带散热器布线板、安装有元件的带散热器布线板及它们的制造方法_5

文档序号:8270439阅读:来源:国知局
处理来安装元件40的工序中,例如,根据需要,在 实施将阻焊剂形成在电路面上的工序、对带散热器布线板82进行外形加工而成为必要的 大小的工序等之后,将元件40和焊料等导电性连接材料42配置在金属电路层11上,通过 回流焊处理,将元件40安装在金属电路层11上。也可在将元件40安装在金属电路层11 上时,一起安装元件40以外的其他元件。回流焊处理可在通常使用的条件下进行。
[0187] 作为元件40,可举出半导体芯片、晶体管、二极管、晶闸管(thyristor)、热敏电 阻、MOS - FET(金属氧化物半导体场效应晶体管,Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(绝缘栅双极晶体管,Insulated Gate Bipolar Transistor)、 LED(发光二极管,Light Emitting Diode)等有源元件、电容器、电阻器、线圈等无源元件 等。元件的安装方法可以从通常使用的方法中适当选择。作为元件的安装方法,例如可使 用经由被设置在金属电路层11上的金属糊等进行安装的方法。
[0188] 其中,有源元件由半导体元件、将半导体元件和外部电连接的端子、将半导体元件 密封而保持的密封材料构成。对于上述端子没有特别限制,可使用铜等导体、焊料等。对于 上述密封材料没有特别限制,可使用环氧树脂等。需要说明的是,相当于这样的有源元件的 半导体元件可按照日本特开2007 - 110113号公报等中记载的方法等得到。
[0189] 安装有元件的带散热器布线板102由于使用了带散热器布线板82,所以成为向散 热器50的导热性优异的电子元件。
[0190] <电子元件>
[0191] 本发明中,安装有元件的带散热器布线板成为电子元件。对于安装有元件的带散 热器布线板而言,不是通过粘合材料层,而是通过固化了的粘接材料层将布线板固定于散 热器,因此,由于固化了的粘接材料层的热阻低,所以散热性优异。另外,不存在进行了元件 安装的布线板从散热器上脱落的担忧,可以不进行利用螺栓的加强。
[0192] <套装(set) >
[0193] 本发明的套装包含:依序包含电路形成用金属层、支承体、粘接材料层及第一临时 支承体的布线板材料,和第二临时支承体,是可在前文所述的带散热器布线板的制造方法 中使用的套装,根据需要,还可以包含其他要素。第二支承体是配置在由电路形成用金属层 形成的金属电路层上的支承体。
[0194] 另外,本发明其他套装包含:带有临时支承体的布线板,其包含依序包含金属电路 层、支承体及粘接材料层的布线板,和被配置在上述粘接材料层上的第一临时支承体;和第 二临时支承体,是可在前文所述的带散热器布线板的制造方法中使用的套装,根据需要,还 可以包含其他要素。第二支承体是配置在金属电路层上的支承体。
[0195] 上述的套装具有可在前文所述的带散热器布线板的制造方法中使用的材料作为 要素,所以能简便且高效地得到带散热器布线板。
[0196] 上述第一临时支承体及上述第二临时支承体分别相当于在上述带散热器布线板 的制造方法中已经说明过的支承用隔膜及搬运用支承基材。另外,在上述带散热器布线板 的制造方法中已经说明过的部件可以作为可追加的其他要素被包含进去。
[0197] 另外,本发明的一个方案还包括下述套装在上述的带散热器布线板的制造方法或 安装有元件的带散热器布线板的制造方法中的应用,所述套装包含:依序包含电路形成用 金属层、支承体、粘接材料层及第一临时支承体的布线板材料,和可在由上述电路形成用金 属层形成的金属电路层上配置的第二临时支承体。另外,本发明另一个方案还包含下述套 装在上述的带散热器布线板的制造方法或安装有元件的带散热器布线板的制造方法中的 应用,所述套装包含:带有临时支承体的布线板,其包含依序包含金属电路层、支承体及粘 接材料层的布线板,和被配置在上述粘接材料层上的第一临时支承体;和可被配置在上述 金属电路层上的第二临时支承体。
[0198] 对于上述的各方案中的布线板材料、布线板、第一临时支承体、带有临时支承体的 粘接材料片材、及第二临时支承体、以及其他要素,直接适用在关于可在前述的带散热器布 线板的制造方法中使用的套装或可在安装有元件的带散热器布线板的制造方法中使用的 套装描述过的上述内容。
[0199] 进而,本发明包含以下的方案。
[0200] (1)依序包含金属电路层、支承体、固化粘接材料层、和散热器的带散热器布线板。
[0201] 这样的带散热器布线板中,支承体与散热器经由固化了的粘接材料层而被配置, 因此,支承体与散热器的密合力优异,可呈现高导热性。对于该方案中的支承体、金属电路 层及用于得到金属电路层的电路形成用金属层、布线板、散热器、以及固化粘接材料层及用 于得到固化粘接材料层的粘接材料层,直接适用上文已述的内容。
[0202] (2) (1)所述的带散热器布线板,其中,上述支承体与固化粘接材料层的总厚度的 平均值为6 μπι以上、100 μπι以下。
[0203] (3) (1)或(2)所述的带散热器布线板,其中,上述支承体的厚度的平均值为3μπι 以上、50 μm以下。
[0204] (4) (1)?(3)中任一项所述的带散热器布线板,其中,上述固化粘接材料层的厚 度的平均值为3 μπι以上、50 μπι以下。
[0205] (5)安装有元件的带散热器布线板,其包含:依序包含金属电路层、支承体、固化 粘接材料层、和散热器的带散热器布线板;被安装在上述带散热器布线板的上述金属电路 层上的元件。这样的安装有元件的带散热器布线板中,支承体与散热器经由固化了的粘接 材料层而被配置,因此,支承体与散热器的密合力优异。由此,可抑制元件的脱落,可供给向 散热器导热的导热性优异的电子元件。对于该方案中的支承体、金属电路层及用于得到金 属电路层的电路形成用金属层、布线板、散热器、固化粘接材料层及用于得到固化粘接材料 层的粘接材料层、以及元件,直接适用上述内容。
[0206] (6) (5)所述的带散热器布线板,其中,上述支承体与固化粘接材料层的总厚度的 平均值为6 μπι以上、100 μπι以下。
[0207] (7) (5)或(6)所述的带散热器布线板,其中,上述支承体的厚度的平均值为3 ym 以上、50 μm以下。
[0208] (8) (5)?(7)中任一项所述的带散热器布线板,上述固化粘接材料层的厚度的平 均值为3 μπι以上、50 μπι以下。
[0209] 实施例
[0210] 以下,通过实施例来进一步具体地说明本发明,但本发明不限于这些实施例。以下 所示的各层或层叠体的厚度的平均值是:使用测微计测定5个点的厚度,作为其算术平均 值而求出的平均值。
[0211] [实施例1]
[0212] <布线板材料的制作>
[0213] 准备将作为电路形成用金属层的厚度平均值为35 μπι的铜箔、和厚度平均值为 30 μ m的聚酰亚胺绝缘层依序配置而成的材料(日立化成株式会社,MCF - 5000IS)和粘接 材料胶带(日立化成株式会社,AS - 9000IA),所述粘接材料胶带在包含聚酰胺酰亚胺树脂 (60°C时的粘度:6000Pa *s,热固化前且在大于60°C且为200°C以下的温度范围内的粘度的 最小值:1000Pa · s,Tg :260°C )、且厚度平均值为35 ym的粘接材料层的一侧的面上具有 PET隔膜,在另一侧的面上具有支承用隔膜,支承用隔膜为厚度平均值为50 μπι的PET膜。
[0214] 上述聚酰胺酰亚胺树脂在60°C时的粘度、及在大于60°C且为200°C以下的温度范 围内的粘度的最小值通过以下方式求出:在大气压下,在升温速度5°C /min、频率IOHz的 条件下,使用圆形的平板作为夹持样品的测定器具,利用ARAS TEST STATION(Rheometric Scientific公司),进行剪切粘度测定。需要说明的是,关于聚酰胺酰亚胺树脂的绝缘电阻 值,使用绝缘电阻计,通过测定电压100V进行测定,测得为3 X IO13 Ω · cm以上。
[0215] 以使得上述的材料的聚酰亚胺绝缘层、与从上述的粘接材料胶带上剥离一侧的面 的PET隔膜(脱模PET膜)而露出的粘接材料层相对的方式进行配置,得到了具有支承用 隔膜和粘接材料层的布线板材料。粘接材料层的配置在120°C、2MPa、l. Om/min的条件下利 用热辊层压法进行。
[0216] 接下来,作为保护胶带,以包围布线板材料的端部的方式贴合洁净室用的超级胶 带(Ultratap e)#1110,进行密封,以使得试剂液体不侵入铜箔与隔膜之间。
[0217] <布线板的制作>
[0218] 在上述中得到的经密封的布线板材料的电路形成用金属层上,设置蚀刻抗蚀剂, 然后,通过在氯化铁水溶液中溶解铜,来进行电路加工处理,形成金属电路层,制作了布线 板。由此,得到了图4(11)所示那样的第一层叠体。
[0219] <搬运用支承基材的配置>
[0220] 以粘合膜的粘合材料层与金属电路层相对的方式,将作为搬运用支承基材的粘合 膜(日立化成株式会社,DT - 4300S,厚度的平均值50 μπι)配置在得到的第一层叠体的金 属电路层上,得到了图4(111)所示那样的第二层叠体。搬运用支承基材的配置在30°C、 0. 3MPa、0. 3m/min的条件下利用棍层压法进行。接下来,进行外形加工,成为6mm宽、IOOmm 长,除去了保护胶带。
[0221] <支承用隔膜的剥离>
[0222] 将在上述中得到的经外形加工的第二层叠体的粘接材料层上配置的支承用隔膜 弯折180°,向弯折方向拉伸,由此将支承用隔膜剥离,得到了露出了粘接材料层的第三层 叠体。
[0223] <布线板的临时固定>
[0224] 以得到的第三层叠体的粘接材料层与作为散热器的铝基板(A - 5052、厚度的平 均值Imm)接触的方式进行配置,将第三层叠体临时固定在散热器上。第三层叠体及散热器 的配置在120°C、2. 0MPa、l. Om/min的条件下利用热辊层压法进行。
[0225] 按照同样的方式,使用透明基板(载物玻璃(slide glass)、硼娃酸玻璃、松浪 S1111)代替铝基板,将第三层叠体临时固定在透明基板上,得到了密合面积率评价用的试 样。
[0226] <搬运用支承基材的剥离>
[0227] 接下来,将配置于已被临时固定在散热器上的第三层叠体的金属电路层上的搬运 用支承基材弯折180°,向弯折方向拉伸,由此将搬运用支承基材剥离,得到了布线板被临 时固定在散热器上而成的层叠体。
[0228] 关于密合面积率评价用的试样,也同样地进行了操作。
[0229] <粘接材料层的固化>
[0230] 在布线板被临时固定在散热器上而成的层叠体的散热器上,放置耐热脱模膜(三 井化学Tohcello株式会社,Opulent X - 44B,厚度的平均值50 μ m),使用真空加压压力机, 在3kPa的真空下加压至3MPa,以4°C /min进行升温,在185°C下保持90分钟,由此进行加 压加热,由此,将粘接材料层固化,得到了带散热器布线板。接下来,通过印刷向布线板的金 属电路层面上的规定部位赋予阻焊剂,通过120°C、90分钟的热处理来进行固化。
[0231] 关于密合面积率评价用的试样,也同样地进行了操作。
[0232] <元件安装>
[0233] 在带散热器布线板的金属电路层上,放置多块焊料(千住金属工业株式会社, ECO 无铅焊锡膏(ECO SOLDER PASTE Lead Free)、M705, Sn - 3. OAg - 0.5Cu,熔融温度 220°C)、片式电阻器(釜屋电机株式会社,RMC1K100FTE,厚膜电阻10Ω,6. 3mm长X3. 2mm 宽X 0. 6mm高)、连接器(connector)等,进行回流焊处理(最大260°C ),由此,得到了在金 属电路层上安装了片式电阻器等元件的安装有元件的带散热器布线板。
[0234] 关于密合面积率评价用的试样,也同样地进行了操作。
[0235] [评价]
[0236] <布线板的密合面积率评价>
[0237] 通过按照以下方式测定的密合面积率来评价布线板中的粘接材料层相对于散热 器的密合性。在上述中得到的进行到元件安装的密合面积率评价用的试样上,贴合长75mm 的胶带作为标记。在顶棚上以10. 7cm的间隔平行设置2根荧光灯(1200mm长、40W)。将 试样的位置确定为:在荧光灯下2m处,2根荧光灯映入透明基板,并且透明基板面成为相对 于从顶棚朝向地板的方向而言倾斜45°的状态。调整试样与数码照相机的位置关系,使得 映入的荧光灯的发光部分的长边方向与数码照相机的拍摄图像(纵横比3 :4)的长边方向 (横向方向)大致平行,映入的荧光灯的发光部分的长边方向的全长与贴合在试样上的长 度为75_的胶带的长度相同,得到像素数为600万的评价用图像。从得到的评价用图像中, 从2根荧光灯所夹的、位于长边方向的中心附近的区域中选择一部分矩形区域作为观察区 域。对于选择的观察区域而言,长边方向的长度是映入的2根荧光灯的发光部分的长边方 向长度的80%,短边方向的长度是映入的2根荧光灯的间隔的70%。
[0238] 针对得到的观察区域中包含的全部像素,基于各像素的亮度进行2值化处理。2值 化处理如下进行:分别地,将显示基准亮度以上的亮度的像素判定为非密合部,将亮度显示 为低于基准亮度的像素判定为密合部。针对进行了 2值化处理的观察区域的全部像素,以 密合部的像素数相对于全部像素数的比例(%)算出密合面积率。
[0239] 需要说明的是,按照以下方式确定区别密合部和非密合部的基准亮度。另行制作 下述试样,其中,当将布线板的粘接材料层贴合于透明基板时,仅在一部分的区域,适用与 贴合于散热器的情况相同的条件,从而部分地形成密合区域。关于制作的试样,按照与上述 同样的方式,得到评价用图像,将由密合区域中的亮度的最小值、和除此之外的区域中的亮 度的最大值得到的平均值作为基准亮度。
[0240] <元件与布线板的温度差评价>
[0241] 在安装有元件的带散热器布线板的与安装有元件的面为相反侧的面的散热器上, 涂布散热油(信越化学工业株式会社,G707),经由散热油,固定于温度已调节至25°C的 热组件。以每一个片式电阻器消耗IW的电力的方式通电,经过5分钟后,通过热成像仪 (thermal camera)(株式会社Apiste,FSV - 1200)分别测定元件的表面温度1\和布线板 的未安装元件的部分的表面温度T2,评价了元件与布线板的温度差AT = T1" T2。结果, 元件与布线板的温度差Δ T为37. 9°C。
[0242] [实施例2]
[0243] 使用了将作为电路形成用金属层的厚度平均值为35 μπι的铜箔、和厚度平均值为 30 μm的聚酰亚胺绝缘层依序配置而成的材料(日立化成株式会社,MCF - 5000IS)、和除 了粘接材料层的厚度平均值为25 μπι之外均与实施例1相同的粘接材料胶带(日立化成株 式会社、AS - 9000ΙΑ),除此之外,按照与实施例1同样的方式,制作了带散热器布线板及安 装有元件的带散热器布线板。
[0244] 接下来,与实施例1同样地操作,进行了密合面积率评价及温度差评价。结果,布 线板的密合面积率为98%,元件与布线板的温度差Λ T为35. 3°C。
[0245] [实施例3]
[0246] 使用了将作为电路形成用金属层的厚度平均值为35 μπι厚的铜箔、和厚度平均值 为25 μ m的聚酰亚胺绝缘
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