JPH04323889A - 金属ベース配線基板 - 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】この発明は、電子機器、電気機器
、通信機器、計算機器等の放熱性を要求する機器で使用
するのに適した金属ベース配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属箔が電気絶縁性接着剤層を介して表
面に接着された金属ベース配線基板は、アルミナ基板に
比べて放熱性に劣る。それで、接着剤層にアルミナ粉末
やマグネシア粉末などの高熱伝導率で電気絶縁性の無機
粉末を含有させ放熱性を改善する試みがなされている。 この場合、放熱性改善の程度は無機粉末の含有量に比例
する。しかしながら、無機粉末含有量は６０体積％程度
が限度であり、そのため、放熱性を十分に改善すること
ができなかった。この限度を超すと、接着剤粘性の過度
の上昇や内部ポア発生が起こり適正な接着剤層でなくな
るからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末の含有量が
高く適正な接着剤層を有し放熱性に優れた金属ベース配
線基板を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、請求項１〜４記載の発明では、高熱伝導率で電気絶縁
性の無機粉末を含有してなる接着剤層を介して金属箔が
金属ベース表面に接着されてなる金属ベース配線基板の
前記無機粉末は、平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉
末Ａが１５〜３５重量％、平均粒径２．０〜６．０μｍ
の無機粉末Ｂが０〜４０重量％、平均粒径１０．０〜３
０．０μｍの無機粉末Ｃが４０〜８０重量％の範囲にあ
って全体で１００重量％となるように配合された構成を
とっている。

【０００５】各無機粉末の割合は、請求項２のように、
平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉末Ａが１５〜３０
重量％、平均粒径２．０〜６．０μｍの無機粉末Ｂが５
〜３５重量％、平均粒径１０．０〜３０．０μｍの無機
粉末Ｃが４５〜７５重量％の範囲であることが好ましい
。この発明の配線基板に用いられる金属ベースとしては
、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、ニッケル等の単独板、
合金板、複合板が挙げられる。厚みは、通常、０．１〜
１０ｍｍ程度である。金属ベースの表面を活性化、粗面
化し接着性を向上させるために物理的・化学的な表面処
理を予め施しておくことも有用である。

【０００６】接着剤は、フェノール樹脂、クレゾール樹
脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹脂、ポリウレ
タン樹脂等や、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂、フッ素樹脂、ポリフエニレンオキサイド樹脂
等が単独、変性物、混合物の形で使われる。特に、無溶
剤系液状樹脂接着剤が好ましい。溶剤を使用しなければ
絶縁性接着剤層の形成が困難なものも、上記配合により
無溶剤でも可能となり、溶剤残留等の問題がなく、好ま
しい。

【０００７】接着剤層の無機粉末として、小さな無機粉
末Ａと大きな無機粉末Ｃとの併用が必須であるが、加え
て、中間の大きさの無機粉末Ｂをも併用してもよい。具
体的な無機粉末としては、アルミナ粉末、窒化アルミニ
ウム粉末、ＢＮ粉末、Ｓｉ３　Ｎ４　粉末、ＭｇＯ粉末
、ＳｉＯ２　粉末などが挙げられる。同じ接着剤層中で
複数種の粉末が併用されていてもよい。窒化アルミニウ
ム粉末の場合、放熱性は良好であるが、耐水性が悪いた
め表面に酸化物層を形成し耐水性を高めたものが好まし
い。耐水性を高めるための酸化物層としては、ケイ素系
酸化物やリン酸アパタイト系酸化物などが挙げられる。

【０００８】なお、無機粉末の粒度分布（平均粒径）は
、水または非水系溶剤に当該無機粉末を十分に分散した
のち自然沈降式Ｘ線透過法（例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒ
ｉｔｉｃｓ　製ＳｅｄｉＧｒａｐｈ　５１００）　によ
り測定することができる。接着剤層は、塗布層の形で金
属ベースに配されるだけでなく、フィルム層、シート層
、プリプレグ層（樹脂含浸基材層）等の他のかたちで配
されてもよい（勿論、無機粉末も含んでいる状態である
）。接着剤層の厚みは、通常、１０〜２５０μｍの範囲
にあり、普通、１００μｍ前後である。

【０００９】金属箔は、銅、アルミニウム、鉄、ニッケ
ル、亜鉛等の単独箔、合金箔、複合箔が挙げられ、厚み
は、通常、０．０１８〜０．０７ｍｍ程度である。金属
箔の表面に接着性向上のための物理的・化学的処理を施
しておくことは有用である。金属箔の接着一体化の方法
としては、プレス、ロール、ダブルベルト等のように一
体化できるのもであればよく、特に限定するものではな
い。

【００１０】この発明の金属ベース配線基板の具体的構
成例としては、図１にみるように、金属ベース１の片面
に接着剤層２を介して金属箔３が接着されており、接着
剤層２中に大小の無機粉末Ａ、Ｂ、Ｃが含有されたもの
が挙げられる。なお、金属箔は金属ベースの片面に配す
る場合だけでなく両面に配する場合とがあることは言う
までもない。

【００１１】

【作用】この発明の金属ベース配線基板では、高熱伝導
率で電気絶縁性の無機粉末の含有量が高くとも適正な接
着剤層となっている。これは、無機粉末として、それぞ
れ適切な粒径範囲にある小さい無機粉末と大きい無機粉
末が併用されていて、十分な含有量としても接着剤粘度
の過度の上昇や内部ポア発生が起こらないからである。 その結果、放熱性が十分に改善される。

【００１２】無機粉末含有量を十分に確保する上では粗
い粉末が好ましいのであるが、接着剤層は通常１００μ
ｍ前後の厚みであり、粉末の粒径が余り大きくなると接
着剤層の平滑性が悪化し金属との密着性も低下するとい
う問題が出てくるので、大きい方の無機粉体の平均粒径
は３０μｍを上限とする。大きい無機粉末の間にうまく
充填するという点では小さい方の無機粉体は細かいほど
よいのであるが、余り細かすぎると凝集し易く接着剤中
で適切な分散状態とすることが難しく充填不足や樹脂と
の濡れ性不良による耐電圧の長期安定性低下を招来する
ため、小さい方の粉体の平均粒径は０．１μｍを下限と
する。

【００１３】大小のいずれかの無機粉体の割合が多くな
りすぎると十分に粉体含有量を適切な形で確保すること
は難しい。平均粒径１０．０〜３０．０μｍの大粒径の
無機粉体の量が多すぎると小さな無機粉体で埋まらない
大きな空隙が多く出来て接着剤が十分に行き渡らず、適
切な接着剤層にならない。それで、大粒径の無機粉末の
割合は、大粒径の無機粉末による効果を確保する上で下
限を４０重量％（好ましくは４５重量％）とするが、上
限を８０重量％（好ましくは７５重量％）とする。

【００１４】平均粒径０．１〜０．９μｍの小粒径の無
機粉末の割合が多すぎる場合もまた、小さな空隙が多数
できて接着剤が十分に行き渡らず、適切な接着剤層にな
らない。それで、小粒径の無機粉末による効果を確保す
る上で下限を１５重量％とするが、上限を３５重量％（
好ましくは３０重量％）とする。接着剤の割合を増やす
と空隙に接着剤がよく行き渡るようになるが、それでは
無機粉末の含有量が減って放熱性の改善が十分にできな
い。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。勿論、
この発明は下記の実施例に限らない。 −実施例１− 化成処理を施した厚み１ｍｍのアルミニウム板に、アル
ミナ粉末を含有するエポキシ樹脂ワニスを厚み０．１ｍ
ｍで塗布したあとＢステージ化し接着剤層を形成した。 アルミナ粉末含有量は７３体積％である。アルミナ粉末
は、平均粒径０．４μｍのものを２０重量％、平均粒径
３．２μｍのものを３０重量％、平均粒径１５μｍのも
のを５０重量％の割合で併用した。ついで、厚み３５μ
ｍの銅箔を接着剤層の上に配して２０ｋｇ／ｃｍ２　、
１６０℃の温度、６０分の条件で加圧加熱して金属ベー
ス配線基板を得た。

【００１６】−実施例２− エポキシ樹脂ワニスとして、アルミナ粉末を平均粒径０
．６μｍのものが２０重量％、平均粒径４．２μｍのも
のが４０重量％、平均粒径１８μｍのものが４０重量％
という割合で含むものを用い、粉末含有量が６５体積％
である他は、実施例１と同様にして金属ベース配線基板
を得た。

【００１７】−実施例３− エポキシ樹脂ワニスとして、平均粒径０．４μｍのアル
ミナ粉末が２５重量％、平均粒径３．５μｍのアルミナ
粉末が２５重量％、平均粒径１８μｍの耐水性酸化層を
表面に有する窒化アルミニウム粉末が５０重量％という
割合で含むものを用い、粉末含有量が６８体積％である
他は、実施例１と同様にして金属ベース配線基板を得た
。

【００１８】−実施例４− エポキシ樹脂ワニスとして、アルミナ粉末を平均粒径０
．４μｍのものが２０重量％、平均粒径３．６μｍのも
のが４０重量％、平均粒径２５μｍのものが４０重量％
という割合で含むものを用い、粉末含有量が７４体積％
である他は、実施例１と同様にして金属ベース配線基板
を得た。

【００１９】−実施例５− エポキシ樹脂ワニスとして、耐水性酸化層を表面に有す
る窒化アルミニウム粉末を、平均粒径０．４μｍのもの
が２０重量％、平均粒径４．０μｍのものが１５重量％
、平均粒径１８μｍのものが６５重量％という割合で含
むものを用い、粉末含有量が７１体積％である他は、実
施例１と同様にして金属ベース配線基板を得た。

【００２０】−実施例６− エポキシ樹脂ワニスとして、平均粒径０．４μｍのアル
ミナ粉末が１５重量％、平均粒径４．０μｍの耐水性酸
化層を表面に有する窒化アルミニウム粉末が１５重量％
、平均粒径２５μｍの耐水性酸化層を表面に有する窒化
アルミニウム粉末が７０重量％という割合で含むものを
用い、粉末含有量が７１体積％である他は、実施例１と
同様にして金属ベース配線基板を得た。

【００２１】−比較例１− エポキシ樹脂ワニスとして、平均粒径５μｍのアルミナ
粉末だけを含むものを用い、粉末含有量が５５体積％で
ある他は、実施例１と同様にして金属ベース配線基板を
得た。 −比較例２− エポキシ樹脂ワニスとして、平均粒径１５μｍのアルミ
ナ粉末だけを含むものを用い、粉末含有量が５０体積％
である他は、実施例１と同様にして金属ベース配線基板
を得た。

【００２２】実施例および比較例の金属ベース配線基板
について、熱抵抗、耐電圧、ピール強度、無機粉末添加
後の樹脂ワニス粘度を測定した。測定結果は、以下の通
りである。 　　　　　　　　　　　　　　熱抵抗　　　　耐電圧　
　　　ピール強度　　　　　　樹脂ワニス粘度　　　　
　　　　　　　　（℃／Ｗ）　　（ｋｖ）　　（ｋｇ／
ｃｍ）　　（ＰＳ／２５℃）　　実施例１　　　　０．
２９　　　　＞６　　　　　　　　＞２　　　　　　　
　　　　　２０００　　実施例２　　　　０．３５　　
　　＞６　　　　　　　　＞２　　　　　　　　　　　
　２０００　　実施例３　　　　０．２５　　　　＞６
　　　　　　　　＞２　　　　　　　　　　　　２００
０　　実施例４　　　　０．２７　　　　＞６　　　　
　　　　＞２　　　　　　　　　　　　２０００　　実
施例５　　　　０．１９　　　　＞６　　　　　　　　
＞２　　　　　　　　　　　　２０００　　実施例６　
　　　０．２２　　　　＞６　　　　　　　　＞２　　
　　　　　　　　　　２０００　　比較例１　　　　０
．７０　　　　＞６　　　　　　　　＞２　　　　　　
　　　　　　２０００　　比較例２　　　　０．６５　
　　　＞６　　　　　　　　＞２　　　　　　　　　　
　　２０００上記結果から分かるように、この発明の場
合、樹脂ワニスの過度の粘度上昇を伴わずに無機粉末含
有量が上がっており、放熱性が十分に改善されているこ
とがよく分かる。大小の無機粉末を併用しないものは、
適切な樹脂ワニス粘度の範囲では十分な粉末含有量とす
ることが出来ず、放熱性改善の程度が低いことも分かる
。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べたように、この発明の金属ベ
ース配線基板では、高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末
として大小の粉末を併用することにより無機粉末含有量
が高くかつ適正な接着剤層を有するため、放熱性が十分
に改善された実用性の高いものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の金属ベース配線基板の具体的構成例
をあらわす概略断面図である。

【符号の説明】 １　　金属ベース ２　　接着剤層 ３　　金属箔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末を
   含有してなる接着剤層を介して金属箔が金属ベース表面
   に接着されてなる金属ベース配線基板において、前記無
   機粉末は、平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉末Ａが
   １５〜３５重量％、平均粒径２．０〜６．０μｍの無機
   粉末Ｂが０〜４０重量％、平均粒径１０．０〜３０．０
   μｍの無機粉末Ｃが４０〜８０重量％の範囲にあって全
   体で１００重量％となるように配合されていることを特
   徴とする金属ベース配線基板。
2. 【請求項２】　　平均粒径０．１〜０．９μｍの無機粉
   末Ａが１５〜３０重量％、平均粒径２．０〜６．０μｍ
   の無機粉末Ｂが５〜３５重量％、平均粒径１０．０〜３
   ０．０μｍの無機粉末Ｃが４５〜７５重量％の範囲にあ
   る請求項１記載の金属ベース配線基板。
3. 【請求項３】　　無機粉末の少なくとも一部が酸化アル
   ミニウム粉末である請求項１または２記載の金属ベース
   配線基板。
4. 【請求項４】　　無機粉末の少なくとも一部が表面に酸
   化物層を有する窒化アルミニウム粉末である請求項１か
   ら３までのいずれかに記載の金属ベース配線基板。