JPS587720A - 電気絶縁基板 - Google Patents

電気絶縁基板

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JPS587720A
JPS587720A JP10577981A JP10577981A JPS587720A JP S587720 A JPS587720 A JP S587720A JP 10577981 A JP10577981 A JP 10577981A JP 10577981 A JP10577981 A JP 10577981A JP S587720 A JPS587720 A JP S587720A
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electrically insulating
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JP10577981A
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新田 克典
中浜 寛和
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Risho Kogyo Co Ltd
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Risho Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱放散性と破壊電圧特性が優れ、かつ安価な
電気絶縁基板に関するものである。
従来から、パワーIC,パワートランジスター等発熱を
ともなう電子部品を含む電気絶縁基板用としては種々の
ものがあるが、とくに最近では放熱特性の要求される電
源回路用として金属板の放熱特性を利用した電気絶縁基
板が考案されている。
例えば、金属基板となるアルミニウム板の表面をアルマ
イト処理し、その金属基板にエポキシ系あるいはフェノ
ール系の合成樹脂系の接着層を介して、金属箔を加熱、
加圧して成形した電気絶縁基板や、接着層を樹脂含浸し
たガラス紙布で構成して金属基板と金属箔とを貼り合わ
せた電気絶縁基板や、さらに絶縁層の熱伝導率を向上さ
せるために、合成樹脂内に高熱伝導性充填剤を添加した
電気絶縁基板などがある。
しかし、アルミニウム板の表面をアルマイト処理して、
合成樹脂系の接着剤を設けたものは、接着層にクラック
が発生しやすいばかりでなく、接着層の膜厚が不均一に
なりやすく、破壊電圧特性の信頼性が低いうえに、電気
絶縁層の熱伝導率も低く、さらにアルミニウム板の表面
をアルマイト処理することは、コスト的にも高いという
欠点がある。
また、接着層内に高熱伝導性充填剤を添加したものは接
着層内の熱伝導率は改善されるものの、接着層内のクラ
ック発生及び膜厚が不均一になりやすいこと、破壊電圧
特性の信頼性が低いこと、コスト高になること等の欠点
は改善されない。
さらに、ガラス紙布を接着絶縁層内に介在するものは接
着層のクラック発生や膜厚が不均一になりやすいという
欠点はかなり改善され破壊電圧特性に対する信頼性も向
上し、また、ガラス紙布巾に高熱伝導性充填剤を含むも
のは、絶縁層の熱伝導率が向上する。しかし、ガラス紙
布を介在して絶縁層を形成することは、製造工程が増え
、かつコスト高になるという欠点があり、熱放散性をよ
り向上させようとするには、ガラス紙布はむしろ介在し
ない方が望ましい。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、ガラス
紙布を介することなく、又アルマイト処理等特別な表面
処理等を必要とせずに電気絶縁層を形成して、高破壊電
圧特性、高熱伝導特性が良好で膜厚の均一な信頼性の高
い電気絶縁基板を安価に提供しようとするものである。
以下本発明を、その実施例を示した図面とともに説明す
る。
まず、アルミニウム板の表面にアルマイト処理して、そ
の処理面にエポキシ系あるいはフェノール系の合成樹脂
の絶縁層を加熱加圧成形して設けた電気絶縁基板の有す
る欠点について研究した結果次のことがわかった。
■ 絶縁層に発生するクラックは、合成樹脂絶縁層とア
ルミニウム板との線膨張系数が異なり〔アルミニウム板
2.3 X l O”−5/”Cに対しエポキシ樹脂系
4〜7 Xl0−5/’C)、かつ、合成樹脂絶縁層の
強度が低いため、合成樹脂が熱的、機械的変化に耐えら
れないことが主な原因である。
■ 膜厚の不均一さは、合成樹脂の塗着が金属基板又は
金属箔に均一になされても生ずる。これは主として加熱
、加圧されるときに合成樹脂の粘度が一時的に急激に低
下するので、合成樹脂絶縁層への熱の伝わり方の不均一
によって、膜厚の不均一が生ずるものと思われる。特に
フローの流れやすい端部と中央部との差は著しい。
■ 破壊電圧特性の不均一は膜厚のバラツキと気泡の混
入が原因している。
■ 絶縁層は合成樹脂系で形成されているので、合成樹
脂の熱伝導率の低さがこの種の基板の熱放散性に決定的
な影響を与えている。
■ アルミニウム板にアルマイト処理をすることはコス
ト高になり熱放散の点からもしない方が好ましい。
本発明者らは以上の欠点について、鋭意研究した結果、
絶縁層を、合成樹脂100重量部(固形分)に対し雲母
族化合物の一種以上を3〜50重量部、高熱伝導性無機
質充填物の一種以上を5〜60重量部含有してなる混合
物で構成し、この混合物と金属基板、又は金属基板と金
属箔との間にこの混合物を介在させて加熱加圧により一
体化することによって、絶縁層にガラス紙布を介するこ
となく、さらにアルマイト処理等、特別な表面処理を必
要とせずに熱放散性と破壊電圧特性が優れ、信頼性の高
い電気絶縁基板を安価に製造できることを見出した。
図によって説明すると、Bは電気絶縁層、Cは金汽箔、
Aは金属基板である。
ここでいう、合成樹脂とは熱硬化性のフェノール樹脂系
やエポキシ樹脂系、あるいはこれらを混合したものが望
ましい。
雲母族化合物ハ、一般式XYt(s) z40to(O
H,F)zで示され、Xはに+あるいはNa+が一般的
で、Rb+。
Cs+等のアルカリ金属のものでもよい。YはA/。
My、が一般的でさらにFe等も含まれる。2はAzS
i3. A/、 Si、 、 A13Siで、具体的に
は[KA12AISisOto(OH,F’)zl  
の白雲母や[KMp3A/S 1sOt。
(OH,F)2 )の金雲母、又、Xo、6〜I Y2
・S〜3.08i401OF+!で表わされるフッ素四
ケイ素雲母でもよい。
これらの雲母化合物は5μm以下の粒径のものを多量に
添加すると破壊電圧特性が低下しやすく、粒径が70μ
m以上になると絶縁層が粗面化しやすくなるので、粒径
の組合せは、その範囲内で20〜30μ票のものが多い
のが好ましい。
高熱伝導性無機質充填剤としてはA/、03. BeO
s:o、、uyo、等の金属酸化物の外、BN 、 A
/N等の金属窒化物の単一あるいは複合からなり、粒径
は5〜70μmが好ましいが、とくに20〜30μmが
望ましい。5μm以下の粒径が多いと破壊電圧特性が低
下しゃすく粒径が70μm以上になると絶縁層が粗面化
しやすくなるからである。な−お、粒径の表面積の少な
いものが好まパシいのは合成樹脂と高熱伝導性無機質充
填剤との界面での熱伝達の因子が加わるのではなかろう
かと思われるが、あまり粒径の大きな充填剤を添加する
と、逆に絶縁層の表面粗さや粒子の重なり等の因子も加
わり信頼性ある電気絶縁板としては好ましくない。
雲母族、ならびに高熱伝導性無機質充填剤の添加量は、
合成樹脂100重量部〔固形分゛)に対し、雲母族は3
〜50重量部、高熱伝導性無機質充填剤は5〜60重量
部がよい。雲母族が3重量部、高熱伝導性無機質充填剤
が5重量部以下であると、絶縁層の熱伝導率特性や破壊
電圧特性が低く、膜厚も不均一になりやすく、さらに接
着層のクラックが生じやすくなるからであり、又雲母族
が50重量部以上、高熱伝導性無機質充填剤が60重置
部以上になると、金属基板Aあるいは金属箔Cとの接着
力が低下し、破壊電圧特性の値も低下するからである。
金属箔Cは銅箔、スズ箔、アルミ箔が一般的であり、表
面の処理については特に限定されない。
金属基板Aは、アルミ板、鉄板、ステンレス板等が一般
的で厚み、形状、表面の処理に対しては限定されない。
上記絶縁層Bをなす混合物の金属基板Aへの付着手段は
種々のものが考えられ、金属箔Cを設ける際は金属箔C
側に付着するようにしてもよい。
また、絶縁層Bの形成は金属基板Aの片面、両面どちら
でもよい。例えば混合物の付着に塗着を採用する場合、
金属基板Aにエヤースプレーによる塗着、静電塗装によ
る塗着のへ、70−コーター等も有効であり、ポリエス
テルフィルム等の離型性フィルムにロールコータ−で塗
着して、そのフィルムに金属基板Aを貼り合わせ、金属
基板Aに絶縁層Bを転写する方法も作業性がよい。又、
金属箔Cにロールコータ、あるいはナイフコーターで、
あるいはロッドコーターにより塗着し、金属基板Aと加
熱加圧により一体化する方法も有効である。
絶縁層Bは加熱加圧された後の厚みで30〜200μm
が゛望ましく30μm以下であると破壊電圧特性が低く
なり、200μm以上では放熱特性が低下しやす(なる
からである。
この発明の電気絶縁基板は以上のように構成され、熱放
散性、破壊電圧特性等が優れたものであるが、その理由
としてつぎのことが考えられる。
1) 接着絶縁層のクラック発生が改善される理由、雲
母族と高熱伝導無機質充填剤相方の充填剤効果により、
合成樹脂の表面エネルギーが増して、絶縁層の強度が増
加するうえに、雲母族化合物の有する特異な形状と物理
的性質が絶縁層の熱的あるいは機械的強度の向上に寄与
しそいるものと思われるからである。
2)絶縁層の膜厚の不均一が改善される理由、合成樹脂
中に雲母族化合物と高熱伝導性物質が充填剤として一定
量含まれているため加熱、加圧した時、合成樹脂成分単
体に比べて粘度は低下しにくく、フローも著しく少ない
ので塗着された時の膜厚が加圧、加熱によっても変化し
にくいと考えられるからである。
なお、雲母族の形状、物理的特性も影響しているものと
思われる。
3)破壊電圧特性が優れている理由 絶縁層の膜厚の均一化が計れる外、雲母族の持つ優れた
電気的特性が関係していると思われるからである。但し
、合成樹脂100重量部(固形分)に対し、雲母族3重
量部以下、高熱伝導性無機質5重量部以下のときは破壊
電圧が低い。これは膜厚が不均一になり易いという外に
雲母族の持つ優れた電気的特性が生かされないためと思
われる。又、合成樹脂100重量部(固形物)に雲母族
が50重量部以上と高熱伝導性無機質充填剤が60部以
上含まれると破壊電比特性は低下する。これは充填剤と
共に混入する気泡の粒子間のすき間、粒子のぬれにくさ
等が関係するものと思われる。
なお、本発明に基づいた絶縁層Bは、以上のように優れ
た特徴を持っているため、アルミニウム板にはアルマイ
ト処理はなくともよいが、特に限定されない。
さらに、鉄板やステンレス板等の一般の傘属基板Aにも
特別な表面処理をしなくとも高信頼性のある電気絶縁基
板を安価に製造することができる。
つぎに、本発明について実施例により具体的に説明する
実施例1゜ エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤よりなる合成樹脂1
00重量部(固形分)にフッ素金雲母(KMFIA/5
i301oF、)  30重量部(50μm径以下重色
アルミナ(Altos )  15重量部(50μm径
以下重色加え、次にメチルエチルケトンで希釈して混合
溶液とした。これをスプレーガンで表面をアルカリ洗浄
した21m!厚のアルミニウム板両面に塗布し、130
℃で15分間乾燥した後30 Kg/CI、温度160
℃の条件で加圧、加熱下で60分間キュアーして電気絶
縁基板を得た。
実施例2゜ エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤よりなる合成樹脂1
00重量部(固形分)にブン素四ケーイ素雲母(KMS
’t、s Si<0soFz) 、7重量部(50μm
径以下重色アルミナ(Altos ) 20重量部〔5
0μm )を加え、次にメチルエチルケトンで希釈し、
混合溶液とした。これをロールコータ−でリン酸洗浄し
た2℃厚のアルミニウム板に塗布し、130℃で15分
間乾燥した後、圧力3 0 Kl//d 、  温度1
60℃の条件で加圧,加熱し60分間キュアーして電気
絶縁基板i得た。
実施例3。
エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤よりなる  、合成
樹脂100重量部(固形分)に白雲母(に&lz A/
Sis Oto (OH)t ) 1 5重量部〔50
μ濯以下)、窒化ホウ素BN(50μ気以下)5重量部
、石英粉末(50μm以下]4重量部を加えメチルエチ
ルケトンで希釈して混合溶液とした。これをスプレーガ
ンで表面を脱脂した2m11厚の低炭素鋼に塗布し、1
20℃で20分間乾燥した後、塗布面に35μ電の銅箔
を置き、10011/d 、 1 7 0℃の条件で加
圧、加熱し120分間キュアーし銅箔と一体化して電気
絶縁基板を得た。
実施例4。
エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤よりなる合成樹脂1
00重量部(固形分)にフッ素金雲母( KMp,A/
S’sOtoFz ) ( 5 0μm以下)15重量
部とフッ素四ケイ素雲母KMp z, sS i 40
10F。
(50μm以下)10重量部とアルミナhttos(5
0μm9J.下)40重量部を加え、メチルエチルケト
ンで希釈して混合溶液とした。これをロッドコーターで
35μm厚の銅箔に塗布し、130℃で10分間乾燥し
た後、表面をヘヤーライン加工した2■厚のステンレス
板( SOS −304)の表面に乗せ、圧力60に9
/Ci、温度160℃の条件で60分間加熱、加圧キュ
アーし銅箔とステンレス板とを一体化した電気絶縁基板
を得た。
実施例5。
エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤とフェノールブチラ
ール系よりなる合成樹脂100重量部(固形分)にフッ
素金雲母( KMF @ A/ S t sol(3F
g)10重量部とフッ素四ケイ素雲母KMF,.。
Si401oFz 1 0重量部に酸化ベリリウムBe
o5重量部とアルミナ15重量部を加えメチルエチルケ
トンで希釈して混合溶液とした。これをロールコータ−
で35μmの厚さの銅箔に塗布し120〜140℃で1
5分間乾燥し、表面をーノン酸洗浄した1腸厚のアルミ
ニウム板表面番と乗せ、圧力30即/d,温度160℃
の条件で60分間加熱、加圧、キュアーし銅箔とアルミ
ニウム板とを一体化して電気絶縁基板を得た。
比較例1。
エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤よりなる合成樹脂を
35μm厚の銅箔に塗布し、130℃で10分間乾燥し
た後アルマイト処理した2閣厚のアルミニウム板表面に
乗せ、圧力30即/ci、温度160℃の条件で60分
間、加熱、加圧、キュアーして銅箔とアルミニウム板と
を一体化して電気絶縁基板を得た。
比較例2 エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤よりなる合成樹脂を
35μm厚の銅箔に塗布し、130℃で10分間乾燥し
た後、リン酸洗浄したアルミニウム板片面に乗せ圧力3
0Kg/cj  、温度160℃の条件で60分間加熱
、加圧、キュアーし銅箔とアルミニウム板とを一体化し
て電気絶縁基板を得た。
比較例3 100μm厚さのガラスクロス(日東紡WE−10)に
アミン系硬化剤を配合したエポキシ樹脂をガラスクロス
重量に対する樹脂重量が10000重量部るように塗布
して得たプリプレグをリン酸洗浄したアルミニウム板の
片面に重ね合わせ、さらに35μm厚の銅箔を重ね合わ
せて圧力100Kg/cd  1温度160℃の条件で
60分間加熱、加圧、キュアーし銅箔とアルミニウム板
とを一体化して電気絶縁基板を得た。
比較例4 100μm厚さのガラスクロス(日東紡WE−10)に
アミン系硬化剤よりなる合成樹脂100重量部(固形分
)にアルミナを30重量部を加え、メチルエチルケトン
で希釈し、100μm厚さのガラスクロス(日東紡WE
−10)に、たて型塗布機にて塗布して得たプ、リプレ
グをリン酸洗浄したアルミニウム板の片面に乗せ、さら
、に35μm厚の銅箔を重ね合わせて、圧力100Kg
/a#、温度160℃の条件で60分間、加熱、加圧、
キュアーし銅箔とアルミニウム板とを一体化して電気絶
縁基板を得た。
表1に本発明による実施例1〜5と従来例である比較例
1〜4の試験結果を示した。
表      1 なお、熱伝導率の率はシュレーダー法により測定し、絶
縁層の膜厚は電子顕微鏡により測定した。
表1から、本発明による電気絶縁基板は、熱伝導率特性
(熱放散性)と破壊電圧特性の両方が優れていることが
わかる。しかも、本発明による電気絶縁基板は作業が容
易で、かつ工程も少なく安価に製造できるので今まで適
用できなかった電気絶縁材料の分野にも応用することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はこの発明の電気絶縁基板の各実施例
の断面図である。 B・・・電気絶縁層、C・・・金属箔、A・・・金属基
板。 特許出願人  利菖1工奈株夫会社〔l同 代理人  
鎌  1) 文 二

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  金属基板の少なくとも片面に絶縁層が一体的
    に形成され、上記絶縁層は、合成樹脂100重量部に対
    し、雲母族化合物の一種以上を3〜50重量部、高熱伝
    導性無機質充填材の一種以上を5〜60重量部含有して
    なる混合物を加熱加圧した構造であることを特徴とする
    電気絶縁基板。
  2. (2)上記混合物より成る絶縁層の表面に金属箔を重ね
    合わせて加熱加圧したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1)項に記載の電気絶縁基板。
  3. (3)上記6絶縁層の厚さが30〜200μmであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第、+1)項又は第(2
    )項に記載の電気絶縁基板。
JP10577981A 1981-07-03 1981-07-03 電気絶縁基板 Granted JPS587720A (ja)

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JPH0129002B2 JPH0129002B2 (ja) 1989-06-07

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6033400A (ja) * 1983-08-03 1985-02-20 Okuno Seiyaku Kogyo Kk ステンレス上の金属電解剥離液
JPS62162530A (ja) * 1986-01-13 1987-07-18 松下電工株式会社 金属ベ−ス積層板の製造方法

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