JPH04233785A - 金属板ベース回路基板 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器もしくは産業用
機器などに収納される回路基板として使用され、特に大
電流回路用または発熱性電子部品の取付け用など圧延銅
よりなる金属導体が用いられる金属板ベース回路基板に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、混成集積用回路基板にはパワート
ランジスター、サイリスタなどの発熱電子部品が実装さ
れており、これら電子部品からの発熱を円滑に放熱でき
る基板として金属板ベース回路基板が実用化されている
。かかるプリント回路基板の回路用導体としては、絶縁
層との接着性を良好にするために、裏面処理を施した電
解銅箔が使用されており銅箔の厚みは３５μｍか１８μ
ｍである。一般に電解銅箔にあっては製造上の制約より
厚みに制限があり、１００μ程度の厚みが上限であり、
充分に厚い電解銅箔は経済的に入手が困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大電流
を必要とする分野では導体が薄いと許容電流が小さく大
電流が流せないので、より厚みのある回路用導体を用い
たプリント基板が望まれている。一方、圧延銅箔では厚
い箔が得られるが、接着強度を向上させるアンカー効果
として羽布研磨、サンドブラストなどの機械的粗面化、
エッチング処理による化学的粗面化メッキのノジュール
を点在的に成長させる粗面化などの複雑な裏面処理を施
さないと樹脂層からなる絶縁層との接着は困難であった
。そこで、圧延銅を用いながら裏面処理を施すことなし
に金属基上または金属板上に積層された絶縁層に接着さ
せることができる技術が求められていた。

【０００４】

【課題解決の手段】本発明は上記課題を解決することを
目的とし、その構成は、金属板の少なくとも一方の表面
にシリコーンゴムよりなる接着絶縁層を設け、該接着絶
縁層の表面に１００μｍ以上の厚みを有する圧延銅より
なる金属導体を密着させたことを特徴とし、或いは金属
板とシリコーンゴム層との間に絶縁層を介在させたこと
を特徴とする。

【０００５】本発明に用いる金属板は、板、シート、箔
などの板状物であり、その素材はアルミニウム、銅、鉄
、これらの合金或いはこれらと他の金属との合金などが
使用される。一般に熱伝導性の大きい素材が好ましく、
主としてアルミニウム、アルマイト、鉄、ケイ素鋼板が
用いられ、特に熱膨張率が小さいことが望まれる場合に
は銅、インバー、ステンレスまたはこれらの複合体を用
いる。これら金属板の表面には必要に応じ脱脂等の処理
を行う。

【０００６】シリコーンゴム層は圧延銅と金属板との接
着性を改良する機能と素材自体の有する絶縁性とを併有
し、接着絶縁層として使用される。シリコーンゴムとし
ては縮合型シリコーンゴムと付加型シリコーンゴムのい
ずれも使用できるが、付加型シリコーンゴムは反応の際
に反応副生成物が発生しない点で優れている。特に熱伝
導性を必要とする場合にはシリコーンゴム中に無機フィ
ラーを充填することもできる。無機フィラーは熱伝導性
の優れた無機粉末であればよく、例えば窒化硼素、窒化
ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マ
グネシウムなどが挙げられる。

【０００７】また、シリコーンゴム層は圧延銅との接着
性の改良を主目的とし、他の素材からなる絶縁層を設け
て、接着絶縁層以外に他の絶縁層を設けることもできる
。この場合は金属板表面に樹脂層またはセラミックス層
の絶縁層を形成し、その上にシリコーンゴム層からなる
接着絶縁層と圧延銅を積層して一体化するか、或いは金
属板と圧延銅の表面にそれぞれ未硬化のシリコーンゴム
層を設け、その間に他の材質よりなる絶縁層を挟着して
一体化することもできる。

【０００８】この時用いる絶縁層としては高熱伝導性を
必要とするため樹脂層を用いる場合はエポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂などに、
高熱伝導性無機フィラーを充填した樹脂層が用いられる
。高熱伝導性無機フィラーは、熱伝導性の優れた無機粉
末であればよく、例えば、窒化硼素、窒化ケイ素、酸化
アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウムな
どが挙げられる。セラミックス層としては酸化アルミニ
ウム、窒化アルミニウム、コージェライト、シリカ、ベ
リリア、窒化硼素、酸化マグネシウムなどが挙げられる
。

【０００９】このようにシリコーンゴム層のみでなく、
他のシリコーンゴム層よりも強靱な材質よりなる絶縁層
を設けることによりシリコーンゴム層のみを用いた場合
よりも寸法安定性、強度などに優れた積層板の作成も可
能である。

【００１０】圧延銅としては、導体回路に使用可能なも
のであれば特にその組成、純度に限定はなく合金でもよ
く、必要に応じ例えばアルミニウムなどの他の素材との
クラッドを使用してもよい。このような圧延銅の接着面
には表面処理を施さなくとも良好な接着性が得られるが
、更に高度の接着強度を必要とする場合或いは防錆処理
が必要な場合には、導体となる圧延銅に亜鉛メッキ、ク
ロムメッキ、ニッケルメッキ、銅メッキおよびこれらの
合金メッキ或いはこれらを含有するメッキを施してもよ
い。特に半田付けが可能なニッケルメッキ、ニッケル含
有メッキは予め両面にコーティングしておけば、接着面
はシリコーンゴムとの接着性が向上し、非接着面におい
てはワイヤーボンディングが可能となる長所を有する。

【００１１】本発明の積層板を製造するにあたっては、
硬化前のペースト状のシリコーンゴムを金属板側または
圧延銅側のいずれか一方或いは両方に塗布し、完全に硬
化する前に金属板とシリコーンゴム層と圧延銅とを張り
合わせた状態で硬化させる。この時、必要に応じて加熱
、加圧または真空加圧などを行う。シリコーンゴム層の
厚みは厚い方が接着性が増すが、熱抵抗が大きくなるの
で１０〜３００μｍの範囲、好ましくは２０〜６０μｍ
の範囲である。

【００１２】また、シリコーンゴムによる接着絶縁層以
外に他の素材からなる絶縁層を設ける場合には一般に行
われているプレス法、コーティング法など公知の方法を
採用することができ，厚みなども適宜選択することがで
きる。

【００１３】導体回路としては圧延銅を使用するが、厚
みとしては１００μｍ以上であれば特に制限はないが、
構造上２００〜１０００μｍの範囲が好ましい。また、
圧延銅と他の部材とをクラッドした箔も使用可能である
。

【００１４】圧延銅による回路の形成方法としては、通
常の銅張り回路基板の製造方法であるサブトラクティブ
法と同様にエッチングを行うか或いは予めパターンを形
成した銅板を搭載するなどの方法でシリコーンゴム層と
貼着してもよい。

【００１５】

【作用】本発明は、金属導体としての圧延銅と金属板或
いは絶縁層との接着性を改良し、同時に接着絶縁層を形
成するためにシリコーンゴム層を接着絶縁層として使用
するものである。シリコーンゴム層は圧延銅に特別の複
雑な処理を施さなくとも金属板とよく接着し、シリコー
ンゴム素材自体が充分な絶縁性を有するものである。更
に、シリコーンゴム層のみによる絶縁性に依存せず、他
の素材からなる絶縁層をシリコーンゴム層と金属板との
間に介在させれば絶縁性、放熱性及び強度が同時に改善
される。

【００１６】

【実施例】実施例１ 図１に示すように、金属板１として市販のアルミニウム
板（厚さ３ｍｍ）及び圧延銅４（厚さ０．３ｍｍ）を２
５０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさに加工し、それぞれの接
着面を脱脂、洗浄、乾燥を行った後にシリコーンゴム層
３（商品名：ＴＳＥ−３２２１東芝シリコーン（株）製
）をコーティングして貼り合わせて１２０℃、３０ｋｇ
／ｃｍ２　で３０分間加熱加圧を行い積層板を作成した
。この積層板のシリコーンゴム層３は３０μｍの厚さで
あった。この積層板について圧延銅４とシリコーンゴム
層３からなる接着絶縁層との接着強度（ピール強度）を
測定した。接着強度は４．０ｋｇ／ｃｍであった。

【００１７】本実施例を含め、以下の実施例、比較例に
おいて、測定条件は下記の通りである。 接着強度：９０℃Ｔ字剥離法、パターン幅１０ｍｍで６
０ｍｍ長を測定した。 測定器　　：オリエンテック社製テンシロン　　ＶＣＴ
−１Ｔ。

【００１８】実施例２ シリコーンゴム素材にアルミナを３０重量％充填した以
外は実施例１と同様にして積層板を作成した。接着強度
は３．５ｋｇ／ｃｍであった。

【００１９】実施例３ 図２に示すように金属板１として市販のアルミニウム板
（厚さ３ｍｍ）を２５０×２５０ｍｍの大きさに加工し
、表面を脱脂、洗浄、乾燥を行った後に絶縁層２として
アルミナを７０重量％充填したエポキシ樹脂層を厚み１
２０μｍに形成し硬化させた。このようにして作成した
アルミニウム板と圧延銅４（厚さ０．３ｍｍ）を実施例
１と同様にして貼り合せた。シリコーンゴム層３の厚み
は３０μｍであった。得られた積層板の接着強度は４．
０ｋｇ／ｃｍであった。

【００２０】実施例４ シリコーンゴム素材にアルミナを３０重量％充填した以
外は実施例３と同様にして積層板を作成した。接着強度
は３．５ｋｇ／ｃｍであった。

【００２１】実施例５ 導体として両面にニッケルメッキ処理を行った圧延銅を
用いた以外は実施例３と同様にして積層板を作成した。 接着強度は４．０ｋｇ／ｃｍであった。

【００２２】比較例１ 金属板１として、市販のアルミニウム板（厚さ３ｍｍ）
を２５０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさに加工し、表面を脱
脂、洗浄、乾燥を行った後に絶縁層２としてアルミナを
７０重量％充填したエポキシ樹脂層を厚み１２０μｍで
形成し硬化する前に、予め２５０ｍｍ×２５０ｍｍの大
きさに加工し、表面を脱脂、洗浄、乾燥を行った圧延銅
４（厚さ０．３ｍｍ）を貼付け、８０℃、３０ｋｇ／ｃ
ｍ２　で２時間加熱加圧を行った後に、１５０℃、３０
ｋｇ／ｃｍ２　の加熱加圧を２時間行い、更にオーブン
中でアフターキュアーを１５０℃、１０時間行った。こ
の積層板の接着強度を測定したが、圧延銅と樹脂層との
界面で測定前に剥離が生じ測定できなかった。

【００２３】なお、実施例では、剥離は全てシリコーン
ゴムの凝集破壊であり、圧延銅とシリコーンゴムとの界
面剥離はなく良好な接着性を示した。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば圧延銅を複雑な表面処理
をすることなしに導体回路として使用できるために、大
電流の印加が可能な金属板ベース回路基板を容易に作成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の金属板ベース回路基板の断面図
である。

【図２】請求項２記載の金属板ベース回路基板の断面図
である。

【符号の説明】

１　　金属板 ２　　絶縁層 ３　　シリコーンゴム層 ４　　圧延銅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属板の少なくとも一方の表面にシリ
   コーンゴムよりなる接着絶縁層を設け、該接着絶縁層の
   表面に１００μｍ以上の厚みを有する圧延銅よりなる金
   属導体を密着させたことを特徴とする金属板ベース回路
   基板。
2. 【請求項２】　　金属板の少なくとも一方の表面にシリ
   コーンゴムよりなる接着絶縁層を設け、該接着絶縁層の
   表面に１００μｍ以上の厚みを有する圧延銅よりなる金
   属導体を密着させると共に、上記金属板とシリコーンゴ
   ムよりなる接着絶縁層との間に無機フィラー含有樹脂層
   及び／又はセラミック層よりなる絶縁層を介在させたこ
   とを特徴とする金属板ベース回路基板。