行われる。
【００２３】
前記嵌合固定は、インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの端部を貫通孔２７，２９，３１から突出させ、この端部を押し潰すことにより行ってもよい。
【００２４】
インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａは第１〜第３の各貫通孔２７，２９，３１への圧入により嵌合固定させることもできる。圧入による嵌合固定の場合も、同時にかしめによる嵌合固定を適用することもできる。
【００２５】
嵌合固定後は、インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの端部と各配線基材２３，２５の表面とは、ほぼ面一となる。
【００２６】
各配線基材２３，２５の肉厚は、通常であれば３５μｍ程度のところ、７０μｍ以上に設定される。
【００２７】
これにより、嵌合工程において各貫通孔２７，２９，３１に各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａをそれぞれ嵌合固定するに際し、嵌合代を稼ぐことができる。このため、各貫通孔２７，２９，３１内周面と各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａ外周面との接触面積を確保し、嵌合工程により形成される電流経路及び伝熱経路の信頼性向上に寄与することができる。
【００２８】
メッキ層形成工程では、図１（Ｄ）に示すように、各配線基材２３，２５の表面及び第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの両端面を覆う導電性金属の各メッキ層３７，３９をそれぞれ形成し、第４の回路基板半製品１０Ｄを得る。
【００２９】
これら各メッキ層３７，３９は、各配線基材２３．２５並びに第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａが面一かつ平滑となる表裏面に銅等の金属メッキを施すことで積層形成される。配線基材２３とメッキ層３７又は配線基材２５とメッキ層３９は、積層して一体化された各導体積層４１，４３を構成する。
【００３０】
配線形成工程では、図１（Ｅ）に示すように、第４の回路基板半製品１０Ｄの各導体積層４１，４３に所定の配線パターンのエッチング処理を施し各配線部１３，１５，１７，１９，２１をそれぞれ形成し、第５の回路基板半製品１０Ｅを得る。
【００３１】
回路基板接合工程では、図１（Ｆ）に示すように、前記各工程を順次経て得た第５の回路基板半製品１０Ｅを、絶縁層４５を介して金属ベース３５に接合し、製品としての金属ベース回路基板１０を得る。
【００３２】
絶縁層４５は、例えば電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる。前記合成樹脂としては、例えば、エポキシ基を持つ熱硬化型の合成樹脂であるエポキシ樹脂等の、高い電気絶縁性と熱伝導性を有するのに加えて、回路基板接合の初期に優れた流動性を有するものを好適に用いることができる。この流動性により絶縁層４５を第５の回路基板半製品１０Ｅの表面凹凸に十分に入り込ませることができる。
【００３３】
前記フィラーとしては、例えば、二酸化ケイ素（シリカ）や酸化アルミニウム（アルミナ）等の、化学的に安定で高い熱伝導性と電気絶縁性を有するものを好適に用いることができる。
なお、絶縁層４５は、熱伝導性を有するフィラーの代わりに、電気絶縁性を有する合成樹脂に上記ガラスクロスを混在させる構成にすることもできる。このガラスクロスを混在させると、ガラスクロスがない絶縁層と比較して絶縁層４５の機械的強度、放熱性、耐熱性が向上する。
【００３４】
金属ベース３５は、例えばアルミニウム、銅、又は銅合金等の熱伝導性に優れた金属素材を適宜採用することができる。
【００３５】
上述のように構成された実施例に係る金属ベース回路基板の製造方法によれば、金属ベース回路基板１０は、基本的には回路基板接合工程を経て、具体的には導体接合工程、貫通孔形成工程、嵌合工程、配線形成工程、及び回路基板接合工程を順次経て製造することができる。
このため、銅ペースト等の導電性物質を充填してから固めるといった煩雑な工程を要することなく、インプラント材の打ち抜きによりパワー素子の放熱性に優れた金属ベース回路基板を簡素な工程で得ることができる。
【００３６】
また、メッキ層形成工程を備え、各メッキ層３７，３９及び第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａを通して各配線基材２３，２５間を導通接続する構成を採用した場合、嵌合工程により形成された電流経路及び伝熱経路の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
次に、実施例に係る金属ベース回路基板１０について説明する。
【００３８】
［実施例に係る金属ベース回路基板］
実施例に係る金属ベース回路基板１０は、基本的には、図１（Ｆ）に示すように、第５の回路基板半製品１０Ｅを、絶縁層４５を介して放熱用の金属ベース３５に接合してなる。
【００３９】
この金属ベース回路基板１０は、上記製造方法で製造され、基板１１と各配線部２３，２５とインプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａと金属ベース３５とを備えている。これら各部の材質は、上記の通りである。
【００４０】
したがって、基板１１は、電気絶縁性及び熱伝導性を有する。
【００４１】
各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、図１（Ｆ）及び図３に示すように、基板１１の表裏の各配線面１１ａ，１１ｂに形成されている。これら各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、各シート状層２３ａ，２５ａに各メッキ層３７ａ，３９ａをそれぞれ積層して一体化された各導体配線積層４１ａ，４３ａで形成され、所定の回路配線パターンを形成してなる。
【００４２】
インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａは、図１（Ｆ）及び図３に示すように、基板１１を貫通して各シート状層２３ａ，２５ａに亘る貫通孔２７，２９，３１に嵌合固定され、熱伝導性及び導電性を有している。
【００４３】
金属ベース３５は、図１（Ｆ）及び図３に示すように、基板１１を表裏の何れかの側で電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層４５を介して接合させている。
【００４４】
第１〜第３の各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａのうち第３のインプラント材３１ａの直径は、第１及び第２の各インプラント材２７ａ，２９ａの直径が約０．２〜０．３ｍｍ程度のところ、約１ｍｍ程度と比較的大径に設定される。これにより、第３のインプラント材３１ａにより形成される電流経路の電流容量及び伝熱経路の熱容量を増大することができる。
【００４５】
また、図３に示すように、パワートランジスタ等のパワー素子３３は、第３のインプラント材３１ａの端面に位置を対応させて金属ベース回路基板１０に設けてある。パワー素子３３と配線部１５との間には、半田層４７とヒートスプレッダ４９とが密着状態で積層して介在している。ヒートスプレッダ４９は、例えばアルミニウム、銅、又は銅合金等の熱伝導性に優れた金属素材よりなり、パワー素子３３で生じた熱を効率的に放出する役割を果たす。
【００４６】
従って、パワー素子３３の発熱を、ヒートスプレッダ４９、第３のインプラント材３１ａ、及び絶縁層４５を通して金属ベース３５に効率良く伝えることで放熱性を向上させることができる。なお、符合５１，５３は、パワー素子３３の第１及び第２端子である。
【００４７】
そして、配線部１３と配線部１９との間、配線部１５と配線部１９との間、及び配線部１７と配線部２１との間に電流を流すための電流経路が形成される。具体的には、図３に示すように、パワー素子３３の第１端子５１は配線部１５から第３のインプラント材３１ａを経由して配線部１９に電気的に接続され、さらに配線部１９から第１のインプラント材２７ａを経由して配線部１３に電気的に接続されている。パワー素子３３の第２端子５３は配線部１７から第２のインプラント材２９ａを経由して配線部２１に電気的に接続されている。
【００４８】
また、回路基板１０に実装されたパワー素子３３で生じた熱を金属ベース３５に伝えるための伝熱経路が大径の第３のインプラント材３１ａにより形成される。これにより、パワー素子３３で生じた熱は、主として、ヒートスプレッダ４９、配線部１５、第３のインプラント材３１ａ、配線部１９、及び絶縁層４５を通して金属ベース３５に伝えられる。
【００４９】
特に、第３のインプラント材３１ａは熱伝導性の良好な銅又は銅合金からなり、かつ直径１ｍｍ以上と大径であるため、配線部１５から配線部１９に至る伝熱容量を稼ぐことができる。
【００５０】
また、配線部１９は熱伝導性の良好な銅又は銅合金からなり、かつ広い面積を有するため、配線部１９から絶縁層４５を通して金属ベース３５に至る伝熱容量を稼ぐことができる。
【００５１】
電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる基板１１を採用した場合、実装されたパワー素子３３の放熱性を向上させることができる。
【００５２】
電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなり、回路基板接合の初期に優れた流動性を有する絶縁層４５を採用した場合、第５の回路基板半製品１０Ｅの隙間を流動性樹脂からなる絶縁層４５で隈無く埋めて空気層の生じる余地を一掃できるため、実装されたパワー素子３３のさらなる放熱性向上効果を期待することができる。
【００５３】
しかも、各配線部１３，１５，１７，１９，２１の表面及び第１〜第３のインプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａの両端面を覆う導電性金属の各メッキ層３７，３９を備え、各メッキ層３７，３９及び各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａを通して各配線基材２３，２５間を導通接続する構成を採用した場合、嵌合工程により形成された電流経路及び伝熱経路の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
そして、各配線部１３，１５，１７，１９，２１は、肉厚が７０μｍ以上の銅又は銅合金からなり、第３のインプラント材３１ａは、直径１ｍｍ以上の銅又は銅合金の柱状体である構成を採用した場合、各貫通孔２７，２９，３１に各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａをそれぞれ嵌合固定するに際し、嵌合代を稼ぐことができる。このため、各貫通孔２７，２９，３１内周面と各インプラント材２７ａ，２９ａ，３１ａ外周面との接触面積を十分に確保することができる。
【００５５】
また、第３のインプラント材３１ａの端面に位置を対応させてパワー素子３３を回路基板１０に搭載する構成を採用した場合、パワー素子３３からインプラント材３１ａに至る最短の伝熱経路を確保することができる。
【００５６】
従って、パワー素子３３の発熱を同インプラント材３１ａ及び絶縁層４５を通して金属ベース３５に効率良く伝えることで放熱性を向上させることができ、きわめて優れた放熱性向上効果を期待することができる。
【００５７】
そして、パワー素子３３に密着させたヒートスプレッダ４９のほぼ全面が第３のインプラント材３１ａの端面に半田層４７を介して近接するから、ヒートスプレッダ４９のほぼ全面と第３のインプラント材３１ａの端面との間で最短の伝熱経路を確保し、放熱性向上効果を期待することができる。
しかも、パワー素子３３と比べて面積の大きいヒートスプレッダ４９を設けた場合、ヒートスプレッダ４９がインプラント材３１ａへの伝熱をより効率的に仲介することができるため、さらなるパワー素子３３の放熱性向上効果を期待することができる。
【００５８】
［その他］
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは技術思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う金属ベース回路基板の製造方法及び金属ベース回路基板もまた、本発明における技術的範囲の射程に包含されるものである。
【００５９】
例えば、本発明実施例中、各インプラント材の素材として銅又は銅合金を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。基板と比べて熱伝導性の良好な素材であれば、いかなる素材であっても採用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 金属ベース回路基板
１１ 基板
１１ａ，１１ｂ 各配線面
１３，１５，１７，１９，２１ 配線部
２３，２５ 配線基材（導体層）
２７，２９，３１ 第１〜第３の貫通孔
２７ａ，２９ａ，３１ａ 第１〜第３のインプラント材
３３ パワー素子
３５ 金属ベース
３７，３９ メッキ層
４１，４３ 導体積層
４５ 絶縁層
４９ ヒートスプレッダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板の表裏の各配線面に各配線部をそれぞれ形成し、前記基板を貫通して前記各配線部に亘る貫通孔に熱伝導性及び導電性を有するインプラント材を嵌合固定させた回路基板半製品を、電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を備えた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記各配線部を形成するための各導体層を前記各配線面にそれぞれ接合する導体接合工程と、
前記基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に前記インプラント材を嵌合固定させる嵌合工程と、
前記各導体層に所定の配線パターンのエッチング処理を施して前記各配線部をそれぞれ形成する配線形成工程と、
を備えたことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記嵌合工程と前記配線形成工程との間に、前記各導体層の表面及び前記インプラント材の両端面を覆う導電性金属の各メッキ層をそれぞれ形成するメッキ層形成工程を備えた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記絶縁層は、前記接合の初期に流動性を備えている、
ことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の金属ベース回路基板の製造方法により製造された金属ベース回路基板であって、
電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板と、
前記基板の表裏の各配線面に形成された各配線部と、
前記基板を貫通して前記各配線部に亘る貫通孔に嵌合固定された熱伝導性及び導電性を有するインプラント材と、
前記基板を表裏の何れかの側で電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層を介して接合させた金属ベースと、
を備えたことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項６】
請求項５記載の金属ベース回路基板であって、
前記基板は、電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項７】
請求項５記載の金属ベース回路基板であって、
前記基板は、電気絶縁性を有する合成樹脂にガラスクロスを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項８】
請求項５又は６記載の金属ベース回路基板であって、
前記絶縁層は、電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項９】
請求項５又は７記載の金属ベース回路基板であって、
前記絶縁層は、電気絶縁性を有する合成樹脂にガラスクロスを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかに記載の金属ベース回路基板であって、
前記各配線部の表面及び前記インプラント材の両端面を覆う導電性金属の各メッキ層を備えた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の金属ベース回路基板であって、
前記各配線部は、肉厚が７０μｍ以上の銅又は銅合金からなり、
前記インプラント材は、直径１ｍｍ以上の銅又は銅合金の柱状体である、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれかに記載の金属ベース回路基板であって、
前記インプラント材の端面に位置を対応させてパワー素子を搭載した、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１３】
請求項１２記載の金属ベース回路基板であって、
前記パワー素子に密着させて同素子と比べて面積の大きいヒートスプレッダを設けた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１】
電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板の表裏の各配線面に各配線部をそれぞれ形成し、前記基板を貫通して前記各配線部に亘る貫通孔に熱伝導性及び導電性を有するインプラント材を嵌合固定させた回路基板半製品を、電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層を介して金属ベースに接合する回路基板接合工程を備えた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記各配線部を形成するための各導体層を前記各配線面にそれぞれ接合する導体接合工程と、
前記基板を貫通して前記各導体層に亘る貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に前記インプラント材を嵌合固定させる嵌合工程と、
前記各導体層に所定の配線パターンのエッチング処理を施して前記各配線部をそれぞれ形成する配線形成工程と、
を備えたことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記嵌合工程と前記配線形成工程との間に、前記各導体層の表面及び前記インプラント材の両端面を覆う導電性金属の各メッキ層をそれぞれ形成するメッキ層形成工程を備えた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記絶縁層は、前記接合の初期に流動性を備えている、
ことを特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の金属ベース回路基板の製造方法により製造された金属ベース回路基板であって、
電気絶縁性及び熱伝導性を有する基板と、
前記基板の表裏の各配線面に形成された各配線部と、
前記基板を貫通して前記各配線部に亘る貫通孔に嵌合固定された熱伝導性及び導電性を有するインプラント材と、
前記基板を表裏の何れかの側で電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁層を介して接合させた金属ベースと、
を備えたことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項６】
請求項５記載の金属ベース回路基板であって、
前記基板は、電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項７】
請求項５記載の金属ベース回路基板であって、
前記基板は、電気絶縁性を有する合成樹脂にガラスクロスを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項８】
請求項５又は６記載の金属ベース回路基板であって、
前記絶縁層は、電気絶縁性を有する合成樹脂に熱伝導性を有するフィラーを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項９】
請求項５又は７記載の金属ベース回路基板であって、
前記絶縁層は、電気絶縁性を有する合成樹脂にガラスクロスを混在させてなる、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかに記載の金属ベース回路基板であって、
前記各配線部の表面及び前記インプラント材の両端面を覆う導電性金属の各メッキ層を備えた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の金属ベース回路基板であって、
前記各配線部は、肉厚が７０μｍ以上の銅又は銅合金からなり、
前記インプラント材は、直径１ｍｍ以上の銅又は銅合金の柱状体である、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれかに記載の金属ベース回路基板であって、
前記インプラント材の端面に位置を対応させてパワー素子を搭載した、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【請求項１３】
請求項１２記載の金属ベース回路基板であって、
前記パワー素子に密着させて同素子と比べて面積の大きいヒートスプレッダを設けた、
ことを特徴とする金属ベース回路基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１８７４７７（Ｐ２０１１−１８７４７７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７９２６（Ｐ２０１０−４７９２６）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]