JPH0750460A - 金属ベース基板およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

金属ベース基板およびそれを用いた電子機器

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JPH0750460A
JPH0750460A JP19639893A JP19639893A JPH0750460A JP H0750460 A JPH0750460 A JP H0750460A JP 19639893 A JP19639893 A JP 19639893A JP 19639893 A JP19639893 A JP 19639893A JP H0750460 A JPH0750460 A JP H0750460A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】インバータ、サーボ、主軸等の電子制御
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。
【０００３】上記ＤＢＣ基板に用いる金属板としては、
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。
【０００４】しかしながら、上記ＤＢＣ基板は、セラミ
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。
【０００５】このため、上記ＤＢＣ基板に代わる金属ベ
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。
【０００６】通常、絶縁層を構成する有機高分子は、Ｄ
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。
【０００７】その他、この発明に関連する参考技術文献
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。
【０００８】特に、上記実開平３−１０６７７５号公報
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。
【０００９】さらに、これらの金属ベース基板は、有機
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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
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。
【００１１】また、ＤＢＣ基板と比較して放熱性の点か
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。
【００１２】特に、基板の導体回路部の沿面部分には空
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。
【００１３】さらに、実開平３−１０６７７５号公報に
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。
【００１４】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る金属ベー
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。
【００１６】また、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ものである。
【００１７】また、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ものである。
【００１８】また、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
れているものである。
【００１９】また、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ものである。
【００２０】また、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
層されているものである。
【００２１】この発明に係る電子機器は、上記各金属ベ
ース基板を用いたものである。
【００２２】
【作用】この発明に係る金属ベース基板およびそれを用
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。
【００２３】この発明に係る金属ベース基板およびそれ
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。
【００２４】この発明に係る金属ベース基板およびそれ
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。
【００２５】この発明に係る金属ベース基板およびそれ
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。
【００２６】この発明に係る金属ベース基板およびそれ
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。
【００２７】この発明に係る金属ベース基板およびそれ
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。
【００２８】
【実施例】
〔実施例１〕以下、この発明に係る金属ベース基板およ
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。
【００２９】絶縁層２には、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。
【００３０】具体的には、有機絶縁材料として、常法に
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。
【００３１】上記フレーク状無機充填材４は、平板状で
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。
【００３２】絶縁層２において、フレーク状無機充填材
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。
【００３３】上記の方法により得られた基板に対して耐
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。
【００３４】試験条件は、１００℃の雰囲気温度で、金
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。
【００３５】
【表１】
【００３６】上記表１の結果から明らかなように、フレ
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。
【００３７】すなわち、金属板１の表面上に絶縁層２を
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。
【００３８】また、上記の如く構成された金属ベース基
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。
【００３９】〔実施例２〕次に、第２の実施例について
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。
【００４０】フレーク状無機充填材４と粒状無機充填材
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。
【００４１】また、フレーク状無機充填材４の方向を揃
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。
【００４２】その結果、樹脂の粘度を上記第１の実施例
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。
【００４３】上記の方法により得られた基板に対して上
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。
【００４４】
【表２】
【００４５】上記表２の結果から明らかなように、フレ
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。
【００４６】また、上記の如く構成された金属ベース基
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。
【００４７】〔実施例３〕次に、第３の実施例について
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。
【００４８】第１の絶縁層２ａには、エポキシ樹脂等の
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。
【００４９】第２の絶縁層２ｂには、エポキシ樹脂等の
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。
【００５０】また、本実施例による金属ベース基板３０
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。
【００５１】上記第１の絶縁層２ａにおけるフレーク状
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。
【００５２】また、無機充填材の方向を揃える方法に
は、種々手段が採用されているが、本実施例では、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。
【００５３】このようにして得られた基板に対して第１
／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。
【００５４】
【表３】
【００５５】表３の結果から明らかなように、本実施例
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。
【００５６】また、上記の如く構成された金属ベース基
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。
【００５７】〔実施例４〕次に、第４の実施例について
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）。
【００５８】また、本実施例に係る金属ベース基板４０
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。
【００５９】上記第１の絶縁層２ａにおけるフレーク状
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。
【００６０】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。
【００６１】また、上記の如く構成された金属ベース基
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。
【００６２】〔実施例５〕次に、第５の実施例について
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。
【００６３】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、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。
【００６４】また、上記の如く構成された金属ベース基
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。
【００６５】〔実施例６〕次に、第６の実施例について
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。
【００６６】上記第１の絶縁層２ａにおけるフレーク状
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。
【００６７】また、上記の如く構成された金属ベース基
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。
【００６８】なお、本実施例に係わる金属ベース基板
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。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明に係る金
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。
【００７０】また、この発明に係る金属ベース基板およ
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。
【００７１】また、この発明に係る金属ベース基板およ
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。
【００７２】また、この発明に係る金属ベース基板およ
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。
【００７３】また、この発明に係る金属ベース基板およ
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。
【００７４】また、この発明に係る金属ベース基板およ
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る金属ベース基板の構成（実施例
１）を示す説明図である。
【図２】この発明に係る金属ベース基板の構成（実施例
２）を示す説明図である。
【図３】この発明に係る金属ベース基板の構成（実施例
３）を示す説明図である。
【図４】この発明に係る金属ベース基板の構成（実施例
４）を示す説明図である。
【図５】この発明に係る金属ベース基板の構成（実施例
５）を示す説明図である。
【図６】この発明に係る金属ベース基板の構成（実施例
６）を示す説明図である。
【図７】従来における金属ベース基板の構成を示す説明
図である。
【符号の説明】
１ 金属板 ２ 絶縁層 ２ａ 第１の絶縁層 ２ｂ 第２の絶縁層 ３ 回路導体 ４ フレーク状無機充填材 ５ 粒状無機充填材 ６ フレーク状無機充填材 ７ フレーク状無機充填材 ８ フレーク状無機充填材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る金属ベー
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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】また、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積層されているものであ
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】また、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積層されてい
るものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】また、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積層されているものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】また、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積層されているもので
ある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】また、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
層されているものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】絶縁層２には、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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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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