JPH10242606A

JPH10242606A - 金属ベース基板

Info

Publication number: JPH10242606A
Application number: JP4306997A
Authority: JP
Inventors: Teiichi Inada; 禎一稲田; Kazunori Yamamoto; 和徳山本; Seiji Mimori; 誠司三森; Kazuhito Obata; 和仁小畑; Kenichi Nagao; 賢一長尾
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JP3209132B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱伝導性及び実装信頼性向上の両立をはかると
共に耐湿性、耐熱性、絶縁信頼性、耐クラック性に優れ
た金属ベース基板を提供する。【解決手段】銅箔、絶縁接着層および金属板からなる金
属ベース基板において、絶縁接着層の貯蔵弾性率が、−
４０〜７５℃の範囲で１０〜５０００ＭＰａであり、７
５〜１２５℃の範囲において１０〜１０００ＭＰａであ
り、かつ熱伝導率が０．６W/ｍ・K以上である金属ベース
基板。このような絶縁接着層は、（１）エポキシ樹脂及
びその硬化剤１００重量部、（２）エポキシ樹脂と相溶
性で重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂１〜４０
重量部、（３）Ｔｇが０℃以下であり反応性の官能基を
有する重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂３０〜
２５０重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部及び
（５）無機フィラーを樹脂１００体積部に対して２０〜
１３０体積部含む接着剤組成物で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器等に用い
られるプリント配線板用の金属ベース基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車載用電子制御機器の小型化、省
スペース化に伴い、これらの電子機器をエンジンルーム
内に設置することが要望されている。しかしながら、エ
ンジンルーム内では、温度変化が大きいうえに温度が高
い等の過酷な環境であり、また、ある程度大きな面積の
配線板が必要とされ、この要求を満たすことはかなり困
難である。例えば、セラミック基板は耐熱性や、はんだ
接続の寿命等は良好であるが、大きな面積の配線板を製
造しにくい等の問題がある。また、ガラスエポキシ配線
板の場合には、大面積の基板を低コストで製造できる
が、基材の熱膨張率及び弾性率が大きいため、ヒートサ
イクル等により、チップ実装部品のはんだ付け部分にク
ラックが入りやすいという問題点があった。また、放熱
性に乏しいため、部品から発生される熱を十分に放散す
ることができないという問題点があった。

【０００３】さらに、従来の金属ベース基板は、銅箔と
絶縁接着層と金属板を貼り合わせたもので、放熱性は良
好であり、大きいサイズの基板も得やすいが、アルミニ
ウム板とチップ抵抗等の表面実装部品との熱膨張率の差
に起因する熱応力が大きく、ヒートサイクル試験等によ
り、はんだにクラックが入りやすいという問題点があっ
た。このような点を改良するためには、熱伝導性が高
く、低弾性率にして、熱膨張率の違いにより発生する熱
応力を緩和することが望まれる。しかも高レベルの耐熱
性、耐湿性を有することが必要であるが、このようなも
のは得られていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】たとえば、金属ベース
基板のこのような欠点を改良することを目的として、特
開昭６３−２４６８９８号公報、特開昭６２−２４６８
９３号公報、及び特開昭６２−２４６８９５号公報等で
は、絶縁接着材料にゴムを使用し、金属板と多層配線板
を積層接着し、金属板と多層配線板の間での応力緩和を
図っているが、ゴムを使用した場合、高温での密着性が
低下するため、十分な耐熱性を得るには至っていなかっ
た。また、従来、熱伝導性接着剤としては、ゴム系粘接
着剤に無機フィラーを添加したものなどが知られてい
る。これは、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエ
ンゴムなどの各種ゴムを主成分とする接着剤であり、こ
れらのゴムは、接着剤の強度、可撓性及び密着性を改善
するために使用されている。しかし、耐湿性、耐熱性、
絶縁信頼性が不足しており、特性のよい金属ベース基板
は得られていなかった。本発明は、このような事情に鑑
みてなされたもので、熱伝導性向上及び実装信頼性向上
の両立を図るとともに、耐湿性、耐熱性、絶縁信頼性、
耐クラック性に優れた金属ベース基板を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅箔、絶縁接
着層および金属板からなる金属ベース基板において、絶
縁接着層の貯蔵弾性率が、−４０〜７５℃の範囲におい
て、１０ＭＰａ〜５０００ＭＰａであり、７５℃〜１２
５℃の範囲において、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａであ
り、かつ熱伝導率が０．６W／ｍ・K以上である金属ベー
ス基板であり、絶縁接着層の線膨張係数が−４０〜１２
５℃の範囲で３０〜１２５×１０^-6／℃の範囲にあると
好ましいものである。また絶縁接着層の厚さが、５０μ
ｍ〜２５０μｍの範囲で、金属板の厚さが、１ｍｍ〜５
ｍｍのアルミニウム板であると好ましい。さらに、本発
明は、絶縁接着層が、（１）エポキシ樹脂及びその硬化
剤を合わせて１００重量部、（２）エポキシ樹脂と相溶
性でありかつ重量平均分子量３万以上の高分子量樹脂１
〜４０重量部、（３）Ｔｇが０℃以下であり反応性の官
能基を有する重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂
３０〜２５０重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量
部及び（５）無機フィラーを、樹脂１００体積部に対し
て２０〜１３０体積部含む低弾性率熱伝導性接着剤組成
物からなる接着剤組成物であると好ましい金属ベース基
板である。特に、Ｔｇが０℃以下であり反応性の官能基
を有する重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂が、
エポキシ基を１〜１０モル％含んだアクリルゴムである
低弾性率熱伝導性接着剤組成物からなる接着剤組成物で
あると好ましい金属ベース基板である。また、無機フィ
ラーがアルミナであると好ましいものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明で使用される絶縁接着層の
貯蔵弾性率は、−４０〜７５℃の範囲で１０ＭＰａ〜５
０００ＭＰａであり、７５℃〜１２５℃の範囲において
１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａであることが必要である。
−４０〜１２５℃の範囲において、貯蔵弾性率が１０Ｍ
Ｐａ未満では外力が加わった場合絶縁接着層が容易に変
形するため、絶縁信頼性に劣るようになる。また、−４
０〜７５℃の範囲で５０００ＭＰａを超えたり、あるい
は７５℃〜１２５℃の範囲において１０００ＭＰａを超
えるときは、チップ部品を表面実装した金属ベース基板
に熱衝撃が加わった場合、はんだクラックが生じ易くな
るので不適である。また、絶縁接着層の熱伝導率が、
０．６W／ｍ・K未満では、放熱性が不十分であり、熱伝
導率を０．６W／ｍ・K以上とする必要がある。

【０００７】上記の特性を有する絶縁接着層として、具
体的には下記のものがある。絶縁接着層が、（１）エポ
キシ樹脂及びその硬化剤を合わせて１００重量部、
（２）エポキシ樹脂と相溶性でありかつ重量平均分子量
３万以上の高分子量樹脂１〜４０重量部、（３）Ｔｇが
０℃以下であり反応性の官能基を有する重量平均分子量
１０万以上の高分子量樹脂３０〜２５０重量部、（４）
硬化促進剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラー
を、樹脂１００体積部に対して２０〜１３０体積部含む
低弾性率熱伝導性接着剤組成物である。（１）のエポキ
シ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものであれば良く
制限するものでないが、二官能以上で、分子量が５，０
００未満、好ましくは３，０００未満のエポキシ樹脂が
好適に使用される。特に、分子量が５００以下のビスフ
ェノールＡ型またはビスフェノールＦ型液状樹脂を用い
ると積層時の流動性を向上させることができて好まし
い。分子量が５００以下のビスフェノールＡ型またはビ
スフェノールＦ型液状樹脂は、油化シェルエポキシ株式
会社から、エピコート８０７、エピコート８２７、エピ
コート８２８という商品名で市販されている。また、ダ
ウケミカル日本株式会社からは、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、
Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３６１という商品名
で市販されている。さらに、東都化成株式会社から、Ｙ
Ｄ１２８、ＹＤＦ１７０という商品名で市販されてい
る。

【０００８】高Ｔｇ（ガラス転移温度）化を目的に多官
能エポキシ樹脂を加えてもよい。多官能エポキシ樹脂と
しては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂が例示される。フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂は、日本化薬株式会社か
ら、ＥＰＰＮ−２０１という商品名で市販されている。
また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、住友化
学工業株式会社から、ＥＳＣＮ−００１、ＥＳＣＮ−１
９５という商品名で、また、前記、日本化薬株式会社か
ら、ＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ１
０２７という商品名で市販されている。

【０００９】（１）のエポキシ樹脂の硬化剤は、特に制
限するものではないが、フェノール性水酸基を１分子中
に２個以上有する化合物であるフェノールノボラック樹
脂、ビスフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラ
ック樹脂を用いるのが好ましい。吸湿時の接着性、耐電
食性に優れるからである。このような硬化剤として、
大日本インキ化学工業株式会社から、フェノライトＬＦ
２８８２、フェノライトＬＦ２８２２、フェノライトＴ
Ｄ−２０９０、フェノライトＴＤ−２１４９、フェノラ
イトＶＨ４１５０、フェノライトＶＨ４１７０という商
品名で市販されている。

【００１０】（４）の硬化促進剤としては、各種イミダ
ゾール類を用いるのが好ましい。イミダゾールとして
は、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル
イミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダ
ゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウ
ムトリメリテート等が挙げられる。イミダゾール類
は、四国化成工業株式会社から、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−
ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販されている。

【００１１】（２）のエポキシ樹脂と相溶性でありかつ
重量平均分子量３万以上の高分子量樹脂としては、フェ
ノキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂、超高分子量エポキ
シ樹脂、極性の大きい官能基含有ゴムなどが挙げられ
る。Ｂステージにおける接着剤のタック性の低減や硬化
時の可撓性を向上させるため重量平均分子量が３万以上
とされる。ここで、エポキシ樹脂と相溶性があるとは、
硬化後にエポキシ樹脂と分離して二つ以上の相に分かれ
ることなく、均質混和物を形成する性質を言う。フェノ
キシ樹脂は、東都化成株式会社から、フェトートＹＰ−
４０、フェトートＹＰ−５０、フェトートＹＰ−６０と
いう商品名で市販されている。高分子量エポキシ樹脂
は、分子量が３〜８万の高分子量エポキシ樹脂、さらに
は、分子量が８万を超える超高分子量エポキシ樹脂（特
公平７−５９６１７号、特公平７−５９６１８号、特公
平７−５９６１９号、特公平７−５９６２０号、特公平
７−６４９１１号、特公平７−６８３２７号公報参照）
があり、何れも日立化成工業株式会社で製造している。
上記エポキシ樹脂と相溶性がありかつ重量平均分子量が
３万以上の高分子量樹脂の配合量は、エポキシ樹脂を主
成分とする相（以下エポキシ樹脂相という）の可撓性の
不足、タック性の低減やクラック等による絶縁性の低下
を防止するため１重量部以上、エポキシ樹脂相のＴｇの
低下を防止するため４０重量部以下とされる。

【００１２】（３）のＴｇが０℃以下であり反応性の官
能基を有する重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂
としては反応性を有するエポキシ基を含有する、アクリ
ルゴム、ＮＢＲ等が挙げられるまた、反応性の官能基
を有する高分子量樹脂の重量平均分子量は１０万以上、
２００万以下であることが必要であり、好ましくは８０
万以上、２００万以下である。高分子量樹脂の重量平均
分子量が１０万未満であると、絶縁接着層の可撓性が低
下するとともに、フロー性が大きくなりすぎてしまい、
樹脂の浸出量の制御が困難になる。また、２００万を超
えるとフロー性が小さくなり厚み精度が低下するので好
ましくない。反応性の官能基を有する重量平均分子量１
０万以上の高分子量樹脂の配合量は、３０〜２５０重量
部とされる。配合量が、３０重量部未満であると、貯蔵
弾性率が大きくなり、熱応力の緩和が不十分になり、ひ
いてはヒートサイクル後のクラック発生、剥離の発生を
生じるので好ましくなく、２５０重量部を超える絶縁接
着層のフロー性が低下するため、接着性の低下、ひいて
は絶縁信頼性の低下、耐熱性の低下、耐湿性の低下が起
こるため好ましくない。

【００１３】（５）の無機フィラーは、樹脂１００体積
部に対して２０〜１３０体積部配合する。無機フィラー
の配合は、接着フィルムの熱伝導性をよくすること、難
燃性を与えること、溶融粘度を調整すること、チクソト
ロピック性を付与すること、表面硬度の向上などを目的
とするものである。無機フィラーの配合量が樹脂１００
体積部に対して２０体積部未満であると、配合の効果が
少なく、１３０体積部を超えて配合すると、接着剤の可
撓性低下、接着性の低下、ボイド残存による耐電圧の低
下等の問題が発生する。なお、４０体積部以上を配合す
る場合には、パッキングのよい適切な粒度分布を有する
ものを使用する必要がある。

【００１４】無機フィラーとしては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミ
ウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、
炭化ケイ素などが挙げられる。

【００１５】特に、熱伝導性をよくするためには、アル
ミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、
非晶性シリカが好ましい。この内、アルミナは、熱伝
導性が良く、耐熱性、絶縁性が良好な点で好適である。
また、結晶性シリカまたは非晶性シリカは、熱伝導性の
点ではアルミナより劣るが、イオン性不純物が少ないた
め、ＰＣＴ処理時の絶縁性が高く、銅箔、アルミ線、ア
ルミ板等の腐食が少ない点で好適である。難燃性を与
えるためには、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ムが好ましい。溶融粘度調整やチクトロピック性の付
与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシ
ウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグ
シウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ま
しい。

【００１６】絶縁接着層には、異種材料間の界面結合を
よくするために、カップリング剤を配合することもでき
る。カップリング剤としては、シランカップリング剤が
好ましい。シランカップリング剤としては、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン等が挙げられる。カップリング剤の配合量
は、添加による効果や耐熱性およびコストから、樹脂１
００重量部に対し０．１〜１０重量部を添加するのが好
ましい。

【００１７】絶縁接着層には、イオン性不純物を吸着し
て、吸湿時の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉
剤を配合することができる。イオン捕捉剤の配合量は、
添加による効果や耐熱性、コストより、５〜１０重量部
が好ましい。イオン捕捉剤としては、銅がイオン化して
溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化
合物、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノ
ール系還元剤を配合することもできる。ビスフェノール
系還元剤としては、２，２’−メチレン−ビス−（４−
メチル−６−第３−ブチルフェノール）、４，４’−チ
オ−ビス−（３−メチル−６−第３−ブチルフェノー
ル）等が挙げられる。トリアジンチオール化合物を成分
とする銅害防止剤は、三協製薬株式会社から、ジスネッ
トＤＢという商品名で市販されている。またビスフェノ
ール系還元剤を成分とする銅害防止剤は、吉富製薬株式
会社から、ヨシノックスＢＢという商品名で市販されて
いる。

【００１８】また、無機イオン吸着剤としては、東亜合
成化学工業株式会社から、ジルコニウム系化合物を成分
とするものがＩＸＥ−１００という商品名で、アンチモ
ンビスマス系化合物を成分とするものがＩＸＥ−６００
という商品名で、マグネシウムアルミニウム系化合物を
成分とするものがＩＸＥ−７００という商品名で、市販
されている。また、ハイドロタルサイトは、協和化学工
業から、ＤＨＴ−４Ａという商品名で市販されているも
のがある。

【００１９】絶縁接着層は、各成分を溶剤に溶解・分散
してワニスとし、基材上に塗布し、加熱して溶剤を除去
してフィルム状態で使用することが可能である。また銅
箔や金属板に塗布し、加熱して溶剤を除去して絶縁接着
層を形成することができる。ワニス化の溶剤は、比較的
低沸点の、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソ
ブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、ブ
チルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキ
シエタノールなどを用いるのが好ましい。また、塗膜性
を向上するなどの目的で、高沸点溶剤を加えても良い。
高沸点溶剤としては、ジメチルアセトアミド、ジメチル
ホルムアミド、メチルピロリドン、シクロヘキサノンな
どが挙げられる。ワニスの製造は、無機フィラーの分散
を考慮した場合には、らいかい機、３本ロール及びビー
ズミル等により、またこれらを組み合わせて行なうこと
ができる。無機フィラーと低分子量物をあらかじめ混合
した後、高分子量物を配合することにより、混合に要す
る時間を短縮することも可能となる。また、ワニスとし
た後、真空脱気によりワニス中の気泡を除去することが
好ましい。絶縁接着層をフィルム状態として作製する場
合の、基材としては、ポリエステルフィルム、ポリエチ
レンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフ
ィルム等やそれらを離型処理したフィルムなどを使用す
ることができる。

【００２０】さらに、銅箔を基材として使用することが
でき、接着剤組成物を塗布することにより、絶縁接着層
付きの金属箔として、さらに、アルミニウム板上にスク
リーン印刷または塗布したり、フィルムを貼付けして使
用することも可能である。これらの金属箔や金属板は、
マット処理等の粗面化処理を行っていることが好まし
い。

【００２１】絶縁接着層の厚さは、５０μｍ〜２５０μ
ｍの範囲が好ましく、５０μｍ未満の場合、アルミニウ
ム板との熱膨張率差による熱応力の発生を絶縁接着層で
緩和することが十分に出来ない。そうなるとチップ抵抗
部品等をはんだで表面実装した部分の歪量が大きくな
り、十分な熱衝撃信頼性を得ることができなくなる。２
５０μｍを超えると、表面実装した部分の歪量が少な
く、良好な熱衝撃信頼性を得ることができるが、熱抵抗
が増大するため、十分な放熱性を得ることができない。

【００２２】金属板は、放熱性の良好なアルミニウム
板、銅板、鋼板等を用いることができる。また、このう
ちアルミニウム板、鋼板等には、研磨、シランカップリ
ング剤処理等を行なうことにより、絶縁接着層と金属板
表面の密着性の向上を図ることができ好ましい。このよ
うな表面処理を行なった場合は、時間をおかず１日以内
に絶縁接着層と積層することが望ましい。銅板には、上
記の処理の他、黒化処理等を行なうこともできる。本発
明の金属板には、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム板
を用いるのが好ましい。アルミニウム板は、線膨張率が
大きく、そりが発生しやすいため、１ｍｍ〜５ｍｍの範
囲であることが好ましい。

【００２３】金属ベース基板は、銅箔、絶縁接着層、金
属板とを、加圧加熱一体化して作製する。これにはラミ
ネータ、真空ラミネータ、プレス、真空プレス等を用い
ることができる。プレス圧力については、樹脂の溶融粘
度、流動性から適切に設定することが必要であるが、通
常２〜４ＭＰａ程度で行うことが好ましい。また、プレ
ス温度は、プレスの室温付近から昇温し、１７０℃で３
０分から１時間程度で完了するように、硬化速度を設定
することが経済性の点から望ましい。

【００２４】本発明により得られる金属ベース基板は、
絶縁接着層が比較的低弾性率であるため応力緩和機能を
有し、チップ部品等の素子と金属板との熱膨張率熱が一
致させる必要がなくなり、金属板に制約されることな
く、はんだ寿命に優れ、そりの少ない金属ベース基板を
得ることができる。また、本発明に係る低弾性率熱伝導
性絶縁接着剤は、熱伝導性及び接着性の両立が図られて
いる他、弾性率が低く、耐湿性、耐熱性、絶縁信頼性、
耐クラック性、可撓性に優れているという効果を有す
る。

【００２５】

【実施例】

（実施例１）（１）エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂（エピコート８２８：エポキシ当量＝２００、油化
シェルエポキシ株式会社製商品名）４５重量部、クレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂（ＥＳＣＮ００１：住友
化学工業株式会社製商品名）１５重量部、硬化剤として
ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂（プライオ−フェン
ＬＦ２８８２：大日本インキ化学工業株式会社製商品
名）４０重量部、そしてエポキシ樹脂と相溶性でありか
つ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェ
ノキシ樹脂（フェトートＹＰ−５０：分子量５万、東都
化成株式会社製商品名）１５重量部、Ｔｇが０℃以下で
あり反応性の官能基を有する重量平均分子量１０万以上
の高分子量樹脂としてエポキシ基含有アクリルゴム（Ｈ
ＴＲ−８６０Ｐ−３：分子量１００万、Ｔｇ；−７℃、
帝国化学産業株式会社製商品名）１５０重量部、硬化促
進剤として１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール
（キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ：四国化成工業株式会社製
商品名）０．５重量部、γ−グリシドキシプロピルトリ
トメキシシラン（ＮＵＣＡ−１８７：日本ユニカー株
式会社製商品名）０．５重量部からなる組成物に、メチ
ルエチルケトンを加え、さらに無機フィラーとして平均
粒径５μｍのアルミナ（ＡＳ−５０：昭和電工株式会社
製商品名）６００重量部（樹脂１００体積部に対して４
０体積部）。これをビーズミルで混合し、さらにメチル
エチルケトンを加えて粘度を調整し、真空脱気した。得
られたワニスＡを、厚さ３５μｍの電解銅箔上に塗布
し、１１０℃で１５分間加熱乾燥して、絶縁接着層の厚
みが０．１ｍｍのＢステージ状態の絶縁接着層付き銅箔
を作製した。

【００２６】（２）厚み１ｍｍのアルミニウム板を、研
磨し、シランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン（Ａ１８７：日本ユニカー株式会
社製商品名）溶液に浸漬処理した後、上記のＢステージ
状態の絶縁接着層付き銅箔と接着層が金属板の面側にな
るように重ね、プレス（１７０℃、１時間、３ＭＰａ）
で積層一体化し金属ベース基板を作製した。なお、上記
ワニスＡを離型処理ポリエチレンテレフタレートフィル
ム上に塗布し、１１０℃で１５分間加熱乾燥して得られ
た接着剤フィルムを１７０℃で１時間硬化させて得られ
たフィルムを用いて、レオロジ株式会社製の動的粘弾性
測定装置レオスペクトラＤＶＥ−４（商品名）により、
引っ張りモード、周波数１０Ｈｚ、５℃／分の昇温速度
で−５０℃〜２５０℃までの貯蔵弾性率を測定した。そ
の結果、硬化した絶縁接着層の貯蔵弾性率は、−４０℃
で２３００ＭＰａ、２５℃で１５００ＭＰａ、７５℃で
５０ＭＰａ、１２５℃で２０ＭＰａであった。

【００２７】（実施例２）（１）厚み５０μｍのポリエステルフィルムに、第１層
として乾燥後の絶縁接着層の厚みが８０μｍになるよう
に実施例１で述べたワニスＡを塗工後、１１０℃にて１
０分間乾燥して、この上に第２層とし乾燥後の厚みが第
１層、第２層合わせて１５０μｍになるように同じワニ
スＡを塗工後、１１０℃にて１０分間乾燥して絶縁接着
層フィルムを作製した。（２）厚み２ｍｍのアルミニウム板を、研磨し、シラン
カップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン（Ａ１８７：日本ユニカー株式会社製商品名）
溶液に浸漬処理した後、絶縁接着層フィルムを、第２層
とアルミニウム板表面とが接するように、ホットロール
ラミネータ（線圧１０ｋｇ／ｃｍ、１２０℃、加圧時間
１．５秒）で積層一体化し絶縁接着層付きアルミニウム
板を作製した。（３）絶縁接着層付きアルミニウム板と厚み７０μｍの
電解銅箔を１７０℃で１時間、３ＭＰａの条件で加熱加
圧して金属ベース基板を作製した。

【００２８】（実施例３）実施例１で配合した平均粒径
５μｍのアルミナの配合量を７５０重量部にしたこと以
外は、ワニスＡと同様の方法で作製したワニスＢを使用
する以外は実施例１と同様の方法で金属ベース基板を作
製した。ワニスBを硬化した時の貯蔵弾性率は、−４０
℃で４３００ＭＰａ、２５℃で３１００ＭＰａ、７５℃
で１００ＭＰａ、１２５℃で５０ＭＰａであった。

【００２９】（比較例１）実施例１のワニスＡにおい
て、エポキシ基含有アクリルゴムの添加量を４５重量部
に変更し、アルミナの添加量を４８０重量部にした以外
はワニスＡと同様にして作製したワニスＣを用いた以外
は実施例１と同様にして金属ベース基板を作製した。な
お、ワニスＣを硬化した時の貯蔵弾性率は、−４０℃で
９３５０ＭＰａ、２５℃で７９００ＭＰａ、７５℃で１
４００ＭＰａ、１２５℃で４００ＭＰａであった。

【００３０】（比較例２）実施例１のワニスＡにおいて
アルミナの添加量を１５０重量部にした以外はワニスＡ
と同様に作製したワニスＤを用いた以外は実施例１と同
様にして金属ベース基板を作製した。なお、ワニスＤを
硬化した時の貯蔵弾性率は、−４０℃で２０００ＭＰａ
２５℃で１１００ＭＰａ、７５℃で２０ＭＰａ、１２
５℃で４ＭＰａであった。

【００３１】（参考例１）絶縁接着層の厚さを０．０４
ｍｍにした以外は実施例１と同様にして金属ベース基板
を作製した。

【００３２】（参考例２）絶縁接着層の厚さを０．３ｍ
ｍにした以外は実施例１と同様にして金属ベース基板を
作製した。

【００３３】上記で得られた金属ベース基板の配合と各
種特性について表１にまとめて示した。各種の特性は、
次のようにして測定した。（貯蔵弾性率）：実施例１中に記載の方法で測定した。（絶縁接着層の熱伝導率）：硬化させた絶縁接着層フィ
ルムを用い、京都電子工業株式会社製熱伝導率計、「迅
速熱伝導率計ＱＴＭ−５００」を用いて測定した。（熱抵抗）：基材フィルムを用いて作製した絶縁接着層
フィルム（厚み１００μｍ）を、厚さ３５μｍ、３０ｍ
ｍ×３０ｍｍの銅箔と厚さ２ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍ
のアルミニウム板との間に挟み、温度１７０℃、圧力
１．９６ＭＰａで３０分間加熱加圧して接着した。その
後、銅箔の周囲をエッチングして、１０ｍｍ×１４ｍｍ
の長方形の部分を形成した。この長方形部分の銅箔にト
ランジスタ（２ＳＣ２２３３）をはんだで固着し、アル
ミニウム板側が放熱ブロックと接するようにして放熱ブ
ロックの上において、トランジスタに電流を通じた。そ
して、トランジスタの温度（Ｔ１）と、放熱ブロックの
温度（Ｔ２）を測定し、測定値と印加電力（Ｗ）から、
次の式１によって熱抵抗（Ｘ）を算出した。Ｘ＝（Ｔ１−Ｔ２）／Ｗ……（式１）

【００３４】（引き剥がし強さ）：金属ベース基板の銅
箔をエッチングして幅１０ｍｍの銅箔の帯を形成し、銅
箔を基板に対し９０度の角度で５０ｍｍ／分の引っ張り
速度で剥離して引き剥がし強さを測定した。（密着性）：温度１２１℃、相対湿度１００％、気圧２
０２６ｈＰａのプレッシャークッカーテスターにて９６
時間処理後の試験片について、層間に剥離が生じている
ものを不良、層間に剥離が生じていないものを良好とし
た。（耐電圧）：温度１２１℃、相対湿度１００％、気圧２
０２６Ｐａのプレッシャークッカーテスターにて処理前
と９６時間処理後の試験片を絶縁油中に浸漬し、室温で
交流電圧を銅箔とアルミニウム板間に印加し、絶縁破壊
する電圧を測定した。なお、耐電圧の単位はｋＶであ
る。（チップ部品の実装信頼性）：金属ベース基板の銅箔を
エッチングして回路を形成し、これにチップ抵抗素子
（1.6ｍｍ、3.2ｍｍ）をはんだ接続した配線板を、−４
０℃で３０分間、１２５℃で３０分間放置を１サイクル
とし、５００サイクル経過後のはんだ接続部の表面及び
断面を観察し、はんだクラック発生の有無を調査した。
はんだクラックの発生が１％以上あるものは不良とし、
はんだクラックの発生１％未満のものを良好と判定し
た。（そり量）：１２５℃雰囲気中で平板上に放置した場合
の金属ベース基板試料（大きさ１０ｃｍ×１０ｃｍ）の
そりの量を、試料端面と平面間の距離を測定して反り量
とした。

【００３５】

【表１】 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 項目実施例比較例参考例１２３１２１２エホ゜キシ樹脂(エヒ゜コート828) 45 45 45 45 45 45 45 (ESCN-001) 15 15 15 15 15 15 15 硬化剤(LF2882) 40 40 40 40 40 40 40 相溶性高分子量樹脂(YP-50) 15 15 15 15 15 15 15 反応性高分子量樹脂 150 150 150 45 150 150 150 (HTR-860P-3) 硬化促進剤(2PZ-CN) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 シランカッフ゜リンク゛剤(A-187) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 無機フィラー(AS-50) 300 300 750 480 150 300 300 フィラーの体積部 30 30 82 82 15 30 30 貯蔵弾性率(-40℃) 2300 2300 4300 9350 2000 2300 2300 （硬化時）(25℃) 1500 1500 3100 7900 1100 1500 1500 (Mpa) (75℃) 50 50 100 1400 20 50 50 (125℃) 20 20 50 400 4 20 20 熱伝導率(W/m・K) 0.8 0.8 1.6 1.6 0.4 1.6 1.6 熱抵抗(℃/W) 1.5 1.5 0.8 0.8 3.0 0.4 2.2 引き剥がし強さ(KN/m) 1.6 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 密着性良好良好良好良好良好良好良好耐電圧処理前 8.8 8.2 8.0 7.5 7.9 2.4 8.5 (KV) 処理後 7.8 7.5 7.8 6.5 6.9 1.8 8.0 チッフ゜部品の実装信頼性良好良好良好不良良好不良良好反り量(mm) 0 0 0 0.2 0 0.2 0 --------------------------------------------------------------------

【００３６】実施例１、２、３で得られた基板は、貯蔵
弾性率が低く、熱抵抗が小さく、ＰＣＴ処理後の耐電
圧、密着性が良好である。また、チップ部品の実装信頼
性が良好で、そりも少なく良好である。比較例１は、反
応性の高分子量樹脂量が少なくなっているため、絶縁接
着層の貯蔵弾性率が大きくなり、応力緩和の効果が少な
く基板のそりが大きい。また、チップ部品の実装信頼性
にも劣る。比較例２は、絶縁接着層の貯蔵弾性率が小さ
いめ、チップ部品の実装信頼性は良好であるが、放熱性
の尺度である熱抵抗が大きい。参考例１は絶縁接着層の
厚さが４０μｍと薄いため応力緩和の効果に乏しく、基
板のそりが大きい他、チップ部品の実装信頼性も短い。
参考例２は、絶縁接着層の厚さが３００μｍと厚いた
め、放熱性の尺度である熱抵抗が大きい。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、放熱性、チップ部品の実装信頼性に優れるとともに
耐湿性、耐熱性、絶縁信頼性、耐クラック性に優れるた
金属ベース基板を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小畑和仁茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮工場内 (72)発明者長尾賢一茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅箔、絶縁接着層および金属板からなる
金属ベース基板において、絶縁接着層の貯蔵弾性率が、
−４０〜７５℃の範囲で１０ＭＰａ〜５０００ＭＰａで
あり、７５℃〜１２５℃の範囲において１０ＭＰａ〜１
０００ＭＰａであり、かつ熱伝導率が０．６W/ｍ・K以上
である金属ベース基板。
【請求項２】絶縁接着層の線膨張係数が−４０〜１２
５℃の範囲で３０〜１２５×１０^-6／℃の範囲にあるこ
とを特徴とする請求項１記載の金属ベース基板。
【請求項３】絶縁接着層の厚さが、５０μｍ〜２５０
μｍの範囲である請求項１または請求項２に記載の金属
ベース基板。
【請求項４】金属板が、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍのアルミ
ニウム板である請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の金属ベース基板。
【請求項５】絶縁接着層が、（１）エポキシ樹脂及び
その硬化剤を合わせて１００重量部、（２）エポキシ樹
脂と相溶性でありかつ重量平均分子量が３万以上の高分
子量樹脂１〜４０重量部、（３）Ｔｇが０℃以下であり
反応性の官能基を有する重量平均分子量１０万以上の高
分子量樹脂３０〜２５０重量部、（４）硬化促進剤０．
１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、樹脂１００体
積部に対して２０〜１３０体積部含む低弾性率熱伝導性
接着剤組成物からなることを特徴とする請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の金属ベース基板。
【請求項６】請求項５に記載の反応性の官能基を有す
る重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂が、エポキ
シ基を１〜１０モル％含んだアクリルゴムである低弾性
率熱伝導性接着剤組成物からなることを特徴とする請求
項１ないし請求項５のいずれかに記載の金属ベース基
板。