JP7451827B2 - 回路基板の製造方法及び回路基板 - Google Patents
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Description
[1]第1のセラミックス及び第1の樹脂を含む第1のセラミックス-樹脂複合材層と、前記第1のセラミックス-樹脂複合材層の上に設けられた金属パターンと、第2のセラミックス及び第2の樹脂を含み、前記第1のセラミックス-樹脂複合材層の上に設けられた第2のセラミックス-樹脂複合材層とを含む回路基板であって、前記第2のセラミックス-樹脂複合材層は、前記金属パターンの側面における前記第1のセラミックス-樹脂複合材層側の端部を少なくとも被覆する回路基板。
[2]前記第2のセラミックス-樹脂複合材層は、前記第1のセラミックス-樹脂複合材層の上に積層されたセラミックス-樹脂複合材層である上記[1]に記載の回路基板。
[3]前記第2のセラミックス-樹脂複合材層は、前記金属パターンの側面の全部を被覆する上記[1]又は[2]に記載の回路基板。
[4]前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスのうちの少なくとも一方のセラミックスが多孔質セラミックスである上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の回路基板。
[5]前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスのうちの少なくとも一方のセラミックスがフィラーである上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の回路基板。
[6]前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスは、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、及び窒化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種のセラミックスを含む上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の回路基板。
[7]前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂が熱硬化性樹脂である上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の回路基板。
[8]前記金属パターンが金属箔を切断加工して得られた金属箔切断加工品である上記[1]~[7]のいずれか1つに記載の回路基板。
[9]前記切断加工がせん断加工であり、前記金属パターンにおける前記第1のセラミックス-樹脂複合材層側の面が、前記金属パターンにおける切断面にダレが生じた側の面である上記[8]に記載の回路基板。
[10]前記第1のセラミックス-樹脂複合材層の前記金属パターン側の面とは反対側の面に設けられたメタルベース板をさらに含む上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の回路基板。
[11]第1のセラミックスと第1の樹脂組成物の半硬化物とを含む第1の半硬化物複合体シートの上に、金属パターンを形成する金属パターン形成工程、及び前記金属パターンの少なくとも一部を加圧する加圧工程を含む回路基板の製造方法。
[12]第2のセラミックスと第2の樹脂組成物の半硬化物とを含む第2の半硬化物複合体シートを前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置する第2の半硬化物複合体シート配置工程をさらに含み、前記第2の半硬化物複合体シートは前記金属パターンに嵌合する開口部を有し、前記加圧工程は、前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成した前記金属パターンの少なくとも一部とともに、前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置した前記第2の半硬化物複合体シートを加圧し、前記第2の半硬化物複合体シート配置工程は、前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成した前記金属パターンに、前記第2の半硬化物複合体シートの前記開口部を嵌合して、前記第2の半硬化物複合体シートを前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置するか、又は前記金属パターン形成工程は、前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置した前記第2の半硬化物複合シートの開口部に嵌合する金属パターンを前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成する上記[11]に記載の回路基板の製造方法。
[13]前記加圧工程で加圧される部分の前記金属パターンの厚さが前記第2の半硬化物複合体シートの厚さに略等しい上記[12]に記載の回路基板の製造方法。
[14]前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスのうちの少なくとも一方のセラミックスが多孔質セラミックスである上記[11]~[13]のいずれか1つに記載の回路基板の製造方法。
[15]前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスのうちの少なくとも一方のセラミックスがフィラーである上記[11]~[13]のいずれか1つに記載の回路基板の製造方法。
[16]前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスは、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、及び窒化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種のセラミックスを含む上記[11]~[15]のいずれか1つに記載の回路基板の製造方法。
[17]前記金属パターンが金属箔を切断加工して得られた金属箔切断加工品である上記[11]~[16]のいずれか1つに記載の回路基板の製造方法。
[18]前記切断加工がせん断加工であり、前記金属パターン形成工程で前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成した前記金属パターンにおける前記第1の半硬化物複合体シート側の面が、前記金属パターンにおける切断面にダレが生じた側の面である上記[17]に記載の回路基板の製造方法。
図を参照して、本発明の一実施形態の回路基板を説明する。図1(a)は、本発明の一実施形態の回路基板の斜視図であり、図1(b)は図1(a)のA-A断面図である。図2は、本発明の一実施形態の回路基板の分解図である。
第1のセラミックス-樹脂複合材層10は、第1のセラミックス及び第1の樹脂を含む。第1のセラミックス-樹脂複合材層10は、セラミックス及び樹脂を含むものであれば特に限定されない。第1のセラミックスは、例えば多孔質セラミックスであり、第1の樹脂は、例えば多孔質セラミックスの空隙を充填する熱硬化性組成物の硬化物である。すなわち、第1のセラミックス-樹脂複合材層10は、例えば、多孔質セラミックスと多孔質セラミックスの空隙を充填する熱硬化性組成物の硬化物とを含む層である。この場合、例えば、含浸法により、多孔質セラミックスの空隙を熱硬化性組成物で充填することができる。
多孔質セラミックスは、複数の微細な孔(以下、「細孔」ともいう)が形成された構造を有する。多孔質セラミックスにおける細孔は、少なくとも一部が互いに連結して連続孔を形成していてもよい。
気孔率(体積%)=[1-(D1/D2)]×100
に従って算出される。
熱硬化性組成物は、熱硬化性を有する化合物を含む組成物である。熱硬化性を有する化合物には、例えば、フェノール化合物、ユリア化合物、メラミン化合物、不飽和ポリエステル化合物、エポキシ化合物、シアネート化合物、ポリウレタン化合物、ジアリルフタレート化合物、シリコーン化合物等が挙げられる。これらの化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの化合物の中でエポキシ化合物及びシアネート化合物が好ましく、熱硬化性組成物はエポキシ化合物及びシアネート化合物の両方を含むことが好ましい。
例えば、以下の含浸工程により、多孔質セラミックスの空隙を熱硬化性組成物で充填することができる。
先ず、含浸装置内に熱硬化性組成物を含む溶液を用意し、当該溶液に多孔質セラミックスを浸漬させることや大気雰囲気下で多孔質セラミックスに熱硬化性組成物を含む溶液を塗工することで、多孔質セラミックスの細孔に熱硬化性組成物を含浸させる。
熱硬化性組成物の硬化については、後述の回路基板の製造方法で説明する。
第1のセラミックス-樹脂複合材層10の上に設けられた金属パターン20は、特に限定されないが、例えば、金属箔を切断加工して得られた金属箔切断加工品である。金属パターン20を構成する材料には、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、スズ、金、銀、モリブデン、チタニウム、ステンレスなどが挙げられる。これらの金属は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの金属の中で、電気伝導率の観点及びコストの観点から、銅及びアルミニウムが好ましく、銅がより好ましい。
第2のセラミックス-樹脂複合材層30は、第2のセラミックス及び第2の樹脂を含む。第2のセラミックス-樹脂複合材層30は、セラミックス及び樹脂を含むものであれば特に限定されない。例えば、上述の第1のセラミックス-樹脂複合材層の項目で説明した、第1のセラミックスとして用いた多孔質セラミックを第2のセラミックスとして使用することができる。また、上述の第1のセラミックス-樹脂複合材層の項目で説明した、第1の樹脂として用いた熱硬化性組成物の硬化物を第2の樹脂として使用することができる。なお、第2のセラミックスは第1のセラミックスと同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第2の樹脂は第1の樹脂と同じであってもよいし、異なっていてもよい。しかし、第1のセラミックス-樹脂複合材層及び第2のセラミックス-樹脂複合材層の間の接合の観点から、第2の樹脂は第1の樹脂と同じものであることが好ましい。
第1のセラミックス-樹脂複合材層10の金属パターン側の面とは反対側の面にメタルベース板40を設けることにより、回路基板1の強度及び放熱性が改善される。メタルベース板40を構成する材料には、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、スズ、金、銀、モリブデン、チタニウム、ステンレスなどが挙げられる。これらの金属は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの金属の中で、熱伝導率の観点及びコストの観点から、銅及びアルミニウムが好ましい。またメタルベース板は、板状の形状に限定されず、フィンまたはピン状に加工されていても良い。
本発明の一実施形態の回路基板は、以下のように変形することができる。
本発明の一実施形態の回路基板における第1のセラミックス-樹脂複合材層の第1のセラミックスは多孔質セラミックスであった。しかし、第1のセラミックス-樹脂複合材層がセラミックス及び樹脂の複合材で構成される限り、第1のセラミックスは多孔質セラミックスに限定されない。例えば、第1のセラミックスはフィラーであってもよい。
本発明の一実施形態の回路基板における第2のセラミックス-樹脂複合材層の第2のセラミックスは多孔質セラミックスであった。しかし、第2のセラミックス-樹脂複合材層がセラミックス及び樹脂の複合材で構成される限り、第2のセラミックスは多孔質セラミックスに限定されない。例えば、第2のセラミックスはフィラーであってもよい。この場合、第2のセラミックスとしてのフィラーは、上述の第1のセラミックスとして好適なフィラーと同様のものを使用することができる。なお、第2のセラミックスとしてのフィラーは、第1のセラミックスとしてのフィラーと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
本発明の一実施形態の回路基板における第2のセラミックス-樹脂複合材層は、第1のセラミックス-樹脂複合材層の上に積層されたセラミックス-樹脂複合材層であった。しかし、第2のセラミックス-樹脂複合材層は、金属パターンの側面における第1のセラミックス-樹脂複合材層側の端部を少なくとも被覆する限り、第1のセラミックス-樹脂複合材層の上に積層されたセラミックス-樹脂複合材層に限定されない。例えば、図3に示す回路基板1Aのように、第2のセラミックス-樹脂複合材層30Aは、ディスペンサーを使用して第2のセラミックスを含む樹脂組成物を金属パターン20の側面21の端部211に塗布することにより形成したものであってもよい。また、図4に示す回路基板1Bのように、第2のセラミックス-樹脂複合材層30Bは、セラミックス-樹脂複合材のシートに金属パターン20をめり込ませることにより形成したものであってもよい。この場合、図4に示すように、セラミックス-樹脂複合材のシートの中で、金属パターン20がめり込んでいる深さまでの領域が第2のセラミックス-樹脂複合材層30Bとなり、それよりも深い領域が第1のセラミックス-樹脂複合材層10Bとなる。セラミックス-樹脂複合材のシートに金属パターン20をめり込ませる場合、金属パターン20をめり込ませる好ましい深さは、金属パターンの厚さにより変わる。この場合、金属パターンの厚さ(μm)に対する金属パターン20をめり込ませる深さ(μm)の比(めり込み深さ(μm)/金属パターンの厚さ(μm))は、好ましくは0.01~1であり、より好ましくは0.1~1である。
本発明の一実施形態の回路基板における第2のセラミックス-樹脂複合材層は、金属パターンの側面の全面を被覆していた。しかし、第2のセラミックス-樹脂複合材層は、金属パターンの側面における第1のセラミックス-樹脂複合材層側の端部を少なくとも被覆していれば、金属パターンの側面の全面を被覆しなくてもよい。例えば、図3に示す回路基板1A及び図4に示す回路基板1Bのように、第2のセラミックス-樹脂複合材層30A、30Bは、金属パターン20の側面21の一部を被覆してもよい。
金属パターンがせん断加工して得られたものである場合、図5に示す回路基板1Cのように、金属パターン20Cにおける第1のセラミックス-樹脂複合材層側の面22が、金属パターン20Cにおける切断面にダレ212が生じた側の面22であることが好ましい。これにより、第1のセラミックス-樹脂複合材層10の金属パターン20Cの端近傍における、金属パターン20C及び第1のセラミックス-樹脂複合材層10の熱膨張率の差による応力の集中を緩和することができ、第1のセラミックス-樹脂複合材層10におけるクラックの発生をさらに抑制することができる。また、セラミックス-樹脂複合材のシートに金属パターン20をめり込ませることが容易になる。
本発明の一実施形態の回路基板における金属パターンは、金属箔を切断加工して得られた金属箔切断加工品であった。しかし、本発明の回路基板における金属パターンは、金属箔を切断加工して得られた金属箔切断加工品に限定されず、公知の方法を適用して得ることができる。例えば、スクリーン印刷法又は写真現像法により、銅箔上にエッチングレジストを形成し、銅箔の表面の所定位置をマスクする。その状態で、銅箔の一部を、塩化第二鉄エッチング液、塩化第二銅エッチング液、過酸化水素/硫酸エッチング液、アルカリエッチング液等で腐食溶解した後、エッチングレジストを剥離する。これにより、第1のセラミックス-樹脂複合材層の上に金属パターンが形成される。例えば、図6に示す回路基板1Dのように、金属パターン20Dは、めっきをエッチングすることにより形成されたものであってもよい。
本発明の一実施形態の回路基板における第2のセラミックス-樹脂複合材層は1つの層から構成されていた。しかし、第2のセラミックス-樹脂複合材層は複数の単位層から構成されてもよい。例えば、図7に示す回路基板1Eに示すように、第2のセラミックス-樹脂複合材層30Eが5層の単位層30e1~30e5から構成されてもよい。
図9を参照して、本発明の一実施形態の回路基板の製造方法を説明する。図9は、本発明の一実施形態の回路基板の製造方法を説明するための図である。
工程(A)では、図9(a)に示すように、第1のセラミックスと第1の樹脂組成物の半硬化物とを含む第1の半硬化物複合体シート50の上に、金属パターン20を形成する。
第1の半硬化物複合シート50は、第1のセラミックスと第1の樹脂組成物の半硬化物とを含む半硬化物複合体で構成されたシートである。なお、第1のセラミックスは、上述の回路基板の説明で、既に説明しているので、第1のセラミックスの説明は省略する。また、第1の樹脂組成物は、上述の回路基板の説明の中で説明した熱硬化性組成物と同じであるので、第1の樹脂組成物の説明も省略する。なお、以下では、第1の樹脂組成物を熱硬化性組成物とも記載する。
次に、第1の半硬化物複合体シートの製造方法を説明する。例えば、第1の半硬化物複合体シートの製造方法は、エポキシ化合物及びシアネート化合物を含有する熱硬化性組成物を第1のセラミックス(多孔質セラミックス)に含浸させる工程(含浸工程)と、熱硬化性組成物を含浸させた多孔質セラミックスを、シアネート化合物が反応する温度T1で加熱する工程(半硬化工程)と、熱硬化性組成物を含浸させた多孔質セラミックスをスライスする工程(シート化工程)とを備える。ただし、多孔質セラミックスをスライスする工程を経ることなく、予めシート化された多孔質セラミックスに熱硬化性組成物を含浸させてもよい。
含浸工程については、上述の回路基板の説明で、既に説明しているので、含浸工程の説明は省略する。
半硬化工程では、熱硬化性組成物が含浸された多孔質セラミックスを、シアネート化合物が反応する温度T1で加熱する。これにより、熱硬化性組成物中に含まれるシアネート化合物が反応して、半硬化物が得られる。このとき、シアネート化合物同士が反応してよく、シアネート化合物とエポキシ化合物の一部とが反応してもよい。一方、熱硬化性組成物においては、上述したように、シアネート化合物のシアナト基に対する、エポキシ化合物のエポキシ基の当量比が1以上である。すなわち、半硬化物においては、エポキシ化合物がエポキシ当量としてシアネート化合物よりも過剰に含まれており、これらのエポキシ化合物が未硬化の状態で残存している。その結果、熱硬化性組成物の半硬化物が得られる。
シート化工程では、例えば、ワイヤーソーを使用して、熱硬化性組成物を含浸させた多孔質セラミックスをスライスする。これにより、所望の厚さを有する第1の半硬化物複合体シートを得ることができる。なお、熱硬化性組成物を含浸させる前の多孔質セラミックスをスライスして、シート状の多孔質セラミックスを作製し、シート状の多孔質セラミックスに熱硬化性組成物を含浸することにより、第1の半硬化物複合体シートを得てもよい。また、多孔質セラミックスを作製する段階でシート状に成型、焼結し、シート状の多孔質セラミックスに熱硬化性組成物を含浸することにより、第1の半硬化物複合体シートを得てもよい。
金属パターンは、上述の回路基板の説明で、既に説明しているので、金属パターンの説明は省略する。金属パターンを第1の半硬化物複合体シート60の上に配置することで、第1の半硬化物複合体シート60の上に、金属パターン20を形成することができる。
工程(B)では、図9(b)に示すように、第1の半硬化物複合体シート50の上に形成した金属パターン20に、第2の半硬化物複合体シート60の開口部を嵌合して、第2の半硬化物複合体シート60を第1の半硬化物複合体シート50の上に配置する。なお、第2の半硬化物複合体シート60は第2のセラミックスと第2の樹脂組成物の半硬化物とを含む。そして、第2の半硬化物複合体シート60は金属パターン20に嵌合する開口部を有する。
第2の半硬化物複合シート60は、第2のセラミックスと第2の樹脂組成物の半硬化物とを含む。なお、第2のセラミックスは、上述の回路基板の説明で、既に説明しているので、第2のセラミックスの説明は省略する。また、第2の樹脂組成物は、上述の回路基板の説明の中で説明した熱硬化性組成物と同じであるので、第2の樹脂組成物の説明も省略する。さらに、第2の半硬化物複合シートの製造方法は、上述の第1の半硬化物複合シートの製造方法と同様であるので、第2の樹脂組成物の説明も省略する。また、第2の半硬化物複合体シート60の開口部は、上述の回路基板の説明で説明した第2のセラミックス-樹脂複合材層の開口部と同様であるので、第2の半硬化物複合体シート60の開口部の説明も省略する。
工程(C)では、金属パターン20及び第2の半硬化物複合体シート60を加圧する。
<変形例1>
本発明の一実施形態の回路基板の製造方法は、第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターンを形成する工程、第1の半硬化物複合体シートの上に形成した金属パターンに、第2の半硬化物複合体シートの開口部を嵌合して、第2の半硬化物複合体シートを第1の半硬化物複合体シートの上に配置する工程、並びに金属パターン及び第2の半硬化物複合体シートを加圧する工程を含んでいた。しかし、図4に示す回路基板1Bは、第2の半硬化物複合体シートを第1の半硬化物複合体シートの上に配置する工程がなくても、製造することができる。したがって、本発明の回路基板の製造方法は、第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターンを形成する工程、及び金属パターンの少なくとも一部を加圧する工程を含んでいればよい。
本発明の一実施形態の回路基板の製造方法は、第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターンを形成する工程、第1の半硬化物複合体シートの上に形成した金属パターンに、第2の半硬化物複合体シートの開口部を嵌合して、第2の半硬化物複合体シートを第1の半硬化物複合体シートの上に配置する工程、並びに金属パターン及び第2の半硬化物複合体シートを加圧する工程を含んでいた。しかし、図10(a)に示すように、金属パターン形成工程の前に第2の半硬化物複合体シート60を第1の半硬化物複合体シート50の上に配置し、金属パターン形成工程では、図10(b)に示すように、第1の半硬化物複合体シート50の上に配置した第2の半硬化物複合シート60の開口部に嵌合する金属パターン20を第1の半硬化物複合体シート50の上に形成するようにしてもよい。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
(1)窒化ホウ素多孔体の作製
容器に、アモルファス窒化ホウ素粉末(デンカ株式会社製、酸素含有量:1.5%、窒化ホウ素純度97.6%、平均粒径:6.0μm)が40.0質量%、六方晶窒化ホウ素粉末(デンカ株式会社製、酸素含有量:0.3%、窒化ホウ素純度:99.0%、平均粒径:30.0μm)が60.0質量%となるようにそれぞれ測り取り、焼結助剤(ホウ酸、炭酸カルシウム)を加えた後に有機バインダー、水を加え混合後、乾燥造粒し窒化物の混合粉末を調整した。
熱硬化性組成物の作製には、下記の原料を使用した。
エポキシ化合物:商品名「HP-4032D」、DIC株式会社製
シアネート化合物:商品名「TA-CN」、三菱ガス化学株式会社製
ベンゾオキサジン化合物:商品名「F-a型ベンゾオキサジン」、四国化成工業株式会社製
金属系硬化促進剤:ビス(2,4-ペンタンジオナト)亜鉛(II)、東京化成工業株式会社製
窒化ホウ素多孔体に、熱硬化性組成物を以下の方法で含浸させた。まず、真空加温含浸装置(商品名「G-555AT-R」、株式会社協真エンジニアリング製)に、窒化ホウ素多孔体と、容器に入れた上記熱硬化性組成物とを入れた。次に、100℃の脱気温度及び15Paの脱気圧力の条件下で、装置内を10分間脱気した。脱気後、同条件に維持したまま、窒化ホウ素多孔体を上記熱硬化性組成物に40分間浸漬し、熱硬化性組成物を窒化ホウ素多孔体に含浸させた。
ワイヤーソーを用いて、得られた窒化ホウ素多孔体をスライスして、50mm×50mm×厚み0.4mmの第1の半硬化物複合体シートを作製した。
また、第1の半硬化物複合体シートの一部について、レーザー加工機(三菱電機株式会社製、商品名「ML605GTW4-UVF20」)を使用して、図2に示す開口部を第1の半硬化物複合体シートに形成して、第2の半硬化物複合体シートを作製した。
第1の半硬化物複合体シート及び第2の半硬化物複合体シート以外に、回路基板を作製するために以下の部材を用意した。
金属パターン1:銅箔(白銅株式会社製、商品名「無酸素銅切板 JIS H3100 C1020P」、厚さ:2.0mm)をせん断加工(打ち抜き加工)したもの(図2の金属パターン20参照)。
メタルベース板:銅箔(白銅株式会社製、商品名「無酸素銅切板 JIS H3100 C1020P」、厚さ:2.0mm)を50mm×50mmの大きさに切り出したもの。
それぞれ用意した銅箔は、せん断加工や切り出し前に片面のみを粗化処理(メック株式会社、UT粗化処理)して使用する。
メタルベース板の粗化面側の上に第1の半硬化物複合体シートを配置し、金属パターン1の切断面のダレ側、および粗化側が第1の半硬化物複合体シート側になるように第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターン1を配置し、金属パターンを開口部に嵌合させて第1の半硬化物複合体シートの上に5枚の第2の半硬化物複合体シートを配置して積層体を作製した。得られた積層体を180℃の加熱温度で加熱しながら、15MPaの圧力及び1時間の加圧時間で加圧した。その後、積層体を、1MPaの圧力で加圧しながら、150℃の加熱温度で6時間、180℃の加熱温度で4時間、200℃の加熱温度で4時間、及び250℃の加熱温度で4時間、加熱して回路基板を得た。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例1で使用したものと同じ第1の半硬化物複合体シートを使用した。
塊状窒化ホウ素粒子(平均粒子径:40μm)50体積部と、エポキシ樹脂(DIC社製、製品名:HP4032)41.5体積部と、硬化剤(DIC社製、製品名:VH4150)5.1体積部と、2種の硬化促進剤(硬化触媒)(北興化学工業株式会社製、製品名:TPP)0.3体積部及び(四国化成工業株式会社製、製品名:2PHZ-PW)0.5体積部と、カップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、製品名:Z6040)1.6体積部と、湿潤分散剤(ビックケミージャパン株式会社製、製品名:DIS-111)0.3体積部と、表面調整剤(ビックケミージャパン社製、製品名:BYK-300)0.4体積部と、これらの各成分の合計100質量部に対して、揮発成分である溶媒(東京化成工業社製、製品名:ジアセトンアルコール)6.5質量部とを、遊星式撹拌機(株式会社シンキー製、商品名「あわとり練太郎AR-250」)を用いて、公転速度2000rpm、自転速度800rpmで×2分間)の条件で混練して第1の組成物を得た。
実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
実施例1と同様にして回路基板を作製した。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートの開口部を形成する前のものを第1の半硬化物複合体シートとして使用した。
実施例2で使用したものと同じ第2の半硬化物複合体シートを使用した。
実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
実施例1と同様にして回路基板を作製した。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートの開口部を形成する前のものを第1の半硬化物複合体シートとして使用した。
実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
第2の半硬化物複合体シートを使用しなかった以外は、実施例1と同様にして回路基板を作製した。なお、金属パターン1の切断面のダレ側が第1の半硬化物複合体シート側になるように第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターン1を配置したので、金属パターン1は、第1の半硬化物複合体シートにめり込んでいた。したがって、金属パターン1の側面における第1の半硬化物複合体シート側の端部は、第1の半硬化物複合体シートにより被覆されていた。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートの開口部を形成する前のものを第1の半硬化物複合体シートとして使用した。
実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
金属パターン1の切断面のダレ側が第1の半硬化物複合体シート側の反対側になるように第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターン1を配置した点、及び第2の半硬化物複合体シートを使用しなかった以外は、実施例1と同様にして回路基板を作製した。なお、金属パターン1の切断面のダレ側の反対側が第1の半硬化物複合体シート側になるように第1の半硬化物複合体シートの上に金属パターン1を配置したので、金属パターン1は、第1の半硬化物複合体シートにめり込んでいなかった。したがって、金属パターン1の側面における第1の半硬化物複合体シート側の端部は、第1の半硬化物複合体シートにより被覆されていなかった。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートの開口部を形成する前のものを第1の半硬化物複合体シートとして使用した。
粗化側が第1の半硬化物複合体シート側になるように第1の半硬化物複合体シートの上に銅箔(白銅株式会社製、商品名「無酸素銅切板 JIS H3100 C1020P」、厚さ:0.8mm)を配置し、さらに、メタルベース板を配置して、銅箔/第1の半硬化物複合体シート/メタルベース板の層構造を有する積層体を作製した。得られた積層体を180℃の加熱温度で加熱しながら、15MPaの圧力及び1時間の加圧時間で加圧した後、更に1MPaの圧力で加圧しながら、150℃の加熱温度で6時間、180℃の加熱温度で4時間、200℃の加熱温度で4時間、及び250℃の加熱温度で4時間、加熱して第1の半硬化物複合体シートを硬化させ、銅箔張り基板を得た。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
得られた銅箔張り基板の銅箔上に、スクリーン印刷法によりエッチングレジストを形成し、銅箔の表面の所定位置をマスクした。その状態で、銅箔の一部を、塩化第二銅エッチング液で腐食溶解した後、エッチングレジストを剥離した。これにより、金属パターンの形状が実施例1と同様である0.8mm厚の銅の金属パターンを第1の半硬化物複合体シートの硬化物上に形成した。金属パターンはエッチングにより形成したので、金属パターンは、第1の半硬化物複合体シートの硬化物にめり込んでいなかった。したがって、金属パターンの側面における第1の半硬化物複合体シートの硬化物側の端部は、第1の半硬化物複合体シートの硬化物により被覆されていなかった。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例1で使用した第1の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例1で使用した第2の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
比較例2と同様にして、0.8mm厚の銅箔、第1の半硬化物複合体シート及びメタルベース板を積層し、硬化した銅箔張り基板を作製した。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
比較例2と同様にして、銅箔張り基板に金属パターンを形成し、金属パターンを開口部に嵌合させて銅箔張り基板の上に2枚の第2の半硬化物複合体シートを配置して積層体を作製した。得られた積層体を180℃の加熱温度で加熱しながら、15MPaの圧力及び1時間の加圧時間で加圧した。その後、積層体を、1MPaの圧力で加圧しながら、150℃の加熱温度で6時間、180℃の加熱温度で4時間、200℃の加熱温度で4時間、及び250℃の加熱温度で4時間、加熱して回路基板を得た。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例1で使用した第1の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例1で使用した第2の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
粗化側が第1の半硬化物複合体シート側になるように第1の半硬化物複合体シートの上に銅箔(白銅株式会社製、商品名「無酸素銅切板 JIS H3100 C1020P」、厚さ:2.0mm)を配置し、さらに、メタルベース板を配置して、銅箔/第1の半硬化物複合体シート/メタルベース板の層構造を有する積層体を作製した。得られた積層体を180℃の加熱温度で加熱しながら、15MPaの圧力及び1時間の加圧時間で加圧した後、更に1MPaの圧力で加圧しながら、150℃の加熱温度で6時間、180℃の加熱温度で4時間、200℃の加熱温度で4時間、及び250℃の加熱温度で4時間、加熱して第1の半硬化物複合体シートを硬化させ、銅箔張り基板を得た。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
得られた銅箔張り基板の銅箔上に、スクリーン印刷法によりエッチングレジストを形成し、銅箔の表面の所定位置をマスクした。その状態で、銅箔の一部を、塩化第二銅エッチング液で腐食溶解した後、エッチングレジストを剥離した。これにより、金属パターンの形状が実施例1と同様である2.0mm厚の銅の金属パターンを第1の半硬化物複合体シートの硬化物上に形成した。
次に、金属パターンを開口部に嵌合させて銅箔張り基板の上に5枚の第2の半硬化物複合体シートを配置して積層体を作製した。得られた積層体を180℃の加熱温度で加熱しながら、15MPaの圧力及び1時間の加圧時間で加圧した。その後、積層体を、1MPaの圧力で加圧しながら、150℃の加熱温度で6時間、180℃の加熱温度で4時間、200℃の加熱温度で4時間、及び250℃の加熱温度で4時間、加熱して回路基板を得た。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例1で使用した第1の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
比較例2と同様にして、0.8mm厚の銅箔、第1の半硬化物複合体シート及びメタルベース板を積層し、硬化した銅箔張り基板を作製した。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
実施例5と同様にして回路基板を得た。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例1で使用した第1の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例6と同様にして、2.0mm厚の銅箔、第1の半硬化物複合体シート及びメタルベース板を積層し、硬化した銅箔張り基板を作製した。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
実施例6と同様にして回路基板を得た。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例3で使用した第1の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
比較例2と同様にして、0.8mm厚の銅箔、第1の半硬化物複合体シート及びメタルベース板を積層し、硬化した銅箔張り基板を作製した。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
実施例6と同様にして回路基板を得た。
<第1の半硬化物複合体シートの作製>
実施例3で使用した第1の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例2で使用した第2の半硬化物複合体シートと同じものを使用した。
実施例6と同様にして、2.0mm厚の銅箔、第1の半硬化物複合体シート及びメタルベース板を積層し、硬化した銅箔張り基板を作製した。
金属パターン1を用意しなかった以外は実施例1で使用したものと同じ部材を用意した。
実施例6と同様にして回路基板を得た。
作製した回路基板について、以下の評価を行った。
(金属パターン間の絶縁耐圧)
大気中、かつ室温で交流電圧を回路基板の金属パターン間(回路間幅:1.0mm)に印加し、JIS C2110-1:商用周波数交流電圧印加による試験に基づき、耐圧試験器(菊水電子工業株式会社製、商品名「TOS-8700」)を用いて測定した。試験電圧の昇圧方式は20秒段階昇圧試験に基づき実施した。
回路基板を絶縁油中に浸漬し、室温で交流電圧を回路基板における金属パターンとメタルベースとの間に印加し、JIS C2110-1:商用周波数交流電圧印加による試験に基づき、耐圧試験器(菊水電子工業株式会社製、商品名「TOS-8700」)を用いて測定した。試験電圧の昇圧方式は20秒段階昇圧試験に基づき実施した。
回路基板の金属パターン上にTO-220型トランジスターを半田付けした。そして水冷した放熱フィン上に放熱グリースを介して回路基板を固定した。トランジスターに通電し、トランジスターを発熱させ、トランジスター表面の温度とメタルベース板の温度との温度差を測定し、熱抵抗値を測定した。放熱グリースの熱抵抗値を用いて測定した熱抵抗値を補正して、回路基板の熱抵抗値を算出した。
260℃に設定された半田浴に回路基板を2分間浮かべた後、木片上で冷却する熱衝撃処理を行った。処理後の回路基板を絶縁油中に浸漬し、室温で交流電圧を金属パターンとメタルベース板との間に印加し、絶縁破壊する電圧を測定した。また、走査型電子顕微鏡を使用して、熱衝撃処理後の回路基板の断面観察を行い、第1の半硬化物複合体シートが硬化してなる第1のセラミックス-樹脂複合材層と金属パターンとの間の界面部におけるクラックの有無を調べた。
10 第1のセラミックス-樹脂複合材層
20、20C、20D 金属パターン
21 側面
30 30A、30B、30E 第2のセラミックス-樹脂複合材層
30e1~30e5 単位層
31 開口部
40 メタルベース板
50 第1の半硬化物複合体シート
60 第2の半硬化物複合体シート
60e1~60e5 単位シート
211 端部
212 ダレ
Claims (7)
- 第1のセラミックスと第1の樹脂組成物の半硬化物とを含む第1の半硬化物複合体シートの上に、金属パターンを形成する金属パターン形成工程、
第2のセラミックスと第2の樹脂組成物の半硬化物とを含む第2の半硬化物複合体シートを前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置する第2の半硬化物複合体シート配置工程、及び
前記金属パターンの少なくとも一部を加圧する加圧工程を含み、
前記第2の半硬化物複合体シートは前記金属パターンに嵌合する開口部を有し、
前記加圧工程は、前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成した前記金属パターンの少なくとも一部とともに、前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置した前記第2の半硬化物複合体シートを加圧し、
前記第2の半硬化物複合体シート配置工程は、前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成した前記金属パターンに、前記第2の半硬化物複合体シートの前記開口部を嵌合して、前記第2の半硬化物複合体シートを前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置するか、又は
前記金属パターン形成工程は、前記第1の半硬化物複合体シートの上に配置した前記第2の半硬化物複合体シートの開口部に嵌合する金属パターンを前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成する回路基板の製造方法。 - 前記加圧工程で加圧される部分の前記金属パターンの厚さが前記第2の半硬化物複合体シートの厚さに略等しい請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスのうちの少なくとも一方のセラミックスが多孔質セラミックスである請求項1又は2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスのうちの少なくとも一方のセラミックスがフィラーである請求項1又は2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第1のセラミックス及び前記第2のセラミックスは、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、及び窒化アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種のセラミックスを含む請求項1又は2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記金属パターンが金属箔を切断加工して得られた金属箔切断加工品である請求項1又は2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記切断加工がせん断加工であり、
前記金属パターン形成工程で前記第1の半硬化物複合体シートの上に形成した前記金属パターンにおける前記第1の半硬化物複合体シート側の面が、前記金属パターンにおける切断面にダレが生じた側の面である請求項6に記載の回路基板の製造方法。
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