CN111557126B - 金属基底基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属基底基板(1)，其依次层叠金属基板(10)、绝缘层(20)及金属箔(40)而成，所述金属基底基板的特征在于，所述绝缘层(20)与所述金属箔(40)之间具有密合层(30)，所述密合层(30)将单位以GPa表示的在25℃的杨氏模量设为E，将单位以μm表示的厚度设为T，将单位以W/mK表示的厚度方向的导热率设为λ时，满足下述式(1)～式(3)：(1)E≤1；(2)5≤T/E；(3)T/λ＜20。

Description

金属基底基板
技术领域
本发明涉及一种金属基底基板。
本申请主张基于2018年1月30日于日本申请的专利申请2018-013889号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
作为用于安装半导体元件及LED(发光二极管)元件等电子组件的基板，已知有金属基底基板。金属基底基板为依次层叠金属基板、绝缘层及金属箔而成的层叠体。电子组件经由焊料接合于金属箔上。优选金属基底基板具有高导热性以便将由电子组件产生的热迅速释放到外部。为了提高金属基底基板的导热性，提高金属基板与绝缘层及绝缘层与金属箔之间的密合性是有效的。
专利文献1中公开了一种在金属基板与聚酰亚胺薄膜(绝缘层)之间设置第一粘接剂层且在聚酰亚胺薄膜(绝缘层)与金属箔之间设置第二粘接剂层的金属基底基板。该专利文献1中，第一粘接剂层与第二粘接剂层的厚度分别设为3μm以上且15μm以下。
专利文献1：日本特开2013-143440号公报(A)
如专利文献1所记载那样，在金属基板、绝缘层及金属箔之间设置粘接剂层，对于提高金属基底基板的导热性是有效的。但是，经由焊料接合金属基底基板与电子组件时，由于电子组件的开/关及环境温度引起的冷热循环，有可能因金属基底基板的金属基板与电子组件的热膨胀系数的差异而产生热应力，并且该热应力施加于焊料而容易使焊料损坏。因此，有时金属基底基板经由焊料与电子组件的接合可靠性并不充分。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种金属基底基板，其经由焊料与电子组件的接合可靠性高且自金属箔至金属基板的热阻低。
为了解决上述课题，本发明的金属基底基板为依次层叠金属基板、绝缘层及金属箔而成的金属基底基板，其特征在于，所述绝缘层与所述金属箔之间具有密合层，所述密合层将单位以GPa表示的在25℃的杨氏模量设为E，将单位以μm表示的厚度设为T，将单位以W/mK表示的厚度方向的导热率设为λ时，满足下述式(1)～式(3)。
(1)E≤1
(2)5≤T/E
(3)T/λ＜20
根据设为这种结构的本发明的金属基底基板，密合层的杨氏模量E设为(1)E≤1，密合层比较柔软，因此能够通过密合层松弛因冷热循环所产生的、由金属基底基板的金属基板与电子组件的热膨胀系数的差异而施加到焊料的热应力。并且，绝缘层与金属箔的密合性提高，因此能够减少金属基底基板整体的热阻。另外，密合层的厚度T与杨氏模量E的关系设为(2)5≤T/E，能够增加密合层的应力松弛能力，因此能够可靠地松弛因冷热循环而施加到焊料的热应力。而且，密合层的厚度T与导热率的关系设为(3)T/λ＜20，密合层的热阻低，因此能够可靠地减少金属基底基板整体的热阻。
在此，本发明的金属基底基板中，优选如下：所述绝缘层含有树脂及陶瓷粒子，所述树脂由聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或者它们的混合物构成，所述陶瓷粒子的比表面积为1m2/g以上，所述陶瓷粒子的含量在5体积％以上且60体积％以下的范围内。
此时，绝缘层含有绝缘性高的树脂及导热率高的陶瓷粒子，因此能够在维持绝缘性的同时，进一步减少金属基底基板整体的热阻。
根据本发明能够提供一种金属基底基板，其经由焊料与电子组件的接合可靠性高且自金属箔至金属基板的热阻低。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的金属基底基板的概略剖视图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的一实施方式所涉及的金属基底基板的概略剖视图。
图1中，金属基底基板1为依次层叠金属基板10、绝缘层20、密合层30及金属箔40而成的层叠体。金属基底基板1的金属箔40的表面经由焊料60接合有电子组件50。
金属基板10是作为金属基底基板1的基底的部件。作为金属基板10能够使用铜板、铝板及它们的层叠板。
绝缘层20为用于使金属基板10与金属箔40绝缘的层。绝缘层20优选为含有树脂21及陶瓷粒子22的组合物。通过将绝缘层20设为含有绝缘性高的树脂21及导热率高的陶瓷粒子22的组合物，能够在维持绝缘性的同时，进一步减少金属基底基板1整体的热阻。
绝缘层20所含有的树脂21优选为聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或者它们的混合物。聚酰亚胺树脂及聚酰胺酰亚胺树脂因具有酰亚胺键，因此具有优异的耐热性及机械特性。
聚酰胺酰亚胺树脂及聚酰亚胺树脂的质均分子量优选为10万以上，更优选在10万以上且50万以下的范围内。含有质均分子量在上述范围的聚酰胺酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂的绝缘层20的耐热性及机械特性进一步提高。
绝缘层20所含有的陶瓷粒子22优选比表面积为1m2/g以上。若陶瓷粒子的比表面积过小，即陶瓷粒子22的一次粒子的粒径过大，则有可能降低绝缘层20的耐电压性。
为了抑制绝缘层20的耐电压性降低，陶瓷粒子22的比表面积更优选为10m2/g以上，尤其优选为50m2/g以上。
另外，若陶瓷粒子22的比表面积过大，即陶瓷粒子22的一次粒子的粒径过小，则陶瓷粒子22容易形成过大的凝聚粒子，有可能增加绝缘层20的表面粗糙度Ra。若绝缘层20的表面粗糙度Ra过大，则容易使层叠于绝缘层20上的密合层30及金属箔40的表面粗糙度Ra增大。若金属箔40的表面粗糙度Ra增大，则会使金属箔40与焊料60之间产生间隙，容易发生金属箔40与焊料60剥离，或金属箔40与焊料60之间的导热性降低等问题。因此，优选绝缘层20的表面粗糙度Ra较小。为了避免绝缘层20的表面粗糙度Ra过大，优选陶瓷粒子的比表面积为300m2/g以下。
陶瓷粒子22的比表面积为通过BET法测定的BET比表面积。绝缘层20中的陶瓷粒子22的比表面积能够通过加热绝缘层20使树脂21成分热分解而去除，并回收剩余部分的陶瓷粒子22来进行测定。
根据BET比表面积和密度利用下述式计算出的陶瓷粒子22的BET直径优选在1nm以上且200nm以下的范围内。含有BET直径在上述范围内的陶瓷粒子22的绝缘层20的耐电压性进一步提高。
BET直径＝6/(密度×BET比表面积)
陶瓷粒子22优选形成凝聚粒子。凝聚粒子可为一次粒子较弱地连结的附聚体(agglomerate)，也可为一次粒子较强地连结的聚合体(aggregate)。并且，也可以形成凝聚粒子彼此进一步集合的粒子集合体。通过陶瓷粒子22的一次粒子形成凝聚粒子并分散于绝缘层20中，形成由陶瓷粒子22之间的相互接触而产生的网络，热容易在陶瓷粒子22的一次粒子之间传导，绝缘层20的导热率提高。
并且，陶瓷粒子22优选具有高结晶性，更优选一次粒子为单晶粒子。由于具有高结晶性的单晶的陶瓷粒子的导热性优异，因此含有该陶瓷粒子的绝缘层20的导热率更有效地提高。
陶瓷粒子22的凝聚粒子优选为一次粒子彼此以点接触的方式连接的具有各向异性的形状。此时，优选陶瓷粒子22的一次粒子彼此化学性较强地结合。
并且，陶瓷粒子22的凝聚粒子的平均粒径相对于上述BET直径优选为5倍以上，优选在5倍以上且100倍以下的范围内。并且，凝聚粒子的平均粒径优选在20nm以上且500nm以下的范围内。若凝聚粒子的平均粒径在上述范围内，则能够可靠地提高绝缘层20的导热率。
凝聚粒子的平均粒径是将陶瓷粒子与分散剂一起在NMP溶剂中实施超声波分散，并以激光衍射式粒度分布测定装置测定的Dv50的值。绝缘层20中的凝聚粒子(陶瓷粒子)能够通过将绝缘层20加热而使树脂成分热分解而去除来进行回收。
绝缘层20中的陶瓷粒子的含量优选在5体积％以上且60体积％以下的范围内。若陶瓷粒子的含量变得过少，则绝缘层20的导热性有可能不会充分提高。另一方面，若陶瓷粒子22的含量变得过多，则树脂21的含量相对地减少，有可能无法稳定地维持绝缘层20的形状。并且，陶瓷粒子22容易形成过大的凝聚粒子，有可能使绝缘层20的表面粗糙度Ra增大。
为了可靠地提高绝缘层20的导热性，陶瓷粒子22的含量优选为10体积％以上，更优选为30体积％以上。并且，为了可靠地提高绝缘层20的形状的稳定性并降低表面粗糙度Ra，陶瓷粒子的含量尤其优选为50体积％以下。
作为陶瓷粒子22的例子，可举出二氧化硅(silica)粒子、氧化铝(alumina)粒子、氮化硼粒子、氧化钛粒子、掺杂氧化铝的二氧化硅粒子、氧化铝水合物粒子、氮化铝粒子。陶瓷粒子22可单独使用一种，也可以组合两种以上来使用。在这些陶瓷粒子中，从导热性高的观点考虑优选氧化铝粒子。
陶瓷粒子22可使用市售品。作为市售品，能够使用AE50、AE130、AE200、AE300、AE380、AE90E(均为NIPPON AEROSIL CO.,LTD.制造)、T400(Wacker公司制造)、SFP-20M(Denka Company Limited制造)等二氧化硅粒子、Alu65(NIPPON AEROSIL CO.,LTD.制造)、AA-04(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造)等氧化铝粒子、AP-170S(Maruka公司制造)等氮化硼粒子、AEROXIDE(R)TiO2P90(NIPPON AEROSIL CO.,LTD.制造)等氧化钛粒子、MOX170(NIPPON AEROSIL CO.,LTD.制造)等掺杂氧化铝的二氧化硅粒子、Sasol公司制造的氧化铝水合物粒子。
绝缘层20的厚度并无特别限制，优选在2μm以上且100μm以下的范围内，尤其优选在3μm以上且50μm以下的范围内。
密合层30将单位以GPa表示的在25℃下的杨氏模量设为E，将单位以μm表示的厚度设为T，将单位以W/mK表示的厚度方向的导热率设为λ时，满足下述式(1)～式(3)。
(1)E≤1
(2)5≤T/E
(3)T/λ＜20
密合层30设为(1)E≤1，即在25℃的杨氏模量E为1GPa以下。若密合层30的杨氏模量E超过1GPa，则为了通过密合层30松弛因冷热循环而施加到焊料60的热应力，需要增加密合层30的厚度。若增加密合层30的厚度，则金属基底基板1整体的热阻提高，有可能难以将由电子组件50产生的热释放到外部。密合层30的杨氏模量E优选在0.1GPa以上且0.5GPa以下的范围内。
密合层30设为(2)5≤T/E，即厚度T(单位：μm)与在25℃的杨氏模量E(单位：GPa)的比T/E为5以上。若比T/E小于5，则有可能难以通过密合层30松弛因冷热循环而施加到焊料60的热应力。比T/E优选为10以上。另外，比T/E的上限并无特别限制，通常为200以下。
密合层30设为(3)T/λ＜20，即厚度T(单位：μm)与厚度方向的导热率λ(单位：W/mK)的比T/λ小于20。若比T/λ为20以上，则金属基底基板1整体的热阻提高，有可能难以将由电子组件50产生的热释放外部。密合层30的导热率λ优选在0.1W/mK以上且2W/mK以下的范围内。比T/λ优选为15以下。另外，比T/λ的下限并无特别限制，通常为1以上。
密合层30的厚度T优选在0.5μm以上且20μm以下的范围内，更优选在0.5μm以上且2μm以下的范围内。
密合层30优选由树脂构成。作为树脂，能够使用硅酮树脂、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂。硅酮树脂包括已导入各种有机基团的改性硅酮树脂。作为改性硅酮树脂的例子，能够举出聚酰亚胺改性硅酮树脂、聚酯改性硅酮树脂、氨基甲酸酯改性硅酮树脂、丙烯酸改性硅酮树脂、烯烃改性硅酮树脂、醚改性硅酮树脂、醇改性硅酮树脂、氟改性硅酮树脂、氨基改性硅酮树脂、巯基改性硅酮树脂及羧基改性硅酮树脂。作为环氧树脂的例子，能够举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、脂肪族型环氧树脂及缩水甘油胺型环氧树脂。这些树脂可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
密合层30中也可以分散无机物粒子以提高导热性。作为无机物粒子，能够使用陶瓷粒子。作为陶瓷粒子的例子，可举出二氧化硅(silica)粒子、氧化铝(alumina)粒子、氮化硼粒子、氧化钛粒子、掺杂氧化铝的二氧化硅粒子、氧化铝水合物粒子、氮化铝粒子。密合层30中的无机物粒子的含量优选在5体积％以上且60体积％以下的范围内，尤其优选在10体积％以上且50体积％以下的范围内。
金属箔40形成为电路图案形状。在形成为该电路图案形状的金属箔40上，经由焊料60接合电子组件50。作为金属箔40的材料，能够使用铜、铝、金。金属箔40的厚度优选在5μm以上且100μm以下的范围内，尤其优选在10μm以上且50μm以下的范围内。若金属箔40的厚度过薄，则有可能容易破裂。另一方面，若金属箔40的厚度过厚，则有可能难以通过蚀刻形成电路图案。
作为与金属基底基板1的金属箔40接合的电子组件50，能够使用半导体元件或LED元件。作为接合金属箔40与电子组件50的焊料60，能够使用含有Sn(锡)和Ag(银)的Sn-Ag焊料、含有Sn(锡)、Ag(银)及Cu(铜)的Sn-Ag-Cu焊料、含有Sn(锡)和Cu(铜)的Sn-Cu焊料、含有Sn(锡)和Bi(铋)的Sn-Bi焊料、含有Sn(锡)、Zn(锌)及Bi(铋)的Sn-Zn-Bi焊料等用于接合金属箔40与电子组件的通常的焊料。
接着，对本实施方式的金属基底基板1的制造方法进行说明。
本实施方式的金属基底基板1例如能够通过如下方法来制造：在金属基板10上依次层叠绝缘层20和密合层30，接着将金属箔40贴合于密合层30上。
作为在金属基板10上形成由含有树脂21和陶瓷粒子22的组合物构成的绝缘层20的方法，能够使用涂布法或电沉积法。
涂布法为如下方法：将含有用于形成绝缘层的树脂21、陶瓷粒子22及溶剂的绝缘层形成用涂布液涂布于金属基板10的表面而形成涂布层，接着将涂布层加热并干燥而在金属基板10上形成绝缘层20。作为将绝缘层形成用涂布液涂布于金属基板10的表面的方法，能够使用旋涂法、棒涂法、刮刀涂布法、辊涂法、刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法、浸涂法等。
电沉积法为如下方法：将含有用于形成绝缘层的树脂、极性溶剂、水、不良溶剂及碱的电沉积液电沉积于导体表面而形成电沉积层，接着将电沉积层加热并干燥而在金属基板10上形成绝缘层20。
作为在绝缘层20上形成密合层30的方法，能够使用涂布法。密合层30能够通过将含有用于形成密合层的树脂、溶剂及根据需要添加的无机物粒子的密合层形成用涂布液涂布于绝缘层20的表面而形成涂布层，接着加热涂布层并干燥来形成。作为将密合层形成用涂布液涂布于绝缘层20的表面的方法，能够使用旋涂法、棒涂法、刮刀涂布法、辊涂法、刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法、浸涂法等。
金属箔40能够通过将金属箔40重叠于密合层30上，接着将金属箔40加压并加热来贴合。加热优选在非氧化性气氛中(例如氮气氛中、真空中)进行，以免金属箔40氧化。
根据设为如上述结构的本实施方式的金属基底基板1，在密合层30，单位以GPa表示的在25℃的杨氏模量E设为(1)E≤1，密合层30比较柔软，因此能够通过密合层30松弛因冷热循环所产生的、金属基底基板1的金属基板10与电子组件的热膨胀系数的差异而施加到焊料60的热应力。并且，绝缘层20与金属箔40的密合性提高，因此可减少金属基底基板1整体的热阻。另外，密合层30的厚度T与杨氏模量E的关系设为(2)5≤T/E，能够增加密合层30的应力松弛能力，因此能够可靠地松弛因冷热循环而施加到焊料60的热应力。而且，密合层30的厚度T与单位以W/mK表示的厚度方向的导热率的关系设为(3)T/λ＜20，密合层30的热阻低，因此能够可靠地减少金属基底基板1整体的热阻。
并且，本实施方式的金属基底基板1中，利用含有由聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或者它们的混合物构成的树脂21和陶瓷粒子22的组合物形成绝缘层20，且将陶瓷粒子22的比表面积设为1m2/g以上，将陶瓷粒子22的含量设在5体积％以上且60体积％以下的范围内，由此能够在维持绝缘层20的绝缘性的同时，进一步减少金属基底基板1整体的热阻。
实施例
以下，利用实施例对本发明的作用效果进行说明。
[本发明例1～8、比较例1～5]
(通过涂布法形成绝缘层)
在容量为300mL的可分离烧瓶中加入4，4’-二氨基二苯醚及NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)。NMP量调整为使所得到的聚酰胺酸的浓度达到40质量％。在常温下进行搅拌以使4，4’-二氨基二苯醚完全溶解之后，以内部温度不超过30℃的方式一点一点地添加规定量的四羧酸二酐。然后，在氮气氛下继续搅拌16小时，制备出聚酰胺酸(聚酰亚胺前体)溶液。
准备具有表1所示的比表面积的氧化铝粒子作为陶瓷粒子。另外，比表面积为通过BET法测定的BET比表面积。将所准备的氧化铝粒子1.0g投入NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)10g中，进行30分钟超声波处理，制备出陶瓷粒子分散液。
混合如上所述制备的聚酰胺酸溶液与陶瓷粒子分散液，以使通过加热生成的固体物质(绝缘层)中的聚酰亚胺与陶瓷粒子的含有比率分别成为如表1所示的体积％，接着，用NMP将混合物中的聚酰胺酸的浓度稀释为5质量％。接着，通过使用SUGINO MACHINELIMITED制造的Star Burst，对所得到的混合物反复进行10次的压力50MPa的高压喷射处理来进行分散处理，制备出陶瓷粒子分散聚酰胺酸溶液(绝缘层形成用涂布液)。
利用棒涂法将绝缘层形成用涂布液以通过加热生成的绝缘层的厚度成为表1所示的厚度的方式涂布于厚度为0.3mm且30mm×20mm的铜基板的表面而形成绝缘层形成用涂布层。接着，将形成了绝缘层形成用涂布层的铜基板配置于热板上，从室温以3℃/分钟升温至60℃，在60℃加热100分钟，再以1℃/分钟升温至120℃，在120℃加热100分钟，使绝缘层形成用涂布层干燥。然后，将铜基板在250℃加热1分钟，在400℃加热1分钟，从而制作出带绝缘层的铜基板。
(通过旋涂法形成密合层)
准备表2所记载的树脂作为用于形成密合层的树脂。将所准备的树脂溶解于NMP中，制备出树脂浓度为30质量％的密合层形成用涂布液。另外，本发明例7、8中，以表2所记载的比例，将树脂(聚酰亚胺)与氧化铝粒子(比表面积：5.1m2/g)混合于NMP中。
通过旋涂法以表2所示的旋涂的转速与涂布次数的条件，将密合层形成用涂布液涂布于带绝缘层的铜基板的绝缘层上，从而形成密合层形成用涂布层。接着，将形成密合层形成用涂布层的带绝缘层的铜基板加热，使密合层形成用涂布层干燥，从而在绝缘层上形成厚度如表2所示的密合层。
(贴合金属箔)
将厚度为18μm且宽度为1cm的铜箔(CF-T4X-SV-18：Fukuda Metal Foil&PowderCo.,Ltd.制造)重叠于密合层上，接着，使用碳夹具施加5MPa的压力的同时在真空中以215℃的温度加热20分钟，从而贴合了密合层与铜箔。如上所述，制作出依次层叠铜基板、绝缘层、密合层及铜箔而成的金属基底基板。
[本发明例9、10]
(通过电沉积法形成绝缘层)
准备具有表1所示的比表面积的氧化铝粒子作为陶瓷粒子。将所准备的陶瓷粒子1.0g投入到以质量计包含NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)62.5g、1M2P(1-甲氧基-2-丙醇)10g、AE(氨基醚)0.22g的混合溶剂中，进行30分钟超声波处理，从而制备出陶瓷粒子分散液。
接着，混合聚酰胺酰亚胺溶液与所制备的陶瓷粒子分散液，以使固体物质(绝缘层)中的聚酰胺酰亚胺与陶瓷粒子的含有比率分别成为如表1所示的体积％，从而制备出陶瓷粒子分散聚酰胺酰亚胺溶液。
以5000rpm的旋转速度搅拌所制备的陶瓷粒子分散聚酰胺亚胺溶液的同时将水21g滴入该溶液中，析出聚酰胺酰亚胺粒子而制备出电沉积液。
将厚度为0.3mm且30mm×20mm的铜基板与不锈钢电极浸渍于所制备的电沉积液中，将铜基板设为正极，将不锈钢电极设为负极，并施加100V的直流电压，以使通过加热所产生的绝缘层的厚度成为表1所示的厚度的方式在铜基板的表面上形成电沉积层。接着，将形成电沉积层的铜基板在大气气氛下以250℃加热3分钟以使电沉积层干燥，从而制作出带绝缘层的铜基板。
(通过旋涂法制作密合层)
准备环氧树脂作为用于形成密合层的树脂。
通过旋涂法以表2所示的旋涂的转速与涂布次数的条件，将所准备的环氧树脂涂布于带绝缘层的铜基板的绝缘层上，形成密合层形成用涂布层。接着，将形成密合层形成用涂布层的带绝缘层的铜基板加热，使密合层形成用涂布层干燥，从而在绝缘层上形成厚度如表2所示的密合层。
(贴合金属箔)
将厚度为18μm且宽度为1cm的铜箔(CF-T4X-SV-18：Fukuda Metal Foil&PowderCo.,Ltd.制造)重叠于密合层上，接着，使用碳夹具施加5MPa的压力的同时在真空中以215℃的温度加热20分钟，贴合了密合层与铜箔。如上所述，制作出依次层叠铜基板、绝缘层、密合层及铜箔而成的金属基底基板。
[评价]
关于本发明例1～10及比较例1～5中所制作的金属基底基板，对以下项目进行了评价。将其结果示于表3中。
(绝缘层与密合层的厚度)
绝缘层与密合层的厚度通过将金属基底基板埋入树脂之后，进行研磨而露出金属基底基板的截面，以激光显微镜观察露出的金属基底基板的截面进行了测定。
(绝缘层的导热率)
导热率(绝缘层的厚度方向的导热率)使用NETZSCH-GeratebauGmbH制造的LFA477Nanoflash，并通过激光闪光法而测定。测定使用形成密合层之前的带绝缘层的铜基板进行。导热率使用未考虑界面热阻的两层模型而计算。另外，如上所述，铜基板的厚度设为0.3mm，铜基板的热扩散率设为117.2mm2/秒。计算绝缘层的导热率时，利用了氧化铝粒子的密度3.89g/cm3、氧化铝粒子的比热0.78J/gK、聚酰胺酰亚胺树脂的密度1.41g/cm3、聚酰胺酰亚胺树脂的比热1.09J/gK。
(测定密合层的杨氏模量)
通过蚀刻剥离金属基底基板的铜箔而露出密合层。使用纳米压头测定露出的密合层的杨氏模量。压入深度设为500nm。
(密合层的导热率)
导热率(密合层的厚度方向的导热率)使用NETZSCH-GeratebauGmbH制造的LFA477Nanoflash，并通过激光闪光法而测定。测定时使用在铜基板上直接形成了密合层而未形成绝缘层的基板。导热率使用未考虑界面热阻的两层模型而计算。另外，如上所述，铜基板的厚度设为0.3mm，铜基板的热扩散率设为117.2mm2/秒。计算绝缘层的导热率时，使用了氧化铝粒子的密度3.89g/cm3、氧化铝粒子的比热0.78J/gK、形成密合层的树脂的密度1.12g/cm3、形成密合层的树脂的比热1.12J/gK。
(接合可靠性)
将Sn-Ag-Cu焊料涂布于金属基底基板的铜箔上，形成长2.5cm×宽2.5cm×厚100μm的焊料层，将2.5cm见方的Si芯片搭载于该焊料层上，制作了试验体。对所制作的试验体进行1个循环为-40℃×30分钟～150℃×30分钟的3000个冷热循环。将进行冷热循环后的试验体埋入树脂，使用通过研磨截面所得的试料进行观察，测定了焊料层所产生的裂痕长度(mm)。将根据焊料层一边的长度与所测定的裂痕长度通过下述式算出的值作为接合可靠性。
接合可靠性(％)＝{(焊料层一边的长度(25mm)-2×裂痕长度)/接合层一边的长度(25mm)}×100
(热阻的评价)
经由散热片(BFG-30A：Denka Company Limited制造)将发热体(TO-3P)载置于金属基底基板的铜箔上。将载置了发热体的金属基底基板从发热体上部通过转矩为40Ncm的螺钉在层叠方向上进行了加压。然后，使用T3Ster测定了从发热体至铜基板的热阻。发热体的发热条件设为10A、30秒，热阻的测定条件设为0.01A，测定时间设为60秒。对未形成树脂膜(绝缘层与密合层)的铜基板单体进行相同的测定，将从金属基底基板的测定值减去未形成树脂膜的铜基板单体的热阻所得的值作为热阻，并记载于表3中。
[表1]
[表2]
[表3]
密合层在25℃的杨氏模量E超出本发明的范围的比较例1～3的金属基底基板中，若增加密合层的厚度，则接合可靠性提高，但热阻增高，因此难以均衡地实现接合可靠性的提高及热阻的减少。
密合层的杨氏模量E虽然在本发明的范围内，但厚度T(单位：μm)与在25℃的杨氏模量E(单位：GPa)的比T/E低于本发明的范围的比较例4的金属基底基板中，接合可靠性降低。认为这是因为，密合层的厚度较薄，无法通过密合层充分松弛因冷热循环而施加到焊料的热应力。
密合层的杨氏模量E虽然在本发明的范围内，但厚度T(单位：μm)与厚度方向的导热率λ(单位：W/mK)的比T/λ大于本发明的范围的比较例5的金属基底基板中，热阻增高。认为这是因为密合层的厚度过厚。
与此相对，确认到密合层的杨氏模量E、比T/E、比T/λ均在本发明的范围内的本发明例1～10的金属基底基板能够均衡地实现接合可靠性的提高及热阻的减少。尤其，绝缘层所含有的氧化铝粒子的比表面积为1m2/g以上，氧化铝粒子的含量在5体积％以上且60体积％以下的范围内的本发明例1～3及7～10的金属基底基板的热阻减少。
产业上的可利用性
本发明能够提高经由焊料的金属基底基板与电子组件的接合可靠性。
符号说明
1-金属基底基板，10-金属基板，20-绝缘层，21-树脂，22-陶瓷粒子，30-密合层，40-金属箔，50-电子组件，60-焊料。

Claims (2)

1.一种金属基底基板，其依次层叠金属基板、绝缘层及金属箔而成，所述金属基底基板的特征在于，
所述绝缘层与所述金属箔之间具有密合层，
所述密合层将单位以GPa表示的在25℃的杨氏模量设为E，将单位以μm表示的厚度设为T，将单位以W/mK表示的厚度方向的导热率设为λ时，满足下述式(1)～式(3)：
(1)0.1≤E≤1；
(2)5≤T/E；
(3)T/λ＜20，
所述绝缘层含有树脂和陶瓷粒子，
所述陶瓷粒子的一次粒子为单晶粒子。
2.根据权利要求1所述的金属基底基板，其特征在于，
所述树脂由聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或者它们的混合物构成，所述陶瓷粒子的比表面积为1m2/g以上，所述陶瓷粒子的含量在5体积％以上且60体积％以下的范围内。
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