JP6844066B2 - 絶縁シート、積層体、及び基板 - Google Patents

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Description

本発明は絶縁シート、積層体、及び基板に関する。
電子機器及び通信機器等では、絶縁層を有するプリント配線板が用いられている。この絶縁層は、無機材料が充填された樹脂シート(絶縁シート)を用いて形成されていることが多い。また、近年の電子機器及び通信機器等の小型化及び高性能化に伴って、電子部品の実装密度が高くなってきており、電子部品から発生する熱を放散させる必要性が高まっている。すなわち、絶縁シートには、絶縁性と共に熱伝導率が高いことが強く求められている。
従来、樹脂シートの絶縁性及び熱伝導性を向上させるため、使用する無機材料やその量及びその形状や粒径等について種々の検討がなされてきた。
例えば、特許文献1では、熱伝導性を維持したまま絶縁特性の優れた絶縁シートを得るために、粒径の異なる2つの無機充填材を絶縁シートに含有させることを開示している。
特開2012−15557号公報
しかし、熱伝導性と絶縁性とを高い水準で両立することは未だ困難である。これは、両物性が本質的にトレードオフの関係にあるためである。また、熱伝導性と絶縁性とをより高い水準とするためには、使用する無機材料やその量及びその形状や粒径等の組み合わせにも限界があり、設計範囲に大きな制限があった。
また、回路基板に使用する場合には、絶縁シートと回路パターンが形成される金属板との間で良好な密着性が求められている。
以上から、本発明は、良好な熱伝導性を有しながら、高い絶縁性をも有し、金属板を積層した際に当該金属板と良好な密着性を発揮し得る絶縁シートを提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者らは下記本発明に想到し、当該課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1] 樹脂組成物層を含み、周波数1MHzにおける一方の面側の比誘電率が他方の面側の比誘電率よりも高く、前記一方の面側に回路パターンが形成される絶縁シート。
[2] 前記一方の面から厚さ方向10%における比誘電率が3.5〜9であり、前記他方の面から厚さ方向10%における比誘電率が3〜8.5である[1に記載の絶縁シート。
[3] 前記樹脂組成物層が少なくとも2層であり、周波数1MHzにおける前記一方の面を含む第1の樹脂組成物層の比誘電率が前記他方の面を含む第2の樹脂組成物層の比誘電率よりも高い[1]又は[2]に記載の絶縁シート。
[4] さらに、第3の樹脂組成物層を前記第2の樹脂組成物層の前記他方の面側に有する[3]に記載の絶縁シート。
[5] 前記第1の樹脂組成物層の厚みが前記第2の樹脂組成物層の厚みよりも小さい[3]又は[4]に記載の絶縁シート。
[6] 前記第3の樹脂組成物層の厚みが前記第2の樹脂組成物層の厚みよりも小さい[4]又は[5]に記載の絶縁シート。
[7] 前記第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層、及び前記第3の樹脂組成物層の少なくともいずれかが、エポキシ樹脂及び無機充填材を含む[3]〜[6]のいずれかに記載の絶縁シート。
[8] 前記無機充填材が、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する板状無機粒子を含む[7]に記載の絶縁シート。
[9] 前記無機充填材が、板状無機粒子、無機粒子A、及び無機粒子Bを含み、前記板状無機粒子、前記無機粒子A、及び前記無機粒子Bのいずれか1以上が、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する[7]又は[8]に記載の絶縁シート。
[10] 前記無機粒子Aのアスペクト比が2以下である[9]に記載の絶縁シート。
[11] 前記無機充填材における前記板状無機粒子の含有量が1〜100体積%である[8]〜[10]のいずれかに記載の絶縁シート。
[12] 前記板状無機粒子が窒化ホウ素である[8]〜[11]のいずれかに記載の絶縁シート。
[13] 前記板状無機粒子が凝集粒子である[8]〜[12]のいずれかに記載の絶縁シート。
[14] 前記無機粒子Bの20%圧縮時における圧縮強度が前記板状無機粒子よりも大きい[9]〜[13]のいずれかに記載の絶縁シート。
[15] 前記無機粒子Bが窒化ホウ素である[9]〜[14]のいずれかに記載の絶縁シート。
[16] 前記第1の樹脂組成物層が前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、前記第2の樹脂組成物層が前記板状無機粒子を含む[9]〜[15]のいずれかに記載の絶縁シート。
[17] 前記第1の樹脂組成物層が前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、前記第2の樹脂組成物層が前記板状無機粒子を含み、前記第3の樹脂組成物層が前記板状無機粒子、前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含む、[9]〜[15]のいずれかに記載の絶縁シート。
[18] 前記第1の樹脂組成物層が前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、前記第2の樹脂組成物層が前記板状無機粒子、前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、前記第3の樹脂組成物層が前記板状無機粒子を含む、[9]〜[15]のいずれかに記載の絶縁シート。
[19] 前記一方の面側の比誘電率と前記他方の面側の比誘電率との差が、0.5以上である[1]〜[18]のいずれかに記載の絶縁シート。
[20] 金属ベース板上に、[1]〜[19]のいずれかに記載の絶縁シートと、金属板とを順次含み、前記金属板には回路パターンが形成される積層体。
[21] 金属ベース板上に、[1]〜[19]のいずれかに記載の絶縁シートと、金属板とを順次含み、前記金属板が回路パターンを有する基板。
本発明によれば、良好な熱伝導性を有しながら、高い絶縁性をも有し、金属板を積層した際に当該金属板と良好な密着性を発揮し得る絶縁シートを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る積層体を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る積層体を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る積層体を模式的に示す断面図である。
[絶縁シート]
本発明の絶縁シートは、樹脂組成物層を含み、周波数1MHzにおける一方の面側の比誘電率が他方の面側の比誘電率よりも高く、一方の面側に回路パターンが形成される。これにより、回路パターンが形成される金属板と金属ベース材との絶縁性を担保する構成部材となる。
樹脂組成物層は、1層で構成されていてもよく、2層以上で構成されていてもよい。また、絶縁シートは、樹脂組成物層からなることが好ましい。
ここで、樹脂組成物層が1層で構成されている場合、当該樹脂組成物層に回路パターンが形成される金属板が設けられる面が、「一方の面側」における「一方の面」となる。この場合、絶縁シートの一方の面は、樹脂組成物層の一方の面と同義である。そして、回路パターンが形成される金属板が設けらない面が「他方の面側」における「他方の面」となる。この場合、絶縁シートの他方の面は、樹脂組成物層の他方の面と同義である。
また、樹脂組成物層がn層(nは2以上の整数)で構成されている場合、1層目の樹脂組成物層(第1の樹脂組成物層)で回路パターンが形成される金属板が設けられる面が、「一方の面側」における「一方の面」となる。この場合、絶縁シートの一方の面は、樹脂組成物層の一方の面(第1の樹脂組成物層で回路パターンが形成される金属板が設けられる面)と同義である。そして、n層目の樹脂組成物層における厚さ方向外側の面が、「他方の面側」のおける「他方の面」となる。この場合、絶縁シートの他方の面は、n層の樹脂組成物層の他方の面(n層目の樹脂組成物層における厚さ方向外側の面)と同義である。
いずれの場合も他方の面側には金属ベース板が設けられることになる。
樹脂組成物層が3層以上で構成されている場合、第1の樹脂組成物層の比誘電率が、2層目からn層目の樹脂組成物層の比誘電率より大きければ、2層目からn層目の樹脂組成物層の比誘電率の大小は特に限定されない。
例えば、3層構成の場合、第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層、第3の樹脂組成物層の比誘電率をそれぞれε、ε、εとすると、ε>ε>ε、ε>ε<ε(但しε>ε)、ε>ε=εとすることができるが、より良好な絶縁性を得る観点から、ε>ε>εが好ましい。
なお、以下「比誘電率」という場合は、周波数1MHzにおける比誘電率をいう。
本発明の絶縁シートを用いた回路基板に高電圧を印加した場合、回路パターンと絶縁シートの端部に電界が集中することによって破壊現象が起きる。本発明者らは、絶縁シートの誘電率が高い場合に電界集中が起きやすく、端部から破壊がされやすいことを見出した。そこで、回路パターン側にある絶縁シートの一方の面の誘電率が高くても、回路パターンが形成されていない側にある絶縁シートの他方の面の誘電率を低くすることで、電界集中が緩和され、それに伴って絶縁シートの絶縁性を大幅に向上させることができることを見出した。
一方の面側の比誘電率を他方の面側の比誘電率よりも高くする方法は、特に限定されない。例えば、比誘電率の高いシートと比誘電率の低いシートとを積層する方法、比誘電率の低い無機充填材を含む樹脂組成物の塗膜を形成した後、比誘電率の高い無機充填材を含む樹脂組成物の塗膜を形成して硬化処理する方法、誘電率の異なる二種類の樹脂を、シリンジにて押し出し速度を変化させながら混合し勾配を付与する方法等が挙げられる。
また、同じ比誘電率の無機充填材でもその含有量によっては全体の比誘電率を変化させることができるので、当該無機充填材の含有量が小さい樹脂組成物の塗膜を形成した後、無機充填材の含有量が大きい樹脂組成物の塗膜を形成して硬化処理する方法等も採用することができる。この場合の樹脂組成物層は1層構成となる。
電界集中をさらに緩和する観点から、一方の面から厚さ方向10%における比誘電率は3.5〜9であることが好ましく、4〜9であることがより好ましい。また、他方の面から厚さ方向10%における比誘電率は3〜8.5であることが好ましく、3〜8であることがより好ましい。例えば、断面観察により、どのようなフィラーを使っているかで厚さ方向10%の誘電率を見積もることができる。
また、電界集中の緩和という観点から、一方の面側の比誘電率と他方の面側の比誘電率との差は、0.5以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、4以上であることがさらにより好ましい。
なお、比誘電率は、後述の実施例に記載の方法にて測定することができる。
また、本発明の絶縁シートは、樹脂組成物層を含み、周波数1MHzにおける一方の面側の比誘電率が他方の面側の比誘電率よりも高くすることで、金属板を積層した際に当該金属板と絶縁シートとの間で良好な密着性、すなわち、大きなピール強度が得られる。
特に後述するように、樹脂組成物層中の無機充填材の物性や種類等を適宜設定することで、より確実に良好な密着性が得られやすくなる。例えば、圧縮強度が高いフィラーを用いたり、樹脂との親和性が高い官能基が表面に多いフィラーを用いたりといったことが挙げられる。
金属板と絶縁シートとの密着性(ピール強度)は、後述する実施例に記載の方法で測定することが可能で、6N/cm以上であることが好ましい。
以下、絶縁シートが樹脂組成物層を含む態様を例に本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は当該態様に限定されるものではない。
(樹脂組成物層)
樹脂組成物層には、樹脂と無機充填材が含まれる。
樹脂組成物層に含まれる樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂等、特に限定されない。熱可塑性樹脂としてはスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、フタレート樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ケトン樹脂及びノルボルネン樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としてはアミノ樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂及びアミノアルキド樹脂等が挙げられる。アミノ樹脂としては、尿素樹脂及びメラミン樹脂等が挙げられる。なお、樹脂組成物層が2層以上ある場合、これらの層に含まれる樹脂は同一でも異なっていてもよい。
上記樹脂の中で、耐熱性を考慮するとエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、エポキシ化合物と熱硬化剤とを反応させて得られる。
エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、ビフェニルノボラック型エポキシ化合物、ビフェノール型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、フルオレン型エポキシ化合物、フェノールアラルキル型エポキシ化合物、ナフトールアラルキル型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物、アントラセン型エポキシ化合物、アダマンタン骨格を有するエポキシ化合物、トリシクロデカン骨格を有するエポキシ化合物、ナフチレンエーテル型エポキシ化合物、及びトリアジン核を骨格に有するエポキシ化合物等が挙げられる。
上記エポキシ化合物は、ビスフェノールA型エポキシ化合物であることが好ましい。
熱硬化剤としては、上記エポキシ化合物のエポキシ基と反応可能な官能基を有していれば特に限定されず、シアネートエステル化合物(シアネートエステル硬化剤)、フェノール化合物(フェノール熱硬化剤)、アミン化合物(アミン熱硬化剤)、チオール化合物(チオール熱硬化剤)、イミダゾール化合物、ホスフィン化合物、酸無水物、活性エステル化合物及びジシアンジアミド等が挙げられる。
シアネートエステル化合物としては、ノボラック型シアネートエステル樹脂、ビスフェノール型シアネートエステル樹脂、並びにこれらが一部三量化されたプレポリマー等が挙げられる。上記ノボラック型シアネートエステル樹脂としては、フェノールノボラック型シアネートエステル樹脂及びアルキルフェノール型シアネートエステル樹脂等が挙げられる。上記ビスフェノール型シアネートエステル樹脂としては、ビスフェノールA型シアネートエステル樹脂、ビスフェノールE型シアネートエステル樹脂及びテトラメチルビスフェノールF型シアネートエステル樹脂等が挙げられる。
シアネートエステル化合物の市販品としては、フェノールノボラック型シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン社製「PT−30」及び「PT−60」)、及びビスフェノール型シアネートエステル樹脂が三量化されたプレポリマー(ロンザジャパン社製「BA−230S」、「BA−3000S」、「BTP−1000S」及び「BTP−6020S」)等が挙げられる。
フェノール化合物としては、ノボラック型フェノール、ビフェノール型フェノール、ナフタレン型フェノール、ジシクロペンタジエン型フェノール、アラルキル型フェノール及びジシクロペンタジエン型フェノール等が挙げられる。
フェノール化合物の市販品としては、ノボラック型フェノール(DIC社製「TD−2091」)、ビフェニルノボラック型フェノール(明和化成社製「MEHC−7851」)、アラルキル型フェノール化合物(明和化成社製「MEH−7800」)、並びにアミノトリアジン骨格を有するフェノール(DIC社製「LA1356」及び「LA3018−50P」)等が挙げられる。
エポキシ化合物と反応させるための熱硬化剤の配合量は適宜選択されるが、エポキシ化合物100質量部に対して、好ましくは1質量部以上であり、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。
エポキシ化合物と熱硬化剤とを反応させて得られるエポキシ樹脂は、接着性と絶縁性を一層効果的に高める観点から、樹脂組成物層中5体積%以上含有されていることが好ましく、10体積%以上含有されていることがより好ましく、また、80体積%以下含有されていることが好ましく、70体積%以下含有されていることがより好ましい。
樹脂組成物層に含有される無機充填材は熱伝導性を有することが好ましい。
ここで、無機充填材としては、板状無機粒子を含むことが好ましく、板状無機粒子、無機粒子A、及び無機粒子Bを含むことがより好ましい。少なくとも板状無機粒子を含むことで、長軸の向きが厚み方向に平行な板状無機粒子と長軸の向きが厚み方向に垂直な板状無機粒子とがバランスよく混在するようになり、熱伝導性とともに絶縁性を高くすることができる。
無機充填材は、少なくとも1種が10W/(m・K)以上の熱伝導率を有することが好ましい。例えば、板状無機粒子だけを含む場合は、当該板状無機粒子は10W/(m・K)以上の熱伝導率を有し、また、板状無機粒子、無機粒子A、及び無機粒子Bの3種類を含む場合は、これらのいずれか1種以上が、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する。
上記のように、板状無機粒子、無機粒子A、及び無機粒子Bのいずれか1種以上が10W/(m・K)以上の熱伝導率を有することが好ましく、すべてが10W/(m・K)以上の熱伝導率を有することが好ましい。これにより、樹脂組成物層の熱伝導性を高めることができる。熱伝導率は、15W/(m・K)以上であることがより好ましく、20W/m・K(m・K)以上であることがさらに好ましい。熱伝導率の上限は特に限定されない。熱伝導率が300W/(m・K)程度の無機充填材は広く知られており、また熱伝導率200W/(m・K)程度の無機充填材については容易に入手できる。
なお、板状無機粒子、無機粒子A、及び無機粒子Bは、少なくとも組成、形状、及び圧縮強度のいずれか1以上が相違している。例えば、板状無機粒子及び無機粒子Bが窒化ホウ素の場合は、その形状として20%圧縮時における圧縮強度が相違していればよく、又は、一次粒子の平均長径が相違していればよい。
板状無機粒子としては、窒化ホウ素であることが好ましく、六方晶窒化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、ホウ素化合物とアンモニアとの還元窒化法により作製された窒化ホウ素、ホウ素化合物とメラミン等の含窒素化合物とから作製された窒化ホウ素、及び、ホウ水素ナトリウムと塩化アンモニウムとから作製された窒化ホウ素等が挙げられる。熱伝導性をより一層効果的に高める観点からは、上記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素であることが好ましい。
絶縁性と熱伝導性とをより一層効果的に高める観点からは、板状無機粒子は凝集粒子であることが好ましく、板状の窒化ホウ素凝集粒子であることがより好ましい。窒化ホウ素凝集粒子とは、窒化ホウ素の一次粒子を凝集させた二次粒子である。
上記窒化ホウ素凝集粒子の製造方法としては特に限定されず、噴霧乾燥方法及び流動層造粒方法等が挙げられる。窒化ホウ素凝集粒子の製造方法は、噴霧乾燥(スプレードライとも呼ばれる)方法であることが好ましい。噴霧乾燥方法は、スプレー方式によって、二流体ノズル方式、ディスク方式(ロータリ方式とも呼ばれる)、及び超音波ノズル方式等に分類でき、これらのどの方式でも適用できる。全細孔容積をより一層容易に制御できる観点から、超音波ノズル方式が好ましい。
窒化ホウ素凝集粒子は、窒化ホウ素の一次粒子を材料として製造されることが好ましい。窒化ホウ素凝集粒子の材料となる窒化ホウ素としては特に限定されず、六方晶窒化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、ホウ素化合物とアンモニアとの還元窒化法により作製された窒化ホウ素、ホウ素化合物とメラミン等の含窒素化合物とから作製された窒化ホウ素、及び、ホウ水素ナトリウムと塩化アンモニウムとから作製された窒化ホウ素等が挙げられる。窒化ホウ素凝集粒子の熱伝導性をより一層効果的に高める観点からは、窒化ホウ素凝集粒子の材料となる窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素であることが好ましい。
また、窒化ホウ素凝集粒子の製造方法としては、必ずしも造粒工程は必要ではない。窒化ホウ素の結晶の成長に伴い、窒化ホウ素の一次粒子が自然に集結することで形成された窒化ホウ素凝集粒子であってもよい。また、窒化ホウ素凝集粒子の粒子径をそろえるために、粉砕した窒化ホウ素凝集粒子であってもよい。
板状無機粒子の20%の圧縮時における圧縮強度は、0.8N/mm以上であることが好ましく、1.0N/mm以上であることがより好ましい。また、2.5N/mm以下であることが好ましく、2.0N/mm以下であることがより好ましい。上位範囲であることで、プレス時に容易に解砕させることができ形状が変形することによりフィラー界面に存在する空気を押し出すことができ、更に絶縁性を高めることができる。
本発明において圧縮強度は、以下のようにして測定できる。
まず、微小圧縮試験機を用いて、ダイヤモンド製の角柱を圧縮部材として、該圧縮部材の平滑端面を無機充填材に向かって降下させ、無機充填材を圧縮する。測定結果として圧縮荷重値と圧縮変位の関係が得られるが、圧縮荷重値を無機充填材の粒子径を用いて算出した平均断面積を用いて単位面積当たりの圧縮荷重値を算出し、これを圧縮強度とする。また、圧縮変位と無機充填材の粒子径とから、圧縮率を算出し、圧縮強度と圧縮率との関係を得る。測定する無機充填材は顕微鏡を用いて観察し、粒子径±10%の粒子径を有する無機充填材を選出して測定する。また、それぞれの圧縮率における圧縮強度は、20回の測定結果を平均した平均圧縮強度として算出する。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー・インストルメンツ社製「微小圧縮試験機 HM2000」等が用いられる。また、圧縮率は(圧縮率=圧縮変位÷平均粒子径×100)で算出できる。
板状無機粒子のアスペクト比は3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、また、6以下であることがより好ましい。3以上であることで、凝集窒化ホウ素の一次粒子の長径が長くなり、熱伝導性を維持することができる。
また、板状無機粒子の一次粒子において、その長径の平均である平均長径は、熱伝導率を好適に高めるという観点から、2.5μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましく、また、30.0μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましい。なお、平均長径は、既述のアスペクト比の測定において求められる長径100個の平均をいう。
本発明において、アスペクト比は、長径/短径を意味する。本明細書において、アスペクト比は平均アスペクト比であり、具体的には、任意に選択された50個の粒子を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各粒子の長径/短径の平均値を算出することにより求められる。
絶縁性と熱伝導性とをより一層効果的に高める観点からは、板状無機粒子の平均粒子径は、5μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、また、100μm以下であることが好ましく、80μm以下であることがより好ましい。
本発明において平均粒子径は、体積基準での粒子径を平均した平均粒子径であることが好ましい。平均粒子径は、堀場製作所社製「レーザー回折式粒度分布測定装置」を用いて測定することができる。平均粒子径の算出方法については、累積体積が50%であるときの無機充填材の粒子径(d50)を平均粒子径として採用することが好ましい。
無機粒子Aとしては、アルミナ、合成マグネサイト、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、タルク、マイカ、及びハイドロタルサイト等が挙げられる。これらから所望の比誘電率によって選択することが好ましい。例えば、高い比誘電率が必要な場合はアルミナや窒化アルミニウムを選択することが好ましく、中程度の比誘電率が必要な場合は酸化マグネシウムを選択することが好ましい。低い比誘電率が必要な場合は、既述の窒化ホウ素を選択することが好ましい。
なお、無機粒子Aのなかで熱伝導性の観点からは、アルミナ(特に、球状アルミナ、破砕アルミナ)及び球状の窒化アルミニウムであることが好ましく、球状アルミナがより好ましい。
特に熱伝導率を高め密着性(ピール強度)をより高くするためには、樹脂との親和性が高い官能基が表面に多く存在する無機粒子Aを用いることが好ましく、例えば、アルミナ(特に、球状アルミナ、破砕アルミナ)及び球状の窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ケイ素がより好ましく、球状アルミナがさらに好ましい。
無機粒子Aのアスペクト比は2以下であることが好ましく、1.9以下であることがより好ましく、また、0.1以上であることが好ましい。アスペクト比が2以下であることで、塗工時に回転しやすくなり無機粒子B、板状無機粒子間の隙間に入り込むことができる。
絶縁性と熱伝導性とをより一層効果的に高める観点からは、無機粒子Aの平均粒子径は、0.1μm以上であることが好ましく、0.3μm以上であることがより好ましい。また、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることがさらに好ましく、18μm以下であることがよりさらに好ましい。
無機粒子Bとしては、窒化ホウ素であることが好ましく、六方晶窒化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、ホウ素化合物とアンモニアとの還元窒化法により作製された窒化ホウ素、ホウ素化合物とメラミン等の含窒素化合物とから作製された窒化ホウ素、及び、ホウ水素ナトリウムと塩化アンモニウムとから作製された窒化ホウ素等が挙げられる。熱伝導性をより一層効果的に高める観点からは、上記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素であることが好ましい。
絶縁性と熱伝導性とをより一層効果的に高める観点からは、無機粒子Bは、窒化ホウ素凝集粒子であることが好ましい。当該窒化ホウ素凝集粒子については、板状無機粒子と同様である。
無機粒子Bのアスペクト比は3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、また、10以下であることが好ましい。3以上であることで、凝集窒化ホウ素の一次粒子の長径が長くなり、熱伝導性を維持することができる。
また、無機粒子Bの一次粒子の平均長径は、充填性を向上させ、好適に熱伝導率を向上させるという観点から、0.5μm以上であることが好ましく、0.8μm以上であることがより好ましく、また、15μm以下であることが好ましく、13μm以下であることがより好ましい。
無機粒子Bの20%の圧縮時における圧縮強度は、プレス時に解砕せずに形状を維持することができ、熱伝導性を維持することができる観点から、2N/mm以上であることが好ましく、2.5N/mm以上であることがより好ましく、また、15N/mm以下であることが好ましく、13N/mm以下であることがより好ましい。
絶縁性と熱伝導性とをより一層効果的に高める観点からは、無機粒子Bの平均粒子径は、20μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましく、また、90μm以下であることが好ましく、70μm以下であることがより好ましい。
無機充填材における板状無機粒子の含有量は、効率的に熱伝導率を高める観点から、1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることがより好ましく、また、100体積%以下であることが好ましく、90体積%以下であることがより好ましい。
また、無機充填材における無機粒子Aの含有量は1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることがより好ましく、また、50体積%以下であることが好ましく、45体積%以下であることがより好ましい。
さらに、無機充填材における無機粒子Bの含有量は1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることがより好ましく、また、90体積%以下であることが好ましく、85体積%以下であることがより好ましい。
また、樹脂組成物層における無機充填材の含有量は、20体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましく、また、90体積%以下であることが好ましく、80体積%以下であることがより好ましい。
無機粒子Bの20%圧縮時における圧縮強度は板状無機粒子よりも大きく、1.5N/mm以上大きいことが好ましい。
樹脂組成物層は、上述した成分の他に、分散剤、キレート剤、酸化防止剤等の他の成分を含んでいてもよい。
また、樹脂組成物層は例えばエポキシ樹脂を使用する場合、既述の無機充填材、エポキシ化合物、熱硬化剤等を含む樹脂組成物を半硬化若しくは硬化させて形成される。この樹脂組成物は、その粘度を調整する観点から、溶剤を含有することができる。溶剤としては、特に限定されることはなく、例えば、トルエンやメチルエチルケトン等が挙げられ、これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の絶縁シートの樹脂組成物層は1層の構成でも、第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層のように、樹脂組成物層が少なくとも2層からなる構成でもよい。この場合、周波数1MHzにおける一方の面を含む第1の樹脂組成物層の比誘電率が他方の面を含む第2の樹脂組成物層の比誘電率よりも高くなっている。
さらに、第3の樹脂組成物層を第2の樹脂組成物層の他方の面側に有する、少なくとも3層からなる構成でもよい。
いずれの構成でも、第1の樹脂組成物、第2の樹脂組成物層、及び第3の樹脂組成物層の少なくともいずれかが、エポキシ樹脂及び無機充填材を含むことが好ましい。
図1は、樹脂組成物層が1層(単層)である絶縁シートを用いた積層体10の例で、金属板12と金属ベース板16との間に1層の樹脂組成物層14からなる絶縁シートが設けられている。
この場合、樹脂組成物層14の厚みは、30μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、また、300μm以下であることが好ましく、280μmであることがより好ましい。
なお、当該絶縁シートの場合、その一方の面側が樹脂組成物層14の上面14X側となり、他方の面側が樹脂組成物層14の下面14Y側となる。
また、図2は、樹脂組成物層が2層である絶縁シートを用いた積層体20の例で、金属板22と金属ベース板26との間に金属ベース板26側から樹脂組成物層24A(第2の樹脂組成物層)及び樹脂組成物層24B(第1の樹脂組成物層)をこの順に有する樹脂組成物層24からなる絶縁シートが設けられている。樹脂組成物層を少なくとも2層の構成とすることで、上下層で比誘電率を変化させることができる。
また、上記態様の場合、第1の樹脂組成物層の厚みが第2の樹脂組成物層の厚みよりも小さいことが好ましく、第1層の厚みが第2層の厚みに対して2/5以下であることが好ましく、1/3以下であることがより好ましい。これにより、電界集中をさらに緩和させて絶縁性をより向上させることができる。
なお、当該絶縁シートの場合、その一方の面側が樹脂組成物層24Bの上面24X側(金属板22側)となり、他方の面側が樹脂組成物層24Aの下面24Y側(金属ベース板26側)となる。
また、図3は、樹脂組成物層が3層である絶縁シートを用いた積層体30の例である。すなわち、金属板32と金属ベース板36との間に金属ベース板36側から樹脂組成物層34A(第3の樹脂組成物層)、樹脂組成物層34B(第2の樹脂組成物層)、及び樹脂組成物層34C(第1の樹脂組成物層)をこの順に有する樹脂組成物層34からなる絶縁シートが設けられている。樹脂組成物層を少なくとも3層の構成とすることで、上層、中間層、下層で比誘電率を段階的に低下させて、徐々に一方の面側から他方の面側へ向けて比誘電率を下げることができる。その結果、より高い絶縁性を示すことができる。
なお、当該絶縁シートの場合、その一方の面側が樹脂組成物層34Cの上面34X側(金属板32側)となり、他方の面側が樹脂組成物層34Aの下面34Y側(金属ベース板36側)となる。
ここで、樹脂組成物層が2層の構成となっている場合、樹脂組成物層24Aが板状無機粒子を含み、樹脂組成物層24Bが無機粒子A及び無機粒子Bを含んでいてよく、又は、樹脂組成物層24Aが無機粒子A及び無機粒子Bを含み、樹脂組成物層24Bが板状無機粒子を含んでいてもよい。
好ましくは、樹脂組成物層24Aに板状無機粒子を含有する構成が挙げられ、より好ましくは、樹脂組成物層24Aに板状無機粒子を含有させ、樹脂組成物層24Bに無機粒子A及び無機粒子Bを含有させた構成が挙げられる。
そして、板状無機粒子及び無機粒子Bを窒化ホウ素凝集粒子とし、無機粒子Aをアルミナ粒子とし、板状無機粒子の20%圧縮強度を無機粒子Bの20%圧縮強度より低くすると、熱伝導率及び絶縁性をより良好としながら、金属板22と樹脂組成物層24Bとの密着性を向上させることができる。
樹脂組成物層24Aに板状無機粒子を含有させ、樹脂組成物層24Bに無機粒子A及び無機粒子Bを含有させた構成の場合、樹脂組成物層24A中の板状無機粒子の含有量は、3体積%以上であることが好ましく、5体積%以上であることがより好ましく、また、90体積%以下であることが好ましく、85体積%であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、また、60体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。
また、樹脂組成物層24B中の無機粒子Aの含有量は、1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることがより好ましく、また、60体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。無機粒子Bの含有量は、1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることがより好ましく、また、90体積%以下であることが好ましく、85体積%以下であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、また、60体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。
なお、樹脂組成物層が2層の構成となっている場合でも、板状無機粒子、無機粒子A、無機粒子Bを含む無機充填材の各層における合計含有量、エポキシ樹脂の各層における合計含有量は、樹脂組成物層が1層の場合と同様である。
樹脂組成物層が2層の構成となっている場合の金属ベース板側にある樹脂組成物層24Aの厚みは20μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、170μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましい。金属板側にある樹脂組成物層24Bの厚みは10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、また、150μm以下であることが好ましく、130μm以下であることがより好ましい。このとき、樹脂組成物層24Bの厚みは、金属ベース板側にある樹脂組成物層24Aの厚みより小さいことが好ましい。
なお、樹脂組成物層が2層以上の構成となっている場合のそれぞれの層の厚みの合計は、樹脂組成物層が1層の場合と同様で、30μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、また、320μm以下であることが好ましく、280μm以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層が2層の構成の場合は、例えば、金属ベース板上に第2の樹脂組成物層となる樹脂組成物(例えば比誘電率の低い無機充填材を含有)を塗布して、必要に応じて半硬化させた後、さらにその上に、第1の樹脂組成物層となる樹脂組成物(例えば比誘電率の高い無機充填材を含有)を塗布して、必要に応じて半硬化させる。その後、金属板を貼り合わせ、プレス処理を行って製造することができる。また、第1の樹脂組成物層となる樹脂組成物からなるシートと第2の樹脂組成物層となる樹脂組成物からなるシートとの積層シートの両面を金属ベース板と金属板とでそれぞれ挟み、プレス処理を行って製造することもできる。
また、樹脂組成物層が3層の構成となっている場合、樹脂組成物層34A、34B、34Cに配合される板状無機粒子、無機粒子A及び無機粒子Bは所望の比誘電率を得る観点から適宜選択できる。
3層構成の第1の例として、樹脂組成物層34A(第3の樹脂組成物層)が板状無機粒子、無機粒子A及び無機粒子Bを含み、樹脂組成物層34B(第2の樹脂組成物層)が板状無機粒子を含み、樹脂組成物層34C(第1の樹脂組成物層)が無機粒子A及び無機粒子Bを含む構成が挙げられる。
また、3層構成の第2の例として、樹脂組成物層34A(第3の樹脂組成物層)が板状無機粒子を含み、樹脂組成物層34B(第2の樹脂組成物層)が板状無機粒子、無機粒子A及び無機粒子Bを含み、樹脂組成物層34C(第1の樹脂組成物層)が無機粒子A及び無機粒子Bを含む構成が挙げられる。
上記3層構成の第1の例及び第2の例のうち、好ましくは第1の例である。
樹脂組成物層が3層の構成となっている場合も、板状無機粒子及び無機粒子Bを窒化ホウ素凝集粒子とし、無機粒子Aをアルミナ粒子とし、板状無機粒子の20%圧縮強度を無機粒子Bの20%圧縮強度より低くすると、熱伝導率及び絶縁性をより良好としながら、金属板32と樹脂組成物層34Bとの密着性を向上させることができる。
3層構成の第1の例の場合、樹脂組成物層34A(第3の樹脂組成物層)中の板状無機粒子の含有量は、10体積%以上であることが好ましく、15体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%であることがより好ましい。無機粒子Aの含有量は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、70体積%以下であることが好ましく、60体積%以下であることがより好ましい。無機粒子Bの含有量は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、70体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層34B(第2の樹脂組成物層)中の板状無機粒子の含有量は、20体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましく、また、85体積%以下であることが好ましく、75体積%以下であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、50体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層34C(第1の樹脂組成物層)中の無機粒子Aの含有量は、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。無機粒子Bの含有量は、10体積%以上であることが好ましく、15体積%以上であることがより好ましく、また、70体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、70体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。
3層構成の第2の例の場合、樹脂組成物層34A(第3の樹脂組成物層)中の板状無機粒子の含有量は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、85体積%以下であることが好ましく、75体積%であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、70体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層34B(第2の樹脂組成物層)中の板状無機粒子の含有量は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。無機粒子Aの含有量は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。無機粒子Bの含有量は、5体積%以上であることが好ましく、15体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、50体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層34C(第1の樹脂組成物層)中の無機粒子Aの含有量は、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、60体積%であることがより好ましい。無機粒子Bの含有量は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましい。このとき、エポキシ樹脂は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、また、70体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。
なお、樹脂組成物層が3層の構成となっている場合でも、板状無機粒子、無機粒子A、無機粒子Bを含む無機充填材の各層における合計含有量、エポキシ樹脂の各層における合計含有量は、樹脂組成物層が1層の場合と同様である。
樹脂組成物層が3層の構成となっている場合の樹脂組成物層34Cの厚みは10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、100μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層34Bの厚みは20μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましく、170μm以下であることが好ましく、160μm以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層34Aの厚みは10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、100μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがより好ましい。
また、絶縁性の観点から、樹脂組成物34A(第3の樹脂組成物層)の厚みは樹脂組成物層34B(第2の樹脂組成物層)の厚みよりも小さいことが好ましく、第3の樹脂組成物層が第2の樹脂組成物層の厚みに対して2/5以下であることが好ましく、1/3以下であることがより好ましい。これにより電界集中をさらに緩和させて絶縁性をより向上させることができる。
なお、樹脂組成物層が3層以上の構成となっている場合のそれぞれの層の厚みの合計は、樹脂組成物層が1層の場合と同様で、30μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、また、320μm以下であることが好ましく、280μm以下であることがより好ましい。
樹脂組成物層が3層の構成の場合は、例えば、金属ベース板上に第3の樹脂組成物層となる樹脂組成物(例えば比誘電率が低い)を塗布して、必要に応じて半硬化させた後、さらにその上に、第2の樹脂組成物層となる樹脂組成物(例えば比誘電率が中程度)を塗布して、必要に応じて半硬化させる。その後、第2の樹脂組成物層の上に第1の樹脂組成物層となる樹脂組成物(例えば比誘電率が高い)を塗布して、必要に応じて半硬化させる。そして、金属板を貼り合わせ、プレス処理を行って製造することができる。また、第1の樹脂組成物層となる樹脂組成物からなるシートと、第2の樹脂組成物層となる樹脂組成物からなるシートと、第3の樹脂組成物層となる樹脂組成物からなるシートとの積層シートの両面を金属ベース板と金属板とでそれぞれ挟み、プレス処理を行って製造することもできる。
以上のような本発明の絶縁シートは、その金属板及び金属ベース板で挟持されて積層板とされ、その金属板をエッチング等の手法により回路形成することで、絶縁回路基板として用いることができる。
[積層体及び基板]
本発明の積層体は、金属ベース板上に本発明の絶縁シートと金属板とを順次含む。そして、金属板には回路パターンが形成される。これらを積層する手法としては公知の手法を適用できる。本発明の積層体の例としては、図1〜図3に記載の積層体が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また、本発明の基板は、金属ベース板上に本発明の絶縁シートと金属板とを順次含み、金属板が回路パターンを有する。すなわち、本発明の基板は、本発明の積層体の金属板に回路パターンが形成された基板ともいえる。回路パターンの形成には、エッチング等の手法を適用することができる。
金属ベース板及び金属板はそれぞれ熱伝導体としての機能を発揮するため、その熱伝導率は、好ましくは10W/(m・K)以上であることが好ましい。これらに用いる材料としては、アルミニウム、銅、金、銀、及びグラファイトシート等が挙げられる。熱伝導性をより一層効果的に高める観点からは、アルミニウム、銅、又は金であることが好ましく、アルミニウム又は銅であることがより好ましい。
金属ベース板の厚みは、0.1〜5mmであることが好ましく、金属板の厚みは、10〜2000μmであることが好ましく、10〜900μmであることがより好ましい。なお、金属板としては、銅板のような板や銅箔のような箔の場合も含む。
以下、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
・樹脂組成物の作製
(1)樹脂組成物A:
無機粒子Bとしての凝集窒化ホウ素粒子38.3体積%、アルミナ粒子24.9体積%、エポキシ化合物33.2体積%、硬化剤2.0体積%、分散剤1.6体積%となるようにこれらを混合し、樹脂組成物Aを得た。上記材料の詳細は下記のとおりである。
・無機粒子Bとしての凝集窒化ホウ素粒子:UHP−G1H、昭和電工社製、20%圧縮強度4.2N/mm
アルミナ粒子:AS50、昭和電工社製、アスペクト比2
エポキシ化合物:YD127、新日鉄住金社製
硬化剤:2P4MZ、四国化成社製
分散剤:KBM403、信越シリコーン社製
(2)樹脂組成物B:
板状無機粒子である凝集窒化ホウ素粒子67.5体積%、エポキシ化合物29.3体積%、硬化剤2.0体積%、分散剤1.2体積%となるようこれらを混合し、樹脂組成物Bを得た。上記材料の詳細は下記のとおりである。
板状無機粒子である凝集窒化ホウ素粒子:HP−40、水島合金鉄社製、20%圧縮強度1.7N/mm
エポキシ化合物:YD127、新日鉄住金社製
硬化剤:2P4MZ、四国化成社製
分散剤:KBM403、信越シリコーン社製
・絶縁シートの作製
樹脂組成物Aを離型PETシート(厚み40μm)上に塗布した。また、樹脂組成物Bを離型PETシート(厚み40μm)上に塗布した。これらのシートの樹脂組成物層の厚みの比を表1に示す。これらを50℃のオーブン内で10分間乾燥させて仮硬化させた。次に、仮硬化した上記シートを離型PETシートが外側となるように積層してから離型PETシートを剥がして、その両面を銅箔(厚み35μm)とアルミニウム板(厚み1.0mm)とでそれぞれ挟み、温度110℃で30分加熱し仮硬化させ、硬化前シートを得た。なお、銅箔側には樹脂組成物Aを含む層(第1の樹脂組成物層)が形成され、アルミニウム板側には樹脂組成物Bを含む層(第2の樹脂組成物層)が形成されている。得られた硬化前シートを、温度195℃、圧力を8MPaの条件で60分間真空プレスすることにより、第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層からなる絶縁シートの第1の樹脂組成物層に銅箔が積層され、第2の樹脂組成物層にアルミニウム板が積層された積層体を得た。なお、第1の樹脂組成物層と第2の樹脂組成物層とからなる樹脂組成物層の厚み(絶縁シートの厚み)は、150μmであった。
[実施例2、3]
第1の樹脂組成物層と第2の樹脂組成物層との厚み比率(第2の樹脂組成物層/第1の樹脂組成物層)を下記の表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、絶縁シートを得た。
[実施例4]
・樹脂組成物の作製
樹脂組成物C:
板状無機粒子である凝集窒化ホウ素粒子33.8体積%、アルミナ粒子24.9体積%、無機粒子Bとしての凝集窒化ホウ素粒子19.1体積%、エポキシ化合物29.3体積%、硬化剤2.0体積%、分散剤1.2体積%となるようにこれらを混合し、樹脂組成物Cを得た。上記材料の詳細は下記のとおりである。
板状無機粒子である凝集窒化ホウ素粒子:HP−40、水島合金鉄社製、20%圧縮強度1.7N/mm
無機粒子Bとしての凝集窒化ホウ素粒子:UHP−G1H、昭和電工社製、20%圧縮強度4.2N/mm
アルミナ粒子:AS50、昭和電工社製、アスペクト比2
エポキシ化合物:YD127、新日鉄住金社製
硬化剤:2P4MZ、四国化成社製
分散剤:KBM403、信越シリコーン社製
・絶縁シートの作製
樹脂組成物Aを離型PETシート(厚み40μm)上に塗布した。また、樹脂組成物Bを離型PETシート(厚み40μm)上に塗布した。さらに、樹脂組成物Cを離型PETシート(厚み40μm)上に塗布した。これらのシートの樹脂組成物層の厚みの比を表1に示す。これらを50℃のオーブン内で10分間乾燥させて仮硬化させた。
次に、仮硬化した上記シートのうち、樹脂組成物Aを塗布した離型PETシートと、樹脂組成物Bを塗布した離型PETシートとそれぞれの離型PETシートが外側となるように積層し、樹脂組成物Bを塗布した離型PETシートを剥がした。その後、離形PETシートが剥がされて表面に露出した樹脂組成物Bの面に樹脂組成物Cを塗布した離型PETシートを当該離型PETシートが外側になるように積層した。両面に設けられた離型PETシートをそれぞれ剥がした後、その両面を銅箔(厚み40μm)とアルミニウム板(厚み1.0mm)とでそれぞれ挟み、温度110℃で30分加熱し仮硬化させ、硬化前シートを得た。
なお、銅箔側には樹脂組成物Aを含む層(第1の樹脂組成物層)が形成され、アルミニウム板側には樹脂組成物Cを含む層(第3の樹脂組成物層)が形成されている。得られた硬化前シートを、温度195℃、圧力を8MPaの条件で60分間真空プレスすることにより、第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層及び第3の樹脂組成物層からなる絶縁シートの第1の樹脂組成物層に銅箔が積層され、第3の樹脂組成物層にアルミニウム板が積層された積層体を得た。第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層及び第3の樹脂組成物層からなる樹脂組成物層の厚み(絶縁シートの厚み)は、200μmであった。
[実施例5]
・絶縁シートの作製
銅箔側には樹脂組成物Aを含む層(第1の樹脂組成物層)が形成され、アルミニウム板側には樹脂組成物Bを含む層(第3の樹脂組成物層)が形成され、これらの間に樹脂組成物Cを含む層(第2の樹脂組成物層)が形成されるようにし、厚みの比を表1に示すようにした以外は、実施例4と同様にして硬化前シートを得た。得られた硬化前シートを、温度195℃、圧力を8MPaの条件で60分間真空プレスすることにより、第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層及び第3の樹脂組成物層からなる絶縁シートの第1の樹脂組成物層に銅箔が積層され、第3の樹脂組成物層にアルミニウム板が積層された積層体を得た。第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層及び第3の樹脂組成物層からなる樹脂組成物層の厚み(絶縁シートの厚み)は、200μmであった。
[比較例1]
樹脂組成物層を第2の樹脂組成物層だけとした以外は実施例1と同様にして、絶縁シートを得た。なお、樹脂組成物層の全体厚み(絶縁シートの厚み)は、実施例1と同じである。
[比較例2]
樹脂組成物層を第1の樹脂組成物層だけとした以外は実施例1と同様にして、絶縁シートを得た。なお、樹脂組成物層の全体厚み(絶縁シートの厚み)は、実施例1と同じである。
[比較例3]
樹脂組成物Cを2枚の離型PETシート(厚み40μm)上にそれぞれ塗布した。これらのシートの樹脂組成物層の厚みの比を表2に示す。これらを50℃のオーブン内で10分間乾燥させて仮硬化させた。
次に、仮硬化した上記シートを離型PETシートが外側となるように積層してから離型PETシートを剥がして、その両面を銅箔(厚み40μm)とアルミニウム板(厚み1.0mm)とでそれぞれ挟み、温度110℃で30分加熱し仮硬化させ、硬化前シートを得た。得られた硬化前シートを、温度195℃、圧力を8MPaの条件で60分間真空プレスすることにより、第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層からなる絶縁シートの第1の樹脂組成物層に銅箔が積層され、第2の樹脂組成物層にアルミニウム板が積層された積層体を得た。なお、第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層は同一の組成である。また、樹脂組成物層の全体厚み(絶縁シートの厚み)は、実施例1と同じである。
[比較例4]
銅箔側に樹脂組成物Bを含む層(第1の樹脂組成物層)を形成し、アルミニウム板側には樹脂組成物Aを含む層(第2の樹脂組成物層)を形成した以外は実施例1と同様にして、絶縁シートを得た。
なお、樹脂組成物層の全体厚み(絶縁シートの厚み)は、実施例1と同じである。
[比較例5、6]
第1の樹脂組成物層と第2の樹脂組成物層との厚み比率(第2の樹脂組成物層/第1の樹脂組成物層)を下記の表3に示すように変更したこと以外は比較例4と同様にして、絶縁シートを得た。
なお、樹脂組成物層の全体厚み(絶縁シートの厚み)は、実施例1と同じである。
[比較例7]
・絶縁シートの作製
銅箔側には樹脂組成物Bを含む層(第1の樹脂組成物層)が形成され、アルミニウム板側には樹脂組成物Cを含む層(第3の樹脂組成物層)が形成され、これらの間に樹脂組成物Aを含む層(第2の樹脂組成物層)が形成されるようにし、厚みの比を表1に示すようにした以外は、実施例4と同様にして硬化前シートを得た。得られた硬化前シートを、温度195℃、圧力を8MPaの条件で60分間真空プレスすることにより、第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層及び第3の樹脂組成物層からなる絶縁シートの第1の樹脂組成物層に銅箔が積層され、第3の樹脂組成物層にアルミニウム板が積層された積層体を得た。第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層及び第3の樹脂組成物層からなる樹脂組成物層の厚み(絶縁シートの厚み)は、200μmであった。
(比誘電率測定)
各例の「絶縁シートの作製」で仮硬化したシートの両面にある離型PETシートを剥がして、その両面を銅箔(厚み40μm)とアルミニウム板(厚み1.0mm)とでそれぞれ挟み、温度110℃で30分加熱し仮硬化させ、硬化前シートを得た。得られた硬化前シートを、温度195℃、圧力を8MPaの条件で60分間真空プレスすることにより、サンプルシートを得た。得られたサンプルシートを40mm×40mmにカットし、φ20mmのパターンをエッチングにて加工した。エッチング深さは、厚さ方向10%とした。その後、比誘電率を岩崎通信株式会社製LCR(インピーダンス)解析装置 PSM3750にて空気中室温(25℃)で、周波数100mHzから10MHzまでをログスケールで分割して33点、1サイクル測定し、得られる波形を読み取ることで、周波数1MHzの比誘電率を求めた。
(熱伝導率の測定)
実施例及び比較例の各絶縁シートを1cm角にカットした後に、両面にカーボンブラックをスプレーした測定サンプルを用いて、レーザーフラッシュ法により熱伝導率の測定を行った。結果を下記表1〜3に示す。
[熱伝導率判定基準]
A:10W以上
B:8W以上〜10W未満
C:8W未満
(絶縁破壊電圧測定)
実施例及び比較例の各絶縁シートを90mm×50mmにカットし、その上にφ20mmのパターンをエッチングにて加工後、耐電圧試験器(EXTECH Electronics社製「MODEL7473」)を用いて、テストサンプル間に0.5kV/minの速度で電圧が上昇するように、交流電圧を印加した。テストサンプルが破壊した電圧を絶縁破壊電圧(BDV)とし、結果を下記表1〜3に示す。絶縁性は以下の基準で判定した。なお、測定する樹脂組成物層(絶縁層)の厚みは150μmとした。
[絶縁性の判定基準]
AA:絶縁破壊電圧が10kV以上
A:絶縁破壊電圧が8kV以上、10kV未満
B:絶縁破壊電圧が6kV以上、8kV未満
C:絶縁破壊電圧が6kV未満
(90°ピール強度(密着性))
実施例及び比較例で得られた積層体を50mm×120mmの大きさに切り出して、テストサンプルを得た。得られたテストサンプルの中央幅10mmの銅箔だけを残して剥がし、中央幅10mmの銅箔に対してJIS C 6481に準拠して、35μm銅箔のピール強度を測定した。上記ピール強度測定装置としては、オリエンテック社製「テンシロン万能試験機」を用いた。ピール強度は以下の基準で判定した。結果を下記表1〜3に示す。
[ピール強度の判定基準]
A:ピール強度が6N/cm以上
C:ピール強度が6N/cm未満
Figure 0006844066
Figure 0006844066
Figure 0006844066
10 積層体
12 金属板
14 樹脂組成物層
14X 上面
14Y 下面
16 金属ベース板

Claims (21)

  1. 樹脂組成物層を含み、周波数1MHzにおける一方の面側の比誘電率が他方の面側の比誘電率よりも高く、前記一方の面側に回路パターンが形成され、
    前記樹脂組成物層が無機充填材を含み、前記無機充填材が10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する板状無機粒子を含む絶縁シート。
  2. 前記一方の面から厚さ方向10%における比誘電率が3.5〜9であり、前記他方の面から厚さ方向10%における比誘電率が3〜8.5である請求項1に記載の絶縁シート。
  3. 前記樹脂組成物層が少なくとも2層であり、
    周波数1MHzにおける前記一方の面を含む第1の樹脂組成物層の比誘電率が前記他方の面を含む第2の樹脂組成物層の比誘電率よりも高い請求項1又は2に記載の絶縁シート。
  4. さらに、第3の樹脂組成物層を前記第2の樹脂組成物層の前記他方の面側に有する請求項3に記載の絶縁シート。
  5. 前記第1の樹脂組成物層の厚みが前記第2の樹脂組成物層の厚みよりも小さい請求項3又は4に記載の絶縁シート。
  6. 前記第3の樹脂組成物層の厚みが前記第2の樹脂組成物層の厚みよりも小さい請求項に記載の絶縁シート。
  7. 前記第1の樹脂組成物層、第2の樹脂組成物層、及び前記第3の樹脂組成物層の少なくともいずれかが、エポキシ樹脂及び無機充填材を含む請求項4又は6に記載の絶縁シート。
  8. 前記無機充填材が、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する板状無機粒子を含む請求項7に記載の絶縁シート。
  9. 前記無機充填材が、板状無機粒子、無機粒子A、及び無機粒子Bを含み、
    前記板状無機粒子、前記無機粒子A、及び前記無機粒子Bのいずれか1以上が、10W/(m・K)以上の熱伝導率を有する請求項7又は8に記載の絶縁シート。
  10. 前記無機粒子Aのアスペクト比が2以下である請求項9に記載の絶縁シート。
  11. 前記無機充填材における前記板状無機粒子の含有量が1〜100体積%である請求項8〜10のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  12. 前記板状無機粒子が窒化ホウ素である請求項8〜11のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  13. 前記板状無機粒子が凝集粒子である請求項8〜12のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  14. 前記無機粒子Bの20%圧縮時における圧縮強度が前記板状無機粒子よりも大きい請求項9又は10に記載の絶縁シート。
  15. 前記無機粒子Bが窒化ホウ素である請求項9、10、及び14のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  16. 前記第1の樹脂組成物層が前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、
    前記第2の樹脂組成物層が前記板状無機粒子を含む請求項9、10、14、及び15のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  17. 前記第1の樹脂組成物層が前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、
    前記第2の樹脂組成物層が前記板状無機粒子を含み、
    前記第3の樹脂組成物層が前記板状無機粒子、前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含む、請求項9、10、14、及び15のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  18. 前記第1の樹脂組成物層が前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、
    前記第2の樹脂組成物層が前記板状無機粒子、前記無機粒子A及び前記無機粒子Bを含み、
    前記第3の樹脂組成物層が前記板状無機粒子を含む、請求項9、10、14、及び15のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  19. 前記一方の面側の比誘電率と前記他方の面側の比誘電率との差が、0.5以上である請求項1〜18のいずれか1項に記載の絶縁シート。
  20. 金属ベース板上に、請求項1〜19のいずれか1項に記載の絶縁シートと、金属板とを順次含み、前記金属板には回路パターンが形成される積層体。
  21. 金属ベース板上に、請求項1〜19のいずれか1項に記載の絶縁シートと、金属板とを順次含み、前記金属板が回路パターンを有する基板。
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