JP7635897B2 - Manufacturing method for circuit board with heat sink - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートシンク付回路基板およびヒートシンク付回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit board with a heat sink and a method for manufacturing a circuit board with a heat sink.
回路を構成する導体層と大容量ヒートシンクの一面とが絶縁層を介して一体化されたヒートシンク付き回路基板が知られている(例えば、特許文献1)。なかでも、放熱性を向上するため、フィン付きのヒートシンクが知られている。例えば、特許文献2には、セラミックス基板の一方の面に回路層が形成され、他方の面に金属層が形成された絶縁回路基板と、金属層のセラミックス基板とは反対側の面に配置され、一方の面に複数のフィンを有するヒートシンクとを備えたヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法が開示されている。A circuit board with a heat sink is known in which a conductor layer constituting a circuit and one side of a large-capacity heat sink are integrated via an insulating layer (for example, Patent Document 1). Among them, a heat sink with fins is known to improve heat dissipation. For example, Patent Document 2 discloses a method for manufacturing an insulated circuit board with a heat sink, which includes an insulated circuit board in which a circuit layer is formed on one side of a ceramic substrate and a metal layer is formed on the other side, and a heat sink having multiple fins on one side, which is disposed on the side of the metal layer opposite the ceramic substrate.
ヒートシンク付回路基板の製造過程において、フィン付きヒートシンクは、導体層と絶縁層とともに一体化される際、積層方向に加圧されることとなる。この時、圧力を高くすることでヒートシンクと、絶縁層および導体層との密着性を向上することはできるが、フィンの機械的強度を考慮すると、その圧力には限度があった。そのため、導体層とヒートシンクとの密着性には改善の余地があった。
そこで、本発明者は、鋭意検討行ったところ、適切な絶縁層を用いることで、導体層とヒートシンクとの良好な密着性を得つつ、導体層の熱をヒートシンクに伝える良好な熱伝導性と絶縁性のバランスに優れることができることを見出し、本発明を完成させた。
In the manufacturing process of a circuit board with a heat sink, the finned heat sink is pressurized in the stacking direction when the conductor layer and the insulating layer are integrated together. At this time, the adhesion between the heat sink and the insulating layer and the conductor layer can be improved by increasing the pressure, but there is a limit to the pressure when considering the mechanical strength of the fins. Therefore, there is room for improvement in the adhesion between the conductor layer and the heat sink.
Therefore, the inventors conducted intensive research and discovered that by using an appropriate insulating layer, it is possible to obtain good adhesion between the conductor layer and the heat sink while also achieving an excellent balance of good thermal conductivity and insulation properties for transferring heat from the conductor layer to the heat sink, and thus completed the present invention.
本発明によれば、以下のヒートシンク付回路基板に関する技術が提供される。According to the present invention, the following technology is provided for a circuit board with a heat sink:
[1] 回路を構成する導体層と、ヒートシンクとが、絶縁層を介して一体化されたヒートシンク付回路基板であって、
前記ヒートシンクは、平板状のベース板と、前記絶縁層側とは反対側の面から突出する複数のフィンとを備え、
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂と、窒化ホウ素粒子とを含む材料から構成される、ヒートシンク付回路基板。
[2] [1]に記載のヒートシンク付回路基板であって、
前記導体層の外周端縁に囲まれる領域は、前記ベース板の前記絶縁層に覆われる領域に内包されている、ヒートシンク付回路基板。
[3] [1]または[2]に記載のヒートシンク付回路基板であって、
前記フィンの外側端を結ぶ外郭線に囲まれる領域は、前記ベース板の前記絶縁層に覆われた領域に内包されている、ヒートシンク付回路基板。
[4] [1]乃至[3]いずれか一つに記載のヒートシンク付回路基板であって、
前記熱硬化性樹脂が、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方を含む、ヒートシンク付回路基板。
[5] [1]乃至[4]いずれか一つに記載のヒートシンク付回路基板であって、
前記窒化ホウ素粒子の含有量が、前記絶縁層全量に対して、60質量%以上である、ヒートシンク付回路基板。
[6] [1]乃至[5]いずれか一つに記載のヒートシンク付回路基板であって、
前記ヒートシンクは、銅、およびアルミニウムの中から選ばれる少なくとも1種である、ヒートシンク付回路基板。
[7] 平板状のベース板と、前記ベース板の一方面から突出する複数のフィンとを備えるヒートシンクを準備する工程と、
前記ヒートシンクのベース板側の面上に、絶縁層と、回路を構成する導体層とをこの順に積層する工程と、
積層された前記ヒートシンクと、前記絶縁層と、前記回路を構成する導体層とを加熱加圧することによって一体化する工程と、
を含み、
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂と、窒化ホウ素粒子とを含む材料から構成される、ヒートシンク付回路基板の製造方法。
[8] [7]に記載のヒートシンク付回路基板の製造方法であって、
前記一体化する工程において、150~250℃、5~15MPaで加熱加圧する、ヒートシンク付回路基板の製造方法。
[9] [7]または[8]に記載のヒートシンク付回路基板の製造方法であって、
前記絶縁層は以下の条件を満たす、ヒートシンク付回路基板の製造方法。
(条件)Bステージ状態の当該絶縁層について、キュラストメータを用いて、180℃にて、硬化トルクを測定したとき、最大トルクに対する10%トルクに到達するまでのゲルタイムAが30~180(秒)である。
[10] [7]乃至[9]いずれか一つに記載のヒートシンク付回路基板の製造方法であって、
前記ヒートシンクのベース板側の面上に、前記絶縁層と、前記回路を構成する導体層とをこの順に積層する前記工程において、前記絶縁層はシート状である、ヒートシンク付回路基板の製造方法。
[11] [7]乃至[10]いずれか一つに記載のヒートシンク付回路基板の製造方法であって、
前記一体化する工程において、前記ヒートシンクと、前記絶縁層と、前記回路を構成する導体層とを一括に一体化する、ヒートシンク付回路基板の製造方法。
[1] A circuit board with a heat sink, in which a conductor layer constituting a circuit and a heat sink are integrated via an insulating layer,
The heat sink includes a flat base plate and a plurality of fins protruding from a surface opposite to the insulating layer,
The insulating layer is made of a material containing a thermosetting resin and boron nitride particles.
[2] The circuit board with a heat sink according to [1],
A circuit board with a heat sink, wherein an area surrounded by an outer peripheral edge of the conductor layer is included within an area of the base plate that is covered by the insulating layer.
[3] The circuit board with a heat sink according to [1] or [2],
A circuit board with a heat sink, wherein an area surrounded by an outline connecting the outer ends of the fins is included within an area of the base plate that is covered with the insulating layer.
[4] A circuit board with a heat sink according to any one of [1] to [3],
The circuit board with a heat sink, wherein the thermosetting resin contains at least one of an epoxy resin having a naphthalene skeleton and a trisphenolmethane type epoxy resin.
[5] A circuit board with a heat sink according to any one of [1] to [4],
A circuit board with a heat sink, wherein the content of the boron nitride particles is 60 mass % or more based on the total amount of the insulating layer.
[6] A circuit board with a heat sink according to any one of [1] to [5],
The heat sink of the circuit board is made of at least one material selected from the group consisting of copper and aluminum.
[7] A step of preparing a heat sink including a flat base plate and a plurality of fins protruding from one side of the base plate;
laminating an insulating layer and a conductor layer constituting a circuit in this order on a surface of the heat sink facing the base plate;
a step of integrating the laminated heat sink, the insulating layer, and the conductor layer constituting the circuit by applying heat and pressure;
Including,
A method for manufacturing a circuit board with a heat sink, wherein the insulating layer is made of a material containing a thermosetting resin and boron nitride particles.
[8] A method for manufacturing a circuit board with a heat sink according to [7], comprising the steps of:
In the step of integrating, heating and pressurizing are performed at 150 to 250° C. and 5 to 15 MPa.
[9] A method for producing a circuit board with a heat sink according to [7] or [8], comprising the steps of:
A method for manufacturing a circuit board with a heat sink, wherein the insulating layer satisfies the following conditions:
(Condition) When the curing torque of the insulating layer in the B stage is measured at 180° C. using a curastometer, the gel time A required to reach 10% of the maximum torque is 30 to 180 seconds.
[10] A method for manufacturing a circuit board with a heat sink according to any one of [7] to [9],
A method for manufacturing a circuit board with a heat sink, wherein in the process of laminating the insulating layer and the conductor layer constituting the circuit in this order on the base plate side surface of the heat sink, the insulating layer is sheet-shaped.
[11] A method for manufacturing a circuit board with a heat sink according to any one of [7] to [10],
In the integrating step, the heat sink, the insulating layer, and a conductor layer that constitutes the circuit are integrated together in a single step.
本発明によれば、フィン付きヒートシンク付回路基板において、導体層とヒートシンクとの良好な密着性を得つつ、導体層の熱をヒートシンクに伝える良好な熱伝導性と絶縁性のバランスに優れることができる。According to the present invention, in a circuit board with a finned heat sink, it is possible to obtain good adhesion between the conductor layer and the heat sink while achieving an excellent balance of good thermal conductivity and insulation for transferring heat from the conductor layer to the heat sink.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。なお、図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. Note that the drawings are for explanatory purposes only. The shapes and dimensional ratios of the components in the drawings do not necessarily correspond to the actual products.
本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。In this specification, the notation "a to b" in the explanation of a numerical range means from a to b, unless otherwise specified. For example, "1 to 5% by mass" means "1% by mass to 5% by mass."
<ヒートシンク付回路基板>
図1は、本実施形態に係るヒートシンク付回路基板50の断面図である。
図1に示すように、ヒートシンク付回路基板50は、回路を構成する導体層30と、ヒートシンク10とが、絶縁層20を介して一体化されている。また、ヒートシンク10は、平板状のベース板11と、絶縁層20側とは反対側の面から突出する複数のフィン12とを備え、絶縁層20は、熱硬化性樹脂と、窒化ホウ素粒子とを含む材料から構成されるものである。
かかる構成を備えることにより、ヒートシンク付回路基板50は、導体層30とヒートシンク10との良好な密着性を得つつ、導体層30の熱をヒートシンク10に伝える良好な熱伝導性と絶縁性のバランスに優れることができる。
<Circuit board with heat sink>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat sink-fitted
1, in the circuit board with
By having such a configuration, the circuit board with
以下、各構成の詳細について説明する。 The details of each component are explained below.
[ヒートシンク]
ヒートシンク10は、導体層30等において発生した熱を外部に放出する機能を有する。
本実施形態のヒートシンク10は、平板状のベース板11と、ベース板11の絶縁層20側とは反対側の面から突出する複数のフィン12とを備える。平板状のベース板11と、フィン12とは公知の方法で接合されたものであってもよく、一体成型されたものであってもよい。
[heat sink]
The
The
ヒートシンク10は、銅、アルミニウムの中から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、熱伝導性・加工性等を向上する観点からは銅であることがより好ましい。The
ベース板11の厚みは、用途に応じて適宜設定できるが、例えば、0.2~1.5mmであることが好ましい。また、ベース板11の厚みを、導体層30の厚みの0.5~1.5倍とすることで、ヒートシンク付回路基板50全体の反りを抑制し、密着性を向上しやすくなる。The thickness of the
ヒートシンク10は、ベース板11の一方の面から立設する複数のフィン12を備えることにより、ヒートシンク10の表面積を高め、放熱効率を高めることができる。また複数のフィン12は面一となっている。複数のフィン12の高さが均一であり、また、フィン12の上面は平坦であることで面を構成できるため、ヒートシンク付回路基板50の安定的に製造できるようになる。
The
フィン12の形状は特に限定されないが、例えば、四角、六角などの多角柱状、円柱状であってもよい。また、上記の四角柱状には、断面における断面形状が正方形を呈する柱状、長方形を呈する柱状、ひし形を呈する柱状、平行四辺形を呈する柱状等であってよい。上記の円柱状には、断面における断面形状が円形、楕円形及び長円形等であってもよい。The shape of the
複数のフィン12の数は特に限定されず、用途、機械的強度等の観点から、適宜設定される。複数のフィン12の形状は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよく、一部のみ異なるものであってもよい。The number of
また、複数のフィン12の配置は、特に限定されないが、フィン12の外側端を結ぶ外郭線に囲まれる領域は、ベース板11の絶縁層20に覆われた領域に内包されていることが好ましい。また、ベース板11の外周端部にフィン12を有さないことが好ましい。
こうすることにより、ヒートシンク付回路基板50の製造過程における加圧に対して、機械的強度を保持しつつ、密着性を向上できる。
Although the arrangement of the
This makes it possible to improve adhesion while maintaining mechanical strength against pressure applied during the manufacturing process of the
複数のフィン12同士の間隔は、特に限定されないが、0.5~2.0mmであることが好ましい。フィン12同士の間隔を0.5mm以上とすることにより、フィン12の切削加工を効率的に行うことができ、またヒートシンク付回路基板50の製造過程における押圧に対して、機械的強度を保持できるようになる。また、フィン12同士の間隔を2.0mm以下とすることにより、ヒートシンク10の放熱性能をより向上させることができる。
The spacing between the
[絶縁層]
絶縁層20は、導体層30に通電される電気がヒートシンク10側に漏れないよう絶縁するために用いられる。
絶縁層20は、熱硬化性樹脂と、窒化ホウ素粒子とを含む樹脂材料から構成される。これにより、良好な熱伝導性、および絶縁性が得られる。また、絶縁層20は、ヒートシンク付回路基板50の製造過程において圧力がかかることによって、フィラー間の樹脂充填性が優れ熱伝導性を効率的に向上することができるとともに、密着性を高めることができる。
以下、樹脂材料の各成分について説明する。
[Insulating layer]
The insulating
The insulating
Each component of the resin material will be described below.
(樹脂材料)
・熱硬化性樹脂
上記の熱硬化性樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4’-(1,3-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4’-(1,4-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4’-シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、メトキシナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、およびシアネート樹脂から選択される一種または二種以上が挙げられる。これにより、窒化ホウ素粒子の分散性を向上させやすくなる。
(Resin material)
Thermosetting Resin Examples of the thermosetting resin include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin (4,4'-(1,3-phenylenediisopridiene) bisphenol type epoxy resin), bisphenol P type epoxy resin (4,4'-(1,4-phenylenediisopridiene) bisphenol type epoxy resin), and bisphenol Z type epoxy resin (4,4'-cyclohexydiene bisphenol type epoxy resin); epoxy resins having a dicyclopentadiene skeleton, epoxy resins having a biphenyl skeleton, epoxy resins having an adamantane skeleton, epoxy resins having a phenol aralkyl skeleton, epoxy resins having a biphenyl aralkyl skeleton, epoxy resins having a naphthalene aralkyl skeleton, epoxy resins having a naphthalene skeleton, epoxy resins having a methoxynaphthalene aralkyl skeleton, trisphenolmethane type epoxy resins, phenoxy resins, and cyanate resins. This makes it easier to improve the dispersibility of the boron nitride particles.
上記の熱硬化性樹脂は、フェノキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂の中から選ばれる一種または二種以上を含むことが好ましく、エポキシ樹脂の中でも、窒化ホウ素粒子の分散性、絶縁層用シートの熱伝導性、絶縁層用シートの銅やアルミニウムとの密着性に優れるナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、およびトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方を含むことがより好ましい。The above-mentioned thermosetting resin preferably contains one or more selected from phenoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, epoxy resin having a naphthalene skeleton, and trisphenolmethane type epoxy resin. Among the epoxy resins, it is more preferable to contain at least one of epoxy resin having a naphthalene skeleton, which has excellent dispersibility of boron nitride particles, thermal conductivity of the insulating layer sheet, and adhesion to copper and aluminum of the insulating layer sheet, and trisphenolmethane type epoxy resin.
上記のシアネート樹脂としては、シアネートエステル樹脂を用いることができる。
シアネートエステル樹脂としては、具体的には、ビスフェノールAジシアネート、ポリフェノールシアネート(オリゴ(3-メチレン-1,5-フェニレンシアネート)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジメチルフェニルシアネート)、4,4’-エチリデンジフェニルジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート、2,2-ビス(4-シアネート)フェニルプロパン、1,1-ビス(4-シアネートフェニルメタン)、ビス(4-シアネート-3,5-ジメチルフェニル)メタン、1,3-ビス(4-シアネートフェニル-1-(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4-シアネートフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアネートフェニル)エーテルなどの2官能シアネート樹脂;フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ジシクロペンタジエン構造含有フェノール樹脂などから誘導される多官能シアネート樹脂;上記例示したシアネートエステル樹脂の一部がトリアジン化したプレポリマーなどが挙げられる。
ここで、シアネートエステル樹脂の市販品としては、例えば、ロンザジャパン社製のPT30、BA230、DT-4000、DT-7000などを用いることができる。
As the cyanate resin, a cyanate ester resin can be used.
Specific examples of the cyanate ester resin include bisphenol A dicyanate, polyphenol cyanate (oligo(3-methylene-1,5-phenylene cyanate), 4,4'-methylenebis(2,6-dimethylphenyl cyanate), 4,4'-ethylidene diphenyl dicyanate, hexafluorobisphenol A dicyanate, 2,2-bis(4-cyanate)phenylpropane, 1,1-bis(4-cyanate phenylmethane), bis(4-cyanate-3,5 bifunctional cyanate resins such as 1,3-bis(4-cyanatephenyl-1-(methylethylidene))benzene, bis(4-cyanatephenyl)thioether, and bis(4-cyanatephenyl)ether; polyfunctional cyanate resins derived from phenol novolac, cresol novolac, and dicyclopentadiene structure-containing phenolic resins; and prepolymers in which the above-listed cyanate ester resins are partially converted to triazine.
Here, examples of commercially available cyanate ester resins that can be used include PT30, BA230, DT-4000, and DT-7000 manufactured by Lonza Japan.
熱硬化性樹脂の含有量は、絶縁層20を構成する樹脂材料(固形分)全量に対して、1質量%以上30質量%以下の範囲が好ましく、5質量%以上28質量%以下の範囲がより好ましく、10質量%以上20質量%以下の範囲がさらに好ましい。The content of the thermosetting resin is preferably in the range of 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably in the range of 5% by mass or more and 28% by mass or less, and even more preferably in the range of 10% by mass or more and 20% by mass or less, relative to the total amount of the resin material (solid content) constituting the insulating
・窒化ホウ素粒子
窒化ホウ素(BN)粒子は、熱伝導性と電気絶縁性を付与する無機フィラーである。
窒化ホウ素粒子は、一次粒子が凝集した凝集粒子であることが好ましい。窒化ホウ素粒子の一次粒子は、板状、鱗片状、または球状であり得、好ましくは鱗片状である。本実施形態で用いられる窒化ホウ素粒子は、鱗片状窒化ホウ素の凝集粒子であることが好ましい。これにより、窒化ホウ素粒子が配列し、熱伝導性を向上しやすくなる。
Boron nitride particles Boron nitride (BN) particles are an inorganic filler that imparts thermal conductivity and electrical insulation properties.
The boron nitride particles are preferably aggregated particles formed by agglomeration of primary particles. The primary particles of the boron nitride particles may be plate-like, scaly, or spherical, and are preferably scaly. The boron nitride particles used in this embodiment are preferably aggregated particles of scaly boron nitride. This allows the boron nitride particles to be aligned, making it easier to improve thermal conductivity.
鱗片状(または板状)の窒化ホウ素の一次粒子は、長手方向長さ(鱗片の厚み方向に対する直交方向における最大長さ)の平均が、例えば、1~100μm、好ましくは、3~90μmである。また、窒化ホウ素粒子の長手方向長さの平均は、5μm以上、好ましくは、10μm以上、さらに好ましくは、20μm以上、とりわけ好ましくは、30μm以上、最も好ましくは、40μm以上であり、通常、例えば、100μm以下、好ましくは、90μm以下である。The average longitudinal length of the scale-like (or plate-like) primary particles of boron nitride (the maximum length in the direction perpendicular to the thickness direction of the scale) is, for example, 1 to 100 μm, preferably 3 to 90 μm. The average longitudinal length of the boron nitride particles is 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, particularly preferably 30 μm or more, and most preferably 40 μm or more, and is usually, for example, 100 μm or less, preferably 90 μm or less.
また、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の厚み(鱗片の厚み方向長さ、つまり、粒子の短手方向長さ)の平均は、例えば、0.01~20μm、好ましくは、0.1~15μmである。In addition, the average thickness of the primary particles of the scaly boron nitride (the thickness direction length of the scales, i.e., the short direction length of the particles) is, for example, 0.01 to 20 μm, preferably 0.1 to 15 μm.
また、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子のアスペクト比(長手方向長さ/厚み)は、例えば、2~10000、好ましくは、10~5000である。 In addition, the aspect ratio (longitudinal length/thickness) of the primary particles of the scaly boron nitride is, for example, 2 to 10,000, preferably 10 to 5,000.
なお、光散乱法によって測定される平均1次粒子径は、動的光散乱式粒度分布測定装置にて測定される体積平均粒子径である。窒化ホウ素粒子の光散乱法によって測定される平均1次粒子径が上記範囲に満たないと、絶縁層20が脆くなり、取扱性が低下する場合がある。The average primary particle diameter measured by the light scattering method is the volume average particle diameter measured by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device. If the average primary particle diameter of the boron nitride particles measured by the light scattering method does not fall within the above range, the insulating
窒化ホウ素粒子の市販品として、具体的には、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製の「PT」シリーズ(例えば、「PT-110」など)、昭和電工社製の「ショービーエヌUHP」シリーズ(例えば、「ショービーエヌUHP-1」など)などが挙げられる。 Specific examples of commercially available boron nitride particles include the "PT" series (e.g., "PT-110") manufactured by Momentive Performance Materials Japan, and the "Shob-N UHP" series (e.g., "Shob-N UHP-1") manufactured by Showa Denko KK.
窒化ホウ素粒子の含有量は、絶縁層20を構成する材料(固形分)全量に対して、好ましくは60質量%以上80質量%以下の量であり、より好ましくは、65質量%以上78質量%以下の量であり、さらに好ましくは、70質量%以上75質量%以下の量である。
また、窒化ホウ素粒子の体積基準の含有割合は、絶縁層20を構成する材料(固形分)の全積に対して、50~70体積%であることが好ましく、55~65体積%であることがより好ましい。
The content of boron nitride particles is preferably 60 mass % or more and 80 mass % or less, more preferably 65 mass % or more and 78 mass % or less, and even more preferably 70 mass % or more and 75 mass % or less, relative to the total amount of materials (solid content) constituting the insulating
The volumetric content of the boron nitride particles is preferably 50 to 70 volume %, and more preferably 55 to 65 volume %, based on the total volume of the material (solid content) that constitutes the insulating
絶縁層20を構成する樹脂材料としては、上記熱硬化性樹脂、窒化ホウ素粒子以外の成分をさらに含んでもよい。The resin material constituting the insulating
例えば、絶縁層20を構成する樹脂材料として、窒化ホウ素粒子以外の無機フィラーを含む場合、無機フィラー全量に対する窒化ホウ素粒子の割合は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上がことさらに好ましく、100質量%であってもよい。
窒化ホウ素粒子以外の無機フィラーとしては、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、および炭化ケイ素等が挙げられる。
For example, when the resin material constituting the insulating
Examples of inorganic fillers other than boron nitride particles include silica, alumina, aluminum nitride, and silicon carbide.
・硬化剤
例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤を用いることが好ましい。
硬化剤としては、硬化触媒またはフェノール系硬化剤を用いることが好ましい。
Hardener For example, when an epoxy resin is used as the thermosetting resin, it is preferable to use a hardener.
As the curing agent, it is preferable to use a curing catalyst or a phenol-based curing agent.
硬化触媒としては、たとえばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)等の有機金属塩;トリエチルアミン、トリブチルアミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等の3級アミン類;2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2,4-ジエチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類;トリフェニルホスフィン、トリ-p-トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、1,2-ビス-(ジフェニルホスフィノ)エタン等の有機リン化合物;フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノール等のフェノール化合物;酢酸、安息香酸、サリチル酸、p-トルエンスルホン酸等の有機酸;等、またはこの混合物が挙げられる。 Examples of curing catalysts include organic metal salts such as zinc naphthenate, cobalt naphthenate, tin octoate, cobalt octoate, cobalt bisacetylacetonate (II), and cobalt trisacetylacetonate (III); tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, and 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane; 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2,4-diethylimidazole, and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxyimidazole. imidazoles such as 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole; organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tri-p-tolylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, triphenylphosphine triphenylborane, 1,2-bis-(diphenylphosphino)ethane; phenolic compounds such as phenol, bisphenol A, nonylphenol; organic acids such as acetic acid, benzoic acid, salicylic acid, p-toluenesulfonic acid; and the like, or mixtures thereof.
硬化触媒を用いる場合、その含有量は、絶縁層20を構成する材料(固形分)全量に対し、0.001質量部以上1質量部以下が好ましい。When a curing catalyst is used, its content is preferably 0.001 part by mass or more and 1 part by mass or less relative to the total amount of material (solid content) constituting the insulating
また、フェノール系硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂、ノボラック樹脂、トリスフェニルメタン型のフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物;レゾール型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
フェノール系硬化剤の含有量は、絶縁層20を構成する材料(固形分)全量に対し、0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、0.3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
Examples of the phenol-based curing agent include novolac-type phenolic resins such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, naphthol novolac resin, aminotriazine novolac resin, novolac resin, and trisphenylmethane-type phenol novolac resin; modified phenolic resins such as terpene-modified phenolic resin and dicyclopentadiene-modified phenolic resin; aralkyl-type resins such as phenol aralkyl resins having a phenylene skeleton and/or a biphenylene skeleton and naphthol aralkyl resins having a phenylene skeleton and/or a biphenylene skeleton; bisphenol compounds such as bisphenol A and bisphenol F; and resol-type phenolic resins. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the phenol-based curing agent is preferably 0.1 mass % or more and 30 mass % or less, and more preferably 0.3 mass % or more and 15 mass % or less, based on the total amount of materials (solid content) constituting the insulating
絶縁層20を構成する樹脂材料は、さらに、レベリング剤、カップリング剤、酸化防止剤等を含んでもよい。The resin material constituting the insulating
レベリング剤としては、アクリル系共重合物等が挙げられる。レベリング剤は、絶縁層20を構成する樹脂材料(固形分)全量に対し、2質量%以下の量で使用することが好ましく、0.01質量%以上1.0質量%以下の量で使用することがより好ましい。Examples of leveling agents include acrylic copolymers. The leveling agent is preferably used in an amount of 2% by mass or less, and more preferably in an amount of 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, based on the total amount of the resin material (solid content) constituting the insulating
カップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤等が使用できる。
カップリング剤の配合量は、窒化ホウ素粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下が好ましく、特に0.5質量部以上7質量部以下が好ましい。
As the coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a cationic silane coupling agent, an amino silane coupling agent, a titanate-based coupling agent, a silicone oil-type coupling agent, or the like can be used.
The amount of the coupling agent is preferably from 0.1 to 10 parts by mass, and particularly preferably from 0.5 to 7 parts by mass, per 100 parts by mass of the boron nitride particles.
本実施形態の絶縁層20を構成する樹脂材料(固形分)は、上述した熱硬化性樹脂、窒化ホウ素粒子、その他の成分、および溶媒を上述の割合で配合し、公知の方法により撹拌混合することにより調製できる。The resin material (solid content) constituting the insulating
溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトンなどケトン、酢酸エチルなどのエステル、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミドなどの有機溶媒が挙げられる。また、溶媒として、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコールなどの水系溶媒も挙げられる。Examples of the solvent include organic solvents such as ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate, and amides such as N,N-dimethylformamide. Examples of the solvent include water and aqueous solvents such as alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropanol.
溶媒を用いて攪拌混合する場合には、攪拌混合の後、溶媒を除去する。溶媒を除去するには、例えば、室温にて、1~48時間放置するか、例えば、40~100℃で、0.5~3時間加熱するか、または、例えば、0.001~50kPaの減圧雰囲気下で、20~60℃で、0.5~3時間加熱する。When a solvent is used for stirring and mixing, the solvent is removed after stirring and mixing. To remove the solvent, for example, the mixture is left at room temperature for 1 to 48 hours, or heated at 40 to 100°C for 0.5 to 3 hours, or heated at 20 to 60°C for 0.5 to 3 hours in a reduced pressure atmosphere of 0.001 to 50 kPa.
本実施形態の絶縁層20は、Bステージ状態のシート状に成形して作製することができる。すなわち、絶縁層20は、ヒートシンク付回路基板50の製造過程において、ヒートシンク10および導体層30と加熱加圧一体化される際に、完全硬化する。The insulating
Bステージ状態の絶縁層用シートは、たとえば、基材上にワニス状にした上記樹脂材料を塗布した後、乾燥し、さらにプレス機で加熱加圧処理することにより得られる。
基材としては、たとえば放熱部材やリードフレーム、剥離可能なキャリア材等を構成する金属箔が挙げられるが、ワニス状の樹脂材料をヒートシンク10上に直接塗布してもよい。
また、上記の加熱加圧処理は、たとえば80~150℃、5分~1時間の条件において行われる。
絶縁層20の厚みは、たとえば60μm以上500μm以下とすることができる。
The insulating layer sheet in the B-stage state can be obtained, for example, by applying the above-mentioned resin material in a varnish form onto a substrate, drying it, and further subjecting it to a heat and pressure treatment in a press.
The substrate may be, for example, a metal foil that constitutes a heat dissipation member, a lead frame, a peelable carrier material, or the like, but a varnish-like resin material may also be applied directly onto the
The above heat and pressure treatment is carried out under conditions of, for example, 80 to 150° C. and 5 minutes to 1 hour.
The thickness of the insulating
本実施形態において、Bステージ状態のシート状の絶縁層20(絶縁層用シート)の比重は1.0~2.0であることが好ましく、1.5~1.9がより好ましい。これにより、ヒートシンク付回路基板50の製造過程において、より適切に加圧でき、ヒートシンク10および導体層30との密着性を高めやすくなる。In this embodiment, the specific gravity of the sheet-like insulating layer 20 (insulating layer sheet) in the B-stage state is preferably 1.0 to 2.0, and more preferably 1.5 to 1.9. This allows more appropriate pressure to be applied during the manufacturing process of the heat sink-attached
また、Bステージ状態のシート状の絶縁層20について、キュラストメータを用いて、180℃にて、硬化トルクを測定したとき、最大トルクに対する10%トルクに到達するまでのゲルタイムAが30~180(秒)であることが好ましく、40~140秒であることがより好ましく、50~100秒であることがさらに好ましい。これにより、ヒートシンク付回路基板50の製造過程において、より適切に加圧でき、ヒートシンク10および導体層30との密着性を高めやすくなる。
なお、ゲルタイムは、キュラスト解析法によって測定される。
Furthermore, when the curing torque of the sheet-like insulating
The gel time is measured by a curast analysis method.
上記最大トルクに対する10%トルクに達するまでのゲルタイムAの調整は、ワニス状の上記樹脂材料を塗布した後、これを加熱加圧処理する際の温度を調整したり、樹脂材料中の熱硬化性樹脂の構造・種類、硬化剤または硬化触媒の組み合わせおよびその添加量等により行うことができる。The gel time A required to reach 10% torque of the maximum torque can be adjusted by adjusting the temperature at which the varnish-like resin material is applied and then heated and pressurized, or by adjusting the structure and type of thermosetting resin in the resin material, the combination of curing agent or curing catalyst and the amount of curing agent or curing catalyst added, etc.
[導体層]
導体層30は、絶縁層20を介してヒートシンク10上に配置され、回路を形成する。導体層30としては公知の方法で得られる公知のものとすることができる。
[Conductor layer]
The
また、平面視における導体層30の配置は適宜設定されるが、導体層30の外周端縁に囲まれる領域は、ベース板11の絶縁層20に覆われる領域に内包されていることが好ましい。すなわち、導体層30は、絶縁層20の領域内、すなわち絶縁層20上に配置されることが好ましい。これにより、導体層30と絶縁層20とをより確実に密着できる。
The arrangement of the
<ヒートシンク付回路基板の製造方法>
本実施形態のヒートシンク付回路基板50の製造方法は、以下の工程を含む。
平板状のベース板11と、ベース板11の一方面から突出する複数のフィン12とを備えるヒートシンク10を準備する工程と、
ヒートシンク10のベース板11側の面上に、絶縁層20と、回路を構成する導体層30とをこの順に積層する工程と、
積層されたヒートシンク10と、絶縁層20と、導体層30とを加熱加圧することによって一体化する工程と、を含む。
以下、説明する。
<Method of manufacturing a circuit board with a heat sink>
The method for manufacturing the
A step of preparing a
a step of laminating an insulating
and a step of integrating the
The following explains.
まず、ヒートシンク10としては、上述したものを用いることができる。次に、ヒートシンク10のベース板11側の面上に、絶縁層20と、回路を構成する導体層30とをこの順に積層する。
次に、図2に示すように、公知のプレス装置を用いて積層方向に加熱加圧し、絶縁層20を完全硬化させることによって、ヒートシンク10と、絶縁層20と、導体層30とを加熱加圧することによって一体化する。例えば、ヒートシンク10と、絶縁層20と、導体層30とをこの順に積層したものを、金属板61上に配置し、さらに、クッション材70を載せ、金属板62で一括に加熱加圧する。
加熱加圧条件としては、150~250℃、5~15MPa、30~120分とすることが好ましい。
これにより、導体層30とヒートシンク10との良好な密着性を得つつ、導体層30の熱をヒートシンク10に伝える良好な熱伝導性と絶縁性のバランスに優れるヒートシンク付回路基板50を得ることができる。
なお、クッション材70としては、耐熱性およびクッション性が良好な材料であればよく、公知のものを用いることができる。また、複数の材料、シートを組み合わせて、耐熱性およびクッション性を得てもよい。また、クッション材70以外の材料を適宜用いてもよい。
First, the above-mentioned material can be used as the
2, a known press device is used to apply heat and pressure in the stacking direction to completely harden the insulating
The heating and pressing conditions are preferably 150 to 250° C., 5 to 15 MPa, and 30 to 120 minutes.
This makes it possible to obtain a circuit board with a
The cushioning
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 The above describes embodiments of the present invention with reference to the drawings, but these are merely examples of the present invention and various configurations other than those described above can also be adopted.
次に、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明の内容は実施例に限られるものではない。Next, the present invention will be described in detail using examples, but the contents of the present invention are not limited to the examples.
<実施例1>
(1)絶縁層用シートの作製
表1に示す組成(質量%)となるようにシート用樹脂組成物を調製した。具体的には、表1に示す各成分をシクロヘキサノン溶媒へ添加して、高速撹拌装置を用いて液温が35~38℃となるようにして撹拌し、ワニス状のシート用樹脂組成物を得た。
次いで、得られたシート用樹脂組成物を成形して絶縁層用シートを形成した。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、シート用樹脂組成物を塗布した後、110℃、15分乾燥し、さらにプレス機で10MPa、140℃、5分加熱加圧することでBステージ状態の絶縁層用シートを得た。
得られた絶縁層用シートの膜厚は、いずれも100μmであり、比重は1.9であった。
Example 1
(1) Preparation of Sheet for Insulation Layer A resin composition for a sheet was prepared so as to have the composition (mass%) shown in Table 1. Specifically, each component shown in Table 1 was added to a cyclohexanone solvent, and stirred using a high-speed stirrer so that the liquid temperature became 35 to 38°C, to obtain a varnish-like resin composition for a sheet.
The obtained resin composition for sheet was then molded to form an insulating layer sheet. Specifically, the resin composition for sheet was applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film, dried at 110° C. for 15 minutes, and then heated and pressed at 10 MPa and 140° C. for 5 minutes in a press machine to obtain an insulating layer sheet in a B-stage state.
The thickness of each of the obtained insulating layer sheets was 100 μm, and the specific gravity was 1.9.
<実施例2>
プレス機での加熱加圧条件を10MPa、150℃、5分に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は1.9であった。
Example 2
Except for changing the heating and pressing conditions in the press machine to 10 MPa, 150° C., and 5 minutes, a sheet for an insulating layer was obtained in the same manner as in Example 1. The thickness of the obtained sheet for an insulating layer was 100 μm, and the specific gravity was 1.9.
<実施例3>
プレス機での加熱加圧条件を10MPa、120℃、5分に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は1.9であった。
Example 3
Except for changing the heating and pressing conditions in the press machine to 10 MPa, 120° C., and 5 minutes, a sheet for an insulating layer was obtained in the same manner as in Example 1. The thickness of the obtained sheet for an insulating layer was 100 μm, and the specific gravity was 1.9.
<実施例4>
表1に示す硬化触媒を0.5重量部から0.1重量部に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は1.9であった。
Example 4
Except for changing the amount of the curing catalyst shown in Table 1 from 0.5 parts by weight to 0.1 parts by weight, an insulating layer sheet was obtained in the same manner as in Example 1. The insulating layer sheet obtained had a thickness of 100 μm and a specific gravity of 1.9.
<実施例5>
プレス機での加熱加圧条件を10MPa、120℃、5分に変更し、また、表1に示す硬化触媒を0.5重量部から0.1重量部に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は1.9であった。
Example 5
Except for changing the heating and pressing conditions in the press to 10 MPa, 120° C., and 5 minutes, and changing the amount of the curing catalyst shown in Table 1 from 0.5 parts by weight to 0.1 parts by weight, a sheet for an insulating layer was obtained in the same manner as in Example 1. The thickness of the obtained sheet for an insulating layer was 100 μm, and the specific gravity was 1.9.
<実施例6>
表1に記載のビスフェノールF型エポキシ樹脂をナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は1.9であった。
Example 6
Except for changing the bisphenol F type epoxy resin shown in Table 1 to an epoxy resin having a naphthalene skeleton, an insulating layer sheet was obtained in the same manner as in Example 1. The insulating layer sheet obtained had a thickness of 100 μm and a specific gravity of 1.9.
<実施例7>
表1に記載のビスフェノールF型エポキシ樹脂50重量部を、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂30重量部およびトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂20重量部に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は1.9であった。
Example 7
Except for changing 50 parts by weight of the bisphenol F type epoxy resin shown in Table 1 to 30 parts by weight of an epoxy resin having a naphthalene skeleton and 20 parts by weight of a trisphenolmethane type epoxy resin, an insulating layer sheet was obtained in the same manner as in Example 1. The thickness of the obtained insulating layer sheet was 100 μm, and the specific gravity was 1.9.
<比較例1>
表1に示す窒化ホウ素粒子300重量部をアルミナ粒子100重量部に変更した以外は、実施例1と同様に絶縁層用シートを得た。得られた絶縁層用シートの膜厚は100μmであり、比重は2.6であった。
<Comparative Example 1>
A sheet for an insulating layer was obtained in the same manner as in Example 1, except that 300 parts by weight of the boron nitride particles shown in Table 1 were changed to 100 parts by weight of alumina particles. The thickness of the obtained sheet for an insulating layer was 100 μm, and the specific gravity was 2.6.
なお、表1中における各成分の詳細は下記のとおりである。
(熱硬化性樹脂)
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂:「830S」DIC社製
・ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂:「HP-4032」DIC社製
・トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂:「1032H60」三菱ケミカル社製
・フェノキシ樹脂:「YP55U」新日鉄住金化学社製
(硬化剤)
・ノボラック型フェノール樹脂:「PR-51470」住友ベークライト社製
・イミダゾール:「2P4MZ」四国化成社製
(無機フィラー)
・窒化ホウ素粒子:「HP-40」水島合金鉄社製
・アルミナ粒子:「AO-509」アドマテックス社製
The details of each component in Table 1 are as follows.
(Thermosetting resin)
Bisphenol F type epoxy resin: "830S" manufactured by DIC Corporation; Epoxy resin with naphthalene structure: "HP-4032" manufactured by DIC Corporation; Trisphenol methane type epoxy resin: "1032H60" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; Phenoxy resin: "YP55U" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. (hardener)
・Novolac type phenolic resin: "PR-51470" manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. ・Imidazole: "2P4MZ" manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd. (inorganic filler)
・Boron nitride particles: "HP-40" manufactured by Mizushima Ferroalloy Co., Ltd. ・Alumina particles: "AO-509" manufactured by Admatechs Co., Ltd.
(2)ヒートシンク付回路基板の作製
ヒートシンク10(「ピンフィンヒートシンク」タイワ工業社製、平板厚み2mm、フィン丸柱、ピッチ1mm)上に、得られた絶縁層用シート、0.5mm銅回路を順に積層し、加熱加圧プレス装置をもちいて、200℃、10MPa、60分で加熱加圧して、ヒートシンク付回路基板を得た。
(2) Preparation of a circuit board with a heat sink The obtained insulating layer sheet and a 0.5 mm copper circuit were laminated in that order on a heat sink 10 ("Pin Fin Heat Sink" manufactured by Taiwa Kogyo Co., Ltd., flat plate thickness 2 mm, round fin pillar, pitch 1 mm), and heated and pressed at 200°C, 10 MPa, and for 60 minutes using a hot and pressurized press device to obtain a circuit board with a heat sink.
(3)評価
得られた絶縁層用シートを用いて以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(3) Evaluation The following evaluations were carried out using the obtained insulating layer sheets. The results are shown in Table 1.
・10%トルクに達するまでのゲルタイムAの測定方法
得られた絶縁層用シートの10%トルクに達するまでのゲルタイムA(GT)は、キュラストメータを用いて測定した。キュラストメータを用いた測定を180℃で実施し、最大トルクに対する10%トルクに到達するまでの時間をゲルタイムAとした。
Measurement method of gel time A until 10% torque is reached The gel time A (GT) until 10% torque is reached of the obtained insulating layer sheet was measured using a curastometer. The measurement using the curastometer was carried out at 180° C., and the time until 10% torque of the maximum torque was reached was defined as the gel time A.
得られたヒートシンク付回路基板を用いて、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
・密着性:せん断密着強度の測定方法
得られたヒートシンク付回路基板を切削加工により長さ3mm×幅3mmに切り出し試験サンプルを作製した。
作製された試験サンプルにつき、室温(25℃)の温度条件下、ボンドテスター/DAGE-5000装置を用い、シェアツールを前記試験サンプルの前記銅回路の上面から20μm離間させた状態で水平方向に速度80μm/sec移動させ、せん断密着強度[MPa]を測定した。
The obtained circuit board with a heat sink was subjected to the following evaluations. The results are shown in Table 1.
Adhesion: Method for measuring shear adhesion strength The obtained circuit board with heat sink was cut into a length of 3 mm and a width of 3 mm by cutting to prepare a test sample.
The prepared test samples were subjected to measurement of shear adhesion strength [MPa] at room temperature (25°C) using a bond tester/DAGE-5000 device, with a shear tool moved horizontally at a speed of 80 μm/sec with a distance of 20 μm from the upper surface of the copper circuit of the test sample.
・熱伝導性、放熱性
ヒートシンク付回路基板の厚み方向の熱伝導率を測定した。
具体的には、レーザーフラッシュ法(ハーフタイム法)にて測定した熱拡散係数(α)、DSC法により測定した比熱(Cp)、JIS-K-6911に準拠して測定した密度(ρ)より次式を用いて熱伝導率を算出した。測定温度は25℃とした。
式:熱伝導率[W/(m・K)]=α[mm2/s]×Cp[J/kg・K]×ρ[g/cm3]
Thermal Conductivity and Heat Dissipation The thermal conductivity of the circuit board with heat sink in the thickness direction was measured.
Specifically, the thermal conductivity was calculated using the following formula from the thermal diffusion coefficient (α) measured by the laser flash method (half-time method), the specific heat (Cp) measured by the DSC method, and the density (ρ) measured in accordance with JIS-K-6911. The measurement temperature was 25°C.
Formula: Thermal conductivity [W/(m・K)] = α [mm 2 /s] × Cp [J/kg・K] × ρ [g/cm 3 ]
・絶縁破壊電圧
JIS C2110-1に準拠した方法で絶縁破壊電圧(kV)を測定した。
Dielectric Breakdown Voltage The dielectric breakdown voltage (kV) was measured by a method in accordance with JIS C2110-1.
この出願は、2022年9月20日に出願された日本出願特願2022-148869号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-148869, filed on September 20, 2022, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.
10 ヒートシンク
11 ベース板
12 フィン
20 絶縁層
30 導体層
50 ヒートシンク付回路基板
61 金属板
62 金属板
70 クッション材
REFERENCE SIGNS 10: heat sink 11: base plate 12: fins 20: insulating layer 30: conductor layer 50: circuit board with heat sink 61: metal plate 62: metal plate 70: cushioning material
Claims (11)
熱硬化性樹脂と、窒化ホウ素粒子とを含む材料を80~140℃、5分~1時間で加熱加圧処理してBステージ状態の絶縁層用シートを得る工程と、
前記ヒートシンクのベース板側の面上に、前記絶縁層用シートと、回路を構成する導体層とをこの順に積層する工程と、
積層された前記ヒートシンクと、前記絶縁層用シートと、前記回路を構成する導体層とを加熱加圧することによって前記絶縁層用シートを硬化させて絶縁層を得るとともに一体化する工程と、
を含む、ヒートシンク付回路基板の製造方法。 A step of preparing a heat sink including a flat base plate and a plurality of fins protruding from one side of the base plate;
A step of heating and pressurizing a material containing a thermosetting resin and boron nitride particles at 80 to 140° C. for 5 minutes to 1 hour to obtain an insulating layer sheet in a B-stage state;
laminating the insulating layer sheet and a conductor layer constituting a circuit in this order on a surface of the heat sink facing the base plate;
a step of heating and pressurizing the laminated heat sink, the insulating layer sheet , and the conductor layer constituting the circuit to harden the insulating layer sheet, thereby obtaining an insulating layer and integrating them;
A method for manufacturing a circuit board with a heat sink, comprising :
前記一体化する工程において、150~250℃、5~15MPaで加熱加圧する、ヒートシンク付回路基板の製造方法。 A method for manufacturing the circuit board with a heat sink according to claim 1 ,
In the step of integrating, heating and pressurizing are performed at 150 to 250° C. and 5 to 15 MPa.
前記絶縁層用シートは以下の条件を満たす、ヒートシンク付回路基板の製造方法。
(条件)Bステージ状態の当該絶縁層用シートについて、キュラストメータを用いて、180℃にて、硬化トルクを測定したとき、最大トルクに対する10%トルクに到達するまでのゲルタイムAが30~180(秒)である。 3. A method for manufacturing a circuit board with a heat sink according to claim 1 , comprising the steps of:
The method for producing a circuit board with a heat sink, wherein the insulating layer sheet satisfies the following conditions:
(Condition) When the curing torque of the insulating layer sheet in the B-stage state is measured at 180° C. using a curastometer, the gel time A required to reach 10% of the maximum torque is 30 to 180 seconds.
前記一体化する工程において、前記ヒートシンクと、前記絶縁層用シートと、前記回路を構成する導体層とを一括に一体化する、ヒートシンク付回路基板の製造方法。 3. A method for manufacturing a circuit board with a heat sink according to claim 1 , comprising the steps of:
In the integrating step, the heat sink, the sheet for insulating layer , and a conductor layer constituting the circuit are integrated together in a single step.
前記ヒートシンク付回路基板において、導体層の外周端縁に囲まれる領域は、前記ベース板の前記絶縁層に覆われる領域に内包されている、ヒートシンク付回路基板の製造方法。A method for manufacturing a circuit board with a heat sink, wherein in the circuit board with a heat sink, a region surrounded by the outer edge of the conductor layer is included in a region of the base plate covered by the insulating layer.
前記ヒートシンク付回路基板において、前記フィンの外側端を結ぶ外郭線に囲まれる領域は、前記ベース板の前記絶縁層に覆われた領域に内包されている、ヒートシンク付回路基板の製造方法。A method for manufacturing a circuit board with a heat sink, wherein in the circuit board with a heat sink, the area surrounded by an outline connecting the outer ends of the fins is included in the area of the base plate covered by the insulating layer.
前記熱硬化性樹脂が、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方を含む、ヒートシンク付回路基板の製造方法。The method for manufacturing a circuit board with a heat sink, wherein the thermosetting resin contains at least one of an epoxy resin having a naphthalene skeleton and a trisphenolmethane type epoxy resin.
前記窒化ホウ素粒子の含有量が、前記絶縁層全量に対して、60質量%以上である、ヒートシンク付回路基板の製造方法。A method for producing a circuit board with a heat sink, wherein the content of the boron nitride particles is 60 mass% or more based on the total amount of the insulating layer.
前記ヒートシンクは、銅、およびアルミニウムの中から選ばれる少なくとも1種である、ヒートシンク付回路基板の製造方法。The method for producing a circuit board with a heat sink, wherein the heat sink is made of at least one material selected from the group consisting of copper and aluminum.
前記絶縁層用シートは、イミダゾール類をさらに含む、ヒートシンク付回路基板の製造方法。The method for producing a circuit board with a heat sink, wherein the sheet for an insulating layer further contains an imidazole.
前記窒化ホウ素は、鱗片状窒化ホウ素である、ヒートシンク付回路基板の製造方法。A method for producing a circuit board with a heat sink, wherein the boron nitride is scaly boron nitride.
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