JPS60171792A - 金属ベ−ス多層回路基板 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子機器に利用される熱伝導性の良好な金属
ベース多層回路基板に関するものである。

（従来例の構成とそのｒ４題点） 近年、電子機器分野においてＩＣ，ＬＳ１．パワー１−
ランジスタ等の発熱部品を含む多種多量の電子部品を低
コストで、いかに高密度かつ小型に実装できるかが大き
な命題となり、これに伴い技術的方向としては多層化、
高集積化の方向へ進んできている。このような電子回路
の多層化、高集積化の要求が強まる中で１回路基板の絶
縁性、耐電圧、放熱性等の特性の向上がより強く望まれ
、種々検討されている。

ここで、従来の多層基板の主なものについて記述する。

組成別にみると、アルミナ等のセラミック多層基板、ア
ルミニウム、鉄等の金属ベース上に高分子材料からなる
樹脂を絶縁層として回路を多層化する金属ベース多層基
板、エポキシ、フェノール等の樹脂基板上に樹脂絶縁層
でＬ路を多層化する樹脂多層基板がある。これらの多層
基板のうち、セラミック多層基板と樹脂を絶縁層として
使用する金属ベース多層基板について説明する。

まずセラミック多層基板方式では、焼成したセラミック
基板上に貴金属を主体とした配線導体層とガラス質の絶
縁層とを交互に印刷・焼成して完成する乾式製法の厚膜
多層方式、蒸着やスパッタ技術により製作する薄膜多層
方式、厚膜と薄膜技術の組み合わせで構成する多層方式
、及びグリーンシーｊ〜の段階で多層化する湿式製法の
セラミック多層基板方式が知られている。

第１の従来例として、前記湿式製法のセラミック多層基
板について図面を用いて説明する。第１図は、セラミッ
ク多層基板の断面を示したものであり、１はセラミック
基板、２は内層導体層、３は絶縁層、４はスルーホール
、５は最上層の導体層である。この方式は、アルミナの
グリーンシー１〜とタングステン又はモリブデンを主成
分とした導体ペーストを用いて多層化する。即ち、焼成
前のグリーンシートに導体ペーストとアルミナの絶縁ベ
ーストを交互に印刷した後焼結する方法であす、スルー
ホール形成も印刷で行う。このセラミック多Ｗｊ基板は
現在活発に検討されているが、多層基板に要求される諸
特性のうち、セラミック基板のもつ性質上機械的強度が
弱く、基板をあまり簿く、又大型なものにできない点、
さらに加工性が悪く、基板自体の製造コストも高いとい
う欠点をもっている。またこのような多層基板では熱放
散性が大きな問題となる。アルミナ等のセラミック基板
を使用した場合、材質上樹脂基板に比べて熱伝導は良い
が、やはり金属ベースのものより劣り、放熱性にも限界
があると言える。次に絶縁性に関しては、絶縁層として
アルミナ等の金属酸化物を使用しているためピンホール
発生により絶縁性が劣る。従って絶縁性艙良くするため
には絶縁層の膜厚をかなり厚くする必要があり、高密度
化という点からすると不利なものとなる。さらには、こ
の方式は内層導体形成後グリーンシート焼成を還元雰囲
気中で長時間行う必要があり、また最上層の導体と内層
導体の焼成雰囲気が異なり別処理を必要とし、プロセス
も複雑となって全体の製造コス＋−もかなり高くつくと
いう欠点がある。

次に２番目の従来例として、金属基板上に樹脂材料を絶
縁層として形成した金属多層基板について説明する。第
２図は、この方式により構成された多層基板の断面を示
したものである。６は金属基板、７は樹脂絶縁層、８は
導体層、９はスルーホールである。製造方法を簡単に説
明すると、アルミニウノ＼、鉄等の金属基板上に絶縁材
料として樹脂を用い、また導体形成には、銀ペーストの
印刷あるいはエツチングによるＩｉ１箔のパターン形成
を行い多層化する方式である。この方式は、絶縁層とし
て有機高分子材料である樹脂を使用しているため、耐電
圧は前記セラミック多層基板より劣る。しかし放熱性に
ついて考えてみると、ベース基板が金属であるため、！
！板自体の放熱性はセラミックより良いが、絶縁層の樹
脂材料の熱伝導性が良くない。このため全体としての放
熱性には限界があり、放熱性の向上をはかろうとすれば
絶Ｂ層の厚さを薄くしなければならない。さらに絶縁層
が樹脂であるので、耐電圧があまり良くないという欠点
が挙げられる。以上種々欠点を挙げたが。

この方式の長所としては、基板の加工性が良く。

使用材料が安価であり、前記セラミック多層方式に比へ
製造プロセスも簡単であり、設備も簡単なものですみ、
全体としての製造コストは大幅に低減さ４しると言える
。

（発明の目的） 本発明は、上記従来の欠点を解消するものであり、セラ
ミック多層基板よりも低コストで、絶縁層が薄い状態で
絶縁性が良く、また樹脂材料を絶縁層とした従来の金属
ベース多層基板よりも放熱性が良く、耐電圧が高く、さ
らに大きなパワーの発熱部品を従来通りに他の電子部品
と隣接して高密度に実装可能な高熱伝導型の金属ベース
多層回路基板を提供するものである。

（′９！明の構成） 本発明体の金属ベース多層回路基板は、金属ベースの少
なくとも一方の主面に絶縁層と回路導体層とを交互にそ
ｔＬぞれ２層以上積層したもので。

絶縁層のうち、内層絶縁層は高熱伝導性絶縁層からなり
、最上層の絶縁層は、低熱伝導性絶縁層と高熱伝導性絶
縁層とを選択的に配設したものかう構成されている。こ
れにより従来の多層基板の欠点を解消するものとなる。

すなわちセラミック多層基板よりも低コストで、絶縁層
が薄い状態でより絶縁性の良いものが得られ、また、樹
脂材料を絶縁層とした従来の金属ベース多層基板よりも
放熱性が良く、対電圧が高く、また大きなパワーの発熱
部品を従来通りに他の電子部品と隣接して高密度に実装
可能な多層基板が得られる。

（実施例の説明） 以下、実施例について図面を参照しながら説明する。第
３図は、本発明の一実施例を示したもので、６は金属基
板、１０は高熱伝導性絶縁層、１１は低熱伝導性絶縁層
、１２は導体層、１３はスルーホールである。最上層の
絶縁層では、　ＩＣ，ＬＳＩ、パワートランジスタ等の
高発熱部品を配置する部分には高熱伝導性絶縁層１０が
配設され、高発熱部品から過度な熱を受けては困る電子
部品（例えばチップ抵抗、チップコンデンサ、ダイオー
ド等）を配置する部分には、低熱伝導性’ｆ＠　縁、７
５１１が配設されている。内層の絶縁層は高熱伝導性絶
縁層１０である。

次に、製造方法について簡単に説明する。アルミニウム
等の金属基板６上に、接着性を有する有機高分子中に例
えばアルミナ、窒化ボロン、マグネシア等の金属酸化物
の粉末を分散しｔた組成物を、バーコータ、ロールコー
タ、スクリーン印刷等の方法で塗膜・硬（ヒし、高熱伝
導性絶縁層１０を形成する０次いでこの丑に、例えば低
温硬化型の銅ペーストを印刷して導体層１２を形成し、
さらＬこ導体層１２上にスルーホール用の穴のあしＸだ
高熱伝導性絶縁層１０を形成する。前記導体材料により
スルーホール１３を形成後、第２層目の導体層１２を形
成する。以上のように導体層、高熱伝導性絶縁層、スル
ーホールを順次繰り返した後、最上層の絶縁層として低
熱伝導性絶縁層１１と、高熱伝導性絶縁層１０とを選択
的に形成する。最後に、最上層の導体Ｍ１２を形成する
ことにより本発明の金属ベース多層回路基板が得られる
。この他種々の製造方法が可能であることは勿論である
。金属基板６としては安価で熱伝導率の人さいアルミニ
ウムあるいはアルマイト処理したアルミニウムを用いる
のが望ましい。

ここで、接着性を有する有機高分子２例えばエポキシ樹
脂にアルミナ、窒化ボロン、マグネシア等の全屈酸化物
粉末を分散した組成物を塗膜・硬化してなる絶縁層１０
は、熱伝導率が４Ｘ１０ｃａｌ／　ｏｎ、ｓｅｃ、ｔｈ
！Ｂ以」二あり、エポキシ樹脂のみからなるものに比べ
て１０倍以上である。このことは、絶縁性および耐電圧
特性を良くするために絶縁層膜を厚く形成しても、なお
かつ優汎た放熱特性が１９ら九るということである。以
」二辺ような本実施例の構成によると、高発熱部品から
の熟のほとんどが、熱抵抗の小さい上層の高熱伝導性絶
縁ＷＪ１０から下方の高熱伝導性絶縁層１０に向かって
垂直方向に流れ、−隣接する低熱伝導性Ｍ、［７１１の
方へ水平方向シこ伝わって流扛る熱が大幅に減少するこ
とになる。また、本発明の基板は多層構成であるから、
優れた放熱特性、絶縁性、耐電圧特性を備えているとと
もに、高パワーの高発熱部品を他の電子部品と隣接して
、より高密度に実装することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、金属ベースの少
なくとも一方の主面に絶縁層と回路導体層とを交互に、
それぞれ２層以１−積層した構成をとり、内層絶縁層が
高熱伝導性絶縁層からなり、最上層が低熱伝導性絶縁層
と高熱伝導性絶縁層とを選択的に配設したものであるか
ら、従来のセラミック多層基板に比較してコストを大幅
に低減することができるどともに、絶耘層力糧Ｖい状態
でも絶縁性に優れ、また樹脂材料を絶ｇ層とした従来の
金属ベース多層基板に比較して放熱性が良く、耐電圧が
高く、高パワーの発熱部品を従来通りに他の電子部品と
隣接して高密度に実装することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のセラック多層基板の断面図、第２図は
、従来の樹脂を絶縁層とした金属ベース多層基板の断面
図、第３図は、本発明の−・実施例の金属ベース多層回
路基板の断面図である。 ６　・・金属基板、１０・・・高熱伝導性絶縁層、１１
・・・低熱伝導性絶ＲＷＩ、】２・・・導体層、１３・
・スルーホール。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属ベースの少なくとも一方の主面に絶縁層と
   回路導体層とを交互にそれぞれ２層以上積層し、前記絶
   縁層は、内ＭＭＪｊｌｉ層が高熱伝導性絶縁層からなり
   、最上層の絶縁層が、低熱伝導性絶縁層と高熱伝導性絶
   縁層とを選択的に配設したものからなることを特徴とす
   る金属ベース多層回路基板。
2. （２）前記高熱伝導性絶縁層は、接着性を有する有機、
   α分子材料に無機充屓剤を分散した組成物を塗布・硬化
   してなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の金属ベース多層回路基板。
3. （３）　前記金属ベースは、アルミニウムまたはアルマ
   イト処理を施したアルミニウムからなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の金属ベース多層回路
   基板。