JP4862875B2 - 熱伝導性基板の製造方法 - Google Patents

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（高放熱性基板）とその製造方法に関するものである。

従来の熱伝導性基板の製造方法は熱硬化樹脂に熱伝導性フィラーを充填したシート形状の熱硬化樹脂組成物と、回路形成用導体を重合し、その後加熱、加圧することにより一体化されている。その従来における熱伝導性基板の製造方法を、図面を用いて説明する。

図１２において、５１はシート形状の熱硬化樹脂組成物であり、例えば７０〜９５重量部の無機質フィラーと、５〜３０重量部の少なくとも熱硬化樹脂、硬化剤および硬化促進剤でなり、半硬化あるいは部分硬化状態で可撓性を有して、少なくとも膜厚が０．８〜２ｍｍ、好ましくは０．８〜１．６ｍｍとなるように、ドクターブレード法、コーター法、押出し成形法あるいは圧延法により形成している。

５２はプレス加工、エッチング加工あるいはレーザー加工などにより所定のパターンや形状に加工された回路形成用導体（リードフレーム）であり、アルミニウム、銅、銀、鉄あるいはそれらの合金材などでなる導電性および熱伝導性の金属板の少なくとも熱硬化樹脂組成物５１側面を、密着性を良くするために粗面化している。その後この上面側にソルダーレジストを印刷し、その後これを熱あるいは紫外線により硬化させ、後工程で搭載する電子部品用などの所定パターンを形成している。

５３は放熱用金属板であり、熱伝導性の優れた鉄、銅、アルミニウム、アルマイト処理されたアルミニウムあるいはそれらの合金などの金属材を、所定形状に加工して形成している。

５４は回路形成用導体５２から折り曲げ加工などにより形成された外部接続用の端子である。

従来における熱伝導性基板の製造方法を、図１３を用いて説明する。すなわち図１３において、１は熱硬化性樹脂と熱伝導性フィラーを成分として含む軟体の熱硬化性組成物をシート形状にした熱伝導シート状物となる熱硬化樹脂組成物である。２は、配線、電極あるいは取出端子を構成するための複数の貫通溝３を有した回路形成用導体であり、高熱伝導性または高電導性の鉄、銅、アルミニウムあるいはそれらの合金などの板状金属材よりなる。４は回路形成用導体２の一部を曲げ加工して形成した接続用あるいは放熱用などの端子である。

まず、図１３（ａ）に示す熱硬化樹脂組成物１と回路形成用導体２を、図１３（ｂ）に示すように、熱硬化樹脂組成物１を回路形成用導体２の所定位置に重ね合せて積層する。さらに図１３（ｃ）に示すように、熱硬化樹脂組成物１の上面に放熱用金属板７を重ね合せて積層する。

その後図１３（ｄ）に示すように、放熱用金属板７と熱硬化樹脂組成物１および回路形成用導体２を全面同時に加圧し、熱硬化樹脂組成物１の一部を回路形成用導体２の貫通溝３に浸入させ、さらに加熱して、熱硬化樹脂組成物１を熱硬化し回路形成用導体２および放熱用金属板７と一体化させる。

その後、図１３（ｅ）に示すように、回路形成用導体２の不要部分を切断除去するとともに、端子４を曲げ加工により形成して、熱伝導性基板を完成するのである。

前記従来の熱伝導性基板の製造方法では、熱硬化樹脂組成物が加熱、加圧される際に軟化して流動するので、その軟化と流動により回路形成用導体が移動するという問題があった。

そこで本発明は回路形成用導体を確実に位置決めできる熱伝導性基板の製造方法を提供することを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明の熱伝導性基板の製造方法は、回路形成用導体と、この回路形成用導体の一部が独立してなる浮島と、前記回路形成用導体と前記浮島とを位置保持のために繋ぐ、前記回路形成用導体の一部からなる１つまたは複数の繋ぎ桟と、前記回路形成用導体と前記浮島と前記繋ぎ桟とを、放熱用金属板上で埋め込み一体化するシート状の熱硬化樹脂組成物と、を金型内で加熱・加圧することにより一体化するとともに前記繋ぎ桟の両側に空間部を形成する工程と、前記空間部に切削体を位置させた後に前記繋ぎ桟を前記空間部の一方側から他方側へと前記切削体によって削除する工程と、を有するものであり、切削部分を最小限とすることで回路形成用導体と浮島とを確実な位置決めをした熱伝導性基板を作成できる。

以上のように本発明による熱伝導性基板の製造方法によれば、回路形成用導体の位置決めが確実にできるという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法について図面を用いて説明する。

次に図１から図１１を用いて、本発明の熱伝導性基板とその製造方法について説明する。図１から図１１において、１は前記図１３の熱硬化樹脂組成物の一部を示している。

２はプレスやエッチングあるいはレーザー加工などにより、所定パターンに形成された銅やその合金などの金属板材でなる図１３の回路形成用導体の一部であり、５は浮島と呼ばれる電気的に独立となるランド６を繋げておく繋ぎ桟であり、３は貫通溝である。

図１（ａ）は回路形成用導体２と熱硬化樹脂組成物１とが一体成形された状態の平面図である。図１（ｂ），（ｃ）はＡ矢視図である。７は放熱用金属板である。繋ぎ桟５は図１（ｃ）のようにあらかじめ回路形成用導体２となる金属板材の一部をエッチングあるいは切削加工などで板厚を薄くしておくと繋ぎ桟の切削除去がより容易になる。また、繋ぎ桟５の切削除去は熱硬化樹脂組成物１が硬化した状態で行うと加工によるストレスにより回路形成用導体２がずれたり剥離したりしにくいが、熱硬化樹脂組成物１の硬度が高いため切削加工用の工具が磨耗し易いという欠点がある。そこで、ストレスで回路形成用導体２がずれたり剥離したりしないようにしながら、熱硬化樹脂組成物１が工具の磨耗を生じない半硬化の状態で加工することにより、切削加工用の工具の磨耗をより少なくすることができる。

図２（ａ）は浮島６の繋ぎ桟５の側面に熱硬化樹脂組成物１が流れ込まないように成形金型に突起を設けて成形した熱伝導性基板の斜視図である。繋ぎ桟５の両側面には空間８が設けられており、この空間８に切削加工用の工具９を入れて水平に移動することにより工具９は熱硬化樹脂組成物１を削るのを最小限にすることが出来る。その切削状態を図１（ｂ）と図１（ｃ）に対して図２（ｂ）と図２（ｃ）に表す。

図３（ａ），（ｂ）は硬化あるいは半硬化した後に打ち抜き加工により繋ぎ桟５を削除する状態の模式図である。１０は打ち抜きパンチであり、図３（ｂ）は放熱用金属板７を有する場合である。この場合、放熱用金属板７に打ち抜きパンチ１０を通す貫通穴をあらかじめ設けておく。また、図１の説明でも述べたように半硬化状態で打ち抜きを行えばより打ち抜きパンチ１０の磨耗は少なくてすむ。

図３において浮島６の繋ぎ桟５を打ち抜く場合に部品実装する面に向けてその裏側から打ち抜く方が成形安定性には有利である。部品実装する面に向けてその裏側から打ち抜くことによりバリが部品実装する面の方に出る。このバリは成形時に熱硬化樹脂組成物１が回路形成用導体２の部品実装面に流れるのを止める働きをするからである。

図４は回路形成用導体２を金型内に設けられた真空吸引穴１８により吸引することにより位置決め保持している状態を示している。ここで成形金型の中の下型はブロック１６と１７の組み合わせにより成り立ち、吸引口１９を持つ。

図５は回路形成用導体２を金型内に設けられた回路形成用導体２より一回り大きい凹みにはめ込んで一定の範囲で位置決め保持している状態を示す。図５（ａ）は側面図であり、図５（ｂ）は斜視図である。また、図５（ｃ）は成形品の断面図である。この方法によれば浮島６を位置決めすることは出来るが成形後に浮島６の外周に位置する熱硬化樹脂組成物１群の表面が凹みとなるため、浮島６などにクリーム半田を用いる場合など、加熱により溶融した半田が流れ込む可能性があり、回路形成用導体２や浮島６におけるランド間の絶縁距離が短くなることもある。

図６は回路形成用導体の浮島６を金型内に設けられた４ヶ所の突起で位置決め保持している状態を示す。６−１はレジスト印刷されていない部分であり、クリーム半田が塗布される可能性がある。６−２はレジスト印刷された部分でクリーム半田が塗布されることがない部分である。各突起１２−１は６−１に接しない部分に設けられる。これにより成形後に各突起１２−１を設けた部分を除く浮島６の外周に熱硬化樹脂組成物１が充填されて形成されるので上記凹みに溶融した半田が流れ込むことを防ぐことができる。

図７は回路形成用導体の浮島６を浮島６に設けられた穴６−３にその穴とほぼ同等の形をした突起１２−２がはまり込んで位置決め保持すると同時に金型内に設けられた２ヶ所の突起で浮島６の外周を位置決めしている状態を示す。６−１はレジスト印刷されていない部分であり、クリーム半田が塗布される可能性がある。６−２はレジスト印刷された部分でクリーム半田が塗布されることのない部分である。各突起は６−１に接しない部分に設けられる。これにより成形後にレジスト印刷されていない部分６−１の外周に熱硬化樹脂組成物１が充填されて形成されるので上記凹みに溶融した半田が流れ込むことを防ぐことができる。

図８は回路形成用導体２の浮島６の回りの貫通溝３に接着剤２０を埋め込んだ状態を示す。接着剤２０を硬化させた後、繋ぎ桟５を除去して成形する。接着剤２０はできれば熱硬化樹脂組成物１と同じ材料の方が望ましい。

図９は成形した基板の回路形成用導体２の、浮島６の繋ぎ桟５以外の部分にレジスト２１を塗布した後にエッチングにより繋ぎ桟５を除去する工程の模式図である。図９（ａ）は成形品にレジストを塗布した状態、図９（ｂ）はエッチング後の状態である。この方法によれば打ち抜き加工や切削加工よりも回路形成用導体２に与えるストレスが小さく、変形を抑えることができる。

図１０（ａ）は真空吸引機能を有した下型２６と繋ぎ桟５を切断するための打ち抜きパンチ２４を内蔵した上型２７により回路形成用導体２の浮島６の繋ぎ桟５を打ち抜き除去している状況を示す。図１０（ｂ）は、この下型２６をブロック３２の上に設置したものに上型２９を載せ中型３０により回路形成用導体２に積層された熱硬化樹脂組成物１を貼り付けた放熱用金属板７を加圧し、成形しようとする状況を示す。ブロック３２には下型２６の抜き穴２８を埋めるための柱３１が立てられている。尚、下型２６の吸着面は回路形成用導体２の各ランドよりやや大きい形状で掘り下げてあるのでランド、特に浮島６の位置決め保持をより確実にすることができる。また、成形時の真空吸引は熱硬化樹脂組成物１の粘度が低すぎる場合は回路形成用導体２の下面まで回り込む可能性があるので吸引力は場合に応じて調整するのが望ましい。

図１０の方法では浮島６の繋ぎ桟５を打ち抜く金型の一部が成形型も兼用しているため作業取り扱いが面倒である。すなわち、成形時には金型を高温にするが打ち抜き時には温度を下げる必要がある、また下型２６を柱３１のたくさん立ったブロック３２に組み合わせるのは簡単な作業ではない。これらのことからより作業性をよくしたのが図１１に示す方法である。図１１（ａ）は真空吸引機能を有した下型２６と繋ぎ桟５を切断するための打ち抜きパンチ２４を内蔵した上型２７により回路形成用導体２の浮島６の繋ぎ桟５を打ち抜き除去している状況を示す。図１１（ｂ）は、この下型２６の上にあった繋ぎ桟５を切断された回路形成用導体２を吸着ブロック３３で吸着して受け取った状況を示す。図１１（ｃ）はそれを成形型３４にセットして成形しようとする状況を示す。

（ａ）〜（ｃ）は本実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式平面図および断面図 （ａ）〜（ｃ）は同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式斜視図および断面図 （ａ），（ｂ）は同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式断面図 同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式図 （ａ）〜（ｃ）は同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式図 同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式図 同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式図 同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式平面図 （ａ），（ｂ）は同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式断面図 （ａ），（ｂ）は同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式図 （ａ）〜（ｃ）は同他の実施の形態における熱伝導性基板とその製造方法を説明する模式図 熱伝導性基板の構成断面図 （ａ）〜（ｅ）は従来の熱伝導性基板の製造方法を説明する模式図

符号の説明

１，５１ 熱硬化樹脂組成物
２，５２ 回路形成用導体
３ 貫通溝
４ 端子
５ 繋ぎ桟
６ 浮島
６−１ 半田付けされる部分
６−２ レジスト印刷された部分
６−３ 位置決め用穴
７ 放熱用金属板
８ 空間
９ 切削工具
１０ 打ち抜きパンチ
１２ 下型
１２−１ 位置決め用突起
１２−２ 位置決め用突起
１６ ブロック
１７ ブロック
１８ 吸引穴
１９ 吸引口
２０ 接着剤
２１ レジスト
２４ 打ち抜きパンチ
２６ 下型
２７ 上型
２８ 抜き穴
２９ 上型
３０ 中型
３１ 柱
３２ ブロック
３３ 吸着ブロック
３４ 成形型
５３ 放熱用金属板
５４ 外部接続用端子

Claims (1)

1. 回路形成用導体と、この回路形成用導体の一部が独立してなる浮島と、前記回路形成用導体と前記浮島とを位置保持のために繋ぐ、前記回路形成用導体の一部からなる１つまたは複数の繋ぎ桟と、前記回路形成用導体と前記浮島と前記繋ぎ桟とを、放熱用金属板上で埋め込み一体化するシート状の熱硬化樹脂組成物と、を金型内で加熱・加圧することにより一体化するとともに前記繋ぎ桟の両側に空間部を形成する工程と、前記空間部に切削体を位置させた後に前記繋ぎ桟を前記空間部の一方側から他方側へと前記切削体によって削除する工程と、を有する熱伝導性基板の製造方法。

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