(57)【要約】  本発明の回路基板は、第１面１０及び第１面１０とは反対側の第２面１２を有する絶縁性の基板１４と、第１面１０及び第２面１２に設けられた表面金属層２０ａ，２０ｂと、第１面１０から第２面１２まで貫通した貫通孔１６と、貫通孔１６の内壁面を覆うとともに第１面１０に設けられた表面金属層２０ａと第２面１２に設けられた表面金属層２０ｂとを接続する孔内金属層２８とを備えており、孔内金属層２８は、表面金属層２０ａ，２０ｂの厚さよりも厚く設けられている。
2014087470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を有する絶縁性の基板と、
前記第１面及び前記第２面に設けられた表面金属層と、
前記第１面から前記第２面まで貫通した貫通孔と、
前記貫通孔の内壁面を覆うとともに前記第１面に設けられた表面金属層と前記第２面に設けられた表面金属層とを接続する孔内金属層とを備えており、
前記孔内金属層は、前記表面金属層の厚さよりも厚く設けられている
ことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記孔内金属層に囲まれて形成されている内側貫通孔と、
熱及び電気の伝導性を有する充填材料であって、前記内側貫通孔の中に充填された充填材料とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記充填材料で充填された前記内側貫通孔の端部に設けられた金属製のパッドを更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記孔内金属層は、前記貫通孔から突出し、且つ、前記表面金属層上に延びる延出部を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の回路基板。
【請求項５】
請求項１に記載の回路基板の製造方法であって、
絶縁性の基板を準備し、この基板の第１面から、前記第１面とは反対側の第２面まで貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第１面及び前記第２面に表面金属層を形成する表面金属層形成工程と、
前記表面金属層を覆うとともに、前記貫通孔の開口縁から前記貫通孔の径方向内側へ前記表面金属層の厚さよりも長く張り出したマスキング層を形成するマスキング層形成工程と、
前記マスキング層に覆われずに露出している部分に金属層を成長させて孔内金属層を形成する孔内金属層形成工程と、
前記孔内金属層が形成された後、前記マスキング層を除去するマスキング層除去工程と、
前記表面金属層を配線パターンに形成する配線パターン形成工程と
を備えていることを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記孔内金属層形成工程にて、前記孔内金属層に囲まれた内側貫通孔が設けられるべく前記孔内金属層を形成し、前記孔内金属層形成工程よりも後段に、前記内側貫通孔の中に熱及び電気の伝導性を有する充填材料を充填する充填工程を更に備えていることを特徴とする請求項５に記載の回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記充填工程よりも後段に、前記充填材料で充填された前記内側貫通孔上に金属製のパッドを形成するパッド形成工程を更に備えていることを特徴とする請求項６に記載の回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記マスキング層形成工程にて、前記貫通孔の一方の開口端に請求項４に記載の延出部を設けるべく、前記貫通孔に対応する箇所の前記マスキング層に前記貫通孔よりも拡径された開口部を設け、前記孔内金属層形成工程にて、孔内金属層の形成と併せて前記開口部に沿って金属層を成長さて前記延出部を有する孔内金属層を形成することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板及びこの回路基板の製造方法に関し、詳しくは、放熱経路を有する回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体等の発熱する電子部品を搭載した回路基板においては、これらの電子部品から発生した熱を放散させるための放熱対策が必要とされている。ここで、電子部品からの熱の放散を考慮した回路基板としては、例えば、特許文献１に示されるような回路基板が知られている。【０００３】
特許文献１の回路基板は、発熱する電子部品が搭載された一方の面に、熱伝導パッドが設けられている。この熱伝導パッドは、電子部品の下部に放散された熱を吸収する働きをなす。そして、この熱伝導パッドは、放熱用スルーホールを介して、回路基板の他方の面に設けられた放熱パッドに接続されている。詳しくは、この放熱用スルーホールは、内周面に銅めっきが施されており、この銅めっきにより、熱伝導パッドと放熱用パッドとは接続されている。この回路基板によれば、例えば、回路基板の一方の面に実装された電子部品から熱が発生しても、その熱は熱伝導パッドで吸収され、この吸収された熱は、放熱用スルーホールを介して回路基板の他方の面の放熱用パッドに伝わり、この放熱用パッドから放散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２５００３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、各種産業機器や電化製品に用いられる電子部品は、更なるハイパワー化及び高密度実装の要求が高まっている。これらの要求に応えるべくよりハイパワー化された電子部品が回路基板に多数搭載されることになるため、電子部品からの総発熱量は従来よりも大幅に増えている。このため、特許文献１のような従来の回路基板では、電子部品から発した熱を十分に放散することが困難となっており、電子部品の温度が上昇し過ぎるといった不具合が発生する。よって、回路基板においては、放熱特性の更なる向上が望まれている。【０００６】
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも放熱特性に優れる放熱経路を備えた回路基板及びこの回路基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を有する絶縁性の基板と、前記第１面及び前記第２面に設けられた表面金属層と、前記第１面から前記第２面まで貫通した貫通孔と、前記貫通孔の内壁面を覆うとともに前記第１面に設けられた表面金属層と前記第２面に設けられた表面金属層とを接続する孔内金属層とを備えており、前記孔内金属層は、前記表面金属層の厚さよりも厚く設けられていることを特徴とする回路基板が提供される。【０００８】
ここで、前記回路基板は、前記孔内金属層に囲まれて形成されている内側貫通孔と、熱及び電気の伝導性を有する充填材料であって、前記内側貫通孔の中に充填された充填材料とを備えている態様とすることが好ましい。【０００９】
また、前記回路基板は、前記充填材料で充填された前記内側貫通孔の端部に設けられた金属製のパッドを更に備えている態様とすることが好ましい。【００１０】
更に、前記孔内金属層は、前記貫通孔から突出し、且つ、前記表面金属層上に延びる延出部を含む態様とすることが好ましい。【００１１】
また、本発明では、上記した回路基板の製造方法であって、絶縁性の基板を準備し、この基板の第１面から、前記第１面とは反対側の第２面まで貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第１面及び前記第２面に表面金属層を形成する表面金属層形成工程と、前記表面金属層を覆うとともに、前記貫通孔の開口縁から前記貫通孔の径方向内側へ前記表面金属層の厚さよりも長く張り出したマスキング層を形成するマスキング層形成工程と、前記マスキング層に覆われずに露出している部分に金属層を成長させて孔内金属層を形成する孔内金属層形成工程と、前記孔内金属層が形成された後、前記マスキング層を除去するマスキング層除去工程と、前記表面金属層を配線パターンに形成する配線パターン形成工程とを備えていることを特徴とする回路基板の製造方法が提供される。【００１２】
ここで、前記回路基板の製造方法は、前記孔内金属層形成工程にて、前記孔内金属層に囲まれた内側貫通孔が設けられるべく前記孔内金属層を形成し、前記孔内金属層形成工程よりも後段に、前記内側貫通孔の中に熱及び電気の伝導性を有する充填材料を充填する充填工程を更に備えている態様とすることが好ましい。【００１３】
また、前記回路基板の製造方法は、前記充填工程よりも後段に、前記充填材料で充填された前記内側貫通孔上に金属製のパッドを形成するパッド形成工程を更に備えている態様とすることが好ましい。【００１４】
更に、前記回路基板の製造方法は、前記マスキング層形成工程にて、前記貫通孔の一方の開口端に延出部を設けるべく、前記貫通孔に対応する箇所の前記マスキング層に前記貫通孔よりも拡径された開口部を設け、前記孔内金属層形成工程にて、孔内金属層の形成と併せて前記開口部に沿って金属層を成長さて前記延出部を有する孔内金属層を形成する態様とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回路基板は、貫通孔内に、基板の表面にある表面金属層の厚さよりも厚い孔内金属層を備えている。この孔内金属層は、放熱経路及び大電流経路として機能するため、第１面側から第２面側へ熱の伝導及び電気の伝導をスムーズに行うことができる。【００１６】
また、本発明の回路基板の製造方法は、貫通孔を有する基板上に表面金属層を形成した後、前記貫通孔の開口縁から前記貫通孔の径方向内側へ前記表面金属層の厚さよりも長く張り出したマスキング層を形成し、このマスキング層に沿って前記貫通孔内に孔内金属層を形成する。このため、表面金属層は高密度な配線パターンの形成に適した比較的薄い金属層とすることができ、放熱経路として機能する孔内金属層は比較的厚く形成できる。よって、回路基板の高密度化と放熱特性の向上の両立が図れた回路基板を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回路基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る回路基板の製造方法を順番に示す概略図である。
【図３】図２の続きを順番に示す概略図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る回路基板を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る回路基板の製造方法を順番に示す概略図である。
【図６】図５の続きを順番に示す概略図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る回路基板を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る回路基板の製造方法を順番に示す概略図である。
【図９】図８の続きを順番に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る回路基板１について、図面を参照して以下に説明する。
回路基板１は、上面（第１面）１０及び下面（第２面）１２を有する絶縁性の基板１４を備えている。この基板１４としては、絶縁性を有する基板であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維製の布を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板が挙げられる。この基板１４は、上面１０から下面１２にかけて形成された貫通孔１６を有している。なお、本実施形態では、貫通孔１６は２個形成されている。また、この基板１４の上面１０及び下面１２には、回路パターン３０としての表面金属層２０が設けられている。この表面金属層２０は、基板１４と接する第１金属層２２と、この第１金属層２２上に設けられた第２金属層２４とを有する２層構造をなしている。ここで、表面金属層２０を構成する金属材料としては、熱伝導性及び電気伝導性がともに優れているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、銅、ニッケル、金、半田等を用いることができる。また、第１金属層２２の金属材料及び第２金属層２４の金属材料は、同一の材料であっても、異なる材料であってもよい。また、図１から明らかなように、上面１０側の第２金属層２４と下面１２側の第２金属層２４とは、貫通孔１６の内壁に沿って延びる連結部２６により連結されている。この連結部２６は、第２金属層２４と同時に形成されるので、第２金属層２４の材料と同じ材料よりなる。なお、表面金属層２０については、上面１０側と下面１２側とを区別する場合は、上面１０側の表面金属層を２０ａの参照符号、下面１２側の表面金属層を２０ｂの参照符号で示す。
【００１９】
更に、上記した貫通孔１６内には、上面１０側の表面金属層２０ａと下面１２側の表面金属層２０ｂとを接続する孔内金属層２８が設けられている。この孔内金属層２８は、その厚さが表面金属層２０の厚さよりも厚く形成された金属層である。この第１の実施形態では、孔内金属層２８は、連結部２６を介して貫通孔１６の内壁に設けられている。このように、孔内金属層２８が設けられることにより、貫通孔１６内においては、かかる孔内金属層２８に囲まれた内側貫通孔４８が形成される。つまり、孔内金属層２８は、図１から明らかなように、中央部分に基板１４の上面１０側から下面１２側に向かって設けられた内側貫通孔４８を有するリング形状をなしている。
【００２０】
ここで、上記した連結部２６は、孔内金属層２８の貫通孔１６内での密着性、及び、上面１０側及び下面１２側の表面金属層２０ａ，２０ｂとの接続性を向上させるために設けられているが、本発明はこの形態に限定されるものではない。孔内金属層２８と貫通孔１６の内壁との密着性及び表面金属層２０との接続性が十分確保できれば、連結部２６を省略しても構わない。つまり、表面金属層２０を１層構造とし、表面金属層２０の第２層２４を含め連結部２６を省略することも可能である。この場合、孔内金属層２８は、貫通孔１６の内壁に十分に密着されているとともに、上面１０側及び下面１２側の表面金属層２０ａ，２０ｂに十分に接続されていることが必要である。
【００２１】
ここで、孔内金属層２８を構成する金属材料としては、熱伝導性及び電気伝導性がともに優れているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、銅、ニッケル、金、半田等を用いることができる。
【００２２】
上記した回路基板１においては、図１に示すように、例えば、上面１０側の回路パターン３０（表面金属層２０ａ）の所定位置に、半田等３４により電子部品３６が搭載される。このように、電子部品３６が搭載された回路基板１は、以下のように機能する。
【００２３】
まず、電子部品３６が駆動され発熱すると、その熱は、半田等３４の接続部を経て上面１０側の表面金属層２０ａに伝わる。表面金属層２０ａに伝わった熱は、更に、孔内金属層２８を介して下面１２側の表面金属層２０ｂに伝わり、そこから放散される。なお、基板１４の下面１２側の表面金属層２０ｂには、図示しない放熱板等を接続させることが好ましい。この態様により、放熱特性がより向上する。
【００２４】
本発明の回路基板１においては、貫通孔１６の内壁に沿って設けられた孔内金属層２８が放熱経路となる。この孔内金属層２８は、従来の放熱用スルーホールに比べると厚いので、断面積が大きく、熱が伝わりやすいため優れた放熱特性を示す。また、この孔内金属層２８は、大電流を流すことが可能な大電流経路としても使用することができる。この孔内金属層２８は、上記したように従来の放熱用スルーホールに比べると断面積が大きいので、電気抵抗が低く、電流を流した場合の発熱を抑えることができるため、大電流経路にも適している。
【００２５】
上記した回路基板１の製造方法について、図面を参照して以下に説明する。
まず、絶縁性の基板１４に貫通孔１６を形成する（貫通孔形成工程）。
本工程では、まず、図２（ａ）に示すように、両面銅張り板４０を準備する。この両面銅張り板４０は、絶縁性の基板１４の上面（第１面）１０及び下面（第２面）１２に銅の薄膜からなる第１金属層２２が形成されている積層板である。ここで、絶縁性の基板１４としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維製の布を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板が好適に用いられる。
【００２６】
次いで、両面銅張り板４０の所定位置に上面１０側から下面１２側にかけて貫通する貫通孔１６を周知の方法により形成する。このようにして、図２（ｂ）に示すような、貫通孔１６を２個有する両面銅張り板４０を得る。
【００２７】
ここで、本実施形態においては、予め銅箔が貼付されている両面銅張り板４０を準備し、この両面銅張り板４０に貫通孔を設けるが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、銅箔が貼付されていない絶縁性の基板１４に対し、貫通孔を設けるだけでもよい。また、基板１４に貫通孔を設けてから後工程にてかかる基板１４の表面にめっき法や蒸着法で銅の膜を形成してもよい。更に、基板１４に対し、工程中にてめっき法や蒸着法で銅の膜を形成しその後貫通孔を設けてもよい。
【００２８】
次に、表面金属層を形成する（表面金属層形成工程）。
貫通孔１６を設けた両面銅張り板４０の第１金属層２２の表面及び貫通孔１６の内壁面に薄膜からなる第２金属層２４を形成する。この第２金属層２４は、例えば、無電解めっき法により得られる銅めっき膜からなる。このようにして、第１金属層２２の表面及び貫通孔１６の内壁面が銅のめっき膜（第２金属層２４）で覆われた銅被覆基板４２を得る。ここで、銅被覆基板４２の上面１０側及び下面１２側は同一の構造をなしているので、上面１０側についてのみ説明する。絶縁性の基板１４の上面１０には、第１金属層２２が形成されており、この第１金属層２２の上に銅めっき膜からなる第２金属層２４が形成されている。これら第１金属層２２及び第２金属層２４が合わされて表面金属層２０となる。
【００２９】
また、第２金属層２４は、貫通孔１６の内壁面に沿っても形成されており、この部分は、上面１０側の第２金属層２４と下面１２側の第２金属層２４とを連結する連結部２６となる。
【００３０】
ここで、第２金属層２４としての薄膜を形成する方法としては、無電解めっき法に限定されるものではなく、電解めっき法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、物理気相成長法（ＰＶＤ法）等を採用することもできる。また、第２金属層２４の材質としては、銅に限定されるものではなく、例えば、ニッケル、金、半田等を用いることができる。
なお、本実施形態では、表面金属層２０は、２層構造としたが、本発明は、この態様に限定されるものではなく、表面金属層２０は、１層構造としても構わない。
【００３１】
次いで、貫通孔１６内に肉厚の孔内金属層２８を形成すべく、銅被覆基板４２の両面にマスキング層４４，４４を形成する（マスキング層形成工程）。
【００３２】
本工程では、まず、図２（ｄ）に示すように、銅被覆基板４２の両面にめっきレジスト層としてのマスキング層４４を形成する。このマスキング層４４は、所定厚みのドライフィルム等のめっきレジストからなり、表面金属層２０の全体を覆うとともに、貫通孔１６の径方向内側に向かって張り出すように形成される。このとき、マスキング層４４は、表面金属層２０の厚さよりも長く張り出させる。ここで、後工程で形成されるべき孔内金属層２８の厚さＴは、マスキング層４４の張出部４４ａの長さＬと略同じとなるので、マスキング層４４の張出部４４ａの長さＬは、予め所望する孔内金属層２８の厚さＴとの関係においてＴ≦Ｌとなるように設定することが好ましい。
【００３３】
ここで、マスキング層４４には、図２（ｄ），（ｅ）から明らかなように、張出部４４ａ間にマスキング層貫通孔３８が設けられている。このマスキング層貫通孔３８は、めっき処理の際にめっき液の流通に用いられる。
【００３４】
次に、貫通孔１６内に孔内金属層２８を形成する（孔内金属層形成工程）。
本工程では、マスキング層４４を有する銅被覆基板４２に対し銅の電解めっきを施す。これにより、マスキング層４４から露出している貫通孔１６の内壁面に位置する連結部２６に優先的に銅を析出させ、マスキング層４４の張出部４４ａに沿って銅からなる孔内金属層２８が形成されていく（図２（ｅ））。ここで、図２（ｅ）から明らかなように、貫通孔１６内においては、連結部２６を介して孔内金属層２８が形成され、そして、この孔内金属層２８に囲まれた中央部分の空隙は、内側貫通孔４８となる。
【００３５】
なお、上記した孔内金属層２８を構成する金属としては、銅に限定されるものではなく、アルミニウム、金、ニッケル、半田等の材料を用いることができる。また、孔内金属層２８を形成する方法としては、電解めっき法に限定されるものではなく、無電解めっき法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、物理気相成長法（ＰＶＤ法）等を採用することもできる。
【００３６】
ここで、従来の放熱用スルーホールをめっき法により形成する場合、配線パターンとなるべき基板表面の金属層と放熱用スルーホールを構成する貫通孔内の金属層とは、同じ工程で一緒に形成される。このため、貫通孔内の金属層を厚くすると、表面の金属層も同じように厚くなる。このように、表面の金属層が厚くなると、微細な配線パターンの回路を形成することが困難となり、高密度回路の形成ができなかった。また、めっきの際の通電を制御して貫通孔内の金属層のみを厚くする方法も試みられたが、通電制御が煩雑で、孔内金属層のみ肉厚に形成することは容易ではなかった。これに対し、本発明の回路基板の製造方法は、予め表面には、高密度回路形成用の薄い表面金属層２０を形成しておき、その後、表面金属層２０を覆うとともに貫通孔内に張り出したマスキング層４４を形成してから孔内金属層２８を形成するので、表面金属層２０の厚さは増加させることなく、孔内金属層２８の厚さのみを肉厚にすることが容易にできる。
【００３７】
電解めっきが終了した後、マスキング層４４としてのドライフィルム等のめっきレジストを除去する（マスキング層除去工程）。
【００３８】
このように、マスキング層４４を除去することにより、図３（ａ）に示すように、表面金属層２０と、貫通孔１６内に設けられた孔内金属層２８であって、表面金属層２０よりも肉厚の孔内金属層２８とを備えた回路基板の半製品４６が得られる。
【００３９】
次いで、得られた半製品４６の表面金属層２０を配線パターンに形成する（パターン形成工程）。
本工程では、まず、表面金属層２０及び孔内金属層２８の露出した面の全体にドライフィルム等のエッチングレジストを形成する。その後、これら金属層において配線として残したい部分の上部に位置するエッチングレジストを残し、それ以外の部分のエッチングレジストを公知の方法により除去する。これにより、配線となるべき部分はエッチングレジストで保護され、配線となるべき部分以外の部分は露出した状態となる。この状態でエッチング処理を行うことにより、露出した金属層がエッチング除去され、配線パターンとなるべき表面金属層２０及び孔内金属層２８とともにその上のエッチングレジストが残った状態となる。
【００４０】
この後、エッチングレジストを除去することにより基板１４の表面には、図３（ｂ）に示すように、所定形状の配線パターン３０が表出する。
【００４１】
このようにして、基板１４の両方の面に形成された所定形状の配線パターン３０と、貫通孔１６内に形成された放熱用の孔内金属層２８とを備えた回路基板１が得られる（図３（ｂ））。本実施形態における回路基板１においては、図３（ｂ）から明らかなように、孔内金属層２８と接続された配線パターン３０（５４）が形成されている。この配線パターン３０は、その一部に後工程で電子部品３６を搭載するためのパッド５４となる部分を備えている。このパッド５４は、図３（ｂ）から明らかなように孔内金属層２８に接続されている。
【００４２】
このようにして得られた、放熱経路としての孔内金属層２８を備えた回路基板１には、その後、図１に示すように電子部品３６が実装される。ここで、例えば、電子部品３６としてはパワー半導体などの発熱する電子部品３６が用いられる。このパワー半導体などの発熱する電子部品３６は、パワー半導体の本体素子が保護用の樹脂に埋設されて形成されている。このパワー半導体などの発熱する電子部品３６においては、その下面に複数の下面電極（図示せず）が露出している。この下面電極は、半田３４によりパッド５４と接続されている。これにより、パワー半導体などの発熱する電子部品３６は、回路基板１上に固定される。
【００４３】
本発明の製造方法により得られる回路基板１は、電子部品用のパッド５４が放熱経路としての孔内金属層２８と接続されているので、電子部品３６で発生した熱を基板１４の反対側の面に効率良く伝達することができるので、放熱特性に優れている。
【００４４】
以上説明したように、本発明に係る回路基板１の製造方法は、放熱経路となるべき孔内金属層２８を、回路パターン３０となる表面金属層２０とは別に肉厚に形成することができるので、回路パターン３０の高密度化を阻害することなく、放熱特性に優れる回路基板１を効率良く製造することが可能となっている。
【００４５】
次に、第２及び第３の実施形態について説明する。これらの説明にあたり、既に説明した構成部材及び部位と同一の機能を発揮する物については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、既に説明した製造方法の工程と同じ工程については、その詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る回路基板２では、図４に示すように、２個の貫通孔１６が設けられており、これらの貫通孔１６は、互いの間隔が、回路基板１の貫通孔１６相互間の間隔よりも短くなる位置にそれぞれ設けられている。そして、これら貫通孔１６内における孔内金属層２８に囲まれた内側貫通孔４８内には、電気伝導性及び熱伝導性に優れた充填材料５０が充填されている。この充填材料５０は、バインダーの中に熱伝導性及び電気電導性を有するフィラーが分散されてなるものである。ここで、バインダーとしては、エポキシ樹脂、ウレタン、シリコーン、アクリル、ポリイミド、そのほかの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が用いられる。また、フィラーとしては、金粉、銀粉、銅粉、ニッケル粉、アルミニウム粉、カーボン粉、グラファイト粉等が用いられる。具体的な充填材料５０としては、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト、ニッケルペースト、アルミニウムペースト、カーボンペースト、グラファイトペースト等が挙げられる。
【００４７】
更に、図４から明らかなように、上記した充填材料５０で充填された内側貫通孔４８の上端面、孔内金属層２８の上端面及び貫通孔１６の周囲の表面金属層２０の上端面に上部パッド層５２が形成されており、一方、上記した充填材料５０で充填された内側貫通孔４８の下端面、孔内金属層２８の下端面及び貫通孔１６の周囲の表面金属層２０の下端面に下部パッド層５６が形成されている。これら上部パッド層５２及び下部パッド層５６は、内側貫通孔４８の上下部分を平坦化させ、この部分への電子部品の搭載や、回路パターンの形成を可能とする。上部パッド層５２及び下部パッド層５６を構成する金属材料としては、熱伝導性及び電気伝導性がともに優れているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、銅、ニッケル、金、半田等を用いることができる。
【００４８】
回路基板２においては、図４に示すように、上部パッド層５２の上に電子部品３６が半田等により搭載される。このように、電子部品３６が搭載された回路基板２は、以下のように機能する。
【００４９】
まず、電子部品３６が駆動されて発熱すると、その熱は、半田接続等により接続された部位を経て上部パッド層５２に伝わる。上部パッド層５２に伝わった熱は、上部パッド層５２の直下にある孔内金属層２８及び充填材料５０を介して下部パッド層５６に伝わり、そこから放散される。なお、下部パッド層５６には、図示しない放熱板等を接続させることが好ましい。この態様により、放熱特性がより向上する。
【００５０】
本発明の回路基板２においては、孔内金属層２８及び内側貫通孔４８に充填された充填材料５０が放熱経路となる。そして、この放熱経路は、電子部品３６の直下に形成されているので、電子部品３６で発生した熱を基板１４の反対側に効率良く伝達することができるので、放熱特性に優れている。また、回路基板２の場合、放熱経路の断面積は、内側貫通孔４８内に充填材料５０が存在することにより、回路基板１に比べて増加している。このため、回路基板１に比べ、より熱が伝わりやすく優れた放熱特性を発揮する。また、回路基板２は、放熱経路上にも電子部品３６の実装や回路パターンの形成ができるので、貫通孔１６同士の間隔を短くでき、回路パターンの高密度化が可能となっている。また、回路基板２においても、孔内金属層２８及び充填材料５０からなる放熱経路は、大電流を流すことが可能な大電流経路としても使用することができる。
【００５１】
上記した回路基板２は、以下のようにして製造される。
まず、貫通孔形成工程においては、各貫通孔１６同士の間隔が回路基板１の場合よりも短くなるように各貫通孔１６を形成する。
【００５２】
また、マスキング層除去工程とパターン形成工程との間に、内側貫通孔へ充填材料を充填する充填工程及びパッド用金属層を形成するパッド用金属層形成工程を追加する。
【００５３】
まず、充填工程では、図５（ｆ）に示されるような、マスキング層４４が除去されて得られた回路基板の半製品４６に対し、その内側貫通孔４８に充填材料５０を充填する（図６（ａ））。この充填材料５０は、上記したような銅ペーストや銀ペーストである。これらペーストは、内側貫通孔４８内に充填された後、加熱されて硬化させられる。そして、内側貫通孔４８からはみ出した部分については、研磨加工等により削り取られ、充填材料５０の上下の端面は平坦化される。
【００５４】
その後、図６（ｂ）に示すように、内側貫通孔４８に充填材料５０が充填された半製品４６の上下面を覆うようにパッド用金属層５８が形成される（パッド用金属層形成工程）。このパッド用金属層５８は、例えば、銅の電解めっき法により形成される。
【００５５】
ここで、パッド用金属層５８を形成する方法としては、電解めっき法に限定されるものではなく、無電解めっき法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、物理気相成長法（ＰＶＤ法）等を採用することもできる。また、パッド用金属層５８の材質としては、銅に限定されるものではなく、例えば、ニッケル、金、半田等を用いることができる。
【００５６】
次いで、パターン形成工程にて、上記したパッド用金属層５８を含め、表面金属層２０が所定形状にエッチングされ、所定の配線パターン３０が形成される（図６（ｃ））。そして、図６（ｃ）から明らかなよう、孔内金属層２８及び内側貫通孔４８に充填された充填材料５０からなる放熱経路に対応する位置に上部パッド層５２及び下部パッド層５６が形成される。このようにして回路基板２が得られる。
【００５７】
得られた回路基板２には、図４に示すように、パワー半導体などの発熱する電子部品３６が搭載される。
【００５８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る回路基板３は、第１の実施形態に係る回路基板１と以下の点で相違している。つまり、回路基板３は、孔内金属層２８が、貫通孔１６から突出し、且つ、表面金属層２０上に延びる延出部を含む点で回路基板１と相違している。
【００５９】
回路基板３は、図７に示すように、孔内金属層２８（本実施形態では、右側）が貫通孔１６の外側に突出している。詳しくは、孔内金属層２８は、貫通孔１６より基板１４の厚さ方向下側へ突出するとともに、この突出した部分が基板１４の下面１２に沿った方向に延びる延出部としてのフランジ２８ａを含んでいる。
【００６０】
このようなフランジ２８ａは、発熱する部品３６の搭載面とは反対側である基板１４の下面１２側に位置しており、放熱経路の表面積を拡大するので、放熱経路（孔内金属層２８）に伝わってきた熱の放散の高効率化に寄与する。なお、このようなフランジ２８ａは、一箇所の孔内金属層２８に設ける態様に限定されるものではなく、多数の孔内金属層２８に設けても構わない。これにより、放熱特性がより向上する。なお、フランジ２８ａには、図示しない放熱板等を接続させることが好ましい。この態様により、放熱特性がより向上する。
【００６１】
上記した回路基板３は、以下のようにして製造される。
銅被覆基板４２にマスキング層４４を形成するマスキング層形成工程において、基板１４の下面１２側にマスキング層４４を形成する際、例えば、図８（ｄ）に示すように、基板１４の右側の貫通孔１６に対応する箇所のマスキング層４４にフランジ形成用の開口部６０を設ける。この開口部６０は、図８（ｄ）から明らかなように、貫通孔１６の開口縁よりも貫通孔１６の径方向外側に位置する周壁６２により区画されている。つまり、開口部６０は、貫通孔１６よりも拡径された孔である。
【００６２】
次いで、孔内金属層形成工程において、図８（ｅ）に示すように、貫通孔１６内に位置付けられる孔内金属層２８の本体部分２８ｂと併せて上記した開口部６０に沿って金属層を成長させる。これにより、フランジ２８ａを有する孔内金属層２８が形成される。その後、マスキング層除去工程（図９（ａ））及び配線パターン形成工程（図９（ｂ））を経て回路基板３が得られる。
得られた回路基板３には、図７に示すように、パワー半導体などの発熱する電子部品３６が搭載される。
【００６３】
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第２の実施形態の回路基板において、孔内金属層に第３の実施形態のフランジ２８ａを設けることもできる。また、第３の実施形態の回路基板において、第２の実施形態の充填材料を内側貫通孔に充填することもできる。
また、第３の実施形態において、延出部としてのフランジ２８ａは、表面金属層２０ｂの任意の場所に形成することができる。
また、本発明の回路基板は、複数枚重ね合わせて多層構造の回路基板として用いることもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１，２，３      回路基板
１４            基板
１６            貫通孔
２０            表面金属層
２８            孔内金属層
２８ａ          フランジ
３０            配線パターン
３６            電子部品
４８            内側貫通孔
５０            充填材料
５２            上部パッド層
５４            パッド
５６            下部パッド層
【図１】
2014087470.tif 000003
【図２】
2014087470.tif 000004
【図３】
2014087470.tif 000005
【図４】
2014087470.tif 000006
【図５】
2014087470.tif 000007
【図６】
2014087470.tif 000008
【図７】
2014087470.tif 000009
【図８】
2014087470.tif 000010
【図９】
2014087470.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月27日(2015.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を有する絶縁性の基板と、
前記第１面及び前記第２面に設けられた表面金属層と、
前記第１面から前記第２面まで貫通した貫通孔と、
前記貫通孔の内壁面を覆うとともに前記第１面に設けられた表面金属層と前記第２面に設けられた表面金属層とを接続する孔内金属層と、
前記孔内金属層における前記第２面の側の端部に一体的に形成され、前記第２面の側の表面金属層上にて前記貫通孔を拡径する方向に延びる放熱用フランジと
を備えており、
前記孔内金属層及び前記放熱用フランジは、前記表面金属層の厚さよりも厚く設けられている
ことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記孔内金属層に囲まれて形成されている内側貫通孔と、
熱及び電気の伝導性を有する充填材料であって、前記内側貫通孔の中に充填された充填材料とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記充填材料で充填された前記内側貫通孔の端部に設けられた金属製のパッドを更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
請求項１に記載の回路基板の製造方法であって、
絶縁性の基板を準備し、この基板の第１面から、前記第１面とは反対側の第２面まで貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第１面及び前記第２面に表面金属層を形成する表面金属層形成工程と、
前記表面金属層を覆うとともに、前記貫通孔の開口縁から前記貫通孔の径方向内側へ前記表面金属層の厚さよりも長く張り出したマスキング層を形成するマスキング層形成工程と、
前記マスキング層に覆われずに露出している部分に金属層を成長させて孔内金属層を形成する孔内金属層形成工程と、
前記孔内金属層が形成された後、前記マスキング層を除去するマスキング層除去工程と、
前記表面金属層を配線パターンに形成する配線パターン形成工程と
を備えており、
前記マスキング層形成工程では、前記第２面の側に形成されたマスキング層に対して前記放熱用フランジが形成される予定の箇所に前記貫通孔の径よりも大きい径の開口部を形成し、
前記孔内金属層形成工程では、前記孔内金属層の形成と併せて前記開口部に沿って前記金属層を前記表面金属層よりも厚く成長させることにより前記放熱用フランジを形成する
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記孔内金属層形成工程にて、前記孔内金属層に囲まれた内側貫通孔が設けられるべく前記孔内金属層を形成し、前記孔内金属層形成工程よりも後段に、前記内側貫通孔の中に熱及び電気の伝導性を有する充填材料を充填する充填工程を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記充填工程よりも後段に、前記充填材料で充填された前記内側貫通孔上に金属製のパッドを形成するパッド形成工程を更に備えていることを特徴とする請求項５に記載の回路基板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を有する絶縁性の基板と、前記第１面及び前記第２面に設けられた表面金属層と、前記第１面から前記第２面まで貫通した貫通孔と、前記貫通孔の内壁面を覆うとともに前記第１面に設けられた表面金属層と前記第２面に設けられた表面金属層とを接続する孔内金属層と、前記孔内金属層における前記第２面の側の端部に一体的に形成され、前記第２面の側の表面金属層上にて前記貫通孔を拡径する方向に延びる放熱用フランジとを備えており、前記孔内金属層及び前記放熱用フランジは、前記表面金属層の厚さよりも厚く設けられていることを特徴とする回路基板が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明では、上記した回路基板の製造方法であって、絶縁性の基板を準備し、この基板の第１面から、前記第１面とは反対側の第２面まで貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第１面及び前記第２面に表面金属層を形成する表面金属層形成工程と、前記表面金属層を覆うとともに、前記貫通孔の開口縁から前記貫通孔の径方向内側へ前記表面金属層の厚さよりも長く張り出したマスキング層を形成するマスキング層形成工程と、前記マスキング層に覆われずに露出している部分に金属層を成長させて孔内金属層を形成する孔内金属層形成工程と、前記孔内金属層が形成された後、前記マスキング層を除去するマスキング層除去工程と、前記表面金属層を配線パターンに形成する配線パターン形成工程とを備えており、前記マスキング層形成工程では、前記第２面の側に形成されたマスキング層に対して前記放熱用フランジが形成される予定の箇所に前記貫通孔の径よりも大きい径の開口部を形成し、前記孔内金属層形成工程では、前記孔内金属層の形成と併せて前記開口部に沿って前記金属層を前記表面金属層よりも厚く成長させることにより前記放熱用フランジを形成することを特徴とする回路基板の製造方法が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【図１】本発明の第１の参考形態に係る回路基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の参考形態に係る回路基板の製造方法を順番に示す概略図である。
【図３】図２の続きを順番に示す概略図である。
【図４】本発明の第２の参考形態に係る回路基板を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の参考形態に係る回路基板の製造方法を順番に示す概略図である。
【図６】図５の続きを順番に示す概略図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る回路基板を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る回路基板の製造方法を順番に示す概略図である。
【図９】図８の続きを順番に示す概略図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（第１の参考形態）
本発明の第１の参考形態に係る回路基板１について、図面を参照して以下に説明する。
回路基板１は、上面（第１面）１０及び下面（第２面）１２を有する絶縁性の基板１４を備えている。この基板１４としては、絶縁性を有する基板であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維製の布を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板が挙げられる。この基板１４は、上面１０から下面１２にかけて形成された貫通孔１６を有している。なお、本参考形態では、貫通孔１６は２個形成されている。また、この基板１４の上面１０及び下面１２には、回路パターン３０としての表面金属層２０が設けられている。この表面金属層２０は、基板１４と接する第１金属層２２と、この第１金属層２２上に設けられた第２金属層２４とを有する２層構造をなしている。ここで、表面金属層２０を構成する金属材料としては、熱伝導性及び電気伝導性がともに優れているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、銅、ニッケル、金、半田等を用いることができる。また、第１金属層２２の金属材料及び第２金属層２４の金属材料は、同一の材料であっても、異なる材料であってもよい。また、図１から明らかなように、上面１０側の第２金属層２４と下面１２側の第２金属層２４とは、貫通孔１６の内壁に沿って延びる連結部２６により連結されている。この連結部２６は、第２金属層２４と同時に形成されるので、第２金属層２４の材料と同じ材料よりなる。なお、表面金属層２０については、上面１０側と下面１２側とを区別する場合は、上面１０側の表面金属層を２０ａの参照符号、下面１２側の表面金属層を２０ｂの参照符号で示す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
更に、上記した貫通孔１６内には、上面１０側の表面金属層２０ａと下面１２側の表面金属層２０ｂとを接続する孔内金属層２８が設けられている。この孔内金属層２８は、その厚さが表面金属層２０の厚さよりも厚く形成された金属層である。この第１の参考形態では、孔内金属層２８は、連結部２６を介して貫通孔１６の内壁に設けられている。このように、孔内金属層２８が設けられることにより、貫通孔１６内においては、かかる孔内金属層２８に囲まれた内側貫通孔４８が形成される。つまり、孔内金属層２８は、図１から明らかなように、中央部分に基板１４の上面１０側から下面１２側に向かって設けられた内側貫通孔４８を有するリング形状をなしている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ここで、本参考形態においては、予め銅箔が貼付されている両面銅張り板４０を準備し、この両面銅張り板４０に貫通孔を設けるが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、銅箔が貼付されていない絶縁性の基板１４に対し、貫通孔を設けるだけでもよい。また、基板１４に貫通孔を設けてから後工程にてかかる基板１４の表面にめっき法や蒸着法で銅の膜を形成してもよい。更に、基板１４に対し、工程中にてめっき法や蒸着法で銅の膜を形成しその後貫通孔を設けてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ここで、第２金属層２４としての薄膜を形成する方法としては、無電解めっき法に限定されるものではなく、電解めっき法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、物理気相成長法（ＰＶＤ法）等を採用することもできる。また、第２金属層２４の材質としては、銅に限定されるものではなく、例えば、ニッケル、金、半田等を用いることができる。
なお、本参考形態では、表面金属層２０は、２層構造としたが、本発明は、この態様に限定されるものではなく、表面金属層２０は、１層構造としても構わない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
このようにして、基板１４の両方の面に形成された所定形状の配線パターン３０と、貫通孔１６内に形成された放熱用の孔内金属層２８とを備えた回路基板１が得られる（図３（ｂ））。本参考形態における回路基板１においては、図３（ｂ）から明らかなように、孔内金属層２８と接続された配線パターン３０（５４）が形成されている。この配線パターン３０は、その一部に後工程で電子部品３６を搭載するためのパッド５４となる部分を備えている。このパッド５４は、図３（ｂ）から明らかなように孔内金属層２８に接続されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に、第２の参考形態及び第１の実施形態について説明する。これらの説明にあたり、既に説明した構成部材及び部位と同一の機能を発揮する物については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、既に説明した製造方法の工程と同じ工程については、その詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（第２の参考形態）
第２の参考形態に係る回路基板２では、図４に示すように、２個の貫通孔１６が設けられており、これらの貫通孔１６は、互いの間隔が、回路基板１の貫通孔１６相互間の間隔よりも短くなる位置にそれぞれ設けられている。そして、これら貫通孔１６内における孔内金属層２８に囲まれた内側貫通孔４８内には、電気伝導性及び熱伝導性に優れた充填材料５０が充填されている。この充填材料５０は、バインダーの中に熱伝導性及び電気電導性を有するフィラーが分散されてなるものである。ここで、バインダーとしては、エポキシ樹脂、ウレタン、シリコーン、アクリル、ポリイミド、そのほかの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が用いられる。また、フィラーとしては、金粉、銀粉、銅粉、ニッケル粉、アルミニウム粉、カーボン粉、グラファイト粉等が用いられる。具体的な充填材料５０としては、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト、ニッケルペースト、アルミニウムペースト、カーボンペースト、グラファイトペースト等が挙げられる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る回路基板３は、第１の参考形態に係る回路基板１と以下の点で相違している。つまり、回路基板３は、孔内金属層２８が、貫通孔１６から突出し、且つ、表面金属層２０上に延びる延出部を含む点で回路基板１と相違している。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第２の参考形態の回路基板において、孔内金属層に第１の実施形態のフランジ２８ａを設けることもできる。また、第１の実施形態の回路基板において、第２の参考形態の充填材料を内側貫通孔に充填することもできる。
また、第１の実施形態において、延出部としてのフランジ２８ａは、表面金属層２０ｂの任意の場所に形成することができる。
また、本発明の回路基板は、複数枚重ね合わせて多層構造の回路基板として用いることもできる。
【国際調査報告】
2014087470.tif 000012
2014087470.tif 000013
2014087470.tif 000014
2014087470.tif 000015
2014087470.tif 000016
2014087470.tif 000017
2014087470.tif 000018