JP2007329371A - 積層回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱素子１を実装し、かつ、金属材料で形成された放熱部材６を配置した構成においても、放熱特性及び接続信頼性の高い積層回路基板を提供する。
【解決手段】絶縁基板１５を構成する絶縁材料よりも熱伝導率の高い材料で形成された熱伝導材２が、絶縁基板１５の内部に配置されている。熱伝導材２の一端面上に発熱量の大きい発熱素子１が熱伝導材２上に熱伝達可能に配置されている。そして、絶縁基板１５の他方の面上に、樹脂絶縁層３、第１低弾性樹脂層４、放熱部材６がこの順に配置・一体化される。樹脂絶縁層３の熱伝導率は、２Ｗ/ｍ・Ｋ以上である。さらに、第１低弾性樹脂層４は、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下である。加えて、第１低弾性樹脂層４は、発熱素子搭載部対応領域５には配置されておらず、当該領域には前記樹脂絶縁層が突出して存在している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱素子を実装し、かつ、金属材料で形成された放熱部材を配置した構成においても放熱特性及び接続信頼性の高い積層回路基板に関する。

電子機器に搭載する回路基板は、電子機器の軽薄短小化に伴う微細配線・高密度実装の技術が求められる一方で、発熱に対応する高放熱の技術も求められている。特に、各種制御・操作に大電流を使用する自動車や産業用インバータなどにおける電子回路では、導電回路の抵抗に起因する発熱やパワー素子からの発熱が非常に多く、配線板の放熱特性は高レベルであることが必須となってきている。

その対策として、図３に示すように、発熱素子１を実装した金属基板３１と、通常の駆動回路を設けた制御基板３２をターミナル３３で接続してモジュールとした構成が採用されている。しかし、前記の構成では、モジュールが大きくなり、搭載場所が限定されるという問題がある。
この問題を解決するために、発熱素子からの発熱を絶縁基板内に配置した熱伝導材を介して、金属材料で形成された放熱部材に放熱する積層回路基板が提案されている（特許文献１）。しかし、前記の構成では、金属材料で形成された放熱部材の面方向の熱膨張率が、絶縁基板の面方向の熱膨張率より大きいため、積層回路基板全体の面方向の熱膨張率は、通常の回路基板の面方向の熱膨張率より大きくなり、実装した発熱素子のはんだ接続信頼性が劣るという問題がある。
いっぽう、表面実装部品のはんだ接続信頼性を向上させるために、表面に形成した銅箔よりなる回路と絶縁基板との間に、低弾性の樹脂層を介在させた回路基板が提案されている（特許文献２）。しかし、前記の構成では、発熱素子からの発熱を放熱させる手段がなく、発熱素子からの発熱により、電子回路自体に異常をきたす恐れがある。さらに、今後は鉛フリーはんだが使用されるようになるが、鉛フリーはんだは、現在使用されている共晶はんだと比較して、表面実装部品のはんだ接続信頼性が劣ることがわかっている。このため、表面実装部品のはんだ接続信頼性の更なる向上が求められている。

特許第３７７９７２１号公報 特許第２５２２４６２号公報

本発明が解決しようとする課題は、発熱素子を実装し、かつ、金属材料で形成された放熱部材を配置した構成においても、放熱特性及び接続信頼性の高い積層回路基板を提供することである。さらには、鉛フリーはんだにて実装された部品においても接続信頼性の高い積層回路基板を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明に係る積層回路基板（請求項１）は、絶縁基板の少なくとも一方の面上に金属層からなる回路パターンが設けられ、前記絶縁基板を構成する絶縁材料よりも熱伝導率の高い材料で形成された熱伝導材が、前記絶縁基板の一方の面に一端面を露出させた状態で前記絶縁基板の内部に配置されている。前記熱伝導材の前記一端面上に発熱量の大きい発熱素子が前記熱伝導材上に熱伝達可能に配置されている。そして、前記絶縁基板の他方の面上に、樹脂絶縁層、第１低弾性樹脂層、前記絶縁基板を構成する絶縁材料よりも熱伝導率の高い金属材料で形成された放熱部材がこの順に配置・一体化される。前記樹脂絶縁層の熱伝導率は、２Ｗ/ｍ・Ｋ以上である。さらに、前記第１低弾性樹脂層は、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下である。加えて、前記第１低弾性樹脂層は、前記発熱素子搭載部と絶縁基板を介して対応する領域（発熱素子搭載部対応領域）には配置されておらず、当該領域には前記樹脂絶縁層が突出して存在していることを特徴とする。
前記第１低弾性樹脂層は、好ましくは、厚さ３０μｍ以上であり（請求項２）、その発熱素子搭載部対応領域の面積を前記発熱素子の面積より大きく設定する（請求項３）。

本発明に係る他の積層回路基板（請求項４）は、上記の構成において、前記絶縁基板と前記発熱素子が配置された回路パターンとの間に、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下である第２低弾性樹脂層を配置したことを特徴とする。
前記第２低弾性樹脂層は、好ましくは、厚さ３０μｍ以上である（請求項５）。

上記請求項１〜５において、好ましくは、前記絶縁基板を構成する絶縁材料の熱伝導率が、２Ｗ/ｍ・Ｋ以上である（請求項６）。

電気配線の機能を有する金属層上にパワー素子等の発熱素子を実装する場合、当該パワー素子の熱膨張率は４ppm/℃程度である。一方、通常の回路基板の熱膨張率は１２〜１５ppm/℃であるが、放熱部材として一般的に使用されるアルミニウム板の熱膨張率は２４ppm/℃であり、回路基板の熱膨張率より大きく、前記回路基板と前記放熱部材を一体化した場合、積層回路基板全体の熱膨張率が大きくなる。これにより、積層回路基板の表面に実装されている発熱素子との熱膨張率の差から、冷熱サイクル時にはんだ部にかかる歪が大きくなり、接続信頼性が低下する。

しかし、本発明に係る積層回路基板（請求項１）においては、絶縁基板の面上に配置する樹脂絶縁層と放熱部材の間に第１低弾性樹脂層を介在させる。これによって、放熱部材の熱膨張の影響を緩和することで発熱素子のはんだ接続信頼性が向上する。前記第１低弾性樹脂層は、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下とする。引張り弾性率が１０ＧＰａを超えると、冷熱サイクル時の放熱部材の熱歪の影響が十分緩和できないため、はんだ接続信頼性が低下する。また、第１低弾性樹脂層が厚さ２０μｍ未満であっても、上記と同様の理由で、はんだ接続信頼性が低下する。加えて、前記第１低弾性樹脂層を、発熱素子搭載部対応領域には配置しない。第１低弾性樹脂層（熱伝導率：０．５Ｗ/ｍ・Ｋ程度）の代わりに熱伝導率が２Ｗ/ｍ・Ｋ以上の樹脂絶縁層を配置することによって、発熱素子からの発熱を第１低弾性樹脂層で遮断されることなく放熱部材への放熱が可能となる。
前記第１低弾性樹脂層は、好ましくは、厚さ３０μｍ以上とする（請求項２）。これによって、冷熱サイクル時の放熱部材の熱歪の影響を十分緩和でき、はんだ接続信頼性がさらに向上するため、厳しい環境下に搭載された場合でもそのはんだ接続信頼性が確保できる。
さらに、好ましくは、発熱素子搭載部対応領域の面積を前記発熱素子の面積より大きく設定する（請求項３）。これによって、発熱素子からの発熱を熱伝導材を介して放熱部材に放熱する放熱効果が大きくなる。

本発明に係る他の積層回路基板（請求項４）においては、上記の構成において、前記絶縁基板と前記発熱素子が配置された回路パターンとの間に、第２低弾性樹脂層を介在させる。これによって、実装された発熱素子と積層回路基板の熱膨張率差による歪を緩和でき、はんだ接続信頼性が向上する。前記第２低弾性樹脂層は、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下が好ましい。引張り弾性率を１０ＧＰａ以下とすることにより、冷熱サイクル時の積層回路基板の熱歪の影響を十分緩和でき、はんだ接続信頼性を向上させることができる。また、第２低弾性樹脂層が厚さ２０μｍ以上とすることにより、上記と同様の理由で、はんだ接続信頼性を向上させることができる。
前記第２低弾性樹脂層は、好ましくは、厚さ３０μｍ以上とする（請求項５）。これによって、冷熱サイクル時の積層回路基板の熱歪の影響を十分緩和でき、はんだ接続信頼性がさらに向上するため、厳しい環境下に搭載された場合でもそのはんだ接続信頼性が確保できる。

上記請求項１〜５において、好ましくは、前記絶縁基板を構成する絶縁材料の熱伝導率を、２Ｗ/ｍ・Ｋ以上とする（請求項６）。これによって、発熱素子からの発熱を、絶縁基板を介しても放熱部材に伝えることができるため、放熱効果がさらに大きくなる。

請求項１に係る発明を実施する具体的な形態は、例えば、図１に示すような構成が望ましい。図１の積層回路基板は、絶縁基板１５を備えている。前記絶縁基板１５の内部には、熱伝導材２（例えば、スルーホールや金属ブロック等）が設けられ、また、前記絶縁基板１５の両表面には銅箔からなる回路パターン７、１０が設けられている。これら絶縁基板１５の一方の面上には、発熱素子１が前記熱伝導材２上にはんだ実装されている。なお、前記絶縁基板１５の内部には、内層回路パターン８、９やスルーホール１１が設けられていてもよい。
前記絶縁基板１５の他方の面上には、熱伝導率が２Ｗ/ｍ・Ｋ以上の樹脂絶縁層３とアルミニウム製の放熱部材６が配置されている。さらに、前記樹脂絶縁層３と放熱部材６の間には、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下である第１低弾性樹脂層４を介在させる。前記第１低弾性樹脂層４は、発熱素子搭載部対応領域５相当部を予め除去したものを使用する。これにより、加熱加圧成形時に樹脂絶縁層３の樹脂が流動して、当該領域には前記樹脂絶縁層３が突出して存在することとなる。この時、発熱素子搭載部対応領域５の面積は実装している発熱素子１より大きくする。放熱部材６は熱を放熱するヒートシンクとして機能するものである。したがって、放熱部材６には複数の放熱フィンを一体に突設してもよいのは勿論である。
本例では前記絶縁基板には、その内部に銅箔からなる内層回路パターン８、９が内蔵されおり、多層回路基板の構造を有しているが、内層回路パターン８、９が無い両面回路基板の構造でもよい。

請求項４に係る発明を実施する具体的な形態は、例えば、図２に示すような構成が望ましい。図２の積層回路基板は、上述の構成に加えて、絶縁層１２と発熱素子１が実装された回路パターン７の間には、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下である第２低弾性樹脂層２４が配置されている。前記第２低弾性樹脂層２４は、例えば、次のように形成することができる。銅箔に低弾性樹脂を塗布し、当該塗布面を内側にして絶縁材料に配置し、加熱加圧成形により一体化して絶縁基板とする。前記銅箔をエッチング加工して回路パターンを形成する。また、発熱素子搭載部対応領域の形状に予め加工した低弾性樹脂層を銅箔と絶縁材料の間に配置して加熱加圧成形により一体化して絶縁基板としてもよい。前記銅箔をエッチング加工して回路パターンを形成する。

熱伝導率が２Ｗ/ｍ・Ｋ以上の樹脂絶縁層は、例えば、以下のようにして構成することができる。
すなわち、無機充填材を含有し（式１）で示す分子構造のエポキシ樹脂モノマを配合したエポキシ樹脂組成物を採用する。前記無機充填材は、熱伝導率２０Ｗ/ｍ・Ｋ以上であって、樹脂固形分１００体積部に対し１０〜１００体積部の量で絶縁層中に存在するようにする。

上記（式１）で示す分子構造のエポキシ樹脂モノマは、ビフェニル骨格あるいはビフェニル誘導体の骨格をもち、１分子中に２個以上のエポキシ基をもつエポキシ化合物全般である。エポキシ樹脂モノマの硬化反応を進めるために、硬化剤を配合する。硬化剤は、例えば、アミン化合物やその誘導体、酸無水物、イミダゾールやその誘導体、フェノール類又はその化合物や重合体などである。また、エポキシ樹脂モノマと硬化剤の反応を促進するために、硬化促進剤を使用することができる。硬化促進剤は、例えば、トリフェニルホスフィン、イミダゾールやその誘導体、三級アミン化合物やその誘導体などである。

上記硬化剤や硬化促進剤を配合したエポキシ樹脂組成物に配合する熱伝導率２０Ｗ/ｍ・Ｋ以上の無機充填材は、金属酸化物又は水酸化物あるいは無機セラミックス、その他の充填材であり、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化チタン、酸化亜鉛、炭化タングステン、アルミナ、酸化マグネシウム等の無機粉末充填材、合成繊維、セラミックス繊維等の繊維質充填材、着色剤等である。これら無機充填材は２種類以上を併用してもよい。
無機充填材は、樹脂固形分１００体積部に対し１０〜１００体積部の量となるように配合する。前記無機充填材の熱伝導率と配合量の下限値は、樹脂絶縁層の熱伝導率を２Ｗ/ｍ・Ｋ以上にするために必要である。また、エポキシ樹脂組成物に配合する無機充填材が少ないと、無機充填材をエポキシ樹脂組成物中に均一に分散させることが難しくなる。熱伝導性の確保と共にこの点においても、無機充填材配合量の下限値の規定は重要である。一方、無機充填材の配合量を多くすると、エポキシ樹脂組成物の粘性が増大して取り扱いが難しくなるので、無機充填材配合量の上限値は、このような観点から規定する。

尚、無機充填材の熱伝導率が３０Ｗ/ｍ・Ｋ以上であれば、樹脂絶縁層の熱伝導率をさらに高くできるので好ましい。また、無機充填材は、その形状が、粉末（塊状、球状）、短繊維、長繊維等いずれであってもよい。上記エポキシ樹脂組成物には、そのほか必要に応じて難燃剤や希釈剤、可塑剤、カップリング剤等を配合することができる。

樹脂絶縁層の形成は、まず、上記エポキシ樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布し加熱乾燥して半硬化状態にしたシートにするか、上記エポキシ樹脂組成物を必要に応じ溶剤に希釈してワニスを調製しこれをシート状繊維基材に含浸し、加熱乾燥して半硬化状態にしたプリプレグを準備する。そして、絶縁基板と放熱部材の間に上記シートもしくはプリプレグと第１低弾性樹脂層を配置し加熱加圧成形して積層回路基板とする。
エポキシ樹脂組成物を溶剤に希釈してワニスを調製する場合、溶剤の配合・使用が、エポキシ樹脂硬化物の熱伝導性に影響を与えることはない。
なお、絶縁基板を構成する絶縁材料として、上記の熱伝導率が２Ｗ/ｍ・Ｋ以上のシートもしくはプリプレグを使用してもよい。

上記プリプレグを製造するために使用するシート状繊維基材は、ガラス繊維や有機繊維で構成された織布や不織布である。アラミド繊維やアルミナ繊維からなるシート状繊維基材にエポキシ樹脂組成物を保持させて絶縁層を構成すると、これらの繊維は線膨張係数が小さいために、温度変化による絶縁基板の寸法変化を少なくし、そりの発生を抑える上で好都合である。

絶縁基板を構成する金属層は、電解金属、圧延金属のいずれであってもよい。また、回路パターンは、予め所定の配線回路に加工されたものを加熱加圧成形により絶縁材料と一体化されたものであってもよい。

以下、本発明に係る実施例を示し、本発明について詳細に説明する。尚、以下の実施例および比較例において、「部」とは「質量部」を意味する。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、本実施例に限定されるものではない。

実施例１
エポキシ樹脂モノマ成分としてビフェニル骨格をもつエポキシ樹脂モノマ（ジャパンエポキシレジン製「ＹＬ６１２１Ｈ」，エポキシ当量１７５）１００部を用意し、これをメチルイソブチルケトン（和光純薬製）１００部に１００℃で溶解し、室温に戻した。前記「ＹＬ６１２１Ｈ」は、既述の分子構造式（式１）において、Ｒ＝−ＣＨ_３，ｎ＝０．１であるエポキシ樹脂モノマと分子構造式（式１）において、Ｒ＝−Ｈ，ｎ＝０．１であるエポキシ樹脂モノマを等モルで含有するエポキシ樹脂モノマである。
硬化剤として１，５−ジアミノナフタレン（和光純薬製「１，５−ＤＡＮ」，アミン当量４０）２２部を用意し、これをメチルイソブチルケトン（和光純薬製）１００部に１００℃で溶解し、室温に戻した。
上記のエポキシ樹脂モノマ溶液と硬化剤溶液を混合・撹拌して均一なワニスにし、さらに無機充填材として窒化ホウ素（電気化学工業製「ＨＧＰＥ」，平均粒子径：５μｍ，熱伝導率６０Ｗ/ｍ・Ｋ，粒子形状：平板状）６０部（樹脂固形分１００体積部に対し２０体積部に相当）とアルミナ（住友化学製「ＡＡ−３」，平均粒径：３μｍ、熱伝導率：３０Ｗ/ｍ・Ｋ，粒子形状：球形）１００部（樹脂固形分１００体積部に対し２０体積部に相当）を加えて混練しエポキシ樹脂ワニスを調製した。
このエポキシ樹脂ワニスを、厚さ１００μｍのガラス繊維不織布に含浸し加熱乾燥して成形後の熱伝導率が２．５Ｗ/ｍ・Ｋとなるプリプレグを得た。

また、一方の面はソルダーレジストが施され、他方の面はソルダーレジストが無く銅箔面に黒化処理等の粗化処理をした０．４mm厚の４層回路基板（ＦＲ−４グレード、絶縁材料の熱伝導率０．４Ｗ/ｍ・Ｋ）を準備した。この４層回路基板は、熱伝導材として、発熱素子搭載部にφ０．８mmの銅めっきスルーホールを１．２７mmピッチで６４穴（縦８穴×横８穴）設けたものである。本実施例では、熱伝導材として銅めっきスルーホールを形成したが、金属材料（金属ブロック、金属粒子−樹脂ペーストなど）を埋め込んで熱伝導材としてもよい。さらに、日立化成ポリマー製「ハイボンＸＤ３４２−１」をポリエチレンテレフタレートフィルム上に乾燥後の厚みが２０μｍになる様に塗布し加熱乾燥して、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で８ＧＰａである第１低弾性樹脂層を準備した。前記プリプレグの一方の側に、前記４層回路基板を粗化処理の面がプリプレグと接する様に配置し、プリプレグの他方の側には２mm厚のアルミニウム板（Ａ５０５２）を配置した。さらに、前記プリプレグと前記アルミニウム板の間に、前記第１低弾性樹脂層を配置した。前記第１低弾性樹脂層は、発熱素子搭載部対応領域が、発熱素子の面積の１．５倍の面積となるよう、パンチにて打ち抜き開口部を設けたものを使用した。
以上の様に秤量された構成にて、温度１７５℃、圧力４ＭＰａの条件で９０分間加熱加圧成形して一体化し、厚さ２．３mmの積層回路基板を得た。

実施例１で得た積層回路基板について、素子発熱温度およびはんだ接続信頼性を測定した結果を、積層回路基板の構成と共に表１にまとめて示す。測定は、以下に示す方法による。
素子発熱温度：積層回路基板を４０℃の冷却水が流れる冷却器上にグリスを介して配置し、積層回路基板表面にグリスを介してセラミックヒータを配置した構成において、セラミックヒータに７５Ｗの電力を入力した際の素子の発熱温度を測定した。
はんだ接続信頼性：３．２×２．５mmのセラミック抵抗を積層回路基板上にはんだ付し、１２５℃〜−４０℃の範囲で冷熱サイクル試験を行ない、はんだ部にクラックが発生するまでのサイクル数を調べた。
引張り弾性率：ＵＢＭ社製粘弾性測定装置（Ｐｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００型）を使用し、引張りモード、昇温速度５℃/分、周波数１０Ｈｚ、サンプル厚さ６０μｍにて測定し、−４０℃以上の引張り弾性率を測定した。

実施例２、３
実施例１において、第１低弾性樹脂層を厚さ３０μｍ（実施例２）、５０μｍ（実施例３）とする以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。これらの積層回路基板のはんだ接続信頼性を測定した結果、第１低弾性樹脂層の厚さが厚くなるとはんだ接続信頼性が向上した。

実施例４
実施例１において、絶縁基板を構成する絶縁材料と発熱素子が実装された回路パターンの間に、厚さ２０μｍで、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で８ＧＰａである第２低弾性樹脂層を配置する以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は、１５００サイクルであり、実施例１より向上した。

実施例５、６
実施例４において、絶縁基板を構成する絶縁材料と発熱素子が実装された回路パターンの間に配置した第２低弾性樹脂層を厚さ３０μｍ（実施例５）、５０μｍ（実施例６）とする以外は実施例４と同様にして積層回路基板を得た。これらの積層回路基板のはんだ接続信頼性を測定した結果、第２低弾性樹脂層の厚さが厚くなるとはんだ接続信頼性が向上した。

実施例７
実施例３において、絶縁基板を構成する絶縁材料と発熱素子が実装された回路パターンの間に厚さ５０μｍの第２低弾性樹脂層を配置する以外は実施例３と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は、３０００サイクルであり、実施例１より大きく向上した。

実施例８、９
実施例１において、発熱素子搭載部対応領域の面積を発熱素子の面積の１．０倍（実施例８）、０．７倍（実施例９）とする以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。これらの積層回路基板のはんだ接続信頼性は実施例１と同等であったが、発熱素子搭載部対応領域の面積が小さくなると素子発熱温度が高く、放熱特性が悪化した。

実施例１０
実施例１において、第１低弾性樹脂層として日立化成ポリマー製「ハイボンＸＤ３４２−１」と汎用ＦＲ−４用ワニスを固形重量比で５０：５０の割合で配合し、引張り弾性率を−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａとする以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は、１０００サイクルであり、実施例１より若干悪化した。

実施例１１
エポキシ樹脂モノマ成分としてビフェニル骨格をもつエポキシ樹脂モノマ（ジャパンエポキシレジン製「ＹＬ６１２１Ｈ」，エポキシ当量１７５）１００部を用意し、これをメチルイソブチルケトン（和光純薬製）１００部に１００℃で溶解し、室温に戻した。前記「ＹＬ６１２１Ｈ」は、既述の分子構造式（式１）において、Ｒ＝−ＣＨ_３，ｎ＝０．１であるエポキシ樹脂モノマと分子構造式（式１）において、Ｒ＝−Ｈ，ｎ＝０．１であるエポキシ樹脂モノマを等モルで含有するエポキシ樹脂モノマである。
硬化剤として１，５−ジアミノナフタレン（和光純薬製「１，５−ＤＡＮ」，アミン当量４０）２２部を用意し、これをメチルイソブチルケトン（和光純薬製）１００部に１００℃で溶解し、室温に戻した。
上記のエポキシ樹脂モノマ溶液と硬化剤溶液を混合・撹拌して均一なワニスにし、さらに無機充填材として窒化ホウ素（電気化学工業製「ＨＧＰＥ」，平均粒子径：５μｍ，熱伝導率６０Ｗ/ｍ・Ｋ，粒子形状：平板状）３０部（樹脂固形分１００体積部に対し１０体積部に相当）とアルミナ（住友化学製「ＡＡ−３」，平均粒径：３μｍ、熱伝導率：３０Ｗ/ｍ・Ｋ，粒子形状：球形）１５０部（樹脂固形分１００体積部に対し３０体積部に相当）を加えて混練しエポキシ樹脂ワニスを調製した。
このエポキシ樹脂ワニスを、厚さ１００μｍのガラス繊維不織布に含浸し加熱乾燥して成形後の熱伝導率が２．０Ｗ/ｍ・Ｋとなるプリプレグを得た。

実施例１において、樹脂絶縁層に上記熱伝導率が２．０Ｗ/ｍ・Ｋのプリプレグを使用する以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板の素子発熱温度は、１１５℃であり、実施例１より放熱特性が若干悪化した。

実施例１２
実施例１において、回路基板を構成する絶縁材料として実施例１１記載の熱伝導率２．０Ｗ/ｍ・Ｋとなるプリプレグを使用する以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板の素子発熱温度は、１００℃であり、実施例１より放熱特性が向上した。

比較例１
実施例１において、第１低弾性樹脂層を厚さ１０μｍとする以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は、８００サイクルであり、実施例１より大きく悪化した。

比較例２
実施例１において、第１低弾性樹脂層として日立化成ポリマー製「ハイボンＸＤ３４２−１」と汎用ＦＲ−４用ワニスを固形重量比で３０：７０の割合で配合し、引張り弾性率を−４０℃以上の温度領域で１５ＧＰａとする以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は、８００サイクルであり、実施例１より大きく悪化した。

比較例３
実施例１において、第１低弾性樹脂層に開口部を設けないものを使用する以外は実施例１と同様にして積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は実施例１と同等であったが、素子発熱温度は、１３５℃であり、実施例１より放熱特性が大きく悪化した。

従来例
汎用のＦＲ−４用樹脂に無機充填材を配合し、成形後の熱伝導率が１．０Ｗ/ｍ・Ｋとなるプリプレグを準備した。また、一方の面はソルダーレジストが施され、他方の面はソルダーレジストが無く銅箔面に黒化処理等の粗化処理をした０．４mm厚の４層回路基板（ＦＲ−４グレード、絶縁材料の熱伝導率０．４Ｗ/ｍ・Ｋ）を準備した。前記プリプレグの一方の側に、前記４層回路基板を粗化処理の面がプリプレグと接する様に配置し、プリプレグの他方の側には２mm厚のアルミ板（Ａ５０５２）を配置した。
以上の様に秤量された構成にて、温度１７５℃、圧力４ＭＰａの条件で９０分間加熱加圧成形して一体化し、厚さ２.３mmの積層回路基板を得た。この積層回路基板のはんだ接続信頼性は、８００サイクルであり、実施例１より大きく悪化した。また、素子発熱温度は、１３５℃であり、実施例１より放熱特性が大きく悪化した。

本発明に係る実施の形態の積層回路基板断面図である。 本発明に係る他の実施の形態の積層回路基板断面図である。 従来の回路基板断面図である。

符号の説明

１は発熱素子
２は熱伝導材
３は樹脂絶縁層
４は第１低弾性樹脂層
５は発熱素子搭載部対応領域
６は放熱部材
７、１０は回路パターン
８、９は内層回路パターン
１１はスルーホール
１２、１３、１４は絶縁層
１５は絶縁基板
２４は第２低弾性樹脂層
３１は金属基板
３２は制御基板
３３はターミナル

Claims (6)

1. 絶縁基板の少なくとも一方の面上に金属層からなる回路パターンが設けられ、
   前記絶縁基板を構成する絶縁材料よりも熱伝導率の高い材料で形成された熱伝導材が、前記絶縁基板の一方の面に一端面を露出させた状態で前記絶縁基板の内部に配置され、
   前記熱伝導材の前記一端面上に発熱量の大きい発熱素子が前記熱伝導材上に熱伝達可能に配置されている積層回路基板であって、
   前記絶縁基板の他方の面上に、樹脂絶縁層、第１低弾性樹脂層、前記絶縁基板を構成する絶縁材料よりも熱伝導率の高い金属材料で形成された放熱部材がこの順に配置・一体化され、
   前記樹脂絶縁層の熱伝導率が２Ｗ/ｍ・Ｋ以上であり、
   前記第１低弾性樹脂層は、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下であり、
   かつ、前記第１低弾性樹脂層は、前記発熱素子搭載部と絶縁基板を介して対応する領域（発熱素子搭載部対応領域）には配置されておらず、当該領域には前記樹脂絶縁層が突出して存在していることを特徴とする積層回路基板。
2. 前記第１低弾性樹脂層が、厚さ３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の積層回路基板。
3. 前記発熱素子搭載部対応領域の面積が、前記発熱素子の面積より大きいことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の積層回路基板。
4. 前記絶縁基板と前記発熱素子が配置された回路パターンとの間に、厚さ２０μｍ以上で、粘弾性測定による引張り弾性率が−４０℃以上の温度領域で１０ＧＰａ以下である第２低弾性樹脂層を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層回路基板。
5. 前記第２低弾性樹脂層が、厚さ３０μｍ以上であることを特徴とする請求項４記載の積層回路基板。
6. 前記絶縁基板を構成する絶縁材料の熱伝導率が、２Ｗ/ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層回路基板。

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