JP2007015325A - 熱伝導性基板の成型方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型が汚れず、しかも生産性の高い熱伝導性基板の成型方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物１を上型１２、中型１３及び下型１１からなる金型内で加熱・加圧することにより、前記熱硬化性樹脂組成物１を所定の形状に成型する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型１２及び下型１１が熱硬化性樹脂組成物１と接する面にフィルム１５、１６を設ける。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子機器における高電力回路などに使用される熱伝導性基板の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、電子部品の小型化・高密度化・高機能化が進展し、これらの電子部品が回路基板上に高密度に実装されている。そして、この回路部品の発熱による放熱対策が非常に重要になってきている。

この回路部品の放熱性を高める技術として、アルミニウム板の上に熱伝導性フィラーを高濃度に充填した絶縁樹脂を形成し、さらにその上に銅パターンを形成した熱伝導性基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１４（ａ）〜図１４（ｄ）はこの熱伝導性基板の製造方法を示す断面図である。図１４（ａ）〜図１４（ｄ）において、１００は熱硬化性樹脂と熱伝導性フィラーを成分として含む未硬化の可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物であり、熱伝導性に優れた無機質フィラーと、少なくとも熱硬化樹脂、硬化剤および硬化促進剤から構成されるとともに半硬化の状態で可撓性を有している。

図１４（ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなるフィルム１０９の上に所定の厚みにシート化した熱硬化性樹脂組成物１００を積層したものと放熱用金属板１０３を用意し、次に図１４（ｂ）に示すように、放熱用金属板１０３に対してローラー１１０を用いて熱硬化性樹脂組成物１００をフィルム１０９を介して、端から順に放熱用金属板１０３と熱硬化性樹脂組成物１００の間に空気を挟まないように積層していく。

次に、図１４（ｃ）に示すように、成型用の下型１１１の上にリードフレーム１０１をセットした後、上型１１２を下型１１１の所定の位置に設置する。このとき、下型１１１にはリードフレーム１０１の位置決めをするためのパイロットピン１１４が設けられている。

次に、図１４（ｄ）に示すように図１４（ｂ）で作製した放熱用金属板１０３に貼られた熱硬化性樹脂組成物１００を上型１１２の開口部に設置し、その上に中型１１３を重ねる。その後、セットした金型を熱プレス内に設置して一定の温度に昇温しつつ加圧する。この時、中型１１３が下降し、熱硬化性樹脂組成物１００がリードフレーム１０１の貫通溝１０５に充填される。

その後、一体成型された熱伝導性基板を取出し、熱伝導性基板を製造している。
特開２００２−３５５８３５号公報

しかしながら、前記従来の熱伝導性基板の製造方法では、熱硬化性樹脂組成物１００が加熱、加圧される際に軟化して流動するため、熱硬化性樹脂組成物１００が上型１１２と中型１１３との隙間やリードフレーム１０１の端子部に流れ込み、上型１１２と中型１１３、あるいは下型１１１とリードフレーム１０１の分離が困難となる。また、外した後に金型に付着した熱硬化性樹脂組成物１００の残渣を取り除く作業が必要となることから生産性を損なっていた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、金型が汚れず、しかも生産性の高い熱伝導性基板の成型方法を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を金型内で加熱・加圧することにより、前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形状に成型する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けたものであり、金型が汚れず、しかも成型時間の短い生産性の高い熱伝導性放熱板や基板の成型である。

請求項１に記載の発明は、半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を上型、中型及び下型からなる金型内で加熱・加圧することにより、前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形状に成型する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けることを特徴とする熱伝導性基板の成型方法であり、前記熱硬化性樹脂組成物が上型と中型の隙間に流れることを防ぐことができるとともに、金型からこれら前記熱硬化性樹脂組成物を取り除く作業をなくすことができる。

請求項２に記載の発明は、半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を放熱用金属板の上に設置した後、上型、中型及び下型からなる金型内で加熱・加圧することにより前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形状に成型するとともに前記放熱用金属板と一体化する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けることを特徴とする熱伝導性基板の成型方法であり、前記熱硬化性樹脂組成物が上型と中型の隙間に流れることを防止できるとともに、金型から前記熱硬化性樹脂組成物を取り除く作業をなくすことができる。

請求項３に記載の発明は、半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を放熱用金属板の上に設置し、前記熱硬化性樹脂組成物の前記放熱用金属板を設置していない面にリードフレームを積層した後、上型、中型及び下型からなる金型内で加熱・加圧することにより、前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形に成型するとともに前記放熱用金属板および前記リードフレームと一体化する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けることを特徴とする熱伝導性基板の成型方法であり、前記熱硬化性樹脂組成物が上型と中型の隙間に流れることを防ぐことができるとともに、金型からこれら前記熱硬化性樹脂組成物を取り除く作業をなくすことができる。

請求項４に記載の発明は、フィルムの形状が熱伝導性基板よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、フィルムが前記熱硬化性樹脂組成物よりも広い面積を有することにより、前記熱硬化性樹脂組成物が金型に接触して付着することを防ぐことができる。

請求項５に記載の発明は、中央部に熱硬化性樹脂組成物を収納する凹部を設けたフィルムを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、上型で押える時にフィルムに皺が生じて前記熱硬化性樹脂組成物表面に皺跡ができ、成型物の厚みが不均一になるのを防ぐことができる。

請求項６に記載の発明は、フィルムを積層した後に金型の上型を載せ、次に金型の中型を下降させて金型内で加熱・加圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、最初に熱硬化性樹脂組成物が不要な周辺部を上型で下型を押えた後に中型を下降させることにより、前記熱硬化性樹脂組成物が周辺に溢れ出ることを防ぐことができる。

請求項７に記載の発明は、フィルムの厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、上型あるいは中型で押える時にフィルムが皺を生じてフィルムの厚みが不均一になった場合にその影響を無視できる程度に押えることができる。

請求項８に記載の発明は、フィルムの少なくとも片面に離型処理が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、離型処理が施されている面を前記熱硬化性樹脂組成物側にすることで、成型一体化の時に前記熱硬化性樹脂組成物に付着したフィルムを簡単にとることができる。

請求項９に記載の発明は、フィルムが伸縮性を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり一体成型の安定化を図ることができる。

請求項１０に記載の発明は、フィルムがポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、あるいはフッ素系樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、これらの素材は薄くても伸縮性に富み、破れにくく、耐熱性があり、しかも離型性を持ったフィルムを形成することができ、成型一体化の安定化を図ることができるだけでなく、市販されたフィルムも多く、コスト抑制を図ることができる。

請求項１１に記載の発明は、少なくとも一枚のフィルムの金型に接しない面に接着剤が塗られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、フィルムが放熱用金属板やリードフレームに密着することにより、それらとフィルムとの界面に熱硬化性樹脂組成物が侵入することができなくなるため、それらの表面が熱硬化性樹脂組成物で汚れることを防ぐことができる。

請求項１２に記載の発明は、成型した熱伝導性基板を金型から取出し、恒温炉内で加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、この方法によれば一度に大量に出来ない成型工程は半硬化までの成型で比較的短時間で行い、その後のエポキシ樹脂の重合反応による硬化は大量に恒温炉に投入することで行うため生産効率を高くすることができる。

請求項１３に記載の発明は、成型した熱伝導性基板を金型から取出し、加圧しながら恒温炉内で加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、この方法によれば加圧によりリードフレームと熱硬化性樹脂組成物の間に挟まった空気を押しつぶしながらエポキシ樹脂を硬化させるため昇温による空気層の拡大を防ぐことができ、熱伝導効率が下がるのを防ぐことができる。

請求項１４に記載の発明は、金型が上型と中型が一体構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、金型構造を簡単にすることが出来、また、工程も簡単にすることができる。

請求項１５に記載の発明は、成型時に、半硬化状態で型開きを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、成型を短時間で行うことができ、生産性を上げることができる。

請求項１６に記載の発明は、成型を５００００Ｐａ以下の真空雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法であり、フィルムと熱硬化性樹脂組成物の間に挟まれた気泡により熱硬化性樹脂組成物の表面に凹みが生じたり、熱硬化性樹脂組成物とリードフレームあるいは放熱用金属板との間に空気が噛み込み、熱伝導効率が下がるのを防ぐことができる。

請求項１７に記載の発明は、放熱用金属板を表出していない熱硬化性樹脂組成物に対向する金型の面上に１つ以上の突起を設けてあることを特徴とする請求項２に記載の熱伝導性基板の成型方法であり、成型時にこの突起によって盛り上げられたフィルムに対して熱硬化性樹脂組成物が前記突起の根元まで流れることによりフィルムにテンションが加わり、たるみや皺の発生を防ぐことができる。

請求項１８に記載の発明は、熱硬化性樹脂組成物をリードフレームに積層する場合、その位置決めに金型の上型を使用することを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法であり、下型に上型をセットしてから上型に設けられた中型用の穴に前記熱硬化性樹脂組成物を貼り付けたもの、あるいは前記熱硬化性樹脂組成物を投入することにより、それらを所定の位置に積層することができる。その後上型を外してからフィルムを積層する。

請求項１９に記載の発明は、放熱用金属板に熱硬化性樹脂組成物を貼り付けたものを前記リードフレームに積層する場合、金型の下型に設けられた突起を前記放熱用金属板に設けた穴に投入することにより、その位置決めを行うことを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法であり、下型に放熱用金属板に熱硬化性樹脂組成物を貼り付けたものをセット後、放熱用金属板を基準として、フィルムを積層しその後上型をセットできるため、上型を治具替りに用いずとも簡単に所定の位置に積層することができる。

請求項２０に記載の発明は、リードフレームを金型内に設置する場合、前記リードフレームの外枠に設けた少なくとも２箇所以上の基準穴に、前記金型内に設けられた少なくとも２箇所以上の突起で位置決め保持することを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法であり、前記リードフレームの位置を容易に保持できるという特徴を有する。

請求項２１に記載の発明は、リードフレームに対向する金型の面上に、前記リードフレームが存在しない部所に１つ以上の突起を設けてあることを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法であり、成型時にこの突起によって盛り上げられたフィルムに対して熱硬化性樹脂組成物が前記突起の根元まで流れることによりフィルムにテンションが加わり、たるみや皺の発生を防ぐことができる。

本発明の熱伝導性基板の製造方法は、安価で簡単な構造の金型でできることから、金型が汚れず、しかも成型時間の短い生産性の高い熱伝導性基板の成型方法を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における熱伝導性基板の成型方法について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１における熱伝導性基板の平面図であり、図１（ｂ）は構造断面図である。図２〜図７は熱伝導性基板の成型方法を説明するための断面図である。

図１（ａ）、図１（ｂ）において、リードフレーム２はアルミニウム、銅、銀、鉄等の金属が使用される。本実施の形態１では厚さ０．５ｍｍの銅板を用いた。なお、必要に応じて防食処理をしてもよい。

このリードフレーム２は、プレス加工、エッチング加工、あるいはレーザー加工等により所定のパターン４と貫通溝５を有しており、接続端子６、外枠７、位置決め用穴８を設けている。

なお、後工程で熱硬化性樹脂組成物１と接合されるリードフレーム２の平面は密着性を良くするために粗面化している。また、３は放熱用金属板であり、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おり、本実施の形態１では、厚さ１ｍｍのアルミニウム板を用いた。

そして、１は熱硬化性樹脂組成物であり、無機材料からなる熱伝導性フィラーと熱硬化性樹脂と硬化剤および硬化促進剤とプレゲル材からできている。無機フィラーとしてＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＢＮ及びＡｌＮから選ばれる少なくとも一つが含まれていることが好ましい。

この無機フィラーは球に近い形状をしており、その直径は０．１〜１００μｍである。無機フィラーの充填量は熱伝導率を上げるために７０〜９５重量％と高濃度に充填している。そして、この熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂のうち少なくとも１種類の樹脂を含んでいることが好ましい。

また、プレゲル材として熱可塑性樹脂パウダーが混合されており、その熱可塑性樹脂パウダーは液状の硬化性組成物の液状成分を吸収して膨潤し、熱硬化性樹脂組成物１の全体としては固形状を示すものである。

本実施の形態１では、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用い、無機フィラーとして平均粒径３μｍと１２μｍの２種類のＡｌ₂Ｏ₃を混合している。この大小２種類の粒径のＡｌ₂Ｏ₃を用いることによって大きな粒径のＡｌ₂Ｏ₃の隙間に小さな粒径のＡｌ₂Ｏ₃が充填できることから、本実施の形態１ではＡｌ₂Ｏ₃を９０重量％近くまで高濃度に充填することができた。この結果、熱硬化性樹脂組成物１の熱伝導率が３Ｗ／ｍＫと高いものが得られた。

次に、図２〜図７を用いて本実施の形態１における熱伝導性基板の成型方法について説明する。

図２に示すように、フィルム９の上に所定の厚みにシート化した熱硬化性樹脂組成物１を積層したものと放熱用金属板３を用意する。この熱硬化性樹脂組成物１をシート化する方法としては、ドクターブレード法、コーター法、押し出し成型法、圧延法などがある。本実施の形態１では、押出し成型法にてＰＥＴを用いたフィルム９の上に熱硬化性樹脂組成物１を１．４ｍｍ厚のシート状に形成した。特に、この熱硬化性樹脂組成物１を放熱用金属板３の上に積層する場合、重要な点は放熱用金属板３と熱硬化性樹脂組成物１の界面に空気を噛まないように積層しなければならないことである。このため、例えば図３に示すように、放熱用金属板３に対してローラー１０を用いて熱硬化性樹脂組成物１をフィルム９を介して、端から順に放熱用金属板３と熱硬化性樹脂組成物１の間に空気を挟まないように積層した。

なお、ここではフィルム９の上に熱硬化性樹脂組成物１をシート化して供給しているが、直接熱硬化性樹脂組成物１をシート化して放熱用金属板３の上に供給しても良い。また、放熱用金属板３の上に熱硬化性樹脂組成物１を積層する方法として、熱硬化性樹脂組成物１をシート化せずに、放熱用金属板３の上にディスペンサー、モーノポンプ、あるいは押し出し成型機などを用いて直接熱硬化性樹脂組成物１を必要量塗布してもよい。

次に、図４に示すように下型１１の上にフィルム１５を配置し、その上にリードフレーム２が設置している。このように金型内でフィルム１５を配置していることが本発明の特徴であり、これにより、熱硬化性樹脂組成物１が金型内の隙間に流れることを防ぐことができるとともに、金型に付着した熱硬化性樹脂組成物１の残渣を取り除く作業をなくすことができるものである。なお、このフィルム１５の大きさは、上型１２の開口部の形状よりも大きくすることが好ましい。これは、熱硬化性樹脂組成物１がその後の工程の加圧中に金型内に流れて充填するときに、下型１１に接触して金型に付着するのを防ぐことができるからである。また、前記フィルム１５の厚さは、薄すぎるとフィルム１５の強度が弱くなり、フィルム１５が破れて熱硬化性樹脂が溢れ出す場合があり、また厚すぎると所望の熱伝導性基板の形状が得られにくくなる。また、皺ができたりして成型性が悪くなる。従って、フィルム１５の厚さは１０μｍ以上１００μｍ以下が望ましい。これにより、上型１２あるいは中型１３で加圧する際、フィルム１５に皺が発生しても、その影響を無視できる程度に抑制することができる。

また、フィルム１５としては伸縮性に富み、破れにくい材質のものが成型性や作業性の効率向上の観点から好ましく、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂あるいはフッ素系樹脂を用いることが好ましい。本実施の形態１では延伸タイプのポリプロピレン（ＯＰＰ）を用いた。これにより、成型一体化の安定性を図ることができるとともに、市販されているものであることから、コスト抑制を図ることができるものである。

また、フィルム１５の少なくとも片面、この場合熱硬化性樹脂組成物１に接する側の面に離型処理を施されていることがより好ましい。これにより、成型して熱硬化性樹脂組成物１が硬化した後、フィルム１５を剥離する場合に容易に剥離することができるものである。

また、フィルム１５のリードフレーム２に接する側の面に接着剤を塗布してもよい。こうすることによりリードフレーム２とフィルム１５が密着し成型時に熱硬化性樹脂組成物１がリードフレーム２とフィルム１５の間に入り込まず、リードフレーム２の部品実装する面を熱硬化性樹脂組成物１で汚れるのを防ぐことができる。また、フィルム１５にはあらかじめ熱硬化性樹脂組成物１が入るような凹部を成型させてもよい。これにより、熱硬化性樹脂組成物１の厚みによってフィルム１５に皺が生じるのを防ぎ、金型によって加圧後、皺による熱硬化性樹脂組成物１の厚みが不均一になることを防ぐものである。

次に、下型１１にはリードフレーム２の位置決めをするための突起を設けるためにパイロットピン１４が設けられている。そして、少なくとも２箇所以上の位置決めピンを設けることが好ましい。

なお、これとは別に実際には基本的な金型の構造として下型１１と上型１２との位置を決めるためのガイドポストが設けられているが、ここでは説明を省略する。このように、２箇所以上の位置決めピンを設けることにより、リードフレーム２の位置を容易に保持することができる。

次に、図５に示すようにリードフレーム２の上に放熱用金属板３に貼られた熱硬化性樹脂組成物１が設置される。この時の放熱用金属板３の位置決めは、下型１１に設けられたピン１７を放熱用金属板３に開けられた穴に投入することにより行う。そして、さらにその上にフィルム１６がかぶせられる。このフィルム１６の大きさや材質等はフィルム１５と同じものかそれに相当するものが好ましい。

また、放熱用金属板３の位置決め方法として、放熱用金属板３に穴があけられないような場合には、リードフレーム２の上に放熱用金属板３に貼られた熱硬化性樹脂組成物１が設置される前に、上型１２を下型１１にセットし、中型１３が入る穴に放熱用金属板３に貼られた熱硬化性樹脂組成物１を設置して位置決めを行う方法が可能であり、その後一度上型１２を外してからフィルム１６をセットする。

次に、図６に示すように、その上から上型１２がリードフレーム２の上下にあるフィルム１５、１６を介して押えるように設置される。

その後、図７に示すように放熱用金属板３の上に中型１３が重ねられた後、熱プレス内に設置されて一定の温度に昇温されつつ加圧される。この時、中型１３が下へ下降し、熱硬化性樹脂組成物１がリードフレーム２の貫通溝５や上型１２と下型１１によって囲まれた部分に充填され、所定の熱伝導性基板の形状に成型することができる。このようにフィルム１５、１６を積層した後に上型１２をのせ、その後中型１３を下降させて金型内で加熱・加圧させることにより、熱硬化性樹脂組成物１が上型１２の周辺に溢れ出ることを防ぐことができるものである。

その後、熱硬化性樹脂組成物１が半硬化状態になり始めた時点で金型を開き、フィルム１５、１６ごと取出してから常温に冷却した後、フィルム１５、１６を除去し、恒温槽に入れて加熱し熱硬化樹脂を完全に硬化させる。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いていることから、硬化条件は１７０℃で３時間加熱した。このような方法で成型することによって、生産効率の向上を図ることができる。

また、この樹脂を完全に硬化させるとき、恒温炉内で加圧しながら硬化させてもよい。これにより、リードフレーム２と熱硬化性樹脂組成物１の間に挟まった空気を押しつぶしながらエポキシ樹脂を硬化させるため昇温による空気層の拡大を防ぐことができ、熱伝導効率が下がるのを防ぐことができる。

また、成型は通常大気圧中で行われるが、熱硬化性樹脂組成物１が金型にセットされ成型される初期の段階で、リードフレーム２と熱硬化性樹脂組成物１との間あるいはフィルム１５、１６と熱硬化性樹脂組成物１との間に空気を噛むことがあり、熱硬化性樹脂組成物１の表面に凹みが生じたり、リードフレーム２との界面に気泡ができることによって熱伝導効率の低下や耐圧特性の劣化等が発生したりする場合がある。この場合には、成型される初期の段階で５００００Ｐａ以下の真空雰囲気中にて行うことが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂組成物１とリードフレーム２との密着性が高まり、熱伝導効率が下がるのを防ぐことができる。

なお、成型に用いる金型において、上型１２と中型１３が一体となった金型を用いて成型してもよい。これにより金型構造を簡単にすることができ、また、工程も簡単にすることができる。ただし、この熱硬化性樹脂組成物１が加圧される際に放熱用金属板３の上を均一に広がるように熱硬化性樹脂組成物１を放熱用金属板３にバランスよく貼り付ける必要がある。

また、放熱用金属板３が大きい場合や、リードフレーム２のパターン形状によってはリードフレーム２の比較的大きな隙間にはフィルム１５にたるみが生じて皺が発生し、熱硬化性樹脂組成物１の表面に皺などの凹凸が生じ外観不良になる場合がある。このような場合は、リードフレーム２に対向した下型１１の面上に、リードフレーム２の隙間に凸状の突起を設けることにより、加圧成型時に凸状の突起によって盛り上げられたフィルム１５に対して熱硬化性樹脂組成物１が前記突起の根元まで流れることにより、たるみや皺の発生を抑えた成型を実現することができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における熱伝導性基板の成型方法について図面を参照しながら説明する。

図８は本発明の実施の形態２における熱伝導性基板の断面図であり、図９〜図１３は、熱伝導性基板の成型方法を示す断面図である。

図８において、放熱用金属板３の上に高熱伝導性を有する熱硬化性樹脂組成物１が積層されている。この熱硬化性樹脂組成物１に使用する材料は実施の形態１と同じ組成を用いた。そして、この熱硬化性樹脂組成物１の放熱用金属板３が接合されていない反対面に半導体パワー素子やトランスなどの発熱部品が実装され、これらの発熱部品で発生した熱を高熱伝導性を有する熱硬化性樹脂組成物１を介して放熱用金属板３に伝達して発熱部品の温度上昇を抑制することができる。

次に、図９〜図１３を用いて本実施の形態２における熱伝導性基板の成型方法について説明する。

図９に示すように、フィルム９の上に所定の厚みにシート化した熱硬化性樹脂組成物１を積層したものと放熱用金属板３を用意し、その後図１０に示すように熱硬化性樹脂組成物１を放熱用金属板３上に積層する。ここまでは、実施の形態１と同様の方法で作製した。

次に、図１１に示すように下型１１の上にフィルム１５を配置し、その上に放熱用金属板３に積層した熱硬化性樹脂組成物１を配置する。このとき、配置する方向は放熱用金属板３が下とし、熱硬化性樹脂組成物１が上になるように配置した。

なお、反対に配置することも可能であるが、搬送や熱硬化性樹脂組成物１の積層方法を考えると熱硬化性樹脂組成物１を上にすることが作業性の観点から好ましい。そして、放熱用金属板３の位置決めは、下型１１に設けられたピン１７を放熱用金属板３にあけられた穴に投入することにより行うことができる。これにより、放熱用金属板３を位置決めでき、放熱用金属板３を基準に熱硬化性樹脂組成物１やフィルム１５を所定の位置に積層することができる。

その後、これらの積層体の上に、さらにフィルム１６が配置される。このフィルム１６の大きさや材質等はフィルム１５と同じもの、あるいはそれに相当するものを用いることができる。

このように、金型内でフィルム１５、１６を用いることが本発明の特徴であり、これにより、熱硬化性樹脂組成物１が金型内の隙間に流れることを防ぐことができるとともに、金型に付着した熱硬化性樹脂組成物１の残渣を取り除く作業をなくすことができるものである。

次に、図１２に示すように上型１２が下型１１の所定の位置に設置し、その後、上型１２の開口部に中型１３を熱硬化性樹脂組成物１の上に重ねるように設置される。

なお、上型１２を設置してから上型１２に設けられた開口部に熱硬化性樹脂組成物１を配置することも可能であり、このようにすることによって、上型１２が熱硬化性樹脂組成物１の位置決めになり、熱硬化性樹脂組成物１を所定の位置に積層することが容易になる。

次に、図１３に示すように前記のように設置された金型を熱プレス内に設置されて一定の温度に昇温されつつ加圧される。この時、中型１３が下へ加圧されて下降し、熱硬化性樹脂組成物１が放熱用金属板３の上一面に拡がり、上型１２と下型１１によって囲まれた部分に充填され、所定の熱伝導性基板の形状に成型される。

その後、熱硬化性樹脂組成物１が半硬化状態になり始めた時点で金型を開き、フィルム１５、１６ごと取出してから常温に冷却した後フィルム１５、１６を除去し、恒温槽に入れて加熱し熱硬化性樹脂組成物１を完全に硬化させる。この硬化の際には、恒温炉内で加圧しながら硬化させてもよい。この硬化条件は実施の形態１と同じ条件にて硬化させた。

このように、成型時に熱硬化性樹脂組成物１が半硬化状態で金型を開くことで、成型を短時間で行うことができ、生産性向上を図ることができる。

また、放熱用金属板３が大きい場合、あるいはフィルム１６の張り方によってはフィルム１６にたるみが生じて皺が発生し、熱硬化性樹脂組成物１の表面に皺などの凹凸が生じて外観不良になる場合がある。

このような場合は、リードフレーム２に対向した下型１１の面上に、リードフレーム２の隙間に凸状の突起を設けることにより、加圧成型時に凸状の突起によって盛り上げられたフィルム１５に対して熱硬化性樹脂組成物１が前記突起の根元まで流れることにより、たるみや皺の発生を抑えた成型を実現することができる。

熱硬化性樹脂組成物１に対向する上型１２面上に少なくとも一つの部分に突起を設けることにより、成型時にこの突起によって盛り上げられたフィルム１６に対して熱硬化性樹脂組成物１が前記突起の根元まで流れることによりフィルム１６にテンションが加わり、たるみや皺の発生を抑えることができるようになる。また、この突起によってできた熱硬化性樹脂組成物１の凹みを電子部品の形状よりわずかに大きくし実装位置に設けることにより、部品の実装するときの位置決めに応用することも可能であり、熱伝導性基板へ接着剤を用いて部品実装する際の作業性を高めることができるようになる。

本発明にかかる熱伝導性基板の成型方法は、安価で簡単な構造の金型ででき、金型が汚れず、しかも成型時間の短い生産性の高い熱伝導性放熱板や基板の成型ができるという効果を有し、電子機器の動作時に高温になる電子部品の放熱等に有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１における熱伝導性基板の平面図、（ｂ）同断面図 同成型方法を説明するための断面図 同断面図 同断面図 同断面図 同断面図 同断面図 本発明の実施の形態２における熱伝導性基板の断面図 同成型方法を説明するための断面図 同断面図 同断面図 同断面図 同断面図 （ａ）従来の熱伝導性基板の成型方法を説明するための断面図、（ｂ）同断面図、（ｃ）同断面図、（ｄ）同断面図

符号の説明

１ 熱硬化性樹脂組成物
２ リードフレーム
３ 放熱用金属板
４ パターン
５ 貫通溝
６ 接続端子
７ 外枠
８ 位置決め用穴
９ フィルム
１０ ローラー
１１ 下型
１２ 上型
１３ 中型
１４ パイロットピン
１５ フィルム
１６ フィルム
１７ ピン
１８ 金型

Claims (21)

1. 半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を上型、中型及び下型からなる金型内で加熱・加圧することにより、前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形状に成型する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けることを特徴とする熱伝導性基板の成型方法。
2. 半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を放熱用金属板の上に設置した後、上型、中型及び下型からなる金型内で加熱・加圧することにより前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形状に成型するとともに前記放熱用金属板と一体化する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けることを特徴とする熱伝導性基板の成型方法。
3. 半硬化あるいは部分硬化の状態で可撓性を有する熱硬化性樹脂組成物を放熱用金属板の上に設置し、前記熱硬化性樹脂組成物の前記放熱用金属板を設置していない面にリードフレームを積層した後、上型、中型及び下型からなる金型内で加熱・加圧することにより、前記熱硬化性樹脂組成物を所定の形に成型するとともに前記放熱用金属板および前記リードフレームと一体化する熱伝導性基板の成型方法において、前記金型の上型及び下型が熱硬化性樹脂組成物と接する面にフィルムを設けることを特徴とする熱伝導性基板の成型方法。
4. フィルムの形状が熱伝導性基板よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
5. 中央部に熱硬化性樹脂組成物を収納する凹部を設けたフィルムを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
6. フィルムを積層した後に金型の上型を載せ、次に金型の中型を下降させて金型内で加熱・加圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
7. フィルムの厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
8. フィルムの少なくとも片面に離型処理が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
9. フィルムが伸縮性を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
10. フィルムがポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、あるいはフッ素系樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
11. 少なくとも一枚のフィルムの金型に接しない面に接着剤が塗られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
12. 成型した熱伝導性基板を金型から取出し、恒温炉内で加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
13. 成型した熱伝導性基板を金型から取出し、加圧しながら恒温炉内で加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
14. 金型が上型と中型が一体構造である金型を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
15. 成型時に、半硬化状態で型開きを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
16. 成型を５００００Ｐａ以下の真空雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性基板の成型方法。
17. 放熱用金属板を表出していない熱硬化性樹脂組成物に対向する金型の面上に１つ以上の突起を設けてあることを特徴とする請求項２に記載の熱伝導性基板の成型方法。
18. 熱硬化性樹脂組成物をリードフレームに積層する場合、その位置決めに金型の上型を使用することを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法。
19. 放熱用金属板に熱硬化性樹脂組成物を貼り付けたものをリードフレームに積層する場合、金型の下型に設けられた突起を前記放熱用金属板に設けた穴に投入することにより、その位置決めを行うことを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法。
20. リードフレームを金型内に設置する場合、前記リードフレームの外枠に設けた少なくとも２箇所以上の基準穴に、前記金型内に設けられた少なくとも２箇所以上の突起で位置決め保持することを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法。
21. リードフレームに対向する金型の面上に、前記リードフレームが存在しない部所に１つ以上の突起を設けてあることを特徴とする請求項３に記載の熱伝導性基板の成型方法。

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