JP2019175965A

JP2019175965A - Metal base substrate

Info

Publication number: JP2019175965A
Application number: JP2018061322A
Authority: JP
Inventors: 史朗石川; Shiro Ishikawa; 和彦山▲崎▼; Kazuhiko Yamasaki
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP7259206B2

Abstract

To provide a metal base substrate having a high heat conductivity in a range from metal foil to a metal substrate.SOLUTION: A metal base substrate 2 comprises a metal substrate 10, an insulator layer 20, a cohesive layer 30 and a piece of metal foil 40 which are laminated in this order. The relative load length rate of Abbot's load curve of the piece of metal foil 40 at a position 0.5 μm distant from an interface of the insulator layer 20 and the cohesive layer 30 toward the cohesive layer 30 is 20% or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、金属ベース基板に関する。 The present invention relates to a metal base substrate.

半導体素子などの電子部品を実装するための基板の一つとして、金属ベース基板が知られている。金属ベース基板は、金属基板と、絶縁層と、金属箔とがこの順で積層された積層体である。電子部品は、金属箔の上に、はんだを介して実装される。金属ベース基板では、電子部品にて発生した熱を外部に速やかに放出できるように熱伝導性が高いことが望ましい。金属ベース基板の熱伝導性を向上させるために、絶縁層と金属箔の間の密着性を向上させるための密着層（接着層ともいう）を設けることが行なわれている。 A metal base substrate is known as one of substrates for mounting electronic components such as semiconductor elements. The metal base substrate is a laminate in which a metal substrate, an insulating layer, and a metal foil are laminated in this order. The electronic component is mounted on the metal foil via solder. The metal base substrate desirably has high thermal conductivity so that heat generated in the electronic component can be quickly released to the outside. In order to improve the thermal conductivity of the metal base substrate, an adhesion layer (also referred to as an adhesive layer) for improving the adhesion between the insulating layer and the metal foil is provided.

特許文献１には、放熱板と、絶縁層と、接着層と、電子部品を実装するための導電性基板がこの順で積層された放熱性実装基板において、接着層の厚みを０．５〜１０μｍ以下とし、導電性基板における放熱板側の表面は、凹凸の高さが１．０μｍ以上１０μｍ以下の範囲となる表面粗さとすることが記載されている。 In Patent Document 1, in a heat dissipating mounting substrate in which a heat sink, an insulating layer, an adhesive layer, and a conductive substrate for mounting electronic components are laminated in this order, the thickness of the adhesive layer is 0.5 to It is described that the surface is 10 μm or less, and the surface on the heat dissipation plate side of the conductive substrate has a surface roughness in which the height of the unevenness is in the range of 1.0 μm or more and 10 μm or less.

特開２０１１−２５３８５９号公報JP 2011-253859 A

近年の電子機器の高出力化や高集積化に伴って、金属ベース基板に実装される電子部品の発熱量は増加しており、金属ベース基板においては、金属箔から金属基板までの熱伝導性の更なる向上が要求されている。しかしながら、特許文献１に記載されているように、密着層の厚さと金属箔の表面粗さを調整することだけでは、金属ベース基板の熱伝導性を十分に向上させることが難しい場合があった。 With the recent increase in output and integration of electronic devices, the amount of heat generated by electronic components mounted on metal base substrates has increased. In metal base substrates, thermal conductivity from metal foil to metal substrates has increased. Further improvement is required. However, as described in Patent Document 1, it may be difficult to sufficiently improve the thermal conductivity of the metal base substrate only by adjusting the thickness of the adhesion layer and the surface roughness of the metal foil. .

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属箔から金属基板までの熱伝導性が高い金属ベース基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a metal base substrate having high thermal conductivity from a metal foil to a metal substrate.

上記の課題を解決するために、本発明の金属ベース基板は、金属基板と、絶縁層と、密着層と、金属箔とがこの順で積層された金属ベース基板であって、前記絶縁層と前記密着層との界面から前記密着層側に０．５μｍ離れた位置における前記金属箔のアボット負荷曲線の相対負荷長さ率が２０％以上であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a metal base substrate of the present invention is a metal base substrate in which a metal substrate, an insulating layer, an adhesion layer, and a metal foil are laminated in this order, The relative load length ratio of the Abbott load curve of the metal foil at a position 0.5 μm away from the interface with the adhesion layer to the adhesion layer side is 20% or more.

このような構成とされた本発明の金属ベース基板によれば、絶縁層と密着層との界面から密着層側に０．５μｍ離れた位置における金属箔のアボット負荷曲線の相対負荷長さ率が２０％以上であるため、絶縁層と密着層との界面近傍の金属箔の相対負荷長さ率が大きく、密着層の熱抵抗が全体の熱抵抗に対して無視できるほど小さくなる。これは、密着層を構成する樹脂は熱伝導度が０．２Ｗ／ｍＫ程度と通常低いのに対して、金属箔は熱伝導度が高く、例えば銅箔の場合、熱伝導度が４００Ｗ／ｍＫ程度であるため、銅箔の相対負荷長さ率が２０％以上ある部分は、単純な体積平均から計算すると熱伝導度が８０Ｗ／ｍＫ以上と大きくなり、樹脂で構成されている密着層と絶縁層の全体の熱抵抗から比較すると無視できる大きさであることからもわかる。したがって、金属箔の熱が、密着層を介して絶縁層に伝わり易くなる。このため、本発明の金属ベース基板は、金属箔から金属基板までの熱伝導性が高くなる。 According to the metal base substrate of the present invention configured as described above, the relative load length ratio of the Abbott load curve of the metal foil at a position 0.5 μm away from the interface between the insulating layer and the adhesion layer to the adhesion layer side is Since it is 20% or more, the relative load length ratio of the metal foil in the vicinity of the interface between the insulating layer and the adhesion layer is large, and the thermal resistance of the adhesion layer becomes so small that it can be ignored with respect to the overall thermal resistance. This is because the resin constituting the adhesion layer is usually low in thermal conductivity of about 0.2 W / mK, whereas the metal foil has high thermal conductivity. For example, in the case of copper foil, the thermal conductivity is 400 W / mK. Therefore, when the relative load length ratio of the copper foil is 20% or more, the thermal conductivity is as large as 80 W / mK or more when calculated from a simple volume average, and it is insulated from the adhesion layer made of resin. From the overall thermal resistance of the layer, it can be seen that it is negligible. Therefore, the heat of the metal foil is easily transmitted to the insulating layer through the adhesion layer. For this reason, the metal base substrate of the present invention has high thermal conductivity from the metal foil to the metal substrate.

本発明によれば、金属箔から金属基板までの熱伝導性が高い金属ベース基板を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal base substrate having high thermal conductivity from the metal foil to the metal substrate.

本発明の一実施形態にかかる金属ベース基板を用いたモジュールの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the module using the metal base substrate concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる金属ベース基板の絶縁層と密着層との界面近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the interface vicinity of the insulating layer and adhesion layer of the metal base substrate concerning one Embodiment of this invention. 図２に示す拡大断面図から得られた金属箔の輪郭曲線に基づいて作成したアボット負荷曲線である。It is the Abbott load curve created based on the outline curve of the metal foil obtained from the expanded sectional view shown in FIG.

以下に、本発明の実施形態である金属ベース基板について、添付した図面を参照して説明する。 Hereinafter, a metal base substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施形態にかかる金属ベース基板を用いたモジュールの概略断面図である。
図１において、モジュール１は、金属ベース基板２と、金属ベース基板２の上に実装された電子部品３とを含む。金属ベース基板２は、金属基板１０と、絶縁層２０と、密着層３０と、金属箔４０とがこの順で積層された積層体である。金属箔４０は、回路パターン状に形成されている。その回路パターン状に形成された金属箔４０の上に、電子部品３がはんだ４を介して接合されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a module using a metal base substrate according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a module 1 includes a metal base substrate 2 and an electronic component 3 mounted on the metal base substrate 2. The metal base substrate 2 is a laminate in which the metal substrate 10, the insulating layer 20, the adhesion layer 30, and the metal foil 40 are laminated in this order. The metal foil 40 is formed in a circuit pattern. The electronic component 3 is joined via the solder 4 on the metal foil 40 formed in the circuit pattern.

金属基板１０は、金属ベース基板２のベースとなる部材である。金属基板１０としては、銅板、アルミニウム板およびこれらの積層板を用いることができる。 The metal substrate 10 is a member that becomes a base of the metal base substrate 2. As the metal substrate 10, a copper plate, an aluminum plate, and these laminated plates can be used.

絶縁層２０は、金属基板１０と金属箔４０とを絶縁するための層である。絶縁層２０は、樹脂２１とセラミック粒子２２とを含む組成物で形成されていることが好ましい。絶縁層２０を、絶縁性が高い樹脂２１と、熱伝導度が高いセラミック粒子２２とを含む組成物で形成することによって、絶縁性を維持しつつ、金属箔４０から金属基板１０までの金属ベース基板２全体の熱抵抗をより低減させることができる。 The insulating layer 20 is a layer for insulating the metal substrate 10 and the metal foil 40. The insulating layer 20 is preferably formed of a composition including a resin 21 and ceramic particles 22. By forming the insulating layer 20 with a composition containing a resin 21 having a high insulating property and ceramic particles 22 having a high thermal conductivity, the metal base from the metal foil 40 to the metal substrate 10 is maintained while maintaining the insulating property. The thermal resistance of the entire substrate 2 can be further reduced.

絶縁層２０に含まれる樹脂２１は、ポリイミド樹脂、またはポリアミドイミド樹脂、もしくはこれらの混合物であることが好ましい。ポリイミド樹脂およびポリアミドイミド樹脂は、イミド結合を持つので、優れた耐熱性や機械特性を有する。 The resin 21 included in the insulating layer 20 is preferably a polyimide resin, a polyamideimide resin, or a mixture thereof. Since the polyimide resin and the polyamideimide resin have an imide bond, they have excellent heat resistance and mechanical properties.

ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂は、質量平均分子量が１０万以上であることが好ましく、１０万以上５０万以下の範囲内にあることがより好ましい。質量平均分子量が上記の範囲にあるポリアミドイミド樹脂またはポリイミド樹脂を含む絶縁層２０は、耐熱性と機械特性がより向上する。 The polyamide-imide resin and the polyimide resin preferably have a mass average molecular weight of 100,000 or more, and more preferably in the range of 100,000 to 500,000. The insulating layer 20 containing a polyamide-imide resin or a polyimide resin having a mass average molecular weight within the above range is further improved in heat resistance and mechanical properties.

絶縁層２０に含まれるセラミック粒子２２は、比表面積が１ｍ^２／ｇ以上であることが好ましい。セラミック粒子２２の比表面積が小さくなりすぎる、即ちセラミック粒子２２の一次粒子の粒子径が大きくなりすぎると、絶縁層２０の耐電圧性が低下するおそれがある。
絶縁層２０の耐電圧性の低下を抑えるために、セラミック粒子２２の比表面積は、１０ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましく、５０ｍ^２／ｇ以上であることが特に好ましい。 The ceramic particles 22 included in the insulating layer 20 preferably have a specific surface area of 1 m ² / g or more. If the specific surface area of the ceramic particles 22 becomes too small, that is, if the particle diameter of the primary particles of the ceramic particles 22 becomes too large, the voltage resistance of the insulating layer 20 may be lowered.
In order to suppress a decrease in the voltage resistance of the insulating layer 20, the specific surface area of the ceramic particles 22 is more preferably 10 m ² / g or more, and particularly preferably 50 m ² / g or more.

なお、セラミック粒子２２の比表面積が大きくなりすぎる、即ちセラミック粒子２２の一次粒子の粒子径が小さくなりすぎると、セラミック粒子２２が過剰に大きな凝集粒子を形成しやすくなり、絶縁層２０の密着層３０側の表面粗さＲａが大きくなるおそれがある。絶縁層２０の密着層３０側の表面粗さＲａが過度に大きくなると、絶縁層２０の上に積層される密着層３０や金属箔４０の表面粗さＲａが大きくなりやすくなる。金属箔４０の密着層３０側とは反対の側の表面粗さＲａが大きくなると、金属箔４０とはんだ４との間に隙間ができて、金属箔４０とはんだ４とが剥がれたり、金属箔４０とはんだ４との間の熱伝導性が低下するなどの問題が生じやすくなる。このため、絶縁層２０の密着層３０側の表面粗さＲａは小さい方が好ましい。絶縁層２０の表面粗さＲａを過度に大きくさせないためには、セラミック粒子２２の比表面積は、３００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。 If the specific surface area of the ceramic particles 22 becomes too large, that is, if the particle diameter of the primary particles of the ceramic particles 22 becomes too small, the ceramic particles 22 tend to form excessively large aggregated particles, and the adhesion layer of the insulating layer 20 The surface roughness Ra on the 30 side may be increased. If the surface roughness Ra on the adhesion layer 30 side of the insulating layer 20 becomes excessively large, the surface roughness Ra of the adhesion layer 30 or the metal foil 40 laminated on the insulating layer 20 tends to increase. When the surface roughness Ra on the side opposite to the adhesion layer 30 side of the metal foil 40 is increased, a gap is formed between the metal foil 40 and the solder 4, and the metal foil 40 and the solder 4 are peeled off, Problems such as a decrease in thermal conductivity between the solder 40 and the solder 4 are likely to occur. For this reason, the one where surface roughness Ra by the side of the adhesion layer 30 of the insulating layer 20 is smaller is preferable. In order to prevent the surface roughness Ra of the insulating layer 20 from being excessively increased, the specific surface area of the ceramic particles 22 is preferably 300 m ² / g or less.

セラミック粒子２２の比表面積は、ＢＥＴ法で測定されたＢＥＴ比表面積である。絶縁層２０中のセラミック粒子２２の比表面積は、絶縁層２０を加熱して、樹脂２１成分を熱分解して除去し、残部のセラミック粒子２２を回収することによって測定することができる。 The specific surface area of the ceramic particles 22 is a BET specific surface area measured by the BET method. The specific surface area of the ceramic particles 22 in the insulating layer 20 can be measured by heating the insulating layer 20 to thermally decompose and remove the resin 21 component and recovering the remaining ceramic particles 22.

セラミック粒子２２は、ＢＥＴ比表面積と密度から下記の式（１）を用いて算出されるＢＥＴ径が、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。ＢＥＴ径が上記の範囲にあるセラミック粒子２２を含む絶縁層２０は、耐電圧性がより向上する。
ＢＥＴ径＝６／（密度×ＢＥＴ比表面積）・・・（１） The ceramic particles 22 preferably have a BET diameter calculated from the BET specific surface area and density using the following formula (1) within a range of 1 nm to 200 nm. The insulating layer 20 including the ceramic particles 22 having a BET diameter in the above range further improves voltage resistance.
BET diameter = 6 / (density × BET specific surface area) (1)

セラミック粒子２２は凝集粒子を形成していてもよい。凝集粒子は、一次粒子が比較的弱く連結しているアグロメレートであってもよいし、一次粒子が比較的強く連結しているアグリゲートであってもよい。また、凝集粒子同士がさらに集合した粒子集合体を形成していてもよい。セラミック粒子２２の一次粒子が凝集粒子を形成して絶縁層２０中に分散していることによって、セラミック粒子２２間の相互接触によるネットワークが形成されて、セラミック粒子２２の一次粒子間を熱が伝導しやすくなり、絶縁層２０の熱伝導度が向上する。
また、セラミック粒子２２は結晶性が高いことが好ましく、一次粒子が単結晶粒子であることがより好ましい。結晶性が高い単結晶のセラミック粒子は熱伝導性に優れるので、これを含む絶縁層２０は熱伝導度がより効率的に向上する。 The ceramic particles 22 may form aggregated particles. Aggregated particles may be agglomerates in which primary particles are relatively weakly connected, or may be aggregates in which primary particles are relatively strongly connected. Moreover, you may form the particle assembly which aggregated particles further aggregated. Since the primary particles of the ceramic particles 22 form aggregated particles and are dispersed in the insulating layer 20, a network by mutual contact between the ceramic particles 22 is formed, and heat is conducted between the primary particles of the ceramic particles 22. And the thermal conductivity of the insulating layer 20 is improved.
The ceramic particles 22 preferably have high crystallinity, and the primary particles are more preferably single crystal particles. Since the single crystal ceramic particles having high crystallinity are excellent in thermal conductivity, the thermal conductivity of the insulating layer 20 including this is improved more efficiently.

セラミック粒子２２の凝集粒子は、一次粒子同士が点接触して連結した異方性を持つ形状であることが好ましい。この場合、セラミック粒子２２の一次粒子同士は、化学的に強く結合していることが好ましい。
また、セラミック粒子２２の凝集粒子の平均粒子径は、上記のＢＥＴ径に対して、５倍以上であることが好ましく、５倍以上１００倍以下の範囲内にあることが好ましい。また、凝集粒子の平均粒子径は、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。凝集粒子の平均粒子径が上記の範囲にあると、絶縁層２０の熱伝導度を確実に向上させることができる。 The agglomerated particles of the ceramic particles 22 preferably have a shape having anisotropy in which the primary particles are connected by point contact. In this case, it is preferable that the primary particles of the ceramic particles 22 are chemically strongly bonded to each other.
Further, the average particle diameter of the aggregated particles of the ceramic particles 22 is preferably 5 times or more, and preferably in the range of 5 times or more and 100 times or less with respect to the BET diameter. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of an aggregated particle exists in the range of 20 nm or more and 500 nm or less. When the average particle diameter of the aggregated particles is in the above range, the thermal conductivity of the insulating layer 20 can be reliably improved.

凝集粒子の平均粒子径は、セラミック粒子２２を分散剤と共にＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶媒中にて超音波分散にかけ、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定したＤｖ５０の値である。絶縁層２０中の凝集粒子（セラミック粒子）は、絶縁層２０を加熱して、樹脂成分を熱分解して除去することによって回収することができる。 The average particle size of the agglomerated particles is a value of Dv50 measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer after subjecting the ceramic particles 22 to ultrasonic dispersion in a N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent together with a dispersant. Aggregated particles (ceramic particles) in the insulating layer 20 can be recovered by heating the insulating layer 20 to thermally decompose and remove the resin component.

絶縁層２０中のセラミック粒子２２の含有量は、５体積％以上６０体積％以下の範囲内にあることが好ましい。セラミック粒子２２の含有量が少なくなりすぎると、絶縁層２０の熱伝導性が十分に向上しないおそれがある。一方、セラミック粒子２２の含有量が多くなりすぎると、樹脂２１の含有量が相対的に減少して、絶縁層２０の形状を安定に維持できなくなるおそれがある。また、セラミック粒子２２が過剰に大きな凝集粒子を形成しやすくなり、絶縁層２０の密着層３０側の表面粗さＲａが大きくなるおそれがある。
絶縁層２０の熱伝導性を確実に向上させるためには、セラミック粒子２２の含有量は１０体積％以上であることが好ましい。また、絶縁層２０の形状の安定性を確実に向上させ、表面粗さＲａを低くするためには、セラミック粒子２２の含有量は５０体積％以下であることが特に好ましい。 The content of the ceramic particles 22 in the insulating layer 20 is preferably in the range of 5% by volume to 60% by volume. If the content of the ceramic particles 22 is too low, the thermal conductivity of the insulating layer 20 may not be sufficiently improved. On the other hand, if the content of the ceramic particles 22 is too large, the content of the resin 21 is relatively decreased, and the shape of the insulating layer 20 may not be stably maintained. Further, the ceramic particles 22 are likely to form excessively large aggregated particles, and the surface roughness Ra on the adhesion layer 30 side of the insulating layer 20 may be increased.
In order to reliably improve the thermal conductivity of the insulating layer 20, the content of the ceramic particles 22 is preferably 10% by volume or more. Further, in order to reliably improve the stability of the shape of the insulating layer 20 and reduce the surface roughness Ra, the content of the ceramic particles 22 is particularly preferably 50% by volume or less.

セラミック粒子２２の例としては、シリカ（二酸化ケイ素）粒子、アルミナ（酸化アルミニウム）粒子、窒化ホウ素（ＢＮ）粒子、酸化チタン粒子、アルミナドープシリカ粒子、アルミナ水和物粒子、窒化アルミニウム粒子が挙げられる。セラミック粒子２２は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組合せて使用してもよい。これらのセラミック粒子の中では、アルミナ粒子は熱伝導性が高い点で好ましい。 Examples of the ceramic particles 22 include silica (silicon dioxide) particles, alumina (aluminum oxide) particles, boron nitride (BN) particles, titanium oxide particles, alumina-doped silica particles, alumina hydrate particles, and aluminum nitride particles. . The ceramic particles 22 may be used alone or in combination of two or more. Among these ceramic particles, alumina particles are preferable because of their high thermal conductivity.

セラミック粒子２２は、市販品を使用してもよい。市販品としては、ＡＥ５０、ＡＥ１３０、ＡＥ２００、ＡＥ３００、ＡＥ３８０、ＡＥ９０Ｅ（いずれも、日本アエロジル株式会社製）、Ｔ４００（ワッカー社製）、ＳＦＰ−２０Ｍ（デンカ株式会社製）などのシリカ粒子、Ａｌｕ６５（日本アエロジル株式会社製）、ＡＡ−０４（住友化学株式会社製）などのアルミナ粒子、ＡＰ−１７０Ｓ（Ｍａｒｕｋａ社製）などの窒化ホウ素粒子、ＡＥＲＯＸＩＤＥ（Ｒ）ＴｉＯ２Ｐ９０（日本アエロジル株式会社製）などの酸化チタン粒子、ＭＯＸ１７０（日本アエロジル株式会社製）などのアルミナドープシリカ粒子、Ｓａｓｏｌ社製のアルミナ水和物粒子を用いることができる。 A commercially available product may be used for the ceramic particles 22. Commercially available products include silica particles such as AE50, AE130, AE200, AE300, AE380, AE90E (all manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), T400 (manufactured by Wacker), SFP-20M (manufactured by Denka Corporation), Alu65 ( Nippon Aerosil Co., Ltd.), AA-04 (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) alumina particles, AP-170S (Maruka Corp.) boron nitride particles, AEROXIDE (R) TiO2 P90 (Nihon Aerosil Co., Ltd.), etc. Titanium oxide particles, alumina-doped silica particles such as MOX170 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), and alumina hydrate particles manufactured by Sasol can be used.

絶縁層２０の厚みは、特には制限されるものではないが、２μｍ以上１００μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、３μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあることが特に好ましい。 The thickness of the insulating layer 20 is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 μm to 100 μm, and particularly preferably in the range of 3 μm to 50 μm.

密着層３０は、絶縁層２０と金属箔４０との密着性を向上させるための層である。密着層３０は、樹脂からなることが好ましい。樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂を用いることができる。シリコーン樹脂は、各種有機基を導入した変性シリコーン樹脂を含む。変性シリコーン樹脂の例としては、ポリイミド変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂、ウレタン変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、オレフィン変性シリコーン樹脂、エーテル変性シリコーン樹脂、アルコール変性シリコーン樹脂、フッ素変性シリコーン樹脂、アミノ変性シリコーン樹脂、メルカプト変性シリコーン樹脂、カルボキシ変性シリコーン樹脂を挙げることができる。エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組合せて使用してもよい。 The adhesion layer 30 is a layer for improving the adhesion between the insulating layer 20 and the metal foil 40. The adhesion layer 30 is preferably made of a resin. As the resin, a silicone resin, an epoxy resin, a polyamideimide resin, or a polyimide resin can be used. The silicone resin includes a modified silicone resin into which various organic groups are introduced. Examples of modified silicone resins include polyimide-modified silicone resins, polyester-modified silicone resins, urethane-modified silicone resins, acrylic-modified silicone resins, olefin-modified silicone resins, ether-modified silicone resins, alcohol-modified silicone resins, fluorine-modified silicone resins, amino-modified. Mention may be made of silicone resins, mercapto-modified silicone resins and carboxy-modified silicone resins. Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, aliphatic type epoxy resin, and glycidylamine type epoxy resin. One of these resins may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

密着層３０は、熱伝導性を向上させるために、無機物粒子を分散させてもよい。無機物粒子としては、セラミック粒子を用いることができる。セラミック粒子の例としては、シリカ（二酸化ケイ素）粒子、アルミナ（酸化アルミニウム）粒子、窒化ホウ素粒子、酸化チタン粒子、アルミナドープシリカ粒子、アルミナ水和物粒子、窒化アルミニウム粒子が挙げられる。密着層３０中の無機物粒子の含有量は、５体積％以上６０体積％以下の範囲内にあることが好ましく、１０体積％以上５０体積％以下の範囲内にあることが特に好ましい。 The adhesion layer 30 may disperse inorganic particles in order to improve thermal conductivity. Ceramic particles can be used as the inorganic particles. Examples of ceramic particles include silica (silicon dioxide) particles, alumina (aluminum oxide) particles, boron nitride particles, titanium oxide particles, alumina-doped silica particles, alumina hydrate particles, and aluminum nitride particles. The content of the inorganic particles in the adhesion layer 30 is preferably in the range of 5% by volume to 60% by volume, particularly preferably in the range of 10% by volume to 50% by volume.

密着層３０の厚みは、特には制限されるものではないが、０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。 The thickness of the adhesion layer 30 is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.5 μm to 20 μm.

図２は、本発明の一実施形態にかかる金属ベース基板２の絶縁層２０と密着層３０との界面２５の近傍の拡大断面図である。
図２に示すように、金属箔４０は、絶縁層２０と密着層３０との界面２５の近傍にまで伸びる突起を有する。絶縁層２０と密着層３０との界面２５から密着層３０側に０．５μｍ離れた位置における金属箔４０のアボット負荷曲線の相対負荷長さ率（以下、Ｒｍｒ（０．５μｍ）ともいう）は２０％以上とされている。金属箔４０の密着層３０側のＲｍｒ（０．５μｍ）が２０％以上と高い、すなわち絶縁層２０と密着層３０との界面２５の近くに多数の金属箔４０の突起があるので、金属箔４０の熱が、密着層３０を介して絶縁層２０に伝わり易くなる。但し、金属箔４０の密着層３０側のＲｍｒ（０．５μｍ）が大きくなりすぎると、密着層３０と金属箔４０との密着性が低くなるおそれがある。このため、Ｒｍｒ（０．５μｍ）は５０％以下であることが好ましい。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30 of the metal base substrate 2 according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the metal foil 40 has a protrusion that extends to the vicinity of the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30. The relative load length ratio (hereinafter also referred to as Rmr (0.5 μm)) of the Abbott load curve of the metal foil 40 at a position 0.5 μm away from the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30 toward the adhesion layer 30 side. 20% or more. Since the Rmr (0.5 μm) on the adhesion layer 30 side of the metal foil 40 is as high as 20% or more, that is, there are many protrusions of the metal foil 40 near the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30. The heat of 40 is easily transferred to the insulating layer 20 through the adhesion layer 30. However, if Rmr (0.5 μm) on the adhesion layer 30 side of the metal foil 40 becomes too large, the adhesion between the adhesion layer 30 and the metal foil 40 may be lowered. For this reason, it is preferable that Rmr (0.5 micrometer) is 50% or less.

金属箔４０の密着層３０側のＲｍｒ（０．５μｍ）は、以下のようにして測定することができる。
まず、金属ベース基板の金属箔４０の断面像を得る。金属箔４０の断面像は、例えば、次のようにして得ることができる。
金属ベース基板２を樹脂埋めし、金属ベース基板２を研磨して断面を露出させる。露出した金属ベース基板２の断面を、ＳＥＭ／ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を用いて観察して、金属箔４０の元素マッピング像を得る。得られた金属箔４０の元素マッピング像を二値化して得られた画像を、金属箔４０の断面像とする。 Rmr (0.5 μm) on the adhesion layer 30 side of the metal foil 40 can be measured as follows.
First, a cross-sectional image of the metal foil 40 of the metal base substrate is obtained. The cross-sectional image of the metal foil 40 can be obtained as follows, for example.
The metal base substrate 2 is filled with resin, and the metal base substrate 2 is polished to expose the cross section. The cross section of the exposed metal base substrate 2 is observed using SEM / EDX (scanning electron microscope / energy dispersive X-ray analyzer) to obtain an element mapping image of the metal foil 40. An image obtained by binarizing the element mapping image of the obtained metal foil 40 is a cross-sectional image of the metal foil 40.

次に、得られた金属箔４０の断面像から絶縁層２０と密着層３０との界面２５を基準とする金属箔４０の輪郭曲線を得て、この輪郭曲線に基づいてアボット負荷曲線を作成する。そして、得られたアボット負荷曲線からＲｍｒ（０．５μｍ）を求める。 Next, a contour curve of the metal foil 40 with reference to the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30 is obtained from a cross-sectional image of the obtained metal foil 40, and an Abbott load curve is created based on the contour curve. . And Rmr (0.5 micrometer) is calculated | required from the obtained Abbott load curve.

図３は、図２に示す拡大断面図から得られた金属箔の輪郭曲線に基づいて作成したアボット負荷曲線である。アボット負荷曲線は、以下のようにして作成することができる。
まず、基準長さＬｔの輪郭曲線を、絶縁層２０と密着層３０との界面２５に平行な切断レベルで切断したときに、輪郭曲線を切断する切断レベルの長さ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）を測定し、その和（負荷長さ）を求める。
次に、基準長さＬｔに対する負荷長さの比率（相対負荷長さ率）を、下記の式（２）を用いて算出する。
相対負荷長さ率＝｛（Ｌ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３）／Ｌｔ｝×１００・・・（２） FIG. 3 is an Abbott load curve created based on the contour curve of the metal foil obtained from the enlarged sectional view shown in FIG. The Abbott load curve can be created as follows.
First, when the contour curve of the reference length Lt is cut at a cutting level parallel to the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30, the length of the cutting level (L ₁ , L ₂ , L ₃ ) is measured and the sum (load length) is obtained.
Next, the ratio of the load length to the reference length Lt (relative load length ratio) is calculated using the following equation (2).
Relative load length ratio = {(L ₁ + L ₂ + L ₃ ) / Lt} × 100 (2)

そして、横軸を切断レベルの密着層３０と絶縁層２０との界面２５からの距離とし、縦軸を相対負荷長さ率としてプロットして、アボット負荷曲線を作成する。 Then, the abbot load curve is created by plotting the horizontal axis as the distance from the interface 25 between the adhesion layer 30 and the insulating layer 20 at the cutting level and the vertical axis as the relative load length ratio.

金属箔４０は、密着層３０側の表面粗さＲｚが、０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。金属箔４０の密着層３０側の表面粗さＲｚがこの範囲内にあることによって、密着層３０と金属箔４０との接触面積を大きくすることができ、これにより密着層３０と金属箔４０との密着性が向上する。密着層３０と金属箔４０との密着性を向上させる観点から、金属箔４０の密着層３０側の表面粗さＲｚは、２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることがより好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが特に好ましい。 The metal foil 40 preferably has a surface roughness Rz on the adhesion layer 30 side in the range of 0.5 μm to 10 μm. When the surface roughness Rz on the adhesion layer 30 side of the metal foil 40 is within this range, the contact area between the adhesion layer 30 and the metal foil 40 can be increased, whereby the adhesion layer 30 and the metal foil 40 Improved adhesion. From the viewpoint of improving the adhesion between the adhesion layer 30 and the metal foil 40, the surface roughness Rz of the metal foil 40 on the adhesion layer 30 side is more preferably in the range of 2 μm or more and 10 μm or less, and 5 μm or more and 10 μm or less. It is especially preferable that it exists in the range.

金属箔４０の材料としては、銅、アルミニウム、金を用いることができる。金属箔４０の厚みは、５μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内にあることが特に好ましい。金属箔４０の厚みが薄くなりすぎると、破断しやすくなるおそれがある。一方、金属箔４０の厚みが厚くなりすぎると、エッチングにより回路パターンを形成するのが困難となるおそれがある。 As a material of the metal foil 40, copper, aluminum, or gold can be used. The thickness of the metal foil 40 is preferably in the range of 5 μm to 150 μm, and particularly preferably in the range of 10 μm to 100 μm. If the thickness of the metal foil 40 becomes too thin, the metal foil 40 may be easily broken. On the other hand, if the metal foil 40 is too thick, it may be difficult to form a circuit pattern by etching.

金属箔４０に実装される電子部品３の例としては、特に制限はなく、半導体素子、抵抗、キャパシタ、水晶発振器などが挙げられる。半導体素子の例としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-oxide-semiconductor field effect transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＥＤチップ、ＬＥＤ−ＣＳＰ（LED-Chip Size Package）が挙げられる。 Examples of the electronic component 3 mounted on the metal foil 40 are not particularly limited, and examples include a semiconductor element, a resistor, a capacitor, and a crystal oscillator. Examples of semiconductor elements include MOSFET (Metal-oxide-semiconductor field effect transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), LSI (Large Scale Integration), LED (Light Emitting Diode), LED chip, LED-CSP (LED-Chip). Size Package).

次に、本実施形態の金属ベース基板２の製造方法について説明する。
本実施形態の金属ベース基板２は、例えば、金属基板１０の上に、絶縁層２０と密着層３０とをこの順で積層し、次いで密着層３０の上に金属箔４０を貼り付ける方法によって製造することができる。 Next, the manufacturing method of the metal base substrate 2 of this embodiment is demonstrated.
The metal base substrate 2 of the present embodiment is manufactured by, for example, a method in which the insulating layer 20 and the adhesion layer 30 are laminated on the metal substrate 10 in this order, and then the metal foil 40 is attached on the adhesion layer 30. can do.

金属基板１０の上に、樹脂２１とセラミック粒子２２とを含む組成物からなる絶縁層２０を形成する方法としては、塗布法または電着法を用いることができる。
塗布法は、絶縁層形成用の樹脂２１とセラミック粒子２２と溶剤とを含む絶縁層形成用塗布液を、金属基板１０の表面に塗布して塗布層を形成し、次いで塗布層を加熱し、乾燥させて絶縁層２０を金属基板１０の上に形成する方法である。絶縁層形成用塗布液を、金属基板１０の表面に塗布する方法としては、スピンコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ディップコート法などを用いることができる。
電着法は、電荷を有する絶縁樹脂粒子が分散されている電着液に、金属基板１０と電極とを浸漬し、金属基板１０と電極との間に直流電圧を印加することによって、金属基板１０の表面に絶縁樹脂粒子を電着させて電着層を形成し、次いで電着層を加熱し、乾燥させて絶縁層２０を金属基板１０の上に形成する方法である。電着液は、例えば、絶縁樹脂溶液に、絶縁樹脂の貧溶媒を加えて、絶縁樹脂を析出させることによって調製することができる。絶縁樹脂の貧溶媒としては、例えば、水を用いることができる。 As a method of forming the insulating layer 20 made of a composition containing the resin 21 and the ceramic particles 22 on the metal substrate 10, a coating method or an electrodeposition method can be used.
In the coating method, a coating solution for forming an insulating layer containing a resin 21 for forming an insulating layer, ceramic particles 22 and a solvent is applied to the surface of the metal substrate 10 to form a coating layer, and then the coating layer is heated, In this method, the insulating layer 20 is formed on the metal substrate 10 by drying. As a method of applying the insulating layer forming coating solution to the surface of the metal substrate 10, a spin coating method, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, a dip coating method. Etc. can be used.
In the electrodeposition method, the metal substrate 10 and the electrode are immersed in an electrodeposition liquid in which insulating resin particles having a charge are dispersed, and a direct current voltage is applied between the metal substrate 10 and the electrode, whereby the metal substrate In this method, an insulating resin particle is electrodeposited on the surface of 10 to form an electrodeposited layer, and then the electrodeposited layer is heated and dried to form the insulating layer 20 on the metal substrate 10. The electrodeposition liquid can be prepared, for example, by adding a poor solvent for the insulating resin to the insulating resin solution to precipitate the insulating resin. As a poor solvent for the insulating resin, for example, water can be used.

絶縁層２０の上に密着層３０を形成する方法としては、塗布法を用いることができる。
密着層３０は、密着層形成用の樹脂と溶剤と必要に応じて添加される無機物粒子とを含む密着層形成用塗布液を、絶縁層２０の表面に塗布して塗布層を形成し、次いで塗布層を加熱し、乾燥させることによって形成することができる。密着層形成用塗布液を、絶縁層２０の表面に塗布する方法としては、スピンコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ディップコート法などを用いることができる。 As a method for forming the adhesion layer 30 on the insulating layer 20, a coating method can be used.
The adhesion layer 30 is formed by applying an adhesion layer forming coating solution containing a resin for forming an adhesion layer, a solvent, and inorganic particles added as necessary to the surface of the insulating layer 20, and then forming an application layer. The coating layer can be formed by heating and drying. As a method for applying the adhesion layer forming coating solution to the surface of the insulating layer 20, a spin coating method, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, a dip coating method. Etc. can be used.

金属箔４０は、密着層３０の上に金属箔４０を重ね合わせ、次いで、金属箔４０を加圧しながら加熱することによって貼り合わせることができる。加熱は、金属箔４０が酸化しないように、非酸化性雰囲気中（例えば、窒素雰囲気中、真空中）で行なうことが好ましい。 The metal foil 40 can be bonded by superimposing the metal foil 40 on the adhesion layer 30 and then heating the metal foil 40 while applying pressure. Heating is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere (for example, in a nitrogen atmosphere or in a vacuum) so that the metal foil 40 is not oxidized.

金属箔４０は、密着層３０と重ねあわせる側の表面に対して、予め粗面化処理を行なうことが好ましい。粗面化処理は、金属箔４０の表面粗さＲｚが、０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内、好ましくは２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内、特に好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内となるように行なう。粗面化処理としては、例えば、金属箔４０を表面処理液に浸漬して、化学エッチングにより、金属箔４０の表面を部分的に溶解させる方法を用いることができる。 The metal foil 40 is preferably subjected to a roughening treatment in advance on the surface on the side to be overlapped with the adhesion layer 30. In the roughening treatment, the surface roughness Rz of the metal foil 40 is in the range of 0.5 μm to 10 μm, preferably in the range of 2 μm to 10 μm, particularly preferably in the range of 5 μm to 10 μm. Do. As the roughening treatment, for example, a method in which the metal foil 40 is immersed in a surface treatment solution and the surface of the metal foil 40 is partially dissolved by chemical etching can be used.

以上のような構成とされた本実施形態の金属ベース基板２によれば、絶縁層２０と密着層３０との界面２５から密着層側に０．５μｍ離れた位置における金属箔４０のアボット負荷曲線の相対負荷長さ率Ｒｍｒ（０．５）が２０％以上であるため、絶縁層２０と密着層３０との界面２５の近傍の金属箔４０の相対負荷長さ率が大きく、密着層３０の熱抵抗が全体の熱抵抗に対して無視できるほど小さくなる。したがって、金属箔４０の熱が、密着層３０を介して絶縁層２０に伝わり易くなる。このため、本実施形態の金属ベース基板２は、金属箔４０から金属基板１０までの熱伝導性が高くなる。 According to the metal base substrate 2 of the present embodiment configured as described above, the Abbott load curve of the metal foil 40 at a position 0.5 μm away from the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30 toward the adhesion layer. Relative load length ratio Rmr (0.5) of 20% or more, the relative load length ratio of the metal foil 40 in the vicinity of the interface 25 between the insulating layer 20 and the adhesion layer 30 is large. The thermal resistance is so small that it can be ignored relative to the overall thermal resistance. Therefore, the heat of the metal foil 40 is easily transmitted to the insulating layer 20 through the adhesion layer 30. For this reason, the metal base substrate 2 of this embodiment has high thermal conductivity from the metal foil 40 to the metal substrate 10.

以下に、本発明の作用効果を実施例により説明する。 Below, the effect of this invention is demonstrated by an Example.

［本発明例１］
（塗布法によるポリイミド樹脂製絶縁層の形成）
容量３００ｍＬのセパラブルフラスコに、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、およびＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を仕込んだ。ＮＭＰ量は、得られるポリアミック酸の濃度が４０質量％になるように調整した。常温で撹拌して、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルを完全に溶解させた後、内温が３０℃を超えないよう、所定量のテトラカルボン酸２無水物を少量ずつ添加した。その後、窒素雰囲気下で１６時間の撹拌を続け、ポリアミック酸（ポリイミド樹脂前駆体）溶液を調製した。 [Invention Example 1]
(Formation of polyimide resin insulation layer by coating method)
A separable flask having a volume of 300 mL was charged with 4,4′-diaminodiphenyl ether and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone). The amount of NMP was adjusted so that the concentration of the resulting polyamic acid was 40% by mass. After stirring at room temperature to completely dissolve 4,4′-diaminodiphenyl ether, a predetermined amount of tetracarboxylic dianhydride was added little by little so that the internal temperature did not exceed 30 ° C. Thereafter, stirring was continued for 16 hours under a nitrogen atmosphere to prepare a polyamic acid (polyimide resin precursor) solution.

セラミック粒子として、アルミナ粒子（比表面積：６０ｍ^２／ｇ）を用意した。用意したセラミック粒子１．０ｇを、ＮＭＰ１０ｇに投入し、３０分間超音波処理して、セラミック粒子分散液を調製した。 As ceramic particles, alumina particles (specific surface area: 60 m ² / g) were prepared. 1.0 g of the prepared ceramic particles were put into 10 g of NMP and subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes to prepare a ceramic particle dispersion.

上記のようにして調製したポリアミック酸溶液とアルミナ粒子分散液とを、加熱によって生成する固形物（絶縁層）中のポリイミド樹脂の含有比率が９５体積％で、アルミナ粒子の含有比率が５体積％となるように混合した。次いで、得られた混合物を、ポリアミック酸濃度が５質量％となるようにＮＭＰで希釈した。続いて得られた希釈混合物を、株式会社スギノマシン社製スターバーストを用い、圧力５０ＭＰａの高圧噴射処理を１０回繰り返すことにより分散処理を行って、セラミック粒子分散ポリアミック酸溶液（絶縁層形成用塗布液）を調製した。 The content ratio of the polyimide resin in the solid material (insulating layer) produced by heating the polyamic acid solution and the alumina particle dispersion prepared as described above is 95% by volume, and the content ratio of the alumina particles is 5% by volume. It mixed so that it might become. Next, the obtained mixture was diluted with NMP so that the polyamic acid concentration was 5% by mass. Subsequently, the obtained diluted mixture was subjected to dispersion treatment by repeating a high-pressure injection treatment at a pressure of 50 MPa 10 times using a starburst manufactured by Sugino Machine Co., Ltd. Liquid).

厚み０．３ｍｍで３０ｍｍ×２０ｍｍの銅基板の表面に、絶縁層形成用塗布液を加熱によって生成する絶縁層の厚みが９μｍとなるようにバーコート法により塗布して絶縁層形成用塗布層を形成した。次いで、絶縁層形成用塗布層を形成した銅基板をホットプレート上に配置して、室温から３℃／分で６０℃まで昇温し、６０℃で１００分間、さらに１℃／分で１２０℃まで昇温し、１２０℃で１００分間加熱して、絶縁層形成用塗布層を乾燥させた。その後、銅基板を２５０℃で１分間、４００℃で１分間加熱して、銅基板の表面にポリイミド樹脂製絶縁層を形成して、絶縁層付き銅基板を作製した。 A coating layer for forming an insulating layer is formed by applying a coating solution for forming an insulating layer on the surface of a copper substrate having a thickness of 0.3 mm and a thickness of 30 mm × 20 mm by a bar coating method so that the thickness of the insulating layer generated by heating is 9 μm. Formed. Next, the copper substrate on which the coating layer for forming the insulating layer is formed is placed on a hot plate, and the temperature is raised from room temperature to 60 ° C. at 3 ° C./minute, then at 60 ° C. for 100 minutes, and further at 120 ° C. at 1 ° C./minute. The coating layer for insulating layer formation was dried by heating at 120 ° C. for 100 minutes. Thereafter, the copper substrate was heated at 250 ° C. for 1 minute and at 400 ° C. for 1 minute to form a polyimide resin insulating layer on the surface of the copper substrate, thereby producing a copper substrate with an insulating layer.

（スピンコート法による密着層の形成）
密着層形成用の樹脂として、熱可塑性ポリイミド樹脂を用意した。用意した熱可塑性ポリイミド樹脂をＮＭＰに溶解させて、熱可塑性ポリイミド樹脂濃度が３０質量％の密着層形成用塗布液を調製した。次いで、上記のようにして作製した絶縁層付き銅基板の絶縁層の上に、上記の密着層形成用塗布液をスピンコート法によって塗布して、密着層形成用塗布層を形成した。次いで、密着層形成用塗布層を形成した絶縁層付き銅基板を１８０℃で３分間加熱し、密着層形成用塗布層を乾燥させて、絶縁層の上に厚みが２μｍの密着層を形成した。 (Formation of adhesion layer by spin coating method)
A thermoplastic polyimide resin was prepared as a resin for forming the adhesion layer. The prepared thermoplastic polyimide resin was dissolved in NMP to prepare a coating solution for forming an adhesion layer having a thermoplastic polyimide resin concentration of 30% by mass. Next, on the insulating layer of the copper substrate with an insulating layer produced as described above, the adhesion layer forming coating solution was applied by spin coating to form an adhesion layer forming coating layer. Next, the copper substrate with an insulating layer on which the coating layer for forming the adhesion layer was formed was heated at 180 ° C. for 3 minutes, and the coating layer for forming the adhesion layer was dried to form an adhesion layer having a thickness of 2 μm on the insulating layer. .

（銅箔の粗面化処理）
表面未処理で、幅１ｃｍで、厚み３５μｍの銅箔を用意した。用意した銅箔を、表面処理液（メック株式会社製、アマルファＡ−１０２０１Ｍ）に２分間浸漬させた。次いで、表面処理液から取出した銅箔を水洗し、濃度５質量％の硫酸水溶液に２０秒間浸漬して中和した後、再度水洗して乾燥した。粗面化処理の銅箔の表面粗さＲｚを、アルバック社製のＤｅｋｔａｋ１５０を用い、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して測定した。その結果を、表１に示す。 (Roughening of copper foil)
A copper foil having a surface of untreated, a width of 1 cm and a thickness of 35 μm was prepared. The prepared copper foil was immersed for 2 minutes in a surface treatment liquid (Amalfa A-10201M, manufactured by MEC Co., Ltd.). Next, the copper foil taken out from the surface treatment solution was washed with water, neutralized by immersing in an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of 5% by mass for 20 seconds, washed again with water and dried. The surface roughness Rz of the copper foil subjected to the roughening treatment was measured in accordance with JIS B 0601 using Dektak 150 manufactured by ULVAC. The results are shown in Table 1.

（銅箔の貼り付け）
上記のようにして形成した密着層の上に、上記の粗面化処理した銅箔を重ね合わせ、次いで、カーボン治具を用いて２０ＭＰａの熱圧着圧力を付与しながら、真空中にて２１５℃の温度で２０分間加熱して、密着層と銅箔とを貼り合わせた。
以上のようにして、銅基板と絶縁層と密着層と銅箔とがこの順で積層された金属ベース基板を作製した。 (Attaching copper foil)
On the adhesion layer formed as described above, the above roughened copper foil is overlaid, and then a thermocompression bonding pressure of 20 MPa is applied using a carbon jig while being 215 ° C. in vacuum. The adhesive layer and the copper foil were bonded together by heating at a temperature of 20 minutes.
As described above, a metal base substrate in which the copper substrate, the insulating layer, the adhesion layer, and the copper foil were laminated in this order was manufactured.

［本発明例２］
塗布法によるポリイミド樹脂製絶縁層の形成において、ポリアミック酸溶液とアルミナ粒子分散液とを混合するときのポリイミド樹脂とアルミナ粒子の含有比率を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例１と同様にして金属ベース基板を作製した。 [Invention Example 2]
In the formation of the polyimide resin insulating layer by the coating method, except that the content ratio of the polyimide resin and alumina particles when mixing the polyamic acid solution and the alumina particle dispersion was changed to the values shown in Table 1 below, A metal base substrate was produced in the same manner as in Invention Example 1.

［本発明例３］
（電着法によるポリイミド樹脂製絶縁層の形成）
セラミック粒子として、アルミナ粒子（比表面積：６０ｍ^２／ｇ）を用意した。用意したアルミナ粒子１．０ｇを、ＮＭＰを６２．５ｇ、１Ｍ２Ｐ（１−メトキシ−２−プロパノール）を１０ｇ、ＡＥ（アミノエーテル）を０．２２ｇの質量で含む混合溶媒に投入し、３０分間超音波処理して、セラミック粒子分散液を調製した。
次いで、ポリイミド溶液と調製したアルミナ粒子分散液とを、固形物（絶縁層）中のポリイミド樹脂とセラミック粒子の含有比率がそれぞれ表１に示す値となるように混合して、セラミック粒子分散ポリイミド溶液を調製した。 [Invention Example 3]
(Formation of polyimide resin insulation layer by electrodeposition)
As ceramic particles, alumina particles (specific surface area: 60 m ² / g) were prepared. 1.0 g of the prepared alumina particles is put into a mixed solvent containing 62.5 g of NMP, 10 g of 1M2P (1-methoxy-2-propanol), and 0.22 g of AE (amino ether), and the mixture exceeds 30 minutes. A ceramic particle dispersion was prepared by sonication.
Next, the polyimide solution and the prepared alumina particle dispersion are mixed so that the content ratios of the polyimide resin and the ceramic particles in the solid (insulating layer) are the values shown in Table 1, respectively. Was prepared.

調製したセラミック粒子分散ポリイミド溶液を、５０００ｒｐｍの回転速度で撹拌しながら、その溶液に水を２１ｇ滴下して、ポリイミド粒子を析出させて電着液を調製した。 While stirring the prepared ceramic particle-dispersed polyimide solution at a rotational speed of 5000 rpm, 21 g of water was dropped into the solution to deposit polyimide particles to prepare an electrodeposition solution.

調製した電着液に、厚み０．３ｍｍで３０ｍｍ×２０ｍｍの銅基板と、ステンレス電極とを浸漬した。次いで、銅基板を正極、ステンレス電極を負極として、１００Ｖの直流電圧を印加して、銅基板の表面に電着層を、加熱によって生成する絶縁層の厚みが１０μｍとなるように形成した。次に、電着層を形成した銅基板を、大気雰囲気下、２５０℃で３分間加熱して、電着層を乾燥させて、銅基板の表面に樹脂混合物製絶縁層を形成して、絶縁層付き銅基板を得た。 A copper substrate having a thickness of 0.3 mm and a thickness of 30 mm × 20 mm and a stainless steel electrode were immersed in the prepared electrodeposition liquid. Next, a DC voltage of 100 V was applied using the copper substrate as the positive electrode and the stainless steel electrode as the negative electrode, and an electrodeposition layer was formed on the surface of the copper substrate so that the thickness of the insulating layer generated by heating was 10 μm. Next, the copper substrate on which the electrodeposition layer was formed was heated at 250 ° C. for 3 minutes in an air atmosphere to dry the electrodeposition layer to form an insulating layer made of a resin mixture on the surface of the copper substrate. A copper substrate with a layer was obtained.

（金属ベース基板の作製）
得られた絶縁層付き銅基板を用いたこと以外は、本発明例１と同様にして金属ベース基板を作製した。 (Production of metal base substrate)
A metal base substrate was produced in the same manner as in Invention Example 1 except that the obtained copper substrate with an insulating layer was used.

［比較例１〜４］
比較例１、２では、銅箔の表面処理液の浸漬時間および銅箔と密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例１と同様にして金属ベース基板を作製した。
比較例３では、密着層の厚みおよび銅箔と密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例１と同様にして金属ベース基板を作製した。
比較例４では、密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例１と同様にして金属ベース基板を作製した。 [Comparative Examples 1-4]
In Comparative Examples 1 and 2, the immersion time of the copper foil surface treatment solution and the thermocompression bonding pressure of the copper foil and the adhesive layer were changed to the values shown in Table 1 below, in the same manner as in Example 1 of the present invention. A metal base substrate was produced.
In Comparative Example 3, a metal base substrate was produced in the same manner as Example 1 except that the thickness of the adhesion layer and the thermocompression bonding pressure between the copper foil and the adhesion layer were changed to the values shown in Table 1 below.
In Comparative Example 4, a metal base substrate was produced in the same manner as in Invention Example 1 except that the thermocompression pressure of the adhesion layer was changed to the values shown in Table 1 below.

［比較例５〜８］
比較例５、６では、銅箔の表面処理液の浸漬時間および銅箔と密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例２と同様にして金属ベース基板を作製した。
比較例３では、密着層の厚みおよび銅箔と密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例２と同様にして金属ベース基板を作製した。
比較例４では、密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例２と同様にして金属ベース基板を作製した。 [Comparative Examples 5 to 8]
In Comparative Examples 5 and 6, the immersion time of the copper foil surface treatment solution and the thermocompression bonding pressure of the copper foil and the adhesive layer were changed to the values shown in Table 1 below, in the same manner as in Example 2 of the present invention. A metal base substrate was produced.
In Comparative Example 3, a metal base substrate was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the adhesion layer and the thermocompression bonding pressure of the copper foil and the adhesion layer were changed to the values shown in Table 1 below.
In Comparative Example 4, a metal base substrate was produced in the same manner as in Example 2 except that the thermocompression pressure of the adhesion layer was changed to the values shown in Table 1 below.

［評価］
本発明例１〜３および比較例１〜８で作製した金属ベース基板について、以下の項目を評価した。その結果を表１に示す。 [Evaluation]
The following items were evaluated for the metal base substrates prepared in Invention Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 8. The results are shown in Table 1.

（銅箔の密着層側のＲｍｒ（０．５μｍ））
金属ベース基板を樹脂埋めし、ＣＰ（クロスセクションポリッシ）加工により、金属ベース基板を研磨して断面を露出させた。露出した金属ベース基板の断面を、ＳＥＭ／ＥＤＸを用いて観察して、銅の元素マッピング像を得た。得られた銅の元素マッピング像を二値化して、銅箔の断面像を得た。得られた銅箔の断面像から銅箔の輪郭曲線を得て、この輪郭曲線に基づいてアボット負荷曲線を作成した。得られたアボット負荷曲線からＲｍｒ（０．５μｍ）を求めた。 (Rmr (0.5 μm) on the adhesion layer side of the copper foil)
The metal base substrate was filled with resin, and the cross section was exposed by polishing the metal base substrate by CP (cross section polish) processing. The cross section of the exposed metal base substrate was observed using SEM / EDX to obtain a copper element mapping image. The obtained copper element mapping image was binarized to obtain a cross-sectional image of the copper foil. An outline curve of the copper foil was obtained from the cross-sectional image of the obtained copper foil, and an Abbott load curve was created based on the outline curve. Rmr (0.5 μm) was determined from the obtained Abbott load curve.

（耐電圧）
耐電圧は、株式会社計測技術研究所製の多機能安全試験器７４４０を用いて測定した。金属ベース基板の銅基板と銅箔に電極（φ６ｍｍ）をそれぞれ配置した。配置した電極を電源に接続し、６０００Ｖまで３０秒で昇圧した。銅基板と銅箔との間に流れる電流値が５０００μＡになった時点の電圧を絶縁膜の耐電圧とした。 (Withstand voltage)
The withstand voltage was measured using a multifunctional safety tester 7440 manufactured by Measurement Technology Laboratory. Electrodes (φ6 mm) were respectively arranged on the copper substrate and the copper foil of the metal base substrate. The arranged electrode was connected to a power source, and the pressure was increased to 6000 V in 30 seconds. The voltage at the time when the value of the current flowing between the copper substrate and the copper foil reached 5000 μA was taken as the withstand voltage of the insulating film.

（熱抵抗）
熱抵抗は、ＭｅｎｔｏｒＧｒａｐｈｉｃｓ社製のＴ３Ｓｔｅｒを用いて測定した。
発熱体パッケージはＴＯ−３Ｐを用いた。測定条件は、加熱電流：１０Ａ、測定電流：１０ｍＡ、測定時間：１２０秒、加熱時間：６０秒とした。 (Thermal resistance)
The thermal resistance was measured using T3Ster manufactured by Mentor Graphics.
TO-3P was used as the heating element package. The measurement conditions were heating current: 10 A, measurement current: 10 mA, measurement time: 120 seconds, and heating time: 60 seconds.

（銅箔のピール強度）
ピール強度は、株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロン万能材料試験機を用いて測定した。測定条件は、ＪＩＳＣ６４８１に準拠して、金属ベース基板の銅箔を密着層から１８０度の角度で、剥離速度５０ｍｍ／分で引き剥がしたときのピール強度を測定した。 (Peel strength of copper foil)
The peel strength was measured using a Tensilon universal material testing machine manufactured by A & D Corporation. The measurement conditions were based on JIS C 6481. The peel strength was measured when the copper foil of the metal base substrate was peeled from the adhesion layer at an angle of 180 degrees and at a peeling rate of 50 mm / min.

本発明例１の金属ベース基板と比較例１〜４の金属ベース基板とを比較すると、それぞれ絶縁層の組成と厚みは同じであるが、銅箔の密着層側のＲｍｒ（０．５μｍ）が本発明の範囲よりも低い比較例１〜４の金属ベース基板は、いずれも熱抵抗率が高くなった。これは、比較例１〜４の金属ベース基板は、Ｒｍｒ（０．５μｍ）が低くなりすぎたため、銅箔と絶縁層との間の距離が長くなり、銅箔の熱が密着層を介して絶縁層に伝わりにくくなったと考えられる。
なお、比較例１〜４の金属ベース基板において、銅箔の密着層側のＲｍｒ（０．５μｍ）が本発明の範囲よりも低くなった理由は、次のとおりである。
比較例１、２、３の金属ベース基板は、密着層の厚さと比較して銅箔の密着層側の表面粗さＲｚを低くしすぎたためである。また銅箔と密着層の熱圧着圧力が小さいため、密着層が押し潰されずに、密着層が元の厚さを維持していることも原因の一つと考えられる。比較例４の金属ベース基板は、銅箔と密着層の熱圧着圧力を低くしすぎたためである。 When the metal base substrate of Invention Example 1 and the metal base substrates of Comparative Examples 1 to 4 are compared, the composition and thickness of the insulating layer are the same, but the Rmr (0.5 μm) on the adhesion layer side of the copper foil is The metal base substrates of Comparative Examples 1 to 4 lower than the range of the present invention all had high thermal resistivity. This is because the Rmr (0.5 μm) of the metal base substrates of Comparative Examples 1 to 4 is too low, so the distance between the copper foil and the insulating layer becomes long, and the heat of the copper foil passes through the adhesion layer It is thought that it became difficult to be transmitted to the insulating layer.
In addition, in the metal base board | substrate of Comparative Examples 1-4, the reason why Rmr (0.5 micrometer) by the side of the adhesion layer of copper foil became lower than the range of the present invention is as follows.
This is because the metal base substrates of Comparative Examples 1, 2, and 3 made the surface roughness Rz on the adhesion layer side of the copper foil too low compared to the thickness of the adhesion layer. Moreover, since the thermocompression bonding pressure between the copper foil and the adhesion layer is small, the adhesion layer is not crushed and the adhesion layer maintains the original thickness. This is because the metal base substrate of Comparative Example 4 made the thermocompression bonding pressure between the copper foil and the adhesion layer too low.

本発明例２、３の金属ベース基板と比較例５〜８の金属ベース基板とを比較すると、それぞれ絶縁層の組成と厚みは同じであるが、銅箔の密着層側のＲｍｒ（０．５μｍ）が本発明の範囲よりも低い比較例５〜８の金属ベース基板は、上記の場合と同様に、いずれも熱抵抗率が高くなった。 When comparing the metal base substrates of Invention Examples 2 and 3 and the metal base substrates of Comparative Examples 5 to 8, the composition and thickness of the insulating layer are the same, but the Rmr (0.5 μm on the adhesion layer side of the copper foil). As for the metal base substrate of Comparative Examples 5-8 whose lower than the range of this invention, the thermal resistivity became high similarly to said case.

［本発明例４〜１６］
絶縁層の作成方法、樹脂の材料、セラミック粒子の材料および比表面積、樹脂とセラミック粒子の含有比率、密着層の厚み、銅箔と密着層の熱圧着圧力を、下記の表１に示す値に変えたこと以外は、本発明例１と同様にして、金属ベース基板を作製した。得られた金属ベース基板について、本発明例１と同様に上記の項目を評価した。その結果を表２に示す。 [Invention Examples 4 to 16]
Insulation layer creation method, resin material, ceramic particle material and specific surface area, resin / ceramic particle content ratio, adhesion layer thickness, copper foil and adhesion layer thermocompression pressure are the values shown in Table 1 below. A metal base substrate was produced in the same manner as Example 1 except for the change. About the obtained metal base substrate, said item was evaluated similarly to Example 1 of this invention. The results are shown in Table 2.

絶縁層のセラミック粒子として比表面積が１ｍ^２／ｇ以上であるアルミナ粒子を用い、セラミック粒子の含有量が５体積％以上６０体積％以下の範囲内とされた本発明例４〜９および本発明例１５〜１６の金属ベース基板は、絶縁層の作成方法および絶縁層の樹脂材料に関わらず、特に優れた耐電圧を維持しつつ、熱抵抗が低下した。
セラミック粒子として比表面積が１ｍ^２/ｇ未満のものを用いた本発明例１０、１４の金属ベース基板では、耐電圧を２ｋＶとするためには、絶縁層の厚みを厚くする必要があり、これにより熱抵抗がわずかに上昇した。
セラミック粒子の含有量が５体積％未満とされた本発明例１１の金属ベース基板は、絶縁層の熱伝導性が低くなったため、熱抵抗がわずかに上昇した。
セラミック粒子の含有量が６０体積％を超えた本発明例１２の金属ベース基板は、耐電圧を２ｋＶとするためには、絶縁層の厚みを厚くする必要があり、これにより熱抵抗がわずかに上昇した。
セラミック粒子としてＢＮ（窒化ホウ素）粒子を用いた本発明例１３、１４の金属ベース基板では、耐電圧を２ｋＶとするためには、絶縁層の厚みを厚くする必要があり、これにより熱抵抗がわずかに上昇した。 Inventive examples 4 to 9 and the present invention in which alumina particles having a specific surface area of 1 m ² / g or more are used as the ceramic particles of the insulating layer, and the content of the ceramic particles is in the range of 5 to 60 volume%. In the metal base substrates of Examples 15 to 16, regardless of the method of forming the insulating layer and the resin material of the insulating layer, the thermal resistance was reduced while maintaining particularly excellent withstand voltage.
In the metal base substrates of Examples 10 and 14 of the present invention using ceramic particles having a specific surface area of less than 1 m ² / g, it is necessary to increase the thickness of the insulating layer in order to make the withstand voltage 2 kV. Caused a slight increase in thermal resistance.
In the metal base substrate of Invention Example 11 in which the content of the ceramic particles was less than 5% by volume, the thermal resistance of the insulating layer was lowered, and thus the thermal resistance was slightly increased.
In the metal base substrate of Example 12 of the present invention in which the content of ceramic particles exceeds 60% by volume, it is necessary to increase the thickness of the insulating layer in order to achieve a withstand voltage of 2 kV, which slightly reduces the thermal resistance. Rose.
In the metal base substrates of Invention Examples 13 and 14 using BN (boron nitride) particles as ceramic particles, it is necessary to increase the thickness of the insulating layer in order to achieve a withstand voltage of 2 kV. Slightly increased.

また、密着層の厚さが厚く、銅箔の密着層側の表面粗さＲｚが高い本発明例１５、１６の金属ベース基板では、ピール強度が向上した。これは、密着層と銅箔との接触面積が大きくなることにより、密着層と銅箔との密着性が向上したためであると考えられる。 Moreover, in the metal base substrates of Invention Examples 15 and 16 having a thick adhesion layer and a high surface roughness Rz on the adhesion layer side of the copper foil, the peel strength was improved. This is considered to be because the adhesion between the adhesion layer and the copper foil was improved by increasing the contact area between the adhesion layer and the copper foil.

１モジュール
２金属ベース基板
３電子部品
４はんだ
１０金属基板
２０絶縁層
２１樹脂
２２セラミック粒子
２５界面
３０密着層
４０金属箔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Module 2 Metal base substrate 3 Electronic component 4 Solder 10 Metal substrate 20 Insulating layer 21 Resin 22 Ceramic particle 25 Interface 30 Adhesion layer 40 Metal foil

Claims

A metal base substrate in which a metal substrate, an insulating layer, an adhesion layer, and a metal foil are laminated in this order,
A metal base substrate having a relative load length ratio of 20% or more of an abbott load curve of the metal foil at a position 0.5 μm away from the interface between the insulating layer and the adhesion layer to the adhesion layer side .