JPH0750460A - 金属ベース基板およびそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Abstract
使用できる耐放電特性の優れた金属ベース板およびそれ
を用いた電子機器を得る。 【構成】 金属板1と、回路導体3と、該回路導体3と
金属板1との間に介在する絶縁層2とから構成される金
属ベース基板10において、絶縁層2がフレーク状無機
充填材4を添加された有機絶縁材料から構成され、フレ
ーク状無機充填材4は絶縁層2内において耐放電特性が
向上するように積層されていることを特徴とする。
Description
と、回路導体部と、該回路導体部と前記ベース部との間
に介在する絶縁部とから構成された金属ベース基板に関
し、特に、電子機器のうち、大量の熱を発生する電力制
御用半導体素子に用いられる金属ベース基板に関する。
機器にあっては、大容量のダイオード、トランジスタ、
IGBT、MOSFET等を用いて電力制御用半導体素
子として構成することがある。電力制御部のような発熱
の大きい電子回路に使用する回路用基板としては、いわ
ゆる、DBC基板がある。このDBC基板は、導体回路
用の金属板と、セラミック絶縁材料と、該セラミック絶
縁材料の下面に接合された熱伝導性金属板とから構成さ
れている。
例えば、銅板が使用され、セラミック絶縁材料として
は、例えば、アルミナセラミック、窒化アルミセラミッ
クが使用され、熱伝導性金属板としては、例えば、銅板
が一般的に使用されている。上記の如く、セラミック絶
縁材料として、熱伝導性が良好なアルミナセラミック、
窒化アルミセラミック等が使用されるので、導体回路に
おいて発生した熱を速やかに金属板へ伝達させることが
でき、さらに、材料自体がセラミックのため、コロナ放
電に起因する劣化が抑制され、耐放電特性も良好とな
る。
ック絶縁材料層と熱伝導性金属板層との熱膨張率が異な
るため、ヒートサイクル特性が悪く、接合界面において
クラックを発生することが問題となる。また、セラミッ
クスの製造プロセスにおける制約から大型板の製作が困
難であり、約150mm×150mm程度の寸法が、そ
の製造限界となる。加えて、基板を製造する工程面にお
いても高温加熱が必要であり、その結果、製造プロセス
が複雑となって、コスト高になるという問題点があっ
た。
ース基板として、熱伝導性金属板の上に有機高分子から
なる絶縁層および回路用金属箔を接着剤により接着した
構造のものが提案されている。図7に示すように、この
金属ベース基板70は、熱伝導性金属板1の上面に有機
絶縁材料からなる絶縁層2を介して回路導体3が形成さ
れ、絶縁層2に粒状無機充填材5が添加されている。こ
の構成は、例えば、特公昭46−6235号公報、特公
昭47−9650号公報に開示されている。
BC基板に使用されているセラミックと比べ、熱伝導率
がかなり低いが、有機高分子絶縁層にアルミナ、シリカ
等の無機充填材(フィラー)を添加することにより熱伝
導率を向上させ、さらに、絶縁層の厚さをDBC基板の
約7〜30%に薄層化することにより、実用的なレベル
に到達している。
として、実開平3−106775号公報に開示されてい
る「金属ベース基板」、実開昭63−73966号公報
に開示されている「放熱性絶縁基板」、実開昭62−9
8253号公報に開示されている「印刷回路板」、特開
平3−244180号公報に開示されている「金属ベー
ス積層板」、特開平2−27786号公報に開示されて
いる「低熱抵抗回路基板」、特開平1−232795号
公報に開示されている「金属ベース基板の製造方法」、
特開平1−232792号公報に開示されている「回路
基板」がある。
に開示されている第1図あるいは第4図には、熱伝導率
が大である長尺形状の無機充填材を有機絶縁層内に、そ
の長手方向を回路導体側から金属ベース側に向かって添
加、あるいは、ランダムに添加した金属ベース基板が開
示されている。この無機充填材の添加により金属ベース
基板70の回路導体3上に実装されるトランジスタ、抵
抗体、コンデンサなどの実装部品から放出される熱を、
効果的に逃がすことができる。
高分子絶縁材料を使用するため、DBC基板よりも大き
な基板を容易に、かつ、安価で製造でき、DBC基板の
ようなヒートサイクルによるクラックの問題も発生しな
い。そこで、特に、電子機器において、大量の熱を発生
する電源回路等に上記構成の金属ベース基板が採用され
ている。
来の金属ベース基板にあっては、絶縁材料として、有機
高分子材料に粒状無機充填材を添加して使用している
が、放電にさらされると有機絶縁層が劣化しやすく、粒
状充填材が放電劣化の防止に対して有効に作用しない、
すなわち、放電劣化の進展が粒状無機充填材に当たった
場合、界面に沿って進展してしまい(図7に示した放電
進展経路71参照)、それらの充填材は必ずしも耐放電
特性を向上させることができないという問題点があっ
た。
ら絶縁層の厚さが通常のDBC基板の約7〜30%に薄
層化(例えば、絶縁層の厚さを厚くすると耐放電特性は
向上するが、回路導体において発生した熱が金属板に伝
導されにくくなり、放熱性能が低下する)されているた
め、高電圧下にて使用される(従来、金属ベース基板
は、一般的に稼働電圧が比較的低い、例えば、交流20
0V以下の用途に使用されてきたが、最近では、400
V級、あるいは600V級程度の高電圧が常時印加され
る用途に使用される場合が多くなっている)と、コロナ
放電により有機高分子絶縁層が放電劣化し、最終的に
は、絶縁層の絶縁破壊に到り、加えて、板厚が薄いので
最終的に絶縁破壊するまでの寿命も短いという問題点が
あった。
気が内在したり、たとえ、レジスト、シリコンポッティ
ング材等で処理してある場合であっても、それらの処理
層内には空気のボイド部が存在する。一方、上記空気部
分に交流の高電圧が印加されるとコロナ放電することが
知られており、多くの有機高分子材料のコロナ開始電圧
は、その板厚にもよるが400〜500V前後であり、
定格電圧が400V以上の電子機器や、それ以下の定格
電圧でも、スイッチング等の電子制御により、その使用
状態において400V以上の電圧が負荷される場合に
は、コロナ放電が発生する。
開示されている「金属ベース基板」にあっても、熱的な
面(熱伝導率の向上,線膨張率の低減)においては効果
的であるが、放電劣化の点に関しては、図7に示した粒
状無機充填材を添加したものと同様に、放電劣化の進展
が充填材に当たった場合、界面に沿って進展するため、
それらの充填材は、金属ベース基板の耐放電特性を向上
させることができないという問題点があった。
あって、基板の放熱特性に優れ、高電圧下においても使
用できる耐放電特性の優れた金属ベース板およびそれを
用いた電子機器を得ることを目的とする。
ス基板は、金属製のベース部と、回路導体部と、該回路
導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とから構
成される金属ベース基板において、前記絶縁部がフレー
ク状無機充填材を添加された有機絶縁材料から構成さ
れ、前記フレーク状無機充填材は前記絶縁部内において
耐放電特性が向上するように積層されているものであ
る。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部がフレーク状無機充填材および粒状無機充填材を添加
された有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機
充填材は前記絶縁部内において耐放電特性が向上するよ
うに積層されているものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部がフレーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料か
らなる第1の絶縁層と粒状無機充填材を添加された有機
絶縁材料からなる第2の絶縁層から構成され、前記フレ
ーク状無機充填材は前記絶縁部内において耐放電特性が
向上するように積層されているものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部は複数の絶縁層から構成され、それぞれの絶縁層は平
均寸法が異なるフレーク状無機充填材を添加された有機
絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填材は前
記絶縁部内において耐放電特性が向上するように積層さ
れているものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部が異なる複数の材料によるフレーク状無機充填材を添
加された有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無
機充填材は前記絶縁部内において耐放電特性が向上する
ように積層されているものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部は複数の絶縁層から構成され、それぞれの絶縁層は材
料がそれぞれ異なるフレーク状無機充填材を添加された
有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填材
は前記絶縁部内において耐放電特性が向上するように積
層されているものである。
ース基板を用いたものである。
いた電子機器は、絶縁層をフレーク状無機充填材を添加
した有機絶縁材料で構成し、該フレーク状無機充填材の
平面方向を回路導体部とベース部に概ね平行になるよう
に揃え、耐放電特性が向上するように積層したので、た
とえ、回路導体部の沿面部分や絶縁層内のボイド部分に
おいて放電が発生し、有機絶縁材料が放電劣化しても、
フレーク状無機充填材の部分において放電劣化が抑制さ
れ、あるいは放電劣化が防止され、絶縁層全体の耐放電
特性が高まる。
を用いた電子機器は、絶縁部をフレーク状無機充填材お
よび粒状無機充填材を添加した有機絶縁材料で構成し、
フレーク状無機充填材の平面方向を回路導体部とベース
部の表面に概ね平行に揃え、耐放電特性が向上するよう
に積層したので、たとえ、回路導体部の沿面部分や絶縁
層内でのボイド部分において放電が発生し、有機絶縁材
料が放電劣化しても、フレーク状無機充填材の部分にお
いて放電劣化が抑制され、あるいは放電劣化が防止さ
れ、絶縁層全体の耐放電特性が高まり、また、粒状無機
充填材により、絶縁層の熱伝導率を向上させ、線膨張率
を低減することができ、充填材の混合比率を変えること
により使用条件に適した絶縁層を形成できる。
を用いた電子機器は、絶縁部をフレーク状無機充填材を
添加した有機絶縁材料からなる絶縁層と、粒状無機充填
材を添加した有機絶縁材料からなる絶縁層の2層で構成
し、上記フレーク状無機充填材の平面方向を回路導体部
とベース部の表面に概ね平行に揃え、耐放電特性が向上
するように積層したので、たとえ、回路導体部の沿面部
分や絶縁層内のボイド部分において放電が発生し、有機
絶縁材料が放電劣化しても、フレーク状無機充填材の部
分において放電劣化が抑制され、あるいは放電劣化が防
止され、絶縁層全体の耐放電特性が高まり、粒状の無機
充填材により構成される絶縁層で、絶縁層の熱伝導率を
向上させ、線膨張率を低減することができ、2層の有機
絶縁層の厚さ比率を変えることにより使用条件に適した
絶縁層を形成できる。
を用いた電子機器は、絶縁部を複数の絶縁層から構成す
るとともに、それぞれの絶縁層は平均粒径がそれぞれ異
なるフレーク状無機充填材を添加した有機絶縁材料から
構成し、複数のフレーク状機充填材の少なくとも何れか
1つの平面方向を回路導体部とベース部の表面に概ね平
行に揃え、耐放電特性が向上するように積層したので、
たとえ、回路導体部の沿面部分や絶縁層内のボイド部分
において放電が発生し、有機絶縁材料が放電劣化して
も、フレーク状無機充填材の部分において放電劣化が抑
制され、あるいは放電劣化が防止され、絶縁層全体の耐
放電特性が高まり、複数の有機絶縁層の厚さ比率を変え
ことにより使用条件に適した絶縁層を形成できる。
を用いた電子機器は、絶縁部を複数の材料が異なるフレ
ーク状無機充填材を添加した有機絶縁材料で構成し、フ
レーク状無機充填材の平面方向を回路導体部とベース部
の表面に概ね平行に揃え、耐放電特性が向上するように
積層したので、たとえ、回路導体部の沿面部分や絶縁層
内のボイド部分において放電が発生し、有機絶縁材料が
放電劣化しても、フレーク状無機充填材の部分において
放電劣化が抑制され、あるいは放電劣化が防止され、絶
縁層全体の耐放電特性が高まり、また、材種に応じた特
性を絶縁層に付与でき、より使用条件に適した絶縁層を
形成できる。
を用いた電子機器は、絶縁部を複数の絶縁層から構成す
るとともに、それぞれの絶縁層は平均粒径が異なる材料
のフレーク状無機充填材を添加した有機絶縁材料で構成
し、それぞれのフレーク状無機充填材の平面方向を回路
導体部とベース部の表面に概ね平行に揃え、耐放電特性
が向上するように積層したので、たとえ、回路導体部の
沿面部分や絶縁層内のボイド部分において放電が発生
し、有機絶縁材料が放電劣化しても、フレーク状無機充
填材の部分において放電劣化が抑制され、あるいは放電
劣化が防止され、絶縁層全体の耐放電特性が高まり、ま
た、材種に応じた特性を絶縁層に付与でき、より使用条
件に適した絶縁層を形成できる。
びそれを用いた電子機器の実施例を図面に基づいて説明
する。図1に示すように、金属ベース基板10は、金属
板1の上面に絶縁層2を介して回路導体3を形成し、絶
縁層2には、平板形状のフレーク状無機充填材4が添加
されている。上記金属板1には、例えば、Fe,Al,
Cu,SUS,ケイ素鋼板を使用することができるが、
本実施例においては、Cuを使用している。また、回路
導体3には、例えば、Al,Cu箔を使用することがで
きるが、本実施例においては、Cu箔を使用している。
無機充填材4を添加したものを使用するが、本実施例に
おいては、アルミナフィーラーのフレーク状無機充填材
(低ソーダアルミナAL−13PC:昭和軽金属製)を
樹脂分に対して80重量%添加したものを使用してい
る。80重量%の添加としたのは、フレーク状無機充填
材を樹脂に対し多量に混合すると樹脂の粘度上昇が顕著
となり、作業性が悪くなるためである。
よりエポキシ樹脂とジシアンジアミド硬化剤を主に使用
し、フレーク状無機充填材4としては、アルミナで寸法
が0.04〜0.06mmの範囲で、厚さが0.002
〜0.003mmのフレーク状のものを使用する。さら
に、基板絶縁層の厚さは0.12mmとし、絶縁層2内
に約20〜30層のフレーク層を形成する。
あれば、円形、角形、多角形等の外周形状は任意のもの
でよい。さらに、フレーク状無機充填材4は、有機絶縁
材料において、その平面方向が回路導体3と金属板1に
概ね平行に揃っており、かつ、層状に重なるように添加
されている。すなわち、回路導体3上の任意の点から回
路導体3に垂直な方向で金属板1へ向かう方向の絶縁部
2内での何れのベクトルもフレーク状無機充填材4を貫
通するように添加されている。
4の方向を揃える方法には、種々の手段が採用されてい
る。例えば、粘度の低い状態の有機絶縁材料に平板形
状のフレーク状無機充填材の粉末を添加した後、薄層に
して何回も塗布し、硬化させる方法、重力を利用して
無機充填材の方向を揃える方法、あるいは、予め平板
形状のフレーク状無機充填材の粉末を金属板に載置した
後、有機絶縁材料を含浸させる方法がある。本実施例に
あっては、粘度の低い状態の有機絶縁材料に平板形状の
フレーク状無機充填材4の粉末を添加した後、薄層にし
て何回も塗布し(10〜20μ/1回×10回)、硬化
させる方法をとり、硬化時には真空下で加圧し、加熱硬
化させる。
放電特性に関する試験を実行した。耐放電特性試験は、
縦200mm×横150mmの外径寸法で、金属板の厚
さを2mm、有機高分子絶縁層の厚さを0.12mm、
導体層の厚さを0.1mmとして金属ベース基板の中央
に幅5mm×長さ50mmの導体パターンをエッチング
プロセスにより形成して試料を得る。
属ベース基板を構成する導体パターンと金属板の間に商
用60Hzの交流2kVおよび3kVを印加し、絶縁層
が絶縁破壊するまでの時間を求めた。交流電圧では、周
知の如く導体パターンの沿面付近の空気部分が激しく放
電する。試験により得られた結果を表1に示す。
ーク状無機充填材を使用した金属ベース基板は、従来品
(粒状充填材)と比較して格段に耐放電特性が優れてい
ることがわかる。すなわち、上記構成の金属ベース基板
10において、回路導体3側部分で発生した放電は、絶
縁層2を劣化させ、絶縁層2内のフレーク状無機充填材
4に到達する。このとき、絶縁層2の一部を構成してい
るフレーク状無機充填材4の平面方向が回路導体3と金
属板1に平行に揃っており、かつ、層状に重なるように
添加されているため、フレーク状無機充填材4の部分で
放電が発生するが、フレーク状無機充填材4は耐放電特
性が優れているので、劣化の進展が遅い(図1に示した
放電進展経路11参照)。その結果、表1に示したよう
な特性が発揮されるものである。
介して回路導体3が形成されてなる金属ベース基板にお
いて、絶縁層2にフレーク状無機充填材4を添加した有
機絶縁材料において、フレーク状無機充填材4の平面方
向が回路導体3と金属体1に概ね平行に揃うように構成
され、層状に重なるように添加されている金属ベース基
板10は、耐放電特性が飛躍的に向上することがわか
る。
板の上にトランジスタ、抵抗体、コンデンサなどの大量
の熱を発生する電力制御用半導体素子を実装し、電子機
器を構成する。
説明する。図2に示すように、金属ベース基板20は、
金属板1の上面に絶縁層2を介して回路導体3を形成
し、絶縁層2には、フレーク状無機充填材4と粒状無機
充填材5が添加されている。本実施例では、フレーク状
アルミナ無機充填材(低ソーダアルミナAL−13P
C:昭和軽金属製)を樹脂分に対して約40重量%と粒
状無機充填材(アルミナフィラー,球状品:昭和電工
製)を樹脂分に対して約50重量%充填したものを使用
している。
5を添加した有機絶縁材料において、フレーク状無機充
填材4は、その平面方向が回路導体3と金属板1に概ね
平行に揃っており、かつ、層状に重なるように添加され
ている。すなわち、回路導体3上の任意の点から回路導
体3に垂直な方向で金属板1へ向かう方向の絶縁部2内
での何れのベクトルもフレーク状無機充填材4を貫通す
るように添加されている。
える方法には、種々手段が採用されているが、本実施例
では、粘度の低い状態の有機絶縁材料に対しフレーク状
無機充填材4の粉末と粒状無機充填材5の粉末を樹脂に
添加した後、薄層にして何回も塗布し、硬化させ、その
後、硬化時に真空下で加圧し、加熱硬化させる方法を採
用している。
に示したフレーク状無機充填材4のみを添加した構成の
ものよりも樹脂粘度を約70%程度に低減でき、その作
業性を向上させることができる。したがって、粒状無機
充填材5を樹脂に混合することにより、工程での絶縁材
料の粘度を低減でき、絶縁層の線膨張率、熱伝導率を適
切に調製することができる。
記第1の実施例と同様の耐放電特性に関する試験を実行
した。試験により得られた結果を表2に示す。
ーク状アルミナ充填材と粒状アルミナ充填材を混合して
併用した金属ベース基板においても、従来品と比較して
耐放電特性が飛躍的に向上していることがわかる(図2
に示した放電進展経路21参照)。本実施例における耐
放電特性の向上のメカニズムは上記第1の実施例と基本
的に同様である。
板の上にトランジスタ、抵抗体、コンデンサなどの大量
の熱を発生する電力制御用半導体素子を実装し、電子機
器を構成する。
説明する。図3に示すように、金属ベース基板30は、
金属板1の上面に絶縁層2を介して回路導体3を形成
し、絶縁層2は、第1の絶縁層2aと、第2の絶縁層2
bとから構成され、第1の絶縁層2aにはフレーク状無
機充填材4が充填され、第2の絶縁層2bには粒状無機
充填材5が充填されている。
有機絶縁材料にフレーク状無機充填材4を添加したもの
が使用されるが、本実施例では、アルミナフィーラーの
フレーク状無機充填材(低ソーダアルミナAL−13P
C:昭和軽金属製)を樹脂分に対して約80重量%添加
したものを使用する。
有機絶縁材料に粒状無機充填材を添加したものが使用さ
れるが、本実施例では,アルミナフィラーの球状無機充
填材(超微粒子アルミナ,球状品:昭和電工製)を樹脂
分に対して約90重量%添加したものを使用する。
にあっては、回路基板3側の絶縁層にフレーク状無機充
填材4を添加した有機絶縁材料の第1の絶縁層2aを形
成する構成が耐放電特性において効果的であるため、金
属板1には先に粒状無機充填材5を添加した第2の絶縁
層2bを形成し、引き続き、フレーク状無機充填材4を
添加した第1の絶縁層2aを形成した後、回路導体3を
接着させる。
無機充填材4は、有機絶縁材料において、その平面方向
が回路導体3と金属板1に概ね平行に揃っており、か
つ、層状に重なるように添加されている。すなわち、回
路導体3上の任意の点から回路導体3に垂直な方向で金
属板1へ向かう方向の絶縁部2内での何れのベクトルも
フレーク状無機充填材4を貫通するように添加されてい
る。
は、種々手段が採用されているが、本実施例では、まず
粘度の低い状態の有機絶縁材料に粒状無機充填材5の粉
末を添加した後、薄層にして何回も塗布し、硬化させる
方法をとり、硬化時には真空下で加圧し、加熱硬化さ
せ、その厚さを0.06mmとする。さらに、粘度の低
い状態の有機絶縁材料にフレーク状無機充填材4の粉末
を添加した後、薄層にして何回も塗布し、硬化させる方
法をとり、硬化時には真空下で加圧し、加熱硬化させ、
その厚さを0.06mmとし、絶縁層2の厚さを合計
0.12mmとし、回路導体3を接着した。
/第2の実施例と同様の耐放電特性に関する試験を実行
した。試験により得られた結果を表3に示す。
に係る金属ベース基板は、従来品と比較して、格段に耐
放電特性が優れていることがわかる(図3に示した放電
進展経路31参照)。本実施例における耐放電特性の向
上のメカニズムは、上記第1の実施例と基本的に同様で
ある。ただし、フレーク状無機填材4を添加した第1の
絶縁層2aの厚さが上記第1の実施例の絶縁層と比較し
て薄いので絶縁破壊までの時間は短くなる。
板の上にトランジスタ、抵抗体、コンデンサなどの大量
の熱を発生する電力制御用半導体素子を実装し、電子機
器を構成する。
説明する。図4に示すように、金属ベース基板40は、
金属板1の上面に絶縁層2を介して回路導体3を形成
し、絶縁層2は、第1の絶縁層2aと第2の絶縁層2b
とから構成され、第1の絶縁層2aにはフレーク状無機
充填材4が添加され、第2の絶縁層2bには第1の絶縁
層2aに添加されているフレーク状無機充填材4とはそ
の平均寸法が異なるフレーク状無機充填材6が添加され
ている(フレーク状無機充填材4>フレーク状無機充填
材6)。
にあっては、回路基板3側の絶縁層に平均寸法の長いフ
レーク状無機充填材4を添加した有機絶縁材料の第1の
絶縁層2aを形成する構成が耐放電特性において効果的
であるため、金属板1には先に平均寸法の短いフレーク
状無機充填材6を添加した第2の絶縁層2bを形成し、
引き続き、平均寸法の長いフレーク状無機充填材4を添
加した第1の絶縁層2aを形成した後、回路導体3を接
着させる。
無機充填材4および第2の絶縁層2bにおけるフレーク
状無機充填材6は、有機絶縁材料において、その平面方
向が回路導体3と金属板1に概ね平行に揃っており、か
つ、層状に重なるように添加されている。すなわち、回
路導体3上の任意の点から回路導体3に垂直な方向で金
属板1へ向かう方向の絶縁部2内での何れのベクトルも
フレーク状無機充填材4を貫通するように添加されてい
る。
様に従来品と比較して、格段に耐放電特性が向上する
(図4に示した放電進展経路41参照)。本実施例にお
ける耐放電特性の向上のメカニズムおよび無機充填材の
方向を揃える方法は上記第1および第3の実施例と基本
的に同様である。
板の上にトランジスタ、抵抗体、コンデンサなどの大量
の熱を発生する電力制御用半導体素子を実装し、電子機
器を構成する。
説明する。図5に示すように、金属ベース基板50は、
金属板1の上面に絶縁層2を介して回路導体3を形成
し、絶縁層2には、フレーク状無機充填材4と、該フレ
ーク状無機充填材4とは材質が異なるフレーク状無機充
填材7が添加されている。フレーク状無機充填材4とフ
レーク状無機充填材7を添加された有機絶縁材料におい
て、フレーク状無機充填材4,7は、その平面方向が回
路導体3と金属板1に概ね平行に揃っており、かつ、層
状に重なるように添加されている。すなわち、回路導体
3上の任意の点から回路導体3に垂直な方向で金属板1
へ向かう方向の絶縁部2内での何れのベクトルもフレー
ク状無機充填材4を貫通するように添加されている。上
記フレーク状無機充填材4,7としては、例えば、マイ
カ、窒化ホウ素、フレーク状ガラス、フレーク状アルミ
ナのいずれかを用いる。
様に従来品と比較して、耐放電特性が飛躍的に向上する
(図5に示した放電進展経路51参照)。本実施例にお
ける耐放電特性の向上のメカニズムおよび無機充填材の
方向を揃える方法は上記第1の実施例と基本的に同様で
ある。
板の上にトランジスタ、抵抗体、コンデンサなどの大量
の熱を発生する電力制御用半導体素子を実装し、電子機
器を構成する。
説明する。図6に示すように、金属ベース基板60は、
金属板1の上面に絶縁層2を介して回路導体3を形成
し、絶縁層2は、第1の絶縁層2aと、第2の絶縁層2
bとから構成され、第1の絶縁層2aにはフレーク状無
機充填材4が添加され、第2の絶縁層2bには第1の絶
縁層2aに添加されているフレーク状無機充填材4とは
その材質が異なるフレーク状無機充填材8が添加されて
いる。すなわち、回路導体3上の任意の点から回路導体
3に垂直な方向で金属板1へ向かう方向の絶縁部2内で
の何れのベクトルもフレーク状無機充填材4を貫通する
ように添加されている。上記フレーク状無機充填材4,
8としては、例えば、マイカ、窒化ホウ素、フレーク状
ガラス、フレーク状アルミナのいずれかを用いる。
無機充填材4および第2の絶縁層2bにおけるフレーク
状無機充填材8は、有機絶縁材料において、その平面方
向が回路導体3と金属板1に概ね平行に揃っており、か
つ、層状に重なるように添加されている。この構成にお
いても、上記の各実施例と同様に従来品と比較して、格
段に耐放電特性が向上する(図6に示した放電進展経路
61参照)。本実施例における耐放電特性の向上のメカ
ニズムおよび無機充填材の方向を揃える方法は上記第1
および第3の実施例と基本的に同様である。
板の上にトランジスタ、抵抗体、コンデンサなどの大量
の熱を発生する電力制御用半導体素子を実装し、電子機
器を構成する。
は、上記の各実施例に限定するものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変更することができる。上記実施例で
は金属板の片側の面にのみ回路導体を形成したが、金属
板の両側の面に絶縁層を介して回路導体を形成してもよ
い。また、上記第3の実施例、第4の実施例および第6
の実施例においては、絶縁層を二層としているが、これ
に限定されるものではなく、二層以外の複数層で構成さ
れていてもよい。
属ベース基板およびそれを用いた電子機器は、絶縁部が
フレーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料からな
り、フレーク状無機充填材が絶縁部内において耐放電特
性が向上するように積層されているため、絶縁層が放電
劣化しても放電劣化がフレーク状無機充填材により防止
されるので、耐放電特性が向上する。
びそれを用いた電子機器は、絶縁部がフレーク状無機充
填材および粒状無機充填材を添加された有機絶縁材料か
らなり、フレーク状無機充填材が絶縁部内において耐放
電特性が向上するように積層されているため、絶縁層が
放電劣化しても放電劣化がフレーク状無機充填材により
防止されるので耐放電特性が向上し、さらに、作業性が
向上するほか、フレーク状無機充填材に制約されること
なく、種々の特性を持った無機充填材を混合することに
より要求される性能を充足させることができる。
びそれを用いた電子機器は、絶縁部がフレーク状無機充
填材を添加された有機絶縁材料からなる第1の絶縁層と
粒状無機充填材を添加された有機絶縁材料からなる第2
の絶縁層からなり、フレーク状無機充填材が絶縁部内に
おいて耐放電特性が向上するように積層されているた
め、絶縁層が放電劣化しても放電劣化がフレーク状無機
充填材により防止されるので耐放電特性が向上し、さら
に、作業性が向上するほか、層の厚さを調整することが
でき、また、フレーク状無機充填材に制約されることな
く、種々の特性を持った無機充填材を混合することによ
り要求される性能を充足させることができる。
びそれを用いた電子機器は、絶縁部は複数の絶縁層から
構成され、それぞれの絶縁層は平均寸法が異なるフレー
ク状無機充填材を添加された有機絶縁材料からなり、フ
レーク状無機充填材が絶縁部内において耐放電特性が向
上するように積層されているため、絶縁層が放電劣化し
ても放電劣化がフレーク状無機充填材により防止される
ので耐放電特性が向上し、さらに、作業性が向上するほ
か、その層の厚さを調節することにより要求される性能
に充足させることができる。
びそれを用いた電子機器は、絶縁部が異なる複数の材料
によるフレーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料
からなり、フレーク状無機充填材が絶縁部内において耐
放電特性が向上するように積層されているため、絶縁層
が放電劣化しても放電劣化がフレーク状無機充填材によ
り防止されるので耐放電特性が向上し、さらに、作業性
が向上するほか、その配合比率を調節することで、種々
の特性を持った無機充填材を混合することにより要求さ
れる性能に充足させることができる。
びそれを用いた電子機器は、絶縁部は複数の絶縁層から
構成され、それぞれの絶縁層は材料がそれぞれ異なるフ
レーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料からな
り、フレーク状無機充填材が絶縁部内において耐放電特
性が向上するように積層されているため、絶縁層が放電
劣化しても放電劣化がフレーク状無機充填材により防止
されるので耐放電特性が向上し、さらに、作業性が向上
するほか、その層の厚さを調節することにより要求され
る性能に充足させることができる。
1)を示す説明図である。
2)を示す説明図である。
3)を示す説明図である。
4)を示す説明図である。
5)を示す説明図である。
6)を示す説明図である。
図である。
ス基板は、金属製のベース部と、回路導体部と、該回路
導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とから構
成される金属ベース基板において、前記絶縁部がフレー
ク状無機充填材を添加された有機絶縁材料から構成さ
れ、前記フレーク状無機充填材は前記絶縁部内において
積層されているものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部がフレーク状無機充填材および粒状無機充填材を添加
された有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機
充填材は前記絶縁部内において積層されているものであ
る。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部がフレーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料か
らなる第1の絶縁層と粒状無機充填材を添加された有機
絶縁材料からなる第2の絶縁層から構成され、前記フレ
ーク状無機充填材は前記絶縁部内において積層されてい
るものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部は複数の絶縁層から構成され、それぞれの絶縁層は平
均寸法が異なるフレーク状無機充填材を添加された有機
絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填材は前
記絶縁部内において積層されているものである。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部が異なる複数の材料によるフレーク状無機充填材を添
加された有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無
機充填材は前記絶縁部内において積層されているもので
ある。
と、該回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁
部とから構成される金属ベース基板において、前記絶縁
部は複数の絶縁層から構成され、それぞれの絶縁層は材
料がそれぞれ異なるフレーク状無機充填材を添加された
有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填材
は前記絶縁部内において耐放電特性が向上するように積
層されているものである。
無機充填材4を添加したものを使用するが、本実施例に
おいては、アルミナフィラーのフレーク状無機充填材
(低ソーダアルミナAL−13PC:昭和軽金属製)を
樹脂分に対して80重量%添加したものを使用してい
る。80重量%の添加としたのは、フレーク状無機充填
材を樹脂に対し多量に混合すると樹脂の粘度上昇が顕著
となり、作業性が悪くなるためである。
Claims (7)
- 【請求項1】 金属製のベース部と、回路導体部と、該
回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とか
ら構成される金属ベース基板において、前記絶縁部がフ
レーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料から構成
され、前記フレーク状無機充填材は前記絶縁部内におい
て耐放電特性が向上するように積層されていることを特
徴とする金属ベース基板。 - 【請求項2】 金属製のベース部と、回路導体部と、該
回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とか
ら構成される金属ベース基板において、前記絶縁部がフ
レーク状無機充填材および粒状無機充填材を添加された
有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填材
は前記絶縁部内において耐放電特性が向上するように積
層されていることを特徴とする金属ベース基板。 - 【請求項3】 金属製のベース部と、回路導体部と、該
回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とか
ら構成される金属ベース基板において、前記絶縁部がフ
レーク状無機充填材を添加された有機絶縁材料からなる
第1の絶縁層と粒状無機充填材を添加された有機絶縁材
料からなる第2の絶縁層から構成され、前記フレーク状
無機充填材は前記絶縁部内において耐放電特性が向上す
るように積層されていることを特徴とする金属ベース基
板。 - 【請求項4】 金属製のベース部と、回路導体部と、該
回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とか
ら構成される金属ベース基板において、前記絶縁部は複
数の絶縁層から構成され、それぞれの絶縁層は平均寸法
が異なるフレーク状無機充填材を添加された有機絶縁材
料から構成され、前記フレーク状無機充填材は前記絶縁
部内において耐放電特性が向上するように積層されてい
ることを特徴とする金属ベース基板。 - 【請求項5】 金属製のベース部と、回路導体部と、該
回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とか
ら構成される金属ベース基板において、前記絶縁部が異
なる複数の材料によるフレーク状無機充填材を添加され
た有機絶縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填
材は前記絶縁部内において耐放電特性が向上するように
積層されていることを特徴とする金属ベース基板。 - 【請求項6】 金属製のベース部と、回路導体部と、該
回路導体部と前記ベース部との間に介在する絶縁部とか
ら構成される金属ベース基板において、前記絶縁部は複
数の絶縁層から構成され、それぞれの絶縁層は材料がそ
れぞれ異なるフレーク状無機充填材を添加された有機絶
縁材料から構成され、前記フレーク状無機充填材は前記
絶縁部内において耐放電特性が向上するように積層され
ていることを特徴とする金属ベース基板。 - 【請求項7】 請求項1〜6いずれかに記載の金属ベー
ス基板を用いたことを特徴とする電子機器。
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