JP3358694B2 - 金属ベース多層回路基板 - Google Patents
金属ベース多層回路基板Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属ベース多層回
路基板の改良に関するもので、放熱特性に優れ、しかも
高い絶縁破壊電圧値を有し信頼性の高い金属ベース多層
回路基板に関する。
路基板の改良に関するもので、放熱特性に優れ、しかも
高い絶縁破壊電圧値を有し信頼性の高い金属ベース多層
回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ハイパワー分野において、放
熱特性に優れるので発熱量の大きい電子部品を搭載でき
ることから金属ベース回路基板が用いられてきた。金属
ベース回路基板は、金属板上にエポキシ樹脂等の樹脂に
無機フィラーを充填した絶縁剤を数十μｍ程度に塗布し
た後、その上に導電箔を張り合わせ、更に前記導電箔を
加工して回路を形成した構造を有するものである。
熱特性に優れるので発熱量の大きい電子部品を搭載でき
ることから金属ベース回路基板が用いられてきた。金属
ベース回路基板は、金属板上にエポキシ樹脂等の樹脂に
無機フィラーを充填した絶縁剤を数十μｍ程度に塗布し
た後、その上に導電箔を張り合わせ、更に前記導電箔を
加工して回路を形成した構造を有するものである。
【０００３】しかし、近年の電子部品搭載基板の一層の
高密度化の要求は厳しく、前記金属ベース回路基板では
満足できないことがあり、前記金属ベース回路基板の上
に、更に回路基板を積層して、制御回路と出力回路の一
体化をはかった金属ベース多層回路基板が用いられるよ
うになってきた（特開平４−１１９６９６号公報）。
高密度化の要求は厳しく、前記金属ベース回路基板では
満足できないことがあり、前記金属ベース回路基板の上
に、更に回路基板を積層して、制御回路と出力回路の一
体化をはかった金属ベース多層回路基板が用いられるよ
うになってきた（特開平４−１１９６９６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報が開示している金属ベース多層回路基板は、金属ベー
ス回路基板の上に絶縁接着剤層を介して回路基板を積層
し、前記絶縁接着剤層を硬化して作製するのが一般的で
あるが、積層、硬化の工程において、積層する時の圧力
のバラツキ、積層する回路基板と絶縁接着剤層との硬化
収縮量の相違による残留応力等に原因して、絶縁破壊電
圧値が低い場合があるという問題点があった。
報が開示している金属ベース多層回路基板は、金属ベー
ス回路基板の上に絶縁接着剤層を介して回路基板を積層
し、前記絶縁接着剤層を硬化して作製するのが一般的で
あるが、積層、硬化の工程において、積層する時の圧力
のバラツキ、積層する回路基板と絶縁接着剤層との硬化
収縮量の相違による残留応力等に原因して、絶縁破壊電
圧値が低い場合があるという問題点があった。
【０００５】このため、高電圧動作する高発熱性部品を
金属ベース多層回路基板上に搭載する場合には、金属ベ
ース回路基板のもつ高い熱伝導性を犠牲にして、絶縁接
着剤層の厚みを厚くし絶縁性を確保しなければならない
ので、回路基板の高密度化の観点からは満足できるもの
でなかった。
金属ベース多層回路基板上に搭載する場合には、金属ベ
ース回路基板のもつ高い熱伝導性を犠牲にして、絶縁接
着剤層の厚みを厚くし絶縁性を確保しなければならない
ので、回路基板の高密度化の観点からは満足できるもの
でなかった。
【０００６】本発明の目的は、金属ベース多層回路基板
の改良に関するもので、熱放散性に優れ、しかも高い絶
縁破壊電圧値を有し信頼性が高い金属ベース多層回路基
板を提供することにある。
の改良に関するもので、熱放散性に優れ、しかも高い絶
縁破壊電圧値を有し信頼性が高い金属ベース多層回路基
板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属板の少な
くとも一主面上に、少なくとも一面に第一の回路導体を
有する絶縁回路基板と第二の回路導体とを絶縁接着剤層
を介して積層した金属ベース多層回路基板であって、前
記絶縁回路基板はくり貫き加工され、前記第二の回路導
体に重ならないように配置されており、しかも前記第二
の回路導体の端面から前記絶縁回路基板の端部との距離
が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする金属ベース多
層回路基板である。
くとも一主面上に、少なくとも一面に第一の回路導体を
有する絶縁回路基板と第二の回路導体とを絶縁接着剤層
を介して積層した金属ベース多層回路基板であって、前
記絶縁回路基板はくり貫き加工され、前記第二の回路導
体に重ならないように配置されており、しかも前記第二
の回路導体の端面から前記絶縁回路基板の端部との距離
が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする金属ベース多
層回路基板である。
【０００８】又、本発明は、前記絶縁接着剤層の厚みが
５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする前
記の金属ベース多層回路基板であり、更に、前記第一の
回路導体の前記絶縁接着剤層に接する部分の厚みが３５
μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする前記の
金属ベース多層回路基板である。
５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする前
記の金属ベース多層回路基板であり、更に、前記第一の
回路導体の前記絶縁接着剤層に接する部分の厚みが３５
μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする前記の
金属ベース多層回路基板である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図を用いて
さらに詳細に説明する。
さらに詳細に説明する。
【００１０】図１に本発明の金属ベース多層回路基板の
構成の一例を示す。絶縁基板４の両面に第一の回路導体
５を有する絶縁回路基板６と第二の回路導体３とが絶縁
接着剤層２を介して金属板１上に積層、一体化された構
造を有する。
構成の一例を示す。絶縁基板４の両面に第一の回路導体
５を有する絶縁回路基板６と第二の回路導体３とが絶縁
接着剤層２を介して金属板１上に積層、一体化された構
造を有する。
【００１１】本発明では、金属板１上に形成された第二
の回路導体３と絶縁回路基板６との最短距離は０．５ｍ
ｍ以上である。ここで前記最短距離は、図１中記号Ａで
例示したのように、第二の回路導体３の側面（以下端面
という）が絶縁接着剤層２と接する部分と絶縁基板４の
側面（以下端面という）が絶縁接着剤層２と接する部分
との間の距離の内で最も短いものを示す。最短距離が
０．５ｍｍより小さくなると、積層時の圧力等や上層基
板の硬化収縮等の残留応力により金属ベース回路基板の
絶縁破壊電圧値が低下する。このため、金属ベース回路
基板の絶縁信頼性を確保するためには、第二の回路導体
３と絶縁基板４との距離を０．５ｍｍ以上、好ましくは
１．０ｍｍ以上とすることが望ましい。一方、第二の回
路導体３と絶縁基板４との距離が２０．０ｍｍ超えると
絶縁信頼性は向上するが、実装密度が低下し、回路基板
として実使用上問題となる。
の回路導体３と絶縁回路基板６との最短距離は０．５ｍ
ｍ以上である。ここで前記最短距離は、図１中記号Ａで
例示したのように、第二の回路導体３の側面（以下端面
という）が絶縁接着剤層２と接する部分と絶縁基板４の
側面（以下端面という）が絶縁接着剤層２と接する部分
との間の距離の内で最も短いものを示す。最短距離が
０．５ｍｍより小さくなると、積層時の圧力等や上層基
板の硬化収縮等の残留応力により金属ベース回路基板の
絶縁破壊電圧値が低下する。このため、金属ベース回路
基板の絶縁信頼性を確保するためには、第二の回路導体
３と絶縁基板４との距離を０．５ｍｍ以上、好ましくは
１．０ｍｍ以上とすることが望ましい。一方、第二の回
路導体３と絶縁基板４との距離が２０．０ｍｍ超えると
絶縁信頼性は向上するが、実装密度が低下し、回路基板
として実使用上問題となる。
【００１２】絶縁接着剤層２は樹脂中に無機フィラーを
充填したものが主に用いられる。樹脂としては接着性、
電気絶縁性の面よりエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブ
チラール等が用いられ、特に金属との接着性と電気絶縁
性に優れることからエポキシ樹脂が好ましく用いられ
る。無機フィラーとしては酸化アルミニウム、酸化珪
素、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、
窒化硼素等が用いられる。とりわけ、電気絶縁性に優
れ、しかも熱伝導性に優れる酸化アルミニウムや酸化珪
素、窒化硼素が好んで用いられる。また、無機フィラー
の他にガラス繊維、ガラスクロス、無機ファイバー等を
混ぜてもかまわない。
充填したものが主に用いられる。樹脂としては接着性、
電気絶縁性の面よりエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブ
チラール等が用いられ、特に金属との接着性と電気絶縁
性に優れることからエポキシ樹脂が好ましく用いられ
る。無機フィラーとしては酸化アルミニウム、酸化珪
素、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、
窒化硼素等が用いられる。とりわけ、電気絶縁性に優
れ、しかも熱伝導性に優れる酸化アルミニウムや酸化珪
素、窒化硼素が好んで用いられる。また、無機フィラー
の他にガラス繊維、ガラスクロス、無機ファイバー等を
混ぜてもかまわない。
【００１３】前記絶縁接着剤層２の厚みは５０μｍ以上
２００μｍ以下である。絶縁接着剤層の厚みが５０μｍ
未満であると絶縁信頼性が低下することがあるし、２０
０μｍを超えると絶縁信頼性は確保されものの、熱伝導
性が低下し高発熱量の素子を搭載することができないこ
とがある。特に、７０μｍ以上１５０μｍ以下の場合
に、熱伝導性と絶縁信頼性の両方に優れ、高発熱量の素
子を搭載するのに好適である。
２００μｍ以下である。絶縁接着剤層の厚みが５０μｍ
未満であると絶縁信頼性が低下することがあるし、２０
０μｍを超えると絶縁信頼性は確保されものの、熱伝導
性が低下し高発熱量の素子を搭載することができないこ
とがある。特に、７０μｍ以上１５０μｍ以下の場合
に、熱伝導性と絶縁信頼性の両方に優れ、高発熱量の素
子を搭載するのに好適である。
【００１４】また、第一の回路導体の少なくとも絶縁接
着剤層２に接する部分の厚みは３５μｍ以上１２０μｍ
以下である。３５μｍ未満の場合には、発熱量の大きい
素子を稼働させるために必要な電流を流すと、導体回路
が発熱、熔断して使用できなくなることがあるし、厚さ
が前記範囲を超える場合には、導体回路と金属板、或い
は導体回路と絶縁基板との熱膨張率の差より金属ベース
多層回路基板の絶縁破壊電圧値が低下することがあり、
信頼性に悪影響を及ぼす。
着剤層２に接する部分の厚みは３５μｍ以上１２０μｍ
以下である。３５μｍ未満の場合には、発熱量の大きい
素子を稼働させるために必要な電流を流すと、導体回路
が発熱、熔断して使用できなくなることがあるし、厚さ
が前記範囲を超える場合には、導体回路と金属板、或い
は導体回路と絶縁基板との熱膨張率の差より金属ベース
多層回路基板の絶縁破壊電圧値が低下することがあり、
信頼性に悪影響を及ぼす。
【００１５】本発明では、絶縁回路基板６として、ガラ
スクロス含浸エポキシ樹脂基板で代表される樹脂基板が
主に用いられるが、これに限定されるものではない。無
機フィラーを充填した樹脂を絶縁基板として用い、その
両面に２枚の金属箔を接合した両面樹脂基板、或いは前
記両面樹脂基板において無機フィラーを含まない樹脂を
絶縁基板としたフレキシブル樹脂回路基板、表面を電気
絶縁性とした金属板を絶縁基板とした金属ベース回路基
板、或いはセラミック基板等をも用いることができる。
更に、実装密度を上げるために前記絶縁回路基板は複数
層回路を有す多層回路基板であってもかまわない。
スクロス含浸エポキシ樹脂基板で代表される樹脂基板が
主に用いられるが、これに限定されるものではない。無
機フィラーを充填した樹脂を絶縁基板として用い、その
両面に２枚の金属箔を接合した両面樹脂基板、或いは前
記両面樹脂基板において無機フィラーを含まない樹脂を
絶縁基板としたフレキシブル樹脂回路基板、表面を電気
絶縁性とした金属板を絶縁基板とした金属ベース回路基
板、或いはセラミック基板等をも用いることができる。
更に、実装密度を上げるために前記絶縁回路基板は複数
層回路を有す多層回路基板であってもかまわない。
【００１６】前記絶縁回路基板６を構成する絶縁基板４
の厚さは１００μｍ以上１０００μｍ以下である。絶縁
基板４の厚さが１００μｍ未満であると、絶縁回路基板
６の電気絶縁性が確保されなくなるし、１０００μｍを
超えると絶縁基板の硬化収縮による残留応力が大きくな
り、金属ベース回路基板部分の絶縁信頼性、即ち第二の
導体回路と金属板間の電気絶縁性、等に悪影響を及ぼす
からである。絶縁基板４の厚さが１００μｍ以上１００
０μｍ以下の場合に、絶縁回路基板の電気絶縁性、金属
ベース回路基板の電気絶縁性の両者を確保することがで
きるが、１５０μｍ以上４００μｍ以下の場合がとりわ
け好適である。
の厚さは１００μｍ以上１０００μｍ以下である。絶縁
基板４の厚さが１００μｍ未満であると、絶縁回路基板
６の電気絶縁性が確保されなくなるし、１０００μｍを
超えると絶縁基板の硬化収縮による残留応力が大きくな
り、金属ベース回路基板部分の絶縁信頼性、即ち第二の
導体回路と金属板間の電気絶縁性、等に悪影響を及ぼす
からである。絶縁基板４の厚さが１００μｍ以上１００
０μｍ以下の場合に、絶縁回路基板の電気絶縁性、金属
ベース回路基板の電気絶縁性の両者を確保することがで
きるが、１５０μｍ以上４００μｍ以下の場合がとりわ
け好適である。
【００１７】尚、前記絶縁回路基板を絶縁接着剤層を介
して第二の導体回路を有する金属板に接合する工程は、
プレスを用いて、加熱しながら圧着し、張り合わす方法
（プレス圧着法）を採用するのが一般的であるが、これ
に限定されるものでなく、ラミネーター法等の他の方法
によってもよい。
して第二の導体回路を有する金属板に接合する工程は、
プレスを用いて、加熱しながら圧着し、張り合わす方法
（プレス圧着法）を採用するのが一般的であるが、これ
に限定されるものでなく、ラミネーター法等の他の方法
によってもよい。
【００１８】本発明に使用される金属板１としては、特
に規定するものではないが、アルミニウム、銅、鉄等、
およびその合金等が用いられる。また、その厚みとして
は特に制限はないが０．５ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下の
ものが用いられる。更に、金属板の表面を陽極酸化等に
より絶縁処理したり、熱放射性をあげるために黒色化し
たもの等も用いることができる。
に規定するものではないが、アルミニウム、銅、鉄等、
およびその合金等が用いられる。また、その厚みとして
は特に制限はないが０．５ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下の
ものが用いられる。更に、金属板の表面を陽極酸化等に
より絶縁処理したり、熱放射性をあげるために黒色化し
たもの等も用いることができる。
【００１９】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明
する。
する。
【００２０】
〔実施例１〕金属板に厚さ３．０ｍｍアルミニウムを用
いた金属ベース回路基板（電気化学工業（株）製、商品
名：デンカＨＩＴＴプレート、絶縁接着剤層の厚さ：１
００μｍ、回路導体の厚さ：３００μｍ）の絶縁接着剤
層が露出している部分に、金属ベース回路基板の回路導
体に重ならないようにくり貫き加工したガラスエポキシ
樹脂回路基板（三菱瓦斯化学（株）製、商品名：ＣＣＬ
−Ｅ１７０、絶縁基板の厚さ３００μｍ）を、前記金属
ベース回路基板に積層して金属ベース多層回路基板を作
製した。この時、金属ベース回路基板の回路導体端面か
ら、絶縁基板のガラスエポキシ樹脂端面までの最短距離
が０．６ｍｍとなるようにした。この金属ベース多層回
路基板の金属ベース回路基板上の導体回路（第二の導体
回路）と金属基板の間の絶縁破壊電圧をＪＩＳ Ｃ２１
１０の段階昇圧法にて、熱抵抗を以下に示した方法で測
定した。この結果を表１に示した。
いた金属ベース回路基板（電気化学工業（株）製、商品
名：デンカＨＩＴＴプレート、絶縁接着剤層の厚さ：１
００μｍ、回路導体の厚さ：３００μｍ）の絶縁接着剤
層が露出している部分に、金属ベース回路基板の回路導
体に重ならないようにくり貫き加工したガラスエポキシ
樹脂回路基板（三菱瓦斯化学（株）製、商品名：ＣＣＬ
−Ｅ１７０、絶縁基板の厚さ３００μｍ）を、前記金属
ベース回路基板に積層して金属ベース多層回路基板を作
製した。この時、金属ベース回路基板の回路導体端面か
ら、絶縁基板のガラスエポキシ樹脂端面までの最短距離
が０．６ｍｍとなるようにした。この金属ベース多層回
路基板の金属ベース回路基板上の導体回路（第二の導体
回路）と金属基板の間の絶縁破壊電圧をＪＩＳ Ｃ２１
１０の段階昇圧法にて、熱抵抗を以下に示した方法で測
定した。この結果を表１に示した。
【００２１】＜熱抵抗の測定方法＞金属ベース多層回路
基板の金属ベース回路基板上の回路導体をエッチングし
て、10×15ｍｍのパッド部を形成し、この上にトランジ
スター（TO-220、株式会社東芝製）をはんだ付けする。
次に、前記金属ベース多層回路基板の金属板裏面に放熱
グリース（サンハヤト株式会社、ＳＣＨ−２０）を介し
て放熱フィンを張り合わせ、放熱フィンを空冷しながら
トランジスターに通電し、トランジスター上面と金属板
表面の温度を測定した。トランジスターへの通電電力
と、トランジスターと金属板との温度差より熱抵抗を算
出した（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に於いて、金属ベース
回路基板を金属ベース多層回路基板に置き換えて測
定。）。
基板の金属ベース回路基板上の回路導体をエッチングし
て、10×15ｍｍのパッド部を形成し、この上にトランジ
スター（TO-220、株式会社東芝製）をはんだ付けする。
次に、前記金属ベース多層回路基板の金属板裏面に放熱
グリース（サンハヤト株式会社、ＳＣＨ−２０）を介し
て放熱フィンを張り合わせ、放熱フィンを空冷しながら
トランジスターに通電し、トランジスター上面と金属板
表面の温度を測定した。トランジスターへの通電電力
と、トランジスターと金属板との温度差より熱抵抗を算
出した（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に於いて、金属ベース
回路基板を金属ベース多層回路基板に置き換えて測
定。）。
【００２２】
【表１】
【００２３】〔実施例２〜９〕金属ベース回路基板上の
第二の回路導体から絶縁基板のガラスエポキシ樹脂端面
までの最短距離、ガラスエポキシ樹脂基板の厚み、金属
ベース回路基板の第二の回路導体の厚さ、絶縁接着剤層
の厚さを表１に示した条件で変えた以外は、実施例１と
同一の操作を経て得られたいろいろの金属ベース多層回
路基板について、実施例１と同一の評価を行い実施例２
〜９とした。この結果を表１に示した。
第二の回路導体から絶縁基板のガラスエポキシ樹脂端面
までの最短距離、ガラスエポキシ樹脂基板の厚み、金属
ベース回路基板の第二の回路導体の厚さ、絶縁接着剤層
の厚さを表１に示した条件で変えた以外は、実施例１と
同一の操作を経て得られたいろいろの金属ベース多層回
路基板について、実施例１と同一の評価を行い実施例２
〜９とした。この結果を表１に示した。
【００２４】〔比較例１〕比較の例として、金属ベース
回路基板の第二の導体回路端面からガラスエポキシ樹脂
基板の端面までの最短距離を０．３ｍｍとした以外は実
施例１と同一の操作を行い金属ベース多層回路基板を作
製し、評価を行った。結果を表１に示した。
回路基板の第二の導体回路端面からガラスエポキシ樹脂
基板の端面までの最短距離を０．３ｍｍとした以外は実
施例１と同一の操作を行い金属ベース多層回路基板を作
製し、評価を行った。結果を表１に示した。
【００２５】
【発明の効果】本発明の金属ベース多層回路基板は、放
熱性に優れ、しかも高い絶縁破壊電圧を有し、信頼性が
高いので、高電圧動作する高発熱性部品を高密度に搭載
することができ産業上有用である。
熱性に優れ、しかも高い絶縁破壊電圧を有し、信頼性が
高いので、高電圧動作する高発熱性部品を高密度に搭載
することができ産業上有用である。
【図１】本発明の金属ベース多層回路基板の一例を示す
断面図。
断面図。
１ 金属板 ２ 絶縁接着剤層 ３ 第二の回路導体 ４ 絶縁基板 ５ 第一の回路導体 ６ 絶縁回路基板
Claims (3)
- 【請求項１】金属板の少なくとも一主面上に、少なくと
も一面に第一の回路導体を有する絶縁回路基板と第二の
回路導体とを絶縁接着剤層を介して積層した金属ベース
多層回路基板であって、前記絶縁回路基板はくり貫き加
工され、前記第二の回路導体に重ならないように配置さ
れており、しかも前記第二の回路導体の端面から前記絶
縁回路基板の端部との最短距離が０．５ｍｍ以上である
ことを特徴とする金属ベース多層回路基板。 - 【請求項２】前記絶縁接着剤層の厚みが５０μｍ以上２
００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の金
属ベース多層回路基板。 - 【請求項３】前記第一の回路導体の前記絶縁接着剤層に
接する部分の厚みが３５μｍ以上１２０μｍ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
ス多層回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26713095A JP3358694B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 金属ベース多層回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26713095A JP3358694B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 金属ベース多層回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116239A JPH09116239A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3358694B2 true JP3358694B2 (ja) | 2002-12-24 |
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ID=17440498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26713095A Expired - Fee Related JP3358694B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 金属ベース多層回路基板 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3358694B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US20090279300A1 (en) * | 2006-05-31 | 2009-11-12 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Led light source unit |
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