JPH06350212A - 金属ベース回路基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 金属基板とその金属基板の少なくとも一面上
に設けられた絶縁層と該絶縁層上に設けた導電性金属箔
よりなる金属ベース回路基板において、該絶縁層が無機
物粉末５０〜８０体積％と消泡剤とを含有してなること
を特徴とする金属ベース回路基板。 【効果】 無機酸化物粉末５０〜８０体積％と樹脂とを
混合して絶縁材料とし、該絶縁材料を金属基板に塗布す
るに際し、消泡剤を添加して絶縁層を形成することによ
り、熱伝導性が良好で、優れた絶縁性能を併せ持つ金属
ベース基板とその製造方法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属ベース回路基板、特
に熱放散性が良好で、優れた絶縁性能を有する金属ベー
ス回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルミニウム、鉄、鉄−ニッ
ケル合金等の金属基板上に厚さ数十μｍのエポキシ樹脂
等の有機系高分子化合物からなる絶縁層を設け、その上
に銅箔等の導電性金属箔を張り合わせた金属ベース回路
用基板が知られている。実公昭４６−２５７５６号公報
及び特開昭５６−６２３８８号公報には絶縁性で良熱伝
導性の粉末をそれぞれ６０重量％以下及び６０〜８０重
量％含有する絶縁材に導電性金属箔を設けた金属ベース
回路用基板が提案されている。しかし、このような充填
材を高充填した樹脂によって形成された絶縁層は、充填
材の充填率が高くなるにつれて、樹脂と充填材の界面で
の欠陥が多くなり、かつ、気泡の巻き込みが多くなるた
め、絶縁性が低下し、耐電圧が低下する。特に、充填率
が７０体積％を越えると気泡の巻き込みが激しく基板と
しての絶縁性能を保持できなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
に鑑みてなされたものであって、無機物粉末が高充填さ
れた絶縁材に消泡剤を添加することにより、気泡の少な
い絶縁層を形成し、良好な熱伝導性を有し、かつ絶縁性
能にも優れた金属ベース回路基板を提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）金属基板とその金属基板の少なくとも一面上に設
けられた絶縁層と該絶縁層上に設けた導電性金属箔より
なる金属ベース回路基板において、該絶縁層が無機物粉
末５０〜８０体積％と消泡剤とを含有してなることを特
徴とする金属ベース回路基板、（２）無機物粉末５０〜
８０体積％と樹脂とを混合して絶縁材料とし、該絶縁材
料を金属基板上に塗布するに際し、消泡剤を添加して絶
縁層を形成することを特徴とする金属ベース回路基板の
製造方法である。

【０００５】以下、図面により本発明を詳細に説明す
る。図１は、本発明の金属ベース回路基板の断面図であ
り、金属基板１に絶縁層２を介して導電性金属箔３を張
り合わせた構成よりなっており、この絶縁層は５０〜８
０体積％の無機物粉末と消泡剤を含んだ樹脂からなって
いる。また、その厚みは、20μｍ以上である。

【０００６】絶縁層を形成する絶縁材には、５０〜８０
体積％の無機物粉末と消泡剤が含まれている。この絶縁
材に使用される無機物粉末としては、酸化アルミニウ
ム、ベリリヤ、ボロンナイトライド、マグネシア、シリ
カ、窒化ケイ素、窒化アルミ等が用いられる。特に、無
機粉末を７０体積％〜８０体積％と高充填する場合に
は、特開平２−２８６７６８号に示された充填材の粒子
形状、粒子径、配合を用いると有効である。

【０００７】また、絶縁層に用いる樹脂としては、耐熱
性、耐薬品性、耐湿性かつ可とう性の良好な樹脂、例え
ば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
シリコーン樹脂、および各種エンジニアプラスチック等
が用いられる。７０体積％〜８０体積％と充填率が高い
場合は粘度の低い樹脂を用いるのが好ましい。

【０００８】本発明で用いる消泡剤とは絶縁層中の気泡
を取り除く作用のある薬剤を示し、一般的に、拡散係数
が高い値を有し、粘度の低い薬剤であり、表面粘度の低
下により気泡を破裂させる作用を有するものである。例
えば、シリコン樹脂溶液、アクリルポリマー溶液、ポリ
シロキサン共重合体溶液等が用いられる。また、樹脂と
の相溶性を良くするため、これらを有機溶剤等で希釈し
たものでも構わない。

【０００９】消泡剤を添加しない場合、７０体積％以上
の無機物粉末を含有すると絶縁層中では、気泡を巻き込
み、所望の耐電圧を有する金属ベース回路基板を得るこ
とができなかった。ところが、消泡剤を使用することに
より、無機物粉末を高充填しても気泡の巻き込みの少な
い絶縁層を得ることができる。特に、無機物粉末７０〜
８０体積％のとき消泡剤の効果は著しく、気泡が少なく
熱伝導率の高い絶縁層を形成することができる。無機物
粉末の含有量が５０体積％より少ないと、基板としての
熱伝導性が十分でない。また、８０体積％を越えるとペ
ースト状とならず、基板上に塗布することが難しい。

【００１０】消泡剤の添加量については、絶縁材に用い
られる樹脂の種類、充填率、及び消泡剤の種類によって
異なるが、絶縁材に対し０．０１〜１．０体積％添加す
ることが好ましい。添加量が０．０１体積％未満では消
泡剤の効果が顕著に発現しない。また、１．０体積％を
越えると添加量との相関は認められなくなり、更に泡切
れも悪くなり効果が減少する。

【００１１】また、消泡剤の添加方法としては、絶縁材
を金属基板上へ塗布するに際し、添加し、混合すること
が好ましい。樹脂と無機粉末を混合する際に、消泡剤を
添加し、混合すると消泡剤がブリードし、更にこの絶縁
材を金属基板上へ塗布すると耐電圧など基板の物性のば
らつきが大きくなる。

【００１２】本発明の回路基板に用いる金属基板１とし
ては、良熱伝導性を持つアルミニウム又はアルミニウム
合金、銅又は銅合金、鉄又は鉄合金等あるいは銅／鉄−
ニッケル系合金／銅、アルミニウム／鉄−ニッケル系合
金／アルミニウム等の複合材料等が使用可能である。ま
た、金属基板１の厚みとしては、特に制限はないが０．
５ｍｍ〜３．０ｍｍが一般に用いられる。

【００１３】また、本発明の導電性金属箔３としては、
銅箔、アルミニウム−銅クラッド箔等が用いられる。こ
の厚みは特に規定するものではないが、９μｍ〜５００
μｍのものが用いられる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例について具体的に説明する。 〔実施例１〕図１には、金属基板１として厚さ１．５ｍ
ｍのアルミニウム基板上に、絶縁層２として酸化アルミ
ニウム（平均粒子径；５μｍ、破砕粉）５５体積％含有
したエポキシ樹脂を８０μｍの厚みで塗布し、１００℃
で５分間保持してＢステージ状態としたものの上に、３
５μｍ厚の銅箔３を張り合わせた後、１５０℃、５時間
で絶縁層を硬化させて作製した回路用基板の断面図であ
る。なお、絶縁層２には、消泡剤としてシリコーン樹脂
溶液（商品名：ディスパロン＃１９３１、楠本化成製）
０．３体積％を塗布する際に混合し、金属基板１に塗布
し形成した。この基板を用いて、絶縁層の絶縁破壊電圧
及び熱抵抗を測定した。絶縁破壊電圧の測定法は、導電
箔をエッチングし、２０ｍｍφの電極を作製し、導電箔
とアルミニウムベース金属板との絶縁破壊電圧をＪＩＳ
Ｃ２１１０に基づき絶縁破壊電圧測定装置（型式；Ｔ
ＯＳ ８７００、菊水電子工業製）を使用して測定し
た。また、沿面放電を防止するため、導電箔側をエポキ
シ樹脂で封止した。次に、この基板を用い、熱伝導率の
逆数である熱抵抗測定については、下記の方法にて測定
した。その結果を表１に示したが、絶縁破壊電圧は５．
８ｋＶで、熱抵抗は０．６９℃／Ｗであった。

【００１５】（熱抵抗の測定法）金属ベース基板の導電
箔をエッチングにて１０×１５ｍｍのパッド部を形成
し、この上にトランジスター（ＴＯ２２０、株式会社東
芝製）をはんだ付けする。金属板面側を冷却し、トラン
ジスターに通電して、絶縁層を挟んだトランジスター側
と金属板側の温度差と通電量より熱抵抗を測定した（電
気化学工業（株）製デンカＨＩＴＴプレートのカタログ
に記載されている方法）。

【００１６】〔実施例２〕厚さ１．５ｍｍのアルミニウ
ム基板上に、絶縁層２として酸化アルミニウム（平均粒
子径；９μｍ、球状粉）７５体積％含有したエポキシ樹
脂を８０μｍの厚みで塗布し、１００℃で５分間保持し
てＢステージ状態としたものの上に、３５μｍ厚の銅箔
３を張り合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化
させて回路用基板を作製した。なお、絶縁層２には、消
泡剤としてシリコーン樹脂溶液（商品名：ディスパロン
＃１９３１、楠本化成製）を０．３体積％を塗布する際
に混合し、金属基板１に塗布し形成した。実施例１と同
じ方法で、この絶縁層の絶縁破壊電圧測定、熱抵抗測定
を行った。その結果を表１に示したが、絶縁破壊電圧は
５．７ｋＶで、熱抵抗は０．３７℃／Ｗであった。

【００１７】〔実施例３〕厚さ１．５ｍｍのアルミニウ
ム基板上に、絶縁層２として酸化アルミニウム（平均粒
子径；９μｍ、球状粉）７５体積％含有したエポキシ樹
脂を８０μｍの厚みで塗布し、１００℃で５分間保持し
てＢステージ状態としたものの上に、３５μｍ厚の銅箔
３を張り合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化
させて回路用基板を作製した。なお、絶縁層２には、消
泡剤としてシリコーン樹脂溶液（商品名：ＢＹＫ３０
０、ビック・ケミー製）を０．２体積％を塗布する際に
混合し、金属基板１に塗布し形成した。実施例１と同じ
方法で、この絶縁層の絶縁破壊電圧測定、熱抵抗測定を
行った。その結果を表１に示したが、絶縁破壊電圧は
５．８ｋＶで、熱抵抗は０．３８℃／Ｗであった。

【００１８】〔比較例１〕実施例１と同じ構成の回路用
基板において、絶縁材に消泡剤を添加しないで基板を作
製した。この基板の絶縁層を実施例１と同じ方法で絶縁
破壊電圧測定、熱抵抗測定を行った。その結果を表１に
示したが、絶縁破壊電圧は３．７ｋＶで、熱抵抗は０．
７１℃／Ｗあった。

【００１９】〔比較例２〕実施例２と同じ構成の回路用
基板において、絶縁材に消泡剤を添加しないで基板を作
製した。この基板の絶縁層を実施例１と同じ方法で絶縁
破壊電圧測定、熱抵抗測定を行った。その結果を表１に
示したが、絶縁破壊電圧は２．３ｋＶで、熱抵抗は０．
３９℃／Ｗであった。

【００２０】〔比較例３〕厚さ１．５ｍｍのアルミニウ
ム基板上に、絶縁層２として酸化アルミニウム（平均粒
子径；３μｍ、板状粉）４５体積％含有エポキシ樹脂を
８０μｍの厚みで塗布し、９０℃で５分間保持してＢス
テージ状態としたものの上に、３５μｍ厚の銅箔３を張
り合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させて
回路用基板を作製した。なお、絶縁層２には、消泡剤と
してシリコーン樹脂溶液（商品名：ディスパロン＃１９
３１、楠本化成製）０．３体積％を塗布する際に混合
し、金属基板１へ塗布し形成した。この基板の絶縁層を
実施例１と同じ方法で絶縁破壊電圧測定、熱抵抗測定を
行った。その結果を表１に示したが、絶縁破壊電圧は
６．３ｋＶで、熱抵抗は１．１９℃／Ｗであった。

【００２１】〔比較例４〕実施例２の絶縁材として酸化
アルミニウム（平均粒子径；９μｍ、球状粉）の含有率
が８５体積％のものを用い基板を作製した。実施例２と
同じ消泡剤を０．３体積％添加した。その結果を表１に
示したが、この絶縁材はペースト状でなく、うまく基板
を作製することができなかった。

【００２２】〔比較例５〕厚さ１．５ｍｍのアルミニウ
ム基板上に、絶縁層２として酸化アルミニウム（平均粒
子径；９μｍ、板状粉）７５体積％含有エポキシ樹脂を
８０μｍの厚みで塗布し、１００℃で５分間保持してＢ
ステージ状態としたものの上に、３５μｍ厚の銅箔３を
張り合わせた後、１５０℃、５時間で絶縁層を硬化させ
て回路用基板を作製した。なお、絶縁層２には、消泡剤
としてシリコーン樹脂溶液（商品名：ディスパロン＃１
９３１、楠本化成製）０．３体積％をエポキシ樹脂と酸
化アルミニウムと共に混合し、金属基板１に塗布し形成
した。この基板の絶縁層を実施例１と同じ方法で絶縁破
壊電圧測定、熱抵抗測定を行った。その結果を表１に示
したが、絶縁破壊電圧は４．７ｋＶで、熱抵抗は０．３
７℃／Ｗであった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】以上のとおり本発明は、無機物粉末５０
〜８０体積％と樹脂とを混合して絶縁材料とし、該絶縁
材料を金属基板に塗布するに際し、消泡剤を添加して絶
縁層を形成することにより、熱伝導性が良好で、優れた
絶縁性能を有する金属ベース回路基板を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の金属ベース回路基板の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ：金属基板 ２ ：絶縁層 ３ ：導電箔 ４ ：樹脂 ５ ：無機物粉末

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属基板とその金属基板の少なくとも一
   面上に設けられた絶縁層と該絶縁層上に設けた導電性金
   属箔よりなる金属ベース回路基板において、該絶縁層が
   無機物粉末５０〜８０体積％と消泡剤とを含有してなる
   ことを特徴とする金属ベース回路基板。
2. 【請求項２】 無機物粉末５０〜８０体積％と樹脂とを
   混合して絶縁材料とし、該絶縁材料を金属基板に塗布す
   るに際し、消泡剤を添加して絶縁層を形成することを特
   徴とする金属ベース回路基板の製造方法。