JP2001257439A - 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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- JP2001257439A JP2001257439A JP2000064881A JP2000064881A JP2001257439A JP 2001257439 A JP2001257439 A JP 2001257439A JP 2000064881 A JP2000064881 A JP 2000064881A JP 2000064881 A JP2000064881 A JP 2000064881A JP 2001257439 A JP2001257439 A JP 2001257439A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼性の高い大電流用途向けの金属ベース回路
基板を提供する 【解決手段】アルミニウム板上の少なくとも一主面に、
絶縁層を介してアルミニウムからなる回路を設けた金属
ベース回路基板であって、アルミニウム回路のエッチン
グファクターが２．０以上５．０以下である金属ベース
回路基板であり、好ましくは、アルミニウム回路がＪＩ
Ｓの３０００番台、５０００番台、６０００番台のいず
れかのアルミニウムからなることを特徴とする前記の金
属ベース回路基板。
基板を提供する 【解決手段】アルミニウム板上の少なくとも一主面に、
絶縁層を介してアルミニウムからなる回路を設けた金属
ベース回路基板であって、アルミニウム回路のエッチン
グファクターが２．０以上５．０以下である金属ベース
回路基板であり、好ましくは、アルミニウム回路がＪＩ
Ｓの３０００番台、５０００番台、６０００番台のいず
れかのアルミニウムからなることを特徴とする前記の金
属ベース回路基板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高発熱性電子部品
或いは高発熱性電子部品と制御回路電子部品とを実装す
ることができ、電源用途等の大電力用の混成集積回路に
好適な、高い放熱性が実現される混成集積回路基板に関
する。
或いは高発熱性電子部品と制御回路電子部品とを実装す
ることができ、電源用途等の大電力用の混成集積回路に
好適な、高い放熱性が実現される混成集積回路基板に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高発熱性電子部品を実装する回路基板と
して、アルミニウム等の金属板を基材に用い、該金属板
上に数十μｍ程度の厚さの無機フィラー含有樹脂からな
る絶縁層を設け、更に前記絶縁層上に回路形成されてな
る構造を有する金属ベース回路基板が、熱伝導性の良好
なことから、特に発熱量が大きい電子部品が搭載されて
利用される大電力用途を初めとして、広く用いられてい
る。
して、アルミニウム等の金属板を基材に用い、該金属板
上に数十μｍ程度の厚さの無機フィラー含有樹脂からな
る絶縁層を設け、更に前記絶縁層上に回路形成されてな
る構造を有する金属ベース回路基板が、熱伝導性の良好
なことから、特に発熱量が大きい電子部品が搭載されて
利用される大電力用途を初めとして、広く用いられてい
る。
【０００３】近年、大電力用途における大電力化、基板
密度の増大化、或いは更に適用分野の拡大を目的に、よ
り一層熱放散性の高い金属ベース回路基板が要望され、
例えば、３００μｍと厚い銅箔を回路導体として用いた
金属ベース回路基板が開発されている。
密度の増大化、或いは更に適用分野の拡大を目的に、よ
り一層熱放散性の高い金属ベース回路基板が要望され、
例えば、３００μｍと厚い銅箔を回路導体として用いた
金属ベース回路基板が開発されている。
【０００４】しかし、金属ベース回路基板は、一般に、
金属板と金属箔が異なる金属により形成されているた
め、製造時等に受ける熱により応力が絶縁層近傍に発生
し易い。そのため、熱衝撃を繰り返すような使用条件に
おいては、絶縁層にクラックが入り、最悪の場合には絶
縁破壊を起こすことがあった。
金属板と金属箔が異なる金属により形成されているた
め、製造時等に受ける熱により応力が絶縁層近傍に発生
し易い。そのため、熱衝撃を繰り返すような使用条件に
おいては、絶縁層にクラックが入り、最悪の場合には絶
縁破壊を起こすことがあった。
【０００５】また、金属板を回路と同じ銅板にするとい
う試みも行われたが、重量が重くなる、コストが高くな
る等の問題点があり、現在、ほとんど用いられていな
い。
う試みも行われたが、重量が重くなる、コストが高くな
る等の問題点があり、現在、ほとんど用いられていな
い。
【０００６】更に、回路導体にアルミニウムを用いると
いう試みも行われているが、回路の断面形状が正方形、
長方形若しくはそれに近い形状のものが得にくく、回路
の高密度化の面で不十分であるという問題点がある。
いう試みも行われているが、回路の断面形状が正方形、
長方形若しくはそれに近い形状のものが得にくく、回路
の高密度化の面で不十分であるという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱衝撃を繰
り返すような、或いは強い熱衝撃を受ける使用条件にお
いても、絶縁層にクラックが発生したり、回路や絶縁層
が剥離したりすることが無く、信頼性の高い、しかも回
路が高密度化された大電流用途向けに好適な金属ベース
回路基板を提供することにある。
に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱衝撃を繰
り返すような、或いは強い熱衝撃を受ける使用条件にお
いても、絶縁層にクラックが発生したり、回路や絶縁層
が剥離したりすることが無く、信頼性の高い、しかも回
路が高密度化された大電流用途向けに好適な金属ベース
回路基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
板上の少なくとも一主面に、絶縁層を介してアルミニウ
ムからなる回路を設けた金属ベース回路基板であって、
アルミニウム回路のエッチングファクターが２．０以上
５．０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、アルミニウム回路の厚みが３００
μｍ以上１０００μｍ以下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。
板上の少なくとも一主面に、絶縁層を介してアルミニウ
ムからなる回路を設けた金属ベース回路基板であって、
アルミニウム回路のエッチングファクターが２．０以上
５．０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、アルミニウム回路の厚みが３００
μｍ以上１０００μｍ以下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。
【０００９】本発明は、アルミニウム回路がＪＩＳの３
０００番台、５０００番台、６０００番台のいずれかの
アルミニウムからなることを特徴とする前記の金属ベー
ス回路基板であり、アルミニウム回路上にニッケル、
銅、金からなる群から選ばれる１種以上のめっきが施さ
れていることを特徴とする前記の金属ベース回路基板で
ある。
０００番台、５０００番台、６０００番台のいずれかの
アルミニウムからなることを特徴とする前記の金属ベー
ス回路基板であり、アルミニウム回路上にニッケル、
銅、金からなる群から選ばれる１種以上のめっきが施さ
れていることを特徴とする前記の金属ベース回路基板で
ある。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の金属ベース回路基板は、
アルミニウム板上の少なくとも一主面に、絶縁層を介し
てアルミニウムからなる回路を設けた金属ベース回路基
板であれば、どのような作成方法で得たものであっても
構わない。即ち、アルミニウム板上に絶縁層を塗布し、
その上にアルミニウム箔を貼り付けた後、前記アルミニ
ウム箔にエッチング等の処理を施し回路を形成する方
法、或いは予めエッチングやプレス加工により回路を形
成したアルミニウム箔をを絶縁層を介してアルミニウム
板に貼り付ける方法等のいずれの方法でも構わない。
アルミニウム板上の少なくとも一主面に、絶縁層を介し
てアルミニウムからなる回路を設けた金属ベース回路基
板であれば、どのような作成方法で得たものであっても
構わない。即ち、アルミニウム板上に絶縁層を塗布し、
その上にアルミニウム箔を貼り付けた後、前記アルミニ
ウム箔にエッチング等の処理を施し回路を形成する方
法、或いは予めエッチングやプレス加工により回路を形
成したアルミニウム箔をを絶縁層を介してアルミニウム
板に貼り付ける方法等のいずれの方法でも構わない。
【００１１】なお、本発明の金属ベース回路基板におい
て、後述するとおりに、アルミニウムからなる回路の一
部に、銅、ニッケル、金、或いは銅−ニッケル、金−ニ
ッケル等からなる金属層を、更に必要ならば他の金属層
を、積層した多層構造部分が設けられていることが好ま
しい。多層構造部分を有することで、電子部品を搭載し
たり、回路結線してモジュールを形成する際に、電子部
品の半田付け性、ワイヤの接続容易性等が良好となる。
て、後述するとおりに、アルミニウムからなる回路の一
部に、銅、ニッケル、金、或いは銅−ニッケル、金−ニ
ッケル等からなる金属層を、更に必要ならば他の金属層
を、積層した多層構造部分が設けられていることが好ま
しい。多層構造部分を有することで、電子部品を搭載し
たり、回路結線してモジュールを形成する際に、電子部
品の半田付け性、ワイヤの接続容易性等が良好となる。
【００１２】本発明の金属ベース回路基板は、アルミニ
ウム回路のエッチングファクターが２．０以上５．０以
下であることを特徴としている。本構成を採用している
ことで、従来の回路が銅からなる大電流用途向けの金属
ベース回路基板の欠点であった、熱衝撃抵抗性を改善す
るとともに、回路の高密度化が達成される。尚、エッチ
ングファクターの適正領域については、本発明者の実験
的検討の結果に基づけば、エッチングファクターが大き
いほど本発明の効果が達成し得るものと推察されるが、
エッチングファクターが５．０を超えるものは得ること
が容易でないし、エッチングファクターが２．０未満の
ものは作製は容易であるものの、回路側面が広がるため
に隣接する回路間の間隔を小さくすることができず、回
路間の短絡が発生しやすくなるので、結果的に回路の高
密度化が不十分となる。
ウム回路のエッチングファクターが２．０以上５．０以
下であることを特徴としている。本構成を採用している
ことで、従来の回路が銅からなる大電流用途向けの金属
ベース回路基板の欠点であった、熱衝撃抵抗性を改善す
るとともに、回路の高密度化が達成される。尚、エッチ
ングファクターの適正領域については、本発明者の実験
的検討の結果に基づけば、エッチングファクターが大き
いほど本発明の効果が達成し得るものと推察されるが、
エッチングファクターが５．０を超えるものは得ること
が容易でないし、エッチングファクターが２．０未満の
ものは作製は容易であるものの、回路側面が広がるため
に隣接する回路間の間隔を小さくすることができず、回
路間の短絡が発生しやすくなるので、結果的に回路の高
密度化が不十分となる。
【００１３】本発明において、アルミニウム回路の厚み
は、３００〜１０００μｍであることが好ましい。即
ち、３００μｍ以上のときに実用条件下で蒙る加熱冷却
の繰り返しを受けても十分に耐え得る金属ベース回路基
板が得られるが、１０００μｍを越える場合には、パタ
ーン形成に困難が伴ってきて実用的でなくなる。前記範
囲のうち、応力緩和を確実に達成し、しかも生産上の困
難さがないことから３００〜５００μｍがより好ましい
範囲として選択される。また、前記範囲、特に好ましい
範囲において、エッチングファクターを２．０以上５．
０以下に制御し易い特徴もある。
は、３００〜１０００μｍであることが好ましい。即
ち、３００μｍ以上のときに実用条件下で蒙る加熱冷却
の繰り返しを受けても十分に耐え得る金属ベース回路基
板が得られるが、１０００μｍを越える場合には、パタ
ーン形成に困難が伴ってきて実用的でなくなる。前記範
囲のうち、応力緩和を確実に達成し、しかも生産上の困
難さがないことから３００〜５００μｍがより好ましい
範囲として選択される。また、前記範囲、特に好ましい
範囲において、エッチングファクターを２．０以上５．
０以下に制御し易い特徴もある。
【００１４】本発明において、絶縁層２に接するアルミ
ニウム回路は、ＪＩＳの３０００番台、５０００番台、
６０００番台のいずれかのアルミニウムからなることが
好ましい。その理由は、一般的に、アルミニウムのエッ
チングに際してはエッチング液として水酸化ナトリウム
水溶液が用いられるが、本発明者の実験的検討結果に基
づけば、エッチング速度がアルミニウムの材質により変
化し、特定の組成を有するときに、従来からのエッチン
グ条件を大幅に変更することなくエッチングファクター
を容易に達成することができる。即ち、ＪＩＳの３００
０番台、５０００番台、６０００番台のいずれかのアル
ミニウム以外のアルミニウムを用いた場合には、通常の
エッチング条件では、エッチングファクターを調整しが
たく、その結果本発明の目的を達成し得ないことがあ
る。
ニウム回路は、ＪＩＳの３０００番台、５０００番台、
６０００番台のいずれかのアルミニウムからなることが
好ましい。その理由は、一般的に、アルミニウムのエッ
チングに際してはエッチング液として水酸化ナトリウム
水溶液が用いられるが、本発明者の実験的検討結果に基
づけば、エッチング速度がアルミニウムの材質により変
化し、特定の組成を有するときに、従来からのエッチン
グ条件を大幅に変更することなくエッチングファクター
を容易に達成することができる。即ち、ＪＩＳの３００
０番台、５０００番台、６０００番台のいずれかのアル
ミニウム以外のアルミニウムを用いた場合には、通常の
エッチング条件では、エッチングファクターを調整しが
たく、その結果本発明の目的を達成し得ないことがあ
る。
【００１５】アルミニウム回路上に設けられる金属層と
しては、銅が一般的であるが、ニッケル、金、銅−ニッ
ケル、ニッケル−金の他、アルミニウム等の金やアルミ
ニウムからなるボンディングワイヤー（以下、単にワイ
ヤーという）との接合性に富む材質のものであればよ
い。また、必要に応じて、前記金属層の上に他の金属層
を設けても良い。
しては、銅が一般的であるが、ニッケル、金、銅−ニッ
ケル、ニッケル−金の他、アルミニウム等の金やアルミ
ニウムからなるボンディングワイヤー（以下、単にワイ
ヤーという）との接合性に富む材質のものであればよ
い。また、必要に応じて、前記金属層の上に他の金属層
を設けても良い。
【００１６】前記の金属層を設けたアルミニウム回路の
多層構造部分は、アルミニウムと金属層の２種以上の複
合箔を用いても良いが、アルミニウム箔を絶縁層上に設
けた後、金属層を順次メッキ等の方法で設けたものが、
特に最外表面にめっきの金属層を設けたものが、表面性
状がワイヤー接合性に優れることから、好ましい。
多層構造部分は、アルミニウムと金属層の２種以上の複
合箔を用いても良いが、アルミニウム箔を絶縁層上に設
けた後、金属層を順次メッキ等の方法で設けたものが、
特に最外表面にめっきの金属層を設けたものが、表面性
状がワイヤー接合性に優れることから、好ましい。
【００１７】本発明に用いるアルミニウム板は、アルミ
ニウム或いはその合金であれば良く、その厚さは０．５
〜３ｍｍが一般的に用いられる。また、絶縁層として
は、絶縁性を有する材質で有ればいずれも採用でき、例
えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂及びポリイミド樹脂等やそれらをガラス布等に
含浸させたものや無機フィラーを充填したもの、あるい
は前記樹脂を塗布した樹脂層のみで形成したもの、さら
に前記樹脂をフィルム状にして接着したもの等が用いら
れる。また、前記絶縁層には、熱伝導性を向上する目的
で、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ
素、窒化珪素、ガラスファイバー等の無機充填材を含む
ことが一般的である。
ニウム或いはその合金であれば良く、その厚さは０．５
〜３ｍｍが一般的に用いられる。また、絶縁層として
は、絶縁性を有する材質で有ればいずれも採用でき、例
えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂及びポリイミド樹脂等やそれらをガラス布等に
含浸させたものや無機フィラーを充填したもの、あるい
は前記樹脂を塗布した樹脂層のみで形成したもの、さら
に前記樹脂をフィルム状にして接着したもの等が用いら
れる。また、前記絶縁層には、熱伝導性を向上する目的
で、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ
素、窒化珪素、ガラスファイバー等の無機充填材を含む
ことが一般的である。
【００１８】以下、実施例に基づき、本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１９】
【実施例】〔実施例１〕厚さ３．０ｍｍのアルミニウム
板上に、酸化アルミニウムを５０体積％含有するビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（油化エポキシ社製エピコー
ト８２８）を絶縁層の厚さが８０μｍになるように塗布
し、アルミニウム（厚さ４００μｍ）／銅（厚さ２０μ
ｍ）の複合箔をアルミニウム層側が絶縁層に接するよう
に配置し、加熱下で加圧することにより金属ベース基板
を作製した。
板上に、酸化アルミニウムを５０体積％含有するビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（油化エポキシ社製エピコー
ト８２８）を絶縁層の厚さが８０μｍになるように塗布
し、アルミニウム（厚さ４００μｍ）／銅（厚さ２０μ
ｍ）の複合箔をアルミニウム層側が絶縁層に接するよう
に配置し、加熱下で加圧することにより金属ベース基板
を作製した。
【００２０】次ぎに、スクリーン印刷法を用いて所望の
位置をマスクした後、まず銅箔をエッチングした後、再
度所望の位置をマスクしてアルミニウムをエッチングす
ることで、一部に多層構造部分を有し、側面のエッチン
グファクターが２．５〜５．０となるようにアルミニウ
ム回路を形成し、更に所定の部分をマスクした後、アル
ミニウム回路の一部、また前記銅層を設けた部分の上に
ニッケル層めっきして、金属ベース回路基板を作製し
た。
位置をマスクした後、まず銅箔をエッチングした後、再
度所望の位置をマスクしてアルミニウムをエッチングす
ることで、一部に多層構造部分を有し、側面のエッチン
グファクターが２．５〜５．０となるようにアルミニウ
ム回路を形成し、更に所定の部分をマスクした後、アル
ミニウム回路の一部、また前記銅層を設けた部分の上に
ニッケル層めっきして、金属ベース回路基板を作製し
た。
【００２１】前記金属ベース回路基板を用いて、２３０
℃のホットプレート上で６０秒加熱した後、室温まで空
冷し、３ＫＶ×３秒の耐電圧試験を実施した。これを絶
縁破壊が発生するまで繰り返し、破壊回数を調べた。結
果を表１に示した。
℃のホットプレート上で６０秒加熱した後、室温まで空
冷し、３ＫＶ×３秒の耐電圧試験を実施した。これを絶
縁破壊が発生するまで繰り返し、破壊回数を調べた。結
果を表１に示した。
【００２２】また、金属ベース回路基板の回路パターン
上に、半導体素子、セラミックスチップ抵抗等をハンダ
付けして実装し、混成集積回路を形成した。このとき、
半導体素子と回路との電気的接続には、φ３００μｍの
アルミ線を用いたワイヤーボンディングを行いモジュー
ルを形成し、前記半導体に負荷を与えるとともに、半導
体下面とそれに対応する金属板裏面との温度差から、金
属ベース回路基板の熱抵抗を測定した。この結果を表１
に示した。
上に、半導体素子、セラミックスチップ抵抗等をハンダ
付けして実装し、混成集積回路を形成した。このとき、
半導体素子と回路との電気的接続には、φ３００μｍの
アルミ線を用いたワイヤーボンディングを行いモジュー
ルを形成し、前記半導体に負荷を与えるとともに、半導
体下面とそれに対応する金属板裏面との温度差から、金
属ベース回路基板の熱抵抗を測定した。この結果を表１
に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】〔実施例２〜４〕表１に示したとおりに、
アルミニウム材質、アルミニウム層の厚さ、銅層の厚
さ、回路幅の差が異なるいろいろな金属ベース回路基板
を実施例１と同じ操作で作製し、実施例１と同じ試験を
行った。これらの結果を表１に示した。
アルミニウム材質、アルミニウム層の厚さ、銅層の厚
さ、回路幅の差が異なるいろいろな金属ベース回路基板
を実施例１と同じ操作で作製し、実施例１と同じ試験を
行った。これらの結果を表１に示した。
【００２５】〔比較例〕実施例１において、アルミニウ
ム回路と同じ厚みを有し、回路が銅からなる金属ベース
基板、金属ベース回路基板とモジュールを作成し、評価
を行い比較例とした。その結果を表１に示した。
ム回路と同じ厚みを有し、回路が銅からなる金属ベース
基板、金属ベース回路基板とモジュールを作成し、評価
を行い比較例とした。その結果を表１に示した。
【００２６】
【発明の効果】本発明の金属ベース回路基板は、エッチ
ングファクターが２．０〜５．０のアルミニウム回路を
有しているので、絶縁層との密着力が高く、実使用条件
下においても回路の剥離等の異常を発生しがたく信頼性
の高い、しかも回路の高密度化が達成されているので、
産業上非常に有用である。
ングファクターが２．０〜５．０のアルミニウム回路を
有しているので、絶縁層との密着力が高く、実使用条件
下においても回路の剥離等の異常を発生しがたく信頼性
の高い、しかも回路の高密度化が達成されているので、
産業上非常に有用である。
Claims (4)
- 【請求項１】アルミニウム板上の少なくとも一主面に、
絶縁層を介してアルミニウムからなる回路を設けた金属
ベース回路基板であって、アルミニウム回路のエッチン
グファクターが２．０以上５．０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】アルミニウム回路の厚みが３００μｍ以上
１０００μｍ以下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。 - 【請求項３】アルミニウム回路がＪＩＳの３０００番
台、５０００番台、６０００番台のいずれかのアルミニ
ウムからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の金属ベース回路基板。 - 【請求項４】アルミニウム回路上にニッケル、銅、金か
らなる群から選ばれる少なくとも１種以上のめっきが施
されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請
求項３記載の金属ベース回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064881A JP2001257439A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 金属ベース回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064881A JP2001257439A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 金属ベース回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257439A true JP2001257439A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18584502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064881A Pending JP2001257439A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 金属ベース回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001257439A (ja) |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064881A patent/JP2001257439A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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