JP2000223807A - 高熱伝導性絶縁基板 - Google Patents
高熱伝導性絶縁基板Info
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- JP2000223807A JP2000223807A JP11027074A JP2707499A JP2000223807A JP 2000223807 A JP2000223807 A JP 2000223807A JP 11027074 A JP11027074 A JP 11027074A JP 2707499 A JP2707499 A JP 2707499A JP 2000223807 A JP2000223807 A JP 2000223807A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱伝導率が大で、放熱特性が良好な絶縁基板を
提供すること。 【解決手段】熱伝導性フィラー及び有機系高分子化合物
よりなる熱伝導性絶縁層をはさんで金属板が接合されて
なる絶縁基板において、上記熱伝導性フィラーが、六方
晶窒化ホウ素で被覆されたマグネシウム及び／又はカル
シウムのホウ酸塩粒子を含むものであることを特徴とす
る高熱伝導性絶縁基板。
提供すること。 【解決手段】熱伝導性フィラー及び有機系高分子化合物
よりなる熱伝導性絶縁層をはさんで金属板が接合されて
なる絶縁基板において、上記熱伝導性フィラーが、六方
晶窒化ホウ素で被覆されたマグネシウム及び／又はカル
シウムのホウ酸塩粒子を含むものであることを特徴とす
る高熱伝導性絶縁基板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱特性に優れた
高熱伝導性絶縁基板に関する。
高熱伝導性絶縁基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、混成集積回路用基板としてア
ルミニウム、鉄、鉄−ニッケル合金等の金属基板上に厚
さ数十〜数百μｍの有機系高分子化合物の接着剤からな
る絶縁層を設け、その上に銅箔などの導電性金属箔を貼
着させてなる絶縁基板が知られている。しかしながら、
このような絶縁基板においては、その放熱特性が十分で
はなかったので、ＩＣ、ＬＳＩ等の発熱性電子部品の高
密度実装化には限界があり、近年のモジュールの小型化
・大容量化には十分に対応することができていなかっ
た。
ルミニウム、鉄、鉄−ニッケル合金等の金属基板上に厚
さ数十〜数百μｍの有機系高分子化合物の接着剤からな
る絶縁層を設け、その上に銅箔などの導電性金属箔を貼
着させてなる絶縁基板が知られている。しかしながら、
このような絶縁基板においては、その放熱特性が十分で
はなかったので、ＩＣ、ＬＳＩ等の発熱性電子部品の高
密度実装化には限界があり、近年のモジュールの小型化
・大容量化には十分に対応することができていなかっ
た。
【０００３】そこで、絶縁層の熱抵抗を下げるため、六
方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）粉末等の絶縁性熱伝導性フィ
ラーを混入させることが提案されているが、通常のｈＢ
Ｎ粉末は、平均粒子径が約３μｍの鱗片状の粒子あるい
はその集合体であるので、混合・混練・成形時に剪断応
力を受けて、ｈＢＮ粒子が同一方向に揃ってしまい、ｈ
ＢＮ粒子の面方向（ａ軸方向）の熱伝導率が１１０Ｗ／
ｍ・Ｋであるにも関わらず、粒子の厚み方向（ｃ軸方
向）の熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋしか利用することができ
ず、十分に満足された放熱特性を有する絶縁基板ではな
かった。
方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）粉末等の絶縁性熱伝導性フィ
ラーを混入させることが提案されているが、通常のｈＢ
Ｎ粉末は、平均粒子径が約３μｍの鱗片状の粒子あるい
はその集合体であるので、混合・混練・成形時に剪断応
力を受けて、ｈＢＮ粒子が同一方向に揃ってしまい、ｈ
ＢＮ粒子の面方向（ａ軸方向）の熱伝導率が１１０Ｗ／
ｍ・Ｋであるにも関わらず、粒子の厚み方向（ｃ軸方
向）の熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋしか利用することができ
ず、十分に満足された放熱特性を有する絶縁基板ではな
かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
てなされたものであり、放熱特性が十分に高い絶縁基板
を提供することを目的とするものである。
てなされたものであり、放熱特性が十分に高い絶縁基板
を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、熱
伝導性フィラー及び有機系高分子化合物よりなる熱伝導
性絶縁層をはさんで金属板が接合されてなる絶縁基板に
おいて、上記熱伝導性フィラーが、六方晶窒化ホウ素で
被覆されたマグネシウム及び／又はカルシウムのホウ酸
塩粒子（以下、「無配向ＢＮ粉」ともいう。）を含むも
のであることを特徴とするを高熱伝導性絶縁基板であ
る。
伝導性フィラー及び有機系高分子化合物よりなる熱伝導
性絶縁層をはさんで金属板が接合されてなる絶縁基板に
おいて、上記熱伝導性フィラーが、六方晶窒化ホウ素で
被覆されたマグネシウム及び／又はカルシウムのホウ酸
塩粒子（以下、「無配向ＢＮ粉」ともいう。）を含むも
のであることを特徴とするを高熱伝導性絶縁基板であ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。
る。
【０００７】本発明における絶縁基板の絶縁層は、有機
系高分子化合物からなるマトリックス中に少なくとも無
配向ＢＮ粉が含有されてなるものであり、その厚みとし
ては、金属板と金属箔との電気的絶縁がとれやすい５０
〜５００μｍが適切である。
系高分子化合物からなるマトリックス中に少なくとも無
配向ＢＮ粉が含有されてなるものであり、その厚みとし
ては、金属板と金属箔との電気的絶縁がとれやすい５０
〜５００μｍが適切である。
【０００８】絶縁層のマトリックスを構成する有機系高
分子化合物としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリ
アジン等を用いることができる。
分子化合物としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリ
アジン等を用いることができる。
【０００９】また、無配向ＢＮ粉については、その平均
粒子径が１０〜１００μｍであることが望ましい。平均
粒子径が１０μｍ未満では、嵩高な粒子となるので絶縁
層の厚みが厚くなり、その分、熱抵抗が大きくなって放
熱特性が小さくなる。逆に、１００μｍをこえると、流
動性が著しく低下し、均一な絶縁層の形成が困難とな
る。無配向ＢＮ粉の最大粒子径については、特に限定さ
れるものではないが、絶縁層の厚みをこえないようにす
る必要がある。絶縁層の厚み以上の粒子が存在すると、
絶縁層表面に凹凸が生じ、金属箔との接着強度が著しく
低下する。
粒子径が１０〜１００μｍであることが望ましい。平均
粒子径が１０μｍ未満では、嵩高な粒子となるので絶縁
層の厚みが厚くなり、その分、熱抵抗が大きくなって放
熱特性が小さくなる。逆に、１００μｍをこえると、流
動性が著しく低下し、均一な絶縁層の形成が困難とな
る。無配向ＢＮ粉の最大粒子径については、特に限定さ
れるものではないが、絶縁層の厚みをこえないようにす
る必要がある。絶縁層の厚み以上の粒子が存在すると、
絶縁層表面に凹凸が生じ、金属箔との接着強度が著しく
低下する。
【００１０】無配向ＢＮ粉の割合は、マトリックス中
に、３０〜８０体積％、特に４０〜７０体積％を含有し
ていることが好ましい。３０体積％未満では、絶縁基板
の熱伝導率を３Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが困難とな
り、放熱特性を十分に改善することができない。一方、
８０体積％をこえると、金属板ないしは金属箔との密着
性が悪くなり、ボイドが生じ、耐電圧が低下する原因と
なる。本発明においては、無配向ＢＮ粉の一部がｈＢＮ
粉末、アルミナ等の無機質熱伝導性フィラーと置換され
ていてもよい。
に、３０〜８０体積％、特に４０〜７０体積％を含有し
ていることが好ましい。３０体積％未満では、絶縁基板
の熱伝導率を３Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが困難とな
り、放熱特性を十分に改善することができない。一方、
８０体積％をこえると、金属板ないしは金属箔との密着
性が悪くなり、ボイドが生じ、耐電圧が低下する原因と
なる。本発明においては、無配向ＢＮ粉の一部がｈＢＮ
粉末、アルミナ等の無機質熱伝導性フィラーと置換され
ていてもよい。
【００１１】本発明で使用される無配向ＢＮ粉について
は、本出願人の特願平１０−３５２５１９号明細書に詳
述されている。すなわち、その構造は、マグネシウム又
はカルシウムのホウ酸塩粒子のコア部と、その表面の全
部又は一部を覆っている鱗片状ｈＢＮからなるシェル部
とで構成されている。マグネシウム又はカルシウムのホ
ウ酸塩とｈＢＮの確認は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線測
定器を用いて行うことができる。コア部の割合は、粒子
断面の面積占有率で１０〜８０％であることが好まし
く、またシェル部の厚みは数〜十数μｍであることが好
ましい。
は、本出願人の特願平１０−３５２５１９号明細書に詳
述されている。すなわち、その構造は、マグネシウム又
はカルシウムのホウ酸塩粒子のコア部と、その表面の全
部又は一部を覆っている鱗片状ｈＢＮからなるシェル部
とで構成されている。マグネシウム又はカルシウムのホ
ウ酸塩とｈＢＮの確認は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線測
定器を用いて行うことができる。コア部の割合は、粒子
断面の面積占有率で１０〜８０％であることが好まし
く、またシェル部の厚みは数〜十数μｍであることが好
ましい。
【００１２】無配向ＢＮ粉は、例えば次のようにして製
造することができる。すなわち、メラミン、ホウ酸、並
びにマグネシウム、カルシウムの水酸化物及び炭酸塩か
ら選ばれた少なくとも一種の無機化合物のモル百分率の
三元組成図（メラミン，ホウ酸，無機化合物）におい
て、点Ａ（３５，６０，５）、Ｂ（２５，７０，５）、
Ｃ（５，８０，１５）、Ｄ（５，５，９０）を結ぶ線で
囲まれた範囲内にある混合物を、そのままもしくは３０
０ｋｇｆ／ｃｍ2以下、好ましくは１００ｋｇｆ／ｃｍ2
以下の圧力で成型した後、窒素、アンモニア等の非酸化
性雰囲気下、温度１７００〜２２００℃で０．５〜２４
時間、好ましくは２〜１０時間焼成すると、無配向ＢＮ
粉とｈＢＮとが含まれた混合粉末を製造することができ
るので、この混合粉末を水等の溶剤中に超音波分散さ
せ、２４μｍＪＩＳ篩いで篩い上残分を選別することに
よって、無配向ＢＮ粉の割合を高めた混合粉末を製造す
ることができる。
造することができる。すなわち、メラミン、ホウ酸、並
びにマグネシウム、カルシウムの水酸化物及び炭酸塩か
ら選ばれた少なくとも一種の無機化合物のモル百分率の
三元組成図（メラミン，ホウ酸，無機化合物）におい
て、点Ａ（３５，６０，５）、Ｂ（２５，７０，５）、
Ｃ（５，８０，１５）、Ｄ（５，５，９０）を結ぶ線で
囲まれた範囲内にある混合物を、そのままもしくは３０
０ｋｇｆ／ｃｍ2以下、好ましくは１００ｋｇｆ／ｃｍ2
以下の圧力で成型した後、窒素、アンモニア等の非酸化
性雰囲気下、温度１７００〜２２００℃で０．５〜２４
時間、好ましくは２〜１０時間焼成すると、無配向ＢＮ
粉とｈＢＮとが含まれた混合粉末を製造することができ
るので、この混合粉末を水等の溶剤中に超音波分散さ
せ、２４μｍＪＩＳ篩いで篩い上残分を選別することに
よって、無配向ＢＮ粉の割合を高めた混合粉末を製造す
ることができる。
【００１３】原料の混合は、ボールミル、リボンブレン
ダー、ヘンシェルミキサー等の一般的な混合機を用いて
行われ、それを温度０〜２００℃好ましくは４０〜１０
０℃、相対湿度５％以上の水蒸気を含む雰囲気下で１〜
１００時間保持し、ホウ酸メラミン（Ｃ3Ｎ6Ｈ6・２Ｈ3
ＢＯ3）とマグネシウム及び／又はカルシウムの水酸化
物及び／又は炭酸塩を含む混合物を生成させる。
ダー、ヘンシェルミキサー等の一般的な混合機を用いて
行われ、それを温度０〜２００℃好ましくは４０〜１０
０℃、相対湿度５％以上の水蒸気を含む雰囲気下で１〜
１００時間保持し、ホウ酸メラミン（Ｃ3Ｎ6Ｈ6・２Ｈ3
ＢＯ3）とマグネシウム及び／又はカルシウムの水酸化
物及び／又は炭酸塩を含む混合物を生成させる。
【００１４】次に、本発明の絶縁基板において、絶縁層
の表裏に接合される金属板としては、アルミニウム、
鉄、銅、鉄−ニッケル合金等の厚みが０．５〜３ｍｍ程
度の板や、銅、アルミニウム、ニッケル等の厚みが９〜
１００μｍ程度の金属箔などをあげることができ、それ
らの表面状態については特に限定されるものではない。
これらの金属板に回路パターンを形成するには、レジス
ト塗布によるエッチング等の常套手段で十分である。
の表裏に接合される金属板としては、アルミニウム、
鉄、銅、鉄−ニッケル合金等の厚みが０．５〜３ｍｍ程
度の板や、銅、アルミニウム、ニッケル等の厚みが９〜
１００μｍ程度の金属箔などをあげることができ、それ
らの表面状態については特に限定されるものではない。
これらの金属板に回路パターンを形成するには、レジス
ト塗布によるエッチング等の常套手段で十分である。
【００１５】本発明の絶縁基板は、有機系高分子化合物
と無配向ＢＮ粉又は無配向ＢＮ粉とｈＢＮ粉末との混合
粉末とを混練しコンパウンドを調製し、それを真空中で
脱気してから、金属板間に挟み込み、温度５０〜３００
℃の加熱プレスを行ことによって作製することができ
る。混合には、双腕型ニーダー、万能ミキサー、ロール
ミル等の混練機が用られる。
と無配向ＢＮ粉又は無配向ＢＮ粉とｈＢＮ粉末との混合
粉末とを混練しコンパウンドを調製し、それを真空中で
脱気してから、金属板間に挟み込み、温度５０〜３００
℃の加熱プレスを行ことによって作製することができ
る。混合には、双腕型ニーダー、万能ミキサー、ロール
ミル等の混練機が用られる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例と比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
本発明を説明する。
【００１７】実施例１ （１）無配向ＢＮ粉の製造 水酸化マグネシウム、メラミン、ホウ酸を、それぞれ１
２モル％、２８モル％、６０モル％となるように秤量
し、ヘンシェルミキサーを用いて混合した。それを温度
９０℃、相対湿度９０％で恒温恒湿機中で６時間保持し
た後、アルミナ乳鉢で軽く解砕し、圧力１００ｋｇｆ／
ｃｍ2で金型成形した。次いで、成型物（直径約４０ｍ
ｍ×高さ１５ｍｍ）をｐＢＮ坩堝に充填し、高周波誘導
炉を用いて窒素気流中２０００℃で２時間焼成した。得
られた焼成物をアルミナ製乳鉢で解砕し、１５０μｍの
乾式篩により整粒し、無配向ＢＮ粉を含む粉末を製造し
た。得られた粉末を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し
たところ、ｈＢＮで全面的に被覆されたホウ酸マグネシ
ウムが大部分であった。 （２）絶縁基板の作製 ビスＦ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製 商品
名「エピコート８１５」）５０体積％と無配向ＢＮ粉５
０体積％とを混合し、コンパウンドを調製した。このコ
ンパウンド１０５ｇを真空脱気した後、広さが５００×
５００ｍｍ角で、厚みが１．５ｍｍであるアルミニウム
板と厚みが３５μｍである銅箔の間に、厚み２００μｍ
の金枠の内部入れて、挟んだ。次いで、温度１７０℃に
保持されたプレス機により、５０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力
にて１時間保持した後、室温まで冷却した。
２モル％、２８モル％、６０モル％となるように秤量
し、ヘンシェルミキサーを用いて混合した。それを温度
９０℃、相対湿度９０％で恒温恒湿機中で６時間保持し
た後、アルミナ乳鉢で軽く解砕し、圧力１００ｋｇｆ／
ｃｍ2で金型成形した。次いで、成型物（直径約４０ｍ
ｍ×高さ１５ｍｍ）をｐＢＮ坩堝に充填し、高周波誘導
炉を用いて窒素気流中２０００℃で２時間焼成した。得
られた焼成物をアルミナ製乳鉢で解砕し、１５０μｍの
乾式篩により整粒し、無配向ＢＮ粉を含む粉末を製造し
た。得られた粉末を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し
たところ、ｈＢＮで全面的に被覆されたホウ酸マグネシ
ウムが大部分であった。 （２）絶縁基板の作製 ビスＦ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製 商品
名「エピコート８１５」）５０体積％と無配向ＢＮ粉５
０体積％とを混合し、コンパウンドを調製した。このコ
ンパウンド１０５ｇを真空脱気した後、広さが５００×
５００ｍｍ角で、厚みが１．５ｍｍであるアルミニウム
板と厚みが３５μｍである銅箔の間に、厚み２００μｍ
の金枠の内部入れて、挟んだ。次いで、温度１７０℃に
保持されたプレス機により、５０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力
にて１時間保持した後、室温まで冷却した。
【００１８】実施例２ 水酸化マグネシウムのかわりに水酸化カルシウムを用い
たこと以外は、実施例１と同様にして絶縁基板を作製し
た。なお、合成された粉末は、ｈＢＮでほぼ全面的に被
覆されたホウ酸カルシウムとｈＢＮ粒子のとの混合粉末
であった。
たこと以外は、実施例１と同様にして絶縁基板を作製し
た。なお、合成された粉末は、ｈＢＮでほぼ全面的に被
覆されたホウ酸カルシウムとｈＢＮ粒子のとの混合粉末
であった。
【００１９】実施例３ ビスＦ型エポキシ樹脂３５体積％、無配向ＢＮ粉の充填
量を６５体積％としたこと以外は、実施例１と同様にし
て絶縁基板を作製した。
量を６５体積％としたこと以外は、実施例１と同様にし
て絶縁基板を作製した。
【００２０】比較例１ 無配向ＢＮ粉のかわりに市販のｈＢＮ粉末（電気化学工
業社製 商品名「デンカボロンナイトライドＧＰグレー
ド」）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして絶縁
基板を作製した。
業社製 商品名「デンカボロンナイトライドＧＰグレー
ド」）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして絶縁
基板を作製した。
【００２１】上記で得られた絶縁基板について、ＪＩＳ
−Ｃ２１４１に準拠して、絶縁基板を直径２０ｍｍの円
盤状に切断し、裏面に銀ペースト法でアルメルクロメル
線熱電対を密着させ、レーザーフラッシュ法による熱伝
導率を測定した。
−Ｃ２１４１に準拠して、絶縁基板を直径２０ｍｍの円
盤状に切断し、裏面に銀ペースト法でアルメルクロメル
線熱電対を密着させ、レーザーフラッシュ法による熱伝
導率を測定した。
【００２２】その結果、実施例１が３．７Ｗ／ｍ・Ｋ、
実施例２が３．０Ｗ／ｍ・Ｋ、実施例３が４．０Ｗ／ｍ
・Ｋ、比較例１が０．８Ｗ／ｍ・Ｋであった。
実施例２が３．０Ｗ／ｍ・Ｋ、実施例３が４．０Ｗ／ｍ
・Ｋ、比較例１が０．８Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、熱伝導率の大きな絶縁
基板が得られ、放熱特性が良好であるので、集積回路や
印刷配線板等の絶縁基板として好適に用いられる。
基板が得られ、放熱特性が良好であるので、集積回路や
印刷配線板等の絶縁基板として好適に用いられる。
Claims (1)
- 【請求項１】 熱伝導性フィラー及び有機系高分子化合
物よりなる熱伝導性絶縁層をはさんで金属板が接合され
てなる絶縁基板において、上記熱伝導性フィラーが、六
方晶窒化ホウ素で被覆されたマグネシウム及び／又はカ
ルシウムのホウ酸塩粒子を含むものであることを特徴と
する高熱伝導性絶縁基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11027074A JP2000223807A (ja) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | 高熱伝導性絶縁基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11027074A JP2000223807A (ja) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | 高熱伝導性絶縁基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000223807A true JP2000223807A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12210934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11027074A Pending JP2000223807A (ja) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | 高熱伝導性絶縁基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000223807A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012121224A1 (ja) | 2011-03-07 | 2012-09-13 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 樹脂組成物ならびにこれを用いたプリプレグおよび積層板 |
-
1999
- 1999-02-04 JP JP11027074A patent/JP2000223807A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012121224A1 (ja) | 2011-03-07 | 2012-09-13 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 樹脂組成物ならびにこれを用いたプリプレグおよび積層板 |
| CN103429633A (zh) * | 2011-03-07 | 2013-12-04 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 树脂组合物以及使用其的预浸料和层叠板 |
| KR20140047581A (ko) | 2011-03-07 | 2014-04-22 | 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤 | 수지 조성물 그리고 이것을 사용한 프리프레그 및 적층판 |
| JPWO2012121224A1 (ja) * | 2011-03-07 | 2014-07-17 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 樹脂組成物ならびにこれを用いたプリプレグおよび積層板 |
| JP5999369B2 (ja) * | 2011-03-07 | 2016-09-28 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 樹脂組成物ならびにこれを用いたプリプレグおよび積層板 |
| TWI572656B (zh) * | 2011-03-07 | 2017-03-01 | Mitsubishi Gas Chemical Co | A resin composition and a prepreg and a laminate using the resin composition |
| US9629239B2 (en) | 2011-03-07 | 2017-04-18 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Resin composition, and prepreg as well as laminate using the same |
| KR101867118B1 (ko) * | 2011-03-07 | 2018-06-12 | 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤 | 수지 조성물 그리고 이것을 사용한 프리프레그 및 적층판 |
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