JPH06188530A - 電気絶縁材及びそれを用いた回路基板 - Google Patents
電気絶縁材及びそれを用いた回路基板Info
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- JPH06188530A JPH06188530A JP5140727A JP14072793A JPH06188530A JP H06188530 A JPH06188530 A JP H06188530A JP 5140727 A JP5140727 A JP 5140727A JP 14072793 A JP14072793 A JP 14072793A JP H06188530 A JPH06188530 A JP H06188530A
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- thermal conductivity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い熱伝導率とガラス転移温度を兼ね備えた
電気絶縁材、これを用いた回路基板及びトランジスター
モジュール、ダイオードモジュールまたはソリッドステ
ートリレーなどのパワーモジュールを提供する。 【構成】 （Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオキサ
イドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材料を
含有してなり、熱伝導率 5.0×10-3〜18.0×10-3（cal/
cm・ｓec・℃）で、かつガラス転移温度が164 ℃以上で
あることを特徴とする電気絶縁材、それを用いた回路基
板。さらに、回路基板を使った大電力のトランジスター
モジュール、ダイオードモジュール、ソリッドテートリ
レーなどのハイパワーモジュール。
電気絶縁材、これを用いた回路基板及びトランジスター
モジュール、ダイオードモジュールまたはソリッドステ
ートリレーなどのパワーモジュールを提供する。 【構成】 （Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオキサ
イドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材料を
含有してなり、熱伝導率 5.0×10-3〜18.0×10-3（cal/
cm・ｓec・℃）で、かつガラス転移温度が164 ℃以上で
あることを特徴とする電気絶縁材、それを用いた回路基
板。さらに、回路基板を使った大電力のトランジスター
モジュール、ダイオードモジュール、ソリッドテートリ
レーなどのハイパワーモジュール。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、 放熱性が優れ、かつ高
温下において電気絶縁性、電気的信頼性が高い、電子機
器に用いられる電気絶縁材、それを用いた回路基板およ
びモジュールに関するものである。
温下において電気絶縁性、電気的信頼性が高い、電子機
器に用いられる電気絶縁材、それを用いた回路基板およ
びモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属ベース回路基板は、金属板の
表面上に接着性の電気絶縁材を介して導電性の金属箔を
積層してなるが、その電気絶縁材は通常エポキシ樹脂に
アルミナなどの無機質の充填材が充填されて構成されて
いた。その熱伝導率は5.0 ×10 -3（cal/℃・cm・sec ）
未満であり、エポキシ樹脂などの有機材料のガラス転移
温度は160 ℃程度未満のものであった。そして、電気絶
縁材の熱伝導率又はガラス転移温度のいずれかが、前記
の数値を越えるものは知られてはいたが、両者ともにこ
の値を越える特性を有する電気絶縁材は存在しなかっ
た。
表面上に接着性の電気絶縁材を介して導電性の金属箔を
積層してなるが、その電気絶縁材は通常エポキシ樹脂に
アルミナなどの無機質の充填材が充填されて構成されて
いた。その熱伝導率は5.0 ×10 -3（cal/℃・cm・sec ）
未満であり、エポキシ樹脂などの有機材料のガラス転移
温度は160 ℃程度未満のものであった。そして、電気絶
縁材の熱伝導率又はガラス転移温度のいずれかが、前記
の数値を越えるものは知られてはいたが、両者ともにこ
の値を越える特性を有する電気絶縁材は存在しなかっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、自動車、各種産
業機器および家庭電化製品などに用いられる電子部品は
ハイパワー化および高密度実装の要求が益々高まってき
ている。これらハイパワーのダイオード、トランジスタ
ーおよびＩＣなどの素子を実装したパワーモジュールで
は素子から発生した熱を逃すために十分な放熱特性とと
もに、高温環境下での高い電気的信頼性が必要とされ
る。
業機器および家庭電化製品などに用いられる電子部品は
ハイパワー化および高密度実装の要求が益々高まってき
ている。これらハイパワーのダイオード、トランジスタ
ーおよびＩＣなどの素子を実装したパワーモジュールで
は素子から発生した熱を逃すために十分な放熱特性とと
もに、高温環境下での高い電気的信頼性が必要とされ
る。
【０００４】たとえば、金属ベース回路基板に電子部品
を実装して、トランジスターモジュール、ダイオードモ
ジュールまたはソリッドステートリレーなどとして使用
される場合は、125 ℃以上で、入力電圧がＡＣ３００Ｖ
以上の高い電圧がかかるので、十分な放熱性とともに高
温下での電気的信頼性が必要とされる。また、自動車の
エンジンルーム内では電圧は比較的低いものの、エンジ
ンによる発熱があり高温になるために、高温下での銅箔
との高い接着強度が必要とされる。
を実装して、トランジスターモジュール、ダイオードモ
ジュールまたはソリッドステートリレーなどとして使用
される場合は、125 ℃以上で、入力電圧がＡＣ３００Ｖ
以上の高い電圧がかかるので、十分な放熱性とともに高
温下での電気的信頼性が必要とされる。また、自動車の
エンジンルーム内では電圧は比較的低いものの、エンジ
ンによる発熱があり高温になるために、高温下での銅箔
との高い接着強度が必要とされる。
【０００５】従来使用されていた樹脂はガラス転移温度
が低く、また粘度が比較的高かった。そのため、無機質
の充填材料を多く充填することができなかったし、また
熱伝導率の高い充填材料も使用していなかったので、高
い熱伝導率を有する電気絶縁材を形成することはできな
かった。従って、従来、金属ベース回路基板用の電気絶
縁材としては、上述したように5.0 ×10-3（cal/℃・cm
・sec ）以上の熱伝導率と164 ℃以上のガラス転移温度
を同時に満足する電気絶縁材はなく、これらの厳しい環
境下では電気的信頼性が低く使用出来ないという問題が
あった。また耐熱性のセラミックス基板では、大型基板
の作製が困難で、かつ衝撃等により基板がひび割れを起
こし易いという問題があった。
が低く、また粘度が比較的高かった。そのため、無機質
の充填材料を多く充填することができなかったし、また
熱伝導率の高い充填材料も使用していなかったので、高
い熱伝導率を有する電気絶縁材を形成することはできな
かった。従って、従来、金属ベース回路基板用の電気絶
縁材としては、上述したように5.0 ×10-3（cal/℃・cm
・sec ）以上の熱伝導率と164 ℃以上のガラス転移温度
を同時に満足する電気絶縁材はなく、これらの厳しい環
境下では電気的信頼性が低く使用出来ないという問題が
あった。また耐熱性のセラミックス基板では、大型基板
の作製が困難で、かつ衝撃等により基板がひび割れを起
こし易いという問題があった。
【０００６】本発明はかかる欠点を解決したもので、高
い熱伝導率とともに高いガラス転移温度を併せ持ち、放
熱性に優れ、高温下において、電気絶縁性及び電気的信
頼性が高く、電子機器に用いられる電気絶縁材を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、前記高い熱伝導
率とともに高いガラス転移温度を併せ持つ電気絶縁材層
を有し、高温下でも高い電気絶縁性、電気的信頼性を有
する回路基板及びモジュールを提供することを目的とす
る。
い熱伝導率とともに高いガラス転移温度を併せ持ち、放
熱性に優れ、高温下において、電気絶縁性及び電気的信
頼性が高く、電子機器に用いられる電気絶縁材を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、前記高い熱伝導
率とともに高いガラス転移温度を併せ持つ電気絶縁材層
を有し、高温下でも高い電気絶縁性、電気的信頼性を有
する回路基板及びモジュールを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、第１の発明の
特徴は、（Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオキサイ
ドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材料を含
有してなり、熱伝導率が5.0 ×10-3〜18.0×10-3（cal/
℃・cm・sec ）で、かつガラス転移温度が164℃以上で
あることを特徴とする電気絶縁材である。
特徴は、（Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオキサイ
ドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材料を含
有してなり、熱伝導率が5.0 ×10-3〜18.0×10-3（cal/
℃・cm・sec ）で、かつガラス転移温度が164℃以上で
あることを特徴とする電気絶縁材である。
【０００８】第２の発明の特徴は、金属板に第１の発明
の電気絶縁材を介して導電箔を積層した回路基板であ
る。
の電気絶縁材を介して導電箔を積層した回路基板であ
る。
【０００９】第３の発明の特徴は、第２の発明の回路基
板を用いたトランジスターモジュール、 ダイオードモジ
ュールまたはソリッドステートリレーである。
板を用いたトランジスターモジュール、 ダイオードモジ
ュールまたはソリッドステートリレーである。
【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
電気絶縁材は、（Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオ
キサイドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材
料を含有してなり、その特性として、熱伝導率が5.0 ×
10-3〜18.0×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス
転移温度が164 ℃以上のものである。
電気絶縁材は、（Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオ
キサイドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材
料を含有してなり、その特性として、熱伝導率が5.0 ×
10-3〜18.0×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス
転移温度が164 ℃以上のものである。
【００１１】電気絶縁材の無機質充填材料としては、各
種セラミック、無機粉体及びガラス繊維が用いられる。
前記セラミック又は無機粉体としては、例えばアルミ
ナ、ベリリヤ、窒化ホウ素、マグネシア、シリカ、窒化
ケイ素及び窒化アルミニウム、あるいはそれらの焼結体
等が挙げられるが、特にアルミナ、窒化ホウ素及び窒化
アルミニウムから選ばれた少なくとも１種が好ましく用
いられる。また、無機質充填材料の平均粒径は０．１〜
５０μｍの範囲が好ましい。
種セラミック、無機粉体及びガラス繊維が用いられる。
前記セラミック又は無機粉体としては、例えばアルミ
ナ、ベリリヤ、窒化ホウ素、マグネシア、シリカ、窒化
ケイ素及び窒化アルミニウム、あるいはそれらの焼結体
等が挙げられるが、特にアルミナ、窒化ホウ素及び窒化
アルミニウムから選ばれた少なくとも１種が好ましく用
いられる。また、無機質充填材料の平均粒径は０．１〜
５０μｍの範囲が好ましい。
【００１２】有機材料としては、接着性を有し、ガラス
転移温度の高いポリイミド又はポリフェニレンオキサイ
ドが用いられ、ポリイミドはガラス転移温度を高めるた
めに絶縁材中に硬化物として存在させる。ポリイミドと
しては、樹脂中にイミド結合を有するもので（１）一般
的に呼ばれているポリイミド又は（２）ビスマレイミド
トリアジンが用いられる。一般的に呼ばれているポリイ
ミドの具体例としては、テトラカルボン酸ニ無水物と芳
香族ジアミンとの重縮合反応によって得られる硬化物か
らなるポリイミドがある。テトラカルボン酸ニ無水物と
しては、ピロメリット酸二無水物（通常、ＰＭＤＡ型と
略称す）またはビフェニルテトラカルボン酸二無水物
（通常、ＢＰＤＡ型と略称す）が用いられる。硬化剤と
しては、芳香族ジアミン等が用いられ、例えばジアミノ
フェニルメタン等が用いられる。又、ビスマレイミドト
リアジンとしては、一般的に、ビスマレイミド類とトリ
アジン類の硬化物からなるものであり、例えば三菱瓦斯
化学社のＢＴレジン等である。さらに、本発明のポリイ
ミドには物性を低下させない程度にエポキシ樹脂を併用
することができる。
転移温度の高いポリイミド又はポリフェニレンオキサイ
ドが用いられ、ポリイミドはガラス転移温度を高めるた
めに絶縁材中に硬化物として存在させる。ポリイミドと
しては、樹脂中にイミド結合を有するもので（１）一般
的に呼ばれているポリイミド又は（２）ビスマレイミド
トリアジンが用いられる。一般的に呼ばれているポリイ
ミドの具体例としては、テトラカルボン酸ニ無水物と芳
香族ジアミンとの重縮合反応によって得られる硬化物か
らなるポリイミドがある。テトラカルボン酸ニ無水物と
しては、ピロメリット酸二無水物（通常、ＰＭＤＡ型と
略称す）またはビフェニルテトラカルボン酸二無水物
（通常、ＢＰＤＡ型と略称す）が用いられる。硬化剤と
しては、芳香族ジアミン等が用いられ、例えばジアミノ
フェニルメタン等が用いられる。又、ビスマレイミドト
リアジンとしては、一般的に、ビスマレイミド類とトリ
アジン類の硬化物からなるものであり、例えば三菱瓦斯
化学社のＢＴレジン等である。さらに、本発明のポリイ
ミドには物性を低下させない程度にエポキシ樹脂を併用
することができる。
【００１３】ポリフェニレンオキサイドとしてはポリフ
ェニレンオキサイド単味及びポリフェニレンオキサイド
とスチレン系樹脂のブレンド物が用いられる。スチレン
系樹脂としては、例えば、汎用ポリスチレン及び耐衝撃
性スチレン等である。ガラス転移温度を考慮するとスチ
レン系樹脂の含有量は有機材料全体の３０ｗｅｔ％以下
である。
ェニレンオキサイド単味及びポリフェニレンオキサイド
とスチレン系樹脂のブレンド物が用いられる。スチレン
系樹脂としては、例えば、汎用ポリスチレン及び耐衝撃
性スチレン等である。ガラス転移温度を考慮するとスチ
レン系樹脂の含有量は有機材料全体の３０ｗｅｔ％以下
である。
【００１４】電気絶縁材に含有される（Ａ）有機材料及
び（Ｂ）無機質充填材料の体積比率は、（Ａ）有機材料
１０〜４０ｖｏｌ％と（Ｂ）無機質充填材料９０〜６０
ｖｏｌ％の範囲である。無機質充填材料６０ｖｏｌ％未
満では、所望の熱伝導率を有する電気絶縁材を得ること
ができず、９０ｖｏｌ％を越えると金属板との接着性が
劣る。電気絶縁材としては、熱伝導率が5.0 ×10-3〜1
8.0×10-3（cal/℃・cm・sec）の範囲のものであり、熱
伝導率が5.0 ×10-3未満では、素子から発生した熱を逃
すための十分な放熱性が得られず、また18.0×10-3を越
える場合には熱伝導率が上がる点では好ましいが、無機
質充填材料の添加量を多くしなければならず、そのた
め、接着性等が低下する。
び（Ｂ）無機質充填材料の体積比率は、（Ａ）有機材料
１０〜４０ｖｏｌ％と（Ｂ）無機質充填材料９０〜６０
ｖｏｌ％の範囲である。無機質充填材料６０ｖｏｌ％未
満では、所望の熱伝導率を有する電気絶縁材を得ること
ができず、９０ｖｏｌ％を越えると金属板との接着性が
劣る。電気絶縁材としては、熱伝導率が5.0 ×10-3〜1
8.0×10-3（cal/℃・cm・sec）の範囲のものであり、熱
伝導率が5.0 ×10-3未満では、素子から発生した熱を逃
すための十分な放熱性が得られず、また18.0×10-3を越
える場合には熱伝導率が上がる点では好ましいが、無機
質充填材料の添加量を多くしなければならず、そのた
め、接着性等が低下する。
【００１５】また、電気絶縁材のガラス転移温度は164
℃以上であり、好ましくは164 〜300 ℃であり、特に好
ましくは164 〜220 ℃である。164 ℃未満では高温下で
の電気特性に問題が生じる。電気絶縁材はその特性が範
囲内であれば、その形成方法に特に制限はない。一般的
には、有機材料及び無機質充填材料からなる液状混合物
を金属板に塗布し、次いで、例えば、170 ℃で15分加熱
し、半硬化状態の絶縁材層を得、さらに、電気絶縁材層
を介して導電箔を熱圧着する方法がある。又、あらかじ
め、無機質充填材料及び有機材料を含有する電気絶縁材
フィルムを作成しておいて、これを用いる方法もある。
回路基板の電気絶縁材層の厚みは、通常20μｍから 500
μm の範囲が好ましい。
℃以上であり、好ましくは164 〜300 ℃であり、特に好
ましくは164 〜220 ℃である。164 ℃未満では高温下で
の電気特性に問題が生じる。電気絶縁材はその特性が範
囲内であれば、その形成方法に特に制限はない。一般的
には、有機材料及び無機質充填材料からなる液状混合物
を金属板に塗布し、次いで、例えば、170 ℃で15分加熱
し、半硬化状態の絶縁材層を得、さらに、電気絶縁材層
を介して導電箔を熱圧着する方法がある。又、あらかじ
め、無機質充填材料及び有機材料を含有する電気絶縁材
フィルムを作成しておいて、これを用いる方法もある。
回路基板の電気絶縁材層の厚みは、通常20μｍから 500
μm の範囲が好ましい。
【００１６】また、トランジスターモジュール、 ダイオ
ードモジュール、ソリッドステートリレーなど又は、自
動車エンジンルーム内で使用されるハイパワーモジュー
ルなどのうちでも、特に、使用条件の厳しい場合には、
熱伝導率が8.0 ×10-3〜15.0×10-3（cal/℃・cm・sec
）で、かつガラス転移温度が170 ℃以上の絶縁材層を
有するものが好ましい。
ードモジュール、ソリッドステートリレーなど又は、自
動車エンジンルーム内で使用されるハイパワーモジュー
ルなどのうちでも、特に、使用条件の厳しい場合には、
熱伝導率が8.0 ×10-3〜15.0×10-3（cal/℃・cm・sec
）で、かつガラス転移温度が170 ℃以上の絶縁材層を
有するものが好ましい。
【００１７】本発明に用いられる金属板としては、一般
に、熱伝導性に優れ、肉厚が 0.5〜3.0mm であるアルミ
ニウムおよびアルミニウム合金、銅、鉄、 ステンレス系
合金及びインバー系多層金属等からなる金属板である。
に、熱伝導性に優れ、肉厚が 0.5〜3.0mm であるアルミ
ニウムおよびアルミニウム合金、銅、鉄、 ステンレス系
合金及びインバー系多層金属等からなる金属板である。
【００１８】図１は、 本発明の電気絶縁材を用いた回路
基板に導体回路を形成し、各種チップ部品等を搭載した
大電力モジュールの断面図である。ベースとなる金属板
１上に電気絶縁材層２が形成され、さらに導電箔である
銅箔又は複合箔３が張り合わされた後、エッチングによ
り導体回路が形成され、その回路上に各種の素子部品
５、６、７等がハンダ付４により接合搭載されている。
基板に導体回路を形成し、各種チップ部品等を搭載した
大電力モジュールの断面図である。ベースとなる金属板
１上に電気絶縁材層２が形成され、さらに導電箔である
銅箔又は複合箔３が張り合わされた後、エッチングによ
り導体回路が形成され、その回路上に各種の素子部品
５、６、７等がハンダ付４により接合搭載されている。
【００１９】上記の電気絶縁材層の上に形成される導体
回路用銅箔又は接合箔３、又ワイヤーボンディング用接
合部として用いることのできるアルミニムと銅の接合箔
の厚みは５μｍから１mmである。これらの接合箔はエッ
チングされ、所望の回路が形成される。この回路上に、
抵抗、 コンデンサー等のセラミックチップ部品５及び／
又はダイオード、 サイリスター、 トランジスター等の半
導体素子６並びに端子７を搭載して大電力モジュールが
作製される。
回路用銅箔又は接合箔３、又ワイヤーボンディング用接
合部として用いることのできるアルミニムと銅の接合箔
の厚みは５μｍから１mmである。これらの接合箔はエッ
チングされ、所望の回路が形成される。この回路上に、
抵抗、 コンデンサー等のセラミックチップ部品５及び／
又はダイオード、 サイリスター、 トランジスター等の半
導体素子６並びに端子７を搭載して大電力モジュールが
作製される。
【００２０】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例１ 1.0 mm厚の銅板上に、窒化ホウ素粉とポリイミド樹脂を
混合して得られた絶縁材料を塗布して、熱伝導率5.0 ×
10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス転移温度165
℃の厚さ 100μｍの絶縁層を形成した。さらに、この上
に35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせた後、エッチングに
より銅回路を形成した。つぎにトランジスターモジュー
ル用としてトランジスターチップ部品を搭載した後、負
荷をかけ、50W の電力が消費した時のチップ部の温度上
昇を測定した。
混合して得られた絶縁材料を塗布して、熱伝導率5.0 ×
10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス転移温度165
℃の厚さ 100μｍの絶縁層を形成した。さらに、この上
に35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせた後、エッチングに
より銅回路を形成した。つぎにトランジスターモジュー
ル用としてトランジスターチップ部品を搭載した後、負
荷をかけ、50W の電力が消費した時のチップ部の温度上
昇を測定した。
【００２１】その結果、 75℃上昇したのみであった。ま
た、 このように作製された製品10個について、150 ℃下
で絶縁層間に、 直流電圧1,200V（パターン側＋極）を、1
000時間連続印加したが、絶縁破壊は起こらなかった。
さらに電圧印加を継続した結果、3,550 時間経過後で半
数が破壊した。これより、 大電力モジュールに使用でき
ることがわかった。また、この20×20cmの基板を100cm
の高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層にクラック
の発生は認められなかった。
た、 このように作製された製品10個について、150 ℃下
で絶縁層間に、 直流電圧1,200V（パターン側＋極）を、1
000時間連続印加したが、絶縁破壊は起こらなかった。
さらに電圧印加を継続した結果、3,550 時間経過後で半
数が破壊した。これより、 大電力モジュールに使用でき
ることがわかった。また、この20×20cmの基板を100cm
の高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層にクラック
の発生は認められなかった。
【００２２】（熱伝導率測定法）厚さ２０mm×直径１０
mmの円形の試験片を用い、レーザーフラッシュ法熱伝導
率測定装置（理学電機工業（株）社製「ＬＦ／ＴＣＭ−
ＦＡ−８５１０Ｂ」により、ＡＴＴレンジ；２０μV 、
サンプリングレート； 1000 μ秒、フィルター；100 Hz
で測定した。
mmの円形の試験片を用い、レーザーフラッシュ法熱伝導
率測定装置（理学電機工業（株）社製「ＬＦ／ＴＣＭ−
ＦＡ−８５１０Ｂ」により、ＡＴＴレンジ；２０μV 、
サンプリングレート； 1000 μ秒、フィルター；100 Hz
で測定した。
【００２３】（ガラス転移温度の測定法；バイブロン測
定法）9×50×0.45mmの試験片を用い、東洋ボールドウ
ィン社製「ＲＨＥＯＶＩＢＲＯＮ ＤＯＶ−III−Ｅ
Ｐ」によりバイブロン法で測定し、そのピーク値からガ
ラス転移温度を測定した。
定法）9×50×0.45mmの試験片を用い、東洋ボールドウ
ィン社製「ＲＨＥＯＶＩＢＲＯＮ ＤＯＶ−III−Ｅ
Ｐ」によりバイブロン法で測定し、そのピーク値からガ
ラス転移温度を測定した。
【００２４】実施例２ 1.0mm 厚の鉄板上に、窒化アルミニウム粉、ポリフェニ
レンオキサイド及び溶剤のクロロフォルムを混合して得
られた絶縁材料を塗布し、加熱して溶剤を除去して、熱
伝導率6.0 ×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス
転移温度が 180℃の厚さ 100μｍの絶縁層を形成した。
さらに、この上に、35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせ、
エッチングにより銅回路の形成を行った。つぎにトラン
ジスターチップ部品を搭載した後、負荷をかけ、50 Wの
電力が消費した時のチップ部の温度上昇を測定した。
レンオキサイド及び溶剤のクロロフォルムを混合して得
られた絶縁材料を塗布し、加熱して溶剤を除去して、熱
伝導率6.0 ×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス
転移温度が 180℃の厚さ 100μｍの絶縁層を形成した。
さらに、この上に、35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせ、
エッチングにより銅回路の形成を行った。つぎにトラン
ジスターチップ部品を搭載した後、負荷をかけ、50 Wの
電力が消費した時のチップ部の温度上昇を測定した。
【００２５】その結果、チップの温度は 65 ℃上昇した
のみであった。また、 このように作製された製品10個に
ついて、150 ℃下で絶縁層間に直流電圧1,200V（パター
ン側＋極）を 1000 時間連続印加したが絶縁破壊は起こ
らなかった。これより、 大電力パワーモジュールに使用
できることがわかった。さらに電圧印加を継続した結
果、7,800 時間で半数が破壊した。またこの20cm角の基
板を 100cmの高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層
にクラックの発生は認められなかった。
のみであった。また、 このように作製された製品10個に
ついて、150 ℃下で絶縁層間に直流電圧1,200V（パター
ン側＋極）を 1000 時間連続印加したが絶縁破壊は起こ
らなかった。これより、 大電力パワーモジュールに使用
できることがわかった。さらに電圧印加を継続した結
果、7,800 時間で半数が破壊した。またこの20cm角の基
板を 100cmの高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層
にクラックの発生は認められなかった。
【００２６】実施例３ 窒化ホウ素粉（平均粒子径３μｍ）とポリイミド（日東
電工（株）社製、ＪＲ−５００）を混合し、得られた組
成物を1.0 mm厚の銅板上に、塗布し、加熱して溶剤を除
去し、窒化ホウ素粉６５ｖｏｌ％、ポリイミド３５ｖｏ
ｌ％を含有する半硬化状態の絶縁材層を得た。さらに、
この上に35μｍ厚の電解銅箔を熱圧着して、絶縁材層を
硬化、一体化した後、エッチングにより銅回路を形成
し、回路基板を得た。電気絶縁材層の厚は 100μｍ、熱
伝導率5.0 ×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス
転移温度270 ℃であった。つぎにトランジスターモジュ
ール用としてトランジスターチップ部品を搭載した後、
負荷をかけ、50W の電力が消費した時のチップ部の温度
上昇を測定した。
電工（株）社製、ＪＲ−５００）を混合し、得られた組
成物を1.0 mm厚の銅板上に、塗布し、加熱して溶剤を除
去し、窒化ホウ素粉６５ｖｏｌ％、ポリイミド３５ｖｏ
ｌ％を含有する半硬化状態の絶縁材層を得た。さらに、
この上に35μｍ厚の電解銅箔を熱圧着して、絶縁材層を
硬化、一体化した後、エッチングにより銅回路を形成
し、回路基板を得た。電気絶縁材層の厚は 100μｍ、熱
伝導率5.0 ×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス
転移温度270 ℃であった。つぎにトランジスターモジュ
ール用としてトランジスターチップ部品を搭載した後、
負荷をかけ、50W の電力が消費した時のチップ部の温度
上昇を測定した。
【００２７】その結果、 76℃上昇したのみであった。ま
た、 このように作製された製品10個について、150 ℃下
で絶縁層間に、 直流電圧1,200V（パターン側＋極）を、1
000時間連続印加したが、絶縁破壊は起こらなかった。
さらに電圧印加を継続した結果、3,200 時間経過後で半
数が破壊した。これより、 大電力モジュールに使用でき
ることがわかった。また、この20×20cmの基板を100cm
の高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層にクラック
の発生は認められなかった。
た、 このように作製された製品10個について、150 ℃下
で絶縁層間に、 直流電圧1,200V（パターン側＋極）を、1
000時間連続印加したが、絶縁破壊は起こらなかった。
さらに電圧印加を継続した結果、3,200 時間経過後で半
数が破壊した。これより、 大電力モジュールに使用でき
ることがわかった。また、この20×20cmの基板を100cm
の高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層にクラック
の発生は認められなかった。
【００２８】実施例４ アルミナ粉（平均粒子径８μｍ）とビスマレイミドトリ
アジン（三菱瓦斯化学社製、ＢＴ−３３０９）を混合
し、得られた組成物を1.0 mm厚の銅板上に、塗布し、ア
ルミナ粉８０ｖｏｌ％、ビスマレイミドトリアジン２０
ｖｏｌ％を含有する半硬化状態の絶縁材層を得た。さら
に、この上に35μｍ厚の電解銅箔を熱圧着して、絶縁材
層を硬化、一体化した後、エッチングにより銅回路を形
成し、回路基板を得た。電気絶縁材層の厚は 100μｍ、
熱伝導率5.0 ×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラ
ス転移温度２５０℃であった。つぎにトランジスターモ
ジュール用としてトランジスターチップ部品を搭載した
後、負荷をかけ、50W の電力が消費した時のチップ部の
温度上昇を測定した。
アジン（三菱瓦斯化学社製、ＢＴ−３３０９）を混合
し、得られた組成物を1.0 mm厚の銅板上に、塗布し、ア
ルミナ粉８０ｖｏｌ％、ビスマレイミドトリアジン２０
ｖｏｌ％を含有する半硬化状態の絶縁材層を得た。さら
に、この上に35μｍ厚の電解銅箔を熱圧着して、絶縁材
層を硬化、一体化した後、エッチングにより銅回路を形
成し、回路基板を得た。電気絶縁材層の厚は 100μｍ、
熱伝導率5.0 ×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラ
ス転移温度２５０℃であった。つぎにトランジスターモ
ジュール用としてトランジスターチップ部品を搭載した
後、負荷をかけ、50W の電力が消費した時のチップ部の
温度上昇を測定した。
【００２９】その結果、チップの温度は76℃上昇したの
みであった。また、このように作製された製品10個につ
いて、150 ℃下で絶縁層間に直流電圧1,200V（パターン
側＋極）を 1000 時間連続印加したが、絶縁破壊は起こ
らなかった。さらに、電圧印加を継続した結果、3,200
時間で半数が破壊した。これより、大電力モジュールに
使用できることがわかった。また、この20×20cmの基板
を100cm の高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層に
クラックの発生は認められなかった。
みであった。また、このように作製された製品10個につ
いて、150 ℃下で絶縁層間に直流電圧1,200V（パターン
側＋極）を 1000 時間連続印加したが、絶縁破壊は起こ
らなかった。さらに、電圧印加を継続した結果、3,200
時間で半数が破壊した。これより、大電力モジュールに
使用できることがわかった。また、この20×20cmの基板
を100cm の高さから樫の平板上へ落下したが、絶縁層に
クラックの発生は認められなかった。
【００３０】実施例５ 実施例１で用いた回路基板に、半導体素子、 抵抗、 コン
デンサー、 外部端子リードを搭載した後、 自動車エンジ
ンルーム内にレクチファイヤー用デバイスとして取り付
けた。これを３年間連続使用した結果、 端子が絶縁層よ
り剥がれることなく接着を維持した。
デンサー、 外部端子リードを搭載した後、 自動車エンジ
ンルーム内にレクチファイヤー用デバイスとして取り付
けた。これを３年間連続使用した結果、 端子が絶縁層よ
り剥がれることなく接着を維持した。
【００３１】実施例６ 実施例２で用いた回路基板に、半導体素子、 抵抗、 コン
デンサーにさらに外部端子リードを設けた後、 自動車エ
ンジンルーム内にレクチファイヤー用デバイスとして取
り付けた。これを３年間連続使用した結果、 端子が絶縁
層より剥がれることなく接着を維持した。これより、 大
電力モジュールに使用できることがわかた。また、この
20×20cmの基板を 100cmの高さから樫の平板上へ落下し
たが、絶縁層にクラックの発生は認められなかった。
デンサーにさらに外部端子リードを設けた後、 自動車エ
ンジンルーム内にレクチファイヤー用デバイスとして取
り付けた。これを３年間連続使用した結果、 端子が絶縁
層より剥がれることなく接着を維持した。これより、 大
電力モジュールに使用できることがわかた。また、この
20×20cmの基板を 100cmの高さから樫の平板上へ落下し
たが、絶縁層にクラックの発生は認められなかった。
【００３２】比較例１ 1.0mm 厚の銅板上に、アルミナ粉とビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を混合して得られた絶縁材料を塗布し、熱
伝導率が 3.0×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラ
ス転移温度が90℃の厚さ100 μｍの絶縁層を設け、 これ
に35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせ、エッチングにより
銅回路の形成を行った。つぎにトランジスターチップ部
品を搭載した後、100W 通電しチップ部の温度上昇を測定
した。その結果、105℃まで上昇し使用不可能であった。
また、 このように作製された製品10個について、150 ℃
下で直流電圧1,200V（パターン側＋極）を連続印加した
結果、90時間目で絶縁破壊が起った。これより、 大電力
モジュールには使用できないことが確認された。
エポキシ樹脂を混合して得られた絶縁材料を塗布し、熱
伝導率が 3.0×10-3（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラ
ス転移温度が90℃の厚さ100 μｍの絶縁層を設け、 これ
に35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせ、エッチングにより
銅回路の形成を行った。つぎにトランジスターチップ部
品を搭載した後、100W 通電しチップ部の温度上昇を測定
した。その結果、105℃まで上昇し使用不可能であった。
また、 このように作製された製品10個について、150 ℃
下で直流電圧1,200V（パターン側＋極）を連続印加した
結果、90時間目で絶縁破壊が起った。これより、 大電力
モジュールには使用できないことが確認された。
【００３３】比較例２ 1.5mm 厚のアルミニウム板上に、アルミナ粉とビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂を混合して得られた絶縁材料を
塗布し、熱伝導率が 4.0×10-3（cal/℃・cm・sec ）
で、かつガラス転移温度が100 ℃の厚さ100 μｍ 絶縁
層を設け、 これに35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせ、エ
ッチングにより銅回路の形成を行った。つぎにトランジ
スターチップ部品を搭載した後、100W 通電しチップ部の
温度上昇を測定した。
ノールＦ型エポキシ樹脂を混合して得られた絶縁材料を
塗布し、熱伝導率が 4.0×10-3（cal/℃・cm・sec ）
で、かつガラス転移温度が100 ℃の厚さ100 μｍ 絶縁
層を設け、 これに35μｍ厚の電解銅箔を張り合わせ、エ
ッチングにより銅回路の形成を行った。つぎにトランジ
スターチップ部品を搭載した後、100W 通電しチップ部の
温度上昇を測定した。
【００３４】その結果、100℃まで上昇し使用不可能であ
った。また、 このように作製された製品10個について、
150 ℃下で、直流電圧1,200V（パターン側＋極）を連続
印加した結果、100 時間目で絶縁破壊が起った。これよ
り、 大電力モジュールには使用できないことが確認され
た。
った。また、 このように作製された製品10個について、
150 ℃下で、直流電圧1,200V（パターン側＋極）を連続
印加した結果、100 時間目で絶縁破壊が起った。これよ
り、 大電力モジュールには使用できないことが確認され
た。
【００３５】
【発明の効果】本発明の電気絶縁材を用いれば、ハイパ
ワーな発熱素子を実装でき、かつ125℃以上の高温下で
長期の耐電圧寿命を有するダイオード、 トランジスター
及びソリッドステートリレーを得ることができる。ま
た、自動車エンジンルーム内の厳しい環境で使用できる
パワーモジュールを得ることができる。
ワーな発熱素子を実装でき、かつ125℃以上の高温下で
長期の耐電圧寿命を有するダイオード、 トランジスター
及びソリッドステートリレーを得ることができる。ま
た、自動車エンジンルーム内の厳しい環境で使用できる
パワーモジュールを得ることができる。
【図１】本発明の電気絶縁材を用いた回路基板に部品を
実装した大電力モジュールの断面図である。
実装した大電力モジュールの断面図である。
１；金属板 ２；電気絶縁材層 ３；銅箔又は接合箔（導電箔） ４；半田 ５；セラミックチップ部品 ６；シリコン半導体 ７；端子
Claims (3)
- 【請求項１】 （Ａ）ポリイミド又はポリフェニレンオ
キサイドから選ばれた有機材料及び（Ｂ）無機質充填材
料を含有してなり、熱伝導率が5.0 ×10-3〜18.0×10-3
（cal/℃・cm・sec ）で、かつガラス転移温度が164 ℃
以上であることを特徴とする電気絶縁材。 - 【請求項２】 金属板に請求項１記載の電気絶縁材を介
して導電箔を積層した回路基板。 - 【請求項３】 請求項２記載の回路基板を用いたことを
特徴とするトランジスターモジュール、 ダイオードモジ
ュールまたはソリッドステートリレー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072793A JP3255315B2 (ja) | 1992-04-20 | 1993-06-11 | 電気絶縁材及びそれを用いた回路基板 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04125459 | 1992-04-20 | ||
| JP14072793A JP3255315B2 (ja) | 1992-04-20 | 1993-06-11 | 電気絶縁材及びそれを用いた回路基板 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04125459 Division | 1992-04-20 | 1992-04-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188530A true JPH06188530A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3255315B2 JP3255315B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=26461898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14072793A Expired - Fee Related JP3255315B2 (ja) | 1992-04-20 | 1993-06-11 | 電気絶縁材及びそれを用いた回路基板 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255315B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6798072B2 (en) * | 2000-11-10 | 2004-09-28 | Hitachi, Ltd. | Flip chip assembly structure for semiconductor device and method of assembling therefor |
| WO2011001698A1 (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-06 | 三井化学株式会社 | 樹脂組成物、それを含む積層体、半導体装置およびフィルム |
| US8465666B2 (en) | 2009-02-25 | 2013-06-18 | Panasonic Corporation | Thermoconductive composition, heat dissipating plate, heat dissipating substrate and circuit module using thermoconductive composition, and process for production of thermoconductive composition |
| JP2015097258A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-05-21 | 大日本印刷株式会社 | パワーモジュール用金属配線付基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板、並びにパワーモジュール用金属配線付基板の製造方法 |
| US9421741B2 (en) | 2012-07-10 | 2016-08-23 | Neomax Materials Co., Ltd. | Chassis and method for manufacturing chassis |
| KR20220085011A (ko) * | 2020-12-14 | 2022-06-21 | 한국전자기술연구원 | 고방열 고분자 조성물 및 이를 포함하는 고방열 성형품 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP14072793A patent/JP3255315B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6798072B2 (en) * | 2000-11-10 | 2004-09-28 | Hitachi, Ltd. | Flip chip assembly structure for semiconductor device and method of assembling therefor |
| US8465666B2 (en) | 2009-02-25 | 2013-06-18 | Panasonic Corporation | Thermoconductive composition, heat dissipating plate, heat dissipating substrate and circuit module using thermoconductive composition, and process for production of thermoconductive composition |
| WO2011001698A1 (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-06 | 三井化学株式会社 | 樹脂組成物、それを含む積層体、半導体装置およびフィルム |
| JP5562334B2 (ja) * | 2009-07-03 | 2014-07-30 | 三井化学株式会社 | 樹脂組成物、それを含む積層体、半導体装置およびフィルム |
| US9421741B2 (en) | 2012-07-10 | 2016-08-23 | Neomax Materials Co., Ltd. | Chassis and method for manufacturing chassis |
| JP2015097258A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-05-21 | 大日本印刷株式会社 | パワーモジュール用金属配線付基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板、並びにパワーモジュール用金属配線付基板の製造方法 |
| WO2016047181A1 (ja) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 大日本印刷株式会社 | パワーモジュール用金属配線付基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板、並びにパワーモジュール用金属配線付基板の製造方法 |
| KR20220085011A (ko) * | 2020-12-14 | 2022-06-21 | 한국전자기술연구원 | 고방열 고분자 조성물 및 이를 포함하는 고방열 성형품 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3255315B2 (ja) | 2002-02-12 |
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