(57)【要約】【課題】従来、配線を絶縁層に埋め込んでなる放熱基板の場合、配線をファインパターン化（配線の配線幅や配線隙間を小さくすること）するには、配線の薄層化が必要であるため、配線をファインパターン化するほど、配線に実装した電子部品の放熱効果が影響を受けやすいという課題を有していた。【解決手段】ファインパターン形成に有利な肉薄の第１のリードフレーム１０や、伝熱効率の高い肉厚の第２のリードフレーム１１等からなる複数のリードフレームを厚み方向に積層した状態で、伝熱層１２に埋め込み、金属板１３の上に固定することで、リードフレームをファインパターン化した場合でも、その放熱性に影響を与えにくい熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供する。【選択図】図１
2008098491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる熱伝導基板であって、
前記リードフレームは、複数枚のリードフレームが厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項２】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる伝熱基板であって、
前記リードフレームの一部分以上は、複数枚のリードフレームが厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項３】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる伝熱基板であって、
前記リードフレームの一部分以上は、異なる厚みのリードフレームが複数枚、厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項４】
金属板と、
前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、
前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、
からなる伝熱基板であって、
前記リードフレームの一部分以上は、異なるパターン形状のリードフレームが複数枚、厚み方向に積層したものである熱伝導基板。
【請求項５】
伝熱層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、
アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、
を含む請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項６】
複数のリードフレームの内、少なくとも一つ以上は、タフピッチ銅もしくは無酸素銅である請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項７】
複数のリードフレームの内、少なくとも一つ以上は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料である請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導基板。
【請求項８】
少なくとも、
複数のリードフレームを、位置合わせした状態で厚み方向に固定する工程と、
金属板上において、伝熱材に、前記複数枚のリードフレームを埋め込む工程と、
前記伝熱材を硬化させる工程と、
を含む熱伝導基板の製造方法。
【請求項９】
少なくとも、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだ複数枚のリードフレームと、から構成された熱伝導基板と、
前記リードフレーム上に実装した電子部品と、からなる回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器のパワー半導体等を用いた電源回路や、高輝度の発光ダイオード等を用いたバックライト等の照明機器の製造に使用される熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、パワー半導体等を用いた電源回路や、高輝度の発光ダイオード（あるいは半導体レーザー）等を用いたバックライト等の照明機器の製造に使用される熱伝導基板は、配線パターンの緻密化（例えば、パワー半導体や発光ダイオードを高密度に実装するための配線パターンのファインパターン化）が求められている。
【０００３】
図１０（Ａ）（Ｂ）は、従来の熱伝導基板の一例を示す斜視断面図である。図１０（Ａ）は、従来の熱伝導基板の斜視断面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）において、配線１は、絶縁層２の内部に埋め込まれている。そして絶縁層２は、配線１を少なくとも一部を埋め込んだ状態で、金属板３の上に固定されている。そして配線１の上に、電子部品４を、矢印９ａに示すように実装する。また電子部品４と配線１の間に、ワイヤー５等を用いて配線することができる。
【０００４】
図１０（Ｂ）は、従来の熱伝導基板の放熱メカニズムを説明する斜視断面図である。図１０（Ｂ）において、電子部品４に発生した熱は、配線１を矢印９ｂに示すように広がる。同時に電子部品４に発生した熱は、配線１を介し矢印９ｃに示すように、絶縁層２を介して、金属板３に伝わり、放熱される。
【０００５】
次に、従来の熱伝導基板のファインパターン化について、図１１（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、ファインパターン化した従来の熱伝導基板の断面図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において、配線１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃに埋め込まれた状態で、金属板３ａ、３ｂ、３ｃに埋め込まれている。ここで配線１ａ〜１ｃの違いは、配線厚み６ａ〜６ｃや配線幅７ａ〜７ｃである。図１１（Ａ）はファインパターン化する前、図１１（Ｂ）はファインパターン化した後、図１１（Ｃ）は更なるファインパターン化をした後に相当する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、配線１ａ〜１ｃをファインパターン化する（例えば、配線間の隙間を縮める、配線幅を細くする、配線ピッチを詰める等）場合、配線厚み６ａ〜６ｃが薄くせざるをえない。このように配線１ａ〜１ｃをファインパターン化するほど、配線厚み６ａ〜６ｃの厚みは、どんどん薄くなってしまう。その結果、配線１ａ〜１ｃを介して、電子部品４に発生した熱を放熱する場合、その熱伝導性を低下させてしまう可能性が発生する。
【０００６】
これは配線１ａ〜１ｃを一般的なエッチング工法やプレス工法で作成する場合、実用的に配線厚み６ａが、配線厚み６ａや配線幅７ａの最小値（あるいは加工限界）となるためである。例えば電子部品４を放熱させるために配線厚み６ａを５００μｍとした場合、配線幅７ａの最小値が５００μｍ、配線間隔８ａの最小幅が５００μｍとなってしまう。そこで配線をファインパターン化するため（例えば図１１（Ｂ）に示すようにして）、配線幅７ｂを２００μｍ、配線間隔８ｂを２００μｍとした場合、配線厚み６ｂは２００μｍより厚くすることは困難となる。同様に配線幅７ｃを１００μｍ、配線間隔８ｃを１００μｍとした場合、配線厚み６ｃも１００μｍと薄くせざるをえない。このように、配線パターンをファイン化するためには、配線厚み６ａ〜６ｃを薄くせざるをえない。その結果、配線１ａ〜１ｃの断面積が小さくなり、電子部品４の放熱効果が低下する。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特許第３３１２７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように従来の熱伝導基板では、配線１をファインパターン化しようとするほど（例えば配線幅７を細くする、配線間隔８を細くする）ほど、配線厚み６ａ〜６ｃを薄くする必要があった。その結果、配線１がファインパターン化するほど、配線１を用いた放熱基板の放熱性が低下する可能性があった。
【０００９】
本発明は、配線をファインパターン化した場合でも、その放熱性が影響を受けにくい熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、金属板と、前記金属板の上に固定したシート状の伝熱層と、前記伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレームは、複数のリードフレームが厚み方向に積層している熱伝導基板である。
【００１１】
このような構成によって、伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームをファインパターン化（例えば、リードフレームの幅を狭くしたり、複数のリードフレームの隙間を狭くしたり）した場合でも、必要に応じて複数のリードフレームを厚み方向に積層しているため、熱伝導基板の配線パターンをファイン化しても、その放熱性が影響を受けにくく、各種回路モジュールの小型化を実現する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、伝熱層に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームをファインパターン化した場合でも、その放熱性を保持できるため、放熱が必要なパワー系の半導体や、高輝度の発光ダイオード等を高密度実装することができ、各種回路モジュールやこれらを用いた機器の小型化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。
【００１４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における熱伝導基板について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ本発明の実施の形態における放熱基板の上面図及び断面図である。図１（Ａ）（Ｂ）において、１０は第１のリードフレーム、１１は第２のリードフレームである。１２は伝熱層、１３は金属板、１４は矢印、１５はリードフレーム厚み、１６はリードフレーム幅、１７はリードフレーム隙間である。
【００１６】
図１（Ａ）は、熱伝導基板の一部を示す上面図であり、熱伝導基板の一部を抜き取るようにして図示したものであり、第１のリードフレーム１０による複雑なパターン部や、取り出し電極部（外部機器との接続部分）等は図示していない。図１（Ａ）において、熱伝導基板の表面は、電子部品等の配線部に相当する第１のリードフレーム１０と、前記配線の絶縁部分に相当する伝熱層１２で覆われている。なお図１（Ａ）（Ｂ）において、熱伝導基板の特徴を説明するために、ソルダーレジスト等は図示していない。また図１（Ａ）においては、第１のリードフレーム１０は、互いに太さが異なる平行するパターンを例としているが、これにこだわる必要は無く、一般的な回路パターンに対応していることは言うまでもない。
【００１７】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の矢印１４部分での断面図である。図１（Ｂ）において、金属板１３の上に、伝熱層１２を用いて、第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１を埋め込み（第１のリードフレーム１０の表面は露出状態）、固定している。ここで第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１は、必要部分の放熱性を高めるために厚み方向に積層、一体化したものである。
【００１８】
図１（Ｂ）において、リードフレーム厚み１５は、第１のリードフレーム１０の厚みを示している。実施の形態においては、放熱基板のファインパターン化を実現するために、電子部品を実装するために表層に露出した第１のリードフレーム１０をファインパターンとしている。そして第１のリードフレーム１０をファインパターン化することで、熱伝導性が低下した分の熱伝導を、積層した第２のリードフレーム１１で補う。
【００１９】
ここで熱伝導基板の仕様用途に応じて、積極的に第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１との厚みを変え、あるいは複数のリードフレームの積層枚数を変え、あるいは複数のリードフレームのパターン形状を変える。
【００２０】
例えばファインパターン化が必要な（例えば、図１（Ａ）のような表層のパターン部分では）、第１のリードフレーム１０に、一般的なエッチング工法やプレス工法でファインパターンの成形が容易な、肉薄（例えば、リードフレーム厚み１５として、０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍのような）の部材を用いる。
【００２１】
このようにして図１（Ａ）（Ｂ）では、電子部品（図示していない）を実装する表層側にファイン化の容易な肉薄の第１のリードフレーム１０を、金属板１３側にはファイン化が困難な肉厚の（その分、熱伝導に優れた）第２のリードフレーム１１を用いている。なお用途に応じては、電子部品（図示していない）を実装する表面側に肉厚なリードフレームを（例えば第２のリードフレーム１１を）、金属板１３側にファイン化が容易な肉薄の第１のリードフレーム１０を、と組み合わせても良い。
【００２２】
次に、図２（Ａ）（Ｂ）を用いて、熱伝導基板の放熱メカニズムについて説明する。図２（Ａ）（Ｂ）は、熱伝導基板の放熱メカニズムを説明する斜視断面図である。図２（Ａ）は、熱伝導基板の表面に、電子部品を実装する様子を示すものであり、１８は発光ダイオードやレーザー、パワー半導体等の放熱が必要な電子部品である。１９は電子部品１８の半田付け用の外部電極等となる端子であるが、端子形状にこだわる必要は無く、例えばベアチップ実装時に用いるワイヤであっても良い。
【００２３】
図２（Ａ）において、肉薄の第１のリードフレーム１０と、肉厚の第２のリードフレーム１１とは、互いに厚み方向に積層した状態で、伝熱層１２に埋め込んでいる。そして少なくとも第１のリードフレーム１０と、第２のリードフレーム１１とからなる複数のリードフレームが厚み方向に積層された状態で、これを少なくとも一部を埋め込んだ伝熱層１２を、金属板１３の上に固定している。そして電子部品１８を、矢印１４ａに示すように、第１のリードフレーム１０の露出状態の表面に実装する。なお電子部品１８の端子１９の一部は、省略しており図示していない。
【００２４】
図２（Ｂ）は、熱伝導基板の表面に実装した電子部品１８を放熱させる様子を示している。図２（Ｂ）において、電子部品１８は、第１のリードフレーム１０に実装している。そして電子部品１８に発生した熱は、矢印１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに示すように広がる。矢印１４ｂは、第１のリードフレーム１０を通じて、電子部品１８に発生した熱が、平面方向に（第１のリードフレーム１０のパターンに沿って）広がる様子を示す。矢印１４ｃは、電子部品１８に発生した熱が、肉厚の第２のリードフレーム１１を通じて、平面方向（第２のリードフレーム１１のパターンに沿って）広がる様子を示す。ここで第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１は、互いに厚み方向に積層、密着、一体化することで、電子部品１８に発した熱は、第１のリードフレーム１０のみならず、第２のリードフレーム１１を介して放熱させている。
【００２５】
また第２のリードフレーム１１に伝わった熱は、伝熱層１２を介して、金属板１３に広がる。このように、本実施の形態では、電子部品１８に発生した熱は、第１のリードフレーム１０のみならず、第２のリードフレーム１１を介して、広範囲（あるいは大面積）に広がり、更に第２のリードフレーム１１から金属板１３へ逃げる。ここで第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１に、放熱性の高い金属（例えば、銅やアルミニウム）を用いることで、優れたヒートスプレッダー効果（発熱部分を広げる効果、例えば発熱している電子部品をサーモビューア等で観察した場合の各温度域の面積を意味する。なおヒートスプレッダー効果が高いということは、放熱性に優れていることを意味する）。
【００２６】
なお図２（Ａ）（Ｂ）において、電子部品１８の実装方法は端子１９等を用いた半田付け（半田は図示していない）に限定するものではなく、ワイヤーやバンプ（共に図示していない）を用いた実装方法を用いることができる。また電子部品１８の端子１９は、複数個有っても良い。これは、高輝度ＬＥＤの場合の端子数は２個の場合が多いが、パワートランジスタの場合３個以上、パワー半導体の場合、更に多くの端子が必要なためである。
【００２７】
このように複数の端子を有する電子部品を高密度実装するためには、配線のファインパターン化が必要となる。本実施の形態の場合、第１のリードフレーム１０だけでは必要な放熱が得られない場合、第２のリードフレーム１１を用いることもできる。その結果、図１（Ａ）（Ｂ）等に示すように、肉薄の第１のリードフレーム１０だけからなるファインパターンの配線を引き回すこともできる。
【００２８】
ここで、第１のリードフレーム１０の厚みは、０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍ（望ましくは０．０２〜０．１５ｍｍ、更に望ましくは０．０５〜０．１０ｍｍ）が良好である。厚みが０．０１ｍｍ未満の場合、リードフレーム幅１６が０．０１ｍｍ、リードフレーム隙間１７が０．０１ｍｍ程度のファインパターンを得ることができるが、ゴミや異物の影響を受けやすくなる。例えば第１のリードフレーム１０の厚みを０．０５ｍｍとした場合、リードフレーム幅１６を０．０５ｍｍ、リードフレーム隙間１７を０．０５ｍｍとすることができ、最小ピッチ（ピッチは、リードフレーム幅１６とリードフレーム隙間１７の合計に相当）を０．１ｍｍとすることができる。
【００２９】
また第２のリードフレーム１１の厚みは０．１０〜２．００ｍｍ（望ましくは０．２〜１．００ｍｍ、更に望ましくは０．３〜０．５ｍｍ）が良好である。厚みが０．１０未満の場合、放熱効果が低い場合がある。また厚みが２．００ｍｍを超えた場合、加工性に課題が発生する可能性がある。
【００３０】
なお第１のリードフレーム１０と、第２のリードフレーム１１を同じ厚みにすることも可能である。またこれらリードフレームを複数重ねても良い。なお重ねる枚数は１０枚以下が望ましい。１０枚を超える場合、高精度に積層することが難しくなる場合がある。
【００３１】
次に、図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、複数のリードフレームの積層方法について説明する。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、複数のリードフレームの積層を説明する断面図である。図３（Ａ）は第１のリードフレーム１０の断面図、図３（Ｂ）は第２のリードフレーム１１の断面図、図３（Ｃ）は複数のリードフレームの例として、第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１を、厚み方向に一体化する様子を説明する断面図に相当する。図３（Ａ）において、第１のリードフレーム１０は、所定の部材（図示していない）を、エッチング工法や金型を用いたプレス打抜き工程（図示していない）を経て、作成したものである。次に図３（Ｂ）に示すように、第２のリードフレーム１１も、第１のリードフレーム１０同様に加工する。次に図３（Ｃ）に示すように、第１のリードフレーム１０と、第２のリードフレーム１１を互いに位置合わせし、厚み方向に積層し、一体化（あるいは固定）する。ここで矢印１４は、プレス装置（図示していない）あるいは溶接装置（超音波溶接装置やスポット溶接装置、プロジェクション溶接装置、レーザー溶接等）による一体化を示す。こうして、第１のリードフレーム１０と、第２のリードフレーム１１を、厚み方向に積層し、一体化する。
【００３２】
次に図４〜図６を用いて、熱伝導基板の製造方法について説明する。図４〜図６は、熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図である。図４において、２０はプレス装置、２１はフィルム、２２は伝熱材である。図４において、第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１は、図３のようにして一体化したものであり、これを金属板１３の上に、伝熱材２２を介してセットする。そしてこれらを図４に示すようにプレス装置２０にセットする。なお図４において、金型等は図示していない。そして第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１、伝熱材２２や、金属板１３を、プレス装置２０を用いて矢印１４の方向にプレスし一体化する。
【００３３】
図５は、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１を伝熱材２２にプレスして埋め込み、一体化する様子を示す。図５において、伝熱材２２等をプレス時に加熱することで、伝熱材２２を軟化できるため、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１、金属板１３の表面との密着性を高めたり、隙間まで満遍なく回り込ませることができる。また図５に示すように、フィルム２１を、第１のリードフレーム１０と、金型（図示していない）の間に挟んでおくことで、伝熱材２２がプレス装置２０や金型（図示していない）の表面に、汚れとして付着することを防止できる。
【００３４】
図６は、プレスが終了した様子を示す。図６の矢印１４が示すように、プレス装置２０を互いに引き離す。更にフィルム２１を、第１のリードフレーム１０の表面から引き剥がす。こうして、金属板１３の表面に、伝熱材２２によって第１のリードフレーム１０と第２のリードフレーム１１を固定する。ここで、プレス条件を調整することで、第２のリードフレーム１１のみならず、第１のリードフレーム１０も伝熱材２２に埋め込むことができる。そして伝熱材２２を熱硬化させ、伝熱層１２とする。こうして図１（Ａ）（Ｂ）に示した放熱基板を作成する。なお伝熱材２２の熱硬化工程は、プレス装置２０の中で行っても良いが、これら部材を所定形状に成形した後、加熱硬化炉の中で硬化させても良い。なおフィルム２１を引き剥がした後で、伝熱材２２を硬化させることで、フィルム２１に安価な（耐熱性の低い）材料を使うことができる。こうすることで、フィルム２１が加熱硬化炉の中で寸法変化してしまい、熱伝導基板の表面形状に影響を与えることを防止する。
【００３５】
更に詳しく説明する。伝熱層１２と、第１のリードフレーム１０の表面は、同一面（望ましくは互いの段差５０μｍ以下、更に望ましくは２０μｍ以下、更には１０μｍ未満）とすることで、ソルダーレジスト（図示していない）の形成が容易となる。なお第１のリードフレーム１０の半田付けしない面に、ソルダーレジストを形成することで、第１のリードフレーム１０の上で半田が濡れ広がり過ぎることを防止できる。また伝熱層１２と第１のリードフレーム１０との間の厚み段差が小さい分、ソルダーレジストの厚みバラツキが発生しにくく、ソルダーレジストの厚みを薄く設定できる。その結果、ソルダーレジストの膜厚が放熱性に影響を与えにくくなり、電子部品の実装性を高められる。またフィルム２１を剥がした後、第１のリードフレーム１０や伝熱層１２の表面をバフ研磨等を行って、更にバリ取りや汚れを除去することが望ましい。
【００３６】
ここでシート状の伝熱層１２としては、樹脂とフィラーとからなる伝熱性のコンポジット材料を用いることができる。例えば無機フィラー７０重量％以上９５重量％以下と、熱硬化性樹脂５重量％以上３０重量％以下の部材が望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が適当である（０．１μｍ未満の場合、樹脂への分散が難しくなり、また１００μｍを超えると伝熱層１２の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える）。そのため伝熱層１２における無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために７０から９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３μｍと平均粒径１２μｍの２種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、伝熱層１２の熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となる。なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでもよい。
【００３７】
なお無機フィラーを用いると、放熱性を高められるが、特に酸化マグネシウムを用いると線熱膨張係数を大きくできる。また酸化ケイ素を用いると誘電率を小さくでき、窒化ホウ素を用いると線熱膨張係数を小さくできる。こうして伝熱層１２としての熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを形成することができる。なお熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合、熱伝導基板の放熱性に影響を与える。また熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より高くしようとした場合、フィラー量を増やす必要があり、プレス時の加工性に影響を与える場合がある。
【００３８】
なお熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。伝熱層１２の厚みは、薄くすれば、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１からの熱を金属板１３に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となる。また伝熱層１２の厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さである５０μｍ以上１０００μｍ以下に設定すれば良い。
【００３９】
次に第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１（以下、これらリードフレームと呼ぶ）の材質について説明する。これらリードフレームの材料としては、銅を主体とするもの（例えば銅板）が望ましい。これは銅が熱伝導性と導電率が共に優れているためである。例えば、タフピッチ銅（合金記号：Ｃ１１００）や無酸素銅（合金記号：Ｃ１０２０）等を用いることが望ましい。こうした材料は原料の電気銅を溶解して製造したものである。ここでタフピッチ銅は、銅中に酸素を残した精錬銅であり、電気伝導性や加工性に優れている。タフピッチ銅の場合、例えばＣｕ９９．９０ｗｔ％以上、無酸素銅の場合、例えばＣｕ９９．９６ｗｔ％以上が望ましい。銅の純度が、これら数字未満の場合、不純物（例えば酸素の影響によるＣｕ２Ｏの含有量が大きくなるので）の影響によって、加工性のみならず熱伝導性や電気伝導性に影響を受ける場合がある。こうした部材は安価であり、量産性に優れている。
【００４０】
更に必要に応じて各種銅合金を選ぶことも出来る。例えば、第１のリードフレーム１０として、加工性や、熱伝導性を高めるためには、銅素材に銅以外の少なくともＳｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ等の群から選択される少なくとも１種類以上の材料とからなる合金を使うことも可能である。例えばＣｕを主体として、ここにＳｎを加えた、銅材料（以下、Ｃｕ＋Ｓｎとする）を用いることができる。Ｃｕ＋Ｓｎ銅材料（あるいは銅合金）の場合、例えばＳｎを０．１重量％以上０．１５重量％未満添加することで、その軟化温度を４００℃まで高められる。比較のためＳｎ無しの銅（Ｃｕ＞９９．９６重量％）を用いて、第１のリードフレーム１０を作成したところ、導電率は低いが、出来上がった熱伝導基板において特に形成部等に歪みが発生する場合があった。そこで詳細に調べたところ、その材料の軟化点が２００℃程度と低いため、後の部品実装時（半田付け時）に変形する可能性があることが予想された。一方、Ｃｕ＋Ｓｎ＞９９．９６重量％の銅系の材料を用いた場合、実装された各種部品の発熱の影響は特に受けなかった。また半田付け性やダイボンド性にも影響が無かった。そこでこの材料の軟化点を測定したところ、４００℃であることが判った。このように、銅を主体として、いくつかの元素を添加することが望ましい。銅に添加する元素として、Ｚｒの場合、０．０１５重量％以上０．１５重量％の範囲が望ましい。添加量が０．０１５重量％未満の場合、軟化温度の上昇効果が少ない場合がある。また添加量が０．１５重量％より多いと電気特性に影響を与える場合がある。また、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｐ等を添加することでも軟化温度を高くできる。この場合、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％未満、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％未満、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％未満が望ましい。そしてこれらの元素は、この範囲で単独、もしくは複数を添加することで、銅素材の軟化点を高くできる。なお添加量がここで記載した割合より少ない場合、軟化点上昇効果が低い場合がある。またここで記載した割合より多い場合、導電率への影響の可能性がある。同様に、Ｆｅの場合０．１重量％以上５重量％以下、Ｃｒの場合０．０５重量％以上１重量％以下が望ましい。これらの元素の場合も前述の元素と同様である。
【００４１】
なおこれらリードフレームに使う銅材料の引張り強度は、６００Ｎ／平方ｍｍ以下が望ましい。引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍを超える材料の場合、これらリードフレームの加工性に影響を与える場合がある。一方、引張り強度が６００Ｎ／平方ｍｍ以下（更にこれらリードフレームに微細で複雑な加工が必要な場合、望ましくは４００Ｎ／平方ｍｍ以下）とすることでスプリングバック（必要な角度まで曲げても圧力を除くと反力によってはねかえってしまうこと）の発生を抑えられ、形成精度を高められる。このようにこれらリードフレームの材料としては、Ｃｕを主体とすることで導電率を下げられ、更に柔らかくすることで加工性を高められ、更にこれらリードフレームによる放熱効果も高められる。なおこれらリードフレームに使う銅合金の引張り強度は、１０Ｎ／平方ｍｍ以上が望ましい。これは一般的な鉛フリー半田の引張り強度（３０〜７０Ｎ／平方ｍｍ程度）に対して、これらリードフレームに用いる銅合金はそれ以上の強度が必要なためである。これらリードフレームに用いる銅合金の引張り強度が、１０Ｎ／平方ｍｍ未満の場合、これらリードフレーム上に電子部品等を半田付け実装する場合、半田部分ではなくてこれらリードフレーム部分で凝集破壊する可能性がある。なおファインパターン加工用に第１のリードフレーム１０を、加工性（例えば、プレスによる打抜き性）に優れた銅組成とし、第２のリードフレーム１１と、異なる合金組成とすることができる。ここで異なる合金組成としては、銅以外の不純物組成である酸素、硫黄、鉄、鉛、スズ、ビスマス、ニッケル、銀、アンチモン、砒素、燐、珪酸からなる群のうち、少なくとも１種類以上の元素が０．１ｐｐｍ以上、望ましくは１ｐｐｍ以上異なるものを使うことが望ましい。ここで第１のリードフレーム１０と、第２のリードフレーム１１との組成比較した場合、これら不純物の元素が０．１ｐｐｍ未満の場合、組成のバラツキの影響の影響を受けたり、分析が困難になる場合があるためである。またこれら不純物の差が０．１ｐｐｍ未満の場合、電気特性や熱伝導性にも差が発生しにくい。
【００４２】
なお第１のリードフレーム１０の、伝熱層１２から露出している面（電子部品等の実装面）に、予め半田付け性を改善するように半田層や錫層を形成しておくことも有用である。なお第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１の伝熱層１２に接する面（もしくは埋め込まれた面）には、半田層は形成しないことが望ましい。このように伝熱層１２と接する面に半田層や錫層を形成すると、半田付け時にこの層が柔らかくなり、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１と、伝熱層１２との接着性（もしくは結合強度）に影響を与える場合がある。
【００４３】
また金属板１３は、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いる。特に本実施の形態では、金属板１３の厚みを１ｍｍ（望ましくは０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の厚み）としているが、その厚みは製品仕様に応じて設計できる（なお金属板１３の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、放熱性や強度的に不足する可能性がある。また金属板１３の厚みが５０ｍｍを超えると、重量面で不利になる）。金属板１３としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、伝熱層１２を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部（あるいは凹凸部）を形成しても良い。全膨張係数は８〜２０ｐｐｍ／℃としており、本発明の熱伝導基板や、これを用いた電源ユニット全体の反りや歪みを小さくできる。またこれらの部品を表面実装する際、互いに熱膨張係数をマッチングさせることは信頼性的にも重要となる。
【００４４】
次に、図７、図８を用いて、本発明の放熱基板を用いた回路モジュールについて説明する。回路モジュールによっては、一つの熱伝導基板の上に、放熱を必要とする電子部品（例えば、電源回路等で大電流で駆動するパワー半導体等、以下、パワー電子部品と呼ぶ）と、一般電子部品（信号処理を行うための、微弱電流で駆動する信号用半導体等であり以下、一般電子部品と呼ぶ）とを、隣接して高密度実装する必要がある。これはパワー電子部品と、一般電子部品を別々の基板（例えばパワー電子部品等を放熱基板、一般電子部品等をガラスエポキシ基板）に実装した場合、互いの基板を配線を介して接続する必要が生じ、この配線がノイズの影響を受けやすくなる。その結果、回路モジュールが誤動作する可能性が増加する。
【００４５】
図７（Ａ）（Ｂ）は、回路モジュールの一例を示す上面図及び断面図である。これら回路モジュールでは、パワー電子部品と一般電子部品を隣接した状態で高密度実装している。図７（Ａ）（Ｂ）において、２３は点線であり、点線２３ａは一般電子部品、点線２３ｂはパワー電子部品を示す。図７（Ａ）において、熱伝導基板の表面には、少なくとも第１のリードフレーム１０ａ、１０ｂと伝熱層１２が露出している（図７（Ｂ）に示すように第１のリードフレーム１０ａの下には、第２のリードフレーム１１を積層一体化している）。一方、第１のリードフレーム１０ｂの下には、第２のリードフレーム１１を形成していない。その分、第２のリードフレーム１１のファインパターン化が容易となる。そして、第１のリードフレーム１０ｂをファインパターン化し、一般電子部品を高密度に実装する。このようにして、局所的にファイン化した第１のリードフレーム１０ｂの下に、第２のリードフレーム１１を形成しないことで、第１のリードフレーム１０ａ、１０ｂと、第２のリードフレーム１１の位置合わせや、一体化工程が容易となる。
【００４６】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の矢印１４ｂにおける断面図である。図７（Ｂ）において、パワー半導体等の電子部品１８ｂは、第２のリードフレーム１１が積層された第１のリードフレーム１０ａの上に実装している。そしてパワー半導体等の電子部品１８ｂに発生した熱は、矢印１４ｃに示すように第１のリードフレーム１０ａのみならず第２のリードフレーム１１を介して、放熱する。
【００４７】
このように、複数のリードフレームを厚み方向に積層する際、積層を局所的なものとすることができる。またリードフレームのパターン形状を異ならせる（例えば、第１のリードフレーム１０よりも、第２のリードフレーム１１を一回り小さくする）ことで、積層時の位置ズレを防止できる。そして放熱が要求されない部分を、肉薄の第１のリードフレーム１０だけで構成することで、ファインパターン化が容易となる。
【００４８】
次にパワー電子部品をフェイスダウン実装等によって高密度実装する回路モジュールについて説明する。図８（Ａ）（Ｂ）は電子部品をフェイスダウン実装した様子を示す上面図及び断面図である。図８（Ａ）において、第１のリードフレーム１０は、リードフレーム隙間１７ａ、１７ｂを介して絶縁している。ここでパワー電子部品（例えば、発光ダイオード等）を、表面実装する場合、リードフレーム隙間１７ａ、１７ｂをより小さくする方が、発光効率を高められる（あるいは複数個の発光ダイオードを互いに近づけて実装することができる）。こうした場合、リードフレーム隙間１７ａ、１７ｂは、小さければ小さい程、望ましい。図８（Ａ）の矢印１４ｂにおける断面図が、図８（Ｂ）である。図８（Ｂ）に示すよう、第１のリードフレーム１０は、肉薄である分、リードフレーム隙間１７を狭くできる。一方、第２のリードフレーム１１は、第１のリードフレーム１０より肉厚である分、放熱効果を高められる。図８（Ａ）（Ｂ）における矢印１４ａ、１４ｃはそれぞれ電子部品１８（図８（Ａ）では点線２３で図示）に発生した熱が広がる様子を示す。なお図８（Ｂ）において、端子１９はフェイスダウン用のバンプ等である。
【００４９】
次に発光ダイオード等を用いた回路モジュールへの応用例について説明する。例えば図８（Ａ）において、点線２３ａ、２３ｂ、２３ｃを例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の単色発光の発光ダイオードの実装位置とする。例えば液晶テレビのバックライトをＲＧＢの単色発光の発光ダイオード（あるいは半導体レーザー）で作成する場合、これら単色光を光学的に混色し、白色を合成することが必要となる。こうした場合、図８（Ａ）に示すように、リードフレーム隙間１７ａ、１７ｂを狭くするほど、これらの放熱効果、あるいは配線抵抗を小さくできる。更にリードフレーム隙間１７ａ、１７ｂを狭くした放熱基板を用いることで、ＲＧＢの各発光ダイオードを、より高密度に実装することで、混色用の光学ユニットを小型化できるため、液晶テレビの低コスト化を実現できる。
【００５０】
次に図９（Ａ）（Ｂ）を用いて、第１のリードフレーム１０の上に、個片状の第２のリードフレーム１１を接着する様子を説明する。図９（Ａ）（Ｂ）は、第１のリードフレーム上に、個片状の第２のリードフレームを固定する様子を説明する上面図及び断面図である。図９（Ａ）において、第１のリードフレーム１０の必要部分に、第２のリードフレーム１１を溶接等で固定する。点線２３は、第２のリードフレーム１１をセットする位置を示す。第２のリードフレーム１１を、矢印１４ｂに示すようにして、第１のリードフレーム１０の上に固定する。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の矢印１４ａにおける断面である。なお、第２のリードフレーム１１は、複数の個片であっても、図９（Ａ）に示したような一体物（例えば第１のリードフレーム１０として図示したようなパターン形状等）であっても良い。このようにして、放熱が必要な部分に、局所的に第２のリードフレーム１１を形成する。なお図９（Ａ）（Ｂ）において、実際の第１のリードフレーム１０は、ファインパターンであるが、製図の関係からファインパターンとしては図示していない。
【００５１】
以上のようにして、金属板１３と、前記金属板１３の上に固定したシート状の伝熱層１２と、前記伝熱層１２に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、からなる熱伝導基板であって、前記リードフレームは、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる複数枚のリードフレームが厚み方向に積層したものである熱伝導基板とすることで、熱伝導基板のファインパターン化による放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
【００５２】
また金属板１３と、前記金属板１３の上に固定したシート状の伝熱層１２と、前記伝熱層１２に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、からなる伝熱基板であって、前記リードフレームの一部分以上は、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる複数枚のリードフレームが厚み方向に積層したものである熱伝導基板とすることで、熱伝導基板のファインパターン化による放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
【００５３】
更に金属板１３と、前記金属板１３の上に固定したシート状の伝熱層１２と、前記伝熱層１２に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、からなる伝熱基板であって、前記リードフレームの一部分以上は、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる異なる厚みのリードフレームが複数枚、厚み方向に積層したものである熱伝導基板とすることで、熱伝導基板のファインパターン化による放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
【００５４】
あるいは金属板１３と、前記金属板１３の上に固定したシート状の伝熱層１２と、前記伝熱層１２に少なくとも一部を埋め込んだリードフレームと、からなる伝熱基板であって、前記リードフレームの一部分以上は、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる異なるパターンのリードフレームが複数枚、厚み方向に積層したものである熱伝導基板とすることで熱伝導基板のファインパターン化による放熱性への影響を抑えることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
【００５５】
ここで伝熱層１２は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びイソシアネート樹脂からなる群から選択される少なくとも一種類以上の樹脂と、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化珪素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種類以上の無機フィラーと、を含むものとすることで、伝熱層１２の熱伝導性を高めることができ、各種電子機器の小型化が可能となる。
【００５６】
また複数枚のリードフレームの内、少なくとも一つ以上は、タフピッチ銅もしくは無酸素銅とすることで、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる複数枚のリードフレームを、その用途に応じて材料費や加工費を抑えることができる。
【００５７】
更に複数枚のリードフレームの内、少なくとも一つ以上は、Ｓｎは０．１重量％以上０．１５重量％以下、Ｚｒは０．０１５重量％以上０．１５重量％以下、Ｎｉは０．１重量％以上５重量％以下、Ｓｉは０．０１重量％以上２重量％以下、Ｚｎは０．１重量％以上５重量％以下、Ｐは０．００５重量％以上０．１重量％以下、Ｆｅは０．１重量％以上５重量％以下である群から選択される少なくとも一種以上を含む、銅を主体とする金属材料とすることで、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる複数枚のリードフレームを、その用途に応じて材料費や加工費を抑えることができる。
【００５８】
そして少なくとも、第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる複数枚のリードフレームを、位置合わせした状態で厚み方向に固定する工程と、金属板上に、伝熱材２２を用いて、前記複数枚のリードフレームを埋め込む工程と、前記伝熱材２２を硬化させる工程と、を含む熱伝導基板の製造方法を提供することで、熱伝導基板を安定して製造できる。
【００５９】
更に少なくとも、金属板１３と、前記金属板１３の上に固定したシート状の伝熱層１２と、前記伝熱層１２に少なくとも一部を埋め込んだ第１のリードフレーム１０や第２のリードフレーム１１等からなる複数枚のリードフレームと、から構成された熱伝導基板と、前記リードフレーム上に実装した電子部品と、からなる回路モジュールを提供することで、各種機器の小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる熱伝導基板とその製造方法及び回路モジュールによって、プラズマテレビ、液晶テレビ、あるいは車載用各種電装品、あるいは産業用の放熱が要求される機器の小型化、高性能化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は、共にそれぞれ本発明の実施の形態における放熱基板の上面図及び断面図
【図２】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ熱伝導基板の放熱メカニズムを説明する斜視断面図
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、リードフレームの加工方法を説明する断面図
【図４】熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図５】熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図６】熱伝導基板の製造方法の一例を説明する断面図
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、回路モジュールの一例を示す上面図及び断面図
【図８】（Ａ）（Ｂ）は電子部品をフェイスダウン実装した様子を示す上面図及び断面図
【図９】（Ａ）（Ｂ）は、第１のリードフレーム上に、個片状の第２のリードフレームを固定する様子を説明する上面図及び断面図
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ従来の熱伝導基板の一例を示す斜視断面図
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれファインパターン化した従来の熱伝導基板の断面図
【符号の説明】
【００６２】
１０  第１のリードフレーム
１１  第２のリードフレーム
１２  伝熱層
１３  金属板
１４  矢印
１５  リードフレーム厚み
１６  リードフレーム幅
１７  リードフレーム隙間
１８  電子部品
１９  端子
２０  プレス装置
２１  フィルム
２２  伝熱材
２３  点線
【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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【図１１】
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