JP3149070B2 - 配線基板 - Google Patents
配線基板Info
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Description
車等に用いられる電子部品に用いられる配線基板に関す
るものである。
上に絶縁層を介してパターン化された金属箔を設けた配
線基板がある。なお、基板貼着用の金属箔としては、例
えば、銅箔もしくは銅表面に亜鉛を主成分(90重量%
以上)とする合金メッキを施した銅箔を用いることがで
きる(特公昭59−12039号公報)。
用いた配線基板は、通常、パワー半導体素子が搭載され
て高温下で用いられ、また部品が半田付けされている銅
箔回路は通常正極で用いられる。しかしながら、かかる
配線基板は60℃以上の高温下で銅箔側が正極で金属ベ
ース板側に負極の直流電圧もしくは交流半波が印加され
ると、銅もしくは亜鉛がイオン化してマイグレーション
をおこし、短時間で絶縁破壊を起こす課題があった。
レーションを防ぎ、高温下で一方向の極性の電圧が印加
される場合の耐電圧特性を改良することにある。
電性基板上に絶縁層を介して導電回路部が設けられ、基
板温度が60℃以上で、該導電回路部と該導電性基板と
の間に一方向の極性の電圧が印加される配線基板であっ
て、前記導電回路部は、全ての部分において、アルミニ
ウム、チタニウム、鉄、ニッケル、錫、鉛、銀のいずれ
か又はこれらの金属1種以上を50%以上含有する合金
を有する第1の金属層と、銅からなる第2の金属層とを
備え、該第1の金属層は前記絶縁層側に接して設けられ
ている配線基板である本発明の配線基板によって達成さ
れる。
立つ。まず導電性基板としては、板厚0.3〜5.0m
m程度のアルミニウム、銅、ステンレス、鉄等の金属ま
たは金属合金板が用いられる。導電性基板上に設けられ
る絶縁層としては、30〜500μm程度のガラスエポ
キシ樹脂、無機フィラー充填エポキシ樹脂等が用いられ
る。
とを備えており、絶縁層側に接して設けられる第1の金
属層は、1μmから1mm程度の厚みのアルミニウム、
チタニウム、鉄、ニッケル、錫、鉛、銀のいずれか又は
これらの金属の1種以上を50%以上含有する合金等が
用いられる。なお、合金の場合はこれらの金属1種以上
を90%以上含有することが好ましい。これらの金属の
1種以上の含有が50%より少い合金の場合は、金属イ
オンのマイグレーションが起こり、絶縁破壊を起こしや
すくなるので好ましくない。第2の金属層は5μmから
1.0mm程度の厚みの銅が用いられる。
とを接合した金属箔に限らず、金属接合箔の間に、第
3,第4の任意の金属箔(層)が接合されていてもかま
わない(即ち、第1の金属層と第2の金属層とは接して
設けられていなくても良い)。さらに絶縁層に貼り合わ
された該金属接合箔面上に任意に金属が接合されてもか
まわない。
製法としては、圧延法、電気メッキ法、溶融メッキ法等
を用いることができる。
は、塩化第二鉄、塩化アンモニウム、硫酸/過酸化水素
水で、1つのエッチング液で両金属を同時に、もしくは
エッチング液を変え2回以上にわたりエッチングして回
路を形成する。
ター、ダイオード、トライアック、サイリスター等の半
導体素子が搭載される。また必要に応じ抵抗、コンデン
サー等の受動素子、外部リード端子が取り付けられパッ
ケージ化される。
ターンと金属ベース板間にパターン側が正極でベース金
属板側が負極のすくなくとも直流電圧およびまたは交流
半波の極性が12Vから10,000Vの一定電圧が印
加され、また金属ベース基板のすくなくとも一部が60
℃以上の温度となる環境で、絶縁破壊を抑え、従来の配
線基板よりも飛躍的に寿命を伸ばすことができた。
タニウム、鉄、ニッケル、錫、鉛、銀又はこれらの合金
等で導電回路部の一部を構成することでマイグレーショ
ンを抑えて絶縁破壊を抑えることができることを見出し
た。その原因については、必ずしも明確ではないが、ア
ルミニウム、チタニウム、鉄、ニッケル、錫、鉛、銀が
不動態を形成し、この不動態によってマイグレーション
が防止されるものと考えられる。
日刊工業新聞社出版「金属表面技術便覧」昭和59年初
版5刷発行8ページ)でPH6.8から7.2におい
て、標準酸化還元電位が+0.5V以上で不動態を形成
する金属である。
れる、PH6.8から7.2前後の中性付近で腐食して
イオンが生成しやすいクロム、銅、マグネシウム、亜鉛
等の金属はマイグレーションを起こしやすいが、本発明
に係るアルミニウム、チタニウム、鉄、ニッケル、錫、
鉛、銀は不動態をつくり金属酸化物を構成するため、マ
イグレーションが起こりにくく、高温下での長期耐電圧
信頼性が高いものと想定される。
前に不動態を形成する処理を行っていないが、上記見地
からあらかじめ不動態を形成する処理を行った後、絶縁
層に貼り合わせることは効果的と想定される。
箔としてアルミニウムと銅との接合箔を用い、アルミニ
ウム箔側を絶縁層に接して貼り合わせ、半田付けを要す
る銅箔部面を形成するとともに超音波ワイヤーボンディ
ングに不要な銅箔部をエッチング除去してアルミニウム
部面を露出形成した配線基板を提案した(特開昭59−
33894号公報)。ここで、アルミニウムと銅との接
合箔を用い、アルミニウム箔側を絶縁層に接して貼り合
わせる構成は本願発明の構成と近似しているが、上記公
報における接合箔はアルミニウム,銅をそれぞれ配線と
して用いるものであり、本願発明のように銅箔からのマ
イグレーションを防ぐため銅箔と絶縁層の間にアルミニ
ウム等の金属層を設けるものではない。また本願発明は
基板温度が60℃以上という比較的高温下において、銅
箔側が正極で金属ベース板側が負極の直流電圧もしくは
交流半波が印加される厳しい条件下で、銅もしくは亜鉛
がイオン化してマイグレーションをおこし、短時間で絶
縁破壊を起こす課題を解決することを目的とすることで
上記公報に公開された発明とは相違する。
る銅接合箔が貼り合わされた配線基板について図面に基
づき説明する。
の断面図、図2はさらに半導体素子が搭載され電子回路
用基板として用いられている配線基板の断面図である。
以下に説明する各実施例において、配線基板の基本構成
は変わらないので図1及び図2を用いて説明する。 〔実施例1〕図1に示すように、金属ベース板1に3.
0mm厚のアルミニウム板を用い、これに150μmの
エポシキ樹脂からなる絶縁層2を介して5μmの鉄を3
5μmの銅箔に圧延により接合した異種金属接合箔3
(4は銅箔)を鉄を絶縁層側にして貼り合わせた。つぎ
に、銅を硫酸/過酸化水素水系のエッチング液でエッチ
ングして回路形成を行ったのち、鉄を塩化第二鉄でエッ
チングし、回路形成をおこなった。これに半導体素子6
としてバイポーラトランジスターを6個、外部リード端
子8を半田5を介して搭載しプラスチックパッケージ7
を貼り合わせたのち、シリコーンゲルおよび樹脂9で封
止した(図2)。
℃高温槽内に保持し、基板温度が125℃となった後、
交流半波、1,000Vピーク(波高値)をパターン側
を正極、金属ベース板側を負極にして印加した。その結
果、絶縁破壊した寿命の平均時間(以下、平均寿命とい
う)は200時間であった。 〔実施例2〕金属ベース板1に1.0mm厚のアルミニ
ウム板を用い、これに80μmの無機フィラー充填エポ
キシ樹脂の絶縁層2を介して、5μmのニッケルを10
5μmの銅箔に電気メッキした異種金属接合箔3(4は
銅箔)をニッケル側を絶縁層側にして貼り合わせた。つ
ぎに銅とニッケルを塩化第二鉄のエッチング液で同時に
回路形成を行った。これに半導体素子6としてダイオー
ドを4個、外部リード端子8を半田5を介して搭載しプ
ラスチックパッケージ7を貼り合わせたのち、樹脂9で
封止した(図2)。
℃高温槽内に保持し、基板温度が125℃となった後、
直流電圧400Vをパターン側を正極、金属ベース板側
を負極にして印加した。その結果、平均寿命は1,50
0時間であった。 〔実施例3〕金属ベース板1に1.5mm厚のアルミニ
ウム板を用い、これに80μmのガラスエポキシのプリ
プレグ接着材の絶縁層2を介して、5μmの錫を105
μmの銅箔に溶融メッキした異種金属接合箔3(4は銅
箔)を錫を絶縁層側にして貼り合わせた。つぎに銅と錫
を塩化第二鉄のエッチング液で同時に回路形成を行っ
た。これに半導体素子6としてダイオードを4個、外部
リード端子8を半田5を介して搭載しプラスチックパッ
ケージ7を貼り合わせたのち、樹脂9で封止した。
℃高温槽内に保持し、基板温度が125℃となった後、
直流電圧400Vをパターン側を正極、金属ベース板側
を負極にして印加した。その結果、平均寿命は1,00
0時間であった。 〔実施例4〕金属ベース板1に2.0mm厚のアルミニ
ウム板を用い、これに150μmの無機フィラー充填エ
ポキシ樹脂の絶縁層2を介して、20μmのアルミニウ
ムを100μmの銅箔に圧延により接合した異種金属接
合箔3(4は銅箔)をアルミニウムを絶縁層側にして貼
り合わせた。これをアルミニウムについてはカセイソー
ダ液、Cuについては過酸化水素/硫酸混合液によりエ
ッチングを行い回路を形成した。この後、以下実施例1
と同様にバイポーラトランジスターを実装した。
℃高温槽内に保持し、基板温度が125℃となった後、
交流半波、1,000Vピーク(波高値)をパターン側
を正極、金属ベース板側を負極にして印加した。その結
果、平均寿命は250時間であった。 〔実施例5〕実施例1と同じ構成で完成した製品10個
を、70℃高温槽内に保持し、基板温度が70℃となっ
た後、交流半波、1,000Vピーク(波高値)をパタ
ーン側を正極、金属ベース板側を負極にして印加した。
その結果、平均寿命は2500時間であった。 〔比較例1〕実施例1において35μm銅箔のみを絶縁
層に貼り合わせたサンプルを作製し寿命試験を行った。
その結果、平均寿命は、2時間であった。 〔比較例2〕実施例2において35μm銅箔に3μmの
クロムをメッキし、クロムを絶縁層側にして貼り合わせ
たサンプルを作製し寿命試験を行った。その結果、平均
寿命は1.7時間であった。 〔比較例3〕実施例3において35μm銅箔に5μmの
亜鉛をメッキし、亜鉛を絶縁層側にして貼り合わせたサ
ンプルを作製し寿命試験を行った。その結果、平均寿命
は、1.7時間であった。 〔比較例4〕実施例4においてAl/Cu接合箔の代わ
りに100μmの圧延銅箔を絶縁層に貼り合わせ、回路
を形成した後、同様に製品を10個作製し寿命試験を行
った。その結果、平均寿命は、2時間であった。 〔比較例5〕比較例1と同じ構成で完成した製品10個
を、70℃高温槽内に保持し、基板温度が70℃となっ
た後、交流半波、1,000Vピーク(波高値)をパタ
ーン側を正極、金属ベース板側を負極にして印加した。
その結果、平均寿命は114時間であった。 〔比較例6〕実施例1と同じ構成で完成した製品10個
を、25℃の室温に保持し、基板温度が25℃であるこ
とを確認した後、交流半波、1,000Vピーク(波高
値)をパターン側を正極、金属ベース板側を負極にして
印加した。その結果、平均寿命は3500時間であっ
た。 〔比較例7〕実施例1の製品の代りに、異種金属接合箔
3に代わりに35μm銅箔のみを貼合せた回路基板を用
いて、実施例1と同じ構成の製品を作製した。この製品
10個を、基板温度を25℃とした以外は比較例5と同
じ条件で寿命試験を行った。その結果、平均寿命は33
90時間であった。
6の結果を表1に示す。なお、表1において、Vpは交流
半波のピーク値を示し、耐久時間比は、実施例/比較例
又は比較例/比較例を示す。
れば、導電回路部が、アルミニウム、チタニウム、鉄、
ニッケル、錫、鉛、銀のいずれか又はこれらの金属1種
以上を50%以上含有する合金を有する第1の金属層
と、銅からなる第2の金属層とを備え、該第1の金属層
は前記絶縁層側に接して設けられるようにすることによ
り、配線基板にすくなくとも局部的に60℃以上の温度
とパターン側が正極でベース金属板側が負極の直流電圧
もしくは交流半波等の一方向の極性の電圧が長時間印加
されても、各種イオンのマイグレーションが起こらず、
絶縁破壊の起こりにくい高い絶縁性を有する配線基板を
提供することができた。
銅箔と異種金属箔の接合箔が異種金属箔側を絶縁層にし
て貼り合わせた配線基板の断面図である。
搭載され電子回路用基板として用いられている配線基板
の断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 導電性基板上に絶縁層を介して導電回路
部が設けられ、基板温度が60℃以上で、該導電回路部
と該導電性基板との間に一方向の極性の電圧が印加され
る配線基板であって、 前記導電回路部は、全ての部分において、アルミニウ
ム、チタニウム、鉄、ニッケル、錫、鉛、銀のいずれか
又はこれらの金属1種以上を50%以上含有する合金を
有する第1の金属層と、銅からなる第2の金属層とを備
え、該第1の金属層は前記絶縁層側に接して設けられて
いる配線基板。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03255493A JP3149070B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP03255493A JP3149070B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 配線基板 |
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JPH06232521A JPH06232521A (ja) | 1994-08-19 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03255493A Expired - Fee Related JP3149070B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 配線基板 |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-01-29 JP JP03255493A patent/JP3149070B2/ja not_active Expired - Fee Related
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