WO2009123125A1 - 絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュール - Google Patents

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WO2009123125A1
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insulating
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circuit
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健次 門田
健志 宮川
陽一 尾形
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電気化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid integrated circuit module on which surface-mounted electronic components such as a semiconductor element, a light emitting diode (LED) element, a chip resistor, and a chip capacitor are mounted, and is generated by a thermal load during the mounting process.
  • the present invention relates to a circuit design method for reducing warpage behavior and a hybrid integrated circuit module to which the circuit design method is applied.
  • the present invention also relates to an insulating metal base circuit board used therefor, and is particularly effective when applied to an insulating metal base circuit board having a small thickness.
  • circuit boards are used to realize surface mounting that enables miniaturization and labor saving during mounting, and hybrid integrated circuit modules in which various surface mount electronic components are mounted on these circuit boards. It is used.
  • an insulating metal base circuit board in which an insulating layer made of an epoxy resin or the like filled with an inorganic filler is provided on a metal plate and a circuit is provided on the insulating layer is used as a circuit board for mounting a highly exothermic electronic component. It has been.
  • various electronic devices are required to be lighter and thinner.
  • liquid crystal display devices have been made to make the screen thinner and more thin. Therefore, it is conceivable to use an insulating metal base circuit board that can efficiently arrange LED elements over a large area.
  • Various electronic components are joined to the circuit on the insulating metal base circuit board via solder, conductive resin, or the like.
  • the insulating metal base circuit board may show a warping behavior due to the thermal load during the mounting process. Conventionally, such warpage behavior has not been a particular problem.
  • liquid crystal display devices as disclosed in Patent Document 1 an effort has been made to realize a thinner screen as well as a larger screen. In such a case, the insulating metal base circuit board is required to be thinner and thinner. Then, there is a concern that the insulating metal base circuit board exhibits a warping behavior due to a thermal load during the mounting process, and that inconveniences such as insufficient bonding of solder and conductive resin occur.
  • Non-Patent Document 1 describes that a plastic substrate warps, and describes that the warpage can be suppressed by improving the linear expansion coefficient and Young's modulus of the substrate.
  • JP 2006-31014 A Sharp Technical Report No. 85 April 2003
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a circuit design method for reducing warpage behavior caused by a thermal load during a substrate mounting process, an insulated metal base circuit board using the circuit design method, and a circuit thereof
  • An object of the present invention is to provide a hybrid integrated circuit module using a substrate.
  • the present inventor has disclosed a room temperature corresponding to a mounting process for a hybrid integrated circuit in which electronic components are joined by soldering by changing various circuit patterns of various insulating metal base circuit boards in a thermoelastic-plastic analysis using a finite element method.
  • Various calculations were performed to load heat in the range of to 250 ° C.
  • warping occurs due to the thermal load on the structure, however, by devising the circuit design method, It has been found that warpage can be reduced.
  • the inventors have found that the warpage can be reduced by using the conductor metal not only as a circuit but also as a structural material.
  • the present inventor has conducted various experimental studies based on the above knowledge, and has obtained the following knowledge to reach the present invention.
  • the circuit design method of the present invention is characterized in that the outer shape of the insulating metal base circuit board is brought close to a simple shape by controlling the arrangement configuration of the conductor metal. Further, in the circuit design method of the present invention, by controlling the arrangement configuration of the conductor metal, the warpage can be further reduced by using the conductor metal not only as a (conductor) circuit but also as a structural material. .
  • the midpoint of each divided side is obtained.
  • a metal foil whose cross section is 50% or more and whose cross section is 20% or less and whose cross section is perpendicular to the side is 50% or more and 20% or less.
  • An insulating metal base circuit board is provided in which a conductive metal is provided via an insulating layer. According to the insulating metal base circuit board, it is possible to reduce the warping behavior caused by the thermal load.
  • an insulating metal base circuit board in which the rectangular area is 60% or more of the area of the main surface of the insulating metal base circuit board. According to the insulating metal base circuit board, uniform warpage can be induced, complex warpage can be controlled, and bonding failure of the bonding material in the mounting process can be eliminated.
  • an insulating metal base circuit board in which the area of the conductor metal is 50% or more of the area of the main surface of the insulating metal base circuit board. According to the insulating metal base circuit board, the warping behavior of the insulating metal base circuit board due to a thermal load during the mounting process can be reduced, and the bonding reliability of solder or conductive resin as a bonding material can be improved.
  • an insulating metal base circuit board in which a ratio of an area of a circuit portion to an area of the conductor metal is 5% or more and 50% or less. According to the insulating metal base circuit board, the warping behavior of the insulating metal base circuit board due to a thermal load during the mounting process can be reduced, and the bonding reliability of solder or conductive resin as a bonding material can be improved.
  • an insulating metal base circuit board in which an insulating film is formed over the insulating layer and the conductor metal is provided.
  • a hybrid integrated circuit module using the above insulating metal base circuit board is provided.
  • the circuit design method for an insulating metal base circuit board according to the present invention even when the board size is increased or the board thickness is reduced, the warping behavior caused by the thermal load during the mounting process is reduced.
  • the present invention can provide a highly reliable hybrid integrated circuit module that can reliably bond a bonding material for electronic components and does not cause peeling in the peripheral portion even under actual use. it can.
  • the insulated metal base circuit board according to the present invention has a specific structure in advance so that the hybrid integrated circuit module having the above characteristics can be easily obtained. Even with severe temperature changes under actual use conditions, it is possible to easily achieve a highly reliable feature without causing cracks in the bonding material such as solder and conductive resin and its peripheral part.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a hybrid integrated circuit module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 1.
  • the cross-sectional schematic which shows another example of the hybrid integrated circuit module of this invention.
  • the figure which shows distribution of the circuit occupation rate of the conductor circuit of the insulated metal base circuit board which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the plane conceptual diagram which shows the largest rectangle which can be taken in the main surface of the insulated metal base circuit board based on this invention.
  • 1 is a schematic plan view of a hybrid integrated circuit module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view along B-B ′ in FIG. 6.
  • the plane schematic diagram of the hybrid integrated circuit module concerning the comparative example of the present invention.
  • the present inventors have reduced the warpage behavior due to the thermal load during the mounting process of a thin and large insulating metal base circuit board, and a circuit design method for improving the bonding reliability of solder and conductive resin, and In order to find the insulating metal base circuit board used and the hybrid integrated circuit module using the circuit board, as a result of intensive studies on the mounting method, circuit board structure, and materials, the circuit arrangement configuration and outer shape of the insulating metal base circuit board were controlled. In some cases, the inventors have obtained the knowledge that a circuit board capable of reducing warpage behavior due to a thermal load during the mounting process can be obtained, and the present invention has been achieved.
  • the present invention controls the arrangement and outer shape of the conductor metal, and also controls the arrangement and arrangement of the conductor metal so that the conductor metal is used not only as a circuit but also as a structural material. This is based on the knowledge that an insulating metal base circuit board capable of reducing warpage behavior due to a thermal load and a hybrid integrated circuit module using the circuit board can be obtained.
  • An insulated metal base circuit board is divided when a rectangular short side or long side defined to have a maximum area within the main surface of the insulated metal base circuit board is divided into 100 parts.
  • the cross section with a circuit occupancy ratio of 50% or more is 50% or more
  • the cross section with a circuit occupancy ratio of 20% or less is 20%.
  • This is an insulating metal base circuit board in which a conductive metal 2 is provided on a metal foil 4 via an insulating layer 3 (insulating layer (A)).
  • FIG. 1 is a plan view showing a hybrid integrated circuit module according to an embodiment of the present invention.
  • the surface mount electronic component 1 is mounted on the circuit 2, and the circuit 2 is formed on the insulating layer (A) 3.
  • A-A ′ is a straight line perpendicular to one side of a rectangle defined to have the largest possible area in the main surface of the insulating metal base circuit board.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the circuit plane at the A-A ′ portion in FIG.
  • the insulating metal base circuit board is provided with an insulating layer (A) 3 on one main surface of the metal foil 4, and the circuit 2 is formed on the insulating layer (A) 3.
  • the hybrid integrated circuit module has a structure in which the surface mount electronic component 1 is arranged and mounted on a desired portion of an insulating metal base circuit board via a bonding material 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a hybrid integrated circuit module according to another embodiment of the present invention.
  • the insulating layer (A) 3 is provided on one main surface of the metal foil 4, the conductor circuit 2 is formed on the insulating layer (A) 3, and a circuit portion that does not use a bonding material and
  • the insulating layer (B) 6 is disposed on the insulating layer (A) 3.
  • the hybrid integrated circuit module according to this embodiment has a structure in which the surface mount electronic component 1 is disposed and mounted on a desired portion of the circuit of the insulating metal base circuit board via the bonding material 5.
  • FIG. 4 shows the circuit occupancy with respect to the relative position on L1 in FIG. That is, when the rectangular short side or long side defined to have the maximum area that can be taken in the main surface of the insulating metal base circuit board is divided into 100, it passes through the midpoint of each divided side and to the side. Each circuit occupancy in a vertical section is shown.
  • FIG. 5 is a conceptual plan view showing the maximum rectangle that can be taken in the main surface of the insulating metal base circuit board of various shapes. If the main surface of the circuit board has such a shape, the rectangle R defined to have the maximum area that can be taken within the main surface of the insulated metal base circuit board is defined as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view showing an example of a hybrid integrated circuit module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the circuit board taken along line B-B ′ in FIG.
  • FIG. 8 shows a plan view of a circuit board as a comparative example of the present invention.
  • the conductor metal includes a circuit portion through which a current flows to drive an electronic / electrical element and a non-circuit portion that is not electrically used.
  • any one of copper, aluminum, nickel, iron, tin, gold, silver, molybdenum, titanium, an alloy containing two or more of these metals, or the metal or the alloy is used.
  • the used clad foil or the like can be used.
  • the manufacturing method of the said metal foil may be produced by an electrolytic method or a rolling method.
  • metal plating such as Ni plating, Ni—Au plating, solder plating, etc. may be applied on the metal foil.
  • the surface of the metal foil in contact with the insulating layer (B) can be appropriately selected from surface treatment such as sandblasting, etching, various plating treatments, and coupling agent treatment. It is.
  • the thickness of the conductor metal and / or conductor circuit is preferably 0.005 mm to 0.400 mm, more preferably 0.01 mm to 0.30 mm. If the thickness of the conductor metal is 0.005 mm or more, a sufficient conduction circuit as a circuit board can be secured, and if it is 0.400 mm or less, problems in the manufacturing process of circuit formation do not occur.
  • the conductor metal may be composed of a single metal foil or may be composed of a clad foil in which two or more metal layers are laminated.
  • circuit occupation ratio In the present invention, the circuit occupancy of the conductor metal is the cross-sectional schematic diagram shown in FIG. 100 ⁇ (Wc / Ws) [%].
  • Ws is the length of the insulating layer or the metal foil in a cross section passing through the center of gravity of the insulating metal base circuit board on the circuit surface side.
  • the total length of the conductor metal defined by
  • the circuit occupation ratio is 80%.
  • a rectangular shape is assumed on the main surface of a circuit board on which a conductor circuit is provided so that the area is maximized, and when the short side or long side of the rectangle is divided into 100 parts, From the point, the circuit occupation ratio of the conductor circuit in a cross section perpendicular to the side is defined.
  • the main surface means a surface on which a conductor metal to be a circuit is formed.
  • the cross section is also substantially perpendicular to this main surface.
  • the “rectangle defined to have the maximum area that can be taken within the main surface of the insulating metal base circuit board” means that when the rectangle is assumed on the main surface of the circuit board as shown in FIG. This means a rectangle that fits in the main surface of and has the largest area.
  • the circuit occupancy is 50% or more in a cross section passing through the midpoint of each divided side and perpendicular to the active piece.
  • the cross-section to become is 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more. That is, when the short side or long side of a rectangle is divided into 100, the cross section having a circuit occupation ratio of 50% or more out of 100 cross sections is 50 or more, preferably 60 or more, more preferably 70 or more. To do.
  • the cross section where the circuit occupancy is 20% or less is 20% or less of the short side or long side of the rectangle, preferably 15% or less, more preferably 10% or less.
  • a maximum rectangle is assumed in the main surface of the insulated metal base circuit board (for example, a rectangle as shown in FIG. 5 is assumed), and one side L1 of the rectangle is
  • the circuit occupancy ratio of the conductor metal in the cross section of the vertical circuit board is obtained every 1/100 of the length of L1, it is as shown in FIG.
  • the ratio of cross sections with a circuit occupancy of 50% or more is 70%.
  • the ratio of the cross section where the circuit occupation ratio is 20% or less is 3%.
  • the ratio of the rectangular area to the main surface of the insulating metal base circuit board is as follows. It is 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 90% or more. As a result, uniform warpage can be induced, complex warpage can be controlled, and bonding defects of the bonding material in the mounting process can be eliminated.
  • the area of the conductor metal of the present invention is 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more of the area of the circuit surface of the insulating metal base circuit board.
  • the conductor circuit When a conductor circuit is formed on a substrate, the conductor circuit is usually formed in a portion to be used electrically, such as a circuit for supplying a driving current or a signal current or a circuit for applying a potential. Therefore, when the substrate is enlarged, the area of the conductor circuit may be 20% or less as shown in FIG. However, in this case, the insulated metal base circuit board may bend due to the thermal load during the mounting process, and there is a risk that inconveniences such as insufficient bonding of solder or conductive resin as a bonding material may occur. high.
  • a conductive metal (non-circuit portion) is formed as a structural material as shown in part a of FIG.
  • it is 60% or more, more preferably 70% or more, thereby reducing the warping behavior of the insulating metal base circuit board due to the thermal load during the mounting process, and joining reliability of solder or conductive resin as a joining material Can be improved.
  • a conductor metal is formed as a structural material as shown in FIG. 6A, and the area of the conductor metal is the surface of the insulating metal base circuit board circuit surface.
  • the proportion of the area of the circuit portion in the area of the conductor metal is 50% or less, preferably 45% or less, and more preferably 40% or less.
  • the proportion of the area of the circuit portion is less than 5%, it is not practical as a circuit board.
  • the thermal conductivity of the insulating layer (A) is 0.5 W / mK or more, preferably 1 W / mK or more, and more preferably 1.5 W / mK or more.
  • An insulating metal base circuit board using an insulating layer having a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more efficiently dissipates heat generated from electronic components to the back side of the insulating metal base circuit board, and further dissipates heat to the outside. As a result, it is possible to provide a long-life hybrid integrated circuit module while reducing the heat storage of the electronic component, reducing the temperature rise of the electronic component.
  • the withstand voltage between the conductor circuit and the metal foil is 1 kV or more, desirably 1.5 kV or more, more desirably 2 kV or more.
  • the withstand voltage is 1 kV or more, the electronic component can be stably operated when the electronic component is mounted.
  • the insulating layer (A) preferably has a product of the storage elastic modulus and the coefficient of thermal expansion of 1 kPa / K to 10 MPa / K in the temperature range of 200 K to 450 K, preferably 10 kPa / K to 1 MPa / K. Those are particularly preferred. If the product of the storage elastic modulus and the thermal expansion coefficient is 1 kPa / K or more, the handling is easy, and if the product of the storage elastic modulus and the thermal expansion coefficient is 10 MPa / K or less, the burden on the bonding material is reduced. it can.
  • the thickness of the insulating layer (A) is preferably 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, more preferably 80 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less. If the thickness of the insulating layer (A) is 50 ⁇ m or more, electrical insulation can be ensured, and if it is 400 ⁇ m or less, heat dissipation can be sufficiently achieved, which can contribute to miniaturization and thickness reduction.
  • the resin used for the insulating layer (A) may be any resin as long as it is excellent in heat resistance and electrical insulation, but a thermosetting resin is preferable from the viewpoint of heat resistance and dimensional stability.
  • a thermosetting resin an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, an acrylic resin, or the like can be used.
  • a material mainly containing a bifunctional epoxy resin and a polyaddition type curing agent excellent in bonding strength and insulation between the metal foil and the conductor circuit in the cured state is preferable while containing an inorganic filler.
  • the polyaddition type curing agent acid anhydrides and phenols having excellent mechanical and electrical properties are preferable.
  • the compounding amount of the polyaddition type curing agent is such that the active hydrogen equivalent is 0.8 to 1 with respect to the epoxy equivalent of the epoxy resin contained in the thermosetting resin in order to ensure the mechanical and electrical properties of the insulating layer. It is preferable to add so that it may be doubled.
  • a flexible epoxy resin such as a non-flexible epoxy resin such as a bisphenol F type epoxy resin or a dimer acid epoxy resin can be used.
  • An epoxy resin previously modified with acrylic rubber or the like can also be used.
  • a non-flexible curing agent such as a phenol resin or a flexible curing agent such as an aliphatic hydrocarbon diamine may be used, and these curing agents may be combined with an epoxy resin.
  • curing agents may be used.
  • the epoxy resin examples include known epoxy resins such as naphthalene type, phenylmethane type, tetrakisphenolmethane type, biphenyl type, and bisphenol A alkylene oxide adduct type epoxy resins.
  • an epoxy resin in which the main chain has a polyether skeleton and is linear is preferable.
  • the epoxy resin whose main chain has a polyether skeleton is a bisphenol A type, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type hydrogenated epoxy resin, polypropylene glycol type epoxy resin, polytetramethylene glycol type epoxy.
  • Examples thereof include aliphatic epoxy resins typified by resins, polysulfide-modified epoxy resins, and the like, and a plurality of these can be used in combination.
  • a resin having high electrical insulation and thermal conductivity and high heat resistance can be obtained by using bisphenol A type epoxy resin alone or in combination with other epoxy resins. A cured body can be obtained.
  • the epoxy equivalent is more preferably 300 or less. This is because if the epoxy equivalent is 300 or less, it is possible to prevent a decrease in Tg due to a decrease in crosslink density, which is observed when the polymer type is obtained, and hence a decrease in heat resistance. Further, when the molecular weight is increased, the liquid state becomes a solid state, and it becomes difficult to blend the inorganic filler into the curable resin, and the problem that a uniform resin composition cannot be obtained can be avoided.
  • the epoxy resin preferably has a hydrolyzable chlorine concentration of 600 ppm or less.
  • the hydrolyzable chlorine concentration is 600 ppm or less, sufficient moisture resistance as a metal base circuit board can be exhibited.
  • a curing agent to the epoxy resin.
  • the curing agent one or more selected from the group consisting of aromatic amine resins, acid anhydride resins, phenol resins and dicyanamide can be used.
  • the addition amount of the curing agent is preferably 5 to 50 parts by mass, and more preferably 10 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. If the addition amount of the curing agent is 5 parts by weight or more, the curing rate is slow and there is no possibility of adversely affecting the workability during production, and if the addition amount of the curing agent is 50 parts by weight or less, the epoxy resin It can be cured without impairing properties (such as heat resistance).
  • a curing catalyst can be used as necessary, generally, as the curing catalyst, an imidazole compound, an organic phosphate compound, a tertiary amine, a quaternary ammonium, or the like is used, and any one or more are selected. be able to.
  • an imidazole compound, an organic phosphate compound, a tertiary amine, a quaternary ammonium, or the like is used, and any one or more are selected. be able to.
  • the addition amount of a curing catalyst since it changes with curing temperature, Generally it is preferable that they are 0.01 mass part or more and 5 mass parts or less with respect to 100 mass parts of epoxy resins. If the addition amount of the curing catalyst is 0.01 parts by mass or more, it is sufficiently cured, and if it is 5 parts by mass or less, the degree of curing in the circuit board manufacturing process can be easily controlled.
  • the insulating layer (A) may contain various auxiliary agents such as inorganic fillers, dispersing agents such as coupling agents, and viscosity adjusting aids such as solvents, as long as they do not contradict the purpose of the present invention. And can be added.
  • auxiliary agents such as inorganic fillers, dispersing agents such as coupling agents, and viscosity adjusting aids such as solvents, as long as they do not contradict the purpose of the present invention. And can be added.
  • the inorganic filler contained in the insulating layer (A) is preferably an electrically insulating and heat conductive material, such as silicon oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and magnesium oxide. Used. These inorganic fillers can be used alone or in combination.
  • the inorganic fillers aluminum nitride and boron nitride are preferable because of their high thermal conductivity. Further, the use of silicon oxide or boron nitride makes it possible to keep the dielectric constant of the cured body low, and it is preferable because it is easy to ensure electrical insulation when used as a heat dissipation material for electric and electronic parts used at high frequencies. Furthermore, in order to improve handling property and fluidity, the particle shape of the inorganic filler preferably has an aspect ratio close to 1. When coarse particles and fine particles are mixed together, it is possible to achieve a higher packing than when crushed particles or spherical particles are used alone, which is more preferable.
  • a plurality of particle groups such as coarse particles and fine particles can be mixed and used for the purpose of improving the heat conduction characteristics of the insulating layer.
  • coarse particle powder having an average particle diameter of 5 ⁇ m or more and fine particle powder of less than 5 ⁇ m.
  • the ratio of the coarse particle powder to the fine particle powder is preferably 40 to 98% by volume, more preferably 50 to 96% by volume with respect to the whole inorganic filler.
  • the amount of the inorganic filler added is preferably 40 to 75% by volume in the resin composition forming the insulating layer (A). If the added amount of the inorganic filler is less than 40% by volume, the effect of heat dissipation may be reduced, and the practical use may be limited. If the added amount exceeds 75% by volume, dispersion in the resin becomes difficult, and adhesiveness is increased. This is because the withstand voltage and the withstand voltage decrease due to remaining voids.
  • the sodium ion concentration in the inorganic filler is preferably 500 ppm or less, and more preferably 100 ppm or less. If the sodium ion concentration in the inorganic filler exceeds 500 ppm, the migration of ionic impurities may occur at high temperatures and under DC voltage, and the electrical insulation properties may tend to decrease.
  • the metal foil is made of aluminum, iron, copper, an alloy of these metals, or a clad material thereof, and any of them may be used, but aluminum, copper, or an alloy thereof is preferable in consideration of heat dissipation. Further, if necessary, surface treatment such as sandblasting, etching, various plating treatments, coupling agent treatment, etc. can be appropriately selected on the adhesion surface side with the insulation layer in order to improve adhesion with the insulation layer. . Furthermore, it is also possible to make a metal foil into a circuit by using the above-described technology for forming a conductor circuit.
  • the thickness of the metal foil is preferably 0.013 mm or more. More preferably, it is 0.05 mm or more. If the thickness of the metal foil is 0.013 mm or more, wrinkles will not occur during handling.
  • the upper limit is not technically limited, but when it is 0.5 mm or less, it is suitable as a circuit board on which an LED for a backlight of a liquid crystal device is mounted. However, when the thickness of the metal foil exceeds 3 mm, insulation is achieved. The use as a metal base circuit board is not found and is not practical.
  • Insulating layer (B) In the hybrid integrated circuit module according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a circuit portion that does not use a bonding material and a structure in which an insulating layer (B) 6 is disposed on the insulating layer (A) 3 are used.
  • Insulating layer (B) 6 (insulating film) is a solder for specifying the location of the bonding material when electronic components such as LED elements, chip resistors and chip capacitors are fixed by a bonding material such as solder or conductive resin. Used as a resist.
  • the insulating layer (B) 6 (insulating film) is made into a white film, the reflectance with respect to light is made high, and it can also be used as a planar light source by combining with an LED element.
  • the flat light source can be used as various illuminations, and as a backlight for various liquid crystal panels such as a television, a personal computer, and a mobile phone.
  • the total thickness of the insulating layer (B) is about 10 to 500 ⁇ m.
  • the thickness of 10 to 100 ⁇ m is preferable because it has an advantage that an insulating metal base circuit board can be manufactured with high productivity.
  • the resin used for the insulating layer (B) is an epoxy resin in the case of a thermosetting solder resist, an acrylic resin in the case of an ultraviolet curable solder resist, and an epoxy resin and an acrylic resin in the case of an ultraviolet / heat combined solder resist. The combined use is desirable.
  • the insulating layer (B) (insulating film) is a white film, has a high reflectance with respect to light, and can be used as a planar light source by combining with an LED element.
  • the flat light source can be used as various illuminations, and as a backlight for various liquid crystal panels such as a television, a personal computer, and a mobile phone.
  • the white film has a reflectance of 70% or more for a visible light region of 400 to 800 nm, and in a more preferable embodiment, the white film has a reflectance of 80% or more for 450 to 470 nm, 520 to 570 nm, and 620 to 660 nm. It is preferable to have a reflectance from the viewpoint of effective use of LED irradiation light.
  • the white film can be obtained by blending a white pigment into a resin composition containing a photocurable resin or a thermosetting resin.
  • Epoxy resins, acrylic resins, and mixtures thereof are preferably used as the photocurable resin and thermosetting resin, but are not limited thereto.
  • the white pigment contained in the white film preferably contains at least one selected from zinc oxide, calcium carbonate, titanium dioxide, aluminum oxide, and smectite.
  • titanium dioxide has the highest refractive index and is more preferable when used for increasing the light reflectance of the substrate.
  • anatase type and rutile type are known, but rutile type is excellent in stability, so photocatalytic action is weak, and deterioration of resin components is suppressed compared to other structures. Therefore, it can be used suitably.
  • what surface-treated titanium dioxide and suppressed photocatalytic action can use it conveniently.
  • Typical examples of the surface treatment include coating with silicon dioxide, aluminum hydroxide or the like.
  • the average particle diameter is preferably 0.30 ⁇ m or less in order to increase the light scattering efficiency.
  • zinc oxide is a material having both a high refractive index and a high heat dissipation property, and is more preferable when used to increase the reflectivity and heat dissipation property of the substrate.
  • the average particle diameter is preferably 0.35 ⁇ m or less.
  • the amount added is preferably 5 to 50% by volume, more preferably 5 to 30% by volume, based on the entire insulating layer. If it is 5% by volume or more, a sufficient effect of improving the reflectivity can be obtained, and if it is 50% by volume or less, dispersion does not become impossible in the operation of forming the insulating layer.
  • Insulating metal base circuit board manufacturing method Regarding the method for producing an insulating metal base circuit board according to the present invention, a plurality of insulating materials obtained by appropriately adding an additive such as a curing agent to a resin containing an inorganic filler are prepared, and on the metal foil and / or the metal foil for a conductor circuit There is a method in which a circuit is formed by etching or the like from a metal foil, after applying a heat treatment or the like, if necessary, while applying a single layer or multiple layers, and then curing.
  • an additive such as a curing agent
  • a sheet made of an insulating material is prepared in advance, and obtained by a conventionally known method such as a method of forming a circuit by etching after pasting a metal foil or a metal foil for a conductor circuit through the sheet. it can.
  • a solder resist or white film that becomes the insulating layer (B) may be applied on the insulating metal base circuit board and cured by heat and light. At this time, no coating film is formed on the circuit portion where the bonding material for the surface mounting component is bonded.
  • a hybrid integrated circuit module using an insulating metal base circuit board according to the present invention has a structure in which a plurality of conductive metals are provided on an insulating metal base circuit board. For example, an LED element is formed on the conductor circuit of the circuit board.
  • An electronic component such as a semiconductor chip or a resistor chip is fixed by a bonding material such as solder or conductive resin, and includes the above-described illumination and backlight.
  • the hybrid integrated circuit module is used while being fixed to a casing, but may be attached to various resin cases made of PPS (polyphenylene sulfide) or the like, or may be embedded in an epoxy resin or the like.
  • the electronic component may be provided on one conductor circuit, or one electronic component may be provided across two or more conductor circuits.
  • a surface mount component or the like may be bonded using a bonding material at a desired position.
  • the bonding material may be solder or conductive resin as long as it joins the electronic component and the conductor metal.
  • the bonding material when solder, the electronic component and the metal are acceptable. This is preferable because the bonding strength with the base circuit board is high, and thus heat generated from the electronic component is easily dissipated.
  • the bonding material when solder, the solder may be various binary and ternary solders containing lead-tin, but various binary and ternary solders not containing lead, such as gold, silver, copper, etc. , Solder containing tin, zinc, bismuth, indium, antimony, or the like.
  • the bonding material is a conductive resin
  • the epoxy or acrylic resin contains one kind of conductive material such as metal such as gold, silver or copper, or graphite, conductive material such as these metal or graphite It may contain two or more types.
  • the insulating layer is composed of one or more unit insulating layers, and the unit insulating layer may be a single layer or a plurality of unit insulating layers.
  • the insulating layer preferably contains various inorganic fillers in order to maintain high heat dissipation of the circuit board.
  • the insulating layer has a multilayer structure, it is composed of at least two types of unit insulating layers in which the kind of resin, the kind of inorganic material, the kind of additive to the resin, etc., or the quantitative ratio thereof is changed. Has been.
  • the unit insulating layer is composed of three or more layers, even if any unit insulating layer has a different composition, adjacent unit insulating layers have different compositions and non-adjacent unit insulating layers have the same composition. It does not matter.
  • Example 1 to 16 A coating layer was formed on a 35 ⁇ m thick copper foil so that the thickness after curing was 150 ⁇ m.
  • 50 parts of phenol novolak manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, "TD-2131" is used as a curing agent with respect to 100 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin, "EP-828").
  • crushed coarse particles of silicon oxide having an average particle size of 1.2 ⁇ m manufactured by Tatsumori Co., Ltd., “A-1”
  • crushed coarse particles of silicon oxide having an average particle size of 10 ⁇ m crushed coarse particles of silicon oxide having an average particle size of 10 ⁇ m (Tatsumori) "5X” manufactured by the company) was combined so that the volume ratio of the insulating layer was 56% by volume (spherical coarse particles and spherical fine particles had a mass ratio of 7: 3).
  • a 200 ⁇ m thick aluminum foil was laminated on the coating layer (insulating layer), and the coating layer was cured by heating to obtain an insulating metal base substrate.
  • a predetermined position is masked with an etching resist and the copper foil is etched, and then the etching resist is removed to form a copper circuit, which can be taken in the main surface of the insulating metal base circuit substrate.
  • An insulating metal base circuit board having a maximum rectangle of 350 mm ⁇ 350 mm was used.
  • the mask pattern for the etching resist was changed to be Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 8.
  • the pattern of FIG. 1 is Example 4, and the pattern of FIG.
  • the ratio of the circuit occupancy of the conductor circuit in the circuit board cross section perpendicular to the side of the maximum rectangle is 50% or more
  • the ratio of the circuit occupancy is 20% or less
  • the area of the maximum rectangle Table 1 shows the ratio of the area occupied by the circuit board main surface area.
  • a white solder resist was applied on the insulating metal base circuit board and cured with heat and light. At this time, no white coating film is formed on the bonding material portion on the copper circuit.
  • a surface mount type connector of ERNI was joined to the pad of each circuit board obtained by the above operation with a joining material to obtain a hybrid integrated circuit module.
  • solder made of tin-copper-silver was used and soldered by reflow at a temperature of 550K.
  • a conductive adhesive composed of silver-epoxy was used and joined by reflow at a temperature of 385K. After bonding, the substrate was placed on a horizontal table and the height of each part of the substrate from the table was measured to obtain the maximum amount of warpage. The results are shown in Table 1.
  • the maximum amount of warpage in Examples 1 to 6 and 13 to 16 is 1/2 or less that of Comparative Examples 1 to 8, and it is clear that the present invention is superior.
  • a heat cycle test is performed in which a predetermined number of cycles is performed with 423 K7 minutes held after being held for 233 K7 minutes in the liquid phase, and each hybrid integrated circuit is mainly bonded with an optical microscope after the test. The presence or absence of the generation
  • a coating layer was formed on a 35 ⁇ m-thick copper foil serving as a metal foil so that the thickness after curing was 150 ⁇ m.
  • 50 parts of phenol novolak (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, "TD-2131") is used as a curing agent with respect to 100 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin, "EP-828").
  • crushed coarse particles of silicon oxide having an average particle size of 1.2 ⁇ m manufactured by Tatsumori Co., Ltd., “A-1”
  • crushed coarse particles of silicon oxide having an average particle size of 10 ⁇ m crushed coarse particles of silicon oxide having an average particle size of 10 ⁇ m (Tatsumori) "5X” manufactured by the company) was combined so that the volume ratio of the insulating layer was 56% by volume (spherical coarse particles and spherical fine particles had a mass ratio of 7: 3).
  • a 200 ⁇ m thick aluminum foil was laminated on the coating layer (insulating layer), and the coating layer was cured by heating to obtain an insulating metal base substrate.
  • a predetermined position is masked with an etching resist and the copper foil is etched, and then the etching resist is removed to form a non-circuit copper metal and a copper circuit.
  • the largest rectangular shape that can be taken in the plane was an insulating metal base circuit board of 350 mm ⁇ 350 mm.
  • the mask pattern for the etching resist was changed to be Examples 17 to 28 and Comparative Examples 9 to 14.
  • Table 2 shows the ratio of the area of the conductor metal to the area of the substrate circuit surface and the ratio of the area of the circuit portion to the area of the conductor metal for each example and comparative example.
  • a white solder resist was applied on the insulating metal base circuit board and cured with heat and light. At this time, no white coating film is formed on the bonding material portion on the copper circuit.
  • a surface mounting type connector of ERNI was bonded to each circuit board pad obtained by the above operation with a bonding material to obtain a hybrid integrated circuit module.
  • solder made of tin-copper-silver was used and soldered by reflow at a temperature of 550K.
  • Examples 25 to 28 and Comparative Examples 13 and 14 were joined by reflowing at a temperature of 385 K using a conductive adhesive made of silver-epoxy.
  • the substrate was placed on a horizontal table, the height of each part of the substrate from the table was measured, and the highest value was taken as the maximum amount of warpage. The results are shown in Table 2.
  • the maximum amount of warpage in Examples 17 to 28 is 1/2 or less that of Comparative Examples 9 to 14, and it is clear that the present invention is superior.
  • the connector solder was observed for bonding defects. As a result, as shown in Table 3, in Comparative Examples 9 to 11, defective bonding was observed, whereas in Examples 17 to 28, it was confirmed that there was no abnormality, and that of the present invention was excellent. It is clear that
  • a heat cycle test is performed in which a predetermined number of cycles is performed with 423 K7 minutes held after being held for 233 K7 minutes in the liquid phase, and each hybrid integrated circuit is mainly bonded with an optical microscope after the test.
  • production of the crack of a part was observed.
  • Table 3 cracks were observed in Comparative Examples 9 to 14, whereas in Examples 17 to 28, it was confirmed that cracks were small even after 500 heat cycles. It was done. Further, in Examples 17 and 18, it was confirmed that no cracks were generated even after 1000 heat cycles and there was no abnormality, and it was clear that the present invention was excellent in crack resistance.
  • the metal base circuit board according to the present invention by controlling the arrangement configuration of the conductor metal, it is possible to reduce the warping behavior, suppress the occurrence of poor bonding, and further, the severe temperature It is possible to provide a highly reliable hybrid integrated circuit module by suppressing the occurrence of cracks in the bonding material of electronic parts and its peripheral part due to changes. Moreover, by controlling the arrangement configuration of the conductor metal, the above effect can be further improved by using the conductor metal not only as a (conductor) circuit but also as a structural material.
  • the present invention relates to a hybrid integrated circuit module on which surface-mounted electronic components such as a semiconductor element, a light emitting diode (LED) element, a chip resistor, and a chip capacitor are mounted.
  • the present invention relates to a circuit design method for reducing warpage behavior caused by a thermal load and a hybrid integrated circuit module to which the circuit design method is applied.
  • the present invention also relates to an insulating metal base circuit board used therefor, and is particularly effective when applied to an insulating metal base circuit board having a small thickness.

Landscapes

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Abstract

　基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させるための回路設計方法及びそれを用いた絶縁金属ベース回路基板及びその回路基板を用いた混成集積回路モジュールを提供する。 　絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形の短辺又は長辺を１００分割したときの、分割した各辺の中点を通りかつ辺に対して垂直な断面のうち、回路占有率が５０％以上である断面が５０％以上であり、かつ回路占有率が２０％以下である断面が２０％以下である、金属箔上に絶縁層を介して導体金属を設けてなる絶縁金属ベース回路基板。

Description

絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュール
　本発明は、半導体素子や発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）素子、チップ抵抗やチップコンデンサなどの表面実装型電子部品を搭載した混成集積回路モジュールに関し、ことに実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させるための回路設計方法とそれを適用した混成集積回路モジュールに関する。また、それに用いる絶縁金属ベース回路基板に関するもので、特に、厚さの薄い絶縁金属ベース回路基板に適用すると極めて効果的である。
　小型化や実装時の省力化などを可能にする表面実装を実現するために、各種の回路基板が用いられており、これらの回路基板に各種の表面実装電子部品を搭載した混成集積回路モジュールが用いられている。特に、高発熱性電子部品を実装する回路基板として、金属板上に無機充填材を充填したエポキシ樹脂等からなる絶縁層を設け、該絶縁層上に回路を設けた絶縁金属ベース回路基板が用いられている。
　一方、各種の電子装置は、軽量化、薄型化が求められており、例えば、液晶表示装置は、画面の大型化とともに、薄型化を実現する努力が為されている。そこで、大面積に効率よくＬＥＤ素子を配することができる絶縁金属ベース回路基板を用いることが考えられる。絶縁金属ベース回路基板上の回路には各種の電子部品が半田や導電樹脂などを介して接合される。しかし、この実装工程時の熱負荷により絶縁金属ベース回路基板が反り挙動を示す場合がある。
　従来では、このような反り挙動は特に問題とはならなかったが、例えば、特許文献１に示されるような液晶表示装置用途のように、画面の大型化とともに、薄型化を実現する努力が為されている場合、絶縁金属ベース回路基板も、大型化とともに薄型化が要求される。すると、実装工程時の熱負荷により絶縁金属ベース回路基板が反り挙動を示し、半田や導電性樹脂の接合が不充分になるなどの不都合が起きることが懸念される。
　また、非特許文献１には、プラスチック基板について、反りが発生することが記載されており、基板の線膨張率とヤング率を改善することにより反りが抑制できることが記載されている。
特開２００６－３１００１４号公報 シャープ技報　第８５号　２００３年４月
発明の概要
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させるための回路設計方法及びそれを用いた絶縁金属ベース回路基板及びその回路基板を用いた混成集積回路モジュールを提供することを目的とするものである。
　本発明者は、有限要素法を用いた熱弾塑性解析において、いろいろな絶縁金属ベース回路基板の回路パターンを種々変えて、電子部品を半田により接合する混成集積回路について、実装工程に対応する室温から２５０℃の範囲の熱を負荷する計算を種々行った。その結果、絶縁金属ベース回路基板の金属ベース箔厚みが薄い場合や基板の大きさが大きい場合には、構造上熱負荷により反りが発生すること、ただし、回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができることを見いだした。また、導体金属を回路としてだけではなく構造材として使用することで、その反りを低減させることができることを見いだした。
　さらに、本発明者は、上記知見に基づき、いろいろに実験的に検討し、次の知見を得て本発明に至ったものである。
　本発明の回路設計方法では、導体金属の配置構成を制御することにより、絶縁金属ベース回路基板の外形を単純形状に近づけることを特徴とする。また、本発明の回路設計方法では、導体金属の配置構成を制御することにより、導体金属を（導体）回路としてだけではなく構造材として使用することで、さらに、その反りを低減させることができる。
　即ち、本発明によれば、絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形の短辺又は長辺を１００分割したときの、分割した各辺の中点を通りかつ辺に対して垂直な断面のうち、回路占有率が５０％以上である断面が５０％以上であり、かつ回路占有率が２０％以下である断面が２０％以下である、金属箔上に絶縁層を介して導体金属を設けてなる絶縁金属ベース回路基板が提供される。
　上記絶縁金属ベース回路基板によれば、熱負荷により発生する反り挙動を減少させることができる。
　また、本発明の一態様では、上記矩形の面積が絶縁金属ベース回路基板の主面の面積の６０％以上である絶縁金属ベース回路基板が提供される。
　上記絶縁金属ベース回路基板によれば、一様な反りを誘起せしめ、複雑な反りを制御し、実装工程における接合材の接合不良を無くすことができる。
　また、本発明の一態様では、上記導体金属の面積が絶縁金属ベース回路基板の主面の面積の５０％以上である絶縁金属ベース回路基板が提供される。
　上記絶縁金属ベース回路基板によれば、実装工程時の熱負荷による絶縁金属ベース回路基板の反り挙動を低減させ、接合材である半田や導電性樹脂の接合信頼性を向上させることができる。
　また、本発明の一態様では、上記導体金属の面積の内、回路部分の面積の占める割合が５％以上５０％以下である絶縁金属ベース回路基板が提供される。
　上記絶縁金属ベース回路基板によれば、実装工程時の熱負荷による絶縁金属ベース回路基板の反り挙動を低減させ、接合材である半田や導電性樹脂の接合信頼性を向上させることができる。
　また、本発明の一態様では、上記絶縁層及び導体金属上に絶縁膜を形成した絶縁金属ベース回路基板が提供される。
　このような絶縁膜を設けることにより、実装工程時に、絶縁層や導体金属を半田や導電性樹脂及び熱による酸化から保護するという効果を得ることができる。
　また、本発明の一態様では、上記の絶縁金属ベース回路基板を用いた混成集積回路モジュールが提供される。
　本発明に係る絶縁金属ベース回路基板の回路設計方法によれば、基板の大きさが大きくなっても、あるいは、基板厚みが薄くなっても、実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させることができ、電子部品の接合材を確実に接合させることができ、実使用下においても、その周辺部に接合はがれを生じることがなく、信頼性の高い混成集積回路モジュールを提供することができる。
　また、本発明に係る絶縁金属ベース回路基板は、前記特徴のある混成集積回路モジュールを容易に得られるように予め特定な構造を有しているので、これを用いて得られる混成集積回路モジュールは、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても半田や導電樹脂などの接合材及びその周辺部にクラックを生じることがなく信頼性の高い特徴を容易に達成できる。
本発明の一実施形態に係る混成集積回路モジュールの平面概略図。 図１におけるＡ－Ａ’断面概略図。 本発明の混成集積回路モジュールの他の一例を示す断面概略図。 本発明の一実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板の導体回路の回路占有率の分布を示す図。 本発明に係る絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の矩形を示す平面概念図。 本発明の一実施形態に係る混成集積回路モジュールの平面概略図。 図６におけるＢ－Ｂ’断面概略図。 本発明の比較例に係る混成集積回路モジュールの平面概略図。
符号の説明
　１　表面実装電子部品
　２　導体金属
　３　絶縁層（Ａ）
　４　金属箔
　５　接合材
　６　絶縁層（Ｂ）
　７　導体金属（非回路部分）
　ａ　導体金属（非回路部分）
　Ｒ　絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形
　Ａ－Ａ’　絶縁金属ベース回路基板主面内にとりうる最大の矩形の一辺に垂直な断面
　Ｂ－Ｂ’　絶縁金属ベース回路基板の重心を通る断面
　Ｌ1　絶縁金属ベース回路基板主面内にとりうる最大の矩形の一辺
　Ｗc　前記断面における、導体回路の長さの合計
　Ｗcn　前記断面における、各導体回路の長さ
　Ｗs　前記断面の長さ
発明を実施するための形態
　本発明者らは、薄型化、大型化した絶縁金属ベース回路基板の実装工程時の熱負荷による反り挙動を軽減し、半田や導電性樹脂の接合信頼性を高めるための回路設計方法及びそれを用いた絶縁金属ベース回路基板及びその回路基板を用いた混成集積回路モジュールを見いだすべく、実装方法、回路基板構造、材料について鋭意検討した結果、絶縁金属ベース回路基板の回路配置構成や外形を制御したときに、実装工程時の熱負荷による反り挙動を少なくできる回路基板が得られるという知見を得て、本発明に至ったものである。
　さらに、絶縁金属ベース回路基板の導体金属の配置構成を制御し、導体金属を回路としてだけではなく構造材として使用することで、実装工程時の熱負荷による反り挙動をより抑制できるという知見も得た。
　即ち、本発明は、導体金属の配置構成や外形を制御することにより、また、導体金属の配置構成を制御し、導体金属を回路としてだけではなく構造材として使用することにより、実装工程時の熱負荷による反り挙動を少なくできる絶縁金属ベース回路基板及びその回路基板を用いた混成集積回路モジュールが得られるという知見に基づいたものである。
　本発明の一実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板は、絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形の短辺又は長辺を１００分割したときの、分割した各辺の中点を通りかつ辺に対して垂直な断面のうち、回路占有率が５０％以上である断面が５０％以上であり、かつ回路占有率が２０％以下である断面が２０％以下である、金属箔４上に絶縁層３（絶縁層（Ａ））を介して導体金属２を設けてなる絶縁金属ベース回路基板である。
　以下、図をもって、本発明の一実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールを更に詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る混成集積回路モジュールを示す平面図である。本実施形態の混成集積回路モジュールにおいては、表面実装型電子部品１が回路２上に搭載され、この回路２は絶縁層（Ａ）３上に形成されている。
　「Ａ－Ａ’」は、絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形の一辺に対して垂直な直線である。
　図２は図１中のＡ－Ａ’部分での回路平面に垂直な断面図を示す。絶縁金属ベース回路基板は、金属箔４の一主面上に絶縁層（Ａ）３が設けられており、絶縁層（Ａ）３上に回路２が形成されている。混成集積回路モジュールは、絶縁金属ベース回路基板の所望部分に接合材５を介して表面実装型電子部品１を配置搭載した構造を有している。
　図３は、本発明の他の実施形態に係る混成集積回路モジュールを示す断面図である。この実施形態においては、金属箔４の一主面上に絶縁層（Ａ）３が設けられており、絶縁層（Ａ）３上に導体回路２が形成され、接合材を使用しない回路部分及び絶縁層（Ａ）３の上に絶縁層（Ｂ）６を配置した構造を有している。
　この実施形態に係る混成集積回路モジュールでは、絶縁金属ベース回路基板の回路の所望部分に接合材５を介して表面実装型電子部品１を配置搭載した構造を有している。
　図４は、図１のＬ１上の相対位置に対する回路占有率を示す。即ち、絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形の短辺又は長辺を１００分割したときの、分割した各辺の中点を通りかつ辺に対して垂直な断面における各々の回路占有率を示している。
　図５は、様々な形状の絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の矩形を示す平面概念図である。回路基板の主面がこのような形状であれば、絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形Ｒは、図５に示すように規定される。
　図６は、本発明の一実施形態に係る混成集積回路モジュールの一例を示す平面図であり、図７は図６中のＢ－Ｂ’部分での回路基板の断面図である。
　また、本発明の比較例となる回路基板の平面図を図８に示す。
［導体金属］
　本発明において、導体金属とは、電子・電気素子を駆動させるために電流が流れる回路部分、及び電気的には利用しない非回路部分を含む。
　本発明の導体金属を構成する金属としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫、金、銀、モリブデン、チタニウムのいずれか、又はこれらの金属を２種類以上含む合金、或いは前記金属又は合金を使用したクラッド箔等を用いることができる。尚、前記金属箔の製造方法は電解法でも圧延法で作製したものでもよい。
　また、金属箔上にはＮｉメッキ、Ｎｉ－Ａｕメッキ、半田メッキなどの金属メッキがほどこされていてもかまわない。尚、絶縁層（Ｂ）との接着性の点から、前記金属箔の絶縁層（Ｂ）に接する側の表面はサンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤処理等の表面処理も適宜選択可能である。
　導体金属及び／又は導体回路の厚みは０．００５ｍｍ～０．４００ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．０１ｍｍ～０．３０ｍｍである。導体金属の厚みが０．００５ｍｍ以上であれば回路基板として十分な導通回路を確保できるし、０．４００ｍｍ以下ならば回路形成の製造工程上の問題も発生することがない。
　また、本発明において、導体金属が単一の金属箔で構成されているものであっても、２つ以上の複数の金属層を積層したクラッド箔から構成されているものでも構わない。
［回路占有率］
　本発明において、導体金属の回路占有率とは、断面概略図である図２に示す記号を用いれば、
１００×（Ｗｃ／Ｗｓ）［％］で表せる。
　ここで、Ｗｓは、図２に示すように、絶縁金属ベース回路基板における回路面側の重心を通る断面の絶縁層乃至は金属箔の長さである。
　また、Ｗｃは、
　　　Ｗｃ＝Ｗｃ１＋Ｗｃ２＋Ｗｃ３＋Ｗｃ４＋Ｗｃ５＋・・・・・＋Ｗｃｎ
で定義される、導体金属の長さの合計である。
　例えば、絶縁層乃至は金属箔の長さＷｓが３００ｍｍで、導体金属の長さの合計Ｗｃが２４０ｍｍ（＝Ｗｃ１（１００ｍｍ）＋Ｗｃ（６０ｍｍ）＋Ｗｃ３（８０ｍｍ））である場合、回路占有率は、８０％となる。
　本発明は、導体回路を設けた回路基板の主面上に、その面積が最大となるように矩形を想定し、この矩形の短辺又は長辺を１００分割したとき、分割した各辺の中点から、辺に対して垂直な断面における導体回路の回路占有率を規定することを特徴とする。
　ここで、主面とは、回路となる導体金属が形成される面のことを意味する。前記断面は、この主面に対しても略垂直である。
　また、「絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形」とは、図５に示すように、回路基板の主面上に矩形を想定した場合、回路基板の主面内に収まり、かつその面積が最大となる矩形を意味する。
　本発明は、前記のような矩形の短辺又は長辺を１００分割したときの、分割した各辺の中点を通り活片に対して垂直な断面のうち、前記回路占有率が５０％以上となる断面が５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上であることを特徴とする。
　即ち、矩形の短辺又は長辺を１００分割したとき、１００の断面のうち回路占有率が５０％以上である断面が５０以上、好ましくは６０以上、さらに好ましくは７０以上であることを特徴とする。
　さらには、前記回路占有率が２０％以下となる断面が、矩形の短辺又は長辺の２０％以下、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下であることを特徴とする。
　このように、回路占有率が５０％以上である断面の割合を規定し、かつ回路占有率が２０％以下である断面の割合を規定することにより、熱負荷により発生する反り挙動を減少させることができる。
　例えば、図１に示すように、絶縁金属ベース回路基板の主面内に最大の矩形を想定し（例えば、図５に示すような矩形が想定される）、その矩形の一辺Ｌ１について、辺に垂直な回路基板の断面における前記導体金属の回路占有率をＬ１の長さの１／１００毎に求めると、図４に示すようになる。
　この場合、回路占有率が５０％以上である断面は７０あるので、回路占有率が５０％以上となる断面の割合は７０％である。また、回路占有率が２０％以下である断面の割合は３％となる。
　また、本発明では、図５に例示するように、絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の矩形を想定したとき、前記絶縁金属ベース回路基板の主面に占める矩形の面積の割合が６０％以上、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。
　これにより、一様な反りを誘起せしめ、複雑な反りを制御し、実装工程における接合材の接合不良を無くすことが出来る。
　また、本発明の導体金属の面積は、絶縁金属ベース回路基板の回路面の面積の５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上であることが望ましい。
　基板に導体回路を形成する場合、通常は駆動電流や信号電流を流す回路或いは電位を与える回路など、電気的に活用する部位に導体回路を形成する。そのため、基板を大型化する場合などは、図８に示すように、導体回路の面積は２０％以下になる場合もある。
　しかし、この場合、実装工程時の熱負荷により絶縁金属ベース回路基板が反り挙動を示す場合があり、接合材である半田や導電性樹脂の接合が不充分になるなどの不都合が起きる危険性が高い。
　そこで、図６のａ部のように構造材として導体金属（非回路部分）を形成し、回路部分及び非回路部分を含む導体金属の面積が絶縁金属ベース回路基板回路面の面積の５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とすることにより、実装工程時の熱負荷による絶縁金属ベース回路基板の反り挙動を低減させ、接合材である半田や導電性樹脂の接合信頼性を向上させることが出来る。
　本発明においては、基板が大型化するほど、その有効性が顕著であり、図６のａ部のように構造材として導体金属を形成し、導体金属の面積が絶縁金属ベース回路基板回路面の面積の５０％以上とした場合、導体金属の面積の内、回路部分の面積の占める割合が５０％以下、好ましくは４５％以下、さらに好ましくは４０％以下であることが望ましい。
　これにより、実装工程時の熱負荷による絶縁金属ベース回路基板の反り挙動を低減させ、接合材である半田や導電性樹脂の接合信頼性を向上させることが出来る。なお、回路部分の面積の占める割合が５％未満では、回路基板として実用的ではない。
［絶縁層（Ａ）］
　本発明において、絶縁層（Ａ）の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以上であり、好ましくは１Ｗ／ｍＫ以上であり、さらに好ましくは１．５Ｗ／ｍＫ以上である。
　０．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する絶縁層を用いた絶縁金属ベース回路基板は、電子部品から発生する熱を効率よく絶縁金属ベース回路基板裏面側に放熱し、さらに、外部に放熱することにより電子部品の蓄熱を低減し、電子部品の温度上昇を小さくするとともに、長寿命の混成集積回路モジュールを提供することができる。
　また、導体回路と金属箔との間の耐電圧が１ｋＶ以上、望ましくは１．５ｋＶ以上、さらに望ましくは２ｋＶ以上という、耐電圧特性を有することが好ましい。耐電圧が１ｋＶ以上であれば、電子部品を搭載したときに、安定して電子部品を稼働させることができる。
　さらに、絶縁層（Ａ）は、２００Ｋから４５０Ｋの温度範囲において、貯蔵弾性率と熱膨張率との積が１ｋＰａ／Ｋ以上１０ＭＰａ／Ｋ以下のものが好ましく、１０ｋＰａ／Ｋ以上１ＭＰａ／Ｋ以下のものが特に好ましい。
　貯蔵弾性率と熱膨張率との積が１ｋＰａ／Ｋ以上であれば、扱いが容易であり、貯蔵弾性率と熱膨張率との積が１０ＭＰａ／Ｋ以下であれば接合材への負担を軽減できる。
　絶縁層（Ａ）の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下が好ましく、更に好ましくは８０μｍ以上２００μｍ以下である。絶縁層（Ａ）の厚さが５０μｍ以上であれば電気絶縁性が確保でき、４００μｍ以下であれば熱放散性が十分に達成できるため、小型化や薄型化に寄与できる。
　絶縁層（Ａ）に用いられる樹脂としては、耐熱性、電気絶縁性に優れた樹脂であればどのようなものであっても良いが、耐熱性や寸法安定性の点から熱硬化性樹脂が好ましい。
　熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などが使用できる。中でも、無機充填材を含みながらも、硬化状態において、金属箔と導体回路との接合力及び絶縁性に優れた二官能性エポキシ樹脂と重付加型硬化剤とを主成分としたものが好ましい。
　重付加型硬化剤としては、機械的及び電気的性質に優れた酸無水物類やフェノール類が好ましい。
　重付加型硬化剤の配合量としては、絶縁層の機械的及び電気的性質を確保するため、熱硬化性樹脂に含まれるエポキシ樹脂のエポキシ当量に対して活性水素等量が０．８～１倍となるように添加することが好ましい。
　エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などの可撓性を有しないエポキシ樹脂やダイマー酸エポキシ樹脂などの可撓性を有するエポキシ樹脂が使用できる。またアクリルゴムなどで予め変性したエポキシ樹脂も使用できる。
　硬化剤についてはフェノール樹脂などの可撓性を有しない硬化剤や脂肪族系炭化水素のジアミンなどの可撓性を有する硬化剤が使用でき、これらの硬化剤とエポキシ樹脂を組み合わせてよい。また、硬化促進剤についても必要に応じて使用してもよいし、これらの硬化剤以外にポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂などの樹脂成分を使用してもよい。
　具体的なエポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂、例えばナフタレン型、フェニルメタン型、テトラキスフェノールメタン型、ビフェニル型、およびビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物型のエポキシ樹脂等があげられるが、このうち応力緩和性という理由で、主鎖がポリエーテル骨格を有し直鎖状であるエポキシ樹脂が好ましい。
　主鎖がポリエーテル骨格を有し主鎖状であるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型の水素添加エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ポリテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂に代表される脂肪族エポキシ樹脂、およびポリサルファイド変性エポキシ樹脂等が挙げられ、これらを複数組み合わせて用いることもできる。
　絶縁金属ベース回路基板に高い耐熱性が必要な場合にはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を単独、若しくは他のエポキシ樹脂と組み合わせて用いることで電気絶縁性、熱伝導率が共に高く、耐熱性の高い樹脂硬化体が得られることが可能となる。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂については、エポキシ当量３００以下であることが一層好ましい。エポキシ当量が３００以下であれば、高分子タイプになるときに見られる架橋密度の低下によるＴｇの低下、従って耐熱性の低下を引き起こすことが防止されるからである。また、分子量が大きくなると、液状から固形状となり、無機充填材を硬化性樹脂中にブレンドすることが困難になり、均一な樹脂組成物が得られなくなるという問題をも避けることができる。
エポキシ樹脂は加水分解性塩素濃度が６００ｐｐｍ以下であることが好ましい。加水分解性塩素濃度が６００ｐｐｍ以下であれば、金属ベース回路基板として充分な耐湿性を示すことができる。
エポキシ樹脂には硬化剤を添加することが一般的である。硬化剤としては、芳香族アミン系樹脂、酸無水物系樹脂、フェノール系樹脂及びジシアンアミドからなる群から選ばれる１種類以上を用いることができる。
　硬化剤の添加量については、エポキシ樹脂１００質量部に対して、５～５０質量部であることが好ましく、１０～３５質量部であることが一層好ましい。硬化剤の添加量が５重量部以上であれば硬化速度が遅くなり製造時の作業性に悪影響を及ぼす可能性がなく、また、硬化剤の添加量が５０重量部以下であればエポキシ樹脂の特性（耐熱性等）を損なわずに硬化させることができる。
　必要に応じて硬化触媒を使用することもできるが、硬化触媒としては、一般にイミダゾール化合物、有機リン酸化合物、第三級アミン、第四級アンモニウム等が使用され、いずれか１種類以上を選択することができる。硬化触媒の添加量については、硬化温度により変化するため特に制限はないが、一般にエポキシ樹脂１００質量部に対して０．０１質量部以上５質量部以下であることが好ましい。硬化触媒の添加量が０．０１質量部以上ならば十分に硬化するし、５質量部以下ならば回路基板製造工程のおける硬化度合いの制御が容易となる。
　絶縁層（Ａ）には必要に応じて、無機充填材、カップリング剤等の分散助剤、溶剤等の粘度調整助剤など公知の各種助剤を、本発明の目的に反しない限りに於いて、添加することが可能である。
　絶縁層（Ａ）に含有される無機充填材としては、電気絶縁性で熱伝導性の良好なものが好ましく、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム等が用いられる。これらの無機充填材は、単独でも複数を組み合わせても用いることができる。
　無機充填材としては、このうち窒化アルミウムおよび窒化ホウ素が高熱伝導性であるという理由で好ましい。また、酸化ケイ素、窒化ホウ素を用いることで硬化体の誘電率を低く抑えることが可能となり、高周波で用いる電気、電子部品の放熱材料に用いる場合に、電気絶縁性が確保しやすいことから好ましい。更に、ハンドリング性および流動性を向上させるため、前記無機充填材の粒子形状はアスペクト比が１に近いものが好ましい。粗粒子と微粒子を混ぜ合わせると破砕粒子や球状粒子を単独で用いた場合よりも高充填が可能となり、更に好ましい。
　無機充填材としては、絶縁層の熱伝導特性を向上させる目的で、粗粒子と微粒子等の複数の粒子群を混合使用することができる。例えば、粗粒子と微粒子を混ぜ合わせて用いる場合には、平均粒子径が５μｍ以上の粗粒子粉と５μｍ未満の微粒子粉を用いることが好ましい。粗粒子粉と微粒子粉の割合は粗粒子粉が無機充填材全体に対して４０～９８体積％が好ましく、より好ましくは５０～９６体積％である。
　又、前記無機充填材の添加量は絶縁層（Ａ）をなす樹脂組成物中４０～７５体積％が好ましい。無機充填材の添加量が４０体積％未満では放熱性の効果が低下し実用上用途が制限されることがあるし、７５体積％を超えると樹脂中への分散が難しくなるし、また接着性の低下やボイド残存による耐電圧の低下をきたすためである。
　また、無機充填材中のナトリウムイオン濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。無機充填材中のナトリウムイオン濃度が５００ｐｐｍを超えると、高温下、直流電圧下においてイオン性不純物の移動が起こり、電気絶縁性が低下する傾向を示す場合がある。
［金属箔］
　金属箔は、アルミニウム、鉄、銅、又はそれら金属の合金、もしくはこれらのクラッド材等からなり、いずれでも構わないが、熱放散性を考慮するとアルミニウム、銅、又はそれらの合金が好ましい。また、必要に応じて、絶縁層との密着性を改良するために、絶縁層との接着面側に、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤処理等の表面処理も適宜選択可能である。更に、金属箔を前述した導体回路を形成する技術を利用して回路化することも可能である。
　金属箔の厚さは０．０１３ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．０５ｍｍ以上である。金属箔の厚さが０．０１３ｍｍ以上であればハンドリング時にしわを生じることもない。上限値については技術的な制限はないが、０．５ｍｍ以下の場合には液晶装置のバックライト用のＬＥＤを搭載する回路基板として好適であるが、金属箔の厚さが３ｍｍを超えると絶縁金属ベース回路基板としての用途が見いだせず、実用的でない。
［絶縁層（Ｂ）］
　本発明の他の実施形態に係る混成集積回路モジュールでは、図３に示すように、接合材を使用しない回路部分及び絶縁層（Ａ）３の上に絶縁層（Ｂ）６を配置した構造を有している。
　絶縁層（Ｂ）６（絶縁膜）は、ＬＥＤ素子、チップ抵抗やチップコンデンサなどの電子部品が、半田或いは導電樹脂等の接合材により固定される時、接合材の箇所を特定するためのソルダーレジストとして用いる。
　さらに、絶縁層（Ｂ）６（絶縁膜）を白色膜にして、光に対して反射率を高くし、ＬＥＤ素子と組み合わせることで、平面光源として使用することもできる。平面光源は、各種の照明として用いる他、テレビやパソコン、携帯電話などの各種液晶パネルのバックライトなどとして用いることができる。
　本発明において、絶縁層（Ｂ）全体の厚みは１０～５００μｍ程度あれば充分であるが、１０～１００μｍとするときは絶縁金属ベース回路基板を生産性高く製造できるという利点も有することから好ましい。
　絶縁層（Ｂ）に使用される樹脂としては熱硬化型ソルダーレジストの場合はエポキシ樹脂、紫外線硬化型ソルダーレジストの場合はアクリル樹脂、紫外線・熱併用型ソルダーレジストの場合はエポキシ樹脂とアクリル樹脂との併用が望ましい。
　絶縁層（Ｂ）（絶縁膜）を白色膜にして、光に対して反射率を高くし、ＬＥＤ素子と組み合わせることで、平面光源として使用することもできる。平面光源は、各種の照明として用いる他、テレビやパソコン、携帯電話などの各種液晶パネルのバックライトなどとして用いることができる。
　前記の白色膜は、４００～８００ｎｍの可視光領域に対して７０％以上の反射率、さらに好ましい実施態様においては、４５０～４７０ｎｍと５２０～５７０ｎｍ及び６２０～６６０ｎｍに対していずれも８０％以上の反射率と持つことがＬＥＤ照射光の有効利用の点から好ましい。
　白色膜は、具体的には、光硬化樹脂や熱硬化樹脂を含有する樹脂組成物に白色顔料を配合して得ることができる。光硬化型樹脂や熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、及びこれらの混合物が好適に用いられるが、これらに制限されるものではない。
　白色膜に含有される白色顔料としては、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、スメクタイトから選ばれる少なくとも１種以上を含有することが好ましい。
　前記白色顔料のうち二酸化チタンが最も屈折率が大きく、基板の光の反射率を高める際に用いる場合により好ましい。二酸化チタンには、結晶系がアナターゼ型とルチル型が知られているが、ルチル型のものが安定性に優れるため光触媒作用が弱く、他の構造のものに比べ樹脂成分の劣化が抑制されるので好適に用いることができる。更に、二酸化チタンに各種の表面処理を施し、光触媒作用を抑制したものが好適に用いることができる。表面処理の代表例としては、二酸化ケイ素や水酸化アルミニウム等によるコーティングが挙げられる。また、二酸化チタンに関して、光の散乱効率を高めるために平均粒子径が０．３０μｍ以下であることが好ましい。
　前記白色顔料のうち、酸化亜鉛は高屈折率及び高放熱性を兼備する材料であり、基板の反射率及び放熱性を高める際に用いる場合により好ましい。また、酸化亜鉛の光の散乱効率を高める場合には、平均粒子径が０．３５μｍ以下であることが好ましい。
　絶縁層（Ｂ）に白色顔料を添加する場合の添加量は、絶縁層全体に対し５～５０体積％が好ましく、更に好ましくは５～３０体積％である。５体積％以上で十分な反射率向上の効果が得られるし、５０体積％以下ならば絶縁層を形成する操作に於いて分散ができなくなることもない。
　尚、回路上に絶縁層（Ｂ）を形成する場合には、ＬＥＤなど電子部品の接合部やコネクター接合部に相当する部分に予め開口部を設けることで対応すればよい。
［絶縁金属ベース回路基板の製造方法］
　本発明の絶縁金属ベース回路基板の製造方法に関しては、無機充填材を含有する樹脂に適宜硬化剤等の添加剤を添加した絶縁材料を複数準備し、金属箔及び／又は導体回路用金属箔上に１層又は多層塗布しながら、必要に応じて加熱処理等を施して、硬化させ、その後金属箔よりエッチング等により回路形成する方法がある。
　或いは予め絶縁材料からなるシ－トを作製しておき、前記シートを介して金属箔や導体回路用の金属箔を張り合わせた後エッチング等により回路形成する方法等の従来公知の方法で得ることができる。
　さらに、絶縁層（Ｂ）を形成する場合は、前記絶縁金属ベース回路基板上に絶縁層（Ｂ）となる、ソルダーレジストや白色膜を塗布し、熱及び光で硬化すればよい。この時、表面実装部品用の接合材を接合する回路部分には塗膜を形成しない。
［混成集積回路モジュール］
　本発明に係る絶縁金属ベース回路基板を用いた混成集積回路モジュールは、絶縁金属ベース回路基板上に複数の導体金属が設けられた構造を有し、前記回路基板の導体回路上に、例えばＬＥＤ素子、半導体チップや抵抗チップなどの電子部品が半田或いは導電樹脂等の接合材により固定されており、前記の照明やバックライトなどを含む。
　前記混成集積回路モジュールは筐体に固定されて使用されるが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等からなる各種樹脂ケース等に取り付けられる場合もあれば、エポキシ樹脂等に包埋される場合もある。電子部品は一つの導体回路に設けられていても構わないし、一つの電子部品が二つ以上の導体回路上に跨って設けられていても構わない。
　上記の絶縁金属ベース回路基板を用いた混成集積回路モジュールとするためには、所望の位置に接合材を用いて、表面実装部品などを接合すればよい。
　本発明において、接合材は、半田であっても、導電樹脂であっても、電子部品と導体金属とを接合するものであれば構わないが、接合材が半田であるときには、電子部品と金属ベース回路基板との接合力が高く、従って電子部品から発生する熱が容易に放散しやすいので、好ましい。接合材が半田の場合、その半田は、鉛－錫を含む各種の２元、３元系半田であっても、鉛を含まない各種の２元、３元系半田、例えば金、銀、銅、錫、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモンなどを含む半田であっても構わない。
　接合材が導電樹脂の場合、エポキシ或いはアクリル等の樹脂に、金、銀、銅などの金属或いは黒鉛などの導電性材料を１種類含むものであっても、これら金属或いは黒鉛などの導電性材料を２種類以上含むものであっても構わない。
　さらに、本発明において、絶縁層は１層以上の単位絶縁層から構成され、単位絶縁層が一層であっても、複数の単位絶縁層から構成されていても構わない。絶縁層は、回路基板の熱放散性を高く維持するために、いろいろな無機充填材を含有することが好ましい。
　また、絶縁層が多層構造を有する場合には、樹脂の種類、無機材の種類、樹脂への添加剤等の種類、或いはそれらの量的割合を変更した少なくとも２種類以上の単位絶縁層で構成されている。例えば、単位絶縁層が３層以上で構成されている場合、いずれの単位絶縁層が異なる組成であっても、また隣り合う単位絶縁層が異なる組成で、隣り合わない単位絶縁層が同一組成であっても構わない。
　以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。
　以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
〔実施例１～１６、比較例１～８〕
　３５μｍ厚の銅箔上に、硬化後の厚さが１５０μｍになるように塗布層を形成した。
　塗布層は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、「ＥＰ－８２８」）１００質量部に対し、硬化剤としてフェノールノボラック（大日本インキ化学工業社製、「ＴＤ－２１３１」）を５０質量部加え、平均粒子径が１．２μｍである破砕状粗粒子の酸化ケイ素（龍森社製、「Ａ－１」）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化ケイ素（龍森社製、「５Ｘ」）を合わせて絶縁層中５６体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が７：３）となるように配合した。
　そして、上記塗布層（絶縁層）上に、２００μｍ厚のアルミ箔を張り合わせ、加熱することにより塗布層を硬化させ、絶縁金属ベース基板を得た。
　さらに、前記の絶縁金属ベース基板について、所定の位置をエッチングレジストでマスクして銅箔をエッチングした後、エッチングレジストを除去して銅回路を形成し、前記絶縁金属ベース回路基板主面内にとりうる最大の矩形が３５０ｍｍ×３５０ｍｍの絶縁金属ベース回路基板とした。
　このとき、エッチングレジスト用のマスクのパターンを変更し、実施例１～１６及び比較例１～８とした。例えば、図１のパターンが実施例４、図８のパターンが比較例４である。
　各実施例及び比較例について、最大の矩形の辺に垂直な回路基板断面における導体回路の回路占有率が５０％以上である割合、回路占有率が２０％以下である割合、最大の矩形の面積が回路基板主面面積に占める割合を表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　前記絶縁金属ベース回路基板上に白色ソルダーレジストを塗布し、熱及び光で硬化した。この時、銅回路上の接合材部分には白色塗膜を形成しない。
　次に、前記操作で得た各々の回路基板のパッドに、ＥＲＮＩ社の表面実装型のコネクターを接合材で接合し、混成集積回路モジュールとした。
　実施例１～１２および比較例１～６については、錫－銅－銀からなる半田を用い、５５０Ｋの温度でリフローにより半田付けを行なった。また、実施例１３～１６、比較例７、８については、銀－エポキシからなる導電性接着剤を用い、３８５Ｋの温度でリフローにより接合した。接合後、水平なテーブルの上に置いて基板各部のテーブルからの高さを測定し、最大の反り量とした。その結果を表１に示した。
　実施例１～６、１３～１６の最大の反り量は、比較例１～８の１／２以下となり、本発明のものが優れていることが明瞭である。
　また、接合後、コネクターの半田に接合不良がないかどうかを観察した。その結果は、表１に示した通り、比較例４～６では、接合不良が認められたのに対し、実施例１～１６では、異常のないことが確認され、本発明のものが優れていることが明瞭である。
　さらに、上記各々の混成集積回路モジュールに関して、液相中において２３３Ｋ７分保持後４２３Ｋ７分保持を１サイクルとして所定回数処理するヒートサイクル試験を行い、試験後に各々の混成集積回路を光学顕微鏡で主に接合部分のクラックの発生の有無を観察した。
　その結果は、表１に示した通り、比較例１～８では、クラックの発生が認められたのに対し、実施例１～１６は、３００回のヒートサイクルでもクラックの発生は少ないことが確認された。
　さらに、実施例１～７は、５００回のヒートサイクルでもクラックの発生はなく、異常のないことが確認され、本発明のものが耐クラック性にも優れていることが明瞭である。
〔実施例１７～２８、比較例９～１４〕
　金属箔となる３５μｍ厚の銅箔上に、硬化後の厚さが１５０μｍになるように塗布層を形成した。
　塗布層は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、「ＥＰ－８２８」）１００質量部に対し、硬化剤としてフェノールノボラック（大日本インキ化学工業社製、「ＴＤ－２１３１」）を５０質量部加え、平均粒子径が１．２μｍである破砕状粗粒子の酸化ケイ素（龍森社製、「Ａ－１」）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化ケイ素（龍森社製、「５Ｘ」）を合わせて絶縁層中５６体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が７：３）となるように配合した。
　そして、上記塗布層（絶縁層）上に、２００μｍ厚のアルミ箔を張り合わせ、加熱することにより塗布層を硬化させ、絶縁金属ベース基板を得た。
　さらに、前記の金属ベース基板について、所定の位置をエッチングレジストでマスクして銅箔をエッチングした後、エッチングレジストを除去して非回路の銅金属及び銅回路を形成し、該絶縁金属ベース回路基板平面内にとりうる最大の矩形形状が３５０ｍｍ×３５０ｍｍの絶縁金属ベース回路基板とした。
　このとき、エッチングレジスト用のマスクのパターンを変更し、実施例１７～２８及び比較例９～１４とした。
　各実施例及び比較例について、導体金属の面積が基板回路面の面積に占める割合、回路部分の面積が導体金属の面積に占める割合を表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　前記絶縁金属ベース回路基板上に白色ソルダーレジストを塗布し、熱及び光で硬化した。この時、銅回路上の接合材部分には白色塗膜を形成しない。
　次に、前記操作で得た各々の回路基板のパッドに、実装工程試験として、ＥＲＮＩ社の表面実装型のコネクターを接合材で接合し、混成集積回路モジュールとした。
　実施例１７～２４および比較例９～１２については、錫－銅－銀からなる半田を用い、５５０Ｋの温度でリフローにより半田付けを行なった。また、実施例２５～２８、比較例１３及び１４については、銀－エポキシからなる導電性接着剤を用い、３８５Ｋの温度でリフローにより接合した。
　接合後、水平なテーブルの上に置いて基板各部のテーブルからの高さを測定し、最高の値を最大の反り量とした。その結果を表２に示した。
　実施例１７～２８の最大の反り量は、比較例９～１４の１／２以下となり、本発明のものが優れていることが明瞭である。
　また、コネクターの半田に接合不良がないかどうかを観察した。その結果は、表３に示した通り、比較例９～１１では、接合不良が認められたのに対し、実施例１７～２８では、異常のないことが確認され、本発明のものが優れていることが明瞭である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　さらに、上記各々の混成集積回路モジュールに関して、液相中において２３３Ｋ７分保持後４２３Ｋ７分保持を１サイクルとして所定回数処理するヒートサイクル試験を行い、試験後に各々の混成集積回路を光学顕微鏡で主に接合部分のクラックの発生の有無を観察した。
　その結果は、表３に示した通り、比較例９～１４では、クラックの発生が認められたのに対し、実施例１７～２８では、５００回のヒートサイクルでもクラックの発生は少ないことが確認された。さらに、実施例１７及び１８は、１０００回のヒートサイクルでもクラックの発生はなく、異常のないことが確認され、本発明のものが耐クラック性にも優れていることが明瞭である。
　以上の結果から分かるように、本発明に係る金属ベース回路基板では、導体金属の配置構成を制御することにより、反り挙動を減少させることができ、接合不良の発生を抑制し、さらに、厳しい温度変化による電子部品の接合材及びその周辺部のクラック発生を抑制して信頼性の高い混成集積回路モジュールを提供することができる。
　また、導体金属の配置構成を制御することにより、導体金属を（導体）回路としてだけではなく構造材として使用することで、さらに上記効果を向上させることができる。
　以上のように、本発明は、半導体素子や発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）素子、チップ抵抗やチップコンデンサなどの表面実装型電子部品を搭載した混成集積回路モジュールに関し、ことに実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させるための回路設計方法とそれを適用した混成集積回路モジュールに関する。
　また、それに用いる絶縁金属ベース回路基板に関するもので、特に、厚さの薄い絶縁金属ベース回路基板に適用すると極めて効果的である。
　即ち、本発明の回路設計方法及びそれを用いた絶縁金属ベース回路基板を用いれば、実装工程における接合不良が発生せず、さらに、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても電子部品の接合材及びその周辺部にクラックを生じることがなく信頼性の高い混成集積回路モジュールを提供することができ、産業上有用である。

Claims (6)

  1. 絶縁金属ベース回路基板の主面内にとりうる最大の面積を有するように規定した矩形の短辺又は長辺を１００分割したときの、分割した各辺の中点を通りかつ辺に対して垂直な断面のうち、回路占有率が５０％以上である断面が５０％以上であり、かつ回路占有率が２０％以下である断面が２０％以下である、金属箔上に絶縁層を介して導体金属を設けてなる絶縁金属ベース回路基板。
  2. 矩形の面積が絶縁金属ベース回路基板主面の面積の６０％以上である請求項１に記載の絶縁金属ベース回路基板。
  3. 導体金属の面積が絶縁金属ベース回路基板主面の面積の５０％以上である請求項１に記載の絶縁金属ベース回路基板。
  4. 導体金属の面積の内、回路部分の面積の占める割合が５％以上５０％以下である請求項１に記載の絶縁金属ベース回路基板。
  5. 絶縁層及び導体金属上に絶縁膜を形成した請求項１に記載の絶縁金属ベース回路基板。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の絶縁金属ベース回路基板を用いた混成集積回路モジュール。
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