JPH0897526A - 金属ベースプリント配線基板 - Google Patents

金属ベースプリント配線基板

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JPH0897526A
JPH0897526A JP3286393A JP3286393A JPH0897526A JP H0897526 A JPH0897526 A JP H0897526A JP 3286393 A JP3286393 A JP 3286393A JP 3286393 A JP3286393 A JP 3286393A JP H0897526 A JPH0897526 A JP H0897526A
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JP
Japan
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metal
insulating
insulating layer
printed wiring
layer
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Application number
JP3286393A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Asada
敏明 浅田
Hideo Otsuka
英雄 大塚
Shozo Yano
正三 矢野
Ayaha Oosawa
文葉 大澤
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐電圧特性に優れた高放熱性の金属ベースプ
リント配線基板を提供する。 【構成】 金属板の少なくとも一方の面に、絶縁層を介
して、金属箔を貼り合わせてなる金属ベースプリント配
線基板であつて、前記絶縁層が、無機充填剤を含有する
1MHzの周波数での誘電率が、11以上のプラスチッ
クフイルム層の両面に、無機充填剤を配合した絶縁性接
着剤層を有するものであることを特徴とする。 【効果】 優れたAC耐電圧特性、課電劣化特性および
熱抵抗特性を有するハイパワー用途用に好適な金属ベー
スプリント配線基板である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器分野で使用さ
れる金属ベースプリント配線基板に関し、特に、高電圧
耐久性に優れた高放熱性の金属ベースプリント配線基板
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高放熱性の金属べースプリント配
線基板は、アルミニウム、銅、鉄などの金属板をべース
とし、その片面または両面に、熱伝導性を改善した絶縁
層を介して、銅箔等の金属箔を貼り合わせて回路導体を
形成したもので、ベースである金属板の熱伝導性を利用
して放熱性を高め、トランジスタ等の発熱の大きい部品
を実装できるようにしたものである。このような金属ベ
ースプリント配線基板は、ハイパワーの電源機器に使用
されるケースが多く、必然的に高電圧通電時の耐久性に
対する要求も大きい。このような金属ベースプリント配
線基板は、従来、100V程度の比較的低電圧用途に用
いられていたが、最近では800V以上の高電圧が常時
印加される用途に使用される場合がある。金属ベースプ
リント配線基板は高放熱性が要求されるため、約200
μm以下の薄い絶縁層が設けられるケースが多く、その
厚さで常時800Vの電圧に耐える必要がある。一般
に、樹脂絶縁材料の場合、膜厚にもよるが、数百Vから
コロナが発生し、これ以上の電圧を印加し続けると絶縁
層が劣化し、短時間で破壊に至ることが知られている。
従って、薄膜でありながら数百V以上の高電圧に耐える
耐電圧特性の優れた絶縁層を有する金属ベースプリント
配線基板が熱望されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】絶縁層の高耐電圧化の
方法として、ポリイミドフイルムを絶縁層に用いた例は
あるが、耐電圧特性が向上する反面、放熱性が損なわれ
る傾向がある。また、同一絶縁材料を薄く多数回塗布し
硬化させることによって絶縁層を形成して、ボイド等の
初期故障を引き起こす欠陥の確率を減らして、絶縁層の
耐電圧特性を向上させた例もあるが、期待されるほどの
大きな効果は、認められなかった。また、特公昭62−
13184号に開示された金属ベースプリント配線基板
では、絶縁層を、シリカなどの一般的な無機充填剤の充
填比率を変えた二つの層からなる絶縁構造にし、耐電圧
特性の向上を図っている。即ち、二つの層からなる絶縁
層のうち、金属箔に接する絶縁層中の無機充填剤の充填
比率を少なくすることによって、絶縁層の耐電圧特性の
向上を狙ったものであるが、絶縁層に配合する無機充填
剤の配合量を少なくした分、絶縁層の放熱性が損なわれ
ることはいなめない。
【0004】また、絶縁層を異種多層にした例として、
特公平3−55993号に開示された金属ベースプリン
ト配線基板がある。しかし、この金属ベースプリント配
線基板は、接着性および柔軟性を備えた層と、耐熱クリ
ープ性を備えた層にて絶縁層を構成し、曲げ加工性や耐
熱圧着性を向上させることを目的としたものである。ま
た、特開平2−158193号に開示された金属ベース
プリント配線基板は、金属箔に、スパッタリングや蒸着
により金属酸化物層を設けたもので、耐電圧特性を向上
させることを目的としている。しかし、この金属ベース
プリント配線基板には、実用上、回路間の絶縁信頼性や
エッチング技術、製造コスト等に問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点に鑑み、基本的に耐電圧特性を左右する要因を追求し
た。その結果、従来、銅箔の接着力向上のために施され
ていた銅箔の粗化面の凸部に電界が集中し、この部分か
らコロナが発生し、絶縁破壊にいたるケースが多いこと
と、絶縁層中に存在するボイドが原因となった初期故障
が多いことを見出した。更に、電界集中を緩和させ、か
つ放熱性を損なわない手段を種々検討した結果、本発明
に至ったものである。即ち、本発明は、金属板の少なく
とも一方の面に、絶縁層を介して、金属箔を貼り合わせ
てなる金属ベースプリント配線基板であつて、前記絶縁
層が、無機充填剤を含有する1MHzの周波数での誘電
率が11以上のプラスチックフイルム層の両面に、無機
充填剤を配合した絶縁性接着剤層を有するものであるこ
とを特徴とする、高放熱性と高耐電圧性を両立させた金
属ベースプリント配線基板である。
【0006】以下、本発明について具体的に説明する。
第1図は、本発明の金属ベースプリント配線基板の基本
的な断面図である。図中、1はベースとしての金属板、
7は絶縁層で、無機充填剤6が配合された絶縁性接着剤
層2と、該絶縁性接着剤層2間に挟まれた無機充填剤5
を含有するプラスチックフイルム層3からなる。4は回
路を形成する金属箔である。
【0007】本発明において使用する金属板1として
は、特に限定されるものではないが、例えば、銅板、鉄
板、ケイ素鋼板、あるいは、それらの合金板、複層板等
が使用できる。また、絶縁層7を構成する絶縁性接着剤
層2のベース樹脂としては、特に限定されるものでない
が、例えば、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、
フェノール系、ポリアミド系、ポリエステル系等の樹脂
およびその変成物、混合物が使用できる。また、絶縁層
7を構成する絶縁性接着剤層2に混合される無機充填剤
6としては、特に限定されるものでないが、混合の目的
が放熱性と絶縁性の向上であるため、例えば、Al2
3 、SiO2 、MgO、BN、AlN等の熱伝導性およ
び絶縁性にすぐれた無機物微粒子の単独、もしくは、そ
れらの混合物が好ましい。この絶縁性接着剤層2の誘電
率は、無機充填剤6を放熱性を持たせるため高充填する
と1MHzの周波数で一般には7程度になるが、低いほ
ど良い。
【0008】また、絶縁層7を構成するプラスチックフ
イルム層3のベース樹脂は、特に限定されるものでない
が、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポ
リフェニレンサルファイド等の樹脂が好ましい。また、
該プラスチックフイルム層に混合する無機充填剤5とし
ては、特に限定されるものでないが、導電性微粒子や高
誘電性セラミックスが好適である。導電性微粒子として
はカーボンブラックが最適である。また、高誘電率セラ
ミックスとしては、例えば、BaTiO3 、CaTiO
3 、SrTiO3 、PbTiO3 、PbZrO3 、Si
C等およびこれらのうちから2種以上を混合して焼結す
ることによって得られる焼結体や、それらの混合物を使
用できる。また、無機充填剤5が配合されたプラスチッ
クフイルム層3は、1MHzの周波数で誘電率が11以
上であることが必要である。その明確な理由は不明であ
るが、プラスチックフイルム層3に無機充填剤5が配合
されていない場合のもの、またはその配合量が少ない場
合は、該プラスチックフイルム層3の1MHzの周波数
での誘電率が11未満となり、電界緩和効果が弱くなる
ため、耐電圧特性が劣り、更に放熱性の点でも劣る。な
お、この誘電率が1MHzの周波数で15以上となる
と、確実な耐電圧特性向上の効果が得られる。
【0009】
【作用】本発明の金属ベースプリント配線基板では、絶
縁層7が、無機充填剤5が配合された1MHzの周波数
での誘電率が11以上のプラスチックフイルム層3の両
面を無機充填剤6を配合した絶縁性接着剤層2で挟み込
ん構造なので、電界の集中するのを防ぐエミッションシ
ールド効果により、耐電圧特性が向上し、また、無機充
填剤5を配合しないプラスチックフイルム単体を絶縁接
着剤層で挟み込んだものよりも、放熱特性が向上した。
【0010】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて説明する。 実施例1 図1に示した金属ベースプリント配線基板を、以下のよ
うに製作した。樹脂分100重量部に対し、平均粒径8
0nmのカーボンブラック微細粒子5を10重量部配合
した厚さ50μmのポリイミドフイルム3の両面に、無
機充填剤6として、平均粒径3. 5μmのAl2 3
エポキシ系接着剤中に65重量%混合した絶縁接着剤を
塗布し、乾燥させてそれぞれ厚さ50μmの絶縁接着剤
層2を形成して絶縁層材を作製した。次に、作製した絶
縁層材を、厚さ105μmの電解銅箔4と厚さ2. 0m
mのアルミ板1の間に挟み、加熱プレスを用いて一体に
張り合わせた。なお、絶縁層材に用いたカーボンブラッ
ク配合ポリイミドフイルム3の誘電率は11であった。
得られた金属ベースプリント配線基板について、下記の
方法にてAC耐電圧試験、2. 0kv課電劣化試験およ
び熱抵抗の測定を行った。
【0011】AC耐電圧試験:図2に示すような直径1
5mmの円形パターン10とアルミ板にリード線を接続
し、高圧絶縁油中にて500V/秒の昇電圧速度で課電
し、絶縁破壊により1mA以上の電流が流れた時の電圧
値を求めた。 2. 0kv課電劣化試験:図2に示すような直径15m
mの円形パターン10とアルミ板にリード線を接続し、
AC2. 0kvを課電し続け、絶縁破壊により1mA以
上の電流が流れるまでの時間を測定した。 熱抵抗:図4のような装置で、水冷した放熱フインの上
にサイズ40mm×30mm×2. 0mmtのアルミ配
線板を放熱用グリースを介して取り付け、その上にパワ
ートランジスタ2SC2233(回路構成は図3に示す
通り)を半田付けし、電流を2. 0A一定に設定しなが
ら負荷電圧を変えてトランジスタに流れる電力を変え、
消費電力とトランジスタ表面温度(平衡値)を測定し、
消費電力(W)に対するトランジスタの温度上昇値
(℃)を求めた。なお、℃/Wの数値が低い程、放熱性
に優れているものである。
【0012】実施例2 絶縁層材中のプラスチックフイルムに、平均粒径1. 1
μmのBaTiO3 微粒子を16重量部配合した厚さ5
0μmのポリイミドフイルムを用いたこと以外は、実施
例1と同様にして金属ベースプリント配線基板を作製し
た。なお、用いたBaTiO3 微粒子配合ポリイミドフ
イルムの誘電率は15であった。 実施例3 絶縁層材中のプラスチックフイルムに、平均粒径1. 1
μmのBaTiO3 微粒子の配合量を増量して誘電率を
24とした厚さ50μmのポリイミドフイルムを用いた
こと以外は、実施例1と同様にして金属ベースプリント
配線基板を作製した。 実施例4 絶縁層材中のプラスチックフイルムに、平均粒径1. 4
μmのSiC微粒子を配合して誘電率を20とした厚さ
50μmのポリイミドフイルムを用いたこと以外は、実
施例1と同様にして金属ベースプリント配線基板を作製
した。
【0013】比較例1 絶縁層材中のプラスチックフイルムに、無機充填剤を配
合しない厚さ50μmのポリイミドフイルムを用いたこ
と以外は、実施例1と同様にして金属ベースプリント配
線基板を作製した。 比較例2 平均粒径80nmのカーボンブラック微細粒子5を10
重量部配合した厚さ50μmのポリイミドフイルム3
(誘電率11)の両面に、無機充填剤を配合しないエポ
キシ系接着剤を塗布し、乾燥させて、それぞれ厚さ50
μmの絶縁性接着剤層2を形成して作製した絶縁層材を
用いたこと以外は、実施例1と同様にして金属ベースプ
リント配線基板を作製した。 比較例3 絶縁層材中のプラスチックフイルムに、カーボンブラッ
ク微細粒子の配合量を少なくして誘電率を10とした厚
さ50μmのポリイミドフイルムを用いたこと以外は、
実施例1と同様にして金属ベースプリント配線基板を作
製した。 比較例4 厚さ105μmの電解銅箔と厚さ2. 0mmのアルミ板
とを、エポキシ系接着剤中に平均粒径3. 5μmのAl
2 3 6を65重量%混合した絶縁接着剤の150μm
厚さの絶縁接着剤層のみを介して熱プレスを用いて一体
に張り合わせて金属ベースプリント配線基板を作製し
た。以上、実施例1〜4および比較例1〜4で作製した
それぞれの金属ベースプリント配線基板について、実施
例1と同様にしてAC耐電圧試験、2. 0kv課電劣化
試験および熱抵抗の測定を行った。得られた測定結果を
表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1から明らかなように、本発明の金属ベ
ースプリント配線基板は、AC耐電圧試験、2. 0kv
課電劣化試験および熱抵抗特性が、比較例の金属ベース
プリント配線基板に較べて数段と優れている。これに対
し、プラスチックフイルム層の誘電率が10以下のもの
(比較例1、3、4)は、AC耐電圧が極端に低下して
いる。また、無機充填剤を配合しない接着剤を用いたも
の(比較例2)は熱抵抗が著しく大である。
【0016】
【発明の効果】本発明の金属ベースプリント配線基板
は、優れたAC耐電圧特性、課電劣化特性および熱抵抗
特性を有するものであり、高い耐電圧特性および高い放
熱性を必要とするハイパワー用途の金属ベースプリント
配線基板として実用価値は大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金属ベースプリント配線基板の構造を
説明するための断面説明図である。
【図2】AC耐電圧試験法を説明するための試験試料の
説明図である。
【図3】熱抵抗性を測定する装置の説明図である。
【図4】熱抵抗性を測定する装置の熱抵抗測定回路図で
ある。
【符号の説明】
1 金属板 2 絶縁性接着剤層 3 プラスチックフィルム層 4 回路銅箔 5 絶縁性接着剤層に配合された無機充填剤 6 プラスチックフィルム層に配合された無機充填剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09J 7/02 JLE (72)発明者 大澤 文葉 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板の少なくとも一方の面に、絶縁層
    を介して、金属箔を貼り合わせてなる金属ベースプリン
    ト配線基板であつて、前記絶縁層が、無機充填剤を含有
    する1MHzの周波数での誘電率が11以上のプラスチ
    ックフイルム層の両面に、無機充填剤を配合した絶縁性
    接着剤層を有するものであることを特徴とする金属ベー
    スプリント配線基板。
JP3286393A 1993-01-27 1993-01-27 金属ベースプリント配線基板 Pending JPH0897526A (ja)

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JP3286393A JPH0897526A (ja) 1993-01-27 1993-01-27 金属ベースプリント配線基板

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003027034A (ja) * 2001-07-17 2003-01-29 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 接着性カバーフィルム
CN102939671A (zh) * 2010-04-13 2013-02-20 宇部兴产株式会社 Led散热基板
CN103311197A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 三星电机株式会社 用于功率模块的基板

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