(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(54)【発明の名称】積層板の製造方法
(51)【国際特許分類】
B32B 15/04 20060101AFI20230711BHJP
B30B 7/00 20060101ALI20230711BHJP
B32B 7/025 20190101ALI20230711BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20230711BHJP
【FI】
B32B15/04 Z
B30B7/00
B32B7/025
H05K1/03 630H
(21)【出願番号】P 2023513117
(86)(22)【出願日】2022-09-01
(86)【国際出願番号】 JP2022033002
【審査請求日】2023-02-22
(31)【優先権主張番号】P 2021142208
(32)【優先日】2021-09-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002141
【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110928
【氏名又は名称】速水 進治
(72)【発明者】
【氏名】賀川 美香
【審査官】藤原 敬士
(56)【参考文献】
【文献】特開2003-273289(JP,A)
【文献】特開2013-069767(JP,A)
【文献】特開平11-330308(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B32B 15/04
B30B 7/00
B32B 7/025
H05K 1/03
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁シートと、前記絶縁シートの一方の面に設けられた第1の金属シートと、前記絶縁シートの他方の面に設けられた第2の金属シートとを有する積層シートを複数重ねた積層シート群を配置する工程と、
前記積層シート群を加熱・加圧して、絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設けられた第1の金属層と、前記絶縁層の他方の面に設けられた第2の金属層と、を有する積層板を得るプレス工程と、
を有し、
前記積層シート群を配置する工程において、前記積層シート群の少なくとも一方の面に弾性部材で形成されたクッションシートを配置
し、
オートグラフ加圧機を用いて、常温時における面圧0.5~10MPa加圧時及び面圧0.5~12MPa加圧時の厚み変化量をクッション性を示す指標とした場合に、前記弾性部材のクッション性を示す指数が200μm以上1000μm以下である、積層板の製造方法。
【請求項2】
絶縁シートと、前記絶縁シートの一方の面に設けられた第1の金属シートと、前記絶縁シートの他方の面に設けられた第2の金属シートとを有する積層シートを複数重ねた積層シート群を配置する工程と、
前記積層シート群を加熱・加圧して、絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設けられた第1の金属層と、前記絶縁層の他方の面に設けられた第2の金属層と、を有する積層板を得るプレス工程と、
を有し、
前記積層シート群を配置する工程において、前記積層シート群の少なくとも一方の面に弾性部材で形成されたクッションシートを配置
し、
前記弾性部材の熱抵抗が1.0Sec℃/J以上6.0Sec℃/J以下である、積層板の製造方法。
【請求項3】
前記弾性部材の厚みが2.0mm以上10mm以下である、請求項
1または2に記載の積層板の製造方法。
【請求項4】
前記弾性部材の弾性率が5GPa以上15GPa以下である、請求項
1または
2に記載の積層板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層板、回路基板、および積層板の製造方法
に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、IGBT素子等を搭載したパワーモジュールの市場が拡大している。パワーモジュールは、高信頼性・高耐熱が要求される。パワーモジュールの様な放熱機能を有する回路基板において様々な開発がなされてきており、基板の反りを解消させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、反りを解消させることを目的に、平坦化加工を施したとしても、内部における絶縁性が確保された回路基板を製造し得る金属ベース基板、かかる金属ベース基板を用いて製造された回路基板、および、かかる回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、そのような回路基板に対して一層高い品質が求められるようになってきている。特に、絶縁層の両面に金属層を有する積層板からなる回路基板の反りに対する要求が厳しくなっており、改善の技術が求められていた。
【0005】
本発明はこのような状況に鑑みなされたものであって、絶縁層の両面に金属層を有する積層板やそれを用いた回路基板の品質、特に反りを低減させる技術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】
【0006】
本発明によれば、次の発明が提供される。
[1]
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の面に設けられた第1の金属層と、
前記絶縁層の他方の面に設けられた第2の金属層と、
を有し、上面視で矩形形状を呈する積層板であって、
反り量(δ1)が0.1mm以上1.0mm以下である、積層板。
[2]
前記反り量(δ1)を前記矩形形状の一辺の長さ(a1)で除した値(δ1/a1)が1.0×10-4以上4.0×10-3以下である、請求項1に記載の積層板。
[3]
前記反り量(δ1)を前記矩形形状の対角線の長さ(b1)で除した値(δ1/b1)が0.5×10-4以上2.0×10-3以下である、[1]または[2]に記載の積層板。
[4]
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の面に設けられた第1の金属層と、
前記絶縁層の他方の面に設けられた第2の金属層と、
を有し、上面視で矩形形状を呈する積層板において、前記第1の金属層に回路加工が施された回路基板であって、
反り量(δ2)が0.01mm以上0.10mm以下である、回路基板。
[5]
前記反り量(δ2)を前記矩形形状の一辺の長さ(a1)で除した値(δ2/a1)が1.0×10-4以上2.0×10-3以下である、[4]に記載の回路基板。
[6]
前記反り量(δ2)を前記矩形形状の対角線の長さ(b1)で除した値(δ2/b1)が7.0×10-5以上9.0×10-4以下である、[4]または[5]に記載の回路基板。
[7]
絶縁シートと、前記絶縁シートの一方の面に設けられた第1の金属シートと、前記絶縁シートの他方の面に設けられた第2の金属シートとを有する積層シートを複数重ねた積層シート群を配置する工程と、
前記積層シート群を加熱・加圧して、絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設けられた第1の金属層と、前記絶縁層の他方の面に設けられた第2の金属層と、を有する積層板を得るプレス工程と、
を有し、
前記積層シート群を配置する工程において、前記積層シート群の少なくとも一方の面に弾性部材で形成されたクッションシートを配置する、
積層板の製造方法。
[8]
前記弾性部材の厚みが2.0mm以上10mm以下である、[7]に記載の積層板の製造方法。
[9]
オートグラフ加圧機を用いて、常温時における面圧0.5~10MPa加圧時及び面圧0.5~12MPa加圧時の厚み変化量をクッション性を示す指標とした場合に、前記弾性部材のクッション性を示す指数が200μm以上1000μm以下である、[7]または[8]に記載の積層板の製造方法。
[10]
前記弾性部材の熱抵抗が1.0Sec℃/J以上6.0Sec℃/J以下である、[7]から[9]までのいずれか1に記載の積層板の製造方法。
[11]
前記弾性部材の弾性率が5GPa以上15GPa以下である、[7]から[10]までのいずれか1に記載の積層板の製造方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、絶縁層の両面に金属層を有する積層板の品質を向上させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】実施形態に係る積層板および回路基板を製造する基本的な工程を示すチャート図である。
【
図4】実施形態の実施例に係る、プレス装置の構成例(主にクッションシート及びクラフト紙)を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いてする。
<回路基板の概要>
図1を参照して、積層板2および回路基板1を製造する基本的な工程を説明する。
図1(a)に示すように、プレス装置99に複数の積層シート10(第1の金属シート121、絶縁シート120、第2の金属シート122)を積み重ねた積層シート群100を下型71と上型72との間に配置し熱プレス工程により、
図1(b)に示す絶縁層20の両面に金属層(第1の金属層21、第2の金属層22)を積層した積層板2を得る。このとき、積層シート群100と下型71との間に、下型71側から当て板である金属板151、クッションシート162、当て板である金属板152を配置する。積層シート群100と上型72との間についても同様に、上型72側から当て板である金属板151、クッションシート162、当て板である金属板152を配置する。積層シート群100において、積層シート10間には当て板である金属板153を配置する。積層シート10間の金属板153は省かれてもよい。また、金属板151、152、153は、それぞれの配置において1枚であってもよいし、複数であってもよい。
つづいて、積層板2を小片化し、
図1(c)に示す一方の金属層(例えば第1の金属層21)をパターニングして回路パターン21aを形成し回路基板1を得る。回路パターン21aにリフローにより電子部品5を実装することで、
図1(d)に示す電子部品5を実装した回路基板1を得る。
【0010】
図1(b)の積層板2や
図1(c)の電子部品5の実装前の回路基板1において、凹状の反りが生じる場合がある。この反りは、下側に凸状のスマイル反り、上側に凸状のクライム反りとも称される。特に、金型(下型71、上型72)に近い位置に配置された積層シート10において反りが大きくなる傾向がある。本実施形態では、従来であれば熱プレス工程においてクラフト紙を用いていたところに、上述したクッションシート162を用いることで、1枚取りであっても複数枚取りであっても、積層板2の凹状の反り量を下記の様な一定範囲内にする。これによって、回路基板1に電子部品5が実装されるときの実装精度を高くする。
積層板2の反り量(δ1)は、0.1mm以上1.0mm以下である。回路基板1の反り量δ2は、0.01mm以上0.10mm以下である。
以下、具体的に説明する。
【0011】
<積層板2の概要>
図2を参照して積層板2を説明する。
図2(a)は積層板2の平面図であり、
図2(b)は断面図(
図2(a)のA-A断面図)であり、
図2(c)は積層板2の反りの状態を説明する側面図である。
【0012】
図2(a)に示すように、積層板2は上面視で矩形形状を呈している。ここでは矩形形状は、短辺の長さa1、長辺の長さa2の長方形である。矩形形状の寸法は、例えば長方形の場合において、短辺の長さa1を270mm、長辺の長さa2を525mmとすることができる。矩形形状は、長方形に限らず正方形であってもよい。積層板2を小片化して回路基板1とする場合に、例えば、積層板2が上記寸法の長方形形状であれば、短辺を2等分割、長辺を5分割して合計10ピースに分割することができる。
【0013】
図2(b)に示すように、積層板2は、絶縁層20と、絶縁層20の一方の面(図示では上側の面)に設けられた第1の金属層21と、絶縁層20の他方の面に(図示では下側の面)に設けられた第2の金属層22とを有する。
【0014】
積層板2の反り量(δ1)は、上述のように0.1mm以上1.0mm以下である。反り量(δ1)とは、測定対象物(ここでは積層板2)の表面をレーザー三次元形状測定機により測定したときの変位の最大値と最小値の差と定義する(JIS B6210準拠)。
また、反り量(δ1)を矩形形状の一辺の長さa1(長方形の場合は短辺の長さ、正方形の場合は1辺の長さ)で除した値(δ1/a1)は、1.0×10-4以上4.0×10-3以下である。
δ1/a1の上限値は、好ましくは2.0×10-3以下であり、より好ましくは1.0×10-3以下である。
δ1/a1を上記範囲とすることで、電子部品5の実装精度を高くできる。
【0015】
また、反り量(δ1)を矩形形状の対角線の長さ(b1)で除した値(δ1/b1)は、0.5×10-4以上2.0×10-3以下である。
δ1/b1の上限値は、好ましくは1.0×10-3以下であり、より好ましくは0.5×10-3以下である。
δ1/b1を上記範囲とすることで、電子部品5の実装精度を高くできる。
【0016】
<絶縁層20>
絶縁層20を構成する樹脂材料としては、特定の種類に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂である、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、シアネート樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。なお、樹脂材料には、これらの樹脂のうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0017】
絶縁層20を構成する樹脂材料中には、電気絶縁性かつ高熱伝導性を有する粒子で構成されるフィラーを混合することもできる。かかるフィラーの粒子の構成材料としては、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物が挙げられる。
【0018】
絶縁層20の厚みT0は目的に合わせて適宜設定される。機械的強度や耐熱性の向上を図りつつ、電子部品5からの熱をより効果的に第1の金属層21や第2の金属層22へ伝えることができる観点から、絶縁層20の厚さT0は40μm以上400μm以下が好ましく、第2の金属層22からの放熱性と絶縁性のバランスがより一層優れる観点から、80μm以上300μm以下に設定することがより好ましい。絶縁層20の厚さT0を上記上限値以下とすることで、電子部品5からの熱を第2の金属層22に伝達させやすくすることができる。また、絶縁層20の厚さT0を上記下限値以上とすることで、第1の金属層21や第2の金属層22と絶縁層20との熱膨張率差による熱応力の発生を絶縁層20で緩和することが十分にできる。
【0019】
<第1の金属層21>
第1の金属層21は、導電性を有する金属材料で構成されており、例えば半田により電子部品5(LED等)等と電気的に接続される。第1の金属層21は、上述したように、回路基板1において、所定の回路パターンを施した回路パターン21aとなる要素である。
【0020】
第1の金属層21を構成する金属材料には、例えば、銅を好適に用いることができる。第1の金属層21を切削やエッチングにより所定のパターンに加工することにより、回路パターン21aが形成される。
【0021】
第1の金属層21の厚さT1は、例えば、0.1mm~5.0mmとすることができる。下限値は、好ましくは、0.2mm以上であり、より好ましくは0.3mmである。このような数値以上であれば、高電流を要する用途であっても、回路パターンの発熱を抑えることができる。また、上限値は、例えば、好ましくは4.0mm以下であり、より好ましくは3.0mm以下である。このような数値以下であれば、回路加工性を向上させることができ、また、基板全体としての薄型化を図ることができる。
【0022】
<第2の金属層22>
第2の金属層22は、金属材料で構成された層であって、
図1や
図3に示す回路基板1における金属基板22aとなる層である。金属基板22aの下面に放熱フィンやラジエータなどの放熱手段(図示せず)が適宜取り付けられる。
【0023】
第2の金属層22を構成する金属材料としては、特定の種類に限定されないが、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などを用いることができる。
【0024】
第2の金属層22の厚さT2は、例えば、0.1mm~20.0mmである。上限値は、好ましくは5.0mm以下であり、より好ましくは3.0mm以下である。この上限値以下の第2の金属層22を用いることで、積層板2(または回路基板1)全体としての薄型化を行うことができる。
【0025】
また、第2の金属層22の厚さT2の下限値は、好ましくは0.5mm以上であり、さらに好ましくは1.0mm以上である。この下限値以上の第2の金属層22を用いることで、積層板2全体としての放熱性を向上させることができる。
【0026】
<回路基板1>
回路基板1は、積層板2が小片化された矩形形状の基板であって、一方の金属層(ここでは上側の第1の金属層21)をパターニングした回路パターン21aが設けられている。
【0027】
回路パターン21aは、例えば
図3に示す積層板2において絶縁層20に積層された第1の金属層21を切削及びエッチングにより所定のパターンに加工することにより形成される。回路パターン21aの厚さT1は、第1の金属層21の厚さT1と同様とすることができる。
【0028】
回路パターン21aの矩形形状は、正方形や長方形のいずれであってもよい。矩形形状の寸法は、例えば、矩形形状が正方形の場合、一辺の長さa3を50mmや100mmとすることができる。長方形の場合において、短辺の長さa3を50mm、長辺の長さa4を100mmとすることができる。
【0029】
回路基板1の反り量(δ2)は、測定対象物(ここでは回路基板1)の表面をレーザー三次元形状測定機により測定した結果から、最小二乗法により算出される平面(最小二乗平面)からの変位(絶対値)と定義する(JIS B6210準拠)。回路基板1の反り量(δ2)を矩形形状の一辺の長さa3(長方形の場合は短辺の長さ、正方形の場合は1辺の長さ)で除した値(δ2/a3)は、1.0×10-4以上2.0×10-3以下である。
δ2/a3の上限値は、好ましくは1.0×10-3以下であり、より好ましくは5.0×10-4以下である。
δ2/a3を上記範囲とすることで、電子部品の実装精度を高くできる。
【0030】
回路基板1の反り量(δ2)を矩形形状の対角線の長さ(b3)で除した値(δ2/b3)は、7.0×10-5以上9.0×10-4以下である。
δ2/b3の上限値は、好ましくは4.5×10-4以下であり、より好ましくは2.5×10-4以下である。
δ2/b3を上記範囲とすることで、電子部品の実装精度を高くできる。
【0031】
<積層板2の製造方法>
図1(a)で説明したように、絶縁シート120と、絶縁シート120の一方の面(ここでは上側の面)に設けられた第1の金属シート121と、絶縁シート120の他方の面に設けられた第2の金属シート122とを有する積層シート10を加圧・圧縮することで積層板2を得る。このとき、複数の組の積層シート10(すなわち積層シート群100)を重ねてプレス装置99にセットし、一度に複数の積層板2を得ることも可能である。以下、具体的に説明する。
【0032】
(複数積層シート配置工程S10)
複数積層シート配置工程S10として、絶縁シート120と、絶縁シート120の一方の面(ここでは上側の面)に設けられた第1の金属シート121と、絶縁シート120の他方の面に設けられた第2の金属シート122とを有する積層シート10を複数重ねた積層シート群100を、下側の金型(下型71)と上側の金型(上型72)の間に配置する。
【0033】
次のプレス工程S12において積層板2が形成されたとき、絶縁シート120が絶縁層20に、第1の金属シート121が第1の金属層21に、第2の金属シート122が第2の金属層22となる。
【0034】
下型71と上型72は、例えばステンレス鋼からなる。
このとき、積層シート群100の最も下側に配置された積層シート10と下型71の間に、下型71側から順に、当て板として機能する金属板151、クッションシート162及び当て板として機能する金属板152が設けられている。
また、積層シート群100の最も上側に配置された積層シート10と上型72の間に、上型72側から順に、当て板として機能する金属板151、クッションシート162及び当て板として機能する金属板152とが設けられている。
金属板151とクッションシート162は、下型71側および上型72側の両方に設けられることが好ましいが、少なくとも一方に設けられることもある。
【0035】
金型(下型71や上型72)とクッションシート162との間に配置される金属板151は、下型71や上型72とクッションシート162を直接接触させることを避けるために導入される。これにより、下型71や上型72とクッションシート162とが接触したときに下型71や上型72が腐食してしまうことを防止できる。金属板151として、熱伝導性と表面平滑性(硬さ)が重要視されて所望の材料が選択され、例えば、銅(銅合金を含む)やSUS(ステンレス鋼)を用いることができる。また、金属板151は1枚でもよいし複数枚で構成されてもよく、厚みについても制限は無い。
【0036】
クッションシート162と積層シート群100(積層シート10)との間に配置される金属板152は、柔らかいクッションシート162と積層シート10とが接触して積層シート10側に凹凸が転写されてしまうことを防止する。金属板152の材料は、上述の金属板151と同じ材料とすることができ、配置される枚数、厚みについても制限は無い。なお、反り低減の観点から、金属板152の材料は、第1の金属層21や第2の金属層22と同種材料であることが好ましい。
【0037】
積層シート群100において、積層シート10間に当て板として機能する金属板153が配置される。これによって、積層シート10同士の接触により、傷や凹凸が生じることを防止できる。金属板153の材料としては、金属板153と積層シート10の接触する部分とにおける線膨張差による反り防止の観点から、積層シート10の接触する部分の材料と同じであることが好ましい。なお、積層シート10同士の接触によって傷不良が発生しない場合や、積層シート10の上下の金属組成が同じ場合には、金属板153を配置しなくともよい。
【0038】
クッションシート162は、所定のクッション性を有する弾性部材からなる。
クッションシート162(すなわち弾性部材)の厚みが2.0mm以上10mm以下である。厚みの下限値は、好ましくは3.0mm以上であり、より好ましくは4.0mm以上である。厚みの上限値は、好ましくは8.0mm以下であり、より好ましくは7.0mm以下である。
【0039】
クッションシート162のクッション性として、オートグラフ加圧機を用いて、常温時における面圧0.5~10MPa加圧時及び面圧0.5~12MPa加圧時の厚み変化量をクッション性を示す指標とした場合に、弾性部材のクッション性を示す指数が300μm以上1000μm以下である。
また、弾性部材の熱抵抗が1.0Sec℃/J以上6.0Sec℃/J以下である。
また、弾性部材の弾性率が5GPa以上15GPa以下である。
このようなクッションシート162を用いることで、優れたクッション性と復元性によって、加圧ムラを抑制することができ、また、加熱時における高温にも対応することができる。
【0040】
(プレス工程S12)
プレス工程S12として、上記のように積層シート群100および金属板151、152、153とクッションシート162を配置した状態で、積層シート群100を加熱・加圧して、積層板2を得る。
プレス条件は、例えば圧力0.5~15MPa、温度100~230℃、時間30分以上とすることができる。
【0041】
<実施形態の効果>
実施形態の特徴および効果をまとめると次の通りである。
(1)本実施形態の積層板2は、絶縁層20と、
絶縁層20の一方の面に設けられた第1の金属層21と、
絶縁層20の他方の面に設けられた第2の金属層22と、
を有し、上面視で矩形形状を呈する積層板であって、
反り量(δ1)が0.1mm以上1.0mm以下である。
反り量(δ1)を上記範囲とすることで、積層板2から作られる回路基板1の反りを抑制することができ、さらに回路基板1に実装する電子部品の実装精度を高くできる。
(2)反り量(δ1)を矩形形状の一辺の長さ(a1)で除した値(δ1/a1)が1.0×10-4以上4.0×10-3以下である。
δ1/a1を上記範囲とすることで、積層板2から作られる回路基板1の反りを一層抑制することができ、さらに回路基板1に実装する電子部品の実装精度を高くできる。
(3)反り量(δ1)を矩形形状の対角線の長さ(b1)で除した値(δ1/b1)が0.5×10-4以上2.0×10-3以下である。
δ1/b1を上記範囲とすることで、積層板2から作られる回路基板1の反りを一層抑制することができ、さらに回路基板1に実装する電子部品の実装精度を高くできる。
【0042】
(4)本実施形態の回路基板1は、絶縁層20と、
絶縁層20の一方の面に設けられた第1の金属層21と、
前記絶縁層の他方の面に設けられた第2の金属層22と、
を有し、上面視で矩形形状を呈する積層板2において、第1の金属層21に回路加工(回路パターン21a)が施された回路基板1であって、
反り量(δ2)が0.01mm以上0.10mm以下である。
反り量(δ2)を上記範囲とすることで、回路基板1に実装する電子部品の実装精度を高くできる。
(5)反り量(δ2)を矩形形状の一辺の長さ(a3)で除した値(δ2/a3)が1.0×10-4以上2.0×10-3以下である。
δ2/a3を上記範囲とすることで、回路基板1に実装する電子部品の実装精度を一層高くできる。
(6)反り量(δ2)を矩形形状の対角線の長さ(b3)で除した値(δ2/b3)が7.0×10-5以上9.0×10-4以下である。
δ2/b3を上記範囲とすることで、回路基板1に実装する電子部品の実装精度を一層高くできる。
【0043】
(7)本実施形態の積層板2の製造方法は、
絶縁シート120と、絶縁シート120の一方の面に設けられた第1の金属シート121と、絶縁シート120の他方の面に設けられた第2の金属シート122とを有する積層シート10を複数重ねた積層シート群100を配置する積層シート配置工程(S10)と、
積層シート群100を加熱・加圧して、絶縁層20と、絶縁層20の一方の面に設けられた第1の金属層21と、絶縁層20の他方の面に設けられた第2の金属層22と、を有する積層板2を得るプレス工程(S12)と、を有し、
積層シート配置工程(S10)において、積層シート群100の少なくとも一方の面に弾性部材で形成されたクッションシート162を配置する。
クッションシート162を用いることで、その優れたクッション性と復元性によって、加圧ムラと加熱ムラを抑制することができ、結果として積層板2に生じる反りを抑制することができる。
(8)弾性部材の厚みが2.0mm以上10mm以下である。
これによって、クッション性と復元性とのバランスを良好にとることができ、効果的に加圧ムラを抑制することができる。結果として積層板2に生じる反りを抑制することができる。
(9)オートグラフ加圧機を用いて、常温時における面圧0.5~10MPa加圧時及び面圧0.5~12MPa加圧時の厚み変化量をクッション性を示す指標とした場合に、前記弾性部材のクッション性を示す指数が200μm以上1000μm以下である。
これによって、クッション性と復元性とのバランスを良好にとることができ、効果的に加圧ムラを抑制することができる。結果として積層板2に生じる反りを抑制することができる。
(10)弾性部材の熱抵抗が1.0Sec℃/J以上6.0Sec℃/J以下である。
弾性部材が一様の熱抵抗になるように構成されることで、熱伝達のムラ(すなわち加熱ムラ)の制御および、熱伝達のスピードを制御することができ、その結果、積層板2に生じる反りを抑制することができる。
(11)弾性部材の弾性率が5GPa以上15GPa以下である。
これによって、加圧ムラやクッション性、復元性のバランスを良好にとることができ、結果として積層板2に生じる反りを抑制することができる。
【0044】
以上、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。
【実施例】
【0045】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。
【0046】
表1が実施例1~6及び比較例1~2の材料の配合例及び評価結果を示す。
図4に実施例1~6及び比較例1~2のプレス装置の構成例(主にクッションシート及びクラフト紙)を示す。プレス装置に18組の積層シート(第1の金属シート、絶縁シート、第2の金属シート)をセットして、熱プレス工程により18枚の積層板を得て、それぞれで評価した。表中の反り量は、最も反り量が大きかったものを表記している。
【0047】
1.絶縁シート(絶縁層)
絶縁シートとして、表1の絶縁層に示す配合の部材を用いた。
実施例1、3~5は同じ配合である。実施例2は熱硬化性樹脂の配合が異なる。硬化剤、硬化触媒、窒化ホウ素粒子の配合は全て同じ配合である。
絶縁シートの厚みは、100~200μmである。
【0048】
2.第1及び第2の金属シート(金属層)
絶縁シートに積層される第1及び第2の金属シート(金属層)として、銅板を用いた。
第1の金属シートの厚みは、0.5mmである。
第2の金属シートの厚みは、2.0mmである。
【0049】
3.積層板の寸法
積層板の寸法は以下の通りである。
実施例1、2、4~6: 270mm(a1)×525mm(a2)
実施例3: 311mm(a1)×444mm(a2)
【0050】
4.プレス装置の構成例
プレス装置における実施例1~6のクッションシートおよび比較例1、2のクラフト紙の構成例を以下の通りであり、
図4に概略図を示す。18組の積層シートについて、下型から順に積層シート(1)・・・・積層シート(18)と番号を付している。
構成1(実施例1-3)…積層シート(1)の下側及び積層シート(18)の上側にクッションシート(1)を1枚ずつ配置した。
構成2(実施例4)…積層シート(1)の下側及び積層シート(18)の上側にクッションシート(1)をそれぞれ2枚重ねて配置した。
構成3(実施例5)…積層シート(1)の下側及び積層シート(18)の上側にクッションシート(2)をそれぞれ2枚重ねて配置した。
構成4(実施例5)…積層シート(1)の下側及び積層シート(18)の上側にクッションシート(2)を1枚ずつ配置した。
構成5(比較例1、2)…積層シート(1)の下側及び積層シート(18)の上側にクラフト紙を5枚ずつ配置した。
クッションシート(1)として、下記の仕様のクッション材を用いた。
厚み: 3.31~3.65mm
クッション性: 370~490μm
熱抵抗: 3.4~4.4Sec℃/J
弾性率: 約10GPa
クッションシート(2)として、下記の仕様のクッション材を用いた。
厚み: 1.55~1.99mm
クッション性: 160~280μm
熱抵抗: 1.5~2.5Sec℃/J
弾性率: 約10GPa
【0051】
5.プレス加工条件
プレス装置による熱プレス加工条件は次の通りである。
プレス圧: 10MPa
加熱時間: 180℃以上30分
最高到達温度: 180℃
【0052】
6.反り量の測定結果
上記の条件の実施例1~実施例6、比較例1、2について反り量(δ1)、反り量(δ1)と短辺(a1)の比δ1/a1、反り量(δ1)と対角線(b1)の比δ1/b1を測定したところ、実施例1~6では、反り量(δ1)、比δ1/a1、比δ1/b1のいずれも上記の範囲内であった。比較例1、2のいずれにおいても、反り量(δ1)が1mm以上であった。
【0053】
7.製品評価(製品反り)
積層板を小片化した回路基板の反り量(δ2)を以下の基準で評価した。
A: 0.05mm以下
B: 0.05mm超~0.1mm以下
C: 0.1mm超
実施例1~6は、いずれの場合も反り量(δ2)が0.05mm以下であった。比較例1では、積層板の反り量が不適な範囲であったが1.2と比較的小さかったこともあり、小片化時の反りは適正な範囲(「B」)に収まった。
【0054】
8.製品評価(耐熱後製品反り)
電子部品をリフローにより実装するときと同じ耐熱処理を施した回路基板の反り量(δ2)を以下の基準で評価した。
A: 0.05mm以下
B: 0.05mm超~0.1mm以下
C: 0.1mm超
実施例1~6は、いずれの場合も反り量(δ2)が0.05mm以下であった。
比較例1は、製品評価(製品反り)では適正な範囲(「B」)であったが、耐熱処理後では反り量は適切な範囲から外れた。
【0055】
9.製品評価(加工性)
積層板の第1の金属層を切削して回路加工したときの切削バラツキについて評価した。
A: バラツキ無し ;バラツキ ±0.05mm未満
B: 若干のバラツキ有り ;バラツキ ±0.05mm以上0.1mm以下
C: バラツキ有り ;バラツキ ±0.1mm超
実施例1~6では、切削バラツキが無かったが、比較例1、2ではバラツキが生じた。また、反り量(δ1)が上記範囲を超える場合、第1の金属層の表面に塗布する半田ペーストなども高さばらつきが生じた。
【0056】
【0057】
この出願は、2021年9月1日に出願された日本出願特願2021-142208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。
【符号の説明】
【0058】
1 回路基板
2 積層板
5 電子部品
10 積層シート
21 第1の金属層
21a 回路パターン
22 第2の金属層
71 下型
72 上型
100 積層シート群
120 絶縁シート
121 第1の金属シート
122 第2の金属シート
151、152、153 金属板(当て板)
162 クッションシート
99 プレス装置
【要約】
積層板(2)は、絶縁層(20)と、絶縁層(20)の一方の面に設けられた第1の金属層(21)と、絶縁層(20)の他方の面に設けられた第2の金属層(22)と、を有し、上面視で矩形形状を呈する積層板であって、第1の金属層(21)の表面側または第2の金属層(22)の表面側が凹状になって反っており、凹状の反り量(δ1)が0.1mm以上1.0mm以下である。