JP2007266204A

JP2007266204A - 金属ベース回路基板およびその製法、ならびにｌｅｄモジュール

Info

Publication number: JP2007266204A
Application number: JP2006087688A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Okajima; 芳彦岡島; Takuya Okada; 拓也岡田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP4913459B2

Abstract

【課題】熱放散性と電気絶縁性を確保しつつ、かつ、電磁波シールド性が良好で折り曲げることのできる金属ベース回路基板とその製法ならびにそれを用いたＬＥＤモジュールを提供する。
【解決手段】金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設け、更にカバーレイ、磁性損失を有する層又は誘電損失を有する層を設けてなる金属ベース回路基板であって、少なくともカバーレイの一部が除かれて形成されているスリットが前記導体回路の設けられていない部分に形成されていることを特徴とする金属ベース回路基板。
【選択図】図５

Description

本発明は、熱放散性と電気絶縁性を確保しつつ、かつ、電磁波シールド性が良好で折り曲げることのできる金属ベース回路基板とその製法、ならびにそれを用いたＬＥＤモジュールに関するものである。

発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に使用した発光ダイオード（ＬＥＤ）光源ユニットがいろいろな分野で用いられてきているが、例えば、液晶表示装置のバックライトの光源においてはＣＦＬ（冷陰極管）といわれる小型の蛍光管を使用されることが一般的であった。

前記ＣＦＬ（冷陰極管）の光源は、放電管の中にＨｇ（水銀）を封入していて、放電により励起された水銀から放出される紫外線がＣＦＬ（冷陰極管）の管壁の蛍光体にあたり可視光に変換される構造が採用されている。このため、最近は環境面の配慮から、有害な水銀の使用していない代替光源の使用が求められている。

新たな光源として、発光ダイオード（以下、単に「ＬＥＤ」と記す。）を使用したものが提案されているが、ＬＥＤは光に指向性があり、特にフレキシブル基板等への面実装タイプでは一方向に光りが取り出されるため、従来のＣＦＬ（冷陰極管）を用いた構造とは異なり、光のロスも少ないことから面状光源方式のバックライト光源に使用されている。（特許文献１参照）。
特開２００５−２９３９２５号公報

ＬＥＤを光源としたバックライトは、低価格化と発光効率向上および環境規制に伴い、液晶表示装置のバックライトとして普及し始めている。同時に液晶表示装置の高輝度化および表示領域の大型化に伴い、発光量を向上させるためＬＥＤのフレキシブル基板等への搭載数増加と大出力化がますます進んでいる。

しかしながら、ＬＥＤの光源は発光効率が低いため、ＬＥＤが発光する際に入力電力の大半が熱として放出される。ＬＥＤは電流を流すと熱を発生し、発生した熱によって高温となり、この程度が著しいとＬＥＤが破壊されてしまう。ＬＥＤを光源としたバックライトにおいても、この発生熱がＬＥＤとそれを実装した基板とに蓄熱され、ＬＥＤの温度上昇に伴い、ＬＥＤ自身の発光効率の低下を招く。しかも、バックライトを明るくするために、ＬＥＤの実装数を増加させたり、入力電力を増加させると、その発熱量が増大することから、この熱を除去することが重要である。

そこで、従来のポリイミド系絶縁層の代わりに、熱伝導性フィラーを充填した室温での折り曲げ性が良好な放熱性を有する絶縁層を介して導体回路を設けてなる９〜４０μｍ程度の金属箔を使用した金属ベース回路基板が、室温で折り曲げて使用することができ、折り曲げ加工性できることから開発されてきた。

しかしながら、導体回路に０．５ｍｍ以下の非常に小さい曲率半径で９０°以上折り曲げられると、折り曲げられた部分の絶縁層にクラックが入り使用できない場合があった。そこで、ポリイミドフィルムにエポキシ接着層が形成されたカバーレイで補強すると折り曲げ部分の絶縁層にクラックが発生することを防ぐことができるが、折り曲げ性が低下するために、０．５ｍｍ以下の非常に小さい曲率半径で９０°以上折り曲げることが困難となる課題があった。

また、半導体搭載用の回路基板や小型精密モーターなどを搭載した場合には、ノイズが発生しやすくモジュールの誤操作を起こしやすいといった問題があった。

本発明は、前記従来技術の有する問題を解決することを課題になされたもので、電磁波シールド性と絶縁性に優れ、熱放散性が良好でかつ、カバーレイで補強しても良好な折り曲げ性を有する金属ベース回路基板とその製法、ならびにそれを用いたＬＥＤモジュールを提供するものである。

即ち、本発明は、次の通りである。
（１）金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設け、更にカバーレイを設けてなる金属ベース回路基板であって、少なくともカバーレイの一部が除かれて形成されているスリットが前記導体回路の設けられていない部分に形成されていることを特徴とする金属ベース回路基板。
（２）前記スリットが、折り曲げる部分の長さに対して５０％以上９５％以下加工されていることを特徴とする（１）の金属ベース回路基板。
（３）絶縁層が無機フィラーを含有する熱硬化性樹脂からなり、当該絶縁層の厚みが３０μｍ以上８０μｍ以下であり、金属箔の厚さが５μｍ以上４０μｍ以下であり、しかも導体回路の厚さが９μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする（１）又は（２）記載の金属ベース回路基板。
（４）絶縁層が、最大粒子径が３０μｍ以下で、平均粒子径が２〜１５μｍの球状粒子からなり、ナトリウムイオン濃度が５００ｐｐｍ以下の無機フィラー５０〜７５体積％と残部熱硬化性樹脂とからなることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（５）熱硬化性樹脂が水素添加されたビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂を含有することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（６）熱硬化性樹脂がエポキシ当量８００以上４０００以下の直鎖状の高分子量エポキシ樹脂を含有することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（７）熱硬化性樹脂中の塩化物イオン濃度が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（８）絶縁層のガラス転移温度が０〜４０℃であることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（９）カバーレイの厚さが５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（８）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（１０）スリット部にて、折り曲げられていることを特徴とする（１）乃至（９）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（１１）絶縁層表面が、曲率半径０．１〜０．５ｍｍで９０°以上に折り曲げられていることを特徴とする（１）乃至（１０）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（１２）カバーレイの表面上に、磁性損失を有する層が積層されていることを特徴とする（１）乃至（１１）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（１３）磁性損失を有する層が、アスペクト比が２以上である磁性材料と有機結合材とからなり、前記磁性材料の含有量が３０〜７０ｖｏｌ％であり、さらに当該磁性損失を有する層の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴する（１２）記載の金属ベース回路基板。
（１４）誘電損失を有する層が、比表面積が２０〜１１０ｍ^２／ｇのカーボン粉末と有機結合材とからなり、前記カーボン粉末の含有量が５〜６０ｖｏｌ％であり、当該磁性損失を有する層の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする（１２）の金属ベース回路基板。
（１５）カーボン粉末が、ＪＩＳＫ１４６９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックであることを特徴とする（１４）に記載の金属ベース回路基板。
（１６）絶縁層の熱伝導率が１〜４Ｗ／ｍＫであり、導体回路と金属箔との間の耐電圧が１．０ｋＶ以上である（１）乃至（１５）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板。
（１７）（１）乃至（１６）のいずれか一つに記載の金属ベース回路基板の導体回路に、少なくとも１個のＬＥＤを電気的に接続してなることを特徴とするＬＥＤ。

本発明によれば、電磁波シールド性と絶縁性に優れ、熱放散性が良好でかつ、カバーレイで補強しても良好な折り曲げ性を有する金属ベース回路基板とその製法、ならびにそれを用いたＬＥＤモジュールを提供することができる。

図１〜図４は、本発明の金属ベース回路基板とそれを用いたＬＥＤモジュールの一例について、その大略構造を示す平面図である。本発明の金属ベース回路基板においては、金属箔１と絶縁層２と、導体回路３および電極４とからなる金属ベース回路基板で導体回路３および電極４が形成されていない箇所の一部金属箔１と絶縁層２を取り除き、スリット部５を形成する。

図２は図１の金属ベース回路基板の導体回路３および電極４形成面側に部品搭載部４および入力端子８以外にカバーレイ６を貼り付けることにより、基板を補強している。ここで、導体回路３および電極４が形成されていない箇所の一部カバーレイ６も金属箔１と絶縁層２と同様に取り除き、スリット部５を形成する。前記カバーレイ６のスリット部５は折り曲げる部分の長さに対して５０％以上９５％以下加工されていることが好ましい。折り曲げる部分の長さに対して５０％以上であれば、曲率半径０．５ｍｍ以下で９０°折り曲げることができるし、９５％以下加工してあれば折り曲げ箇所がカバーレイの補強効果がなく、折り曲げ箇所の導体回路が断線したり、絶縁層にクラックが入るなどの不良が発生することもない。

図３は図２の金属ベース回路基板のカバーレイ６を貼り付けた上部に磁性損失を有する層９ａ又は誘電損失を有する層９ｂを形成している。磁性損失を有する層９ａはアスペクト比が２以上である磁性材料と有機結合材からなり、磁性材料の含有量が３０〜７０ｖｏｌ％で層の厚みが３μｍ以上５０μｍ以下の場合に優れた磁性損失特性を発揮する。

また、図３の金属ベース回路基板に於いて、誘電損失を有する層９ｂを形成した場合、誘電損失を有する層が、比表面積が２０〜１１０ｍ^２／ｇのカーボン粉末と有機結合材とからなり、前記カーボン粉末の含有量が５〜６０ｖｏｌ％で厚みが３μｍ以上５０μｍ以下であれば優れた誘電損失特性を発揮する。

図４は本発明の金属ベース回路基板において、部品搭載部に発熱部品１０を搭載している。ここで図４に示した点線は本発明の金属ベース回路基板の折り曲げ箇所１１を示すものである。折り曲げ箇所１１にはスリット部５が形成されているので、簡単に折り曲げられ、折り曲げても折り曲げ箇所の導体回路はカバーレイ６により補強されている為、断線することもなく、絶縁層にもクラックが生じない。この様に本発明の金属ベース回路基板はカバーレイで基板を補強して折り曲げても導体回路の断線及び絶縁層のクラック等の不良を防ぎ、且つ、スリット加工により折り曲げ性を良好である大きなメリットを有している。更に、磁性損失を有する層又は誘電損失を有する層の形成で良好な電磁波吸収特性を有する金属ベース回路基板である。

従来、基板厚みが１５０μｍ程度の金属ベース回路基板は、曲率半径が０．５ｍｍ以下で９０°以上折り曲げると導体回路の断線及び絶縁層にクラックが発生するなど不良が発生してしまいカバーレイで補強することが必要であった。しかしながら、カバーレイで補強すると金属ベース回路基板が剛直になり、所望の箇所で折り曲げることが困難となる。本発明は折り曲げに対する基板の補強と折り曲げ性の両立、加えて電磁波吸収特性を兼ね備えた画期的な金属ベース回路基板である。

図５は本発明の金属ベース回路基板とそれを用いたＬＥＤモジュールの一例についてその大略構造を示す。図４の金属ベース回路基板について、入力回路をスリット部で１８０°折り曲げた場合の断面図である。本発明の金属ベース回路基板においては、金属箔１と絶縁層２と導体回路３と電極４とからなる金属ベース回路基板にエポキシ接着層５ａを介してカバーレイ６更に磁性損失を有する層９ａ又は誘電損失を有する層９ｂが形成されている。

図５の金属ベース回路基板に於いて、導体回路３と電極４は電気的に接続されており、電極４上には半田等により発熱部品１０が電気的に接続され搭載されている。また、金属ベース回路基板の裏面は熱伝導性粘着テープ１３を介して放熱性を有する筐体１２と密着されている。導体回路３と引き出し配線（入力回路）４は電気的に接合されていて、ＬＥＤ等の発熱部品に外部より電源入力できる状態になっている。尚、図５においては、金属箔１側に折り曲げているが、本発明に於いては、磁性損失を有する層９ａ又は誘電損失を有する層９ｂ側に折り曲げることも容易に可能である。折り曲げしたい部分の少なくともカバーレイについてスリット加工を折り曲げる部分の長さに対して５０％以上９５％以下加工されているいれば、放熱性を有する筐体１２の形状に合わせていろいろな形状で折り曲げることができる。

又、上述したスリット加工が図１〜図４の金属ベース回路基板に示す長方形の加工だけでなく、図６に示す角が鋭角状になった形状やくさび型、又は図７に示す円形を多数施したものなどでもよい。むしろ、折り曲げ部分が決めやすく好ましい。

本発明の金属ベース回路基板は、上記構成を有していて、更に、前記金属箔の厚さが５μｍ以上４０μｍ以下であり、前記絶縁層が無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有し、厚さが３０μｍ以上８０μｍ以下であり、前記導体回路の厚さが９μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。これらの諸条件を満足するときに、本発明の目的をより確実に達成することができる。

本発明において、金属箔１としては、良好な熱伝導性を持つ銅および銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金、鉄ならびにステンレスなどが使用可能である。また、金属箔１の厚みとしては、５μｍ以上４０μｍ以下のものが好ましく選択される。

金属箔１の厚みが５μｍ以上であれば金属ベース回路基板の剛性が低下し、用途が制限されることもないし、金属箔１の厚みが４０μｍ以下で金属ベース回路基板の曲げ加工用金型又は絞り加工用金型、更にプレス機などの加工設備が必要としたり、金属ベース回路基板を筐体の曲面などに密着させることが難しくなるようなこともないし、さらに、金属ベース回路基板に放熱が必要な半導体素子や抵抗チップなどの電気部品を実装した状態下で、室温で折り曲げすることが難しくなることもない。金属ベース回路基板の剛性、曲げ加工性、絞り加工性など、特に曲率半径が０．１〜０．５ｍｍで９０°以上の折り曲げ加工性に富むことから、１２μｍ以上３５μｍ以下がより好ましい範囲である。

本発明において、絶縁層２は無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有し、厚さが３０μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。絶縁層２の厚さについては、３０μｍ以上あれば絶縁性が確保できるし、８０μｍ以下であれば０．１〜０．５ｍｍで９０°以上の折り曲げ加工性が低下することもなく好ましい。

絶縁層２を構成する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などが使用できる。中でも、無機フィラーを含みながらも、硬化状態において、金属箔１と導体回路３との接合力に優れ、かつ、室温にて屈曲性に優れることから、エポキシ樹脂と重付加型のエポキシ硬化剤とを主成分としたものが好ましい。

重付加型のエポキシ硬化剤としては、熱硬化後に熱硬化性樹脂の屈曲性を向上させる効果があるポリオキシアルキレンポリアミンが好ましく、更に、ポリオキシアルキレンポリアミンの配合量については、熱硬化性樹脂に含まれるエポキシ樹脂のエポキシ当量に対して、活性水素当量が０．８〜１倍となるように添加することが絶縁層の剛性、曲げ加工性、絶縁性などを確保するために好ましい。

絶縁層２を構成する熱硬化性樹脂として、水素添加されたビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシ当量が１８０〜２４０のものは、室温で液状であることから、熱硬化性樹脂中６０〜１００質量％の範囲で用いることができる特徴があり、一層好ましい。

水素添加されたビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂は、汎用のビスフェノールＦ型やＡ型に比べ、剛直な構造ではないため、本発明の硬化性樹脂組成物として用いたときに、得られる絶縁層が屈曲性に優れる特徴を示す。また、樹脂の粘度が低いので、エポキシ当量８００以上４０００以下の直鎖状の高分子量エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂中に０〜４０質量％と多量に、また絶縁層中に無機フィラー５０〜７５体積％をも添加することが可能となる。

絶縁層２に、エポキシ当量８００以上４０００以下の直鎖状の高分子量エポキシ樹脂を含有させると、接合性が向上するので好ましい。エポキシ当量８００以上４０００以下の直鎖状のエポキシ樹脂については、硬化性樹脂中４０質量％以下添加することが好ましい。４０質量％を超えるとエポキシ硬化剤の添加量が相対的に少なくなり、熱硬化性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が上昇し、屈曲性が低下する場合がある。さらに、エポキシ当量８００以上４０００以下の直鎖状の高分子量エポキシ樹脂を、水素添加されたビスフェノールＦ型および／またはＡ型のエポキシ樹脂とすると、接合性に加え、室温での屈曲性が向上するのでより好ましい。

絶縁層２を構成する熱硬化性樹脂として、エポキシ当量で８００以上４０００以下の直鎖状の高分子エポキシ樹脂と水素添加されたビスフェノールＦ型および／またはＡ型のエポキシ樹脂を主体とする樹脂とに、さらに、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどを配合してもよいが、室温での折り曲げ性、電気絶縁性、耐熱性などを考慮すると、それらの配合量はエポキシ樹脂との合計量に対して３０質量％以下であることが好ましい。

絶縁層２を構成する熱硬化性樹脂中の塩化物イオン濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、２５０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。従来技術においては、硬化性樹脂組成物中の塩化物イオン濃度は１０００ｐｐｍ以下であれば、高温下、直流電圧下においても電気絶縁性は良好であった。しかしながら、本発明における絶縁層２を構成する硬化性樹脂組成物は、室温でも折り曲げができるほど柔軟な構造であるために、硬化性樹脂組成物中の塩化物イオン濃度が５００ｐｐｍを超えると、高温下、直流電圧下においてイオン性不純物の移動が起こり、電気絶縁性が低下する傾向を示す場合があることから、少ない塩化物イオン濃度が選択されるとき長期に渡って信頼できるＬＥＤ電源ユニットが提供される。

絶縁層２に含有される無機フィラーとしては、電気絶縁性で熱伝導性の良好なものが好ましく、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素などが用いられる。

絶縁層２中の無機フィラーの含有量は、５０〜７５体積％が好ましく、無機フィラーの粒度は最大粒子径が３０μｍ以下で平均粒子径が２〜１５μｍの球状粗粒子と平均粒子径が０．４〜１．２μｍの球状微粒子とを含有するものが好ましい。球状粗粒子と球状微粒子を混ぜ合わせると破砕粒子や球状粒子を単独で用いた場合よりも高充填が可能となり、室温における折り曲げ性が向上する。

無機フィラー中のナトリウムイオン濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。無機フィラー中のナトリウムイオン濃度が５００ｐｐｍを超えると、高温下、直流電圧下においてイオン性不純物の移動が起こり、電気絶縁性が低下する傾向を示す場合がある。

本発明においては、前記絶縁層の好ましい実施態様として、熱伝導率が１〜４Ｗ／ｍＫのものが得られる。また、本発明の金属ベース回路基板は、導体回路と金属箔との間の耐電圧が１．０ｋＶ以上という、従来の屈曲性を有するフレキシブル基板に比べて高い耐電圧特性を有すると共に、高い放熱性をも有しており、搭載された発熱部品から発生する熱を、効率よく基板裏面側に放熱し、さらに、外部に放熱することが可能であるという特徴を有するが、更に、良好な電磁波吸収特性をも兼ね備えている。

本発明において、絶縁層のガラス転移温度は、０〜４０℃であることが好ましい。ガラス転移温度が０℃以上であれば剛性と電気絶縁性が十分に高いし、４０℃以下で十分な屈曲性が得られる。ガラス転移温度が０〜４０℃であると、従来の金属ベース基板で用いられている絶縁層のように室温で堅いものとは異なり、室温で曲げ加工あるいは絞り加工を実施しても金属箔１と絶縁層２との剥離や絶縁層クラックなどによる耐電圧の低下が起きにくい。

本発明において、導体回路の厚みは、９μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。９μｍ以上であれば導体回路としての機能が十分に確保できるし、４０μｍ以下で十分な屈曲性が確保でき、小型化や薄型化のために十分な厚さが確保される。

本発明に使用する熱伝導性の粘着テープ１３には、酸化アルミニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素等の窒化物、炭化珪素、水酸化アルミニウム等の無機物質やアクリルゴム等の有機物質からなる熱伝導性電気絶縁剤を高分子樹脂材料中に充填したものが使用できるが、シランカップリング剤等による表面処理をされたものなどを高分子樹脂材料中に充填した熱伝導性接着テープも使用できる。

熱伝導性の粘着テープ１３は、発熱部品より発生する熱を、金属ベース回路基板を介して金属ベース基板の裏面より筐体へ効率よく放熱させる為、従来の粘着テープよりも熱伝導率を向上させたものが好ましい。

本発明に使用する磁性損失を有する層は、アスペクト比が２以上である磁性材料と有機結合材とからなり、前記磁性材料の含有量が３０〜７０ｖｏｌ％であり、さらに当該磁性損失を有する層の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。これらの諸条件を満足するときに、本発明の目的を達成することが容易となる。

本発明に使用する誘電損失を有する層は、比表面積が２０〜１１０ｍ^２／ｇのカーボン粉末と有機結合材とからなり、前記カーボン粉末の含有量が５〜６０ｖｏｌ％であり、当該磁性損失を有する層の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。これらの諸条件を満足するときに、本発明の目的を達成することが一層容易となる。

又、本発明に使用する誘電損失を有する層のカーボン粉末は、ＪＩＳＫ１４６９による体積抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックであると良好な誘電損失特性が発揮されるため好ましい。

（実施例１）
１８μｍ厚の銅箔上に、エポキシ当量が２０７の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＥＸＡ−７０１５」）をエポキシ樹脂全体で７０質量％と、エポキシ当量が１２００の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＬ−７１７０」）３０質量％とからなるエポキシ樹脂１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４のもの）４８質量部を加え、最大粒子径を３０μｍ以下とした平均粒子径が１０μｍで、ナトリウムイオン濃度が９０ｐｐｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（電気化学工業社製「ＤＡＷ−１０」）と平均粒子径が０．７μｍでナトリウムイオン濃度が８ｐｐｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（住友化学社製「ＡＫＰ−１５」）を合わせて、絶縁層中５０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が７：３）となるように配合し、硬化後の厚さが５０μｍになるように絶縁層を形成し、つぎに、１８μｍ厚の銅箔を張り合わせ、加熱することにより絶縁層を熱硬化させ、絶縁層中の熱硬化性樹脂全体で塩化物イオン濃度が３００ｐｐｍ以下で、絶縁層中の無機フィラー全体でナトリウムイオン濃度が５０ｐｐｍ以下である金属ベース基板を得た。

金属ベース基板について、所定の位置をエッチングレジストでマスクして銅箔をエッチングした後、エッチングレジストを除去して回路を形成し金属ベース回路基板とした。その後、金属ベース回路基板の部品搭載部分と入力端子部分以外を１２．５μｍ厚みのカバーレイ（ニッカン工業社製「ニカフレックスＣＫＳＥ」を貼り付けることにより、基板を補強した。

次に、所望のスリット形状と同一形状のトムソン型を取り付けたプレス打ち抜き装置を用いて、導体回路および電極が形成されていない箇所の一部金属箔、絶縁層およびカバーレイを取り除き、折り曲げる部分の長さに対して８０％加工し、加工したスリット部を含めて容易に折り曲げることができる金属ベース回路基板を得た。

次に金属ベース回路基板の部品搭載部分の電極にクリーム半田（千住金属社製「Ｍ７０５」）をスクリーン印刷にて塗布し、半田リフローによりＬＥＤ（日亜化学社製「ＮＦＳＷ０３６Ｂ」）を実装した。その後、金属ベース回路基板をスリット部が含まれる様に、幅が２００ｍｍ、厚みが０．６ｍｍで一辺を曲率半径０．３ｍｍに加工したステンレス製の折り曲げ治具を用いて、金属ベース回路基板を曲率半径０．３ｍｍで折り曲げて、厚さ１ｍｍのアルミニウム製筐体に熱伝導性粘着テープを用いて固定し、ＬＥＤモジュールを得た。

次に示す方法で、（１）室温での引っ張り強さ、（２）室温での屈曲性、（３）導体回路の評価（４）折り曲げ時の耐電圧、（５）電磁波吸収特性について測定した。

（１）室温での引っ張り強さ
金属ベース回路基板を１０ｍｍ×１００ｍｍに加工して、２５±１℃の温度雰囲気下において、テンシロン引っ張り強度試験機にて金属ベース回路基板が破断する時の強さを測定し、引っ張り強さとした。

（２）室温での屈曲性
金属ベース回路基板を１０ｍｍ×１００ｍｍに加工して、２５±１℃の温度雰囲気下において、両手で導体回路形成面側および導体回路形成面と反対側に曲率半径０．５ｍｍで９０°以上折り曲げることが可能であるものを良好とし、折り曲げを実施する際に、曲げ加工用の金型とプレス機などを用いる必要がある場合を不良とした。

（３）導体回路の評価
２５±１℃の温度雰囲気下において得られたＬＥＤモジュールに安定化電源を接続して電圧１０Ｖ、電流１５０ｍＡ流してＬＥＤを１時間以上点灯させた。その時にＬＥＤが１時間以上点灯した場合を良好とし、ＬＥＤが未点灯や１時間以上点灯しなかった場合を不良とした。

（４）折り曲げ時の耐電圧
金属ベース回路基板を曲率半径０．３ｍｍで９０°折り曲げた状態でＪＩＳＣ２１１０に規定された段階昇圧法により導体回路とベース金属箔（Ｃｕ箔）との間の耐電圧を測定した。

（５）電磁波吸収特性
得られた基板に対し、ネットワークアナライザ（８５１７Ｄ、アジレントテクノロジー社製）を使用して、３００ＭＨｚ、及び１ＧＨｚの周波数に対し電磁波吸収特性を測定した。吸収特性は、マイクロストリップライン法を用いて、ライン上の電磁波の反射信号Ｓ１１と伝送信号Ｓ２１の測定結果から、吸収割合（Ｐｌｏｓｓ／Ｐｉｎ）を算出した。

これらの結果を表１に示した。

（実施例２）
１８μｍ厚の銅箔上に、エポキシ当量が２０７の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＥＸＡ−７０１５」）をエポキシ樹脂全体で７０質量％と、エポキシ当量が１２００の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＬ−７１７０」）３０質量％とからなるエポキシ樹脂１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４のもの）４８質量部を加え、最大粒子径を３０μｍ以下とした平均粒子径が１０μｍで、ナトリウムイオン濃度が９０ｐｐｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（電気化学工業社製「ＤＡＷ−１０」）と平均粒子径が０．７μｍでナトリウムイオン濃度が８ｐｐｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（住友化学社製「ＡＫＰ−１５」）を合わせて、絶縁層中５０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が７：３）となるように配合し、硬化後の厚さが５０μｍになるように絶縁層を形成し、つぎに、１８μｍ厚の銅箔を張り合わせ、加熱することにより絶縁層を熱硬化させ、絶縁層中の熱硬化性樹脂全体で塩化物イオン濃度が３００ｐｐｍ以下で、絶縁層中の無機フィラー全体でナトリウムイオン濃度が５０ｐｐｍ以下である金属ベース基板を得た。

金属ベース基板について、所定の位置をエッチングレジストでマスクして銅箔をエッチングした後、エッチングレジストを除去して回路を形成し金属ベース回路基板とした。その後、金属ベース回路基板の部品搭載部分と入力端子部分以外を１２．５μｍ厚みのカバーレイ（ニッカン工業社製「ニカフレックスＣＫＳＥ」）を貼り付けることにより、基板を補強した。

次に磁性損失を有する層が、アスペクト比が４である磁性材料と有機結合材とからなる、前記磁性材料の含有量が５０ｖｏｌ％である、厚さ３０μｍの磁性損失を有する層をカバーレイの上面に形成した。

次に、幅が２００ｍｍ、厚みが０．６ｍｍで一辺を曲率半径０．３ｍｍに加工したステンレス製の折り曲げ治具を用いて、導体回路および電極が形成されていない箇所の一部金属箔、絶縁層、カバーレイ及び磁性損失を有する層を取り除き、折り曲げる部分の長さに対して８０％加工し、加工したスリット部を含めて容易に折り曲げることができる金属ベース回路基板を得た。

次に金属ベース回路基板の部品搭載部分の電極にクリーム半田（千住金属社製「Ｍ７０５」）をスクリーン印刷にて塗布し、半田リフローによりＬＥＤ（日亜化学社製「ＮＦＳＷ０３６Ｂ」）を実装した。その後、金属ベース回路基板をスリット部が含まれる様に金属ベース回路基板を曲率半径０．３ｍｍで折り曲げて厚さ１ｍｍのアルミニウム製筐体に熱伝導性粘着テープを用いて固定し、ＬＥＤモジュールを得た。実施例１と同様に評価した結果を表１に示した。

（実施例３）
１８μｍ厚の銅箔上に、エポキシ当量が２０７の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＥＸＡ−７０１５」）をエポキシ樹脂全体で７０質量％と、エポキシ当量が１２００の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＬ−７１７０」）３０質量％とからなるエポキシ樹脂１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４のもの）４８質量部を加え、最大粒子径を３０μｍ以下とした平均粒子径が１０μｍで、ナトリウムイオン濃度が９０ｐｐｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（電気化学工業社製「ＤＡＷ−１０」）と平均粒子径が０．７μｍでナトリウムイオン濃度が８ｐｐｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（住友化学社製「ＡＫＰ−１５」）を合わせて、絶縁層中５０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が７：３）となるように配合し、硬化後の厚さが５０μｍになるように絶縁層を形成し、つぎに、１８μｍ厚の銅箔を張り合わせ、加熱することにより絶縁層を熱硬化させ、絶縁層中の熱硬化性樹脂全体で塩化物イオン濃度が３００ｐｐｍ以下で、絶縁層中の無機フィラー全体でナトリウムイオン濃度が５０ｐｐｍ以下である金属ベース基板を得た。

次に比表面積が１００ｍ^２／ｇ、ＪＩＳＫ１４６９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックであるカーボン粉末と有機結合材とからなる、前記カーボン粉末の含有量が５０ｖｏｌ％で厚さが３０μｍの誘電損失を有する層をカバーレイの上面に形成した。

次に、幅が２００ｍｍ、厚みが０．６ｍｍで一辺を曲率半径０．３ｍｍに加工したステンレス製の折り曲げ治具を用いて、導体回路および電極が形成されていない箇所の一部金属箔、絶縁層、カバーレイ及び誘電損失を有する層を取り除き、折り曲げる部分の長さに対して８０％加工し、加工したスリット部を含めて容易に折り曲げることができる金属ベース回路基板を得た。

（比較例１）
カバーレイを貼り付けることによる基板を補強と折り曲げる部分のスリット加工を行わない以外は全て実施例１と同様の処理を行い、金属ベース回路基板を得た。

次に金属ベース回路基板の部品搭載部分の電極にクリーム半田（千住金属社製「Ｍ７０５」）をスクリーン印刷にて塗布し、半田リフローによりＬＥＤ（日亜化学社製「ＮＦＳＷ０３６Ｂ」）を実装した。その後、金属ベース回路基板を曲率半径０．３ｍｍで折り曲げて厚さ１ｍｍのアルミニウム製筐体に熱伝導性粘着テープを用いて固定し、ＬＥＤモジュールを得た。実施例１と同様に評価した結果を表１に示した。

（比較例２）
折り曲げる部分のスリット加工を行わない以外は全て実施例１と同様の処理を行い、金属ベース回路基板を得た。

（比較例３）
磁性損失を有する層が、アスペクト比が１である磁性材料と有機結合材とからなる、厚さ２μｍの磁性損失層を前記磁性材料の含有量が２０ｖｏｌ％の磁性損失を有する層をカバーレイの上面に形成する以外は実施例２と同様の処理を行い、金属ベース回路基板を得た。

（比較例４）
比表面積が１０ｍ^２／ｇ、ＪＩＳＫ１４６９による体積抵抗率が０．２Ωｃｍであるホウ素固溶のカーボンブラックであるカーボン粉末と有機結合材とからなる、前記カーボン粉末の含有量が４ｖｏｌ％で厚さが２μｍの誘電損失を有する層をカバーレイの上面に形成した以外は実施例３と同様の処理を行い、金属ベース回路基板を得た。

本発明の金属ベース回路基板およびその製法ならびにそれを用いたＬＥＤモジュールは、絶縁性に優れ、熱放散性が良好ありながら、カバーレイが貼り付けられていることで基板が補強されている。又、所望の位置にスリット加工が施されているので折り曲げ性が確保されているので導体回路を曲率半径０．５ｍｍ以下で折り曲げることができる大きな利点を有している。更に、磁性損失を有する層又は誘電損失を有する層が形成されているので、従来の金属ベース回路基板およびそれを用いたＬＥＤモジュールには無かった電磁波シールド性が付与されているので、ＬＥＤ光源を実装するＬＥＤ実装基板を折り曲げて幅を狭くした状態のまま使用でき、小型化または薄型化が可能となる。また、電磁波の影響が問題となる精密機器の照明用途など、いろいろな用途分野に適用できるので、産業上非常に有用である。

本発明に係る金属ベース回路基板の一例を示す平面図。本発明に係る金属ベース回路基板（図１の表面上にカバーレイを配置したもの）の一例を示す平面図。本発明に係る金属ベース回路基板（図２の表面上に磁性損失を有する層又は誘電損失を有する層を配置したもの）の一例を示す平面図。本発明に係る金属ベース回路基板（図３の表面上に発熱部品を配置したもの）の一例を示す平面図。本発明に係る他の金属ベース回路基板の断面図。本発明に係る他の金属ベース回路基板の平面図。本発明に係る他の金属ベース回路基板の平面図。

符号の説明

１金属箔
２絶縁層
３導体回路
４電極
５スリット部
６カバーレイ
６ａエポキシ接着層
７部品搭載部
８入力端子
９ａ磁性損失を有する層
９ｂ誘電損失を有する層
１０発熱部品（ＬＥＤ）
１１折り曲げ箇所
１２筐体
１３熱伝導性粘着テープ

Claims

金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設け、更にカバーレイを設けてなる金属ベース回路基板であって、少なくともカバーレイの一部が除かれて形成されているスリットが前記導体回路の設けられていない部分に形成されていることを特徴とする金属ベース回路基板。
前記スリットが、折り曲げる部分の長さに対して５０％以上９５％以下加工されてい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。
絶縁層が無機フィラーを含有する熱硬化性樹脂からなり、当該絶縁層の厚みが３０μｍ以上８０μｍ以下であり、金属箔の厚さが５μｍ以上４０μｍ以下であり、しかも導体回路の厚さが９μｍ以上４０μｍ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。
絶縁層が、最大粒子径が３０μｍ以下で、平均粒子径が２〜１５μｍの球状粒子からなり、ナトリウムイオン濃度が５００ｐｐｍ以下の無機フィラー５０〜７５体積％と残部熱硬化性樹脂とからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
熱硬化性樹脂が水素添加されたビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
熱硬化性樹脂がエポキシ当量８００以上４０００以下の直鎖状の高分子量エポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
熱硬化性樹脂中の塩化物イオン濃度が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
絶縁層のガラス転移温度が０〜４０℃であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
カバーレイの厚さが５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
スリット部にて、折り曲げられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
絶縁層表面が、曲率半径０．１〜０．５ｍｍで９０°以上に折り曲げられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
カバーレイの表面上に、磁性損失を有する層が積層されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
磁性損失を有する層が、アスペクト比が２以上である磁性材料と有機結合材とからなり、前記磁性材料の含有量が３０〜７０ｖｏｌ％であり、さらに当該磁性損失を有する層の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴する請求項１２記載の金属ベース回路基板。
誘電損失を有する層が、比表面積が２０〜１１０ｍ^２／ｇのカーボン粉末と有機結合材とからなり、前記カーボン粉末の含有量が５〜６０ｖｏｌ％であり、当該磁性損失を有する層の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１２記載の金属ベース回路基板。
カーボン粉末が、ＪＩＳＫ１４６９による体積抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックであることを特徴とする請求項１４に記載の金属ベース回路基板。
絶縁層の熱伝導率が１〜４Ｗ／ｍＫであり、導体回路と金属箔との間の耐電圧が１．０ｋＶ以上である請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板。
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の金属ベース回路基板の導体回路に、少なくとも１個のＬＥＤを電気的に接続してなることを特徴とするＬＥＤ。