JP5938849B2 - Insulating layer forming composition, insulating layer forming film and substrate - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁層形成用組成物、絶縁層形成用フィルムおよび基板に関する。 The present invention relates to an insulating layer forming composition, an insulating layer forming film, and a substrate.
金属材料で構成された金属板上に絶縁層を介して配線を形成してなる基板が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A substrate is known in which wiring is formed on a metal plate made of a metal material via an insulating layer (see, for example, Patent Document 1).
このような基板は、樹脂材料および繊維基材を主として構成された基板に比し、基板上に搭載した半導体素子や発光素子等の電子部品からの熱を効率的に外部へ逃すことができる。 Such a substrate can efficiently release heat from an electronic component such as a semiconductor element or a light-emitting element mounted on the substrate as compared with a substrate mainly composed of a resin material and a fiber base material.
このような基板では、絶縁層が樹脂材料および無機フィラーを含んで構成されている。これにより、電子部品からの熱を絶縁層を介して金属板へ効率的に伝達することができる。 In such a substrate, the insulating layer includes a resin material and an inorganic filler. Thereby, the heat from an electronic component can be efficiently transmitted to a metal plate through an insulating layer.
ところで、近年、電子部品からの熱量の増加に伴い、かかる基板には、放熱性のさらなる向上が求められている。 Incidentally, in recent years, with the increase in the amount of heat from electronic components, such a substrate is required to further improve heat dissipation.
しかし、従来の基板では、絶縁層の熱伝導率が十分でなく、その結果、絶縁層の必要な絶縁性を確保しつつ基板の放熱性を高めることができないという問題があった。すなわち、従来では、優れた熱伝導性および絶縁性を有する絶縁層を実現することができなかった。 However, the conventional substrate has a problem that the thermal conductivity of the insulating layer is not sufficient, and as a result, the heat dissipation of the substrate cannot be improved while ensuring the necessary insulating properties of the insulating layer. That is, conventionally, it has been impossible to realize an insulating layer having excellent thermal conductivity and insulating properties.
本発明の目的は、優れた熱伝導性および絶縁性を有する絶縁層を形成することができる絶縁層形成用組成物および絶縁層形成用フィルムを提供すること、また、優れた放熱性および信頼性を有する基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an insulating layer forming composition and an insulating layer forming film capable of forming an insulating layer having excellent thermal conductivity and insulating properties, and excellent heat dissipation and reliability. It is providing the board | substrate which has.
このような目的は、下記(1)〜(9)の本発明により達成される。
(1) 絶縁層を形成するのに用いられる絶縁層形成用組成物であって、
樹脂材料と、
水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムで構成されたフィラーとを含んで構成され、
前記フィラーの含水量は、0.12質量%以上0.20質量%以下であり、
前記フィラーの平均粒径は、0.1〜25μmであり、
前記フィラーの粒子径の変動係数は、30%以下であり、
前記フィラーの含有量は、全体の30vol%以上70vol%以下であることを特徴とする絶縁層形成用組成物。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (9) below.
(1) An insulating layer forming composition used for forming an insulating layer,
Resin material,
Comprising a filler composed of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide ,
The water content of the pre-Symbol filler is 0.20 mass% or more 0.12% by mass,
The filler has an average particle size of 0.1 to 25 μm,
The coefficient of variation of the particle size of the filler is 30% or less,
Content of the said filler is 30 vol% or more and 70 vol% or less of the whole, The composition for insulating layer formation characterized by the above-mentioned.
(2) 前記樹脂材料の含有量は、全体の30vol%以上70vol%以下である上記(1)に記載の絶縁層形成用組成物。 ( 2 ) Content of the said resin material is a composition for insulating layer formation as described in said (1) which is 30 vol% or more and 70 vol% or less of the whole.
(3) 前記樹脂材料は、硬化性樹脂である上記(1)または(2)に記載の絶縁層形成用組成物。 ( 3 ) The composition for insulating layer formation according to (1) or (2) , wherein the resin material is a curable resin.
(4) 粘度が30P以下である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の絶縁層形成用組成物。 ( 4 ) The composition for forming an insulating layer according to any one of (1) to (3) , wherein the viscosity is 30 P or less.
(5) 上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の絶縁層形成用組成物を層状に成形した絶縁層形成層を有することを特徴とする絶縁層形成用フィルム。 ( 5 ) An insulating layer forming film comprising an insulating layer forming layer formed by layering the insulating layer forming composition according to any one of (1) to (4 ) above .
(6) 前記絶縁層形成層を支持する支持層を有する上記(5)に記載の絶縁層形成用フィルム。
(7) 前記支持層は、金属箔である上記(6)に記載の絶縁層形成用フィルム。
( 6 ) The film for insulating layer formation as described in said (5) which has a support layer which supports the said insulating layer formation layer.
( 7 ) The insulating layer forming film according to (6) , wherein the support layer is a metal foil.
(8) 金属材料で構成された金属板と、
前記金属板上に設けられ、上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の絶縁層形成用組成物を層状に成形した硬化物または固化物で構成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記金属板とは反対側の面上に設けられた導体層とを有することを特徴とする基板。
( 8 ) a metal plate made of a metal material;
An insulating layer provided on the metal plate and formed of a cured product or a solidified product obtained by forming the composition for forming an insulating layer according to any one of (1) to (4) into a layer;
And a conductive layer provided on a surface of the insulating layer opposite to the metal plate.
(9) 金属材料で構成された金属板と、
前記金属板上に設けられ、樹脂材料と、水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムで構成されたフィラーとを含んで構成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記金属板とは反対側の面上に設けられた導体層とを有する基板であって、
前記フィラーの含水量は、0.12質量%以上0.20質量%以下であり、
前記フィラーの平均粒径は、0.1〜25μmであり、
前記フィラーの粒子径の変動係数は、30%以下であり、
前記フィラーの含有量は、全体の30vol%以上70vol%以下であることを特徴とする基板。
(9) a metal plate made of a metal material;
An insulating layer provided on the metal plate and comprising a resin material and a filler made of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide;
A substrate having a conductor layer provided on a surface of the insulating layer opposite to the metal plate ,
The water content of the pre-Symbol filler is 0.20 mass% or more 0.12% by mass,
The filler has an average particle size of 0.1 to 25 μm,
The coefficient of variation of the particle size of the filler is 30% or less,
Content of the said filler is 30 vol% or more and 70 vol% or less of the whole, The board | substrate characterized by the above-mentioned.
本発明の絶縁層形成用組成物によれば、フィラーの含有量を多くしても、粘度を抑えるとともに、所望のフロー性を有するものとすることができる。そのため、絶縁層中にボイドが発生するのを防止しつつ、熱伝導性に優れた絶縁層を形成することができる。すなわち、優れた熱伝導性および絶縁性を有する絶縁層を形成することができる。 According to the composition for forming an insulating layer of the present invention, even if the filler content is increased, the viscosity can be suppressed and the desired flow property can be obtained. Therefore, it is possible to form an insulating layer having excellent thermal conductivity while preventing generation of voids in the insulating layer. That is, an insulating layer having excellent thermal conductivity and insulating properties can be formed.
また、本発明の絶縁層形成用フィルムによれば、比較的簡単に、優れた熱伝導性および絶縁性を有する絶縁層を形成することができる。 Moreover, according to the insulating layer forming film of the present invention, an insulating layer having excellent thermal conductivity and insulating properties can be formed relatively easily.
また、本発明の基板によれば、優れた熱伝導性および絶縁性を有する絶縁層を有するので、放熱性および信頼性に優れる。 Moreover, according to the board | substrate of this invention, since it has the insulating layer which has the outstanding heat conductivity and insulation, it is excellent in heat dissipation and reliability.
以下、本発明の絶縁層形成用組成物、絶縁層形成用フィルムおよび基板を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the composition for forming an insulating layer, the film for forming an insulating layer, and the substrate of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る基板の概略構成を示す断面図、図2は、図1に示す基板の絶縁層を模式的に示す部分拡大断面図、図3は、図1に示す基板の製造方法を説明するための図、図4は、本発明の基板を用いた電子回路の一例を示す概略図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1ないし図4中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、各図では、説明の便宜上、基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a substrate according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged sectional view schematically showing an insulating layer of the substrate shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an electronic circuit using the substrate of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 1 to 4 is also referred to as “upper” and the lower side is also referred to as “lower”. In each drawing, for convenience of explanation, the substrate and its respective parts are schematically shown exaggeratedly, and the size and ratio of the substrate and its respective parts are greatly different from actual ones.
(基板)
図1に示す基板1は、金属板2と、導体層3と、絶縁層4とを有し、金属板2と導体層3とが絶縁層4を介して接合されている。すなわち、基板1は、金属板2、絶縁層4および導体層3がこの順で積層されている。
(substrate)
A
このような基板1は、導体層3側からの熱を絶縁層4を介して金属板2に伝達し、金属板2で放熱を行うことができる。
Such a
以下、基板1を構成する各部を順次詳細に説明する。
金属板2は、導体層3を支持する機能を有する。また、金属板2は、後述するように基板1を電子回路に用いたときに、基板1に搭載された電子部品からの熱を逃す放熱部としての機能も有する。
Hereinafter, each part which comprises the board |
The
このような金属板2は、金属材料で構成されている。
かかる金属材料としては、特に限定されないが、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いるのが好ましい。アルミニウムまたはその合金で金属板2を構成することにより、金属板2の熱伝導性を優れたものとすることができる。その結果、基板1の放熱性を優れたものとすることができる。
Such a
Although it does not specifically limit as this metal material, It is preferable to use aluminum or aluminum alloy. By constituting the
また、金属板2の厚さは、導体層3を支持することができれば、特に限定されないが、例えば、1〜5mmであるのが好ましく、1〜2mmであるのがより好ましい。金属板2の厚さをこのような数値範囲に設定することにより、基板1の必要な機械的強度を確保しつつ、基板1の薄型化を図ることができる。
The thickness of the
このような金属板2の一方の面には、導体層3が絶縁層4を介して接合されている。
導体層3は、絶縁層4の金属板2とは反対側の面上に設けられ、後述するように基板1を電子回路に用いるときに、エッチング等の加工によりパターニングされることにより配線や電極等となるものである。すなわち、導体層3は、絶縁層4の全面に亘って一様に形成された導体箔であって、パターニングされることにより導体パターンとなるものである。
A
The
このような導体層3は、導電性を有する材料で構成されている。具体的には、導体層3の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料が好適に用いられ、特に、電気抵抗が小さく、また、安価であるとの理由から、銅または銅合金を用いるのが好ましい。
Such a
また、導体層3の厚さは、特に限定されないが、例えば、10〜200μmであるのが好ましく、18〜70μmであるのがより好ましい。
Moreover, although the thickness of the
絶縁層4は、金属板2と導体層3との間に設けられ、これらを接着(接合)する機能を有する。また、絶縁層4は、絶縁性を有する。これにより、金属板2と導体層3との絶縁状態が確保されている。
The insulating
さらには、絶縁層4は、熱伝導性を有する。これにより、絶縁層4は、導体層3側の熱を金属板2に伝達することができる。このような絶縁層4の熱伝導率は、高いほどよく、具体的には、1W/m・K以上であるのが好ましく、3W/m・K以上であるのがより好ましい。これにより、絶縁層4が導体層3側の熱を金属板2に効率よく伝達することができる。
Furthermore, the insulating
絶縁層4の厚さ(平均厚さ)は、特に限定されないが、10μm〜200μm程度であるのが好ましく、20μm〜150μm程度であるのがより好ましい。これにより、絶縁層4の絶縁性を確保しつつ、絶縁層4の熱伝導性を向上させることができる。
The thickness (average thickness) of the insulating
図2に示すように、絶縁層4は、樹脂材料を主材料として構成された樹脂部41内にフィラー42が分散されている。
As shown in FIG. 2, in the insulating
樹脂部41は、フィラー42同士を結合させるバインダーとしての機能を有する。
フィラー42は、樹脂部41の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。これにより、絶縁層4の熱伝導率を高めることができる。
The
The
特に、フィラー42は、その含水量が0.10質量%以上0.30質量%以下となるように調製されている。これにより、絶縁層4の熱伝導性および絶縁性を優れたものとすることができる。その結果、基板1の放熱性および信頼性を優れたものとすることができる。
In particular, the
このような絶縁層4は、後述するように、樹脂材料(バインダー)およびフィラーを含む絶縁層形成用組成物を硬化また固化させることにより形成される。すなわち、絶縁層4は、かかる絶縁層形成用組成物を層状に成形した硬化物または固化物で構成されている。なお、絶縁層形成用組成物については、後述する基板1の製造方法の説明において、詳述する。
Such an insulating
(基板の製造方法)
次に、図3に基づいて、前述したような基板1の製造方法の一例について説明する。
(Substrate manufacturing method)
Next, an example of a method for manufacturing the
[1]
まず、図3(a)に示すように、導体層3を用意する。より具体的には、例えば、導体層3として銅箔のような導体箔を用意する。
[1]
First, as shown in FIG. 3A, a
[2]
次に、図3(b)に示すように、導体層3上に絶縁層形成層4Aを形成する。これにより、絶縁層形成用フィルム10が得られる。
[2]
Next, as shown in FIG. 3B, an insulating
この絶縁層形成層4Aは、絶縁層形成用組成物を層状に成形したものである。そして、この絶縁層形成層4Aは、後述する工程[3]において硬化または固化することにより、絶縁層4となるものである。
This insulating
ここで、導体層3は、絶縁層形成用フィルム10において、絶縁層形成層4Aを支持する支持層を構成する。このように絶縁層形成層4Aを導体層3で支持することにより、絶縁層形成用フィルム10の取り扱い性を向上させることができる。
Here, the
また、このように支持層を構成する導体層3は、金属箔であるのが好ましい。これにより、絶縁層形成層4Aを導体層3で安定的に支持することができる。そのため、絶縁層形成用フィルム10の取り扱い性を向上させることができる。また、導体層3の導電性および加工性を優れたものとすることができる。そのため、導体層3を加工することにより優れた特性を有する導体パターンを得ることができる。
Moreover, it is preferable that the
かかる絶縁層形成用組成物は、樹脂材料およびフィラーを含んで構成されている。
絶縁層形成用組成物に含まれる樹脂材料としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の各種樹脂材料を用いることができる。
Such an insulating layer forming composition includes a resin material and a filler.
The resin material contained in the composition for forming an insulating layer is not particularly limited, and various resin materials such as a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used.
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。 Examples of the thermoplastic resin include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer, modified polyolefins, polyamides (eg, nylon 6, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11, nylon 12). , Nylon 6-12, nylon 6-66), thermoplastic polyimide, aromatic polyester and other liquid crystal polymers, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether, polyether ether ketone, polyether imide, polyacetal, Styrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluoro rubber, salt Various thermoplastic elastomers, etc., or a copolymer of these His polyethylene type or the like, blends, polymer alloys and the like, can be used as a mixture of two or more of them.
一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。 On the other hand, examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyester (unsaturated polyester) resin, polyimide resin, silicone resin, polyurethane resin, and the like. Or 2 or more types can be mixed and used.
これらのなかでも、絶縁層形成用組成物に用いる樹脂材料としては、硬化性樹脂(特に熱硬化性樹脂)を用いるのが好ましく、さらに、入手の容易性からエポキシ樹脂を用いるのがより好ましい。これにより、得られる絶縁層4の耐熱性を優れたものとすることができる。また、絶縁層4を介して金属板2と導体層3とを強固に接合することができる。そのため、得られる基板1の耐久性および信頼性を優れたものとすることができる。
Among these, as a resin material used for the composition for forming an insulating layer, it is preferable to use a curable resin (particularly a thermosetting resin), and it is more preferable to use an epoxy resin from the viewpoint of availability. Thereby, the heat resistance of the insulating
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ジメチルハイドロキノン、ジブチルハイドロキノン、レゾルシン、メチルレゾルシン、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂などの各種エポキシ樹脂が挙げられる。 Examples of the epoxy resin include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, hydroquinone, methylhydroquinone, dimethylhydroquinone, dibutylhydroquinone, resorcin, methylresorcin, biphenol, tetramethylbiphenol, dihydroxynaphthalene, dihydroxydiphenyl ether, phenol novolak resin, cresol novolak. Various epoxy resins such as resin, bisphenol A novolak resin, dicyclopentadiene phenol resin, terpene phenol resin, phenol aralkyl resin, and naphthol novolak resin can be used.
また、前記樹脂材料の含有量は、絶縁層形成用組成物全体(溶剤を除く)の、30vol%以上70vol%以下であるのが好ましく、40vol%以上60vol%以下であるのがより好ましい。これにより、得られる絶縁層4の機械的強度および熱伝導性を優れたものとすることができる。
Further, the content of the resin material is preferably 30 vol% or more and 70 vol% or less, and more preferably 40 vol% or more and 60 vol% or less of the entire composition for forming an insulating layer (excluding the solvent). Thereby, the mechanical strength and thermal conductivity of the insulating
これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、樹脂材料がフィラー同士を結合するバインダーとしての機能を十分に発揮することができず、得られる絶縁層4の機械的強度が低下する傾向を示す。また、絶縁層形成用組成物の構成材料によっては、絶縁層形成用組成物の粘度が高くなりすぎて、絶縁層形成用組成物(ワニス)の濾過作業や層状成形(コーティング)が困難となったり、絶縁層形成用組成物のフローが小さくなりすぎて、得られる絶縁層4にボイドが発生してしまったりする場合がある。
On the other hand, when the content is less than the lower limit value, the resin material cannot sufficiently exhibit the function as a binder for bonding fillers, and the mechanical strength of the insulating
一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、得られる絶縁層4の絶縁性を確保しつつ、絶縁層4の熱伝導性を優れたものとするのが難しい。
On the other hand, when the content exceeds the upper limit, it is difficult to ensure the thermal conductivity of the insulating
また、かかる絶縁層形成用組成物には、前述した樹脂材料の種類等によっては、必要に応じて、硬化剤が含まれる。 Further, the insulating layer forming composition contains a curing agent as necessary depending on the kind of the resin material described above.
硬化剤としては、特に限定されず、例えば、ジシアンジアミド、脂肪族ポリアミド等のアミド系硬化剤や、ジアミノジフェニルメタン、メタンフェニレンジアミン、アンモニア、トリエチルアミン、ジエチルアミン等のアミン系硬化剤や、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、p−キシレン−ノボラック樹脂などのフェノール系硬化剤や、酸無水物類等を挙げることができる。 The curing agent is not particularly limited, and examples thereof include amide curing agents such as dicyandiamide and aliphatic polyamide, amine curing agents such as diaminodiphenylmethane, methanephenylenediamine, ammonia, triethylamine, and diethylamine, bisphenol A, and bisphenol F. And phenolic curing agents such as phenol novolac resin, cresol novolak resin, p-xylene-novolak resin, and acid anhydrides.
また、絶縁層形成用組成物は、さらに硬化触媒(硬化促進剤)を含んでいてもよい。これにより、絶縁層形成用組成物の硬化性を向上させることができる。 In addition, the composition for forming an insulating layer may further contain a curing catalyst (curing accelerator). Thereby, the sclerosis | hardenability of the composition for insulating layer formation can be improved.
硬化触媒としては、例えば、イミダゾール類、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等が挙げられる。これらの中でもイミダゾール類が好ましい。これにより、特に、絶縁層形成用組成物の速硬化性および保存性を両立することができる。 Examples of the curing catalyst include amine catalysts such as imidazoles, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene, phosphorus catalysts such as triphenylphosphine, and the like. Of these, imidazoles are preferred. Thereby, especially the quick-hardening property and the preservability of the composition for insulating layer formation can be made compatible.
イミダゾール類としては、例えば1−ベンジル−2メチルイミダゾール、1−ベンジル−2フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−ビニル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ビニル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。これらの中でも2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾールまたは2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。これにより、絶縁層形成用組成物の保存性を特に向上させることができる。 Examples of imidazoles include 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2- Phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-undecylimidazolyl- (1 ′)]-Ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2′-ethyl-4′methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6 -[2'-Methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole Null acid adduct, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2,4-diamino-6-vinyl-s-triazine, 2,4-diamino -6-vinyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2,4-diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, etc. Can be mentioned. Among these, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole or 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole is preferable. Thereby, especially the preservability of the composition for insulating layer formation can be improved.
また、硬化触媒の含有量は、特に限定されないが、樹脂材料100質量部に対して0.01〜30質量部程度であるのが好ましく、特に0.5〜10質量部程度であるのがより好ましい。かかる含有量が前記下限値未満であると、絶縁層形成用組成物の硬化性が不十分となる場合があり、一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、絶縁層形成用組成物の保存性が低下する傾向を示す。 Moreover, the content of the curing catalyst is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 30 parts by mass, more preferably about 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin material. preferable. When the content is less than the lower limit, the curability of the composition for forming an insulating layer may be insufficient. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, the composition for forming an insulating layer It shows a tendency to decrease storage stability.
また、硬化触媒の平均粒子径は、特に限定されないが、10μm以下であることが好ましく、特に1〜5μmであることがより好ましい。かかる平均粒子径が前記範囲内であると、特に硬化触媒の反応性に優れる。 The average particle diameter of the curing catalyst is not particularly limited, but is preferably 10 μm or less, and more preferably 1 to 5 μm. When the average particle size is within the above range, the reactivity of the curing catalyst is particularly excellent.
また、絶縁層形成用組成物は、さらにカップリング剤を含むことが好ましい。これにより、フィラー、導体層3および金属板2に対する樹脂材料の密着性をより向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the composition for insulating layer formation contains a coupling agent further. Thereby, the adhesiveness of the resin material with respect to a filler, the
かかるカップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらの中でもシラン系カップリング剤が好ましい。これにより、絶縁層形成用組成物の耐熱性をより向上させることができる。 Examples of such coupling agents include silane coupling agents, titanium coupling agents, aluminum coupling agents, and the like. Of these, silane coupling agents are preferred. Thereby, the heat resistance of the composition for insulating layer formation can be improved more.
このうち、シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファンなどが挙げられる。 Among these, as the silane coupling agent, for example, vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyl Dimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysila N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, bis (3 -Triethoxysilylpropyl) tetrasulfane and the like.
カップリング剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂材料100質量部に対して0.01〜10質量部程度であるのが好ましく、特に0.5〜10質量部程度であるのがより好ましい。かかる含有量が前記下限値未満であると、前述したような密着性を高める効果が不十分となる場合があり、一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、絶縁層4を形成する際にアウトガスやボイドの原因になる場合がある。
Although content of a coupling agent is not specifically limited, It is preferable that it is about 0.01-10 mass parts with respect to 100 mass parts of resin materials, and it is more preferable that it is especially about 0.5-10 mass parts. . When the content is less than the lower limit, the effect of improving the adhesion as described above may be insufficient. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, the insulating
また、絶縁層形成用組成物中のフィラー(フィラー42)は、酸化アルミニウム(アルミナ)で構成されている。
そして、フィラーの含水量は、0.10質量%以上0.30質量%以下である。
Moreover, the filler (filler 42) in the composition for insulating layer formation is comprised with the aluminum oxide (alumina).
And the moisture content of a filler is 0.10 mass% or more and 0.30 mass% or less.
このようなフィラーを用いた絶縁層形成用組成物によれば、フィラーの含有量を多くしても、適度な粘度およびフロー性を有するものとなる。そのため、得られる絶縁層4中にボイドが発生するのを防止しつつ、熱伝導性に優れた絶縁層4を形成することができる。すなわち、優れた熱伝導性および絶縁性を有する絶縁層4を形成することができる。
According to the composition for forming an insulating layer using such a filler, even if the filler content is increased, the composition has an appropriate viscosity and flowability. Therefore, it is possible to form the insulating
ここで、フィラーの含水量と絶縁層形成用組成物の特性との関係についてより具体的に説明する。 Here, the relationship between the water content of the filler and the characteristics of the composition for forming an insulating layer will be described more specifically.
酸化アルミニウム(アルミナ)は、吸湿性を有する。
本発明者は、酸化アルミニウムで構成されたフィラーに対し、適宜吸湿処理や乾燥処理を施すことにより、含水量の異なる複数種のフィラーを用意し、フィラーの含水量と絶縁層形成用組成物のフロー性との関係を調べたところ、フィラーの含水量が多くなるほど、絶縁層形成用組成物のフロー性が高まり、得られる絶縁層4の耐電圧性が高まるという知を得た。
Aluminum oxide (alumina) has hygroscopicity.
The present inventor prepared a plurality of types of fillers having different moisture contents by appropriately performing moisture absorption treatment and drying treatment on the filler composed of aluminum oxide, and the filler moisture content and the insulating layer forming composition As a result of investigating the relationship with the flow property, it was found that as the moisture content of the filler increases, the flow property of the composition for forming an insulating layer increases and the withstand voltage of the resulting insulating
ここで、得られる絶縁層4の耐電圧性が高まるのは、絶縁層形成用組成物のフロー性が高まることにより、絶縁層4内のボイドの発生が防止されるためと考えられる。
Here, it is considered that the withstand voltage of the insulating
このようなフィラーの含水量は、0.10質量%以上0.30質量%以下であればよいが、0.10質量%以上0.25質量%以下であるのがより好ましく、0.12質量%以上0.20質量%以下であるのがさらに好ましい。 The water content of such a filler may be 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less, more preferably 0.10% by mass or more and 0.25% by mass or less, and 0.12% by mass. % Or more and 0.20% by mass or less is more preferable.
これに対し、かかる含水量が低すぎると、絶縁層形成用組成物のフロー性が低下し、絶縁層4内のボイドが発生して、絶縁層4の耐電圧性が低下する傾向を示す。一方、かかる含水量が多すぎると、絶縁層形成用組成物のフロー性が高くなりすぎて、絶縁層4の所望の厚さを確保することが難しくなり、その結果、絶縁層4の耐電圧性が低くなってしまう場合がある。また、かかる含水量が多すぎると、その水分が絶縁層形成組成物中の樹脂材料の硬化性に悪影響を及ぼすとともに、絶縁層形成用組成物を加熱加圧して絶縁層4を形成する際に、絶縁層形成用組成物内で水蒸気が放散することによって、得られる絶縁層4内のボイドが増加する傾向を示す。
On the other hand, when the water content is too low, the flowability of the composition for forming an insulating layer is lowered, voids in the insulating
なお、硬化または固化する前の絶縁層形成用組成物中のフィラーの含水量は、その絶縁層形成用組成物の硬化物または固化物、すなわち絶縁層4中のフィラーの含水量とほぼ等しい。
In addition, the moisture content of the filler in the composition for insulating layer formation before hardening or solidifying is substantially equal to the moisture content of the cured product or solidified product of the composition for insulating layer formation, that is, the filler in the insulating
また、酸化アルミニウムは、水酸化アルミニウムを焼成することにより得られる。得られる酸化アルミニウムは、複数の1次粒子で構成されるが、その1次粒子の平均粒径は、その焼成の条件に応じて設定することができる。 Aluminum oxide can be obtained by firing aluminum hydroxide. The resulting aluminum oxide is composed of a plurality of primary particles, and the average particle size of the primary particles can be set according to the firing conditions.
その焼成後に何ら処理されていない酸化アルミニウムは、1次粒子同士が固着により凝集している。そのため、その1次粒子同士の凝集を粉砕により必要に応じて解くことにより、最終的なフィラーが得られる。最終的なフィラーの平均粒径は、その粉砕の条件(例えば時間)に応じて設定することができる。 In the aluminum oxide that has not been treated at all after the firing, the primary particles are aggregated due to fixation. Therefore, the final filler can be obtained by solving the aggregation of the primary particles as necessary by pulverization. The average particle diameter of the final filler can be set according to the pulverization conditions (for example, time).
その粉砕の際、酸化アルミニウムは極めて高い硬度を有するため、1次粒子同士の固着が解かれていくだけで、1次粒子自体は殆ど破壊されず、1次粒子の平均粒径は粉砕後においてもほぼ維持されることとなる。 During the pulverization, the aluminum oxide has extremely high hardness, so that the primary particles themselves are hardly broken, and the average particle size of the primary particles is maintained even after pulverization. It will be almost maintained.
したがって、粉砕時間が長くなるに従い、フィラーの平均粒径は、1次粒子の平均粒径に近づくことになる。そして、粉砕時間が所定時間以上となると、フィラーの平均粒径は、1次粒子の平均粒径に等しくなる。 Therefore, as the grinding time becomes longer, the average particle size of the filler approaches the average particle size of the primary particles. And when grinding | pulverization time becomes more than predetermined time, the average particle diameter of a filler will become equal to the average particle diameter of a primary particle.
また、絶縁層形成用組成物中に分散しているフィラー(フィラー42)は、樹脂部41の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。これにより、絶縁層4の熱伝導率を高めることができる。
Further, the filler (filler 42) dispersed in the insulating layer forming composition has a thermal conductivity higher than that of the
また、例えば、前述したように水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムの1次粒子は、球形ではなく、鱗片状のような平坦面を有する形状をなしている。そのため、フィラー同士の接触面積を大きくすることができる。その結果、得られる絶縁層4の熱伝導性を高めることができる。
Further, for example, the primary particles of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide as described above have a shape having a flat surface such as a scaly shape instead of a spherical shape. Therefore, the contact area between fillers can be increased. As a result, the thermal conductivity of the obtained insulating
また、フィラー42の平均粒径としては、特に限定されないが、0.1μm〜25μm程度であるのが好ましく、0.25μm〜20μm程度であるのがより好ましい。これにより、絶縁層形成用組成物の粘度およびフロー性を適度なものとし、得られる絶縁層4の熱伝導性および絶縁性を優れたものとすることができる。
The average particle size of the
また、フィラー42の粒子径の変動係数(すなわち、粒度分布の狭さ;CV値)は、特に限定されないが、30%以下であるのが好ましく、20%以下であるのがより好ましく、10%以下であるのがさらに好ましい。
Further, the coefficient of variation (that is, narrow particle size distribution; CV value) of the particle size of the
また、フィラーの含有量は、絶縁性樹脂組成物全体(溶剤を除く)の、30vol%以上70vol%以下であるのが好ましく、40vol%以上60vol%以下であるのがより好ましい。これにより、絶縁層形成用組成物(ワニス)の粘度およびフロー性を適度なものとするとともに、得られる絶縁層4の熱伝導性を優れたものとすることができる。
Moreover, it is preferable that it is 30 vol% or more and 70 vol% or less of the whole insulating resin composition (except a solvent), and, as for content of a filler, it is more preferable that it is 40 vol% or more and 60 vol% or less. Thereby, while making the viscosity and flow property of the composition for insulating layer formation (varnish) moderate, the thermal conductivity of the insulating
これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、得られる絶縁層4の絶縁性を確保しつつ、絶縁層4の熱伝導性を優れたものとするのが難しい。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、絶縁層形成用組成物の構成材料によっては、絶縁層形成用組成物の粘度が高くなりすぎて、ワニスの濾過作業や層状への成形(コーティング)が困難となったり、絶縁層形成用組成物のフローが小さくなりすぎて、得られる絶縁層4にボイドが発生してしまったりする場合がある。
On the other hand, when the content is less than the lower limit, it is difficult to make the insulating
また、フィラーの比表面積(BET比表面積)は、0.5m2/g以上3.0m2/g以下であるのが好ましく、0.7m2/g以上2.5m2/g以下であるのがより好ましい。 Further, the specific surface area (BET specific surface area) of the filler is preferably 0.5 m 2 / g or more and 3.0 m 2 / g or less, and is 0.7 m 2 / g or more and 2.5 m 2 / g or less. Is more preferable.
フィラーの平均粒径が大きくなるほど、フィラーの比表面積が小さくなり、一方、フィラーの平均粒径が小さくなるほど、フィラーの比表面積が大きくなる。また、フィラーの一次粒子の平均粒径が大きくなるほど、フィラーの比表面積が小さくなり、一方、フィラーの一次粒子の平均粒径が小さくなるほど、フィラーの比表面積が大きくなる。 The larger the average particle size of the filler, the smaller the specific surface area of the filler. On the other hand, the smaller the average particle size of the filler, the larger the specific surface area of the filler. Moreover, the larger the average particle size of the primary particles of the filler, the smaller the specific surface area of the filler. On the other hand, the smaller the average particle size of the primary particles of the filler, the larger the specific surface area of the filler.
このように、フィラーの平均粒径Aおよび一次粒子の平均粒径Bと、フィラーの比表面積とは、互いに相関関係を有している。そして、フィラーの比表面積を前述したような範囲とすることにより、前述したようなAおよびBの関係を満たすことができる。 Thus, the average particle diameter A of the filler, the average particle diameter B of the primary particles, and the specific surface area of the filler have a correlation with each other. And the relationship of A and B as mentioned above can be satisfy | filled by making the specific surface area of a filler into the range as mentioned above.
また、絶縁層形成用組成物は、上述した成分に加え、本発明の目的を損なわない範囲でレベリング剤、消泡剤等の添加剤が含まれていてもよい。 Moreover, in addition to the component mentioned above, the composition for insulating layer formation may contain additives, such as a leveling agent and an antifoamer, in the range which does not impair the objective of this invention.
また、絶縁層形成用組成物は、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド等の溶剤を含む。これにより、絶縁層形成用組成物は、樹脂材料等が溶剤に溶解することにより、ワニスの状態となる。 Moreover, the composition for insulating layer formation contains solvents, such as methyl ethyl ketone, acetone, toluene, a dimethylformaldehyde, for example. Thereby, the composition for insulating layer formation will be in a varnish state, when resin material etc. melt | dissolve in a solvent.
このようなワニス状態の絶縁層形成組成物を、コンマコーター、ダイコーター、グラビアコーター等を用いて、導体層3上に塗工し、乾燥することで絶縁層形成層4Aが得られる。
Such an insulating layer forming composition in a varnish state is coated on the
このようなワニス状態の絶縁層形成用組成物の粘度は、30P以下であるのが好ましく、20P以下であるのがより好ましい。これにより、絶縁層形成用組成物の濾過作業およびコーティングが可能となる。 The viscosity of the composition for forming an insulating layer in such a varnish state is preferably 30 P or less, and more preferably 20 P or less. Thereby, the filtration operation | work and coating of the composition for insulating layer formation are attained.
[3]
次に、絶縁層形成層4Aと金属板2とを貼り合わせた後に、加熱および加圧する。これにより、図3(c)に示すように、基板1が得られる。
[3]
Next, the insulating
かかる加熱および加圧は、特に限定されないが、例えば、150〜200℃、20〜100kg/cm2で30分〜240分行われる。 Such heating and pressurization are not particularly limited, and are performed at 150 to 200 ° C. and 20 to 100 kg / cm 2 for 30 to 240 minutes, for example.
(基板の応用例)
次に、図4に基づいて、前述した基板1の応用例について説明する。
(Application examples of substrates)
Next, an application example of the
図4に示す制御装置100は、自動車20に搭載され、その前方に向かって光を照射するヘッドライト(光源)201の駆動を制御するものである。本実施形態では、ヘッドライト201は、複数の発光ダイオード素子(LED)202が配置されたものである。
A
制御装置100は、基板1Aと、基板1A上に設けられた半導体素子51、52およびコネクタ53とを有している。
The
基板1Aは、金属板2と、導体層3Aと、絶縁層4とを有し、金属板2と導体層3Aとが絶縁層4を介して接合されている。
The
ここで、導体層3Aは、前述した基板1の導体層3をエッチング等によりパターンニングして形成された導体パターンである。すなわち、基板1Aは、基板1の導体層3をパターンニングすることにより得られるものである。
Here, the
このような基板1Aの導体層3A上には、半導体素子51、52およびコネクタ53等が設けられ、これらが回路6を形成している。
On the
本実施形態では、絶縁層4の上面には、導体層3Aが形成されていない部分を覆う被覆層(ソルダーレジスト層)7が設けられている。これにより、導体層3を保護することができ、回路6の劣化やショートを防止することができる。被覆層7の構成材料は、絶縁性を有していれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂等の各種樹脂材料を用いることができる。なお、被覆層7は、省略してもよい。
In the present embodiment, a coating layer (solder resist layer) 7 is provided on the upper surface of the insulating
半導体素子51、52は、その内部に、銅等の導電性金属材料で構成される配線パターンが設けられている。この配線パターンは、下面から突出した複数の端子に電気的に接続されている。そして、各端子がそれぞれ導体層3Aと接合され、これにより、半導体素子51、52が導体層3Aと電気的に接続される。各端子は、例えば半田、銀ろう、銅ろう、燐銅ろうのような各種ろう材を主材料として構成することができる。
The
なお、半導体素子51、52の外装部を構成するモールド部512、522は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のような熱硬化性樹脂で構成されている。
In addition, the
コネクタ53は、中継ケーブル204を介して、ヘッドライト201に接続されている。なお、中継ケーブル204のヘッドライト201と反対側の端部には、コネクタ53と接続されるコネクタ205が設置されている。
The
コネクタ53は、いわゆる「オス側」のコネクタであり、複数のピン(端子)531と、これらのピン531を一括して収納するハウジング532とを有している。各ピン531は、それぞれ、銅等の導電性金属材料で構成され、導体層3Aに電気的に接続されている。そして、各ピン531と、いわゆる「メス側」のコネクタ205の各端子(図示せず)とが嵌合により接続される。
The
ハウジング532は、筒体で構成され、基板1Aに対し立設している。そして、ハウジング532に収納された各ピン531も基板1Aに対し垂直方向に、すなわち、鉛直上方に向かって起立している。これにより、コネクタ53に中継ケーブル204のコネクタ205を接続する際、コネクタ205を上方から差し込むことができ、その接続作業を容易に行なうことができる。
The
ハウジング532の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、半導体素子51、52のモールド部512、522の構成材料と同様の熱硬化性樹脂が用いることができる。
Although it does not specifically limit as a constituent material of the
さらに、制御装置100は、導体層3や半導体素子51、52、特に導体層3と半導体素子51、52との接続部を覆う保護部材8を有している。
Further, the
保護部材8は、硬質の樹脂材料で構成され、層状に設けられている。これにより、半導体素子51、52や、コネクタ53を一括して固定することができる。従って、自動車20が走行しているときにその振動が制御装置100に伝達したとしても、当該振動による半導体素子51、52やコネクタ53の離脱を確実に防止することができる。また、例えば、ケーシングで制御装置100を覆わなくとも、半導体素子51、52等を保護することができる。また、半導体素子51、52等が保護部材8に埋設された状態となるため、これらに対する防水・防塵機能を発揮することができる。
The
保護部材8を構成する硬質の樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、半導体素子51、52のモールド部512、522やハウジング532の構成材料と同様の熱硬化性樹脂を用いることができ、特にエポキシ樹脂、フェノール樹脂が好ましい。
The hard resin material constituting the
ここで、保護部材8を構成する樹脂材料には、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される電気絶縁性かつ高熱伝導性フィラーを充填されているのが好ましい。これにより、保護部材8を介して、通電によって半導体素子51、52等が発した熱の放熱が促進される。そして、この放熱と、金属板2を介しての放熱とが相まって、制御装置100は、全体として放熱性に極めて優れたものとなる。
Here, the resin material constituting the
以上、本発明の絶縁層形成用組成物、絶縁層形成用フィルムおよび基板を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、絶縁層形成用組成物、絶縁層形成用フィルムおよび基板を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 As mentioned above, although the illustrated embodiment of the composition for forming an insulating layer, the film for forming an insulating layer, and the substrate of the present invention has been described, the present invention is not limited to this. Each part constituting the layer-forming film and the substrate can be replaced with any part that can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
また、本発明の基板の用途は、前述した実施形態のものに限定されるものでないことはいうまでもなく、放熱性を要する各種装置に用いる基板として好適に用いることができる。例えば、本発明の基板はLED発光素子を搭載する基板として用いることができる。 Moreover, it cannot be overemphasized that the use of the board | substrate of this invention is not limited to the thing of embodiment mentioned above, It can use suitably as a board | substrate used for the various apparatuses which require heat dissipation. For example, the board | substrate of this invention can be used as a board | substrate which mounts an LED light emitting element.
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to this.
1.基板の製造
以下のようにして基板を製造した。
1. Production of substrate A substrate was produced as follows.
(実施例1)
1.1絶縁層形成用組成物(ワニス)の調製
ビスフェノールF/ビスフェノールAフェノキシ樹脂(三菱化学製、4275、重量平均分子量6.0×104、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)12.0質量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC製、850S、エポキシ当量190)12.0質量%、2−フェニルイミダゾール(四国化成製2PZ)0.5質量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製KBM−403)0.5質量部、アルミナ1(日本軽金属製、平均粒径A2.58μm、一次粒径B2.50μm、平均粒径A/一次粒径B=1.03の市販品を200℃24時間乾燥させた後、85℃85%の条件下で12時間放置し、含水量を0.12質量%としたもの)75.0質量部をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分70質量%の絶縁層形成用組成物(ワニス)を得た。尚、上記アルミナの含水量は、示差熱天秤装置(TG-DTA)を用いて測定した25℃と500℃における質量の差により計算した。
Example 1
1.1 Preparation of insulating layer forming composition (varnish) Bisphenol F / bisphenol A phenoxy resin (Mitsubishi Chemical, 4275, weight average molecular weight 6.0 × 10 4 , ratio of bisphenol F skeleton to bisphenol A skeleton = 75: 25) 12.0% by mass, 12.0% by mass of bisphenol A type epoxy resin (manufactured by DIC, 850S, epoxy equivalent 190), 0.5 part by mass of 2-phenylimidazole (2PZ manufactured by Shikoku Kasei), as a silane coupling agent 0.5 part by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Silicone), alumina 1 (manufactured by Nippon Light Metal, average particle size A2.58 μm, primary particle size B2.50 μm, average particle size A / primary A commercial product having a particle size B = 1.03 was dried at 200 ° C. for 24 hours, and then allowed to stand at 85 ° C. and 85% for 12 hours. 75.0 parts by mass of water having a water content of 0.12% by mass was dissolved and mixed in cyclohexanone and stirred using a high-speed agitator to obtain an insulating layer forming composition (varnish) having a solid content of 70% by mass. It was. The water content of the alumina was calculated from the difference in mass between 25 ° C. and 500 ° C. measured using a differential thermal balance apparatus (TG-DTA).
1.2絶縁層形成用フィルムの作製
金属箔(導体層)として、厚さ70μmの銅箔(古河サーキットホイル製、GTSMP)を用い、その銅箔の粗化面に、上記1.1で得られた絶縁層形成用組成物をコンマコーターにて塗布し、100℃で3分、150℃で3分加熱乾燥し、絶縁層形成用組成物の厚さ100μmの絶縁層形成用フィルム(絶縁層形成用組成物付き銅箔)を得た。
1.2 Production of Insulating Layer Forming Film A 70 μm thick copper foil (GTSMP, manufactured by Furukawa Circuit Foil) was used as the metal foil (conductor layer). The composition for forming an insulating layer was applied with a comma coater, dried by heating at 100 ° C. for 3 minutes and at 150 ° C. for 3 minutes, and the insulating layer forming film having a thickness of 100 μm (insulating layer) A copper foil with a forming composition) was obtained.
1.3基板の作製
上記1.2で得られた絶縁層形成用フィルムと、金属板として2mm厚のアルミニウム板を張り合わせ、真空プレスを用いて、プレス圧30kg/cm2で80℃30分、200℃90分の条件下でプレスし、基板を得た。
1.3 Production of Substrate The insulating layer forming film obtained in 1.2 above and a 2 mm-thick aluminum plate as a metal plate are bonded together, and using a vacuum press, the press pressure is 30 kg / cm 2 at 80 ° C. for 30 minutes. The substrate was obtained by pressing at 200 ° C. for 90 minutes.
(実施例2〜5および比較例1〜2)
表1に示す配合で絶縁層形成用組成物を調製した以外は、実施例1と同様にして、絶縁層形成用組成物および基板を作製した。
(Examples 2-5 and Comparative Examples 1-2)
An insulating layer forming composition and a substrate were produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating layer forming composition was prepared according to the formulation shown in Table 1.
尚、アルミナ2〜7は、下記のものを用いた。
アルミナ2:アルミナ1で使用したものと同様の市販品を、200℃24時間乾燥させた後、85℃85%の条件下で48時間放置し、含水量0.16質量%としたもの。
In addition, the following were used for alumina 2-7.
Alumina 2: A commercially available product similar to that used in
アルミナ3:アルミナ1で使用したものと同様の市販品を、200℃24時間乾燥させた後、85℃85%の条件下で120時間放置し、含水量0.20質量%としたもの。
Alumina 3: A commercial product similar to that used in
アルミナ4:アルミナ1で使用したものと同様の市販品を、200℃24時間乾燥させた後、85℃85%の条件下で4時間放置し、含水量0.10質量%としたもの。
Alumina 4: A commercial product similar to that used in
アルミナ5:アルミナ1で使用したものと同様の市販品を、200℃24時間乾燥させた後、85℃85%の条件下で240時間放置し、含水量0.25質量%としたもの。
Alumina 5: A commercially available product similar to that used in
アルミナ6:アルミナ1で使用したものと同様の市販品を、200℃24時間乾燥させ、含水量0.01質量%としたもの。
Alumina 6: A commercial product similar to that used in
アルミナ7:アルミナ1で使用したものと同様の市販品を、200℃24時間乾燥させた後、121℃100%の条件下で120時間放置し、含水量0.40質量%としたもの。
Alumina 7: A commercially available product similar to that used in
2.評価
各実施例および各比較例により得られた絶縁層形成用組成物および基板について、次の各評価を行った。
2. Evaluation The following evaluation was performed about the composition for insulating layer formation and board | substrate which were obtained by each Example and each comparative example.
2.1絶縁層形成用組成物の粘度
各実施例および各比較例の絶縁層形成用組成物について、E型粘度計を用いて、温度25℃、せん断速度5.0rpmの条件で粘度を測定した。
2.1 Viscosity of composition for insulating layer formation About the composition for insulating layer formation of each Example and each comparative example, a viscosity is measured on 25 degreeC and shear rate 5.0rpm conditions using an E-type viscosity meter. did.
2.2外観
各実施例および各比較例の基板について、銅箔(導体層)をエッチングにより除去し、絶縁層の外観を目視で観察し、ボイドやカスレの有無を評価した。また、フロー量(絶縁層のプレス前の外周縁とプレス後の外周縁との間の距離)の長さを測定した。
2.2 Appearance For the substrates of each Example and each Comparative Example, the copper foil (conductor layer) was removed by etching, the appearance of the insulating layer was visually observed, and the presence or absence of voids or scum was evaluated. Further, the length of the flow amount (distance between the outer peripheral edge before pressing of the insulating layer and the outer peripheral edge after pressing) was measured.
2.3半田耐熱性
各実施例および各比較例の基板について、50mm×50mmにグラインダーソーでカットした後に、その銅箔を1/4だけ残すようにエッチングにより除去することにより、試料を作製し、JIS C 6481に準拠して半田耐熱性を評価した。かかる評価は、前処理をしない場合と、121℃、100%、(PCT処理)を4時間行った後の場合において、それぞれ、288℃の半田槽に30秒間浸漬した後の外観の異常の有無に基づいて、下記の評価基準により行った。
2.3 Solder heat resistance After the substrate of each example and each comparative example was cut to 50 mm × 50 mm with a grinder saw, the copper foil was removed by etching so as to leave only a quarter, thereby preparing a sample. The solder heat resistance was evaluated in accordance with JIS C 6481. This evaluation is based on whether or not there is an abnormality in the appearance after immersion in a solder bath at 288 ° C. for 30 seconds in the case where pretreatment is not performed and in the case where 121 ° C., 100%, (PCT treatment) is performed for 4 hours. Based on the following evaluation criteria.
評価基準:異常なし(フクレの箇所がない)
:膨れあり(全体的にフクレの箇所がある)
Evaluation criteria: No abnormality (no bulges)
: Swelled (there is a bulge on the whole)
2.4絶縁破壊電圧
各実施例および各比較例の基板について、100mm×100mmにグラインダーソーでカットした後に、その端縁部から約30mmの位置から外側部分の銅箔をエッチングにより除去することにより、試料を作製し、絶縁破壊電圧を評価した。かかる評価は、耐電圧試験器(MODEL7473、EXTECH Electronics社製)を用いて、銅箔と金属板に電極を接触せしめて、両電極に1kV/秒の速度で電圧を上昇させていきながら交流電圧を印加し、絶縁層が破壊したときの電圧を絶縁破壊電圧とした。
2.4 Dielectric breakdown voltage After cutting the substrate of each example and each comparative example to 100 mm × 100 mm with a grinder saw, the copper foil in the outer portion is removed by etching from a position of about 30 mm from the edge of the substrate. Samples were prepared and dielectric breakdown voltage was evaluated. Such evaluation is performed by using a withstand voltage tester (MODEL7473, manufactured by EXTECH Electronics), bringing the electrode into contact with the copper foil and the metal plate, and increasing the voltage to both electrodes at a rate of 1 kV / sec. Was applied, and the voltage when the insulating layer was broken was defined as a dielectric breakdown voltage.
これらの評価結果を表1に示す。
表1に示す評価結果から明らかなように、各実施例では、半田耐熱性に優れ、絶縁破壊電圧値が十分に高く、また、高い熱伝導率を有する。
These evaluation results are shown in Table 1.
As is clear from the evaluation results shown in Table 1, each example is excellent in solder heat resistance, has a sufficiently high dielectric breakdown voltage value, and has a high thermal conductivity.
1、1A 基板
2 金属板
3、3A 導体層
4 絶縁層
4A 絶縁層形成層
41 樹脂部
42 フィラー
51、52 半導体素子
512、522 モールド部
53 コネクタ
531 ピン(端子)
532 ハウジング
6 回路
7 被覆層
8 保護部材
10 絶縁層形成用フィルム
20 自動車
100 制御装置
201 ヘッドライト
202 発光ダイオード素子
204 中継ケーブル
205 コネクタ
1,
532 Housing 6 Circuit 7
Claims (9)
樹脂材料と、
水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムで構成されたフィラーとを含んで構成され、
前記フィラーの含水量は、0.12質量%以上0.20質量%以下であり、
前記フィラーの平均粒径は、0.1〜25μmであり、
前記フィラーの粒子径の変動係数は、30%以下であり、
前記フィラーの含有量は、全体の30vol%以上70vol%以下であることを特徴とする絶縁層形成用組成物。 An insulating layer forming composition used for forming an insulating layer,
Resin material,
Comprising a filler composed of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide ,
The water content of the pre-Symbol filler is 0.20 mass% or more 0.12% by mass,
The filler has an average particle size of 0.1 to 25 μm,
The coefficient of variation of the particle size of the filler is 30% or less,
Content of the said filler is 30 vol% or more and 70 vol% or less of the whole, The composition for insulating layer formation characterized by the above-mentioned.
前記金属板上に設けられ、請求項1ないし4のいずれかに記載の絶縁層形成用組成物を層状に成形した硬化物または固化物で構成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記金属板とは反対側の面上に設けられた導体層とを有することを特徴とする基板。 A metal plate made of a metal material;
An insulating layer made of a cured product or a solidified product formed on the metal plate and formed into a layered form of the composition for forming an insulating layer according to any one of claims 1 to 4,
And a conductive layer provided on a surface of the insulating layer opposite to the metal plate.
前記金属板上に設けられ、樹脂材料と、水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムで構成されたフィラーとを含んで構成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記金属板とは反対側の面上に設けられた導体層とを有する基板であって、
前記フィラーの含水量は、0.12質量%以上0.20質量%以下であり、
前記フィラーの平均粒径は、0.1〜25μmであり、
前記フィラーの粒子径の変動係数は、30%以下であり、
前記フィラーの含有量は、全体の30vol%以上70vol%以下であることを特徴とする基板。 A metal plate made of a metal material;
An insulating layer provided on the metal plate and comprising a resin material and a filler made of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide;
A substrate having a conductor layer provided on a surface of the insulating layer opposite to the metal plate ,
The water content of the pre-Symbol filler is 0.20 mass% or more 0.12% by mass,
The filler has an average particle size of 0.1 to 25 μm,
The coefficient of variation of the particle size of the filler is 30% or less,
Content of the said filler is 30 vol% or more and 70 vol% or less of the whole, The board | substrate characterized by the above-mentioned.
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