(57)【要約】【課題】放熱基板上に実装される電子部品の発熱に起因する不具合を抑えることが可能な放熱基板及びその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る放熱基板１０は、金属ブロック４０を内蔵するコア基板１１と、コア基板１１のＦ面１１ＦとＳ面１１Ｓとに積層されるビルドアップ層２０とを有している。Ｆ面１１Ｆ側のビルドアップ層２０には、電子部品９０の少なくとも一部を収容可能なキャビティ３０を有し、キャビティ３０の底面には、導体層２２のうち金属ブロック４０と接続される導体層２２が露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通する開口部が形成されているコア基板と、
前記コア基板の前記開口部に収容されている金属ブロックと、
前記コア基板の第１面および前記金属ブロック上に形成され、複数の絶縁層と各絶縁層上の導体層とを含む第１面側のビルドアップ層と、
前記コア基板の第２面および前記金属ブロック上に形成され、複数の絶縁層と各絶縁層上の導体層とを含む第２面側のビルドアップ層と、
前記第１面側のビルドアップ層に形成され、電子部品の少なくとも一部を収容可能なキャビティと、
前記第１面側のビルドアップ層に含まれ、前記金属ブロックと接続される第１導体層と、を有する放熱基板であって、
前記キャビティの底面には、前記第１導体層が露出している。
【請求項２】
請求項１に記載の放熱基板であって、
前記第１導体層は、前記コア基板の第１面側のビルドアップ層のうち、前記コア基板に最も近い導体層である。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放熱基板であって、
前記第１導体層と前記金属ブロックとを接続する接続導体を複数備えている。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の放熱基板であって、
前記第１導体層は、回路状パターンとプレーン状パターンとを含み、
前記底面には前記プレーン状パターンが露出している。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の放熱基板であって、
さらに、前記第２面側の前記ビルドアップ層に含まれ、回路パターンとプレーン状パターンとを備える第２導体層を有し、
前記第２導体層の前記プレーン状パターンと前記金属ブロックとは、複数の接続導体で接続されている。
【請求項６】
請求項５に記載の放熱基板であって、
前記第２面側の前記ビルドアップ層の全ての前記導体層には、回路パターンとプレーン状パターンとが含まれ、
全ての前記プレーン状パターンが複数の接続導体を介して前記金属ブロックに接続されている。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の放熱基板であって、
前記開口部と前記キャビティとが、前記放熱基板の厚み方向で少なくとも一部が重なる位置に配置されている。
【請求項８】
開口部が貫通形成されているコア基板を準備することと、
前記コア基板の前記開口部に金属ブロックを収容することと、
前記コア基板の第１面および前記金属ブロック上に、複数の導体層を含む第１面側のビルドアップ層を積層することと、
前記コア基板の第２面および前記金属ブロック上に、複数の導体層を含む第２面側のビルドアップ層を積層することと、
前記第１面側のビルドアップ層に、電子部品の少なくとも一部を収容可能なキャビティを形成することと、
前記キャビティの底面から、前記導体層のうち前記金属ブロックと接続される第１導体層を露出させることと、を含む放熱基板の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の放熱基板の製造方法であって、
前記第１導体層上又は前記金属ブロック上に剥離可能マスクを積層することを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア基板にビルドアップ層が積層されている放熱基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の放熱基板として、キャビティに収容されている放熱ブロックが、回路基板上に実装されている電子部品（例えば、半導体素子）と、ビア導体等を介して接続されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３５１６８号（段落［００２８］〜［００３０］、図３（Ｂ））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の放熱基板では、放熱基板上に実装されている電子部品の熱がたまると、熱による放熱基板の反り等が発生し、断線等の問題が生じると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、放熱基板上に実装される電子部品の発熱に起因する不具合を抑えることが可能な放熱基板及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた放熱基板は、貫通する開口部が形成されているコア基板と、コア基板の開口部に収容されている金属ブロックと、コア基板の第１面および金属ブロック上に形成される複数の導体層を含む第１面側のビルドアップ層と、コア基板の第２面および金属ブロック上に形成される複数の導体層を含む第２面側のビルドアップ層と、第１面側のビルドアップ層に形成され、電子部品の少なくとも一部を収容可能なキャビティと、を有している。そして、キャビティの底面には、導体層のうち金属ブロックと接続される第１導体層が露出している。
【０００７】
また、本発明に係る放熱基板の製造方法は、開口部が貫通形成されているコア基板を準備することと、コア基板の開口部に金属ブロックを収容することと、コア基板の第１面および金属ブロック上に、複数の導体層を含む第１面側のビルドアップ層を積層することと、コア基板の第２面および金属ブロック上に、複数の導体層を含む第２面側のビルドアップ層を積層することと、第１面側のビルドアップ層に、電子部品の少なくとも一部を収容可能なキャビティを形成することと、キャビティの底面から、導体層のうち金属ブロックと接続される第１導体層を露出させることと、を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の放熱基板の側断面図
【図２】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図３】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図４】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図５】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図６】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図７】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図８】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図９】放熱基板の製造工程を示す側断面図
【図１０】放熱基板の使用例を示す側断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１に示されるように、本実施形態の放熱基板１０は、コア基板１１の表裏の両面にそれぞれビルドアップ層２０，２０が積層され、さらにソルダーレジスト層２６，２６が積層された構造をなしている。なお、以下ではコア基板１１の板厚方向の一端側の表面をＦ面１１Ｆ（本発明の「第１面」に相当する。）といい、他端側の表面をＳ面１１Ｓ（本発明の「第２面」に相当する。）という。
【００１０】
コア基板１１は、絶縁性基材１１Ｋの表裏の両面に導体層１２がそれぞれ形成されている。なお、絶縁性基材１１Ｋは、補強繊維の織布（例えば、ガラスクロス）に樹脂を含浸させてなるプリプレグである。絶縁性基材１１Ｋの厚さは、例えば、５０〜１５０［μｍ］程度になっている。また、絶縁性基材１１Ｋには、キャビティ１１Ａと複数の導電用貫通孔１１Ｈが形成されている。
【００１１】
導電用貫通孔１１Ｈは、中間括れ形状をなしている。各導電用貫通孔１１Ｈ内にはめっきが充填されて複数の接続導体１５がそれぞれ形成され、それら接続導体１５によってＦ面１１Ｆの導体層１２とＳ面１１Ｓの導体層１２との間が接続されている。
【００１２】
キャビティ１１Ａは、直方体状の空間を有する形状をなしている。キャビティ１１Ａには、金属ブロック４０が収容されている。金属ブロック４０は、例えば銅製の直方体であって、金属ブロック４０の平面形状はキャビティ１１Ａの平面形状より一回り小さくなっている。また、金属ブロック４０とキャビティ１１Ａの内面との間の隙間には、樹脂が充填されている。なお、キャビティ１１Ａはテーパー状の空間を有する形状をなしてもよい。
【００１３】
ビルドアップ層２０は、交互に積層されている複数の絶縁層２１と複数の導体層２２とから構成されている。なお、ビルドアップ層２０，２０を区別するときは、コア基板１１のＦ面１１Ｆ側に積層されているビルドアップ層２０を第１ビルドアップ層２０Ａといい、コア基板１１のＳ面１１Ｓ側に積層されているビルドアップ層２０を第２ビルドアップ層２０Ｂという。また、第１ビルドアップ層２０Ａを構成する導体層２２を区別するときは、上から順に第１導体層２２Ａ、第２導体層２２Ｂ、第３導体層２２Ｃ（本発明の「第１導体層」に相当する。）といい、第２ビルドアップ層２０Ｂを構成する導体層２２を区別するときは、上から順に、第４導体層２２Ｄ、第５導体層２２Ｅ、第６導体層２２Ｆ（本発明の「第２導体層」に相当する。）という。また、第１ビルドアップ層２０Ａを構成する絶縁層２１を区別するときは、上から順に第１絶縁層２１Ａ、第２絶縁層２１Ｂ、第３絶縁層２１Ｃといい、第２ビルドアップ層２０Ｂを構成する絶縁層２１を区別するときは、上から順に、第４絶縁層２１Ｄ、第５絶縁層２１Ｅ、第６絶縁層２１Ｆという。
【００１４】
導体層１２，２２は、主として銅メッキで構成され、１０〜２５［μｍ］程度になっている。全ての導体層１２，２２は、回路パターン２３を有している。また、第３導体層２２Ｃ，及び第４導体層２２Ｄ、第５導体層２２Ｅ、第６導体層２２Ｆは、回路パターン２３の他に、プレーン状パターン２４を有している。各導体層２２に含まれているプレーン状パターン２４は、金属ブロック４０と重なる位置に配置されている。
【００１５】
導体層１２，２２は、絶縁層２１を貫通するビア導体１７又は絶縁性基材１１Ｋを貫通する接続導体１５によって接続されている。ビア導体１７及び接続導体１５は、めっきフィルドで構成されている。また、各プレーン状パターン２４と、金属ブロック４０とは、複数のビア導体１７で接続されている。なお、ビア導体１７及び接続導体１５が、本発明の「接続導体」に相当する。
【００１６】
絶縁層２１及びソルダーレジスト層２６は、補強繊維を含んでいない樹脂層である。絶縁層２１の厚さは、例えば、１５〜３０［μｍ］程度であり、ソルダーレジスト層２６の厚さは、その絶縁層２１より厚く、例えば、１８〜３５［μｍ］程度である。
【００１７】
また、ソルダーレジスト層２６には、第１導体層２２Ａ及び第６導体層２２Ｆの一部を露出させる複数の開口２６Ｈ，２６Ｈが形成されている。そして、第１導体層２２Ａ及び第６導体層２２Ｆの回路パターン２３のうち開口２６Ｈ，２６Ｈから露出する部分がパッド２９，２９を構成する。また、第６導体層２２Ｆのプレーン状パターン２４のうち、開口２６Ｈから露出する部分が放熱部２８を構成する。
【００１８】
図１に示されるように、第１ビルドアップ層２０Ａには、キャビティ３０が設けられている。キャビティ３０は、ソルダ―レジスト層２６、第１導体層２２Ａ、第１絶縁層２１Ａ、第２導体層２２Ｂ、第２絶縁層２１Ｂを貫通してなる。そして、キャビティ３０の底面からは、第３導体層２２Ｃのプレーン状パターン２４が露出している。
【００１９】
本実施形態の放熱基板１０は、以下のようにして製造される。
（１）図２（Ａ）に示されるように、絶縁性基材１１Ｋの表裏の両面に、銅箔１１Ｃが積層されている銅張積層板１１Ｚが用意される。
【００２０】
（２）図２（Ｂ）に示されるように、銅張積層板１１Ｚに接続導体１５（図１参照）を形成するための導電用貫通孔１１Ｈが形成される。具体的には、銅張積層板１１Ｚの両面から、例えばＣＯ２レーザが照射されて接続導体１５用の導電用貫通孔１１Ｈが形成される。
【００２１】
（３）無電解めっき処理が行われ、銅箔１１Ｃ上と導電用貫通孔１１Ｈの内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図２（Ｃ）に示されるように、銅箔１１Ｃ上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト３３が形成される。
【００２２】
（４）図２（Ｄ）に示されるように、電解めっき処理が行われ、電解めっきが導電用貫通孔１１Ｈ内に充填されて接続導体１５が形成されると共に、銅張積層板１１Ｚ上に形成されている無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト３３から露出している部分の上に電解めっき膜３４，３４が形成される。
【００２３】
（５）めっきレジスト３３が剥離されると共に、めっきレジスト３３の下方の無電解めっき膜（図示せず）及び銅箔１１Ｃが除去され、図３（Ａ）に示されるように、残された電解めっき膜３４、無電解めっき膜及び銅箔１１Ｃにより、絶縁性基材１１Ｋの表裏の両面に導体層１２，１２が形成される。以上により、コア基板１１が得られる。
【００２４】
（６）図３（Ｂ）に示されるように、コア基板１１に、ルーター又はＣＯ２レーザによってキャビティ１１Ａが形成される。
【００２５】
（７）図３（Ｃ）に示されるように、キャビティ１１Ａが塞がれるように、ＰＥＴフィルムからなるテープ８０がコア基板１１のＳ面１１Ｓ上に張り付けられる。
【００２６】
（８）金属ブロック４０が用意される。金属ブロック４０は、銅の板材又は銅の角材が酸液（例えば、硫酸と過酸化水素を主成分とした酸）に所定時間浸されて表面が粗化された後、個片に加工されて形成される。
【００２７】
（９）図３（Ｄ）に示されるように、金属ブロック４０がマウンター（図示せず）によってキャビティ１１Ａに収められる。
【００２８】
（１０）図４（Ａ）に示されるように、コア基板１１のＦ面１１Ｆ上の導体層１２上に、第３絶縁層２１Ｃが積層される。その際、その樹脂の一部がキャビティ１１Ａの内面と金属ブロック４０との隙間に充填される。
【００２９】
（１１）次いで、テープ８０が除去される。
【００３０】
（１２）図４（Ｂ）に示されるように、コア基板１１のＳ面１１Ｓ上の導体層１２上に第４絶縁層２１Ｄが積層される。キャビティ１１Ａの内面と金属ブロック４０との隙間に未充填部分がある場合、その樹脂の一部が隙間に充填される。
【００３１】
（１３）図４（Ｃ）に示されるように、第３絶縁層２１Ｃ及び第４絶縁層２１ＤにＣＯ２レーザが照射されて、第３絶縁層２１Ｃ及び第４絶縁層２１Ｄを貫通する複数のビアホール２１Ｈが形成される。それら複数のビアホール２１Ｈの一部のビアホール２１Ｈは、回路パターン２３上に配置され、他の一部のビアホール２１Ｈは金属ブロック４０上に配置される。
【００３２】
（１４）無電解めっき処理が行われ、各絶縁層２１，２１上とビアホール２１Ｈの内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図４（Ｄ）に示されるように、各絶縁層２１，２１上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト３３が形成される。
【００３３】
（１５）電解めっき処理が行われ、図５（Ａ）に示されるように、電解めっきがビアホール２１Ｈ内に充填されてビア導体１７が形成されると共に、各絶縁層２１，２１の無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト３３から露出している部分に電解めっき膜３４，３４が形成される。
【００３４】
（１６）次いで、図５（Ｂ）に示されるように、めっきレジスト３３が剥離されると共に、めっきレジスト３３の下方の無電解めっき膜（図示せず）が除去され、残された電解めっき膜３４及び無電解めっき膜により第３導体層２２Ｃ及び第４導体層２２Ｄが形成される。そして、コア基板１１の表裏の各導体層１２と第３導体層２２Ｃ及び第４導体層２２Ｄの回路パターン２３とがビア導体１７によって接続されると共に、第３導体層２２Ｃ及び第４導体層２２Ｄのプレーン状パターン２４と、金属ブロック４０とが複数のビア導体１７によって接続された状態になる。
【００３５】
（１７）図５（Ｃ）に示されるように、第３導体層２２Ｃのプレーン状パターン２４上に、剥離可能マスク４５が積層される。
【００３６】
（１８）図５（Ｄ）に示すように、第３導体層２２Ｃ及び第４導体層２２Ｄ上に、それぞれ第２絶縁層２１Ｂ及び第５絶縁層２１Ｅが積層される。そして、（１３）〜（１６）の処理と同様の処理が複数回繰り返されて、図６〜図８に示されるように、コア基板１１のＦ面１１ＦとＳ面１１Ｓとにそれぞれ絶縁層２１と導体層２２とが交互複数積層されてビルドアップ層２０Ａ，２０Ｂが形成される。
【００３７】
（１９）図９（Ａ）に示すように、ビルドアップ層２０，２０の表裏の両面にソルダーレジスト層２６，２６が積層される。
【００３８】
（２０）そして、図９（Ｂ）に示されるように、Ｆ面１１Ｆ側及びＳ面１１Ｓ側のソルダーレジスト層２６，２６の所定箇所にテーパー状の開口２６Ｈが形成されて第１導体層２２Ａ及び第６導体層２２Ｆの回路パターン２３の一部がソルダーレジスト層２６から露出し、パッド２９，２９が形成される。また、第６導体層２２Ｆのプレーン状パターン２４の一部がソルダーレジスト層から露出して、放熱部２８が形成される。
【００３９】
（２１）また、図９（Ｃ）に示されるように、ＣＯ２レーザによって、Ｆ面１１Ｆ側のソルダーレジスト層２６から第３導体層２２Ｃに到達する枠状溝３０Ｔが、第３導体層２２Ｃのプレーン状パターン２４の外縁部に沿って形成される。
【００４０】
（２２）次いで、Ｆ面１１Ｆ側のビルドアップ層２０のうち枠状溝３０Ｔより内側で剥離可能マスク４５より上側部分が第３導体層２２Ｃのプレーン状パターン２４から剥離されて除去されて、キャビティ３０が形成される。
【００４１】
（２３）パッド２９上に、ニッケル層、パラジウム層、金層の順に積層されて図示しない金属膜が形成される。以上で、図１に示される放熱基板１０が完成する。
【００４２】
本実施形態の放熱基板１０の構造及び製造方法に関する説明は以上である。次に放熱基板１０の作用効果を、放熱基板１０の使用例と共に説明する。本実施形態の放熱基板１０は、図１０に示されるように、キャビティ３０に電子部品９０が搭載されて使用される。なお、図１０に示される例では、電子部品９０の上面に設けられている端子９０Ａと、放熱基板１０に形成されているパッド２９とが、ワイヤーボンディングによって接続されている。
【００４３】
電子部品９０が発熱すると、その熱は、第３導体層２２Ｃからビア導体１７を介して金属ブロック４０に伝わる。そして、金属ブロック４０と複数のビア導体１７、第４導体層２２Ｄ及び第５導体層２２Ｅとを介して接続される第６導体層２２Ｆから放熱される。このように、コア基板１１のＦ面側に戴置されている電子部品９０の熱を、金属ブロック４０を介して、コア基板１１のＳ面１１Ｓ側のビルドアップ層２０Ｂから放熱することが可能となる。
【００４４】
また、キャビティ３０の底面が、プレーン状パターン２４となっているので、電子部品９０に対しての当接面を大きくすることができる。
【００４５】
さらに、キャビティ３０の底面を構成する第３導体層２２Ｃのプレーン状パターン２４と、金属ブロック４０とを接続するビア導体１７が複数備えられているので、電子部品９０の熱を効率よく金属ブロック４０に伝えることができる。
【００４６】
また、金属ブロック４０は、放熱基板１０のＳ面１０Ｓ側に露出する放熱部２８と複数のビア導体１７を介して接続されているので、電子部品９０の熱を効率よく放熱することができる。また、放熱部２８は、プレーン状パターン２４を露出させてなる構成となっているので、表面積を大きく確保することができ、熱を効率よく放熱することができる。
［他の実施形態］
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４８】
（１）上記実施形態の放熱基板１０は、キャビティ３０の底面に、第３導体層２２Ｃが露出していたが、金属ブロック４０と接続されている第１導体層２２Ａ又は第２導体層２２Ｂが露出する構成であってもよい。
【００４９】
（２）上記実施形態の放熱基板１０は、金属ブロック４０と接続されている第６導体層２２Ｆのプレーン状パターン２４が放熱部２８として、露出する構成となっていたが、プレーン状パターン２４ではなく、複数のランドが露出する構成であってもよい。
【００５０】
（３）上記実施形態の放熱基板１０は、金属ブロック４０は、導体層２２のプレーン状パターン２４と接続される構成であったが、プレーン状パターン２４ではなく、複数のランドと接続される構成であってもよい。
【００５１】
（４）上記実施形態の放熱基板１０は、金属ブロック４０と、キャビティ３０とが、放熱基板１０の厚み方向で重なる位置に配置されていたが、図１１に示されるように、厚み方向で重ならない位置に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０    放熱基板
１１    コア基板
１２，２２    導体層
１５    接続導体
１７    ビア導体
２０Ａ    第１ビルドアップ層
２０Ｂ    第２ビルドアップ層
２１    絶縁層
２２    導体層
２３    回路パターン
２４    プレーン状パターン
２６    ソルダーレジスト層
２８    放熱部
２９    パッド
３０    キャビティ
４０    金属ブロック
４５    剥離シート
８０    テープ
９０    電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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