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特開2022-39094回路基板用半製品板材の製造方法、回路基板用半製品板材、金属ベース回路基板の製造方法、及び金属ベース回路基板
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022039094
(43)【公開日】2022-03-10
(54)【発明の名称】回路基板用半製品板材の製造方法、回路基板用半製品板材、金属ベース回路基板の製造方法、及び金属ベース回路基板
(51)【国際特許分類】
   H05K 3/44 20060101AFI20220303BHJP
   H05K 3/20 20060101ALI20220303BHJP
   H05K 3/00 20060101ALI20220303BHJP
【FI】
H05K3/44
H05K3/20 Z
H05K3/00 K
H05K3/00 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020143931
(22)【出願日】2020-08-27
(71)【出願人】
【識別番号】000004640
【氏名又は名称】日本発條株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110629
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 雄一
(74)【代理人】
【識別番号】100166615
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 大輔
(72)【発明者】
【氏名】瓦林 朋弘
【テーマコード(参考)】
5E315
5E343
【Fターム(参考)】
5E315AA03
5E315BB01
5E315BB02
5E315BB03
5E315BB04
5E315BB05
5E315BB06
5E315BB14
5E315BB15
5E315CC14
5E315CC15
5E315CC27
5E315DD19
5E315DD29
5E315GG01
5E315GG20
5E315GG22
5E343AA02
5E343AA22
5E343BB24
5E343BB28
5E343BB67
5E343CC01
5E343DD62
5E343EE21
5E343EE43
5E343FF07
5E343FF08
5E343FF21
5E343GG11
5E343GG20
(57)【要約】
【課題】加工スピードを向上させることなどが可能でありながら、平面度及び在庫化に対しても有利にする回路基板用半製品板材の製造方法、回路基板用半製品板材、金属ベース回路基板の製造方法、及び金属ベース回路基板を得る。
【解決手段】材料板Wの表面に回路パターン3に応じた易破断部9を切削加工する破断部形成工程S1を備え、回路パターン3に応じた易破断部9を有する材料板Wを回路基板用半製品板材W1とし、回路パターン3の平面度を維持することができ、在庫管理が可能となり、大電流化ニーズに応じた厚い回路パターンでもエッチング加工を用いる場合に比較して加工スピードを向上でき、半抜きプレス加工を用いる場合に比較して 回路の平面度を向上でき、狭ピッチ化、コスト低減ニーズへの対応を向上させることを特徴とする。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
材料板の表面に回路パターンに応じた易破断部を切削加工する破断部形成工程を備え、
前記回路パターンに応じた易破断部を有する材料板を回路基板用半製品板材とする、
回路基板用半製品板材の製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の回路基板用半製品板材の製造方法であって、
前記回路パターンに応じた易破断部は、前記回路パターンを構成する個々の回路導体間及び前記回路パターンの外縁全周に応じて形成された、
回路基板用半製品板材の製造方法。
【請求項3】
請求項1又は2記載の回路基板用半製品板材の製造方法であって、
前記易破断部は、前記回路パターンに応じた深さ一定の連続した溝である、
回路基板用半製品板材の製造方法。
【請求項4】
請求項1~3の何れか1項に記載の回路基板用半製品板材の製造方法であって、
前記回路パターンを構成する個々の回路導体に応じた部分は、表面を選択的に切削して高低を設定した、
回路基板用半製品板材の製造方法。
【請求項5】
表面に回路パターンに応じた易破断部を有する回路基板用半製品板材であって、
前記回路パターンを構成する個々の回路導体に応じた部分が切削加工による前記易破断部を介して位置決められた平板状である、
回路基板用半製品板材。
【請求項6】
請求項5記載の回路基板用半製品板材であって、
前記回路パターンは、厚みが0.5mmを上回る、
回路基板用半製品板材。
【請求項7】
請求項5又は6記載の回路基板用半製品板材を用いた金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記回路基板用半製品板材から前記個々の回路導体に応じた部分を押し出しにより転写して回路パターンとする分離転写工程を備えた、
金属ベース回路基板の製造方法。
【請求項8】
金属基板上に絶縁層を介して回路パターンを備えた金属ベース回路基板であって、
前記回路パターンを構成する回路導体の周側面の大半は 、切削面である、
金属ベース回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、平板形状やヒートシンク形状の金属基板に絶縁層を介して回路パターンを備えた金属ベース回路基板の製造に用いる回路基板用半製品板材の製造方法、回路基板用半製品板材、金属ベース回路基板の製造方法、及び金属ベース回路基板に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、パワーデバイスの大電流化ニーズは益々高まっており、同時に半導体のコスト低減ニーズも高まっている。つまり、低価格で大電流に対応できる金属ベース回路基板の開発要求が高まっている。
【0003】
従来の金属ベース回路基板としては、特許文献1に記載のものがある。この金属ベース回路基板は、金属基板に接着された半硬化の絶縁層上に回路パターンを貼り付け、回路パターンを加圧しながら絶縁層を加熱硬化させるものである。
【0004】
しかし、回路パターンの圧着時に回路パターンにずれを生じるという問題があった。
【0005】
この問題に対し、図9の半製品101を用いて図8に示す金属ベース回路基板100の回路パターン103を形成する方法がある。図9の半製品101は、例えばエッチング加工により形成している。この半製品101は、回路パターン103が位置決め用の足105を介して枠107に支持されている。
【0006】
そして、回路パターン103の半製品101が、金属基板に接着された半硬化の絶縁層に貼り付けられる。この半製品101が張り付けられた金属基板が加圧と同時に加熱処理される。この加圧加熱処理により絶縁層が硬化する。その後枠107等が除去される。
【0007】
従って、加圧による圧着時には存在する足105及び枠107により回路パターン103のずれの問題を改善できる利点がある。また、エッチング加工による回路パターン103は平面度が高く絶縁層との密着性が高いという利点もある。
【0008】
しかし、かかる製造方法では、図8に示す金属ベース回路基板100の回路パターン103に浮島形状部109が存在すると、図9の半製品101のように浮島形状部109を足105により枠107に支持するには、足105が微細な複雑形状となり、支持することができないという問題があった。
【0009】
また、エッチング加工を用いた製造方法の場合、厚みが0.5mmを超える大電流化ニーズに応じた厚銅パターンではエッチング加工の時間が長くなり、且つ回路パターン103としては不要な枠107や足105が必要であるためコスト低減ニーズに対しても限界があった。
【0010】
さらに、エッチング加工の加工時間が長くなることで個々の回路導体の周側面の傾斜が大きくなり、回路パターン103の狭ピッチ化を阻害する要因となっていた。
【0011】
一方、エッチング時間を短縮するためにミーリング加工を用いた例もある。この例は、ミーリング加工により回路パターンの粗加工を行い、この粗加工に対してエッチング加工を行うものである。
【0012】
しかし、ミーリング加工後にエッチング加工を行うと個々の回路導体間に残留金属を生じ易く、後工程での除去加工が必要となる問題があった。
【0013】
これらに対し、エッチング加工による枠を利用せずにパターンのずれを抑制できる製造方法としては、特許文献2に記載のものがある。
【0014】
かかる方法は、フラット電気配線材の製造方法を提供するもので、金属条を半抜き状態に打ち抜いて回路導体部品の形状をなす凸状部を形成する工程と、凸状部に絶縁フィルムをラミネートする工程と、絶縁フィルムがラミネートされた凸状部を金属条から分離する工程とを有している。
【0015】
このため、回路導体部品となる凸状部とその他の不要な部分とがつながっているので、各回路導体部品となる凸状部を所望の位置に保持することができる。
【0016】
この状態で凸状部の一面に絶縁フィルムをラミネートし、次いで、ロールの押し付けにより凸状部を金属条から分離し、凸状部の他の面に絶縁フィルムをラミネートすると、回路導体部品を回路パターン通りに絶縁フィルム上に配置することができる。
【0017】
しかし、製造された半製品をそのまま在庫化したときに、絶縁フィルムの変形などにより回路導体部品を回路パターン通りに位置精度良く在庫化できず、コスト低減ニーズに対しても限界があった。
【0018】
しかも、プレス加工を経て回路導体部品を得るため、平面に湾曲が発生し、回路導体部品と絶縁層との密着性が低下するという問題があった。この密着性の問題により、回路導体部品及び絶縁層間の熱伝達特性の低下と絶縁層からの剥離を招く問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0019】
【特許文献1】WO2016/125650A1
【特許文献2】特開平8-138463号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
解決しようとする問題点は、回路パターンの平面度を維持できるなどの利点があるエッチング加工に代え、プレス加工及び絶縁フィルムを用いても、平面度及び在庫化に難があった点である。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明は、加工スピードを向上させることなどが可能でありながら、平面度及び在庫化に対しても有利にする。
【0022】
このために、本発明の回路基板用半製品板材の製造方法は、材料板の表面に回路パターンに応じた易破断部を切削加工する破断部形成工程を備え、前記回路パターンに応じた易破断部を有する材料板を回路基板用半製品板材とする。
【0023】
また、本発明の回路基板用半製品板材は、表面に回路パターンに応じた易破断部を有する回路基板用半製品板材であって、前記回路パターンを構成する個々の回路導体に応じた部分が切削加工による前記易破断部を介して位置決められた平板状である。
【0024】
本発明の金属ベース回路基板の製造方法は、前記回路基板用半製品板材を用いた金属ベース回路基板の製造方法であって、前記回路基板用半製品板材から前記個々の回路導体に応じた部分を押し出しにより転写して回路パターンとする分離転写工程を備えた。
【0025】
本発明の金属ベース回路基板は、金属基板上に絶縁層を介して回路パターンを備えた金属ベース回路基板であって、前記回路パターンを構成する回路導体の周側面の大半は、切削面である。
【発明の効果】
【0026】
本発明の回路基板用半製品板材によれば、材料板の表面に回路パターンに応じた易破断部を切削加工するから、加工スピードの向上等を図りつつ回路パターンの平面度を維持することができる。
【0027】
しかも、回路パターンの位置精度を維持した回路基板用半製品板材を在庫化できることから、回路パターンの切削工程での製造タクトが連続生産ラインの影響を受けずに短縮できると共に連続生産ラインでの稼働率を向上でき、狭ピッチ化、価格低減ニーズにも対応可能となる。
【0028】
製造された回路基板用半製品板材は、回路パターンに応じた個々の回路導体が易破断部で結合されているから、回路パターンに浮島形状部が存在しても対応することができる。
【0029】
切削加工を用いるから大電流化ニーズに応じた厚い回路パターンでもエッチング加工を用いる場合に比較して加工スピードを向上でき、狭ピッチ化、コスト低減ニーズへの対応を向上させることができる。
【0030】
本発明の回路基板用半製品板材によれば、回路導体に半抜きのプレスによる湾曲が発生していない回路基板用半製品板材として在庫管理が可能となり、安定生産の実現に寄与することもできる。
【0031】
本発明の金属ベース回路基板の製造方法によれば、転写された回路導体は、半抜きのプレスによる湾曲が発生しておらず、回路導体と絶縁層との密着性を向上させ、金属ベース回路基板の回路導体及び絶縁層間の効率良い熱伝達特性を維持させることができる。
【0032】
金属ベース回路基板の回路パターンのずれを抑制することができ、電流の短絡を防止できる。
【0033】
本発明の金属ベース回路基板によれば、金属ベース回路基板の回路パターンを構成する回路導体の周側面の大半は、切削面であるから、回路導体の周側面の面の性状を平坦にすることができる。平坦な性状の周側面により、狭ピッチ化した密な回路パターンの金属ベース回路基板にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
図1図1は、本発明の実施例1に係る金属ベース回路基板の概略平面図である。
図2図2は、図1の金属ベース回路基板の概略断面図である。
図3図3(A)及び図3(B)は、回路基板用半製品板材を示し、図3(A)は、回路基板用半製品板材の平面図であり、図3(B)は、回路基板用半製品板材の断面図である。
図4図4は、本発明の実施例1に係る金属ベース回路基板の製造工程を示し、分離転写工程及び加熱接着工程の概略断面説明図である。
図5図5は、押し出された回路導体の側面図である。
図6図6は、本発明の実施例2に係り、高さの異なる回路パターンを備えた金属ベース回路基板の断面図である。
図7図7は、本発明の実施例2に係り、高さの異なる回路パターンに応じた回路基板用半製品板材の断面図である。
図8図8は、従来例に係り、浮島形状部を有する回路パターンを備えた金属ベース回路基板の平面図である。
図9図9は、浮島形状部が枠に支持できていない状態を示す回路パターンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本発明は、加工スピードを向上させることなどが可能でありながら、平面度及び在庫化に対しても有利にする目的を、以下のように実現した。
【0036】
本実施形態の回路基板用半製品板材の製造方法は、材料板の表面に回路パターンに応じた易破断部を切削加工する破断部形成工程を備え、回路パターンに応じた易破断部を有する材料板を回路基板用半製品板材とする。
【0037】
切削加工は、回転切削、振動切削、レーザー切削等を用いることができる。また切削加工以外に 放電加工を用いる事もできる。
【0038】
材料板は、単一の材料板に単一の回路パターンのための易破断部を形成した形態、単一の材料板に複数の回路パターンのための易破断部を複数個所に形成した形態を採用することができる。材料板は、長尺の条形態にすることもできる。
【0039】
回路基板用半製品板材の製造方法であって、回路パターンに応じた易破断部は、回路パターンを構成する個々の回路導体間及び回路パターンの外縁全周に応じて形成された。
【0040】
易破断部は、個々の回路導体間と回路パターンの外縁との一方に形成することもできる。易破断部は、個々の回路導体間の一部、回路パターンの外縁の一部に形成することもできる。
【0041】
回路基板用半製品板材の製造方法であって、易破断部は、回路パターンに応じた深さ一定の連続した溝である。
【0042】
易破断部は、材料板から回路導体に応じた部分の押し出しを可能とするものであればよく、深さは一定ではない溝にすることもできる。
【0043】
易破断部は、不連続の溝、つまり分断された溝にすることもできる。
【0044】
易破断部は、所定箇所に結合部を有する貫通部で構成することもできる。
【0045】
易破断部は、孔を連設してミシン目状に構成することもできる。
【0046】
易破断部は、溝、貫通部、孔の任意の組み合わせで構成する形態にすることができる。
【0047】
回路基板用半製品板材の製造方法であって、回路パターンを構成する個々の回路導体に応じた部分は、表面を選択的に切削して高低を設定した。
【0048】
高低の設定は、個々の回路導体の表面に対し全体的又は部分的に行うことができる。
【0049】
表面に回路パターンに応じた易破断部を有する回路基板用半製品板材であって、回路パターンを構成する個々の回路導体に応じた部分が切削加工による易破断部を介して位置決められた平板状である。平板状とは、材料板に応じた平板であることを意味し、易破断部や表面の切削による凹凸は許容される。
【0050】
回路基板用半製品板材であって、回路パターンは、厚みが0.5mmを上回る。この回路パターンは、大電流化ニーズに応じた厚銅パターンとなる。但し、回路パターンの厚みは、電流仕様に応じて種々選択でき、厚みが0.5mmを下回るものでもよい。回路パターンの厚みの上限、下限は、回路パターンとして技術常識の範囲内である。
【0051】
回路基板用半製品板材を用いた金属ベース回路基板の製造方法であって、回路基板用半製品板材から個々の回路導体に応じた部分を押し出しにより転写して回路パターンとする分離転写工程を備えた。
【0052】
転写は、個々の回路導体を一括して転写する形態、個々の回路導体をそれぞれ転写する形態等にすることができる。また、転写とは、回路基板用半製品板材から直接金属基板上の絶縁層に回路導体を転写する場合の他、フィルムに転写する場合も含む。フィルムに転写する場合は、フィルム上の回路導体をフィルムから更に金属基板上の絶縁層に転写すればよい。さらに、転写に際しては、別途、回路整列治具を用いてもよい。回路整列治具は、回路導体を挿通させて整列させるものであり、転写時に絶縁層の上面に配置され、かつ回路導体との間に配置して用いられる。
【0053】
金属基板上に絶縁層を介して回路パターンを備えた金属ベース回路基板であって、回路パターンを構成する回路導体の周側面の大半は、切削面である。
【0054】
切削面は、エッチング加工による面、半抜きによるプレスの面を除き、切削加工による平坦な面であるのが好ましいが、階段状(段付き状)の面や傾斜面であってもよい。
【実施例0055】
[金属ベース回路基板]
図1は、金属ベース回路基板の概略平面図である。図2は、金属ベース回路基板の概略断面図である。
【0056】
図1図2の金属ベース回路基板1は、大電流化ニーズに応じた厚い回路パターン3を備えたものである。
【0057】
金属ベース回路基板1は、後述する回路基板用半製品板材W1を用いて製造されたものである。つまり、後述のように回路基板用半製品板材W1から回路パターン3の個々の回路導体3aに応じた部分を押し出し、金属基板5上の絶縁層7に一括して転写して回路パターン3としている。かかる金属ベース回路基板1は、回路導体3aの平面度が高く、回路導体3aと後述で詳細を説明する絶縁層7との密着性が向上したものとなっている。
【0058】
回路パターン3は、例えば銅やアルミで形成され、厚みが0.5mmを超える3mmまでの回路用材料で形成し、大電流に対応したものとしている。
【0059】
この回路パターン3は、電気的に独立した複数の回路導体3aを備えている。複数の回路導体3aの構成は、回路パターン3の要求特性に応じて形成される。各回路導体3aの周側面の大半は、エンドミルによる切削面となっている。
【0060】
絶縁層7は、回路パターン3を金属基板5から電気的に絶縁する役割を果たしているのに加え、それらを互いに張り合わせる接着剤としての役割も果たしている。そのため、絶縁層7には一般に樹脂が使用される。さらに、絶縁層7は、回路パターン3に実装される素子の高い発熱性に対する高い耐熱性と、この発熱を金属基板5に伝達する高い熱伝達性とが必要とされるため、絶縁層7は無機充填材を更に含有することが好ましい。
【0061】
絶縁層7のマトリクス樹脂としては、例えば、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、トリアジン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂;ビスフェノールE型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ノボラック型シアネート樹脂等のシアネート樹脂等を単独又は2種以上を混合して用いることができる。このエポキシ樹脂に加えて、エポキシ樹脂の硬化剤である、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤等を混合したものを樹脂層7とする。
【0062】
絶縁層7が含有する無機充填材としては、電気絶縁性に優れかつ熱伝導率の高いものが好ましく、例えば、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム等が挙げられ、これらの中から選ばれる1種又は2種以上を用いることが好ましい。
【0063】
絶縁層7における無機充填材の充填率は、無機充填剤の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、絶縁層7に含有されるマトリクス樹脂の全体積を基準として85体積%以下であることが好ましく、30~85体積%がより好ましい。
【0064】
絶縁層7は、上述したマトリックス樹脂及び無機充填材以外に、例えば、カップリング剤、分散剤、触媒等を更に含有してもよい。
【0065】
なお、絶縁層7として半硬化状態の絶縁シートを用いることもできる。
【0066】
金属基板5は、例えば、単体金属又は合金からなる。金属基板5の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、アルミニウム合金、又はステンレスを使用することができる。金属基板5は、炭素などの非金属を更に含んでいてもよい。例えば、金属基板5は、炭素と複合化したアルミニウムを含んでいてもよい。また、金属基板5は、単層構造、又は多層構造を有していてもよい。
【0067】
金属基板5は、高い熱伝導率を有している。例えば、銅材では、370~400W・m-1・K-1、アルミ材では、190~220W・m-1・K-1、鉄材では、60~80W・m-1・K-1の熱伝導率を有している。
【0068】
金属基板5は、可撓性を有していてもよく、可撓性を有していなくてもよい。金属基板5の厚さは、例えば、0.2~5mmの範囲内にある。
【0069】
なお、金属ベース回路基板1としては、ヒートシンク形状の金属基板を用いた金属ベース回路基板として構成することもできる。
【0070】
かかる金属ベース回路基板1は、回路導体3aが従来のような半抜きによるプレス加工による影響を受けておらず、回路パターン3が材料板の平面度をほぼ維持している。このため、前述の通り、回路パターン3の回路導体3aと絶縁層7との密着性が高く、回路導体3a及び絶縁層7間の効率良い熱伝達特性を維持させることができると共に回路導体の絶縁層からの剥離を抑制できる。
【0071】
[回路基板用半製品板材の製造方法]
図3(A)及び3(B)は、回路基板用半製品板材を示し、図3(A)は、回路基板用半製品板材の平面図であり、図3(B)は、回路基板用半製品板材の断面図である。
【0072】
図3の回路基板用半製品板材W1は、破断部形成工程S1を備えた回路基板用半製品板材の製造方法により製造されている。
【0073】
破断部形成工程S1では、材料板として銅板材Wが用いられる。銅板材Wは、単一の回路パターン3を形成する単一の矩形の板材である。銅板材Wの厚みは、回路パターン3に応じて0.5mmを超える3mmまでである。
【0074】
銅板材Wには、パイロット穴nが形成されている。なお、パイロット穴nは、予め形成してもよいが、溝9との位置ずれを防止するために、破断部形成工程S1において溝9aと共に加工形成するのが好ましい。銅板材Wの外形は、パイロット穴nに対する位置精度を備えている。従って、パイロット穴nを基準にして、銅板材Wの外形と回路パターン3との位置関係を確保できる。
【0075】
破断部形成工程S1では、銅板材Wの表面に回路パターン3に応じた易破断部9を切削加工する。切削加工にはマシニングセンターが使用される。
【0076】
回路パターン3に応じた易破断部9は、回路パターン3に応じた深さ一定の連続した溝9aで構成されている。溝9aは、回路パターン3を構成する個々の回路導体3a間及び回路パターン3の外縁全周に応じて形成されている。したがって、個々の回路導体3aに応じた部分は、金属ベース回路基板1製造時の押し出しに際してそれぞれ独立した構成となっている。
【0077】
溝9aは、マシニングセンターに装着されたエンドミル切削工具で形成されている。エンドミルは、例えば直径1mmのものが使用され、最小溝幅は1.2mm、最大深さは3.0mmまでの溝に対応している。エンドミルは、他の直径を採用することもできる。
【0078】
溝9aの深さは、板厚2mmの銅板材Wに対して1.5mm~1.8mmとしている。溝9aの深さは、銅板材Wの板厚に対し、75%~90%としている。つまり、溝9aの深さは、金属ベース回路基板1製造時の押し出しに際し個々の回路導体3aに応じた部分が溝9aの底部の肉厚の影響による曲げを受け難くし、且つ残存するバリも金属ベース回路基板1として影響がないように少なくするものとして設定されている。
【0079】
溝9aの幅は、直径1mmのエンドミルに対して1.2mm以上とする。ただし、直径1mm以下のエンドミルを使用する場合の溝9aの幅は、1.2mm 以下 としても良い。 溝9a の幅の下限は、ミーリング加工としての技術常識の範囲内である。
【0080】
回路基板用半製品板材W1は、回路パターン3を構成する個々の回路導体3aに応じた部分が溝9aの底部を介して位置決められた平板状となる。この回路基板用半製品板材W1の製造方法では、回路パターン3に応じた溝9aを有する銅板材Wを回路基板用半製品板材W1として回収する。
【0081】
つまり、回路基板用半製品板材W1が作業者の手作業や搬送治具によりマシニングセンターから取り出され、回路基板用半製品板材W1は、金属ベース回路基板1の完成に係る連続生産ラインから切り離されて格納させることができる。
【0082】
[金属ベース回路基板の製造方法]
図4は、金属ベース回路基板の製造工程を示し、分離転写工程及び加熱接着工の概略断面説明図である。
【0083】
図4左図のように、分離転写工程S2では、回路基板用半製品板材W1から複数の回路導体3aに応じた部分を押し出し金属基板5上の絶縁層7に一括転写(転写)して回路パターン3とする。
【0084】
分離転写工程S2で用いるプレス装置11は、ダイプレート13上に位置決め支持された回路基板用半製品板材W1の回路導体3aを分離転写工程用のパンチ15aで押し出す構成となっている。
【0085】
パンチ15aでの押し出しは、回路基板用半製品板材W1を、溝9aを上に向けた状態で行う。
【0086】
ダイプレート13のダイ13a及びパンチ15aの配置は、回路パターン3に対応している。ダイ13aの径及びパンチ15aの径、或は外郭寸法は、対応する回路導体3aと抜きクリアランスを介してほぼ同等に設定されている。
【0087】
この分離転写工程S2では、回路基板用半製品板材W1が搬送治具により例えばY方向から搬入される。この搬入により回路基板用半製品板材W1のパイロット穴nをダイプレート13のパイロットピン(図示せず。)に嵌合させるようにセットされる。このセットにより回路基板用半製品板材W1の回路導体3aがダイプレート13上に正確に位置決められる。
【0088】
ダイプレート13の下方側では、絶縁層7を備えた金属基板5が搬送治具により下部プレート(図示せず。)上に配置されている。
【0089】
この位置でパンチ15aが下降して回路導体3aが回路基板用半製品板材W1からダイ13a内に押し出される。同時に下部プレートが上昇し、ダイプレート13と絶縁層7との間の隙間が、回路導体3aの厚みの半分程度に設定される。この隙間の設定と共にパンチ13aがさらに下降して回路パターン3が金属基板5の絶縁層7上に転写される。
【0090】
このとき、ダイプレート13と絶縁層7との間の隙間の設定により、転写動作に際して回路導体3aの板厚の半分をダイ13a内部に留めることができる。これにより位置精度を保持しながら回路導体3aを絶縁層7へ転写することができる。なお、回路導体3aの位置精度を保持しながら転写できる範囲であれば、ダイプレート13と絶縁層7との間の隙間の設定は自由である。
【0091】
転写した回路導体3aが剥離しない様、パンチ15aが回路導体3aを押した状態でダイプレート13が上昇し 回路導体3aはダイプレート13から 完全に押し出される。その後パンチ15aが上昇し 回路導体3aから離れる。パンチ15a内部には 回路導体3aとの密着を防止するイジェクターを内蔵している事が望ましい。
【0092】
図4右図のように、加熱接着工程S3では、加熱処理が行なわれる。この加熱工程では、絶縁層7に回路パターン3が転写された金属基板5が、搬送治具により加熱炉に投入され、加圧加熱処理される。
【0093】
こうして金属基板5側に形成された回路パターン3は、各回路導体3aの相対位置がそのまま保持されており、設計通りにずれの無い正確な回路パターン3を得ることができる。
【0094】
回路導体3aがパンチ15aにより押し出し力を受けると、回路基板用半製品板材W1及び回路導体3a間が易破断部9である溝9aにおいて容易に破断分離し、金属基板5側に押し出される。
【0095】
図5は、押し出された回路導体3aの側面図を示す。
【0096】
図5の回路導体3aは、板厚2.0mmの銅板材Wの上面から1.75mm(87.5%)まで前記溝9aを切削加工して形成した回路基板用半製品板材W1を図4のようにプレス加工して前記のように分離した。
【0097】
押し出された回路導体3aは、周側面に切削面3aaがそのまま存在し、下面側の底面にはダレ3abが、下面側の側面にはバリ3acが周回状に僅かに形成される。この僅かなバリ3acがあったとしてもバリ3acは回路導体3aの下面から上面方向に指向しているため、回路導体3aの上下面においてバリ影響を受けることなく、全体の平面度が維持されている。回路導体3aの上面周縁部には、面取り3adが施されている。この面取り3adは、前記溝9aの切削加工時に切削加工している。但し、面取り3adの切削は、溝9aの切削とは別に行うこともできる。また、面取り3adの切削を省略し、化学研磨やブラスト処理によるエッジ除去を行なっても良い。
【0098】
なお、分離転写工程S2では、金型構造を変更し 押し出し方向を上下逆転させる事によりパンチ15aでの押し出しを、回路基板用半製品板材W1の溝9aを下に向けた状態で行うこともできる。この場合のバリは、回路導体3aの上面側の側面に存在することになる。このバリは、僅かであるか殆ど無いものとして設定することができ、金属ベース回路基板1として影響は無い。
【0099】
[作用効果]
本発明実施例によれば、破断部形成工程S1において、銅板材Wの表面に回路パターン3に応じた易破断部9としての溝9aをマシニングセンターに装着されたエンドミル切削工具により切削加工することができる。
【0100】
このため、厚さ2mmの銅板材Wに対し、溝9aを直径1mmのエンドミルにより最小幅1.2mm以上で深さ1.5mm~1.8mmに形成することができる。
【0101】
この溝9aの切削加工では、プレスによる半抜き加工を用いる場合に比較して回路基板用半製品板材W1の回路導体3aに半抜きのプレスによる湾曲が発生しない。
【0102】
この回路基板用半製品板材W1から押し出された回路導体3aの平面度は、銅板材Wの平面度が維持された状態、(5μm以下)であった。これに対し半抜き加工を用いた回路基板用半製品板材から押し出された回路導体の平面度は、20μm~30μm程度であった。ここに、平面度とは、回路導体の表面の湾曲の基準面からの高さを意味する。
【0103】
この比較からも明らかなように、製造された回路基板用半製品板材W1を用いる場合、回路導体3aの平面度を確実に維持させることができる。
【0104】
この平面度を維持した回路導体3aは、金属ベース回路基板1の回路導体3aと絶縁層7との密着性の向上に寄与し、回路導体3a及び絶縁層7間の効率良い熱伝達特性を維持させることを可能にする。
【0105】
回路基板用半製品板材W1の製造方法では、回路パターン3に応じた溝9aを有する銅板材Wを回路基板用半製品板材W1として在庫化することができる。
【0106】
このため、製造された回路基板用半製品板材W1は、各回路導体3aを回路パターン3通りに位置精度良く在庫化することができる。この在庫化により回路基板用半製品板材W1の在庫管理が可能となり、安定生産の実現に寄与し、コスト低減ニーズにも対応可能である。
【0107】
回路基板用半製品板材W1の製造方法では、溝9aの加工による回路導体3a側面への影響を抑制し、エッチング加工を用いる場合に比較して回路導体3aの側面の性状をほぼ平坦に保つことが可能となる。
【0108】
このため、溝9aの幅の設定と相俟ってエッチング加工を用いる場合に比較して狭ピッチのより密な回路パターンを得ることも可能となる。
【0109】
製造された回路基板用半製品板材W1は、各回路導体3aを押し出し、そのまま金属基板5上の絶縁層7に転写することが可能となり、回路パターン3に浮島形状部が存在しても対応することができる。
【0110】
回路基板用半製品板材W1の製造方法は、切削加工を用いるから大電流化ニーズに応じた厚い回路パターン3でもエッチングに比較して加工スピードを向上でき、且つ狭ピッチの密な回路パターン、コスト低減ニーズへの対応を向上させることができる。また、エッチング加工の加工スピード向上のために、ミーリング加工を用いる場合に比較して残留金属の除去工程を必要としない。
【0111】
個々の回路導体3aを回路パターン3通りに押し出すことで金属ベース回路基板1の回路パターン3のずれを抑制することができ、電流の短絡の防止に寄与することができる。
【0112】
特に、回路パターン3に応じた易破断部9としての溝9aは、回路パターン3を構成する個々の回路導体3a間及び回路パターン3の外縁全周に応じて形成されている。
【0113】
このため、個々の回路導体3aの全てをパンチ15aにより回路パターン3通りに精度よく容易に押し出すことに寄与することができる。
【0114】
この押し出しがあっても個々の回路導体3aは、易破断部9での破断分離によりその全てが平面度を確実に維持することができ、全ての回路導体3aの周側面においてもバリが抑制された平面を維持することができる。
【0115】
また、易破断部9は、回路パターン3に応じた深さ一定の連続した溝9aであり、個々の回路導体3aの押し出しの精度に寄与することができる。
【0116】
回路基板用半製品板材W1は、回路パターン3を構成する個々の回路導体3aに応じた部分が切削加工による易破断部9の溝9aを介して位置決められた平板状である。
【0117】
このため、回路基板用半製品板材W1を在庫化するとき積載管理することができ、管理をスペース効率よく行わせることができる。また、平板状に一体的であるため、搬入、搬出時の取り扱いも容易である。
【0118】
回路基板用半製品板材W1は、回路パターン3の厚みが0.5mmを上回る3mmまでとした。
【0119】
このため、大電流化ニーズに応じた厚い回路パターン3を得ることができる。
【0120】
回路基板用半製品板材W1を用いた金属ベース回路基板1の製造方法は、分離転写工程S2において回路基板用半製品板材W1から個々の回路導体3aに応じた部分を押し出し金属基板5上の絶縁層7に転写して回路パターン3とする。
【0121】
このため、個々の回路導体3aの回路パターン3通りの位置精度を維持した金属ベース回路基板1を容易に得ることができる。
【0122】
回路導体3aに半抜きのプレスによる湾曲が発生しておらず、金属ベース回路基板1の回路導体3aと絶縁層7との密着性を向上させ、回路導体3a及び絶縁層7間の効率良い熱伝達特性を維持させることができる。
【0123】
回路導体3aの側面の性状がほぼ平坦に保たれ、金属ベース回路基板1を密な回路にすることもできる。
【0124】
回路パターン3に浮島形状部が存在する金属ベース回路基板1にすることもできる。
【0125】
回路パターン3のずれを抑制することができ、電流の短絡の防止ができる金属ベース回路基板1にすることができる。
【0126】
金属基板5上に絶縁層7を介して回路パターン3を備えた金属ベース回路基板1であって、回路パターン3を構成する回路導体3aの周側面の大半は、切削面である。
【0127】
このため、エッチング加工を受けた回路導体3aの周側面の性状を平坦にすることができ、狭ピッチの密な回路パターン3の金属ベース回路基板1にすることができる。
【実施例0128】
図6図7は、本発明の実施例2を示す。図6は、高さの異なる回路パターンを備えた金属ベース回路基板の断面図である。図7は、高さの異なる回路パターンに応じた回路基板用半製品板材の断面図である。
【0129】
本実施例2は、高さの異なる回路導体3a、3bを含む回路パターン3に応じた回路基板用半製品板材W1の製造方法に関する。
【0130】
図6のように、本実施例2の金属ベース回路基板1は、高さの異なる回路導体3a、3bを含む回路パターン3を備えている。
【0131】
かかる金属ベース回路基板1は、図7の回路基板用半製品板材W1を用い、実施例1と同様に製造される。
【0132】
回路基板用半製品板材W1の製造は、回路パターン3を構成する個々の回路導体3a、3bに応じた部分は、表面を選択的に切削して高低を設定した。つまり、回路導体3aに応じた部分の高さを銅板材Wの板厚のままとし、回路導体3bの表面を切削加工し回路導体3bの厚みを薄く設定した。
【0133】
本実施例2の製造方法では、高さの異なる回路導体3a、3bを含む回路パターン3に応じた易破断部9備えた回路基板用半製品板材W1を得ることができる。また、高さの異なる回路導体3a、3bを含む回路パターン3を備えた金属ベース回路基板1を得ることができる。さらに、本実施例2においても、実施例1と同様な作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【0134】
1 金属ベース回路基板
3 回路パターン
3a、3b 回路導体
5 金属基板
7 絶縁層
S1 破断部形成工程
S2 分離転写工程
S3 加熱接着工程
W 銅板材(材料板)
W1 回路基板用半製品板材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9