JPH01232795A - 金属ベース基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、混成集積回路用基板として適用可能で、特に
熱伝導性並びに耐電圧強度に優れた絶縁基板の連続製造
方法に関する。

〔従来技術〕

混成集積回路としては従来セラミック基板が使用されて
いたが、セラミック基板は、セラミックの脆さのために
大型基板ができない、電気回路がペースト印刷によって
形成されたものであるために大電流が流せない、さらに
連続生産が困難であるので生産コストが高い、などの問
題がある。このためセラミック基板に代わって、アルミ
ニウムなどの金属基板の上に有機絶縁層を設けその上に
電気回路形成用の導体箔をラミネートし、導体箔をエツ
チングして回路を形成してなる所謂金属ベース基板が使
用されつつある。この種の基板は、大型基板を含めて種
々のサイズのものの生産が可能であるので最近特に注目
を浴びている。

混成集積回路は、回路上にパワートランジスターや抵抗
体などの発熱部品を搭載するため、その絶縁層は、耐電
圧強度の他に、回路の稼働中に発生する熱を効果的に放
出べく熱伝導性も良好であることが要求される。

絶縁層の熱伝導性を向上させることを目的として、無機
フィラーを含有した電気絶縁性の接着剤を使用して金属
基板と電気回路形成用導体箔とを接着すると同時に電気
絶縁層をも形成せしめる提案が、例えば実公昭４６−２
５７６、特開昭５６−６２３８８、特開昭５８−１５２
９０、特開昭５９−１４１２８３などにおいて示されて
いる。この場合、無機フィラーが絶縁層の熱伝導性を向
上する作用をなす。

（解決を要すべき問題点） しかし無機フィラーを含有した接着剤は、一般に、含有
無機フィラーのために塗布層内に気泡か残存し易い、溶
剤が抜は難い、等の解決を要する問題があって、未だ耐
電圧強度の優れた絶縁層が得られていない状況にある。

従って本発明の目的は、無機フィラーを含有した接着剤
を使用して、しかも耐電圧強度と熱伝導性の両方に優れ
た絶縁層を電気回路形成用の導体箔と金属板との間に形
成してなる新規な金属ベース基板の製造方法を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段〕 本発明は、平均粒径０．１ＩＪＩａ〜１０μ鋼の無機フ
ィラーを３０容量％〜５０容量％含右してなる電気絶縁
性接着剤を電気回路形成用の導体箔に塗布し次いで接着
層をＢステージ状態にもたらす工程を少なくとも２回繰
返し、得られた導体箔の当該接着剤層と金属板とを重ね
て加圧下で加熱して導体箔と金属板を１妾着すると同時
に電気絶縁層を形成することを特１枚とする金属ベース
基板の製造方法に関する。

〔作用〕

本発明の製造方法の特徴点を列挙すると、以下の通りで
ある。

（１）　　接着剤として、平均粒径０．１μ１１〜１０
μｍの無機フィラーを３０容量％〜５０容■％含有し、
しかもＢステージ状態になり得るものを使用すること、 （２）該接着剤を電気回路形成用の導体箔に施与するこ
と、および、 （３）接着剤の塗布に続くＢステージ化の工程を少な（
とも２回繰返して導体箔上に接着剤層の形成すること。

接着剤として、平均粒径０．Ｉμｍ〜１０ａｍの無機フ
ィラーを３０容量％〜５０容量％含有するものは、後記
するように、耐電工強度と熱伝導性の両方に優れた電気
絶縁層を連続的に形成する上で極めて重要である。

接着剤としてＢステージ状態になり得るものを使用し、
且つこれを電気回路形成用導体箔に施与することにより
得られた接着剤層付きの該導体箔は、ドラム巻きなどが
容易となり金属ベース基板の連続製造も可能である。

接着剤を金属基板に塗布した場合、金属基板は一般に導
体箔に比べて厚いため熱容量が大きく、このために接着
剤塗膜のＢステージ化に時間を要したり、Ｂステージ化
にムラが生じ易くて塗膜中に溶剤が残存しがちで後工程
の熱プレス時、気泡が生し、絶縁層の耐電圧強度が低下
する傾向が強い問題がある。これに対して本発明のよう
に薄く従って熱容量の小さい導体箔に接着剤をｈ面与す
る場合には、上記と反対にＢステージ化が短時間で均一
に進み、耐電圧強度の優れた絶縁層を形成し易くなる。

更に５、たとえ接着剤を導体箔に施与するにしても、た
だ１回の塗布で必要な肉厚の接着剤層を形成し、Ｂステ
ージ化を施したのではやはり気）Ｃ’ｌの巻き込みや溶
剤残存のに率が高る問題があるが接着ｎすの塗布に続く
Ｂステージ化の工程を少なくとも２回あるいはそれ以上
の多数回に分けて必要度の接着剤層前形成することによ
り前記の問題のない、したがって耐電圧強度の優れた絶
縁層を安定して形成することができる。

本発明において使用する接着剤としては、Ｂステージ状
態になり得るものが使用される。たとえばビスフェノー
ル型エポキシ樹脂脂、クレゾールノボらＩり型エポキシ
樹脂、フェノールノボランク型エポキシ樹脂等のエポキ
シ樹脂類、あるいはＪＱ性を増すためにＣＴＢＮ、ポリ
アミド、ニド１１ルゴム等で変性したエポキシ樹脂等を
例示できる。それら樹脂の有機溶剤としては、メチルエ
チルケト・′、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、
Ｎ−Ｎ’−パフメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、トル
エン等が例示される。

無機フィラーとしては、アルミナ粉、シリカ粉、チ、化
ホウ素粉、チン化アルミニウム粉等、熱伝導性を向上す
る作用をなすものが使用できる。但しその平均粒径は０
．　　ｌ　ａｍ　＝ｌ　ＯｕＩｌｌの範囲内のものであ
る必要がある。平均粒径が０．１層ｍより小さい無機フ
ィラーを使用する場合、無機フィラーの過大な合計表面
積のために粘度が大きくなり溶剤が残存し易い問題があ
る。一方１０μ鶴より大きい粒子を使用する場合、接着
剤塗布面の外観が悪くなり接着剤層と金属基板との界面
に気泡が残存し易くて絶縁層の耐電圧特性が著しく低下
する問題がある。従って本発明において使用する無機フ
ィラーとしては、平均粒径が０．２μｍ〜５μｍ、特に
０．２〜２７７１１１の範囲内のものが好ましい。

なお本発明においては、無機フィラーの平均粒径は、５
ＥＤＩＧＲＡＰ）ｉ　　５０００Ｄによる桔算重量が５
０％となる値として定義される。

本発明において使用する接着剤中における無機フィラー
の配合量は、３０容量％〜５０容量％の範囲内である必
要がある。配合量が３０容量％より少ないと、接着剤層
（絶縁層）の熱伝導性を向上させる効果が乏しく、一方
５０容量％より多いと、やはり接着剤層と金属基板との
界面に気泡が残存し易くて！＠縁層の耐電圧特性が著し
く低下する問題がある。従って接着剤中における無機フ
ィラーの配合量は、３５〜４５容量％、特に３５〜４０
容量％の範囲とすることが好ましい。

電気回路形成用の導体箔としては、銅、アルミニウム、
ニッケル、金などの導電性金属、あるいはこれらの合金
からなる１層あるいは２層以上の多数層（メツキ、クラ
ツド材等）からなる厚さ約１０〜５００μ−程度、特に
４０−１００μｍ程度の箔が好適に使用される。

接着剤は、かかる導体箔に連続的にコーティングし、引
き続き加熱などによりＢステージ状態にもたらされる。

多数回塗布する場合、その回数だけ塗布装置と乾燥炉が
あればよいが、一般には一塗布装置と一乾燥炉からなる
装置が使用されるため、−回の塗布、乾燥の都度、Ｂス
テージ状態にある接着剤を塗布した導体箔を巻き取り、
再度塗布、乾燥を繰り返すことになる。従って、本発明
に使用する接着剤は、Ｂステージ状態でロールに巻き取
った時、亀裂を生じ難いものであることが望ましい。

本発明に使用する金属基板としては、例えばアルミニウ
ム、銅、鉄などの熱伝導性の金属からなる厚さ約１〜５
ｍａ＋程度、特に約１．５〜３Ｍ程度の板が好適に使用
される。導体箔に形成された接着層と接着される金属基
板の面は、予め表面処理されていることが望ましい、そ
の表面処理方法としては、クロム酸アルマイト、リン酸
アルマイト、硫酸アルマイト、電解エツチングなどが例
示され就中、加工の際に亀裂が入り難いクロム酸アルマ
イト、リン酸アルマイト、電解エツチングが好適である
。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明
する。

実施例１ ビスフェノール型エポキシ樹脂（ＹＤ７０１７ＥＫ６０
）３００部、タレゾールノボランク型エポキシ樹脂（Ｅ
ＯＣＮ１０３）１５０部、ジシアンジアミドのＤＭＦ　
１０％溶液１００重量部、１％２Ｐ４ＭＺ３部とからな
る組成物を充分に撹拌後、平均粒径０．３μｍのアルミ
ナ粉を４０容量％添加し、サンドミルで１時間撹拌して
電気絶縁性の接着剤を得た。

この接着剤を３５μ戴厚の電解銅箔に塗布し、１４０℃
で２分間連続的に加熱乾燥して膜厚が４０ｔＩＩＩｌの
Ｂステージ化した接着剤層を形成した。

これと同じ塗布、乾燥操作を繰り返して合計厚さ８０μ
−のＢステージ化接着剤層を形成した。

ついで表面清浄化処理し、電解エツチングで表面を粗面
化した厚さ３．０ａ＊のアルミニウム板の表面上に接着
剤層が接触するように当該電解銅箔を重ね、１８０℃で
４０分、圧力１０ｋｇ／Ｉｍの条件で熱プレスし、アル
ミニウムベース基板を得た。

実施例２ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＤ７０１７ＥＫ６
０）３００部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂１
６０部、ジシアンジアミドの１０％ＤＭン容液９６部、
　２部４ＭＺの　ｌ　％ＤＭＦ？容／夜３部とからなる
組成物を充分に撹拌後、平均粒径０．２μｍのアルミナ
粉を３５容量％添加し、サンドミルで１時間撹拌して電
気絶縁性の接着剤を得た。

この接着剤を３５μ…厚の電解銅箔に塗布し、１３０°
Ｃで２分間連続的に加熱乾燥して膜厚が４０μｍのＢス
テージ化した接着剤層を形成した。

これと同し塗布、乾燥操作を繰り返して合計厚さ８０μ
偽のＢステージ化接着剤層を形成した。

ついで実施例１と同様にしてアルミニウムへ−スｌ＆キ
反を得た。

実施例３ 実施例２で得た接着剤を用いて、３回の塗布、乾燥を繰
り返して合計厚１５０　ｔｔｍのＢステージ化した接着
剤層を形成した点を除いては、実施例２と同じ条件でア
ルミニウムベース基板を得た。

比較例１ 実施例１で得た接着剤を電解銅箔上に形成する代わりに
アルミニウム板上に形成し、ついで電解銅箔を接着した
点を除いては、実施例１と同じ条件でアルミニウムベー
ス基板を得た。

比較例２ 実施例１で得た接着剤を１回の塗布、乾燥で膜厚８０μ
踵になるように銅箔に塗布した点を除いては、実施例１
と同じ条件でアルミニウムベース基板を得た。

実施例１〜３および比較例１〜２で得たアルミニウムベ
ース基板の各種特性を第１表に示す。

〔以下余白〕

第１表 ＊・・・２０卿角の銅箔パターンを形成後、絶縁油中、
常温でアルミニウム板と１ｒｌｆｆ３間に交流電圧を３
．０ｋＶを課電し、絶縁破するまでの時間（ｎ＝２０）
を測定す ＊ネ・・２０ＩｎＩ１１角の５１箔パターンを形成後、
絶縁油中、常温でアルミニウム板と銅箔間 に交流電圧を２．０ｋＶより０．５ｋｖごとに昇圧させ
（各電圧で１分間づつ課電、 絶縁破壊する前の電圧（ｎ＝５０）を 測定する。

注１・・３００°ＣＸｌ０分合格 注２・・３００°ＣＸｌ０分合格 注３・・３００°ＣＸｌ０分合格 注４−−３００°ＣＸｌ０分合格 注５・・３００”Ｃ×１０分不合格 ３００”ＣＸ５分合格 注６・・銅箔と接着剤層間に微細な気泡が観察された。

注７・・接着剤層内に気泡が観察された。

〔効果〕

本発明によれば、一般に塗布層内に気泡か残存し易い、
溶剤が抜は難い、などの問題のある無機フィラー含有接
着剤を使用して耐電圧強度並びに熱伝導性の両方に優れ
た絶縁層を有する金属へ一ス基板を製造することができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径０．１μｍ〜１０μｍの無機フィラーを３０容
   量％〜５０容量％含有してなる電気絶縁性接着剤を電気
   回路形成用の導体箔に塗布し、次いで接着層をＢステー
   ジ状態にもたらす工程を少なくとも２回繰返し、得られ
   た導体箔の当該接着剤層と金属板とを重ねて加圧下で加
   熱して導体箔と金属板を接着すると同時に電気絶縁層を
   形成することを特徴とする金属ベース基板の製造方法。