JP2001257440A - 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
電流用途向け用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1上の少なくとも一主面
に、絶縁層2を介してアルミニウムからなる回路3を設
けた金属ベース回路基板であって、アルミニウム回路が
99質量%以上のアルミニウムからなる金属ベース回路
基板であり、好ましくは、アルミニウム回路のピール強
度が30N/cm以上である前記の金属ベース回路基
板。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
るという試みも行われたが、この場合、導体と絶縁接着
層との密着力が低く表面処理を行わなければ使用できな
いという問題点がある。
する方法や化学的に表面をアルマイト処理をする方法等
が公知であるが、しかし、機械的に表面を粗化する方法
ではピール強度は向上するものの、得られる金属ベース
回路基板の耐電圧特性が低下するし、化学的に表面をア
ルマイト処理する方法では熱衝撃試験を行うとアルミニ
ウム層とアルマイト層との界面で熱膨張率の差より剥離
すると言う問題点がある。
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せず、回路や絶縁層の剥
離が無く、信頼性の高い、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。
縁層を介して回路を設けてなる金属ベース回路基板であ
って、特定純度のアルミニウムを回路とすることによ
り、導体と絶縁層との密着力が高く、熱衝撃信頼性を高
めたことを特徴としている。
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
ム回路が99質量%以上のアルミニウムからなることを
特徴とする金属ベース回路基板であり、好ましくは、ア
ルミニウム回路のピール強度が30N/cm以上である
ことを特徴とする前記の金属ベース回路基板である。
が300μm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り、好ましくは、前
記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。
明する。図1は、本発明の金属ベース回路基板の一例に
ついて、その断面を示す模式図である。本発明の金属ベ
ース回路基板は、アルミニウム板1上に絶縁層2を介し
てアルミニウムからなる回路3が設けられ、前記回路3
上の一部には、銅、ニッケル、金、金−ニッケル、銅−
ニッケル等からなる金属層4と、更に必要に応じて金属
層5とが積層してなる多層構造部分が設けられている。
また、回路3上には、半導体素子、抵抗チップ等の電子
部品6が、一般にハンダ7を介して設けられ、前記電子
部品6は、必要に応じて、金、アルミニウム等のボンデ
ィング用のワイヤー8を経由して、回路3上に設けられ
た金属層4、5を介して電気的に接続されている。ま
た、図示していないが、金属ベース回路基板の全面若し
くは一部に他の回路基板が設けられていても何ら差し支
えない。
路3は、99質量%以上の純度のアルミニウム、好まし
くは99.5質量%以上の純度のアルミニウムからなる
ことが本質的である。然るに、本発明者の実験的検討結
果に拠れば、アルミニウムの純度が99質量%未満で
は、絶縁層との密着力が低下し、部品を実装するだけの
強度を得ることが出来ない。一方、理由は明確でない
が、アルミニウムの純度が99質量%以上あれば、C
u、Mn、Si、Mgなどを含有するアルミニウム合金
であっても前記不都合は見いだせず、例えば、JIS番
号の1000番台の呼称を有するもの、即ち、1N9
9、1N90、1085、1080、1070、106
0、1050、1230、1N30、1100、120
0、1N00などを本発明において用いることができ
る。
りに、回路が特定組成のアルミニウムからなり、その結
果として、回路と絶縁層とが30N/cm以上の接着力
を有しているという特徴がある。本発明の金属ベース回
路基板は、従来から行われていた回路表面の処理等の面
倒な処理を行うことなく、30N/cm以上の高い接着
力を有しており、実使用条件下において回路の剥離等の
異常を発生しがたく、信頼性の高い、しかも安価である
という特徴を有している。
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。
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。
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。
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。
明する。
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。この金属ベース基板についてアルミニウム
箔と絶縁層との密着力を測定し、この結果を表1に示し
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するアルミニウム回
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。
℃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。
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。
アルミニウム材質、アルミニウム層の厚さが異なるいろ
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。
ム回路と同じ厚みを有し、回路が銅からなる金属ベース
基板とそれを用いた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。
ニウム回路が99.0質量%以上のアルミニウムからな
り、絶縁層との密着力が30N/cm以上と高いので、
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、高信頼性であるという特徴を有しており、産業上
非常に有用である。
式図(断面図)。
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、アルミニウム回路が99質量
%以上のアルミニウムからな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ピール強度が30N/
cm以上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)
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---|---|---|---|
JP2000064880A JP4318374B2 (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 |
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JP2000064880A JP4318374B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 金属ベース回路基板 |
Publications (2)
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JP2001257440A true JP2001257440A (ja) | 2001-09-21 |
JP4318374B2 JP4318374B2 (ja) | 2009-08-19 |
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ID=18584501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country | Link |
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-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064880A patent/JP4318374B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP4318374B2 (ja) | 2009-08-19 |
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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