TW202019247A - 金屬基底基板 - Google Patents

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石川史朗
野中荘平
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日商三菱綜合材料股份有限公司
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Abstract

一種金屬基底基板(2)，其係依序層合有金屬基板(10)、絕緣層(20)與電路層(40)之金屬基底基板(2)，其中前述絕緣層(20)含有樹脂，前述電路層(40)其膜厚為10μm以上且1000μm以下之範圍內，且單位以μm表示之平均結晶粒徑與單位以質量%表示之純度，滿足下述式(1)。 平均結晶粒徑/(100-純度)＞5 (1)

Description

金屬基底基板
本發明係關於金屬基底基板。 本案係基於2018年7月18日於日本申請的日本特願2018-134789號主張優先權，其內容援用於此。
作為用以構裝半導體元件等之電子零件的基板之一，已知有金屬基底基板。金屬基底基板，為依序層合有金屬基板、絕緣層，與電路層的層合體。電子零件係透過焊料而構裝於電路層上。如此的構成之金屬基底基板中，於電子零件所產生之熱，係透過絕緣層傳達到金屬基板，由金屬基板朝外部散熱。
金屬基底基板之絕緣層，一般而言係由含有絕緣性優良的樹脂，與熱傳導率優良的陶瓷粒子(熱傳導性填料)之絕緣性樹脂組成物所形成。絕緣層用之樹脂，係使用聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂、聚矽氧樹脂。例如，專利文獻1中，揭示使用含有40~80vol%之範圍內的熱傳導性填料之聚醯亞胺樹脂層作為絕緣層的金屬包覆層合體。又，專利文獻2中，揭示形成絕緣層的樹脂為含有聚二甲基矽氧烷骨架之聚矽氧樹脂，絕緣層中之無機填充材為45~60體積%，且無機填充材之25質量%以上為結晶性矽石的電路基板。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國專利第5665449號公報(B) [專利文獻2]日本國特開2017-152610號公報(A)
[發明所欲解決之課題]
而如專利文獻1所記載之金屬包覆層合體，一般而言熱膨脹率大，通常含有陶瓷之電子零件其熱膨脹率低。金屬包覆層合體與電子零件之熱膨脹率差距變大時，由於電子零件之開啟/關閉或外部環境所致之冷熱循環，對接合電子零件與金屬基底基板之焊料所賦予的應力增大，係有容易產生焊料龜裂之問題。
另一方面，專利文獻2所記載之聚矽氧樹脂，相較於聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂，彈性較低。但是，由於金屬基底基板之絕緣層中含有熱傳導性填料，故絕緣層之彈性相較於聚矽氧樹脂單質而言係會降低。因此，若僅使用聚矽氧樹脂作為絕緣層用之樹脂，難以充分減低因冷熱循環而對接合電子零件與金屬基底基板之焊料所賦予的應力。
本發明係有鑑於前述實情而為者，其目的為提供即使於透過焊料來構裝電子零件之狀態下賦予冷熱循環，亦不易產生焊料龜裂之金屬基底電路基板。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明之金屬基底基板，係依序層合有金屬基板、絕緣層，與電路層之金屬基底基板，其特徵為前述絕緣層含有樹脂，前述電路層其膜厚為10μm以上且1000μm以下之範圍內，且單位以μm表示之平均結晶粒徑與單位以質量%表示之純度滿足下述式(1)。 平均結晶粒徑/(100-純度)＞5　　(1)
依照本發明之金屬基底基板，由於電路層其膜厚為10μm以上且1000μm以下之範圍內，且平均結晶粒徑與純度滿足上述式(1)，故容易變形。因此，當賦予冷熱循環時，由於電路層會變形，故可緩和對焊料所賦予的應力，因此可抑制焊料龜裂之產生。
此處，本發明之金屬基底基板中，前述電路層，較佳為其前述平均結晶粒徑與前述純度滿足下述式(2)。 平均結晶粒徑/(100-純度)＞20　　(2) 此時，由於電路層滿足上述式(2)，更容易變形，因此可更確實地緩和對焊料所賦予的應力。
又，本發明之金屬基底基板中，前述電路層，較佳為其前述平均結晶粒徑為0.3μm以上。 此時，電路層由於平均結晶粒徑0.3μm以上而為大，因此構成電路層之金屬結晶粒彼此容易滑動。因而電路層更容易變形，因此可更確實地緩和對焊料所賦予的應力。
又，本發明之金屬基底基板中，前述電路層，較佳為其前述純度為99.99質量%以上。 此時，電路層由於純度為99.99質量%以上而為高，雜質含量少，故金屬結晶粒彼此容易滑動。因而電路層更容易變形，因此可更確實地緩和對焊料所賦予的應力。
又，本發明之金屬基底基板中，前述電路層較佳含有鋁。 此時，鋁由於藉由熱處理而平均結晶粒徑容易增大，因此可藉由熱處理而比較容易地提高抑制電路層所致之焊料龜裂產生的效果。 [發明之效果]
依照本發明，可提供即使於透過焊料來構裝電子零件之狀態下賦予冷熱循環，亦不易產生焊料龜裂之金屬基底基板。
以下，參照所附圖式來說明本發明之實施形態之金屬基底基板。 圖1為使用本發明之一實施形態之金屬基底基板的模組之概略截面圖。
圖1中，模組1，包含金屬基底基板2，與構裝於金屬基底基板2上之電子零件3。金屬基底基板2，為依序層合有金屬基板10、絕緣層20、密合層30，與電路層40之層合體。電路層40係形成為電路圖型狀。電子零件3係透過焊料4而接合於該形成為電路圖型狀之電路層40上。
金屬基板10係作為金屬基底基板2之基底的構件。金屬基板10，可使用銅板、鋁板及此等之層合板。
絕緣層20，為用以使金屬基板10與電路層40絕緣之層。絕緣層20係由含有絕緣性樹脂21與陶瓷粒子22(熱傳導性填料)之絕緣性樹脂組成物所形成。藉由使絕緣層20由含有絕緣性高的絕緣性樹脂21與熱傳導度高的陶瓷粒子22之絕緣性樹脂組成物所形成，可在維持絕緣性的同時，更加減低自電路層40至金屬基板10之金屬基底基板2全體的熱阻。
絕緣性樹脂21，較佳為聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂，或此等之混合物。聚醯亞胺樹脂及聚醯胺醯亞胺樹脂，由於具備醯亞胺鍵，故具有優良的耐熱性與機械特性。
陶瓷粒子22可使用矽石(silica)(二氧化矽)粒子、鋁礬土(alumina)(氧化鋁)粒子、氮化硼(BN)粒子、氧化鈦粒子、摻雜鋁礬土之矽石粒子、鋁礬土水合物粒子、氮化鋁粒子等。陶瓷粒子22，可一種單獨使用、亦可組合二種以上使用。此等陶瓷粒子之中，鋁礬土粒子就熱傳導性高的觀點為佳。陶瓷粒子22之形態並無特殊限制，較佳為微細之陶瓷粒子的凝集粒子，或單結晶之陶瓷粒子。
微細之陶瓷粒子的凝集粒子，可為一次粒子較弱地連結的黏聚物(agglomerate)、亦可為一次粒子較強地連結的凝聚物(aggregate)。又，亦可形成凝集粒子彼此進一步集合而得的粒子集合體。藉由使陶瓷粒子22之一次粒子形成凝集粒子，而分散於絕緣層20中，以陶瓷粒子22間之相互接觸而形成網路，熱容易於陶瓷粒子22之一次粒子間傳導，絕緣層20之熱傳導度提高。
微細之陶瓷粒子的凝集粒子之市售品，可使用AE50、AE130、AE200、AE300、AE380、AE90E(均為日本Aerosil股份有限公司製)、T400(Wacker公司製)、SFP-20M(Denka股份有限公司製)等之矽石粒子、Alu65(日本Aerosil股份有限公司製)、AA-04(住友化學股份有限公司製)等之鋁礬土粒子、AP-170S(Maruka公司製)等之氮化硼粒子、AEROXIDE(R)TiO2 P90(日本Aerosil股份有限公司製)等之氧化鈦粒子、MOX170(日本Aerosil股份有限公司製)等之摻雜鋁礬土之矽石粒子、Sasol公司製之鋁礬土水合物粒子等。
單結晶之陶瓷粒子，較佳為具有α鋁礬土(αAl2 O3 )之結晶構造的α鋁礬土單結晶粒子。α鋁礬土單結晶粒子之市售品，可使用由住友化學股份有限公司所販賣之Advanced Alumina(AA)系列之AA-03、AA-04、AA-05、AA-07、AA-1.5等。
絕緣層20之陶瓷粒子22之含量，較佳為5體積%以上且60體積%以下之範圍內。陶瓷粒子22之含量過少時，有絕緣層20之熱傳導性未充分提高之虞。另一方面，陶瓷粒子22之含量過多時，有絕緣性樹脂21之含量相對地減少，無法安定地維持絕緣層20的形狀之虞。又，係有陶瓷粒子22容易形成過度大的凝集粒子，使絕緣層20之密合層30側的表面粗度Ra增大之虞。為了確實地提高絕緣層20之熱傳導性，陶瓷粒子22之含量較佳為10體積%以上。又，為了確實地提高絕緣層20之形狀的安定性，降低表面粗度Ra，陶瓷粒子22之含量特佳為50體積%以下。 絕緣層20之膜厚並無特殊限制，較佳為1μm以上且200μm以下之範圍內、特佳為3μm以上且100μm以下之範圍內。
密合層30，為用以提高絕緣層20與電路層40之密合性的層。密合層30較佳為楊氏係數低、絕緣層20與電路層40之密合性高。密合層30之於25℃的楊氏係數，較佳為5GPa以下、特佳為0.01GPa以上且3GPa以下之範圍內。
密合層30較佳含有樹脂。樹脂可使用聚矽氧樹脂、環氧樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂。聚矽氧樹脂包含經導入各種有機基之改質聚矽氧樹脂。改質聚矽氧樹脂之例子，可列舉聚醯亞胺改質聚矽氧樹脂、聚酯改質聚矽氧樹脂、胺基甲酸酯改質聚矽氧樹脂、丙烯酸改質聚矽氧樹脂、烯烴改質聚矽氧樹脂、醚改質聚矽氧樹脂、醇改質聚矽氧樹脂、氟改質聚矽氧樹脂、胺基改質聚矽氧樹脂、巰基改質聚矽氧樹脂、羧基改質聚矽氧樹脂。環氧樹脂之例子，可列舉雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛清漆型環氧樹脂、脂肪族型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂等。此等之樹脂，可一種單獨使用、亦可組合二種以上使用。
密合層30，為了提高熱傳導性，亦可分散有熱傳導性填料。熱傳導性填料可使用陶瓷粒子。陶瓷粒子之例子，可列舉矽石(二氧化矽)粒子、鋁礬土(氧化鋁)粒子、氮化硼粒子、氧化鈦粒子、摻雜鋁礬土之矽石粒子、鋁礬土水合物粒子、氮化鋁粒子等。密合層30中之熱傳導性填料之含量，較佳為5體積%以上且60體積%以下之範圍內、特佳為10體積%以上且50體積%以下之範圍內。
密合層30之膜厚並無特殊限制，較佳為0.1μm以上且20μm以下之範圍內、特佳為0.5μm以上且5μm以下之範圍內。
電路層40，單位以μm表示之平均結晶粒徑與單位以質量%表示之純度，係滿足下述式(1)。 平均結晶粒徑/(100-純度)＞5　　(1)
平均結晶粒徑與純度較佳滿足下述式(2)、特佳滿足下述式(3)。 平均結晶粒徑/(100-純度)＞20　　(2) 平均結晶粒徑/(100-純度)＞200　　(3)
構成電路層40之金屬，隨著平均結晶粒徑增大，抑制差排的滑動之結晶粒界減少，因此有金屬結晶粒彼此容易滑動之傾向。因此，電路層40，隨著平均結晶粒徑增大，而變得容易變形。為了使電路層40容易更確實地變形，電路層40之平均結晶粒徑較佳為0.3μm以上、更佳為1.0μm以上、特佳為20μm以上且1000μm以下之範圍內。結晶粒徑若為0.3μm以下，則容易引起加工硬化，容易於焊料產生龜裂。結晶粒徑超過1000μm時，如此之試樣的製作困難，且亦不易操作。再者，電路層40之平均結晶粒徑，係藉由EBSD法(電子束背向散射繞射分析法)所測定之值。
又，構成電路層40之金屬，隨著純度高、雜質減少，而缺陷係減少，故有金屬結晶粒彼此容易滑動之傾向。因此，電路層40，隨著純度增高，變得容易變形。為了容易更確實地使電路層40變形，電路層40之純度，較佳為99質量%以上、更佳為99.99質量%以上、特佳為99.999質量%以上。再者，電路層40之純度，係藉由相減法(subtracting method)所測定之值。相減法，係指測定試樣中之雜質元素的含有率，將自100質量%減去雜質元素之含有率的值作為試樣純度之方法。本實施形態中，雜質元素之含有率，係藉由ICP-MS法測定，測定對象之雜質元素，為試樣中含有0.01質量ppm以上之元素。
電路層40之材料，可使用鋁、銅、銀、金、錫、鐵、鎳、鉻、鉬、鎢、鈀、鈦、鋅及此等金屬之合金。此等金屬之中，較佳為鋁、銅；特佳為鋁。電路層40之膜厚，為10μm以上且1000μm以下之範圍內、較佳為20μm以上且100μm以下之範圍內。電路層40之膜厚過薄時，有熱阻增高之虞。另一方面，電路層40之膜厚過厚時，有難以藉由蝕刻形成電路圖型之虞。又，電路層40之膜厚過厚時，有因構成模組1之各材料的熱膨脹係數之差異，對電路層40所賦予之熱應力增大，於冷熱循環中，絕緣層20與電路層40容易剝離之虞。
構裝於電路層40之電子零件3之例子，並無特殊限制，可列舉半導體元件、電阻、電容器、水晶振盪器等。半導體元件之例子，可列舉MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、LSI(Large Scale Integration)、LED(發光二極體)、LED晶片、LED-CSP(LED-Chip Size Package)。
接著，說明本實施形態之金屬基底基板2之製造方法。 本實施形態之金屬基底基板2，例如可藉由於金屬基板10上依序層合絕緣層20與密合層30，接著於密合層30上貼附電路層40的方法來製造。
於金屬基板10上，形成包含含有絕緣性樹脂21與陶瓷粒子22之組成物的絕緣層20之方法，可使用塗佈法或電沈積法。
塗佈法，為將含有絕緣性樹脂21、陶瓷粒子22與溶劑之絕緣層形成用塗佈液，塗佈於金屬基板10表面而形成塗佈層，接著將塗佈層加熱，乾燥而於金屬基板10上形成絕緣層20之方法。將絕緣層形成用塗佈液塗佈於金屬基板10表面之方法，可使用旋轉塗佈法、棒塗佈法、刀塗佈(knife coating)法、輥塗佈法、刮刀塗佈(blade coating)法、模塗佈法、凹版塗佈法、浸漬塗佈法等。
電沈積法，為於分散有具有電荷之絕緣性樹脂粒子與陶瓷粒子的電沈積液中，浸漬金屬基板10與電極，藉由對金屬基板10與電極之間施加直流電壓，於金屬基板10之表面使絕緣性樹脂粒子與陶瓷粒子電沈積而形成電沈積層，接著將電沈積層加熱、乾燥而於金屬基板10上形成絕緣層20之方法。電沈積液，例如可藉由對含有陶瓷粒子之絕緣性樹脂溶液，添加絕緣性樹脂之不良溶劑，使絕緣性樹脂析出來調製。絕緣性樹脂之不良溶劑例如可使用水。
於絕緣層20上形成密合層30之方法，可使用塗佈法。密合層30，可藉由將含有密合層形成用之樹脂、溶劑，與依需要添加之熱傳導性填料的密合層形成用塗佈液，塗佈於絕緣層20表面而形成塗佈層，接著將塗佈層加熱、乾燥而形成。將密合層形成用塗佈液塗佈於絕緣層20表面之方法，可使用旋轉塗佈法、棒塗佈法、刀塗佈法、輥塗佈法、刮刀塗佈法、模塗佈法、凹版塗佈法、浸漬塗佈法等。
電路層40，可藉由於密合層30上疊合電路層40，接著將電路層40一邊加壓一邊加熱而貼合。加熱較佳以電路層40不會氧化的方式，於非氧化性環境中(例如氮環境中、真空中)進行。
電路層40，較佳於貼合於密合層30之前，將平均結晶粒徑與純度調整為滿足上述式(1)。電路層40之平均結晶粒徑，例如可藉由熱處理來調整。鋁係藉由熱處理而平均結晶粒徑增大，變得容易變形。熱處理較佳於200℃以上且500℃以下之溫度進行。熱處理之時間係依加熱溫度而異，通常為5分鐘以上且500分鐘以下之範圍內。
依照作為如以上構成的本實施形態之金屬基底基板2，由於電路層40其膜厚為10μm以上且1000μm以下之範圍內，且平均結晶粒徑與純度滿足上述式(1)，因此容易變形。因此，賦予冷熱循環時，可藉由電路層40變形，而緩和對焊料所賦予的應力，故可抑制焊料龜裂的產生。
又，本實施形態之金屬基底基板2中，平均結晶粒徑與純度滿足上述式(2)，特佳為滿足式(3)時，電路層更容易變形，因此可更確實地緩和對焊料所賦予的應力。
又，本實施形態之金屬基底基板2中，電路層40之平均結晶粒徑為0.3μm以上時，構成電路層40之金屬結晶粒彼此容易滑動。因而，電路層40容易更確實地變形，故可更確實地緩和對焊料所賦予的應力。
又，本實施形態之金屬基底基板2中，電路層之純度為99.99質量%以上時，純度高、雜質之含量減少，因此金屬結晶粒彼此容易滑動。因而，電路層40容易更確實地變形，故可更確實地緩和對焊料所賦予的應力。
又，本實施形態之金屬基底基板2中，電路層40含有鋁時，可藉由熱處理，比較容易地提高抑制電路層40所致之焊料龜裂產生的效果。
以上，說明了本發明之實施形態，但本發明不限定於此，可在不脫離本發明之技術思想之範圍內適當變更。 例如，本實施形態中，係說明了於絕緣層20與電路層40之間設置密合層30的構成，但不限定於此。以絕緣層20單獨即可充分確保與電路層40之密合性時，亦可不設置密合層30。又，絕緣層20與密合層30之順序亦可相反。此時，可藉由製作依序層合有電路層40、絕緣層20、密合層30之層合體，並將該層合體之密合層30與金屬基板10以熱壓接進行壓接，來製造金屬基底基板。 [實施例]
以下藉由實施例來說明本發明之作用效果。
[本發明例1] 於容量300mL之可分離式燒瓶中給入4,4’-二胺基二苯基醚，及NMP(N-甲基-2-吡咯啶酮)。NMP量係調整為所得聚醯胺酸之濃度成為40質量%。於常溫攪拌，使4,4’-二胺基二苯基醚完全溶解後，每次少量地添加特定量的四羧酸二酐，使內溫不超過30℃。之後，於氮環境下持續16小時的攪拌，調製聚醯胺酸(聚醯亞胺前驅物)溶液。
準備鋁礬土粒子(平均粒子徑：0.5μm)作為陶瓷粒子(熱傳導性填料)。將所準備的鋁礬土粒子1.0g與NMP10g混合，超音波處理30分鐘，調製鋁礬土粒子分散液。
混合如上述般調製的聚醯胺酸溶液與鋁礬土粒子分散液，使藉由加熱所生成之固體物(絕緣層)中的鋁礬土粒子之含量成為30體積%，接著，以NMP稀釋，使混合物中之聚醯胺酸濃度成為5質量%。隨後將所得之混合物，使用Sugino Machine股份有限公司製Star Burst，藉由重複10次壓力50MPa之高壓噴射處理，進行分散處理，調製鋁礬土粒子分散聚醯胺酸溶液(絕緣層形成用塗佈液)。
將絕緣層形成用塗佈液，以棒塗佈法塗佈於厚度0.3mm，30mm×20mm之銅基板表面，以形成絕緣層形成用塗佈層，使藉由加熱所生成的絕緣層之膜厚成為10μm。接著，將形成有絕緣層形成用塗佈層之銅基板配置於加熱板上，以3℃/分鐘由室溫起昇溫至60℃，於60℃加熱100分鐘，進一步以1℃/分鐘昇溫至120℃，於120℃加熱100分鐘，使絕緣層形成用塗佈層乾燥。之後，將銅基板於250℃加熱1分鐘、400℃加熱1分鐘，製作附有絕緣層之銅基板。
以質量比1：6之比例混合聚醯胺醯亞胺(彈性率：2GPa)與NMP，使聚醯胺醯亞胺溶解，調製聚醯胺醯亞胺溶液(密合層形成用塗佈液)。 將密合層形成用塗佈液，以旋轉塗佈法塗佈於上述附有絕緣層之銅基板的絕緣層上，以形成密合層形成用塗佈層，使藉由加熱所生成的密合層之膜厚成為1μm。接著，將形成有密合層形成用塗佈層的附有絕緣層之銅基板加熱，使密合層形成用塗佈層乾燥，於絕緣層上形成密合層，得到依序層合有銅基板、絕緣層與密合層之層合體。
準備鋁箔(膜厚：40μm、尺寸：30mm×20mm )。該鋁箔係純度99.999431質量%、平均結晶粒徑0.2μm、平均結晶粒徑/(100-純度)為351。再者，鋁箔之純度及平均結晶粒徑係藉由下述方法測定。
(純度之測定方法) 將鋁箔以酸溶解，將所得的鋁藉由ICP-MS法測定溶液中之雜質元素含量。由所得之雜質元素含量，求得鋁箔中之雜質元素的合計含有率，以自100質量%減去雜質元素之合計含有率的值為鋁箔之純度。雜質元素為Na、Mg、Si、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Ba、Hf、W、Pt、Au、Pb、Bi。
(平均結晶粒徑之測定方法) 使用EBSD測定裝置(FEI公司製Quanta FEG 450、EDAX/TSL公司製OIM Data Collection)，與解析軟體(EDAX/TSL公司製OIM Data Analysis ver.5.3)，以電子束之加速電壓：15kV、測定間距：0.5μm、測定範圍：84μm×56μm、解析範圍：84μm×56μmm之條件，以EBSD法測定。
將所準備的鋁箔之一側的表面，浸漬於表面處理液(MEC股份有限公司製、AMALPHA A-10201M)2分鐘。接著，水洗由表面處理液中取出的鋁箔，浸漬於濃度5質量%之硫酸水溶液20秒進行中和後，再度水洗後乾燥，得到經表面處理之鋁箔。將經表面處理之鋁箔，以經表面處理的面接觸於密合層的方式疊合於上述層合體之密合層上，接著，一邊使用碳治具賦予5MPa之壓力，一邊於真空中於215℃之溫度加熱20分鐘，將密合層與鋁箔貼合。如此地，製作依序層合有銅基板、絕緣層、密合層與含鋁箔之電路層的金屬基底基板。
[本發明例2~23、比較例1~3] 除了使用膜厚、純度、平均結晶粒徑與平均結晶粒徑/(100-純度)為下述表1所示之值者作為鋁箔以外，係與本發明例1同樣地製作金屬基底基板。再者，本發明例2~5、7~23及比較例3中，藉由將鋁箔於300℃之溫度，以下述表1所示之熱處理時間進行熱處理，來調整平均結晶粒徑與平均結晶粒徑/(100-純度)。
[評估] 於金屬基底基板之電路層上，塗佈Sn-Ag-Cu焊料(千住金屬工業股份有限公司製：M705)，形成厚度100μm且2.5mm×2.5mm之焊料層，於該焊料層上，搭載2.5mm×2.5 mm見方之Si晶片，製作試驗體。對所製作之試驗體，賦予1循環為-40℃×30分鐘~150℃×30分鐘之冷熱循環3000循環。將冷熱循環賦予後之試驗體進行樹脂填埋，藉由研磨露出截面。觀察試驗體之焊料層的截面，測定焊料層所產生之龜裂的長度(μm)。其結果示於下述表1。
Figure 02_image001
電路層(鋁箔)之平均結晶粒徑與純度滿足前述式(1)之本發明例1~23之金屬基底基板，相較於不滿足前述式(1)之比較例1~2之金屬基底基板而言，冷熱循環賦予後之焊料層的龜裂長度變短。此可認為係因本發明例1~23之金屬基底基板中，於冷熱循環賦予時電路層變形，使對焊料層所賦予之應力緩和之故。特別是電路層之平均結晶粒徑與純度滿足前述式(2)，且平均結晶粒徑0.3μm以上，純度99.99質量%以上之本發明例2~5、7~12、21~23之金屬基底基板，冷熱循環賦予後之焊料層的龜裂長度為顯著短的0.2μm以下。又，電路層(鋁箔)之膜厚超過本發明之範圍的比較例3之金屬基底基板，於冷熱循環中，絕緣層與電路層剝離。
[本發明例24~26、比較例4] 除了使用膜厚、純度、平均結晶粒徑與平均結晶粒徑/(100-純度)為下述表2所示之值的銅箔以取代鋁箔以外，係與本發明例1同樣地製作金屬基底基板，測定冷熱循環賦予後之焊料層的龜裂長度。銅箔之平均結晶粒徑與平均結晶粒徑/(100-純度)，係藉由於300℃之溫度以下述表2所示之熱處理時間進行熱處理來調整。再者，銅箔之純度，除了使雜質元素為Na、Mg、Si、Al、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Ba、Hf、W、Pt、Au、Pb、Bi以外，係與鋁箔之純度同樣地進行測定。銅箔之平均結晶粒徑，係與鋁箔之平均結晶粒徑同樣地進行測定。
Figure 02_image003
於電路層使用銅箔的情況亦同樣地，電路層之平均結晶粒徑與純度滿足前述式(1)之本發明例24~26之金屬基底基板，相較於不滿足前述式(1)之比較例4之金屬基底基板而言，冷熱循環賦予後之焊料層的龜裂長度變短。特別是電路層之平均結晶粒徑與純度滿足前述式(2)，且平均結晶粒徑0.3μm以上，純度99.99質量%以上之本發明例25~26之金屬基底基板，冷熱循環賦予後之焊料層的龜裂長度為顯著短的0.2μm以下。
由以上之結果，確認到依照本發明例，可提供即使於透過焊料來構裝電子零件之狀態下，賦予冷熱循環，亦不易產生焊料龜裂之金屬基底基板。 [產業上之可利用性]
可提供即使於透過焊料來構裝電子零件之狀態下，賦予冷熱循環，亦不易產生焊料龜裂之金屬基底電路基板。
1:模組 2:金屬基底基板 3:電子零件 4:焊料 10:金屬基板 20:絕緣層 21:絕緣性樹脂 22:陶瓷粒子 30:密合層 40:電路層
[圖1]使用本發明之一實施形態之金屬基底基板的模組之概略截面圖。
1:模組
2:金屬基底基板
3:電子零件
4:焊料
10:金屬基板
20:絕緣層
21:絕緣性樹脂
22:陶瓷粒子
30:密合層
40:電路層

Claims (5)

  1. 一種金屬基底基板，其係依序層合有金屬基板、絕緣層，與電路層之金屬基底基板，其特徵為 前述絕緣層含有樹脂， 前述電路層其膜厚為10μm以上且1000μm以下之範圍內，且單位以μm表示之平均結晶粒徑與單位以質量%表示之純度滿足下述式(1)； 平均結晶粒徑/(100-純度)＞5   (1)。
  2. 如請求項1之金屬基底基板，其中前述電路層，其前述平均結晶粒徑與前述純度滿足下述式(2)； 平均結晶粒徑/(100-純度)＞20   (2)。
  3. 如請求項1或2之金屬基底基板，其中前述電路層，其前述平均結晶粒徑為0.3μm以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之金屬基底基板，其中前述電路層，其前述純度為99.99質量%以上。
  5. 如請求項1至4中任一項之金屬基底基板，其中前述電路層含有鋁。
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