JPS63270133A - 回路用基板 - 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】 皮栗上立科里分野 本発明は、たとえば混成集積回路用として好適な回路用
基板に関する。

ｌ米亘茨玉 種々の能動部品、受動部品を一枚の回路基板上に集積し
電子的機能を実現させるものとして混成集積回路がある
が、混成集積回路に使用する回路用基板としては、従来
セラミック絶縁層と該層の下面にハンダ付けされた熱伝
導性金属基板層とからなるものが用いられている。しか
しながらこの回路用基板は、セラミック層と熱伝導性金
属基板層との熱膨張率が異なるために割れやすく大型基
板では使用できない、ペースト印刷にて回路を形成する
ために工程面でも材料面でもコスト高となる、などの問
題がある。

このために上記の基板材料に代わって、熱伝導性金属基
板層の上に有機高分子からなる絶縁層及び回路用金属箔
を接着剤により接着した構造のものが新たに提案されて
いる（たとえば特公昭４６−６２３５．特公昭４７−９
６５０など）、さらに銅箔回路上に実装されるトランジ
スター、抵抗体、コンデンサーなどの実装部品から放出
される熱を効果的に逃がすために、有機高分子絶縁層に
アルミナ、シリカ等の無機フィラーを充填することも提
案されている（たとえば実公昭４６−２５７５６、特開
昭５６−６２３８８など）。

°を　すべき−占 従来、これら有機高分子絶縁の回路基板は、一般的に稼
動電圧が比較的に低い用途（たとえば交流１００Ｖ以下
）に使用されてきたが、最近では２００Ｖ、４００Ｖあ
るいは８００Ｖ程度もの高電圧が常時印加される用途に
使用される場合が次第に多くなっている。

上記の有機高分子絶縁層は、回路から発生する熱を熱伝
導性金属基板層に逃げ易くすために一般に４０μ１１〜
１００μ請程度、厚くても２００μｍまでであり、仮に
４００ｖの電圧が常時印加されるとしても５ｋＶ／ｉｓ
（膜厚８０μｍ）〜１０ｋＶ／ｎ　（膜厚４０μ１１）
、８００ｖの場合は１０ｋＶ／龍〜２０ｋＶ／ｗもの非
常に大きな電界強度がかかることになる。多くの有機高
分子材料のコロナ開始電圧は、その膜厚にもよるが５０
０Ｖ前後であるために、このような高電圧下で使用され
るとコロナにより有機高分子絶縁層が漸次電気的に劣化
して絶縁破壊に至る。したがって、上記した高電圧下に
おいても安定した使用が可能な有機高分子絶縁の回路基
板の開発が要求されている。

−巾を解ンするための−。

上記の事情に鑑みて本発明は、耐電圧特性の優れた有機
高分子絶縁の回路基板を提供しようとするものである。

すなわち本発明は、少なくとも２５μｍの厚さを有し、
かつ無機フィラーを少なくとも３０重量部含有してなる
ポリイミド樹脂の絶縁層が無機フィラーを少なくとも３
０重量部含有してなる接着剤により熱伝導性金属基板層
に接着されてなることを特徴とする回路用基板である。

■ 数多くの絶縁材料を対象した本発明者らの研究から、少
なくとも２５μｍの厚さを有し、かつ無機フィラーを少
なくとも３０重量部含有してなるポリイミド樹脂絶縁層
は、広温度範囲において耐コロナ性が極めて優れいるこ
とがわかった。

また本発明においては、ポリイミド樹脂絶縁層は無機フ
ィラーを少なくとも３０重量部含有してなる接着剤を用
いて熱伝導性金属基板層に接着される。該接着剤は、多
量の含有無機フィラーのために熱伝導性に優れており、
このために銅箔などの回路層上に実装されるトランジス
ター、抵抗体、コンデンサーなどの実装部品から放出さ
れる熱を効果的に熱伝導性金属基板層に伝達する作用を
な−し、而してポリイミド樹脂絶縁層はその優れた耐コ
ロナ性および耐電圧強度を発揮する。

大嵐Ｍ 第１図は、本発明の実施例の断面図であって、ｌはアル
ミニウム、銅、鉄、綱などの熱伝導性金属からなる熱伝
導性金属基板層、２は無機フィラーを含有する接着剤層
、３は無機フィラーを含有するポリイミド樹脂絶縁層、
４は無機フィラーを含有する接着剤層、および５は銅、
ニッケル、銀、金などの導電性金属からなる回路層であ
る。

本発明において使用するポリイミド樹脂としては、マグ
ネットワイヤーの絶縁層構成用として知られているポリ
イミド樹脂の他にポリアミドイミド樹脂やポリエーテル
イミド樹脂など、イミド基を有する耐熱性の帰脂が用い
られる。たとえば下記のようなものが例示できる。

例１：下式（１）の構造を有するポリアミドイミド樹脂
（例：三菱化成社製のＴｏｒｌｏｎ　４０００Ｔ）例２
：下式（２）の構造を有するポリエーテルイミ例３：下
式（３）の構造を有するポリイミド樹脂（例：　Ｕｐｊ
ｏｈｎ社製のＰＩ−２０８０）上記の（１１〜（３）式
において、Ｒ，は、（ン（Ｈ□−分　２（濾Ｏ舎 などであり、Ｒ３またはＲ３は、それぞれなどであり、
Ｒ４は などである。

ポリイミド樹脂層に含有させる無機フィラーとしては、
１色縁性のあるもの、たとえばアルミナ、シリカ、チン
化ホウ素、チッ化ケイ素、チン化アルミニウム、マイカ
、酸化マグネシウムなどが使用できる。無機フィラーは
、その粒径が０．０５〜５μ園の範囲のもの、特に０．
０８〜２μ閑のものが好ましい。

無機フィラーの含有量は、ポリイミド樹脂中、一般に３
０重量％以上、特に３５重量％〜８０重量％が好ましい
、３０重量％より少ない含有量では、ポリイミド樹脂の
耐コロナ特性を改善する効果が乏しく、８０重量％以上
では無機フィラー分散ポリイミド樹脂の取り扱いが困難
になる。

無機フィラーを分散したポリイミド樹脂からなる絶縁層
の形成方法としては、前もってフィルム化した無機フィ
ラー分散ポリイミド樹脂をラミネートする方法、無機フ
ィラーを分散したポリイミド樹脂フェスを機械的にある
いは電着塗装方法などにより塗布し焼付る方法などにて
形成することができる。

上記ポリイミド樹脂絶縁層は、放熱性を良くするために
は薄い程好ましいが、余り薄くなると耐電圧強度が低下
し更に電気劣化に対して耐性が乏しくなるので、本発明
においては少なくとも２５μｍ以上有することが必要で
あり、特に少なくとも３０μｍ以上有することが好まし
い。

接着剤層２．５の接着剤としては、上記したポリイミド
樹脂などの有機高分子とアルミニウム、銅、鉄、鋼など
の熱伝導性金属からなる熱伝導性金属基板層との接着の
ために良好な接着作用を示すものであればその化学種を
問うことなく種々のものを使用することができる。たと
えばエポキシ樹脂、エポキシ樹脂をゴムやフェノールな
どで変性した樹脂、ポリイミド系接着剤などであり、市
販品ではＥＰＯＸ　ＡＨ−３３３、ＥＰＯＸ　ＡＨ−３
６６（三井石油化学社製）などがある。

接着剤に含有させる無機フィラーの種類、粒径などに関
してはポリイミド樹脂に含有させる無機フィラーについ
て上述したことがここでもあてはまる。無機フィラーの
含有量は、接着剤中、一般に３０重量％以上、特に３５
重量％〜８０重量％が好ましい、３０重量％より少ない
含有量では接着剤の熱伝導度を向上させる効果が乏しく
、したがって、このために回路層上の実装部品から放出
される熱を効果的に熱伝導性金属基板層に逃がす作用が
不充分となる。一方８０重量％以上では接着効果が低下
する傾向がある。

以下、実施例および比較例により本発明を一層詳細に説
明する。

実施例１ アルカリ溶液（１０％苛性ソーダー水溶液）にて表面処
理した厚さ２．０ｍｍのアルミニウム板、アルミナを約
３５重量％含有する５０μｍのポリイミドフィルム（Ｋ
ａｐｔｏｎ　２００　Ｘ　Ｔ、デュポン社製）の両面に
接着剤（三井石油化学社製の接着剤たるＥＰＯＸ　ＡＨ
−３３３にアルミナを３５重量％含有したもの）を塗布
乾燥したフィルム、および３５龍電解銅箔（そのマット
面を絶縁層側にする）の３シートを重ねて１８０℃×４
０分、３０ｋｇ／−の条件で熱プレスして、アルミニウ
ムベース銅張積層基板（接着剤の厚さ分を含めた絶縁層
の厚さニア５μｍ）を得た。

実施例２ 実施例１で使用のポリイミドフィルムの代わりにマイカ
を約４０重量％含有する５０μｍのポリイミドフィルム
（Ｋａｐｔｏｎ　　Ｘ　Ａ　−Ｍ　２５、デュポン社製
）を用いた以外は実施例１と全く同様の条件でアルミニ
ウムベース銅張積層基板（接着剤の厚さ分を含めた絶縁
層の厚さ二８０μｍ）を得た。

実施例３ フルミナ人（約３５重量％含有）の２５μｍ厚ポリイミ
ドフィルムを使用した以外は実施例１と全く同様の条件
でアルミニウムベース銅張積層基板（接着剤の厚さ分を
含めた絶縁層の厚さ＝５０μｍ）を得た。

実施例４ 接着剤として三井石油化学社製のＴ　Ａ　−１８５０に
チフ化ホウ素を５０重量％含有したものを用いた以外は
実施例１と全く同様の条件でアルミニウムベース銅張積
層板（接着剤の厚さ分を含めた絶縁層の厚さ二８０μ輌
）を得た。

比較例１ フィラーを添加していないポリイミドフィルム（Ｋａｐ
ｔｏｎ　２００　Ｈ）を使用する以外は実施例１と全（
同様の条件でアルミニウムベース銅張積層基板（接着剤
の厚さ分を含めた絶縁層の厚さ８８０８ｍ）を得た。

比較例２ エポキシ樹脂に粒径０．３μｍのアルミナを４（ｌｆｉ
ｔ％添加したものを表面処理したアルミニウム板に塗布
し、ｇ４箔を貼り合わせて絶縁層厚さ８０、ｃａｍのア
ルミニウムベース銅張積層基板（接着剤の厚さ分を含め
た絶縁層の厚さ８８０８ｍ）を得た。

比較例３ 接着剤として三片石油化学社製の接着剤たるＥＰＯＸ　
　ＡＨ−３３３（無機フィラー無添加）を用いた以外は
実施例１と全（同様の条件でアルミニウムベース銅張積
層基板（接着剤の厚さ分を含めた絶縁層の厚さニア５μ
ｍ）を得た。

実施例１〜４、比較例１〜３の各アルミニウムベース銅
張積層基板につき下記に示す方法でＶ−を特性並びに熱
抵抗特性を測定した。

Ｖ−を特性：各基板から採取した正方形の試料（１００
龍×１００鶴）につき、それぞれの銅箔層をエツチング
処理して試料の中央部に正方形（１０ｍ■Ｘ１０ｗｕ）
の銅箔層のみを残存させた試料（試料数：ｌＯ）を作成
した。この残存銅箔層とアルミニウムベースとの間に空
気中（温度：３０℃、相対湿度＝７０％）でＡＣ２ｋＶ
またはＡＣ３ｋＶを課電し、絶縁破壊するまでの時間（
単位：時間）を測定した。なお各試験試料は予備耐電圧
試験にて２ｋＶｘ１分間の課電に耐えるもののみを使用
した。

熱抵抗特性：各基板から採取した長方形の試料（３０ｍ
ｍｘ４ＯＮ）につき、それぞれの銅箔層をエツチング処
理して試料の中央部に長方形（１０龍Ｘ１４ｎ）の銅箔
層のみを残存させた試料を作成した。この残存銅箔層の
上にパワートランジスタ（Ｔｏ−２２０）を半田付けし
、アルミニウムベース基板の裏面にシリコーングリスを
薄く塗布して別途設けた広幅のヒートシンク板上に密着
設置した。該パワートランジスタに一定電力を供給して
発熱させると共に該ヒートシンク板の裏面を絶えず送風
機により空気をあてて冷し、パワートランジスタの温度
ＴＩとヒートシンク板の温度Ｔ２との差ΔＴを種々の供
給電力Ｐｃに対して測定した。ついでΔＴが３０℃とな
るときの熱抵抗ΔＴ／Ｐｃ　（’Ｃ／Ｗ）を求めた。

結果を下表に示す。

涜來 本発明は、少なくとも２５μｍの厚さを有し、かつ無機
フィラーを少なくとも３０重量部含有してなるポリイミ
ド樹脂の絶縁層が無機フィラーを少なくとも３０ｉｉ１
部含有してなる接着剤により熱伝導性金属基板層に接着
されてなる回路用基板であるが、該ポリイミド樹脂絶縁
層は、広温度範囲において耐コロナ性が極めて優れおり
、また該接着剤は熱伝導性に優れている。このために本
発明の回路用基板は、優れた耐コロナ性および耐電圧強
度を有し、さらに銅箔などの回路層上のトランジスター
、抵抗体、コンデンサーなどの実装部品から放出される
熱を効果的に放出可能である。

したがって本発明は、特にパワー用の回路用基板として
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の断面図であって、１は熱伝
導性金属からなる熱伝導性金属基板層、２は無機フィラ
ーを含有する接着剤層、３は無機フィラーを含有するポ
リイミド樹脂絶縁層、４は無機フィラーを含有する接着
剤層、５は導電性金属からなる回路層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２５μｍの厚さを有し、かつ無機フィラ
   ーを少なくとも３０重量部含有してなるポリイミド樹脂
   の絶縁層が無機フィラーを少なくとも３０重量部含有し
   てなる接着剤により熱伝導性金属基板層に接着されてな
   ることを特徴とする回路用基板。 ２、ポリイミド樹脂絶縁層が無機フィラーを少なくとも
   ３０重量部含有したフィルムからなる特許請求の範囲第
   １項に記載の回路用基板。