JP3155860B2 - 金属ベース回路基板及び製造方法 - Google Patents
金属ベース回路基板及び製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気機器、通信機、自動
車等に用いられる電子部品に用いられる金属ベース回路
基板に関するものである。
車等に用いられる電子部品に用いられる金属ベース回路
基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属ベース回路基板は、ハイパワー分野
に使用されるため、その基板の絶縁層には、高耐電圧性
及び高熱伝導性といった性能が要求される。熱伝導性を
発現させるため、従来の金属ベース回路基板において
は、無機系充填材を高充填した樹脂を金属基板上に塗
布、積層し絶縁層を形成している。
に使用されるため、その基板の絶縁層には、高耐電圧性
及び高熱伝導性といった性能が要求される。熱伝導性を
発現させるため、従来の金属ベース回路基板において
は、無機系充填材を高充填した樹脂を金属基板上に塗
布、積層し絶縁層を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような無
機系充填材を高充填した樹脂によって形成された絶縁層
は、充填材の充填率が高くなるにつれて、樹脂と充填材
の界面の欠陥が多くなり、かつボイドの巻き込みが多く
なるため絶縁性が低下し、耐電圧性が低下する。そこ
で、耐電圧性を向上させるためには、熱伝導性を向上さ
せる場合とは逆に充填材の充填率を低くする必要がある
が、当然熱伝導性が低下する。このように、従来の金属
ベース回路基板では高耐電圧性及び高熱伝導性（低い熱
抵抗）を兼備することは難しいという問題があった。
機系充填材を高充填した樹脂によって形成された絶縁層
は、充填材の充填率が高くなるにつれて、樹脂と充填材
の界面の欠陥が多くなり、かつボイドの巻き込みが多く
なるため絶縁性が低下し、耐電圧性が低下する。そこ
で、耐電圧性を向上させるためには、熱伝導性を向上さ
せる場合とは逆に充填材の充填率を低くする必要がある
が、当然熱伝導性が低下する。このように、従来の金属
ベース回路基板では高耐電圧性及び高熱伝導性（低い熱
抵抗）を兼備することは難しいという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、高熱伝導性で、かつ高耐
電圧性を有する金属ベース回路基板を供給することにあ
る。
電圧性を有する金属ベース回路基板を供給することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、金属基
板上に積層された絶縁層上に回路が形成された金属ベー
ス回路基板において、絶縁層が充填材と樹脂の混合物よ
り形成されたものであり、該充填材の含有率が異なる層
を二層以上有してなる金属ベース回路基板であって、絶
縁層中の充填材の含有率が異なる層のうち、充填材の含
有率が最も低い層の、下記（ａ）に示すＦ／Ｌで表せる
値が０．４以下であり、その層の厚さが０．１μｍ〜１
０μｍである。（ａ）前記絶縁層に金属基板と平行な直
線を引き、該直線が前記充填材を切る長さ（Ｆ）の絶縁
層の全長（Ｌ）に対する割合を（Ｆ／Ｌ）で表す。
板上に積層された絶縁層上に回路が形成された金属ベー
ス回路基板において、絶縁層が充填材と樹脂の混合物よ
り形成されたものであり、該充填材の含有率が異なる層
を二層以上有してなる金属ベース回路基板であって、絶
縁層中の充填材の含有率が異なる層のうち、充填材の含
有率が最も低い層の、下記（ａ）に示すＦ／Ｌで表せる
値が０．４以下であり、その層の厚さが０．１μｍ〜１
０μｍである。（ａ）前記絶縁層に金属基板と平行な直
線を引き、該直線が前記充填材を切る長さ（Ｆ）の絶縁
層の全長（Ｌ）に対する割合を（Ｆ／Ｌ）で表す。
【０００６】そして本発明の金属べース回路基板の製造
方法の特徴は、金属基板上に充填材と樹脂の混合物より
なる絶縁材料を積層し樹脂の硬化温度まで５０℃／分以
上の昇温速度で昇温することによって絶縁材料中の充填
材を沈降、硬化させて、充填材の含有率が異なる層を二
層以上有する絶縁層を形成し、絶縁層中の充填材の含有
率が異なる層のうち、その含有率が最も低い層のＦ／Ｌ
で表せる値が０．４以下であり、その層の厚さが０．１
μｍ〜１０μｍであるようにし、さらに該絶縁層上に導
電性金属箔からなる回路を形成することにあり、又もう
一つの本発明の製造方法の特徴は、金属基板上に充填材
と樹脂の混合物からなる絶縁材料を積層し、樹脂の硬化
温度まで５０℃／分より遅い昇温速度で昇温し２乃至５
分保持することによって充填材を硬化させて、さらにそ
の上に該絶縁材料とは充填材の含有率が異なる一種以上
の、充填材と樹脂の混合物からなる絶縁材料を順次積層
して充填材の含有率が異なる層を二層以上有する絶縁層
を形成し、絶縁層中の充填材の含有率が異なる層のう
ち、その含有率が最も低い層のＦ／Ｌで表せる値が０．
４以下であり、その層の厚さが０．１μｍ〜１０μｍで
あるようにした後、該絶縁層上に導電性金属箔からなる
回路を形成することにある。
方法の特徴は、金属基板上に充填材と樹脂の混合物より
なる絶縁材料を積層し樹脂の硬化温度まで５０℃／分以
上の昇温速度で昇温することによって絶縁材料中の充填
材を沈降、硬化させて、充填材の含有率が異なる層を二
層以上有する絶縁層を形成し、絶縁層中の充填材の含有
率が異なる層のうち、その含有率が最も低い層のＦ／Ｌ
で表せる値が０．４以下であり、その層の厚さが０．１
μｍ〜１０μｍであるようにし、さらに該絶縁層上に導
電性金属箔からなる回路を形成することにあり、又もう
一つの本発明の製造方法の特徴は、金属基板上に充填材
と樹脂の混合物からなる絶縁材料を積層し、樹脂の硬化
温度まで５０℃／分より遅い昇温速度で昇温し２乃至５
分保持することによって充填材を硬化させて、さらにそ
の上に該絶縁材料とは充填材の含有率が異なる一種以上
の、充填材と樹脂の混合物からなる絶縁材料を順次積層
して充填材の含有率が異なる層を二層以上有する絶縁層
を形成し、絶縁層中の充填材の含有率が異なる層のう
ち、その含有率が最も低い層のＦ／Ｌで表せる値が０．
４以下であり、その層の厚さが０．１μｍ〜１０μｍで
あるようにした後、該絶縁層上に導電性金属箔からなる
回路を形成することにある。
【０００７】以下、図面により本発明を詳細に説明す
る。本発明の金属ベース回路基板は図１、図２、図３に
示すように、金属基板１上に形成されている絶縁層２は
充填材と樹脂の混合物より形成されており、該充填材の
含有率が異なる二層以上の層３、４、５を有している。
これらの層は三層より多い場合でも本願発明の目的を達
成することができる。充填材の含有率は、通常、体積含
有率で示すのが一般的であるが、測定が困難であるの
で、下記（ａ）に示す断面の写真観察によって判定でき
る充填材の割合で表す。この含有率の表示法は、体積含
有率そのものではないが、体積含有率のパラメーターと
みなすことができる。
る。本発明の金属ベース回路基板は図１、図２、図３に
示すように、金属基板１上に形成されている絶縁層２は
充填材と樹脂の混合物より形成されており、該充填材の
含有率が異なる二層以上の層３、４、５を有している。
これらの層は三層より多い場合でも本願発明の目的を達
成することができる。充填材の含有率は、通常、体積含
有率で示すのが一般的であるが、測定が困難であるの
で、下記（ａ）に示す断面の写真観察によって判定でき
る充填材の割合で表す。この含有率の表示法は、体積含
有率そのものではないが、体積含有率のパラメーターと
みなすことができる。
【０００８】これらの各層の境界面は充填材の含有率の
変化が大きい面とし、その決定方法は次の方法による。
たとえば、絶縁層の断面を走査型顕微鏡写真を肉眼で
観察して充填材の含有率の変化が大きい面を境界面とす
る方法、走査型顕微鏡写真による絶縁層の断面に数μ
ｍ間隔で金属基板と平行な直線を引き、その直線が充填
材を切る長さの全長に対する割合の変化が大きい面を決
定する方法等がある。において数μｍ間隔の平行直線
の巾はできるだけ小さい方がよい。
変化が大きい面とし、その決定方法は次の方法による。
たとえば、絶縁層の断面を走査型顕微鏡写真を肉眼で
観察して充填材の含有率の変化が大きい面を境界面とす
る方法、走査型顕微鏡写真による絶縁層の断面に数μ
ｍ間隔で金属基板と平行な直線を引き、その直線が充填
材を切る長さの全長に対する割合の変化が大きい面を決
定する方法等がある。において数μｍ間隔の平行直線
の巾はできるだけ小さい方がよい。
【０００９】上記の方法によって決定された境界層によ
って形成される層のうち、充填材の含有率が最も低い層
のＦ／Ｌで表せる値が０．４を越えると樹脂と充填材と
の界面での欠陥が多くなり、気泡の巻き込みが発生する
ため、耐電圧性が著しく低下する。また、充填材の含有
率が最も低い層の厚さは耐電圧性向上の面からは厚けれ
ば厚いほどよいが、熱伝導性を考慮すると０．１μｍ〜
１０μｍが望ましい。さらに好ましくは、０．５μｍ〜
５μｍである。１０μｍを越えると熱伝導性が低下し、
金属ベース回路基板の有する高熱伝導性という特徴を十
分発揮することができない。０．１μｍ以下であると絶
縁層中の気泡に起因する絶縁破壊を防止することができ
ないので好ましくはない。
って形成される層のうち、充填材の含有率が最も低い層
のＦ／Ｌで表せる値が０．４を越えると樹脂と充填材と
の界面での欠陥が多くなり、気泡の巻き込みが発生する
ため、耐電圧性が著しく低下する。また、充填材の含有
率が最も低い層の厚さは耐電圧性向上の面からは厚けれ
ば厚いほどよいが、熱伝導性を考慮すると０．１μｍ〜
１０μｍが望ましい。さらに好ましくは、０．５μｍ〜
５μｍである。１０μｍを越えると熱伝導性が低下し、
金属ベース回路基板の有する高熱伝導性という特徴を十
分発揮することができない。０．１μｍ以下であると絶
縁層中の気泡に起因する絶縁破壊を防止することができ
ないので好ましくはない。
【００１０】充填材の含有率がＦ／Ｌで表せる値が０．
４以下の低い層を形成させる方法としては、充填材を沈
降させる方法又は塗布、積層する方法が可能である。充
填材を沈降させる方法の場合、充填材の粒子径、形状、
充填率、樹脂の粘度、温度条件等を適切に選定すること
により、絶縁層中の充填材を沈降させ、絶縁層中に充填
材の含有率の異なる層を二層形成することができる。
４以下の低い層を形成させる方法としては、充填材を沈
降させる方法又は塗布、積層する方法が可能である。充
填材を沈降させる方法の場合、充填材の粒子径、形状、
充填率、樹脂の粘度、温度条件等を適切に選定すること
により、絶縁層中の充填材を沈降させ、絶縁層中に充填
材の含有率の異なる層を二層形成することができる。
【００１１】例えば、絶縁材料を形成する樹脂としてエ
ポキシ樹脂を使用する場合は、充填材を含有したエポキ
シ樹脂を、樹脂の硬化温度１５０乃至２００℃まで５０
℃／分以上の昇温速度で急激に昇温することによってエ
ポキシ樹脂の粘度が低下し、充填材が沈降するので、充
填材の含有率がＦ／Ｌで表せる値が０．４以下の低い層
を形成させることができる。
ポキシ樹脂を使用する場合は、充填材を含有したエポキ
シ樹脂を、樹脂の硬化温度１５０乃至２００℃まで５０
℃／分以上の昇温速度で急激に昇温することによってエ
ポキシ樹脂の粘度が低下し、充填材が沈降するので、充
填材の含有率がＦ／Ｌで表せる値が０．４以下の低い層
を形成させることができる。
【００１２】又、金属基板上に充填材の充填率の異なる
絶縁材料を二層以上塗布、又は積層する方法の場合は、
例えば金属基板上に先ず充填材の充填率の高い絶縁材料
を塗布し、樹脂の硬化温度１５０乃至２００℃まで５０
℃／分より遅い昇温速度でゆっくり昇温し、１５０乃至
２００℃の温度で２乃至５分程度保持して硬化させ、一
層目を形成する。さらにその層の上に一層目とは異なる
充填材含有率の絶縁材料を塗布、積層し一層目と同様の
条件で二層目を硬化させる。三層以上を形成する場合は
さらにこれを繰り返せばよい。このように遅い昇温速度
で昇温したり、低い温度で維持するときは、エポキシ樹
脂の粘度が高いので充填材の沈降が起こらない。
絶縁材料を二層以上塗布、又は積層する方法の場合は、
例えば金属基板上に先ず充填材の充填率の高い絶縁材料
を塗布し、樹脂の硬化温度１５０乃至２００℃まで５０
℃／分より遅い昇温速度でゆっくり昇温し、１５０乃至
２００℃の温度で２乃至５分程度保持して硬化させ、一
層目を形成する。さらにその層の上に一層目とは異なる
充填材含有率の絶縁材料を塗布、積層し一層目と同様の
条件で二層目を硬化させる。三層以上を形成する場合は
さらにこれを繰り返せばよい。このように遅い昇温速度
で昇温したり、低い温度で維持するときは、エポキシ樹
脂の粘度が高いので充填材の沈降が起こらない。
【００１３】上記のように形成される絶縁層中の各層を
構成する樹脂と充填材の種類は、同じものでも異なるも
のでもよい。又、充填材の含有率が最も低い場合として
は、充填材を含まない樹脂のみを用いてもよい。
構成する樹脂と充填材の種類は、同じものでも異なるも
のでもよい。又、充填材の含有率が最も低い場合として
は、充填材を含まない樹脂のみを用いてもよい。
【００１４】充填材の種類としては酸化アルミニウム、
窒化アルミニウム、窒化珪素、シリカ、窒化ホウ素等が
用いられる。また、これらを混合して用いてもかまわな
い。また、充填材の粒子径は充填材を沈降させるために
は平均粒子径が大きいほど好ましいが、通常、０．１乃
至２０μｍ程度のものがよい。さらに好ましくは、１乃
至１０μｍである。
窒化アルミニウム、窒化珪素、シリカ、窒化ホウ素等が
用いられる。また、これらを混合して用いてもかまわな
い。また、充填材の粒子径は充填材を沈降させるために
は平均粒子径が大きいほど好ましいが、通常、０．１乃
至２０μｍ程度のものがよい。さらに好ましくは、１乃
至１０μｍである。
【００１５】また、樹脂の種類としてはエポキシ樹脂、
フェノール樹脂及びポリイミド樹脂が使用できるが、低
粘度の樹脂を用いることが好ましい。また、絶縁層全体
の充填材の含有率は充填材の含有率の低い層の厚み等に
関係してくるが、熱伝導性、絶縁性の両面から考えると
３０〜８０体積％であることが好ましい。
フェノール樹脂及びポリイミド樹脂が使用できるが、低
粘度の樹脂を用いることが好ましい。また、絶縁層全体
の充填材の含有率は充填材の含有率の低い層の厚み等に
関係してくるが、熱伝導性、絶縁性の両面から考えると
３０〜８０体積％であることが好ましい。
【００１６】また、本発明に使用される金属基板１は、
板厚０．３〜５．０ｍｍ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。ま
た、導電性金属箔６は銅、アルミニウム、ニッケル、
鉄、錫、銀、チタニウムのいずれか、または、これらの
金属を２種類以上含む合金及びそれぞれの金属を使用し
たクラッド箔が用いられる。この時の箔の製法方法は電
解法でも圧延法で作製したものでもよい。
板厚０．３〜５．０ｍｍ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。ま
た、導電性金属箔６は銅、アルミニウム、ニッケル、
鉄、錫、銀、チタニウムのいずれか、または、これらの
金属を２種類以上含む合金及びそれぞれの金属を使用し
たクラッド箔が用いられる。この時の箔の製法方法は電
解法でも圧延法で作製したものでもよい。
【００１７】
【作用】絶縁層を充填材の含有率が低い層を含めた多層
構造とすることにより、耐電圧性の低下を防止すること
ができるのは、充填材の含有率が高い層に多く巻き込ま
れた気泡が原因となって生じる絶縁破壊を、充填材の含
有率が小さい層を存在させることによって防止すること
ができるからである。しかも絶縁層中の充填材の充填率
を低下することなく上記構造を形成できるので熱伝導性
を低下させることなく、絶縁性を向上することができ
る。
構造とすることにより、耐電圧性の低下を防止すること
ができるのは、充填材の含有率が高い層に多く巻き込ま
れた気泡が原因となって生じる絶縁破壊を、充填材の含
有率が小さい層を存在させることによって防止すること
ができるからである。しかも絶縁層中の充填材の充填率
を低下することなく上記構造を形成できるので熱伝導性
を低下させることなく、絶縁性を向上することができ
る。
【００１８】
【実施例】以下、実施例について具体的に説明する。 ［実施例１］１．５ｍｍ厚さのアルミニウム基板上に酸
化アルミニウムを充填材（平均粒子径；５μｍ、破砕
粉）として５０体積％含有したエポキシ樹脂により、厚
さ８２μｍとなるように絶縁層を形成し、６０℃／分の
昇温速度で昇温し１５０℃とし、５分間保持してＢステ
ージ状態としたものの上に、厚さ３５μｍの銅箔を張り
合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させて金
属ベース回路基板を作製した。
化アルミニウムを充填材（平均粒子径；５μｍ、破砕
粉）として５０体積％含有したエポキシ樹脂により、厚
さ８２μｍとなるように絶縁層を形成し、６０℃／分の
昇温速度で昇温し１５０℃とし、５分間保持してＢステ
ージ状態としたものの上に、厚さ３５μｍの銅箔を張り
合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させて金
属ベース回路基板を作製した。
【００１９】この基板を切断し、その断面を走査型電子
顕微鏡（ＤＳ−１３０、明石ビームテクノロジー製）
で、加速電圧２０ｋＶ、倍率５０６倍という条件で撮影
した写真で確認された構造のモデル図を図１に示すよう
に絶縁層中には２層が認められた。ここで絶縁層中の層
別の充填材の含有率は、次の方法によって求めた。
顕微鏡（ＤＳ−１３０、明石ビームテクノロジー製）
で、加速電圧２０ｋＶ、倍率５０６倍という条件で撮影
した写真で確認された構造のモデル図を図１に示すよう
に絶縁層中には２層が認められた。ここで絶縁層中の層
別の充填材の含有率は、次の方法によって求めた。
【００２０】（充填材の含有率Ｆ／Ｌの求め方）走査型
電子顕微鏡で倍率１０５００倍で撮影した時の各層の写
真における充填材の存在割合を統計処理することにより
求めた。すなわち、図４に示すように基板と平行な直線
を引き、充填材を切る長さｆ1,ｆ2 ，・・・・ｆn の合
計Ｆとしたとき、充填材の含有率＝Ｆ／Ｌとした。ここ
で、Ｆは、Ｆ＝ｆ1 ＋ｆ2 ＋・・・・＋ｆn である。
電子顕微鏡で倍率１０５００倍で撮影した時の各層の写
真における充填材の存在割合を統計処理することにより
求めた。すなわち、図４に示すように基板と平行な直線
を引き、充填材を切る長さｆ1,ｆ2 ，・・・・ｆn の合
計Ｆとしたとき、充填材の含有率＝Ｆ／Ｌとした。ここ
で、Ｆは、Ｆ＝ｆ1 ＋ｆ2 ＋・・・・＋ｆn である。
【００２１】具体的には、１０ｃｍの長さの線分に占め
る充填材の長さを算出し、全長に対する割合を統計処理
することにより求めた。
る充填材の長さを算出し、全長に対する割合を統計処理
することにより求めた。
【００２２】測定の結果、２層目に充填材の含有率の低
い層が認められ、その層の厚みは４μｍであり、充填材
の含有率はＦ／Ｌで表せる値が０．３３であった。又、
この基板を用いて絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。
絶縁破壊電圧の測定法はＪＩＳ Ｃ２１１０で規定して
いる段階昇圧法（ＡＣ電圧）にて測定した。また、熱抵
抗測定については、下記の方法にて測定した。その結果
を表１に示すが、絶縁破壊電圧は５．０ｋＶ、熱抵抗は
０．６８℃／Ｗであった。
い層が認められ、その層の厚みは４μｍであり、充填材
の含有率はＦ／Ｌで表せる値が０．３３であった。又、
この基板を用いて絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。
絶縁破壊電圧の測定法はＪＩＳ Ｃ２１１０で規定して
いる段階昇圧法（ＡＣ電圧）にて測定した。また、熱抵
抗測定については、下記の方法にて測定した。その結果
を表１に示すが、絶縁破壊電圧は５．０ｋＶ、熱抵抗は
０．６８℃／Ｗであった。
【００２３】（熱抵抗の測定法）金属ベース絶縁基板の
導電性金属箔をエッチングして１０×１５ｍｍのパッド
部を形成し、この上にトランジスター（TO220 、株式会
社東芝製）をはんだ付けする。金属板面側を冷却し、ト
ランジスターに通電して、絶縁層を挟んだトランジスタ
ー側と金属板側の温度差と通電量より熱抵抗を測定した
（電気化学工業（株）製デンカＨＩＴＴプレートのカタ
ログに記載されている方法）。
導電性金属箔をエッチングして１０×１５ｍｍのパッド
部を形成し、この上にトランジスター（TO220 、株式会
社東芝製）をはんだ付けする。金属板面側を冷却し、ト
ランジスターに通電して、絶縁層を挟んだトランジスタ
ー側と金属板側の温度差と通電量より熱抵抗を測定した
（電気化学工業（株）製デンカＨＩＴＴプレートのカタ
ログに記載されている方法）。
【００２４】［実施例２］１．５ｍｍ厚さのアルミニウ
ム基板上に最初に酸化アルミニウムを充填材（平均粒子
径；５μｍ、破砕粉）として５０体積％含有したエポキ
シ樹脂により、厚さ５４μｍとなるように絶縁層を形成
し、６０℃／分の昇温速度で昇温し２００℃で５分間保
持して硬化させた。つぎに、その上に同じ充填材含有率
のエポキシ樹脂を用い厚さ３０μｍとなるように絶縁層
を形成し、８０℃で５分間保持して硬化させＢステージ
状態としたものの上に、厚さ３５μｍの銅箔を張り合わ
せた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させて金属ベ
ース回路基板を作製した。
ム基板上に最初に酸化アルミニウムを充填材（平均粒子
径；５μｍ、破砕粉）として５０体積％含有したエポキ
シ樹脂により、厚さ５４μｍとなるように絶縁層を形成
し、６０℃／分の昇温速度で昇温し２００℃で５分間保
持して硬化させた。つぎに、その上に同じ充填材含有率
のエポキシ樹脂を用い厚さ３０μｍとなるように絶縁層
を形成し、８０℃で５分間保持して硬化させＢステージ
状態としたものの上に、厚さ３５μｍの銅箔を張り合わ
せた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させて金属ベ
ース回路基板を作製した。
【００２５】この基板を切断し、実施例１と同じ条件で
走査型電子顕微鏡観察した。この写真を図５に示す。ま
たこの写真で確認された構造のモデル図を図２に示すよ
うに、絶縁層中に３層が認められた。各層の充填材の含
有率の測定の結果、２層目に充填材の含有率の低い層が
認められ、その層の厚みは６μｍであり、充填材の含有
率はＦ／Ｌで表せる値が０．３６であった。又、この基
板を用いて絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。その結
果を表１に示すが、絶縁破壊電圧は５．５ｋＶ、熱抵抗
は０．７３℃／Ｗであった。
走査型電子顕微鏡観察した。この写真を図５に示す。ま
たこの写真で確認された構造のモデル図を図２に示すよ
うに、絶縁層中に３層が認められた。各層の充填材の含
有率の測定の結果、２層目に充填材の含有率の低い層が
認められ、その層の厚みは６μｍであり、充填材の含有
率はＦ／Ｌで表せる値が０．３６であった。又、この基
板を用いて絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。その結
果を表１に示すが、絶縁破壊電圧は５．５ｋＶ、熱抵抗
は０．７３℃／Ｗであった。
【００２６】［実施例３］１．５ｍｍ厚さのアルミニウ
ム基板上に最初に酸化アルミニウムを充填材（平均粒子
径；５μｍ、破砕粉）として５０体積％含有したエポキ
シ樹脂を用い、厚さ３２μｍとなるように絶縁層を形成
し、４０℃／分の昇温速度で昇温し２００℃とし、５分
間保持して硬化させた。つぎに、その上に酸化アルミニ
ウムを充填材として３５体積％含有したエポキシ樹脂に
より、厚さ９μｍとなるように絶縁層を形成し、４０℃
／分の昇温速度で昇温し２００℃とし、５分間保持して
硬化させた。さらにその上に最初に使用したエポキシ樹
脂を用い厚さ４２μｍとなるように絶縁層を形成し、８
０℃で５分間保持して硬化させＢステージ状態としたも
のの上に、厚さ３５μｍの銅箔を張り合わせた後、１５
０℃、５時間で絶縁層を硬化させて金属ベース回路基板
を作製した。
ム基板上に最初に酸化アルミニウムを充填材（平均粒子
径；５μｍ、破砕粉）として５０体積％含有したエポキ
シ樹脂を用い、厚さ３２μｍとなるように絶縁層を形成
し、４０℃／分の昇温速度で昇温し２００℃とし、５分
間保持して硬化させた。つぎに、その上に酸化アルミニ
ウムを充填材として３５体積％含有したエポキシ樹脂に
より、厚さ９μｍとなるように絶縁層を形成し、４０℃
／分の昇温速度で昇温し２００℃とし、５分間保持して
硬化させた。さらにその上に最初に使用したエポキシ樹
脂を用い厚さ４２μｍとなるように絶縁層を形成し、８
０℃で５分間保持して硬化させＢステージ状態としたも
のの上に、厚さ３５μｍの銅箔を張り合わせた後、１５
０℃、５時間で絶縁層を硬化させて金属ベース回路基板
を作製した。
【００２７】この基板を切断し、実施例１と同じ条件で
走査型電子顕微鏡観察した。この写真で確認されたモデ
ル図を図３に示すように、絶縁層中に３層が認められ
た。各層の充填材の含有率の測定の結果、３層目に充填
材の含有率の低い層が認められ、その層の厚みは９μｍ
であり、充填材の含有率はＦ／Ｌで表せる値が０．３３
であった。又、この基板を用いて絶縁破壊電圧及び熱抵
抗を測定した。その結果を表１に示すが、絶縁破壊電圧
は６．１ｋＶ、熱抵抗は０．８５℃／Ｗであった。
走査型電子顕微鏡観察した。この写真で確認されたモデ
ル図を図３に示すように、絶縁層中に３層が認められ
た。各層の充填材の含有率の測定の結果、３層目に充填
材の含有率の低い層が認められ、その層の厚みは９μｍ
であり、充填材の含有率はＦ／Ｌで表せる値が０．３３
であった。又、この基板を用いて絶縁破壊電圧及び熱抵
抗を測定した。その結果を表１に示すが、絶縁破壊電圧
は６．１ｋＶ、熱抵抗は０．８５℃／Ｗであった。
【００２８】［比較例１］比較例１として、１．５ｍｍ
厚のアルミニウム板の上に、酸化アルミニウム充填材が
５０体積％含有されたエポキシ樹脂を用い、厚さ８０μ
ｍの絶縁層を形成し８０℃で５分間保持して硬化させＢ
ステージ状態としたものの上に、厚さ３５μｍの銅箔を
張り合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させ
て金属ベース回路基板を作製した。この基板を切断し断
面研磨機で鏡面とした後、実施例１と同様走査型電子顕
微鏡で断面写真を撮影した。その写真より、絶縁層の充
填材の分布は一様で充填材の含有率の異なる層の存在は
認められなかった。また、実施例１と同様な測定方法で
絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。その結果を表１に
示したが、絶縁破壊電圧は３．８ｋＶ、熱抵抗は０．７
２℃／Ｗであった。
厚のアルミニウム板の上に、酸化アルミニウム充填材が
５０体積％含有されたエポキシ樹脂を用い、厚さ８０μ
ｍの絶縁層を形成し８０℃で５分間保持して硬化させＢ
ステージ状態としたものの上に、厚さ３５μｍの銅箔を
張り合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させ
て金属ベース回路基板を作製した。この基板を切断し断
面研磨機で鏡面とした後、実施例１と同様走査型電子顕
微鏡で断面写真を撮影した。その写真より、絶縁層の充
填材の分布は一様で充填材の含有率の異なる層の存在は
認められなかった。また、実施例１と同様な測定方法で
絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。その結果を表１に
示したが、絶縁破壊電圧は３．８ｋＶ、熱抵抗は０．７
２℃／Ｗであった。
【００２９】［比較例２］比較例２として、１．５ｍｍ
厚のアルミニウム板上に実施例１と同じ含有率の絶縁材
料を５２μｍの厚みに塗布し、昇温速度３０℃／分、２
００℃、５分間という条件で硬化させた。それ以降の操
作を実施例２と同様な方法で金属ベース基板を作製し
た。実施例１と同様な測定方法で断面観察、絶縁破壊電
圧及び熱抵抗を測定した。充填材の含有率の低い層の厚
みは１μｍであり、その含有率はＦ／Ｌで表せる値が
０．４３であった。また、絶縁破壊電圧は４．２ｋＶ、
熱抵抗は０．７２℃／Ｗであった（表１参照）。
厚のアルミニウム板上に実施例１と同じ含有率の絶縁材
料を５２μｍの厚みに塗布し、昇温速度３０℃／分、２
００℃、５分間という条件で硬化させた。それ以降の操
作を実施例２と同様な方法で金属ベース基板を作製し
た。実施例１と同様な測定方法で断面観察、絶縁破壊電
圧及び熱抵抗を測定した。充填材の含有率の低い層の厚
みは１μｍであり、その含有率はＦ／Ｌで表せる値が
０．４３であった。また、絶縁破壊電圧は４．２ｋＶ、
熱抵抗は０．７２℃／Ｗであった（表１参照）。
【００３０】［比較例３］比較例３として、１．５ｍｍ
厚のアルミニウム板上に酸化アルミニウム充填材を４５
体積％含有したエポキシ樹脂を５２μｍの厚みに塗布
し、昇温速度７０℃／分、２００℃、５分間という条件
で硬化させ、それ以降の操作は実施例２と同様な方法で
金属ベース基板を作製した。実施例１と同様な測定方法
で断面観察、絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。その
結果、充填材の含有率の低い層の厚みは１４μｍでその
含有率はＦ／Ｌで表せる値が０．２５で、絶縁破壊電圧
は６．２ｋＶ、熱抵抗は１．０９℃／Ｗであった（表１
参照）。
厚のアルミニウム板上に酸化アルミニウム充填材を４５
体積％含有したエポキシ樹脂を５２μｍの厚みに塗布
し、昇温速度７０℃／分、２００℃、５分間という条件
で硬化させ、それ以降の操作は実施例２と同様な方法で
金属ベース基板を作製した。実施例１と同様な測定方法
で断面観察、絶縁破壊電圧及び熱抵抗を測定した。その
結果、充填材の含有率の低い層の厚みは１４μｍでその
含有率はＦ／Ｌで表せる値が０．２５で、絶縁破壊電圧
は６．２ｋＶ、熱抵抗は１．０９℃／Ｗであった（表１
参照）。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、金属ベー
ス回路基板の絶縁層を充填材の含有率が異なる層が二層
以上で構成され、しかも特定な構造を有しているので、
熱伝導性が高く（熱抵抗が低く）耐電圧が高い優れた金
属ベース回路基板を得ることができる。
ス回路基板の絶縁層を充填材の含有率が異なる層が二層
以上で構成され、しかも特定な構造を有しているので、
熱伝導性が高く（熱抵抗が低く）耐電圧が高い優れた金
属ベース回路基板を得ることができる。
【図１】本発明の一例である実施例１の金属ベース回路
基板の構造を示す図である。
基板の構造を示す図である。
【図２】本発明の一例である実施例２の金属ベース回路
基板の構造を示す図である。
基板の構造を示す図である。
【図３】本発明の一例である実施例３の金属ベース回路
基板の構造を示す図である。
基板の構造を示す図である。
【図４】充填材の含有率Ｆ／Ｌを具体的に求める図であ
る。
る。
【図５】本発明の一例である実施例２の金属ベース回路
基板の構造を示す図２におけるＡ部分の倍率５０６倍の
走査型顕微鏡の写真である。
基板の構造を示す図２におけるＡ部分の倍率５０６倍の
走査型顕微鏡の写真である。
１：金属基板 ２：絶縁層 ３：充填材の充填率の異なる層 ４：充填材の充填率の異なる層 ５：充填材の充填率の異なる層 ６：導電性金属箔からなる回路 ７：樹脂 ８：充填材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−77397（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−280398（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−106774（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 1/05 H05K 3/44
Claims (3)
- 【請求項１】金属基板上に積層された絶縁層上に回路が
形成された金属ベース回路基板において、該絶縁層が充
填材と樹脂の混合物より形成されたものであり、該絶縁
層は充填材の含有率が異なる層を二層以上有することを
特徴とする金属ベース回路基板であって、絶縁層中の充
填材の含有率が異なる層のうち、その含有率が最も低い
層の、下記（ａ）に示すＦ／Ｌで表せる値が０．４以下
であり、その層の厚さが０．１μｍ〜１０μｍであるこ
とを特徴とする金属ベース回路基板。（ａ）前記絶縁層
に金属基板と平行な直線を引き、該直線が前記充填材を
切る長さ（Ｆ）の絶縁層の全長（Ｌ）に対する割合を
（Ｆ／Ｌ）で表す。 - 【請求項２】金属基板上に充填材と樹脂の混合物よりな
る絶縁材料を積層し樹脂の硬化温度まで５０℃／分以上
の昇温速度で昇温することによって充填材を沈降させ硬
化させて、充填材の含有率が異なる層を二層以上有する
絶縁層を形成し、絶縁層中の充填材の含有率が異なる層
のうち、その含有率が最も低い層のＦ／Ｌで表せる値が
０．４以下であり、その層の厚さが０．１μｍ〜１０μ
ｍであるようにし、さらに該絶縁層上に導電性金属箔か
らなる回路を形成することを特徴とする金属ベース回路
基板の製造方法。 - 【請求項３】金属基板上に充填材と樹脂の混合物からな
る絶縁材料を積層し樹脂の硬化温度まで５０℃／分より
遅い昇温速度で昇温し２乃至５分保持することによって
充填材を硬化させて、さらに、その上に該絶縁材料とは
充填材の含有率が異なる一種以上の、充填材と樹脂の混
合物からなる絶縁材料を順次積層して、充填材の含有率
が異なる層を二層以上有する絶縁層を形成し、絶縁層中
の充填材の含有率が異なる層のうち、その含有率が最も
低い層のＦ／Ｌで表せる値が０．４以下であり、その層
の厚さが０．１μｍ〜１０μｍであるようにした後、該
絶縁層上に導電性金属箔からなる回路を形成することを
特徴とする金属ベース回路基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11519293A JP3155860B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 金属ベース回路基板及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11519293A JP3155860B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 金属ベース回路基板及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310825A JPH06310825A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3155860B2 true JP3155860B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=14656635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11519293A Expired - Fee Related JP3155860B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 金属ベース回路基板及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155860B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100770A (ja) | 2004-09-01 | 2006-04-13 | Toyota Industries Corp | 回路基板のベース板の製造方法及び回路基板のベース板並びにベース板を用いた回路基板 |
| JP2010050240A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Toyota Industries Corp | 熱伝導性樹脂シートの製造方法及び製造装置 |
| JP5640121B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2014-12-10 | 日本発條株式会社 | 回路基板用積層板及び金属ベース回路基板 |
| US20230282791A1 (en) * | 2020-07-29 | 2023-09-07 | Kyocera Corporation | Wiring board, light emitting element mounting-use package, and light emitting device |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP11519293A patent/JP3155860B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06310825A (ja) | 1994-11-04 |
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