JP2001223450A - 金属ベース回路基板 - Google Patents
金属ベース回路基板Info
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Abstract
く提供すること。 【解決手段】金属板上に絶縁層を介して金属箔をロール
法で積層してなる積層物の前記金属箔をエッチングして
回路を形成してなる金属ベース回路基板であって、前記
絶縁層が球状アルミナ粉を充填した樹脂からなり、しか
も前記球状アルミナ粉の粒度分布が、平均粒径10μm
以上のものが60質量%以上であり、平均粒径10μm
未満のものが40質量%以下である金属ベース回路基板
であり、好ましくは、絶縁層中の球状アルミナ粉の充填
量が75〜95質量%である前記の金属ベース回路基
板。
Description
とする各種の電気機器、特に自動車や移動通信等の移動
機器に用いられる半導体搭載用の金属ベース回路基板に
関する。
等の電子部品を搭載した回路基板が用いられており、安
価で熱放散性に優れていることから、金属板上に、無機
物を含有した樹脂からなる絶縁層を介して、金属箔から
形成された回路を積層した金属ベース回路基板が用いら
れている。
がゆえに、熱伝導特性、耐電圧特性といった絶縁層の特
性が金属ベース回路基板の特性を制約している。そこ
で、金属ベース回路基板の特性改善において、絶縁層の
特性改善が極めて重要な検討項目となっている。
は、高純度ビスフェノール型エポキシ樹脂を用いること
により、高熱伝導性、高ガラス転移点を有し、放熱性に
優れ、かつ高温下での電気的信頼性の高い回路基板用絶
縁接着組成物が開示されている。
は、絶縁接着剤に平均粒径の異なる球状無機充填材を数
種混合して無機充填材の粒度分布を調整することによっ
て、無機充填材の高充填化を図った金属ベース回路基板
が報告されている。
られている半導体搭載用回路基板は、近年、半導体部品
や電気部品、更に回路部分についても高密度化、高実装
化の要求が益々高まっている。そして、これらの回路基
板上にダイオード、トランジスターおよびICなどの部
品を実装したモジュールでは、前記部品並びに回路自身
から発生した熱を放散するために、より一層放熱特性に
優れる、高い電気的信頼性を有する回路基板が要請され
ている。
絶縁接着剤は、無機質の充填材料を多量に充填できなか
ったため、高い熱伝導率を有する絶縁層を形成すること
ができず、充分に高い熱伝導率を有する金属ベース回路
基板を得ることができない、或いはその用途を制限され
るという問題がある。
無機質の充填材料を含有する樹脂から成る絶縁接着剤を
金属板上に塗布し、前記絶縁接着剤がBステージ状態下
で金属箔を積層して接合した後、前記絶縁接着剤を硬化
させて絶縁層と成し、その後、前記金属箔からエッチン
グ等を施して回路形成する方法、或いは、予め回路を形
成した金属箔を絶縁接着剤層を介して金属板上に貼付
し、その後絶縁接着剤を硬化する方法等が知られてい
る。しかし、前記のいずれの方法であっても、金属箔を
金属板に絶縁接着剤層を介して接合する工程があり、そ
の接合方法としてはプレス法とロール法が知られてい
る。
層とのプレス接着する際、絶縁層を硬化させるために加
熱および加圧するが、ことに熱抵抗低減のために絶縁層
を薄くしようとする場合、金属板端面から絶縁接着剤の
流出が生じ、得られる金属ベース回路基板の絶縁特性が
不良となる等の問題があり、厚さが100μm以下の薄
い絶縁層を有する金属ベース回路基板を得ることが難し
いという生産技術上の問題がある。
の高熱伝導の絶縁接着剤組成物を使用すると、流動性が
不足するために、絶縁層の薄い金属ベース回路基板を得
ようとすると、樹脂中の無機充填材の含有量を低下させ
ねばならず、絶縁層の熱伝導率が低下してしまい、高熱
伝導率で厚さが100μm以下の絶縁層を形成できず、
結果的に高熱伝導性の金属ベース回路基板を得ることが
難しいという問題がある。
介してロール法で積層して得られる積層物の前記金属箔
にエッチング等を施して回路形成してなる金属ベース回
路基板について改良を進め、絶縁層厚さが100μm以
下で、配線回路のハイパワー化および高密度化に対して
充分な放熱性のある金属ベース回路基板を生産性良く提
供することを目的として、いろいろ実験的検討を重ね、
本発明に至ったものである。
上に絶縁層を介して金属箔をロール法で積層してなる積
層物の前記金属箔をエッチングして回路を形成してなる
金属ベース回路基板であって、前記絶縁層が球状アルミ
ナ粉を充填した樹脂からなり、しかも前記球状アルミナ
粉の粒度分布が、平均粒径10μm以上のものが60質
量%以上であり、平均粒径10μm未満のものが40質
量%以下であることを特徴とする金属ベース回路基板で
あり、好ましくは、絶縁層中の球状アルミナ粉の充填量
が75〜95質量%であることを特徴とする前記の金属
ベース回路基板である。
果、特定の粒度分布を有する球状アルミナ粉を特定割合
で混合して樹脂に充填することで、ロール法に十分な流
動性を有し、しかも100μm以下の厚さの絶縁層を有
し、熱放散性、電気絶縁性等の諸特性が優れる金属ベー
ス回路基板を得ることができるという知見を実験的に得
て、本発明に至ったものである。
特定の粒度分布を有することを特徴としている。即ち、
球状アルミナ粉が、平均粒径10μm以上のものが60
質量%以上であり、平均粒径10μm未満のものが40
質量%以下であるという粒度分布を有する。そして、前
記粒度分布を有することで、充填率高く球状アルミナ粉
を樹脂に充填できるし、金属板上に絶縁接着剤層を介し
て金属箔を積層する際にロール法であっても充分に流動
性を確保することができ、結果として球状アルミナ粉が
高充填されて高熱伝導性で、しかも厚みが100μm以
下の薄い絶縁層が達成され、熱放散性に優れる金属ベー
ス回路基板を得ることができる。
を構成する個々の粉末粒子の多数が球状を呈していれば
良いが、具体的には、粒子全体の90個数%以上の粒子
が球状であることが好ましく、更に95個数%以上の粒
子が球状であることが一層好ましい。尚、前記個数割合
の測定は、粉末よりランダムにサンプルを抜き取り、該
サンプルについて電子顕微鏡観察(1000〜5000
倍の倍率)下で200個以上の粒子について、球状のも
のと球状でないものとの個数を調べ、両者の個数割合を
算出すれば良い。また、本発明でいう球状の粒子とは、
一つの粒子における直径比(最大直径/最小直径)が
1.2以下の粒子を示す。
ついては、本発明者の実験的検討結果に基づけば、球状
アルミナ粉と樹脂との合計量全体に対して球状アルミナ
粉が75〜95質量%であることが好ましい。前記充填
割合が95質量%を超える場合には、樹脂との混合が容
易でなく、得られる絶縁層中に空隙等の欠陥が入ること
がある。また、充填割合が75質量%未満では、絶縁層
の熱放散性を高くすることができず、100μm以下の
薄い絶縁層を得ることができても、絶縁層自体の熱伝導
率が低下し、結果的に発明の目的を達成することができ
ないことがある。
樹脂、ポリイミド樹脂等およびこれらの混合物等が挙げ
られる。このうち、金属板や金属箔と接着力が強く、球
状アルミナとも親和性の高いエポキシ樹脂が好ましく用
いられる。また、前記絶縁層には、必要に応じて、シラ
ン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等の
表面改質剤、更に安定剤および硬化促進剤等を用いるこ
とができる。
ミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄およびス
テンレス等が使用可能であるが、このうち比較的安価で
しかも軽量で作業性や移動性機器用に好適であるという
理由から、アルミニウム並びにアルミニウム合金が好ま
しい。また、金属板の厚みとしては、特に制限はないが
0.5〜3.0mmが一般に用いられる。
法については、上述した従来公知のロール法によれば良
い。このとき、金属板上に絶縁接着剤層を硬化後の絶縁
層の厚さが100μm以下となるように多数回に分け
て、塗布・硬化を繰り返し、銅、アルミニウムあるいは
銅-アルミニウム複合箔等の金属箔をラミネートして接
合することが、耐電圧を始めとする金属ベース基板の電
気的特性を高める上で、好ましい。また、金属箔のエッ
チングに関しては従来公知の方法を適用すれば良い。
(平均粒径12μm)の球状アルミナ粉と(株)龍森製
A0−502(平均粒径0.8μm)のアルミナ粉を、
様々な混合比で混合して、表1に示す通りに、いろいろ
なフィラー粉末を作製した。次に、前記フィラー粉末と
ビスフェノールA型エポキシ樹脂とを加熱しながら、混
練して、絶縁接着剤を作製した。
記絶縁接着剤を硬化後の厚さが85μmとなるように塗
布し、乾燥してBステージ状態とし、その後厚さ85μ
mの銅箔と厚さ40μmのアルミニウム箔からなる銅−
アルミニウム複合箔を、銅が絶縁接着剤層に接するよう
に、ロールラミネート法にて積層し、絶縁接着剤を加
熱、硬化させて絶縁層とし、金属ベース基板を得た。
置にエッチングレジストを印刷し、まず水酸化ナトリウ
ム水溶液をエッチング液として、金属箔の所望部分のア
ルミニウムをエッチングした後、前記エッチングレジス
トを除去し、次に所望の位置をエッチングレジストでマ
スクして硫酸−過酸化水素混合溶液をエッチング液とし
て銅をエッチングした後、エッチングレジストを除去し
洗浄乾燥することで、回路を形成し、金属ベース回路基
板とした。
金属ベース回路基板について、耐電圧と熱抵抗を測定し
た。耐電圧の測定は、JIS C2110に基づき(菊
水電子工業(株)製「TOS−8700形」を用いた)
測定した。ピール強度の測定は、JIS C−6481
に基づき、テンシロン(東洋ボールドウィン(株)「U
−1160」)を用いて測定した。また、熱抵抗の測定
は、金属ベース基板を3.0×4.0cmの大きさに切断
し、エッチングにより1.0×1.0mmの銅パターンを
形成した。この銅箔上にTO−220型トランジスター
を半田付けし、水冷した放熱フィン上に放熱グリースを
介して固定した。トランジスターに通電し、トランジス
ターを発熱させ、トランジスター表面と金属板裏面の温
度差を測定し、熱抵抗を算出した。金属ベース基板或い
は金属ベース回路基板の主要な作製条件と測定結果を表
1に示す。
との接着操作を、積層プレス法に変更したこと以外は、
実施例と同じ操作で金属ベース基板、金属ベース回路基
板を作製し、実施例と同じ評価を行った。この結果を表
1に併せて示した。
粒度分布の球状アルミナ粉が高充填された絶縁層を有し
ていて、しかも絶縁層の厚さが100μm以下なので、
極めて熱放散性に優れているという特徴があり、従来受
けていた用途制限から解放され、産業上極めて有用であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】金属板上に絶縁層を介して金属箔をロール
法で積層してなる積層物の前記金属箔をエッチングして
回路を形成してなる金属ベース回路基板であって、前記
絶縁層が球状アルミナ粉を充填した樹脂からなり、しか
も前記球状アルミナ粉の粒度分布が、平均粒径10μm
以上のものが60質量%以上であり、平均粒径10μm
未満のものが40質量%以下であることを特徴とする金
属ベース回路基板。 - 【請求項2】絶縁層中の球状アルミナ粉の充填量が75
〜95質量%であることを特徴とする請求項1記載の金
属ベース回路基板。
Priority Applications (1)
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