導体ベースプリント配線基板、及びその製造方法
【課題】基板全体の寸法を大きくすることなく、耐電圧を高くすることが可能な導体ベースプリント配線基板を提供する。
【解決手段】導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造では、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁２１により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されて、一様な厚みの絶縁層１２が再生されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【解決手段】導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造では、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁２１により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されて、一様な厚みの絶縁層１２が再生されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の導体ベースプリント配線基板は、アルミニウム等の金属の導体ベース板、絶縁層、及び導体層を積層して貼り合わせたものであり、この基板に搭載された素子の熱が金属の導体ベース板を通じて良好に伝導され、その放熱性に優れることから、パワーモジュール、電源、自動車電装等に適用される（特許文献１、２を参照）。
【０００３】
この様な導体ベースプリント配線基板の製造方法としては、一般的なプリント配線板と同様に、アディティブ法とサブストラクティブ法の両方がある。ここでは、サブストラクティブ法について説明する。
【０００４】
導体ベースプリント配線基板は、図７（ａ）に示す様に絶縁層１０２の上面に銅箔からなる導体層１０３を貼り合わせ、絶縁層１０２の下面に金属の導体ベース板１０１を貼り合わせた３層構造である。
【０００５】
絶縁層１０２は、導体ベースプリント配線基板の要となるものであり、ガラスエポキシ、エポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる。この絶縁層１０２に対しては剛性や熱伝導性が要求されることもあって、無機フィラ（炭酸カルシウムやタルクなど）を充填したものが多い。
【０００６】
この絶縁層１０２の厚みは、その実現すべき特性によって設定される。例えば、絶縁層１０２の熱放散性を重視するならば、その厚みを５０μｍ程度に設定するのが好ましく、また絶縁層１０２の耐電圧特性を重視するならば、その厚みを８０〜１００μｍ程度に設定するのが良い。
【０００７】
導体層１０３としては、一般的なプリント配線板（ガラスエポキシ銅張積層板等）と同様に１８μｍ程度の厚みの電解銅箔がよく用いられる。
【０００８】
導体ベース板１０１としては、熱放散性に優れるアルミニウムがよく用いられ、その厚みが１．０〜１．６ｍｍ程度に設定されることが多い。酸化もしくは加工（エッチング）によるアルミニウム表面の僅かな溶解（アルミニウムは両性金属であるので、酸にもアルカリにも溶解する）に備えて、その表面には保護のためのプラスチックフイルムがラミネートされている。
【０００９】
導体ベース板１０１の熱放散性の指標として、熱伝導率が挙げられる。この熱伝導率とは、単位時間に単位面積を通過する熱エネルギーを温度勾配で割った値であり、この数値が大きいほど熱放散性が良い。室温付近の熱伝導率［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、金が４３０、アルミニウムが２３６、エポキシ樹脂が０．１９であり、金属（金・アルミニウム）と合成樹脂との熱伝導率の差が明白である。
【００１０】
従って、アルミニウムの導体ベース板１０１を含む導体ベースプリント配線基板は、放熱性に優れると言える。
【００１１】
これに対して一般的なプリント配線板材料（ガラスエポキシ銅張積層板等）は、１８μｍ程度の厚みの銅箔をガラスエポキシ樹脂層等の絶縁層に貼り付けた積層構造であり、その総厚が１．０〜１．６ｍｍである。この様な積層構造においては、基板に搭載された素子の熱が熱伝導率の低いガラスエポキシ樹脂層を通して放熱されるので、導体ベースプリント配線基板と比較すると放熱性に劣る。
【００１２】
一方、半導体装置等のパッケージからの放熱について、次の様な知見もある。
【００１３】
パッケージからの実際の放熱は、（Ａ）パッケージ表面の上部から空気に熱伝達する経路、（Ｂ）外部端子からプリント基板に熱伝導し、プリント基板から空気へと熱伝達する経路、及び（Ｃ）パッケージ側面へ放熱する経路でなされる。
【００１４】
これらの経路のうちの最も大きな放熱効果を発揮するのは、（Ｂ）のプリント基板を介した経路であり、計算によると、この経路による放熱は全体の８割を占める。実際に、熱流体解析を行うと、３５２ピンのＰＢＧＡ（Plastic Ball Grid Array）を４層基板に実装した状態では、全体の９割がプリント基板を介しての放熱であり、パッケージ表面からの放熱は僅かに１割という結果が出ている（ＮＥＣエレクトロニクス株式会社のホームページを参照）。
【００１５】
この様な知見は、パッケージに何らの放熱対策（ヒートシンク、ファンなど）を講じない場合である。パッケージに放熱対策を施した場合は、上記（Ａ）、（Ｃ）の比率が高くなり、（Ｂ）のプリント配線板を介した経路での放熱の比率が低くなる。
【００１６】
今後、ますます半導体素子の高速動作が求められるなか、半導体素子からの発熱を上記（Ｂ）によって行う方法、即ち、アルミニウムの導体ベース板１０１を放熱板として使う方法の意義は大きくなっていくと考えられる。
【００１７】
将来、パッケージ側の放熱対策（ヒートシンク、ファンなど）を講じても、半導体素子の放熱が不十分になったときには、導体ベース板１０１を介しての放熱の向上が検討されて然るべきであると思われる。
【００１８】
次に、導体ベースプリント配線基板の加工方法を大別すると、（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、及び（３）基板の分割という３工程からなる。
【００１９】
上記（１）の導体層のパターニングの工程では、図７（ｂ）に示す様に導体層１０３上にドライフィルム１０４を貼り付け、その上にリスフィルム１０５を貼り付け、写真法による露光及び現像をドライフィルム１０４に施して、図７（ｃ）に示す様にドライフィルム１０４を加工してなる銅箔マスクテープ１０４ａを形成する。そして、基板をエッチング液に通して、エッチングを施し、図７（ｄ）に示す様に導体層１０３をパターニングする。この後、基板を剥離液に通して、図７（ｅ）に示す様に銅箔マスクテープ１０４ａを剥離して除去する。
【００２０】
エッチング液は、一般的なガラスエポキシ基材で用いられるものとは異なり、アルカリ性のものを使う。理由は、ガラスエポキシ基材で用いられる塩化第２銅がアルミニウムの導体ベース板１０１を浸食するためである。
【００２１】
上記（２）ソルダーレジスト塗布の工程では、印刷法もしくは写真法を用いて、図７（ｆ）に示す様にパターニングされた導体層１０３上の必要箇所にソルダーレジスト１０６を塗布する。ソルダーレジストは、基板への素子の実装に際しての導体層１０３のパターン間での短絡防止、導体層１０３の保護、パターン間の絶縁性向上のために施される。
【００２２】
上記（３）基板の分割の工程では、基板を分割する。この基板を分割する方法としては、ダイアモンドカッター等によりＶカット溝を金属の導体ベース板に形成して、基板を分割する方法、及び金型プレス（型抜き）により基板を分割する方法がある（特許文献３）。
【００２３】
ここでは、後者の金型プレスの方法を用いる。導体ベースプリント配線基板の絶縁層１０２が極めて薄いために、一般的なプリント配線板と同様に導体層１０３を上側にして、金型プレスにより基板を打ち抜くと、絶縁層１０２の破壊を起こし易い。そこで、金属の導体ベース板１０１を上側にして、基板を打ち抜き、絶縁層１０２の破壊を防止している。この結果として、図７（ｇ）に示す様な導体ベースプリント配線基板１００が完成する。
【特許文献１】特開昭６１−２２６９９４号公報
【特許文献２】特開平６−１５２１４６号公報
【特許文献３】特開平１０−２２６３０号公報の段落０００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、上記基板の分割の工程において、金属の導体ベース板１０１を上側にして、金型プレスにより基板を打ち抜いたとしても、絶縁層１０２への衝撃が残る。この衝撃は、例えば金型のクリアランスと呼ばれる寸法設計で多少は解決するものの、皆無にはならない。
【００２５】
特に衝撃の激しい箇所は、打ち抜かれた導体ベースプリント配線基板１００の外周部である。これに対して導体ベースプリント配線基板１００の中央部への衝撃は弱い。
【００２６】
このため、導体ベースプリント配線基板１００の外周部では、打ち抜き時の機械的衝撃によって絶縁層１０２が崩れ、例えば図７（ｇ）に示す様な断面構造となる。すなわち、絶縁層１０２の外周部が極端に薄くなって、導体ベース板１０１の外周部と導体層１０３の外周部が相互に接触した状態もしくは接触しかかりの状態となる。
【００２７】
この様な状態は、導体ベース板１０１と導体層１０３間の絶縁層１０２の耐電圧特性を維持する上で大きな問題となる。
【００２８】
仮に、回路の設計段階で耐電圧を考慮して、導体層１０３の２つのパターン間隔をｘｍｍに設定し、図８に示す様に実際の基板上でも導体層１０３の２つのパターン１０３ａの間隔をｘｍｍもしくはその公差範囲で仕上げたとしても、一方のパターン１０３ａから絶縁層１０２の外周部までの距離Ｌがｘｍｍもしくはその公差範囲未満であれば、極端に薄くなっている絶縁層１０２の外周部でパターン１０３ａと導体ベース板１０１間の絶縁破壊が生じる。
【００２９】
図９のグラフは、絶縁距離Ｊと耐電圧Ｋ間の比例関係を示している。ここで、絶縁層１０２の外周部が極端に薄く、パターン１０３ａから絶縁層１０２の外周部までの距離Ｌがｘｍｍもしくはその公差範囲未満である場合は、パターン１０３ａと導体ベース板１０１間の耐電圧の実測値が設計値よりも常に低くなり、その様な絶縁破壊を避けることができない。
【００３０】
このため、例えばパターンから絶縁層１０２の外周部までの距離Ｌを十分に広げて、耐電圧を高くすることが考えられるが、この様にすると、基板全体の寸法が大きくなり、基板に要求されるダウンサイジング（小面積化）に逆行する。
【００３１】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、基板全体の寸法を大きくすることなく、耐電圧を高くすることが可能な導体ベースプリント配線基板及びその製造方法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】
【００３２】
上記課題を解決するために、本発明の導体ベースプリント配線基板は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板において、前記導体ベース板の外周に絶縁側壁を設け、この絶縁側壁及び前記絶縁層により前記導体ベース板の外周及び表面を連続的に被覆して前記導体層から絶縁させている。
【００３３】
また、前記導体ベースの外周が削除されており、この導体ベースの外周が削除された部位に前記絶縁側壁が補足され設けられている。
【００３４】
例えば、前記導体層は、銅箔である。
【００３５】
また、前記導体ベース板は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有している。
【００３６】
更に、前記導体ベース板の材質は、金属である。あるいは、前記導体ベース板の材質は、アルミニウムである。
【００３７】
また、前記絶縁側壁は、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有している。
【００３８】
更に、前記絶縁側壁は、エポキシ樹脂からなる。
【００３９】
また、前記導体ベースの外周が削除された部位の削除幅は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内である。
【００４０】
次に、本発明の製造方法は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、前記導体ベースの外周を削除する工程と、前記導体ベースの外周を削除した部位にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、該導体ベース板の外周に前記エポキシ樹脂からなる絶縁側壁を設ける工程とを含んでいる。
【００４１】
また、本発明の製造方法は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、前記導体ベースの外周を削除する工程と、前記導体ベースの外周を削除した部位に樹脂成形部材をはめ込んで接着し、該導体ベース板の外周に前記樹脂成形部材からなる絶縁側壁を設ける工程とを含んでいる。
【００４２】
更に、本発明の製造方法は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、前記導体ベースの外周を削除する工程と、前記導体ベースの外周を削除した部位に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを積層して貼り付け、該導体ベース板の外周に前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムからなる絶縁側壁を設ける工程とを含んでいる。
【００４３】
例えば、前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムは、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有している。
【００４４】
また、前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムの材質は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリプロピレンのいずれかである。
【発明の効果】
【００４５】
この様な本発明の導体ベースプリント配線基板によれば、導体ベース板の表面及び外周に絶縁層及び絶縁側壁を設け、これらの絶縁側壁及び絶縁層により導体ベース板の外周及び表面を連続的に被覆して導体層から絶縁させている。この様な絶縁構造では、導体ベース板の外周部が絶縁側壁もしくは絶縁層により絶縁されるので、導体ベース板の外周部を導体層から確実に絶縁させることができ、導体層のパターンから絶縁層の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００４６】
また、導体ベースの外周が削除されており、この導体ベースの外周が削除された部位に絶縁側壁が補足され設けられているので、導体ベース板の外周部では、絶縁層もしくは絶縁側壁からなる絶縁構造となり、導体ベース板の外周部を確実に絶縁することができる。
【００４７】
例えば、導体層が銅箔であったり、導体ベース板が２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有していたり、導体ベース板の材質が金属もしくはアルミニウムである。これにより、基板の熱放散性を向上させることができる。
【００４８】
また、絶縁側壁が１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有していたり、絶縁側壁がエポキシ樹脂からなる。これにより、導体ベース板の耐電圧特性を確実に維持することができる。
【００４９】
また、導体ベースの外周が削除された部位の削除幅が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内である。金型プレスにより基板を打ち抜いたときには、絶縁層の外周部が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内の幅の範囲で薄くなるので、この幅の範囲の分だけ導体ベースの外周を削除する。そして、この削除した部位に絶縁側壁を補足して、この絶縁壁により導体ベース板の外周部を確実に絶縁する。
【００５０】
次に、本発明の製造方法によれば、導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施している。すなわち、金型プレスにより基板を打ち抜いている。このため、絶縁層の外周部が極端に薄くなって、導体ベース板の外周部と導体層の外周部が相互に接触した状態もしくは接触しかかりの状態になる。
【００５１】
そこで、導体ベースの外周を削除し、導体ベースの外周を削除した部位にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、導体ベース板の外周にエポキシ樹脂からなる絶縁側壁を設けている。あるいは、導体ベースの外周を削除した部位に樹脂成形部材をはめ込んで接着し、導体ベース板の外周に該樹脂成形部材からなる絶縁側壁を設けたり、導体ベースの外周を削除した部位に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを積層して貼り付け、導体ベース板の外周に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムからなる絶縁側壁を設けている。
【００５２】
このため、導体ベース板の外周部では、絶縁層もしくは絶縁側壁からなる絶縁構造となり、導体ベース板の外周部を確実に絶縁することができる。
【００５３】
例えば、熱可塑性絶縁樹脂のフィルムは１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有し、また熱可塑性絶縁樹脂のフィルムの材質はポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリプロピレンのいずれかである。これにより、導体ベース板の耐電圧特性を確実に維持することができる。
【００５４】
尚、熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。また、熱可塑性樹脂のフィルムとしては、耐電圧が約１１ＫＶ／ｍｍ以上のポリアミド、耐電圧が約６０ＫＶ／ｍｍ以上のポリエチレンテレフタレート、耐電圧が約３１ＫＶ／ｍｍ以上のポリプロピレン等が好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５６】
［実施形態１］
図１は、本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態を示す断面図であり、加工前の配線基板を示している。この導体ベースプリント配線基板は、絶縁層１２の上面に銅箔からなる導体層１３を貼り合わせ、絶縁層１２の下面に金属の導体ベース板１１を貼り合わせた３層構造である。
【００５７】
絶縁層１２は、導体ベースプリント配線基板の要となるものであり、ガラスエポキシ、エポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる。この絶縁層１２に対して剛性や熱伝導性が要求されるときには、無機フィラ（炭酸カルシウムやタルクなど）を充填しても良い。
【００５８】
この絶縁層１２の厚みは、その実現すべき特性によって設定される。絶縁層１２の熱放散性を重視するならば、その厚みを５０μｍ程度に設定するのが好ましく、また絶縁層１２の耐電圧特性を重視するならば、その厚みを８０〜１００μｍ程度に設定するのが良い。
【００５９】
導体層１３としては、一般的なプリント配線板（ガラスエポキシ銅張積層板等）と同様に１８μｍ程度の厚みの電解銅箔が良い。
【００６０】
導体ベース板１１としては、熱放散性に優れるアルミニウムが良く、その厚みが１．０〜１．６ｍｍ程度に設定されている。酸化もしくは加工（エッチング）によるアルミニウム表面の僅かな溶解（アルミニウムは両性金属であるので、酸にもアルカリにも溶解する）に備えて、その表面には保護のためのプラスチックフイルムがラミネートされている。
【００６１】
また、導体ベース板１１としては、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有するものが好ましい。導体層１３を銅箔とし、導体ベース板１１の熱伝導率を２００Ｗ／ｍＫ以上とすれば、基板全体の熱放散性を向上させることができる。
【００６２】
次に、本実施形態の導体ベースプリント配線基板の製造方法を説明する。この製造方法を大別すると、（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、（３）基板の分割、及び（４）絶縁側壁の形成という４つの工程からなる。
【００６３】
上記（１）の導体層のパターニングの工程では、図２（ａ）に示す様に導体層１３上にドライフィルム１４を貼り付け、その上にリスフィルム１５を貼り付け、写真法による露光及び現像をドライフィルム１４に施して、図２（ｂ）に示す様にドライフィルム１４を加工してなる銅箔マスクテープ１４ａを形成する。そして、基板をエッチング液に通して、エッチングを施し、図２（ｃ）に示す様に導体層１３をパターニングする。この後、基板を剥離液に通して、図２（ｄ）に示す様に銅箔マスクテープ１４ａを剥離して除去する。
【００６４】
エッチング液は、一般的なガラスエポキシ基材で用いられるものとは異なり、アルカリ性のものを使う。これは、ガラスエポキシ基材で用いられる塩化第２銅がアルミニウムの導体ベース板１１を浸食するためである。
【００６５】
上記（２）ソルダーレジスト塗布の工程では、印刷法もしくは写真法を用いて、図２（ｅ）に示す様にパターニングされた導体層１３上の必要箇所にソルダーレジスト１６を塗布する。ソルダーレジスト１６は、導体層１３のパターン間での短絡防止、導体層１３の保護、パターン間の絶縁性向上のために施される。
【００６６】
上記（３）基板の分割の工程では、金型プレスにより基板を分割する。この分割に際しては、導体ベースプリント配線基板の絶縁層１２が極めて薄いために、金属の導体ベース板１１を上側にして、金型プレスにより基板を打ち抜き、絶縁層１２の破壊を防止しつつ、導体ベースプリント配線基板を分割する。
【００６７】
この様に金型プレスにより基板を打ち抜くと、導体ベースプリント配線基板１０の外周部では、打ち抜き時の機械的衝撃によって絶縁層１２が崩れ、図２（ｆ）に示す様に絶縁層１２の外周部が極端に薄くなって、導体ベース板１１の外周部と導体層１３の外周部が相互に接触した状態もしくは接触しかかりの状態となり、この外周部では導体ベース板１１と導体層１３間の耐電圧特性が劣化する。
【００６８】
そこで、上記（４）絶縁側壁の形成の工程で、導体ベース板１１の外周に絶縁側壁を設け、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性を改善する。
【００６９】
（４）絶縁側壁の形成の工程では、旋盤と刃物とを使って、図３（ａ）に示す様にアルミニウムの導体ベース板１１の外周を切削していく。この切削に際しては、アルミニウム粉が生じるので、このアルミニウム粉が導体層１３に付着しない様に導体ベース板１１を上側にして切削を行う。また、後で述べる様に切削した部位に絶縁性樹脂を充填するので、絶縁層１２の外周部を完全に残す必要はない。
【００７０】
導体ベース板１１の外周の切削深さ、つまり導体ベース板１１の外周が絶縁層１２の外周部よりも内側に退いた距離は経験的に０．５〜１．０ｍｍ（好ましくは０．５〜２．０ｍｍ）に設定され、図３（ａ）に示す様に絶縁層１２の薄化した外周部が全て露出される。
【００７１】
次に、図３（ｂ）に示す様に導体ベース板１１の切削した部位に電気絶縁性の液状樹脂を充填して、この液状樹脂からなる絶縁側壁２１を設ける。具体的には、市販されている熱硬化性のエポキシ樹脂を充填して、絶縁側壁２１とする。これにより、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁２１により連続的に被覆されることになる。同時に、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されて、一様な厚みの絶縁層１２が再生される。
【００７２】
この後、エポキシ樹脂を硬化させて、高い耐電圧特性を有する絶縁側壁２１を固定し、図３（ｃ）に示す様な導体ベースプリント配線基板１０を完成する。エポキシ樹脂の硬化条件は、その種類にもよるが、概ね１００〜１５０℃で約１０分間程度である。
【００７３】
尚、熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。
【００７４】
この様な導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造では、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁２１により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されて、一様な厚みの絶縁層１２が再生されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。
【００７５】
図４のグラフは、絶縁距離Ｊと耐電圧Ｋ間の比例関係を示している。ここで、本実施形態の様に絶縁層１２がその外周部まで一様な厚みである場合は、導体層１３のパターンから絶縁層１０２の外周部までの距離にかかわらず、導体層１３のパターンと導体ベース板１１間の耐電圧の実測値が設計値に常に等しくなる。
【００７６】
このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００７７】
［実施形態２］
次に、本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態２について説明する。本実施形態の導体ベースプリント配線基板では、図３（ｂ）に示す導体ベース板１１の外周に充填されるエポキシ樹脂（絶縁側壁２１）の代わりに、導体ベース板１１の外周にはめ込まれる樹脂成形部材が用いられている。
【００７８】
また、本実施形態の導体ベースプリントの製造方法では、実施形態１の製造方法と同様に図２（ａ）〜（ｆ）に示した（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、及び（３）基板の分割という３つの工程が行われるが、（４）絶縁側壁の形成という工程が異なる。このため、（４）絶縁側壁の形成という工程のみについて説明する。
【００７９】
（４）絶縁側壁の形成の工程では、旋盤と刃物とを使って、にアルミニウムの導体ベース板１１の外周を切削していく。この切削に際しては、アルミニウム粉が生じるので、このアルミニウム粉が導体層１３に付着しない様に導体ベース板１１を上側にして切削を行う。また、後で述べる様に切削した部位に絶縁性樹脂を充填するので、絶縁層１２の外周部を完全に残す必要はない。
【００８０】
導体ベース板１１の外周の切削深さ、つまり導体ベース板１１の外周が絶縁層１２の外周部よりも内側に退いた距離は経験的に０．７ｍｍに設定され、絶縁層１２の薄化した外周部が全て露出される。
【００８１】
次に、図５（ａ）に示す様に導体ベース板１１の切削した部位表面にエポキシ樹脂３１を薄く塗布する。そして、図５（ｂ）に示す様な予め作成された枠状の樹脂成形部材３２を導体ベース板１１の外周にはめ込んで接着固定する。これにより、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び樹脂成形部材３２からなる絶縁側壁により連続的に被覆されることになり、同時に絶縁層１２の薄化した外周部が補修される。
【００８２】
この後、エポキシ樹脂を硬化させて、耐電圧特性を有する樹脂成形部材３２を固定し、図５（ｃ）に示す様な導体ベースプリント配線基板１０を完成する。エポキシ樹脂の硬化条件は、その種類にもよるが、概ね１００〜１５０℃で約１０分間程度である。
【００８３】
尚、熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。
【００８４】
この様な導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造でも、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び樹脂成形部材３２により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００８５】
［実施形態３］
次に、本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態３について説明する。本実施形態の導体ベースプリント配線基板では、図３（ｂ）に示す導体ベース板１１の外周に充填されるエポキシ樹脂（絶縁側壁２１）の代わりに、導体ベース板１１の外周に貼り付けられる熱可塑性絶縁樹脂のフィルムが用いられている。
【００８６】
また、本実施形態の導体ベースプリントの製造方法では、実施形態１の製造方法と同様に図２（ａ）〜（ｅ）に示した（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、及び（３）基板の分割という３つの工程が行われるが、（４）絶縁側壁の形成という工程が異なる。このため、（４）絶縁側壁の形成という工程のみについて説明する。
【００８７】
（４）絶縁側壁の形成の工程では、旋盤と刃物とを使って、にアルミニウムの導体ベース板１１の外周を切削していく。この切削に際しては、アルミニウム粉が生じるので、このアルミニウム粉が導体層１３に付着しない様に導体ベース板１１を上側にして切削を行う。また、後で述べる様に切削した部位に絶縁性樹脂を充填するので、絶縁層１２の外周部を完全に残す必要はない。
【００８８】
導体ベース板１１の外周の切削深さ、つまり導体ベース板１１の外周が絶縁層１２の外周部よりも内側に退いた距離は経験的に０．７ｍｍに設定され、絶縁層１２の薄化した外周部が全て露出される。
【００８９】
次に、導体ベース板１１の切削した部位表面にエポキシ樹脂３１を薄く塗布する。そして、導体ベース板１１の外周の切削深さに相当する厚みとなる様に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを巻き付けるかあるいは複数枚の熱可塑性絶縁樹脂のフィルム片を積層して貼り付ける。
【００９０】
熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。また、熱可塑性樹脂のフィルムとしては、耐電圧が約１１ＫＶ／ｍｍ以上のポリアミド、耐電圧が約６０ＫＶ／ｍｍ以上のポリエチレンテレフタレート、耐電圧が約３１ＫＶ／ｍｍ以上のポリプロピレン等が好ましい。
【００９１】
この後、エポキシ樹脂を硬化させて、図６に示す様な熱可塑性絶縁樹脂のフィルム片からなる絶縁側壁４１を固定し、導体ベースプリント配線基板１０を完成する。エポキシ樹脂の硬化条件は、その種類にもよるが、概ね１００〜１５０℃で約１０分間程度である。
【００９２】
この様な導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造でも、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁４１により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００９３】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、導体ベースプリント配線基板の各層及び絶縁側壁等の材質や厚みを適宜に変更しても構わない。ただし、絶縁側壁は、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有する材質を適用するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、実施形態１の導体ベースプリント配線基板の製造方法における導体層のパターニングの工程及びソルダーレジスト塗布の工程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１の導体ベースプリント配線基板の製造方法における絶縁側壁の形成の工程を示す図である。
【図４】実施形態１の導体ベースプリント配線基板における絶縁距離に対する耐電圧の設計値及び実測値を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態２の導体ベースプリント配線基板の製造方法における絶縁側壁の形成の工程を示す図である。
【図６】実施形態３の導体ベースプリント配線基板を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は、従来の導体ベースプリント配線基板の製造過程を示す図である。
【図８】従来の導体ベースプリント配線基板上の導体層のパターンを例示する平面図である。
【図９】従来の導体ベースプリント配線基板における絶縁距離に対する耐電圧の設計値及び実測値を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１１ 導体ベース板
１２ 絶縁層
１３ 導体層
１４ ドライフィルム
１５ リスフィルム
１６ ソルダーレジスト
２１、４１ 絶縁側壁
３１ エポキシ樹脂
３２ 樹脂成形部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の導体ベースプリント配線基板は、アルミニウム等の金属の導体ベース板、絶縁層、及び導体層を積層して貼り合わせたものであり、この基板に搭載された素子の熱が金属の導体ベース板を通じて良好に伝導され、その放熱性に優れることから、パワーモジュール、電源、自動車電装等に適用される（特許文献１、２を参照）。
【０００３】
この様な導体ベースプリント配線基板の製造方法としては、一般的なプリント配線板と同様に、アディティブ法とサブストラクティブ法の両方がある。ここでは、サブストラクティブ法について説明する。
【０００４】
導体ベースプリント配線基板は、図７（ａ）に示す様に絶縁層１０２の上面に銅箔からなる導体層１０３を貼り合わせ、絶縁層１０２の下面に金属の導体ベース板１０１を貼り合わせた３層構造である。
【０００５】
絶縁層１０２は、導体ベースプリント配線基板の要となるものであり、ガラスエポキシ、エポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる。この絶縁層１０２に対しては剛性や熱伝導性が要求されることもあって、無機フィラ（炭酸カルシウムやタルクなど）を充填したものが多い。
【０００６】
この絶縁層１０２の厚みは、その実現すべき特性によって設定される。例えば、絶縁層１０２の熱放散性を重視するならば、その厚みを５０μｍ程度に設定するのが好ましく、また絶縁層１０２の耐電圧特性を重視するならば、その厚みを８０〜１００μｍ程度に設定するのが良い。
【０００７】
導体層１０３としては、一般的なプリント配線板（ガラスエポキシ銅張積層板等）と同様に１８μｍ程度の厚みの電解銅箔がよく用いられる。
【０００８】
導体ベース板１０１としては、熱放散性に優れるアルミニウムがよく用いられ、その厚みが１．０〜１．６ｍｍ程度に設定されることが多い。酸化もしくは加工（エッチング）によるアルミニウム表面の僅かな溶解（アルミニウムは両性金属であるので、酸にもアルカリにも溶解する）に備えて、その表面には保護のためのプラスチックフイルムがラミネートされている。
【０００９】
導体ベース板１０１の熱放散性の指標として、熱伝導率が挙げられる。この熱伝導率とは、単位時間に単位面積を通過する熱エネルギーを温度勾配で割った値であり、この数値が大きいほど熱放散性が良い。室温付近の熱伝導率［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、金が４３０、アルミニウムが２３６、エポキシ樹脂が０．１９であり、金属（金・アルミニウム）と合成樹脂との熱伝導率の差が明白である。
【００１０】
従って、アルミニウムの導体ベース板１０１を含む導体ベースプリント配線基板は、放熱性に優れると言える。
【００１１】
これに対して一般的なプリント配線板材料（ガラスエポキシ銅張積層板等）は、１８μｍ程度の厚みの銅箔をガラスエポキシ樹脂層等の絶縁層に貼り付けた積層構造であり、その総厚が１．０〜１．６ｍｍである。この様な積層構造においては、基板に搭載された素子の熱が熱伝導率の低いガラスエポキシ樹脂層を通して放熱されるので、導体ベースプリント配線基板と比較すると放熱性に劣る。
【００１２】
一方、半導体装置等のパッケージからの放熱について、次の様な知見もある。
【００１３】
パッケージからの実際の放熱は、（Ａ）パッケージ表面の上部から空気に熱伝達する経路、（Ｂ）外部端子からプリント基板に熱伝導し、プリント基板から空気へと熱伝達する経路、及び（Ｃ）パッケージ側面へ放熱する経路でなされる。
【００１４】
これらの経路のうちの最も大きな放熱効果を発揮するのは、（Ｂ）のプリント基板を介した経路であり、計算によると、この経路による放熱は全体の８割を占める。実際に、熱流体解析を行うと、３５２ピンのＰＢＧＡ（Plastic Ball Grid Array）を４層基板に実装した状態では、全体の９割がプリント基板を介しての放熱であり、パッケージ表面からの放熱は僅かに１割という結果が出ている（ＮＥＣエレクトロニクス株式会社のホームページを参照）。
【００１５】
この様な知見は、パッケージに何らの放熱対策（ヒートシンク、ファンなど）を講じない場合である。パッケージに放熱対策を施した場合は、上記（Ａ）、（Ｃ）の比率が高くなり、（Ｂ）のプリント配線板を介した経路での放熱の比率が低くなる。
【００１６】
今後、ますます半導体素子の高速動作が求められるなか、半導体素子からの発熱を上記（Ｂ）によって行う方法、即ち、アルミニウムの導体ベース板１０１を放熱板として使う方法の意義は大きくなっていくと考えられる。
【００１７】
将来、パッケージ側の放熱対策（ヒートシンク、ファンなど）を講じても、半導体素子の放熱が不十分になったときには、導体ベース板１０１を介しての放熱の向上が検討されて然るべきであると思われる。
【００１８】
次に、導体ベースプリント配線基板の加工方法を大別すると、（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、及び（３）基板の分割という３工程からなる。
【００１９】
上記（１）の導体層のパターニングの工程では、図７（ｂ）に示す様に導体層１０３上にドライフィルム１０４を貼り付け、その上にリスフィルム１０５を貼り付け、写真法による露光及び現像をドライフィルム１０４に施して、図７（ｃ）に示す様にドライフィルム１０４を加工してなる銅箔マスクテープ１０４ａを形成する。そして、基板をエッチング液に通して、エッチングを施し、図７（ｄ）に示す様に導体層１０３をパターニングする。この後、基板を剥離液に通して、図７（ｅ）に示す様に銅箔マスクテープ１０４ａを剥離して除去する。
【００２０】
エッチング液は、一般的なガラスエポキシ基材で用いられるものとは異なり、アルカリ性のものを使う。理由は、ガラスエポキシ基材で用いられる塩化第２銅がアルミニウムの導体ベース板１０１を浸食するためである。
【００２１】
上記（２）ソルダーレジスト塗布の工程では、印刷法もしくは写真法を用いて、図７（ｆ）に示す様にパターニングされた導体層１０３上の必要箇所にソルダーレジスト１０６を塗布する。ソルダーレジストは、基板への素子の実装に際しての導体層１０３のパターン間での短絡防止、導体層１０３の保護、パターン間の絶縁性向上のために施される。
【００２２】
上記（３）基板の分割の工程では、基板を分割する。この基板を分割する方法としては、ダイアモンドカッター等によりＶカット溝を金属の導体ベース板に形成して、基板を分割する方法、及び金型プレス（型抜き）により基板を分割する方法がある（特許文献３）。
【００２３】
ここでは、後者の金型プレスの方法を用いる。導体ベースプリント配線基板の絶縁層１０２が極めて薄いために、一般的なプリント配線板と同様に導体層１０３を上側にして、金型プレスにより基板を打ち抜くと、絶縁層１０２の破壊を起こし易い。そこで、金属の導体ベース板１０１を上側にして、基板を打ち抜き、絶縁層１０２の破壊を防止している。この結果として、図７（ｇ）に示す様な導体ベースプリント配線基板１００が完成する。
【特許文献１】特開昭６１−２２６９９４号公報
【特許文献２】特開平６−１５２１４６号公報
【特許文献３】特開平１０−２２６３０号公報の段落０００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、上記基板の分割の工程において、金属の導体ベース板１０１を上側にして、金型プレスにより基板を打ち抜いたとしても、絶縁層１０２への衝撃が残る。この衝撃は、例えば金型のクリアランスと呼ばれる寸法設計で多少は解決するものの、皆無にはならない。
【００２５】
特に衝撃の激しい箇所は、打ち抜かれた導体ベースプリント配線基板１００の外周部である。これに対して導体ベースプリント配線基板１００の中央部への衝撃は弱い。
【００２６】
このため、導体ベースプリント配線基板１００の外周部では、打ち抜き時の機械的衝撃によって絶縁層１０２が崩れ、例えば図７（ｇ）に示す様な断面構造となる。すなわち、絶縁層１０２の外周部が極端に薄くなって、導体ベース板１０１の外周部と導体層１０３の外周部が相互に接触した状態もしくは接触しかかりの状態となる。
【００２７】
この様な状態は、導体ベース板１０１と導体層１０３間の絶縁層１０２の耐電圧特性を維持する上で大きな問題となる。
【００２８】
仮に、回路の設計段階で耐電圧を考慮して、導体層１０３の２つのパターン間隔をｘｍｍに設定し、図８に示す様に実際の基板上でも導体層１０３の２つのパターン１０３ａの間隔をｘｍｍもしくはその公差範囲で仕上げたとしても、一方のパターン１０３ａから絶縁層１０２の外周部までの距離Ｌがｘｍｍもしくはその公差範囲未満であれば、極端に薄くなっている絶縁層１０２の外周部でパターン１０３ａと導体ベース板１０１間の絶縁破壊が生じる。
【００２９】
図９のグラフは、絶縁距離Ｊと耐電圧Ｋ間の比例関係を示している。ここで、絶縁層１０２の外周部が極端に薄く、パターン１０３ａから絶縁層１０２の外周部までの距離Ｌがｘｍｍもしくはその公差範囲未満である場合は、パターン１０３ａと導体ベース板１０１間の耐電圧の実測値が設計値よりも常に低くなり、その様な絶縁破壊を避けることができない。
【００３０】
このため、例えばパターンから絶縁層１０２の外周部までの距離Ｌを十分に広げて、耐電圧を高くすることが考えられるが、この様にすると、基板全体の寸法が大きくなり、基板に要求されるダウンサイジング（小面積化）に逆行する。
【００３１】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、基板全体の寸法を大きくすることなく、耐電圧を高くすることが可能な導体ベースプリント配線基板及びその製造方法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】
【００３２】
上記課題を解決するために、本発明の導体ベースプリント配線基板は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板において、前記導体ベース板の外周に絶縁側壁を設け、この絶縁側壁及び前記絶縁層により前記導体ベース板の外周及び表面を連続的に被覆して前記導体層から絶縁させている。
【００３３】
また、前記導体ベースの外周が削除されており、この導体ベースの外周が削除された部位に前記絶縁側壁が補足され設けられている。
【００３４】
例えば、前記導体層は、銅箔である。
【００３５】
また、前記導体ベース板は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有している。
【００３６】
更に、前記導体ベース板の材質は、金属である。あるいは、前記導体ベース板の材質は、アルミニウムである。
【００３７】
また、前記絶縁側壁は、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有している。
【００３８】
更に、前記絶縁側壁は、エポキシ樹脂からなる。
【００３９】
また、前記導体ベースの外周が削除された部位の削除幅は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内である。
【００４０】
次に、本発明の製造方法は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、前記導体ベースの外周を削除する工程と、前記導体ベースの外周を削除した部位にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、該導体ベース板の外周に前記エポキシ樹脂からなる絶縁側壁を設ける工程とを含んでいる。
【００４１】
また、本発明の製造方法は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、前記導体ベースの外周を削除する工程と、前記導体ベースの外周を削除した部位に樹脂成形部材をはめ込んで接着し、該導体ベース板の外周に前記樹脂成形部材からなる絶縁側壁を設ける工程とを含んでいる。
【００４２】
更に、本発明の製造方法は、導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、前記導体ベースの外周を削除する工程と、前記導体ベースの外周を削除した部位に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを積層して貼り付け、該導体ベース板の外周に前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムからなる絶縁側壁を設ける工程とを含んでいる。
【００４３】
例えば、前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムは、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有している。
【００４４】
また、前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムの材質は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリプロピレンのいずれかである。
【発明の効果】
【００４５】
この様な本発明の導体ベースプリント配線基板によれば、導体ベース板の表面及び外周に絶縁層及び絶縁側壁を設け、これらの絶縁側壁及び絶縁層により導体ベース板の外周及び表面を連続的に被覆して導体層から絶縁させている。この様な絶縁構造では、導体ベース板の外周部が絶縁側壁もしくは絶縁層により絶縁されるので、導体ベース板の外周部を導体層から確実に絶縁させることができ、導体層のパターンから絶縁層の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００４６】
また、導体ベースの外周が削除されており、この導体ベースの外周が削除された部位に絶縁側壁が補足され設けられているので、導体ベース板の外周部では、絶縁層もしくは絶縁側壁からなる絶縁構造となり、導体ベース板の外周部を確実に絶縁することができる。
【００４７】
例えば、導体層が銅箔であったり、導体ベース板が２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有していたり、導体ベース板の材質が金属もしくはアルミニウムである。これにより、基板の熱放散性を向上させることができる。
【００４８】
また、絶縁側壁が１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有していたり、絶縁側壁がエポキシ樹脂からなる。これにより、導体ベース板の耐電圧特性を確実に維持することができる。
【００４９】
また、導体ベースの外周が削除された部位の削除幅が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内である。金型プレスにより基板を打ち抜いたときには、絶縁層の外周部が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内の幅の範囲で薄くなるので、この幅の範囲の分だけ導体ベースの外周を削除する。そして、この削除した部位に絶縁側壁を補足して、この絶縁壁により導体ベース板の外周部を確実に絶縁する。
【００５０】
次に、本発明の製造方法によれば、導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施している。すなわち、金型プレスにより基板を打ち抜いている。このため、絶縁層の外周部が極端に薄くなって、導体ベース板の外周部と導体層の外周部が相互に接触した状態もしくは接触しかかりの状態になる。
【００５１】
そこで、導体ベースの外周を削除し、導体ベースの外周を削除した部位にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、導体ベース板の外周にエポキシ樹脂からなる絶縁側壁を設けている。あるいは、導体ベースの外周を削除した部位に樹脂成形部材をはめ込んで接着し、導体ベース板の外周に該樹脂成形部材からなる絶縁側壁を設けたり、導体ベースの外周を削除した部位に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを積層して貼り付け、導体ベース板の外周に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムからなる絶縁側壁を設けている。
【００５２】
このため、導体ベース板の外周部では、絶縁層もしくは絶縁側壁からなる絶縁構造となり、導体ベース板の外周部を確実に絶縁することができる。
【００５３】
例えば、熱可塑性絶縁樹脂のフィルムは１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有し、また熱可塑性絶縁樹脂のフィルムの材質はポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリプロピレンのいずれかである。これにより、導体ベース板の耐電圧特性を確実に維持することができる。
【００５４】
尚、熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。また、熱可塑性樹脂のフィルムとしては、耐電圧が約１１ＫＶ／ｍｍ以上のポリアミド、耐電圧が約６０ＫＶ／ｍｍ以上のポリエチレンテレフタレート、耐電圧が約３１ＫＶ／ｍｍ以上のポリプロピレン等が好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５６】
［実施形態１］
図１は、本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態を示す断面図であり、加工前の配線基板を示している。この導体ベースプリント配線基板は、絶縁層１２の上面に銅箔からなる導体層１３を貼り合わせ、絶縁層１２の下面に金属の導体ベース板１１を貼り合わせた３層構造である。
【００５７】
絶縁層１２は、導体ベースプリント配線基板の要となるものであり、ガラスエポキシ、エポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる。この絶縁層１２に対して剛性や熱伝導性が要求されるときには、無機フィラ（炭酸カルシウムやタルクなど）を充填しても良い。
【００５８】
この絶縁層１２の厚みは、その実現すべき特性によって設定される。絶縁層１２の熱放散性を重視するならば、その厚みを５０μｍ程度に設定するのが好ましく、また絶縁層１２の耐電圧特性を重視するならば、その厚みを８０〜１００μｍ程度に設定するのが良い。
【００５９】
導体層１３としては、一般的なプリント配線板（ガラスエポキシ銅張積層板等）と同様に１８μｍ程度の厚みの電解銅箔が良い。
【００６０】
導体ベース板１１としては、熱放散性に優れるアルミニウムが良く、その厚みが１．０〜１．６ｍｍ程度に設定されている。酸化もしくは加工（エッチング）によるアルミニウム表面の僅かな溶解（アルミニウムは両性金属であるので、酸にもアルカリにも溶解する）に備えて、その表面には保護のためのプラスチックフイルムがラミネートされている。
【００６１】
また、導体ベース板１１としては、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有するものが好ましい。導体層１３を銅箔とし、導体ベース板１１の熱伝導率を２００Ｗ／ｍＫ以上とすれば、基板全体の熱放散性を向上させることができる。
【００６２】
次に、本実施形態の導体ベースプリント配線基板の製造方法を説明する。この製造方法を大別すると、（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、（３）基板の分割、及び（４）絶縁側壁の形成という４つの工程からなる。
【００６３】
上記（１）の導体層のパターニングの工程では、図２（ａ）に示す様に導体層１３上にドライフィルム１４を貼り付け、その上にリスフィルム１５を貼り付け、写真法による露光及び現像をドライフィルム１４に施して、図２（ｂ）に示す様にドライフィルム１４を加工してなる銅箔マスクテープ１４ａを形成する。そして、基板をエッチング液に通して、エッチングを施し、図２（ｃ）に示す様に導体層１３をパターニングする。この後、基板を剥離液に通して、図２（ｄ）に示す様に銅箔マスクテープ１４ａを剥離して除去する。
【００６４】
エッチング液は、一般的なガラスエポキシ基材で用いられるものとは異なり、アルカリ性のものを使う。これは、ガラスエポキシ基材で用いられる塩化第２銅がアルミニウムの導体ベース板１１を浸食するためである。
【００６５】
上記（２）ソルダーレジスト塗布の工程では、印刷法もしくは写真法を用いて、図２（ｅ）に示す様にパターニングされた導体層１３上の必要箇所にソルダーレジスト１６を塗布する。ソルダーレジスト１６は、導体層１３のパターン間での短絡防止、導体層１３の保護、パターン間の絶縁性向上のために施される。
【００６６】
上記（３）基板の分割の工程では、金型プレスにより基板を分割する。この分割に際しては、導体ベースプリント配線基板の絶縁層１２が極めて薄いために、金属の導体ベース板１１を上側にして、金型プレスにより基板を打ち抜き、絶縁層１２の破壊を防止しつつ、導体ベースプリント配線基板を分割する。
【００６７】
この様に金型プレスにより基板を打ち抜くと、導体ベースプリント配線基板１０の外周部では、打ち抜き時の機械的衝撃によって絶縁層１２が崩れ、図２（ｆ）に示す様に絶縁層１２の外周部が極端に薄くなって、導体ベース板１１の外周部と導体層１３の外周部が相互に接触した状態もしくは接触しかかりの状態となり、この外周部では導体ベース板１１と導体層１３間の耐電圧特性が劣化する。
【００６８】
そこで、上記（４）絶縁側壁の形成の工程で、導体ベース板１１の外周に絶縁側壁を設け、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性を改善する。
【００６９】
（４）絶縁側壁の形成の工程では、旋盤と刃物とを使って、図３（ａ）に示す様にアルミニウムの導体ベース板１１の外周を切削していく。この切削に際しては、アルミニウム粉が生じるので、このアルミニウム粉が導体層１３に付着しない様に導体ベース板１１を上側にして切削を行う。また、後で述べる様に切削した部位に絶縁性樹脂を充填するので、絶縁層１２の外周部を完全に残す必要はない。
【００７０】
導体ベース板１１の外周の切削深さ、つまり導体ベース板１１の外周が絶縁層１２の外周部よりも内側に退いた距離は経験的に０．５〜１．０ｍｍ（好ましくは０．５〜２．０ｍｍ）に設定され、図３（ａ）に示す様に絶縁層１２の薄化した外周部が全て露出される。
【００７１】
次に、図３（ｂ）に示す様に導体ベース板１１の切削した部位に電気絶縁性の液状樹脂を充填して、この液状樹脂からなる絶縁側壁２１を設ける。具体的には、市販されている熱硬化性のエポキシ樹脂を充填して、絶縁側壁２１とする。これにより、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁２１により連続的に被覆されることになる。同時に、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されて、一様な厚みの絶縁層１２が再生される。
【００７２】
この後、エポキシ樹脂を硬化させて、高い耐電圧特性を有する絶縁側壁２１を固定し、図３（ｃ）に示す様な導体ベースプリント配線基板１０を完成する。エポキシ樹脂の硬化条件は、その種類にもよるが、概ね１００〜１５０℃で約１０分間程度である。
【００７３】
尚、熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。
【００７４】
この様な導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造では、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁２１により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されて、一様な厚みの絶縁層１２が再生されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。
【００７５】
図４のグラフは、絶縁距離Ｊと耐電圧Ｋ間の比例関係を示している。ここで、本実施形態の様に絶縁層１２がその外周部まで一様な厚みである場合は、導体層１３のパターンから絶縁層１０２の外周部までの距離にかかわらず、導体層１３のパターンと導体ベース板１１間の耐電圧の実測値が設計値に常に等しくなる。
【００７６】
このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００７７】
［実施形態２］
次に、本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態２について説明する。本実施形態の導体ベースプリント配線基板では、図３（ｂ）に示す導体ベース板１１の外周に充填されるエポキシ樹脂（絶縁側壁２１）の代わりに、導体ベース板１１の外周にはめ込まれる樹脂成形部材が用いられている。
【００７８】
また、本実施形態の導体ベースプリントの製造方法では、実施形態１の製造方法と同様に図２（ａ）〜（ｆ）に示した（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、及び（３）基板の分割という３つの工程が行われるが、（４）絶縁側壁の形成という工程が異なる。このため、（４）絶縁側壁の形成という工程のみについて説明する。
【００７９】
（４）絶縁側壁の形成の工程では、旋盤と刃物とを使って、にアルミニウムの導体ベース板１１の外周を切削していく。この切削に際しては、アルミニウム粉が生じるので、このアルミニウム粉が導体層１３に付着しない様に導体ベース板１１を上側にして切削を行う。また、後で述べる様に切削した部位に絶縁性樹脂を充填するので、絶縁層１２の外周部を完全に残す必要はない。
【００８０】
導体ベース板１１の外周の切削深さ、つまり導体ベース板１１の外周が絶縁層１２の外周部よりも内側に退いた距離は経験的に０．７ｍｍに設定され、絶縁層１２の薄化した外周部が全て露出される。
【００８１】
次に、図５（ａ）に示す様に導体ベース板１１の切削した部位表面にエポキシ樹脂３１を薄く塗布する。そして、図５（ｂ）に示す様な予め作成された枠状の樹脂成形部材３２を導体ベース板１１の外周にはめ込んで接着固定する。これにより、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び樹脂成形部材３２からなる絶縁側壁により連続的に被覆されることになり、同時に絶縁層１２の薄化した外周部が補修される。
【００８２】
この後、エポキシ樹脂を硬化させて、耐電圧特性を有する樹脂成形部材３２を固定し、図５（ｃ）に示す様な導体ベースプリント配線基板１０を完成する。エポキシ樹脂の硬化条件は、その種類にもよるが、概ね１００〜１５０℃で約１０分間程度である。
【００８３】
尚、熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。
【００８４】
この様な導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造でも、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び樹脂成形部材３２により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、つまり基板全体の寸法を大きくしなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００８５】
［実施形態３］
次に、本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態３について説明する。本実施形態の導体ベースプリント配線基板では、図３（ｂ）に示す導体ベース板１１の外周に充填されるエポキシ樹脂（絶縁側壁２１）の代わりに、導体ベース板１１の外周に貼り付けられる熱可塑性絶縁樹脂のフィルムが用いられている。
【００８６】
また、本実施形態の導体ベースプリントの製造方法では、実施形態１の製造方法と同様に図２（ａ）〜（ｅ）に示した（１）導体層のパターニング、（２）ソルダーレジスト塗布、及び（３）基板の分割という３つの工程が行われるが、（４）絶縁側壁の形成という工程が異なる。このため、（４）絶縁側壁の形成という工程のみについて説明する。
【００８７】
（４）絶縁側壁の形成の工程では、旋盤と刃物とを使って、にアルミニウムの導体ベース板１１の外周を切削していく。この切削に際しては、アルミニウム粉が生じるので、このアルミニウム粉が導体層１３に付着しない様に導体ベース板１１を上側にして切削を行う。また、後で述べる様に切削した部位に絶縁性樹脂を充填するので、絶縁層１２の外周部を完全に残す必要はない。
【００８８】
導体ベース板１１の外周の切削深さ、つまり導体ベース板１１の外周が絶縁層１２の外周部よりも内側に退いた距離は経験的に０．７ｍｍに設定され、絶縁層１２の薄化した外周部が全て露出される。
【００８９】
次に、導体ベース板１１の切削した部位表面にエポキシ樹脂３１を薄く塗布する。そして、導体ベース板１１の外周の切削深さに相当する厚みとなる様に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを巻き付けるかあるいは複数枚の熱可塑性絶縁樹脂のフィルム片を積層して貼り付ける。
【００９０】
熱硬化性のエポキシ樹脂としては、耐電圧が約２２ＫＶ／ｍｍ以上のものが好ましい。また、熱可塑性樹脂のフィルムとしては、耐電圧が約１１ＫＶ／ｍｍ以上のポリアミド、耐電圧が約６０ＫＶ／ｍｍ以上のポリエチレンテレフタレート、耐電圧が約３１ＫＶ／ｍｍ以上のポリプロピレン等が好ましい。
【００９１】
この後、エポキシ樹脂を硬化させて、図６に示す様な熱可塑性絶縁樹脂のフィルム片からなる絶縁側壁４１を固定し、導体ベースプリント配線基板１０を完成する。エポキシ樹脂の硬化条件は、その種類にもよるが、概ね１００〜１５０℃で約１０分間程度である。
【００９２】
この様な導体ベースプリント配線基板１０の絶縁構造でも、導体ベース板１１の表面及び外周が絶縁層１２及び絶縁側壁４１により連続的に被覆され、絶縁層１２の薄化した外周部が補修されるので、導体ベース板１１の外周部の耐電圧特性が改善される。このため、導体層１３のパターンから絶縁層１２の外周部までの距離を広げなくても、耐電圧特性を高く維持することができる。
【００９３】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、導体ベースプリント配線基板の各層及び絶縁側壁等の材質や厚みを適宜に変更しても構わない。ただし、絶縁側壁は、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有する材質を適用するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の導体ベースプリント配線基板の実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、実施形態１の導体ベースプリント配線基板の製造方法における導体層のパターニングの工程及びソルダーレジスト塗布の工程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１の導体ベースプリント配線基板の製造方法における絶縁側壁の形成の工程を示す図である。
【図４】実施形態１の導体ベースプリント配線基板における絶縁距離に対する耐電圧の設計値及び実測値を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態２の導体ベースプリント配線基板の製造方法における絶縁側壁の形成の工程を示す図である。
【図６】実施形態３の導体ベースプリント配線基板を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は、従来の導体ベースプリント配線基板の製造過程を示す図である。
【図８】従来の導体ベースプリント配線基板上の導体層のパターンを例示する平面図である。
【図９】従来の導体ベースプリント配線基板における絶縁距離に対する耐電圧の設計値及び実測値を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１１ 導体ベース板
１２ 絶縁層
１３ 導体層
１４ ドライフィルム
１５ リスフィルム
１６ ソルダーレジスト
２１、４１ 絶縁側壁
３１ エポキシ樹脂
３２ 樹脂成形部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板において、
前記導体ベース板の外周に絶縁側壁を設け、この絶縁側壁及び前記絶縁層により前記導体ベース板の外周及び表面を連続的に被覆して前記導体層から絶縁させたことを特徴とする導体ベースプリント配線基板。
【請求項２】
前記導体ベースの外周が削除されており、この導体ベースの外周が削除された部位に前記絶縁側壁が補足され設けられたことを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項３】
前記導体層は、銅箔であることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項４】
前記導体ベース板は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項５】
前記導体ベース板の材質は、金属であることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項６】
前記導体ベース板の材質は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項７】
前記絶縁側壁は、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有することを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項８】
前記絶縁側壁は、エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項９】
前記導体ベースの外周が削除された部位の削除幅は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項１０】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、
前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、
前記導体ベースの外周を削除する工程と、
前記導体ベースの外周を削除した部位にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、該導体ベース板の外周に前記エポキシ樹脂からなる絶縁側壁を設ける工程とを含むことを特徴とする導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１１】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、
前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、
前記導体ベースの外周を削除する工程と、
前記導体ベースの外周を削除した部位に樹脂成形部材をはめ込んで接着し、該導体ベース板の外周に前記樹脂成形部材からなる絶縁側壁を設ける工程とを含むことを特徴とする導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１２】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、
前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、
前記導体ベースの外周を削除する工程と、
前記導体ベースの外周を削除した部位に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを積層して貼り付け、該導体ベース板の外周に前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムからなる絶縁側壁を設ける工程とを含むことを特徴とする導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムは、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有することを特徴とする請求項１２に記載の導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１４】
前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムの材質は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリプロピレンのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板において、
前記導体ベース板の外周に絶縁側壁を設け、この絶縁側壁及び前記絶縁層により前記導体ベース板の外周及び表面を連続的に被覆して前記導体層から絶縁させたことを特徴とする導体ベースプリント配線基板。
【請求項２】
前記導体ベースの外周が削除されており、この導体ベースの外周が削除された部位に前記絶縁側壁が補足され設けられたことを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項３】
前記導体層は、銅箔であることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項４】
前記導体ベース板は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項５】
前記導体ベース板の材質は、金属であることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項６】
前記導体ベース板の材質は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項７】
前記絶縁側壁は、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有することを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項８】
前記絶縁側壁は、エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項９】
前記導体ベースの外周が削除された部位の削除幅は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の導体ベースプリント配線基板。
【請求項１０】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、
前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、
前記導体ベースの外周を削除する工程と、
前記導体ベースの外周を削除した部位にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、該導体ベース板の外周に前記エポキシ樹脂からなる絶縁側壁を設ける工程とを含むことを特徴とする導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１１】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、
前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、
前記導体ベースの外周を削除する工程と、
前記導体ベースの外周を削除した部位に樹脂成形部材をはめ込んで接着し、該導体ベース板の外周に前記樹脂成形部材からなる絶縁側壁を設ける工程とを含むことを特徴とする導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１２】
導体ベース板、絶縁層、及び導体層を順次積層した導体ベースプリント配線基板の製造方法において、
前記導体ベースプリント配線基板に対して、金型による外形加工を施す工程と、
前記導体ベースの外周を削除する工程と、
前記導体ベースの外周を削除した部位に熱可塑性絶縁樹脂のフィルムを積層して貼り付け、該導体ベース板の外周に前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムからなる絶縁側壁を設ける工程とを含むことを特徴とする導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムは、１ＫＶ／ｍｍ以上の耐電圧特性を有することを特徴とする請求項１２に記載の導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【請求項１４】
前記熱可塑性絶縁樹脂のフィルムの材質は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリプロピレンのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の導体ベースプリント配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１６４９１（Ｐ２００８−１６４９１Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３５２３（Ｐ２００６−１８３５２３）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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