WO2017086474A1 - 金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板 - Google Patents

金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板 Download PDF

Info

Publication number
WO2017086474A1
WO2017086474A1 PCT/JP2016/084360 JP2016084360W WO2017086474A1 WO 2017086474 A1 WO2017086474 A1 WO 2017086474A1 JP 2016084360 W JP2016084360 W JP 2016084360W WO 2017086474 A1 WO2017086474 A1 WO 2017086474A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base substrate
metal base
resin
resin layer
metal plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/084360
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩明 田子
八木 茂幸
大輔 北原
Original Assignee
住友ベークライト株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友ベークライト株式会社 filed Critical 住友ベークライト株式会社
Priority to CN201680068022.9A priority Critical patent/CN108293297A/zh
Priority to JP2017551965A priority patent/JP6451867B2/ja
Publication of WO2017086474A1 publication Critical patent/WO2017086474A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate

Definitions

  • the present invention relates to a metal base substrate, a circuit substrate, and a heating element mounting substrate.
  • circuit boards on which electronic components are mounted often have high heat generation (heating elements) as electronic components to be mounted, and therefore, those having excellent heat dissipation are required.
  • a metal base substrate in which a metal plate, a resin layer, and a circuit layer are laminated in this order is used, and a conductive circuit is formed by etching and patterning the circuit layer.
  • a circuit board is obtained (see, for example, Patent Document 1).
  • the coefficient of thermal expansion differs between the metal plate, the resin layer, and the circuit layer, which causes warpage during the production of the metal base substrate. Therefore, the flattening process for correcting the warpage is performed after the formation of the metal plate, the resin layer, and the circuit layer. By applying this flattening process, the circuit layer (circuit) by the resin layer is formed. There was a problem that insulation with a metal plate could not be sufficiently secured.
  • An object of the present invention is to provide a metal base substrate capable of manufacturing a circuit board having an insulating property inside even if a flattening process is performed for the purpose of eliminating warping, and manufacturing using such a metal base substrate
  • Another object of the present invention is to provide a circuit board and a heating element mounting board in which a heating element is mounted on the circuit board.
  • a heating element mounting board comprising: the circuit board according to (10) above; and the heating element electrically connected to the terminal and mounted on the circuit board.
  • the circuit layer (circuit) and the metal plate can be obtained even if flattening is performed in order to correct the warp that occurs after the formation of the metal plate, the resin layer, and the circuit layer.
  • a circuit board in which insulation with the resin layer is ensured can be manufactured.
  • the heating element mounting substrate of the present invention has a configuration in which the heating element is mounted on the circuit board (the circuit board of the present invention), so that when the heating element mounting substrate is used, Can be suppressed or prevented accurately.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a metal base substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the metal base substrate shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a flattening apparatus used for flattening a warp generated when the metal base substrate shown in FIG. 1 is manufactured.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a metal base substrate of the present invention.
  • the upper side in FIG. 1 is also referred to as “upper” and the lower side in FIG. 1 is also referred to as “lower”.
  • the metal base substrate and each part thereof are schematically illustrated in an exaggerated manner, and the size and ratio of the metal base substrate and each part thereof are greatly different from actual ones.
  • a metal base substrate 10 shown in FIG. 1 includes a flat metal plate 6, a resin layer 5 formed on the upper surface (one surface) of the metal plate 6, and an upper surface (one surface) of the resin layer 5.
  • the circuit layer 4 is formed.
  • the circuit layer 4 has a flat plate shape (sheet shape) in plan view, and is formed in a layer shape so as to cover the resin layer 5.
  • the circuit layer 4 is patterned with a predetermined pattern to form a circuit (conductive circuit) to obtain a circuit board (the circuit board of the present invention).
  • a heating element is connected to a terminal provided by the formation of the circuit.
  • a connection terminal included in the (electronic component) is electrically connected.
  • the heating element mounted on the circuit board is electrically connected, and the heat generated by the heating element is transmitted to the lower surface side of the metal plate 6 to be released. It has a function as a heat receiving plate.
  • the circuit layer 4 As a constituent material of the circuit layer 4, for example, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, silver, silver alloy, gold, gold alloy, zinc, zinc alloy, nickel, nickel alloy, tin, tin And various metal materials such as iron alloys, iron and iron alloys.
  • copper and a copper-based alloy are preferable in that the circuit layer 4 can be easily obtained as a circuit by etching. Further, from the viewpoint of balance between cost and electrical conductivity or thermal conductivity, copper and a copper-based alloy are preferable. That is, the circuit layer 4 is particularly preferably made of a copper foil made of pure copper or a copper alloy.
  • the average thickness of the circuit layer 4 is not particularly limited, but is preferably 0.5 ⁇ m or more and 105 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less, and further preferably 12 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less.
  • the thickness variation of the circuit layer 4 can be made small by making the thickness of the circuit layer 4 below the said upper limit. Furthermore, by setting the thickness of the circuit layer 4 within the above range, cracks are generated in the circuit layer 4 when a flattening process is performed to correct the warp generated when the metal base substrate 10 is manufactured. Can be accurately suppressed or prevented.
  • the thermal conductivity in the thickness direction of the circuit layer 4 is preferably 3 W / m ⁇ K or more and 500 W / m ⁇ K or less, preferably 10 W / m ⁇ K or more and 400 W / m ⁇ K or less. Is more preferable.
  • Such a circuit layer 4 can be said to have excellent thermal conductivity, and heat generated by driving the heating element can be efficiently transferred to the metal plate 6 side through the circuit layer 4. Can do.
  • the resin layer (bonding layer) 5 has a flat plate shape (sheet shape) in plan view, and is provided so as to cover the upper surface of the metal plate 6. That is, the resin layer (bonding layer) 5 is positioned below the circuit layer 4. The circuit layer 4 and the metal plate 6 are joined to each other through the metal plate 6.
  • the resin layer 5 has an insulating property. Thereby, the insulation state of the circuit layer 4 and the metal plate 6 is ensured.
  • the resin layer 5 is composed of a cured or solidified resin composition containing a resin material and an inorganic filler, thereby exhibiting excellent thermal conductivity. As a result, the resin layer 5 transfers the heat on the circuit layer 4 (heating element) side to the metal plate 6.
  • a resin layer 5 having a high thermal conductivity is preferably used. Specifically, it is preferably 1 W / m ⁇ K or more and 15 W / m ⁇ K or less, preferably 5 W / m ⁇ K or more. More preferably, it is 10 W / m ⁇ K or less.
  • the heat on the circuit layer 4 side is efficiently transmitted to the metal plate 6 by the resin layer 5. Therefore, the heat generated by driving the heating element can be efficiently transmitted to the metal plate 6 via the circuit layer 4 and the resin layer 5, so that the heat dissipation efficiency of the heat generated by the heating element can be improved.
  • the thickness (average thickness) of the resin layer 5 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, and more preferably about 80 ⁇ m to 200 ⁇ m. Thereby, the thermal conductivity of the resin layer 5 can be further improved while ensuring the insulation of the resin layer 5. Further, by setting the thickness of the resin layer 5 within the above range, cracks are generated in the resin layer 5 when a flattening process is performed to correct the warp generated during the manufacture of the metal base substrate 10. Can be accurately suppressed or prevented.
  • the glass transition temperature of the resin layer 5 is preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
  • the resin layer 5 has increased rigidity, and it is possible to accurately suppress or prevent the occurrence of cracks in the resin layer 5 when a flattening process is performed to correct warpage generated during the manufacture of the metal base substrate 10. can do.
  • the glass transition temperature of the resin layer 5 can be measured as follows based on JIS C 6481.
  • a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA / 983 manufactured by TA Instruments Inc.), applying a tensile load under a nitrogen atmosphere (200 ml / min), a frequency of 1 Hz, a temperature of ⁇ 50 ° C. to 300 ° C. The range is measured at a temperature rising rate of 5 ° C./min, and the glass transition temperature Tg is obtained from the peak position of tan ⁇ .
  • DMA / 983 manufactured by TA Instruments Inc.
  • the elastic modulus (storage elastic modulus) E ′ of the resin layer 5 at 25 ° C. is preferably 3 GPa or more and 70 GPa or less. As a result, the rigidity of the resin layer 5 is increased, and therefore, the occurrence of cracks in the resin layer 5 is more accurately suppressed when a flattening process is performed to correct the warp generated during the manufacture of the metal base substrate 10. Or it can be prevented.
  • the storage elastic modulus can be measured with a dynamic viscoelasticity measuring device. Specifically, the storage elastic modulus E ′ is obtained by applying a tensile load to the resin layer 5, a frequency of 1 Hz, and a heating rate of 5 It is measured as the value of the storage elastic modulus at 25 ° C. when measured from ⁇ 50 ° C. to 300 ° C. at -10 ° C./min.
  • the resin layer 5 having such a function has a structure in which an inorganic filler (filler) is dispersed in a layer composed of a resin material as a main material.
  • the resin material exhibits a function as a binder for holding the inorganic filler in the resin layer 5, and the inorganic filler has a thermal conductivity higher than that of the resin material.
  • Such a resin layer 5 is mainly composed of a solidified product or a cured product formed by solidifying or curing a resin composition containing a resin material and an inorganic filler. That is, the resin layer 5 is comprised by the hardened
  • the resin composition mainly includes a resin material and an inorganic filler.
  • the resin material is not particularly limited, and various resin materials such as a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used.
  • thermoplastic resin examples include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymer, modified polyolefins, polyamides (eg, nylon 6, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11, nylon 12) , Nylon 6-12, nylon 6-66), thermoplastic polyimide, aromatic polyester and other liquid crystal polymers, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether, polyether ether ketone, polyether imide, polyacetal, Styrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluoro rubber, Examples thereof include various thermoplastic elastomers such as plain polyethylene, and copolymers, blends, polymer alloys, etc. mainly composed of these, and one or more of these can be used in combination. .
  • thermosetting resin examples include phenoxy resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyester (unsaturated polyester) resin, polyimide resin, silicone resin, polyurethane resin, and the like. 1 type, or 2 or more types can be mixed and used.
  • the resin material used for the resin composition (resin composition for forming a resin layer)
  • a thermosetting resin it is preferable to use a thermosetting resin, and it is more preferable to use a phenoxy resin.
  • a thermosetting resin particularly phenoxy resin
  • the fluidity at the time of pressing is reduced due to an increase in viscosity, and the resin layer 5 in a state in which the thickness of the resin layer 5 is ensured and the thickness uniformity and void suppression are exhibited. Therefore, the insulation reliability and thermal conductivity of the resin layer 5 can be further enhanced. Further, the adhesion between the resin layer 5 and the metal plate 6 and the adhesion between the resin layer 5 and the circuit layer 4 are improved.
  • phenoxy resin examples include a phenoxy resin having a bisphenol skeleton, a phenoxy resin having a naphthalene skeleton, a phenoxy resin having an anthracene skeleton, and a phenoxy resin having a biphenyl skeleton.
  • a phenoxy resin having a structure having a plurality of these skeletons can also be used.
  • bisphenol A type or bisphenol F type phenoxy resin it is preferable to use bisphenol A type or bisphenol F type phenoxy resin.
  • a phenoxy resin having both a bisphenol A skeleton and a bisphenol F skeleton may be used.
  • the content of the phenoxy resin is, for example, preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 100% by mass of the total solid content of the resin composition. It is 4 mass% or more and 12 mass% or less.
  • the weight average molecular weight of the phenoxy resin is not particularly limited, but is preferably 4.0 ⁇ 10 4 to 4.9 ⁇ 10 4 .
  • the elastic modulus of the resin layer 5 can be further reduced, and the metal base substrate 10 can be excellent in stress relaxation properties.
  • this semiconductor device is a solder joint that joins the semiconductor element and the circuit board even in an environment of rapid heating / cooling. Or, the occurrence of defects such as cracks in the vicinity thereof is more accurately suppressed or prevented.
  • the resin material preferably contains an epoxy resin in addition to the phenoxy resin.
  • an epoxy resin By including an epoxy resin, the moisture resistance and heat resistance of the resin layer 5 obtained from the resin composition, particularly the heat resistance after moisture absorption is further improved. Further, the circuit layer 4 can be firmly bonded to the metal plate 6 through the resin layer 5. Therefore, the heat dissipation and durability of the resulting metal base substrate 10 are excellent.
  • the epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule, but at least one of an aromatic ring structure and an alicyclic structure (alicyclic carbocyclic structure). It is preferable that the epoxy resin (A) which has this is included.
  • the glass transition temperature can be increased and the thermal conductivity of the resin layer 5 can be further improved.
  • the adhesiveness with respect to the circuit layer 4 and the metal plate 6 of the resin layer 5 can be improved more.
  • epoxy resin (A) having an aromatic ring or alicyclic structure for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin, Bisphenol P type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol Z type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, novolak type epoxy resin such as tetraphenol group ethane type novolak type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin And arylalkylene type epoxy resins such as phenol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton, and epoxy resins such as naphthalene type epoxy resins. It can be used singly or in combination of two or more of.
  • the resin composition includes a curing agent as necessary depending on the type of the resin material described above (for example, when an epoxy resin is included).
  • the curing agent is not particularly limited, and examples thereof include amide curing agents such as dicyandiamide and aliphatic polyamide, amine curing agents such as diaminodiphenylmethane, methanephenylenediamine, ammonia, triethylamine, and diethylamine, bisphenol A, and bisphenol F. And phenolic curing agents such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, p-xylene-novolak resin, and acid anhydrides.
  • amide curing agents such as dicyandiamide and aliphatic polyamide
  • amine curing agents such as diaminodiphenylmethane, methanephenylenediamine, ammonia, triethylamine, and diethylamine, bisphenol A, and bisphenol F.
  • phenolic curing agents such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, p-xylene-novolak resin, and acid anhydrides
  • the resin composition may further contain a curing catalyst (curing accelerator).
  • a curing catalyst curing accelerator
  • the curing catalyst examples include amine catalysts such as imidazoles, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene, phosphorus catalysts such as triphenylphosphine, and the like. Of these, imidazoles are preferred. Thereby, in particular, the fast curability and the storage stability of the resin composition can be sufficiently achieved.
  • imidazoles examples include 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2- Phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-undecylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2′-ethyl-4′methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6 -[2'-Methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-tria
  • the content of the curing catalyst is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 30 parts by mass, more preferably about 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin material. preferable.
  • the content is equal to or higher than the lower limit, the curability of the resin composition becomes more sufficient.
  • the preservability of the resin composition is further improved. be able to.
  • the resin composition preferably further contains a coupling agent.
  • Such coupling agents include silane coupling agents, titanium coupling agents, aluminum coupling agents and the like. Of these, silane coupling agents are preferred. Thereby, the heat resistance and thermal conductivity of the resin composition can be further improved.
  • silane coupling agent for example, vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, ⁇ - (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltriethoxysilane, N- ⁇ (aminoethyl) ⁇ -aminopropylmethyl Dimethoxysilane, N- ⁇ (aminoethyl) ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ (aminoethyl) ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxy
  • the content of the coupling agent is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 10 parts by weight, more preferably about 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin material. .
  • the content is equal to or higher than the lower limit value, the effect of improving the adhesion as described above becomes more sufficient, and on the other hand, when the resin layer 5 is formed by setting the content to be equal to or lower than the upper limit value. Outgas and voids can be further suppressed.
  • the inorganic filler contained in the resin composition is a filler composed of an inorganic material.
  • an inorganic filler exhibits heat conductivity higher than the heat conductivity of a resin material. Therefore, when this inorganic filler is dispersed in the resin composition, the thermal conductivity of the resin layer 5 can be increased.
  • the inorganic material examples include, but are not limited to, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, calcium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), aluminum nitride, Examples thereof include aluminum borate whisker, boron nitride, crystalline silica, amorphous silica, silicon carbide, and the like, and one or more of these can be used in combination.
  • the inorganic filler is preferably a granular material composed of at least one of aluminum oxide and aluminum nitride, and particularly preferably a granular material mainly composed of aluminum oxide.
  • the inorganic filler excellent in thermal conductivity (heat dissipation) and insulation.
  • Aluminum oxide is particularly preferably used because it is highly versatile and can be obtained at low cost.
  • the inorganic filler is a granular body mainly composed of aluminum oxide.
  • the content of the inorganic filler is preferably 30% by volume or more and 70% by volume or less, and more preferably 40% by volume or more and 60% by volume or less of the entire resin composition (excluding the solvent).
  • the content when the content is less than the lower limit, it is difficult to ensure the heat conductivity of the resin layer 5 while ensuring the insulation of the resin layer 5.
  • the content exceeds the upper limit, depending on the constituent material of the resin composition, the viscosity of the resin composition becomes too high, and it may be difficult to perform varnish filtration or layering (coating). In some cases, the flow of the resin composition becomes too small, and voids are generated in the resulting resin layer 5.
  • the viscosity of the resin composition under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 1.0 rpm is A [Pa ⁇ s]
  • the viscosity under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10.0 rpm is B [Pa ⁇ s]
  • a / B (thixo ratio) is 1.2 or more and 3.0 or less.
  • the water content of the inorganic filler is preferably 0.10% by mass or more and 0.30% by mass or less, more preferably 0.10% by mass or more and 0.25% by mass or less. More preferably, it is 12 mass% or more and 0.20 mass% or less.
  • aluminum oxide is usually obtained by firing aluminum hydroxide.
  • the obtained aluminum oxide granules are composed of a plurality of primary particles, and the average particle size of the primary particles can be set according to the firing conditions.
  • the aluminum oxide which has not been treated at all after the firing is composed of aggregates (secondary particles) in which primary particles are aggregated due to fixation.
  • the final inorganic filler can be obtained by solving the aggregation of the primary particles as necessary by pulverization.
  • the final average particle diameter of the inorganic filler can be set according to the pulverization conditions (for example, time).
  • the aluminum oxide has a very high hardness, so the primary particles themselves are hardly broken, and the average particle size of the primary particles is almost maintained even after pulverization.
  • the Rukoto is a very high hardness, so the primary particles themselves are hardly broken, and the average particle size of the primary particles is almost maintained even after pulverization.
  • the average particle size of the inorganic filler approaches the average particle size of the primary particles.
  • the average particle diameter of an inorganic filler will become equal to the average particle diameter of a primary particle. That is, the inorganic filler is mainly composed of secondary particles when the pulverization time is shortened, and the content of the primary particles increases as the pulverization time is lengthened. Will be.
  • primary particles of aluminum oxide obtained by firing aluminum hydroxide as described above have a shape having a flat surface such as a scaly shape instead of a spherical shape. Therefore, the contact area between inorganic fillers can be increased. As a result, the thermal conductivity of the obtained resin layer 5 can be increased.
  • the inorganic filler preferably has an average primary particle diameter D50 of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
  • the filling rate of an inorganic filler can be raised more. Therefore, the contact area between the inorganic fillers (primary particles) can be further increased, and the thermal conductivity of the resin layer 5 can be further improved.
  • the adhesion between the resin layer 5, the circuit layer 4 and the metal plate 6 can be further improved.
  • the resin composition may contain additives such as a leveling agent and an antifoaming agent in addition to the components described above.
  • the resin composition contains a solvent such as methyl ethyl ketone, acetone, toluene, dimethylformaldehyde, for example.
  • Such a varnish-like resin composition can be obtained, for example, by mixing a resin material and a solvent as necessary to form a varnish, and further mixing an inorganic filler.
  • the mixer used for mixing is not particularly limited, and examples thereof include a disperser, a composite blade type stirrer, a bead mill, and a homogenizer.
  • the addition of an inorganic filler to the resin composition may be omitted. That is, the resin layer 5 may be mainly composed of a resin material in which the addition of the inorganic filler is omitted.
  • the metal plate 6 has a planar shape (sheet shape) in plan view, and is formed so as to cover the lower surface of the resin layer 5.
  • Such a metal plate 6 functions as a member (heat radiating plate) that radiates heat generated in driving the heating element from the lower surface side of the metal plate 6 (circuit board) via the circuit layer 4 and the resin layer 5. .
  • the heating element generates high-temperature heat by driving, the heat can be radiated from the lower surface side through the metal plate 6. Therefore, it is possible to accurately suppress or prevent adverse effects on the heating element itself and further on other electronic components mounted on the circuit board.
  • the thickness (average thickness) of the metal plate 6 is not particularly limited, but is preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more. Moreover, as thickness (average thickness) of the metal plate 6, 1.2 mm or less is preferable and 1.0 mm or less is more preferable. By setting the thickness (average thickness) of the metal plate 6 to be equal to or higher than the lower limit value, it is possible to more accurately suppress or prevent the occurrence of cracks in the resin layer 5 and to be equal to or lower than the upper limit value. Thus, the cost can be reduced, and the mounting can be performed with more space.
  • the metal plate 6 is made of pure aluminum.
  • the metal plate 6 is composed of pure aluminum when the content of other atoms excluding aluminum atoms in the metal plate 6 is 0 wt% or more and 1.5 wt% or less, that is, The case where the purity of aluminum atoms in the metal plate 6 is 98.5 wt% or more and 100 wt% or less.
  • the atoms other than the aluminum atom are not particularly limited, and examples thereof include magnesium, calcium, oxygen, and silicon. Even if these other atoms are contained in the metal plate 6 as impurities, the Brinell hardness (specified in JIS Z 2243) of the metal plate 6 is in the range of 12HB or more and 35HB or less as long as the content is within the above range. It can be inside. The reason why the Brinell hardness of the metal plate 6 is within the above range will be described in detail later.
  • thermal conductivity of such a metal plate 6 is about 200 W / m ⁇ K (aluminum), and has an excellent thermal conductivity.
  • the circuit layer 4 has a higher thermal conductivity than the metal plate 6.
  • the heat generated by the heating element is transmitted to the circuit layer 4, it quickly reaches the metal plate 6 through the resin layer 5 without diffusing extensively in the circuit layer 4, and reaches the metal plate 6. Since the reached heat is diffused in the metal plate 6 and released to the outside of the metal plate 6, the heat dissipation efficiency can be further improved.
  • the metal plate 6 is made of pure aluminum in the present invention.
  • the inventors have studied. Further, it has been found that the dielectric breakdown voltage value after moisture absorption of the resin layer 5 can be set to 3.6 kV or more, and the detailed description thereof will be described in detail in the manufacturing method of the metal base substrate 10 described later.
  • a circuit board (the circuit board of the present invention) can be obtained by patterning the circuit layer 4 included in the metal base substrate 10 having such a configuration with a predetermined pattern to form a circuit. Furthermore, by connecting a connection terminal provided in the heating element (electronic component) to the terminal provided by forming this circuit, the heating element mounting board in which the heating element is mounted on the circuit board (the heating element of the present invention) Body mounting substrate) can be obtained.
  • Such a metal base substrate 10 is manufactured, for example, by the following method for manufacturing the metal base substrate 10.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the metal base substrate shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a flattening device used for flattening the warp generated when the metal base substrate shown in FIG. 1 is manufactured. It is a figure for demonstrating.
  • the upper side in FIGS. 2 and 3 is also referred to as “upper” and the lower side is also referred to as “lower”.
  • the metal base substrate and each part thereof are schematically illustrated in an exaggerated manner, and the size and the ratio of the metal base substrate and each part thereof are greatly different from actual ones.
  • This resin layer forming layer 5A is obtained by supplying the above-mentioned varnish-like resin composition onto the circuit layer 4 to form a layer and then drying it. And this resin layer formation layer 5A turns into the resin layer 5 by hardening or solidifying through process [2] mentioned later.
  • the supply of the resin composition to the circuit layer 4 can be performed using, for example, a roll coater, a bar coater, a knife coater, a gravure coater, a die coater, a comma coater, and a curtain coater.
  • a die coater, a knife coater, and a comma coater it is preferable to use a die coater, a knife coater, and a comma coater. Accordingly, the resin layer forming layer 5A having no uniform voids and having a uniform thickness, and thus the resin layer 5 can be formed more efficiently.
  • This resin composition preferably has the following viscosity behavior. That is, when this resin composition was heated from 60 ° C. to a molten state at a temperature rising rate of 3 ° C./min and a frequency of 1 Hz using a dynamic viscoelasticity measuring device, the melt viscosity decreased initially and the lowest melting It is preferable that after reaching the viscosity, it has a characteristic of further increasing, and the minimum melt viscosity is in the range of 1 ⁇ 10 3 Pa ⁇ s to 1 ⁇ 10 5 Pa ⁇ s.
  • the resin material and the inorganic filler can be separated, and only the resin material can be prevented from flowing, and a more homogeneous resin can be obtained through the step [2].
  • Layer 5 can be obtained.
  • the minimum melt viscosity is not more than the above upper limit, the wettability of the resin composition to the circuit layer 4 can be further improved, and the adhesion between the resin layer 5 and the circuit layer 4 can be further improved.
  • the resin composition preferably has a temperature at which the minimum melt viscosity is reached in the range of 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably in the range of 75 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
  • the resin composition preferably has a flow rate of 15% or more and less than 60%, and more preferably 25% or more and less than 50%.
  • This flow rate can be measured by the following procedure. That is, first, 5 to 7 metal foils having a resin layer formed from the resin composition of the present embodiment are cut into a predetermined size (50 mm ⁇ 50 mm), and the weight is measured. Next, after pressing for 5 minutes between hot plates maintained at an internal temperature of 175 ° C. and cooling, the resin that has flowed out is carefully dropped and the weight is measured again.
  • the flow rate can be obtained by the following formula (I).
  • the resin composition having such a viscosity behavior is, for example, the type and amount of the resin material described above, the type and amount of the inorganic filler, and, if the resin material contains a phenoxy resin, the type and amount of the resin material. It can be obtained by adjusting appropriately.
  • a metal plate 6 is prepared, and then, as shown in FIG. 2B, the circuit layer 4 and the metal plate 6 are pressurized and heated so as to approach each other via the resin layer forming layer 5A. To do. Thereby, the metal plate 6 is bonded to the resin layer forming layer 5A (see FIG. 2C).
  • the resin layer forming layer 5A is heated and pressed under the condition that the resin layer forming layer 5A is cured and the resin layer 5 is formed when the resin layer forming layer 5A exhibits thermosetting properties. Is done.
  • the resin layer forming layer 5A exhibits thermoplasticity
  • the resin layer forming layer 5A is heated and pressurized under the condition of being solidified by cooling after being melted by heating and heating.
  • the heating and pressurizing conditions are set as follows, although they vary slightly depending on, for example, the type of resin composition contained in the resin layer forming layer 5A.
  • the heating temperature is preferably set to about 80 to 200 ° C., more preferably about 170 to 190 ° C.
  • the pressure to be applied is preferably set to about 0.1 to 3 MPa, more preferably about 0.5 to 2 MPa.
  • the heating and pressurizing time is preferably about 10 to 90 minutes, more preferably about 30 to 60 minutes.
  • the lower surface of the metal plate 6 is bonded to the resin layer forming layer 5A, and the resin layer forming layer 5A is cured to form the resin layer 5.
  • the metal plate 6 is bonded to the resin layer 5.
  • a metal base substrate 10 is obtained.
  • the bonding surface of the metal plate 6 Prior to the bonding of the resin layer forming layer 5A and the metal plate 6, the bonding surface of the metal plate 6 is brought into contact with water at 50 ° C. to 80 ° C. for 0.5 minutes to 3 minutes. It is preferable to apply. Thereby, the adhesiveness of the resin layer 5 and the metal plate 6 can be improved more.
  • the metal plate 6, the resin layer 5, and the circuit layer 4 have different coefficients of thermal expansion. As shown, the metal base substrate 10 is warped. Therefore, it is necessary to perform a flattening process to correct this warpage. Hereinafter, this flattening process will be described.
  • planarization of the metal base substrate 10 in which the warp has occurred can be performed using, for example, the planarization apparatus 100 shown in FIG.
  • the flattening apparatus 100 includes a seamless belt 150 on which the metal base substrate 10 is placed, and a transport unit 200 that transports the seamless belt 150.
  • the conveying means 200 has tensioners (tension rollers) 211, 212, 213, 251, 252, 253, 254.
  • a seamless belt 150 having an annular side view is attached to the tensioners 211, 212, 213, 251, 252, 253, and 254. , 252, 253, and 254, the seamless belt 150 is repeatedly sent out along the conveyance direction.
  • the tensioners 211, 212, 213, 251, 252, 253, 254 each have a cylindrical outer shape, and are made of a metal material such as stainless steel, for example. Further, these tensioners 211, 212, 213, 251, 252, 253, 254 are arranged so that the rotation axes (center axes) face the same direction and are separated from each other. Furthermore, for example, it is rotatably supported by a frame (not shown) that supports the entire flattening device 100.
  • the tensioners 251 to 254 are rollers that rotate while the seamless belt 150 that is in contact with the tensioner 251 is wound around, and the conveyance direction is changed at a position that becomes a corner of the attached seamless belt 150.
  • the seamless belt 150 is repeatedly sent out in a loop.
  • the tensioners 211 to 213 are arranged in this order between the tensioner 251 and the tensioner 252, and are in contact with each other so as to be inserted between the tensioner 211 and the tensioner 212 and between the tensioner 212 and the tensioner 213.
  • the seamless belt 150 is a roller that rotates while being wound around.
  • the center of the tensioner 211 and the tensioner 213 is arranged along the transport direction, and the tensioner 212 has a center perpendicular to the transport direction with respect to the centers of the tensioner 211 and the tensioner 213. It is arranged to shift to.
  • the seamless belt 150 is transported between the tensioners 211 to 213 arranged in this manner, and at this time, the transport direction is changed, but the transport of the seamless belt 150 to the tensioners 211 to 213 is changed.
  • the warp is corrected by placing the warped metal base substrate 10 on the seamless belt 150, and as a result, the metal base substrate 10 is flattened.
  • the diameters of the tensioners 211 to 213 are preferably 2 cm or more and 20 cm or less, and more preferably 7 cm or more and 13 cm or less.
  • the distance L 1 between the tensioner 211 and the tensioner 212, and the distance L 2 between the tensioner 212 and the tensioner 213, independently, is preferably, 40 cm or more 60m or less is at 20cm or more 80cm or less It is more preferable.
  • the tensioner 211, 213 and tensioner 212 and the length L 3 of the overlapping region is preferably at 2cm above 8cm or less, More preferably, it is 4 cm or more and 6 m or less.
  • the warp generated in the metal base substrate 10 can be corrected more reliably.
  • a motor (not shown) is connected to at least one of the tensioners 211 to 213, and the seamless belt 150 is conveyed by the operation of this motor. Moreover, the conveyance speed of the seamless belt 150 can be changed by changing the magnitude of the voltage applied to these motors.
  • the metal base substrate 10 in which the warp is corrected has a warp rate in the metal plate 6 of 0.2% or less as measured using a stationary method defined in JIS C 6481. % Or less is more preferable.
  • the warpage rate is within such a range, it can be said that the warpage generated in the metal base substrate 10 has been corrected and flattened.
  • the metal plate 6 is made of pure aluminum.
  • the warp is corrected and flattened by applying a flattening process from the state shown in FIG. 2 (d). Even when the metal base substrate 10 subjected to the flattening process is left in a water vapor atmosphere of 121 ° C. and 100% RH for 168 hours, the dielectric breakdown voltage value after moisture absorption of the resin layer 5 is obtained.
  • the inventors have found that the voltage can be 3.6 kV or higher, and have completed the present invention.
  • the metal plate 6 is made of pure aluminum, and as shown in FIG. 2D, the metal base substrate 10 that has warped is flattened and warped. Even in a state (flattened state) in which the crack is corrected, it is possible to accurately suppress or prevent the occurrence of cracks in the flattened resin layer 5. Therefore, even if the metal base substrate 10 is left in a steam atmosphere of 121 ° C. and 100% RH for 168 hours, the dielectric breakdown voltage value of the resin layer 5 is accurately suppressed or prevented from changing in the steam atmosphere. Thus, the insulation between the metal plate 6 and the circuit layer 4 can be secured by the resin layer 5. That is, the dielectric breakdown voltage value of the resin layer 5 when left in a steam atmosphere of 121 ° C. and 100% RH for 168 hours can be set to 3.6 kV or more.
  • the dielectric breakdown voltage value of the resin layer 5 in the water vapor atmosphere can be 3.6 kV or more.
  • the metal plate 6 has excellent flexibility such that the Brinell hardness (specified in JIS Z 2243) is in the range of 12HB to 35HB.
  • the Brinell hardness of the metal plate 6 is in the range of 12HB to 35HB.
  • the dielectric breakdown voltage value of the resin layer 5 under the water vapor atmosphere in the flattened state may be 3.6 kV or more, but is preferably 5.0 kV or more.
  • the Brinell hardness of the metal plate 6 is preferably 12 HB or more, and more preferably 15 HB or more. Further, the Brinell hardness of the metal plate 6 is preferably 35 HB or less, and more preferably 30 HB or less. By setting the Brinell hardness of the metal plate 6 to be equal to or higher than the lower limit value, the handling property of the substrate and the burr property at the time of cutting can be further improved. Can be suppressed or prevented more accurately.
  • the relationship between the Brinell hardness H and the thickness T T preferably satisfies the relationship H / T ⁇ 150, and more preferably satisfies the relationship 30 ⁇ H / T ⁇ 60. Thereby, further suppression or prevention of generation of cracks in the resin layer 5 is achieved.
  • the dielectric breakdown voltage value of the resin layer 5 can be measured by applying an alternating voltage between the copper foil and the aluminum plate at room temperature after being left in a steam atmosphere of 121 ° C. and 100% RH for 168 hours. .
  • the Brinell hardness of the metal plate 6 is determined by measuring the area of the permanent recess remaining on the metal plate 6 after applying a pressure of 3000 kgf with a steel ball having a diameter of 10 mm for 30 seconds in accordance with JIS Z 2243. Can be sought.
  • the metal base substrate 10 is manufactured through the above processes.
  • a substrate is manufactured.
  • the method for patterning the circuit layer 4 is not particularly limited. For example, after a resist layer corresponding to the pattern (shape) of the circuit to be formed is formed on the circuit layer 4, this resist layer is used as a mask. Examples thereof include a method of etching the circuit layer 4 exposed from the opening of the resist layer by a wet etching method or a dry etching method.
  • a heating element mounting board in which a heating element is mounted on a circuit board can be obtained by electrically connecting a connection terminal provided in the heating element (electronic component) to a terminal provided by forming this circuit.
  • substrate is mounted as a board
  • the heating element mounting substrate may be housed in a casing of the electronic device by being attached to another structure provided in the electronic device, for example, and the surface on the metal plate 6 side is directed outward.
  • the electronic device may be attached to another member (another structure) constituting the housing as part of the housing.
  • the metal base substrate, the circuit board, and the heating element mounting substrate of the present invention have been described with respect to the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these.
  • each part constituting the metal base substrate, the circuit board, and the heating element mounting substrate of the present invention can be replaced with any component that can exhibit the same function.
  • arbitrary components may be added.
  • the heating element mounted on the heating element mounting substrate of the present invention includes a semiconductor device, a resistor such as a thermistor, a capacitor, a diode power MOSFET, a power transistor such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a reactor, and an LD (laser). Diode), a light emitting element such as an organic EL element, a motor, and the like, and the heating element mounting substrate of the present invention can be applied to those mounting at least one of them.
  • thermosetting resin 1 As thermosetting resin 1, bisphenol A type phenoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation: “1255”) was prepared.
  • thermosetting resin 2 A bisphenol A type epoxy resin (manufactured by DIC: “850S”) was prepared as the thermosetting resin 2.
  • silane coupling agent 1 As silane coupling agent 1, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone: “KBM-403”) was prepared.
  • Inorganic filler 1 As the inorganic filler 1, alumina (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “LS-210B”) was prepared.
  • Inorganic filler 2 As the inorganic filler 2, boron nitride (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd .: “SPG-3”) was prepared.
  • Metal plate 1 As the metal plate 1, an aluminum 6000 series (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “A6061-T6”, average thickness: 0.5 mm) was prepared. In addition, the purity of the aluminum in this metal plate 1 was 97.2 wt%, and the Brinell hardness was 105 HB.
  • Metal plate 2 As the metal plate 2, an aluminum 5000 series (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “A5052-H34”, average thickness: 0.5 mm) was prepared. In addition, the purity of the aluminum in this metal plate 2 was 97.2 wt%, and the Brinell hardness was 82HB.
  • Metal plate 3-1 As the metal plate 3-1, aluminum 1000 series (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “A1050-H24”, average thickness: 0.3 mm) was prepared. The purity of aluminum in the metal plate 3-1 was 99.5 wt%, and the Brinell hardness was 30 HB.
  • Metal plate 3-2 As the metal plate 3-2, aluminum 1000 series (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “A1050-H24”, average thickness: 0.5 mm) was prepared. The purity of aluminum in this metal plate 3-2 was 99.5 wt%, and the Brinell hardness was 30 HB.
  • Metal plate 3-3 As the metal plate 3-3, aluminum 1000 series (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “A1050-H24”, average thickness: 1.0 mm) was prepared. The purity of aluminum in this metal plate 3-3 was 99.5 wt%, and the Brinell hardness was 30 HB.
  • Metal plate 4 As the metal plate 4, aluminum 1080 series (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd .: “A1080-H12”, average thickness: 0.5 mm) was prepared. In addition, the purity of the aluminum in this metal plate 4 was 99.8 wt%, and the Brinell hardness was 19 HB.
  • Circuit layer 1 As the circuit layer 1, a roll-shaped copper foil (manufactured by Nippon Electrolytic Co., Ltd .: “YGP-35”) was prepared.
  • a metal base substrate was produced as follows.
  • Example 1 Preparation of resin composition (varnish)> As thermosetting resin, curing agent, curing accelerator, silane coupling agent and inorganic filler, those shown in Table 1 are weighed in parts by mass shown in Table 1, and these are dissolved in 400 parts by mass of cyclohexanone. -The resin composition (resin varnish) was prepared by mixing and stirring using a high-speed stirring apparatus.
  • the prepared circuit layer 1 has a width of 260 mm and a thickness of 35 ⁇ m, and a pre-prepared resin composition is applied to the roughened surface of the circuit layer 1 with a comma coater, at 100 ° C. for 3 minutes. By drying by heating at 150 ° C. for 3 minutes, a resin layer forming layer having a thickness of 100 ⁇ m was formed on the circuit layer.
  • the resin layer forming layer is in a semi-cured state by drying the resin composition under such conditions. This was cut into 65 mm length ⁇ 100 mm width.
  • the prepared metal plate 3 is placed on the resin layer forming layer of the circuit layer 1 on which the resin layer forming layer is formed. In this state, the circuit layer 1 and the metal plate 3 are made of the resin layer forming layer.
  • the conditions for curing the resin layer forming layer were set as follows.
  • Heating temperature 200 °C ⁇ Pressure pressure: 10 MPa ⁇ Heating / pressurizing time: 1.5 hours
  • thermosetting resin examples 2 to 8, Comparative Examples 1 to 4
  • the curing agent, the curing accelerator, the silane coupling agent and the inorganic filler used in preparing the preparation of the resin composition examples 2 to 8, Comparative Examples 1 to 4
  • the metal base substrates of Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except that they were weighed in the parts by mass shown in FIG.
  • the metal base substrates obtained in the examples and comparative examples were left in a steam atmosphere at 121 ° C. and 100% RH for 168 hours, respectively, and then the dielectric breakdown voltage value of the resin layer was determined. It was measured. That is, the metal base substrates obtained in each Example and each Comparative Example are warped, and the insulating layer after being exposed to the water vapor atmosphere in a state where the warp is not corrected. The dielectric breakdown voltage value (the dielectric breakdown voltage value before warping correction) was measured.
  • the metal base substrates obtained in each of the examples and the comparative examples both have a warpage rate (specified in JIS C 6481) of the metal plate included in the metal base substrate of 0.2%. It was as follows.
  • the metal base substrates obtained in each of the Examples and Comparative Examples in which the warpage was corrected were left in a steam atmosphere of 121 ° C. and 100% RH for 168 hours, respectively, and then the dielectric breakdown voltage value of the resin layer ( The dielectric breakdown voltage value after warping correction was measured.
  • the dielectric breakdown voltage value of the resin layer was measured by applying an alternating voltage between the copper foil and the aluminum plate at room temperature. The results are shown in Table 1.
  • the warpage was reduced by using each of the examples, that is, the metal plate, of pure aluminum, that is, the content of atoms other than aluminum atoms of 0 wt. Even after the flattening process is performed, the dielectric breakdown voltage value of the resin layer is 3.6 kV or more, and the occurrence of cracks in the resin layer due to the flattening process is prevented. The results are shown.
  • each comparative example an aluminum alloy is used as the metal plate, so that the dielectric breakdown voltage value of the resin layer after the flattening process for correcting the warp is 3. The result was less than 6 kV, and a result indicating that cracks were generated in the resin layer by performing the planarization process was obtained.
  • the present invention is used to form a circuit board on which a heating element that generates heat is electrically connected, and is formed into a flat plate-like metal plate formed on one surface of the metal plate. It is a metal base substrate provided with a resin layer and a circuit layer formed on the one surface of the resin layer, and the metal base substrate is subjected to a flattening process to correct warpage,
  • the dielectric breakdown voltage value after moisture absorption of the resin layer is 3.6 kV or more when left in a steam atmosphere at 121 ° C. and 100% RH for 168 hours.
  • the present invention has industrial applicability.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本発明の金属ベース基板10は、熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられ、平板状をなし、純アルミニウムからなる金属板6と、金属板6の一方の面に形成された樹脂層5と、樹脂層5の前記一方の面に形成された回路層4とを備えるものであり、金属ベース基板10を、反りを矯正する平坦化加工が施されたものとし、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したとき、樹脂層5の吸湿後絶縁破壊電圧値は、3.6kV以上となっている。これにより、反りを解消させることを目的に、平坦化加工を施したとしても、電気伝導性の低下が抑制された回路基板を製造し得る金属ベース基板、かかる金属ベース基板を用いて製造された回路基板、および、かかる回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板を提供することができる。

Description

金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板
 本発明は、金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板に関する。
 近年、電子部品を実装する回路基板には、実装される電子部品として高い発熱性を有するもの(発熱体)が多く認められるため、優れた放熱性が備えるものが求められている。
 このような回路基板を得るために、金属板と、樹脂層と、回路層とがこの順で積層された金属ベース基板が用いられ、回路層をエッチングしてパターニングすることで導電回路が形成された回路基板が得られる(例えば、特許文献1参照。)。
 この金属ベース基板では、金属板と、樹脂層と、回路層とで熱膨張率が異なり、これに起因して、金属ベース基板の製造時において反りが生じる。そのため、この反りを矯正する平坦化加工が、金属板、樹脂層および回路層の形成の後に施されることとなるが、この平坦化加工を施すことで、樹脂層による回路層(回路)と金属板との絶縁性の確保が十分にできないと言う問題があった。
特開2005-281509号公報
 本発明の目的は、反りを解消させることを目的に、平坦化加工を施したとしても、内部における絶縁性が確保された回路基板を製造し得る金属ベース基板、かかる金属ベース基板を用いて製造された回路基板、および、かかる回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板を提供することにある。
 このような目的は、下記(1)~(11)に記載の本発明により達成される。
 (1) 熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられ、
 平板状をなし、純アルミニウムからなる金属板と、
 前記金属板の一方の面に形成された樹脂層と、
 前記樹脂層の前記一方の面に形成された回路層とを備える金属ベース基板であって、
 当該金属ベース基板を、反りを矯正する平坦化加工が施されたものとし、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したとき、
 前記樹脂層の吸湿後絶縁破壊電圧値は、3.6kV以上であることを特徴する金属ベース基板。
 (2) 当該金属ベース基板は、JIS C 6481に規定の静置法で測定した、前記金属板の反り率が0.2%以下である上記(1)に記載の金属ベース基板。
 (3) 前記金属板の平均厚さは、0.3mm以上1.2mm以下である上記(1)または(2)に記載の金属ベース基板。
 (4) 前記金属板は、そのブリネル硬さが12HB以上35HB以下である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の金属ベース基板。
 (5) 前記金属板おける、アルミニウム原子を除く他の原子の含有量は、0wt%以上1.5wt%以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の金属ベース基板。
 (6) 前記回路層は、銅または銅系合金からなる上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の金属ベース基板。
 (7) 前記樹脂層は、樹脂材料と、無機充填材とを含有する樹脂組成物の硬化物または固化物で構成される上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の金属ベース基板。
 (8) 前記樹脂組成物は、さらに、カップリング剤を含有する上記(7)に記載の金属ベース基板。
 (9) 前記無機充填材は、主として酸化アルミニウムで構成された粒状体である上記(7)または(8)に記載の金属ベース基板。
 (10) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の金属ベース基板を用いて形成された回路基板であって、
 前記回路層をパターニングすることで形成された、前記発熱体を電気的に接続する端子を備える回路を有することを特徴とする回路基板。
 (11) 上記(10)に記載の回路基板と、前記端子に電気的に接続して、前記回路基板に搭載された前記発熱体とを備えることを特徴とする発熱体搭載基板。
 本発明の金属ベース基板の構成とすることで、金属板、樹脂層および回路層の形成の後に生じる反りを矯正するために、平坦化加工を施したとしても、回路層(回路)と金属板との絶縁性が樹脂層により確保された回路基板を製造することができる。
 そのため、本発明の発熱体搭載基板を、かかる回路基板(本発明の回路基板)に発熱体が搭載された構成のものとすることで、発熱体搭載基板の使用時に、回路基板において、絶縁破壊が生じるのを的確に抑制または防止することができる。
図1は、本発明の金属ベース基板の実施形態を示す縦断面図である。 図2は、図1に示す金属ベース基板の製造方法を説明するための図である。 図3は、図1に示す金属ベース基板を製造する際に生じた反りを平坦化する際に用いる平坦化装置を説明するための図である。
 以下、本発明の金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<金属ベース基板>
 図1は、本発明の金属ベース基板の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、図1中の下側を「下」とも言う。また、図1では、金属ベース基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、金属ベース基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。
 図1に示す金属ベース基板10は、平板状をなす金属板6と、この金属板6の上面(一方の面)に形成された樹脂層5と、この樹脂層5の上面(一方の面)に形成された回路層4とを備えている。
 回路層4は、その平面視形状が平板状(シート状)をなし、樹脂層5上を覆って層状に形成されている。
 この回路層4を所定のパターンでパターニングして、回路(導電回路)が形成されることで回路基板(本発明の回路基板)が得られ、この回路の形成により設けられた端子に、発熱体(電子部品)が備える接続端子が電気的に接続される。これにより、回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板(本発明の発熱体搭載基板)が得られる。
 この回路層4は、パターニングして回路とした際に、回路基板上に搭載された発熱体を電気的に接続するとともに、発熱体で発生した熱を金属板6の下面側に伝達して逃がす受熱板としての機能を備えている。
 回路層4の構成材料としては、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金、銀、銀系合金、金、金系合金、亜鉛、亜鉛系合金、ニッケル、ニッケル系合金、錫、錫系合金、鉄および鉄系合金等の各種金属材料が挙げられる。これらの中でも、回路層4をエッチングにより回路として容易に得ることができる点で、銅、銅系合金、が好ましい。また、コストと電気伝導性または熱伝導性のバランスという観点からは、銅、銅系合金、が好ましい。すなわち、回路層4は、純銅または銅系合金からなる銅箔で構成されていることが特に好ましい。
 また、回路層4の平均厚さは、特に限定されないが、0.5μm以上105μm以下であることが好ましく、1μm以上70μm以下であることがより好ましく、12μm以上70μm以下であることがさらに好ましい。回路層4の厚さを前記下限値以上とすることにより、回路層4におけるピンホールの発生を抑制し、さらに、回路層4をエッチングして回路を形成した際に、回路パターン成形時の厚さのバラツキ、回路断線、エッチング液やデスミア液等の薬液の染み込み等が発生するのを抑制または防止することができる。また、回路層4の厚さを前記上限値以下とすることにより、回路層4の厚みバラツキを小さくすることができる。さらに、回路層4の厚さを前記範囲内に設定することにより、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、回路層4において、クラックが発生するのを的確に抑制または防止することができる。
 また、回路層4の厚さ方向に対する熱伝導率は、3W/m・K以上、500W/m・K以下であることが好ましく、10W/m・K以上、400W/m・K以下であることがより好ましい。このような回路層4は、優れた熱伝導率を有していると言うことができ、発熱体の駆動により生じた熱を、回路層4を介して金属板6側により効率よく伝達することができる。
 樹脂層(接合層)5は、その平面視形状が平板状(シート状)をなし、金属板6の上面を覆って設けられ、すなわち、回路層4と、この回路層4の下側に位置する金属板6との間に設けられ、このものを介して、回路層4と金属板6とを接合する。
 また、この樹脂層5は、絶縁性を有している。これにより、回路層4と、金属板6との絶縁状態が確保される。
 さらに、樹脂層5は、樹脂材料と、無機充填剤とを含有する樹脂組成物の硬化物または固化物で構成され、これにより、優れた熱伝導性を発揮するようになっている。その結果、樹脂層5は、回路層4(発熱体)側の熱を金属板6に伝達する。
 このような樹脂層5の熱伝導率は、高いものが好適に用いられ、具体的には、1W/m・K以上、15W/m・K以下であることが好ましく、5W/m・K以上、10W/m・K以下であることがより好ましい。これにより、回路層4側の熱が樹脂層5により金属板6により効率よく伝達される。そのため、発熱体の駆動により生じた熱を、回路層4および樹脂層5を介して金属板6に効率よく伝達することができることから、発熱体で生じた熱の放熱効率の向上が図られる。
 樹脂層5の厚さ(平均厚さ)は、特に限定されないが、例えば、50μm~250μm程度であるのが好ましく、80μm~200μm程度であるのがより好ましい。これにより、樹脂層5の絶縁性を確保しつつ、樹脂層5の熱伝導性をより向上させることができる。さらに、樹脂層5の厚さを前記範囲内に設定することにより、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、樹脂層5において、クラックが発生するのを的確に抑制または防止することができる。
 また、樹脂層5は、そのガラス転移温度が好ましくは50℃以上200℃以下であり、より好ましくは70℃以上200℃以下である。これにより、樹脂層5は、剛性が高まり、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、樹脂層5において、クラックが発生するのを的確に抑制または防止することができる。
 なお、樹脂層5のガラス転移温度は、JIS C 6481に基づいて、以下のようにして計測できる。
 動的粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント社製DMA/983)を用いて窒素雰囲気(200ml/分)のもと引っ張り荷重をかけて、周波数1Hz、-50℃から300℃の温度範囲を昇温速度5℃/分の条件で測定し、tanδのピーク位置よりガラス転移温度Tgを得る。
 また、樹脂層5の25℃の弾性率(貯蔵弾性率)E’は、3GPa以上70GPa以下であることが好ましい。これにより、樹脂層5の剛性が高まることから、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、樹脂層5において、クラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができる。
 なお、上記貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置で測定することができ、具体的には、貯蔵弾性率E’は、樹脂層5に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5~10℃/分で-50℃から300℃で測定した際の、25℃における貯蔵弾性率の値として測定される。
 かかる機能を有する樹脂層5は、樹脂材料を主材料として構成された層内に無機充填材(フィラー)が分散された構成をなしている。
 樹脂材料は、無機充填材を樹脂層5内に保持させるバインダーとしての機能を発揮し、無機充填材は、樹脂材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。樹脂層5を、かかる構成を有するものとすることにより、樹脂層5の熱伝導率を高めることができる。
 このような樹脂層5は、主として樹脂材料および無機充填材を含有する樹脂組成物を固化または硬化させることにより形成される固化物または硬化物で構成される。すなわち、樹脂層5は、樹脂組成物を層状に成形した硬化物または固化物で構成されている。
 以下、この樹脂組成物について説明する。
 樹脂組成物は、上記の通り、主として樹脂材料および無機充填材を含んで構成されている。
 樹脂材料としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の各種樹脂材料を用いることができる。
 熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6-12、ナイロン6-66)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
 一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
 これらのなかでも、樹脂組成物(樹脂層形成用樹脂組成物)に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、さらに、フェノキシ樹脂を用いるのがより好ましい。熱硬化性樹脂(特に、フェノキシ樹脂)を含むことにより、粘度上昇により、プレス時の流動性が低減し、樹脂層5の厚みの確保と厚み均一性およびボイド抑制を発揮した状態で樹脂層5が成形されるため、樹脂層5の絶縁信頼性および熱伝導性をより一層高めることができる。また、樹脂層5と金属板6との密着性、および、樹脂層5と回路層4との密着性が向上する。そのため、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、樹脂層5と金属板6との間、および、樹脂層5と回路層4との間において、剥離が生じるのを的確に抑制または防止することができる。これらの相乗効果により、金属ベース基板10ひいては回路基板の絶縁信頼性および熱伝導性をより一層高めることができる。
 フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。
 これらの中でも、ビスフェノールA型またはビスフェノールF型のフェノキシ樹脂を用いるのが好ましい。ビスフェノールA骨格とビスフェノールF骨格を両方有するフェノキシ樹脂を用いても良い。
 フェノキシ樹脂の含有量は、例えば、樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、好ましくは1質量%以上40質量%以下、より好ましくは2質量%以上20質量%以下であり、さらに好ましくは4質量%以上12質量%以下である。フェノキシ樹脂の含有量を前記下限値以上とすることにより、弾性率を下げる効果を十分に得られ、金属ベース基板10に用いたときの応力緩和性に優れ、急激な加熱/冷却を受けても半田或いはその近傍でのクラックが発生することを抑制することができる。また、フェノキシ樹脂の含有量を前記上限値以下とすることにより、プレス時の流動性が悪化し、ボイド等が発生することが抑制され、金属ベース基板10の絶縁信頼性を高めることができる。
 また、フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、4.0×10~4.9×10であることが好ましい。これにより、樹脂層5のさらなる低弾性率化が可能となり、金属ベース基板10を応力緩和性に優れるものとすることができる。例えば、金属ベース基板10を用いて、半導体素子を実装した半導体装置を製造した場合、この半導体装置は、急激な加熱/冷却の環境下においても、半導体素子と回路基板とを接合する半田接合部、またはその近傍で、クラック等の不良が発生することがより的確に抑制または防止されることになる。
 また、樹脂材料は、フェノキシ樹脂の他に、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。エポキシ樹脂が含まれることにより、樹脂組成物から得られる樹脂層5の耐湿性、耐熱性、特に吸湿後の耐熱性がより改善される。また、樹脂層5を介して回路層4を金属板6に強固に接合することができる。そのため、得られる金属ベース基板10の放熱性および耐久性が優れたものとなる。
 また、エポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば、特に限定されないが、芳香環構造および脂環構造(脂環式の炭素環構造)の少なくともいずれか一方を有するエポキシ樹脂(A)を含むことが好ましい。このようなエポキシ樹脂(A)を使用することで、ガラス転移温度を高くするとともに、樹脂層5の熱伝導性をより向上させることができる。また、樹脂層5の回路層4および金属板6に対する密着性をより向上させることができる。
 さらに、芳香環あるいは脂肪環構造を有するエポキシ樹脂(A)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 また、かかる樹脂組成物には、前述した樹脂材料の種類(例えば、エポキシ樹脂が含まれる場合)等によっては、必要に応じて、硬化剤が含まれる。
 硬化剤としては、特に限定されず、例えば、ジシアンジアミド、脂肪族ポリアミド等のアミド系硬化剤や、ジアミノジフェニルメタン、メタンフェニレンジアミン、アンモニア、トリエチルアミン、ジエチルアミン等のアミン系硬化剤や、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、p-キシレン-ノボラック樹脂などのフェノール系硬化剤や、酸無水物類等を挙げることができる。
 また、樹脂組成物は、さらに硬化触媒(硬化促進剤)を含んでいてもよい。これにより、樹脂組成物の硬化性を向上させることができる。
 硬化触媒としては、例えば、イミダゾール類、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等が挙げられる。これらの中でもイミダゾール類が好ましい。これにより、特に、樹脂組成物の速硬化性および保存性を十分に両立することができる。
 イミダゾール類としては、例えば1-ベンジル-2メチルイミダゾール、1-ベンジル-2フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-ウンデシルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。これらの中でも2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールまたは2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。これにより、樹脂組成物の保存性を特に向上させることができる。
 また、硬化触媒の含有量は、特に限定されないが、樹脂材料100質量部に対して0.01~30質量部程度であるのが好ましく、特に0.5~10質量部程度であるのがより好ましい。かかる含有量が前記下限値以上であると、樹脂組成物の硬化性がより十分なものとなり、一方、かかる含有量を前記上限値以下にすることで、樹脂組成物の保存性をより向上させることができる。
 また、樹脂組成物は、さらにカップリング剤を含むことが好ましい。これにより、無機充填材、金属板6および回路層4に対する樹脂材料の密着性をより向上させることができる。そのため、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、樹脂層5において、クラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができるとともに、樹脂層5と金属板6との間、および、樹脂層5と回路層4との間において、剥離が生じるのをより的確に抑制または防止することができる。
 かかるカップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらの中でもシラン系カップリング剤が好ましい。これにより、樹脂組成物の耐熱性および熱伝導性をより向上させることができる。
 このうち、シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β-(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファンなどが挙げられる。
 カップリング剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂材料100質量部に対して0.01~10質量部程度であるのが好ましく、特に0.5~10質量部程度であるのがより好ましい。かかる含有量が前記下限値以上であると、前述したような密着性を高める効果がより十分なものとなり、一方、かかる含有量を前記上限値以下にすることで、樹脂層5を形成する際のアウトガスやボイドをより抑制することができる。
 また、樹脂組成物中に含まれる無機充填材は、無機材料で構成されるフィラーである。これにより、無機充填材は、樹脂材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を発揮する。したがって、この無機充填材が樹脂組成物中に分散していることにより、樹脂層5の熱伝導率を高めることができる。
 無機材料としては、特に限定されないが、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム(アルミナ、Al)、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、炭化ケイ素などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 このような無機充填材は、中でも、酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種で構成される粒状体であるのが好ましく、特に、主として酸化アルミニウムで構成された粒状体であるのが好ましい。これにより、より熱伝導性(放熱性)および絶縁性に優れた無機充填材とすることができる。また、酸化アルミニウムは、汎用性に優れ、安価に入手できる点から、特に好ましく用いられる。
 したがって、以下では、無機充填材が、主として酸化アルミニウムで構成された粒状体である場合を一例に説明する。
 無機充填材の含有量は、樹脂組成物全体(溶剤を除く)の、30体積%以上70体積%以下であるのが好ましく、40体積%以上60体積%以下であるのがより好ましい。かかる範囲のように樹脂組成物における無機充填材の含有率を高くすることにより、樹脂層5の熱伝導性をより優れたものとすることができる。また、プレス時の流動性が悪化し、ボイド等が発生することをより抑制することができる。また、金属ベース基板10の製造時に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した際に、樹脂層5において、クラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができる。
 これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、樹脂層5の絶縁性を確保しつつ、樹脂層5の熱伝導性を優れたものとするのが難しい。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、樹脂組成物の構成材料によっては、樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて、ワニスの濾過作業や層状への成形(コーティング)が困難となったり、樹脂組成物のフローが小さくなりすぎて、得られる樹脂層5にボイドが発生してしまったりする場合がある。
 なお、樹脂組成物における無機充填材の含有率を、上記の範囲のように高く設定したとしても、樹脂組成物として、温度25℃、せん断速度1.0rpmの条件での粘度をA[Pa・s]とし、温度25℃、せん断速度10.0rpmの条件での粘度をB[Pa・s]としたとき、A/B(チキソ比)が1.2以上、3.0以下なる関係を満足するものを用いることにより、金属ベース基板10の製造時に、樹脂組成物(ワニス)の粘度およびフロー性を適度なものとすることができる。
 また、この無機充填材の含水量は、0.10質量%以上0.30質量%以下であるのが好ましく、0.10質量%以上0.25質量%以下であるのがより好ましく、0.12質量%以上0.20質量%以下であるのがさらに好ましい。これにより、無機充填材の含有量を多くしても、より適度な粘度およびフロー性を有するものとなる。そのため、得られる樹脂層5中にボイドが発生するのを防止しつつ、熱伝導性に優れた樹脂層5を形成することができる。すなわち、より優れた熱伝導性および絶縁性を有する樹脂層5を形成することができる。
 また、酸化アルミニウムは、通常、水酸化アルミニウムを焼成することにより得られる。得られる酸化アルミニウムの粒状体は、複数の一次粒子で構成されるが、その一次粒子の平均粒径は、その焼成の条件に応じて設定することができる。
 また、その焼成後に何ら処理されていない酸化アルミニウムは、一次粒子同士が固着により凝集した凝集体(二次粒子)で構成されている。
 そのため、その一次粒子同士の凝集を粉砕により必要に応じて解くことにより、最終的な無機充填材が得られる。最終的な無機充填材の平均粒径は、その粉砕の条件(例えば時間)に応じて設定することができる。
 その粉砕の際、酸化アルミニウムは極めて高い硬度を有するため、一次粒子同士の固着が解かれていくだけで、一次粒子自体は殆ど破壊されず、一次粒子の平均粒径は粉砕後においてもほぼ維持されることとなる。
 したがって、粉砕時間が長くなるに従い、無機充填材の平均粒径は、一次粒子の平均粒径に近づくことになる。そして、粉砕時間が所定時間以上となると、無機充填材の平均粒径は、一次粒子の平均粒径に等しくなる。すなわち、無機充填材は、粉砕時間を短くすると主として二次粒子で構成され、粉砕時間を長くするにしたがって一次粒子の含有量が多くなり、最終的に所定時間以上とすると、主として一次粒子で構成されることとなる。
 また、例えば、前述したように水酸化アルミニウムを焼成することにより得られた酸化アルミニウムの一次粒子は、球形ではなく、鱗片状のような平坦面を有する形状をなしている。そのため、無機充填材同士の接触面積を大きくすることができる。その結果、得られる樹脂層5の熱伝導性を高めることができる。
 さらに、無機充填材は、その一次粒子の平均粒径D50が1μm以上10μm以下であることが好ましく、3μm以上7μm以下であることがより好ましい。これにより、無機充填材の充填率をより高めることができる。そのため、無機充填材(一次粒子)同士の接触面積をより大きくすることができ、樹脂層5の熱伝導性をより一層向上させることができる。
 また、このような無機充填材を用いることにより、樹脂層5と回路層4および金属板6との密着性をより一層向上できる。
 これらの相乗効果により、金属ベース基板10の絶縁信頼性および放熱信頼性をより一層高めることができる。
 なお、樹脂組成物は、上述した成分に加え、レベリング剤、消泡剤等の添加剤が含まれていてもよい。
 また、樹脂組成物は、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド等の溶剤を含む。
 なお、このようなワニス状をなす樹脂組成物は、例えば、必要に応じて樹脂材料と溶剤とを混合してワニス状にした後、さらに、無機充填材を混合することで得ることができる。
 また、混合に用いる混合機としては、特に限定されないが、例えば、ディスパーザー、複合羽根型撹拌機、ビーズミルおよびホモジナイザー等が挙げられる。
 なお、樹脂材料が高い熱伝導率を有している場合には、樹脂組成物への無機充填材の添加を省略するようにしてもよい。すなわち、樹脂層5を無機充填材の添加が省略された、主として樹脂材料で構成されたものとしてもよい。
 金属板6は、その平面視形状が平板状(シート状)をなし、樹脂層5の下面を覆って形成されている。
 このような金属板6は、発熱体の駆動に生じた熱を、回路層4および樹脂層5を介して、金属板6(回路基板)の下面側から放熱する部材(放熱板)として機能する。
 そのため、発熱体が、その駆動により、たとえ高い温度の熱を発熱したとしても、この熱を、金属板6を介してその下面側から放熱することができる。したがって、発熱体自体に対して、さらには、回路基板上に搭載される他の電子部品に対して、悪影響を及ぼすのを的確に抑制または防止することができる。
 また、金属板6の厚さ(平均厚さ)としては、特に限定されないが、例えば、0.3mm以上が好ましく、0.5mm以上がより好ましい。また、金属板6の厚さ(平均厚さ)としては、1.2mm以下が好ましく、1.0mm以下がより好ましい。金属板6の厚さ(平均厚さ)をこの下限値以上とすることで樹脂層5中において、クラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができ、この上限値以下とすることでコストを低減でき、より省スペースで実装させることができる。
 この金属板6は、本発明では、純アルミニウムで構成される。
 なお、本明細書中において、金属板6が純アルミニウムで構成されるとは、金属板6おける、アルミニウム原子を除く他の原子の含有量が0wt%以上1.5wt%以下である場合、すなわち、金属板6におけるアルミニウム原子の純度が98.5wt%以上100wt%以下である場合のことを言う。
 また、アルミニウム原子を除く他の原子としては、特に限定されないが、例えば、マグネシム、カルシウム、酸素、およびケイ素等が挙げられる。これらの他の原子が不純物として金属板6に含まれたとしても、その含有量が前記範囲内であれば、金属板6のブリネル硬さ(JIS Z 2243に規定)を12HB以上35HB以下の範囲内のものとすることができる。なお、金属板6のブリネル硬さを前記範囲内とする理由については後に詳述する。
 なお、このような金属板6の熱伝導率は、200W/m・K程度(アルミニウム)となっており、優れた熱伝導率を有する。
 また、金属板6を純アルミニウムで構成し、回路層4を銅または銅系合金で構成した場合、回路層4は、金属板6よりも熱伝導率が高くなる。これにより、発熱体が発した熱は、回路層4に伝わると、回路層4で広範囲に拡散することなく、迅速に樹脂層5を介して、金属板6に到達し、この金属板6に到達した熱が、金属板6において拡散しつつ金属板6の外部に放出されるため、さらなる放熱効率の向上が図られる。
 上述したような金属板6と樹脂層5と回路層4とを備る金属ベース基板10において、本発明では、金属板6を純アルミニウムからなるもので構成している。かかる構成とすることで、本発明者の検討により、金属ベース基板10を、反りを矯正する平坦化加工が施されたものとし、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したとき、樹脂層5の吸湿後絶縁破壊電圧値を、3.6kV以上とし得ることを見出したが、その詳細な説明については、後に記載する金属ベース基板10の製造方法において、詳述する。
 かかる構成の金属ベース基板10が備える回路層4を所定のパターンでパターニングして、回路を形成することで回路基板(本発明の回路基板)を得ることができる。さらに、この回路の形成により設けられた端子に、発熱体(電子部品)が備える接続端子を電気的に接続することで、回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板(本発明の発熱体搭載基板)を得ることができる。
 このような金属ベース基板10は、例えば、以下に示す、金属ベース基板10の製造方法により製造される。
<金属ベース基板の製造方法>
 図2は、図1に示す金属ベース基板の製造方法を説明するための図、図3は、図1に示す金属ベース基板を製造する際に生じた反りを平坦化する際に用いる平坦化装置を説明するための図である。また、以下では、説明の便宜上、図2、図3中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。さらに、金属ベース基板およびその各部を誇張して模式的に図示しており、金属ベース基板およびその各部の大きさおよびその比率は実際とは大きく異なる。
 [1]
 まず、平板状をなす回路層4を用意し、その後、図2(a)に示すように、回路層4上に樹脂層形成用層5Aを形成する。
 この樹脂層形成用層5Aは、前述したワニス状をなす樹脂組成物を回路層4上に供給して層状とした後、乾燥させることにより得られたものである。そして、この樹脂層形成用層5Aは、後述する工程[2]を経ることで、硬化または固化することにより樹脂層5となるものである。
 樹脂組成物の回路層4への供給は、例えば、ロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーターおよびカーテンコーター等を用いて行うことができる。これらの中でも、ダイコーター、ナイフコーター、およびコンマコーターを用いることが好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な厚みを有する樹脂層形成用層5A、ひいては樹脂層5をより効率よく形成することができる。
 この樹脂組成物は以下のような粘度挙動を有することが好ましい。
 すなわち、動的粘弾性測定装置を用いて、この樹脂組成物を60℃から昇温速度3℃/min、周波数1Hzで溶融状態まで昇温したときに、初期は溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、さらに上昇するような特性を有し、かつ、最低溶融粘度が1×10Pa・s以上1×10Pa・s以下の範囲内であることが好ましい。
 最低溶融粘度が上記下限値以上であると、樹脂材料と無機充填材とが分離し、樹脂材料のみが流動してしまうことをより抑制でき、工程[2]を経ることにより、より均質な樹脂層5を得ることができる。また、最低溶融粘度が上記上限値以下であると、樹脂組成物の回路層4への濡れ性をより向上でき、樹脂層5と回路層4との密着性をより一層向上できる。
 これらの相乗効果により、金属ベース基板10(回路基板)の放熱性および絶縁破壊電圧をより一層向上できる。
 また、樹脂組成物は、最低溶融粘度に到達する温度が60℃以上、100℃以下の範囲内であることが好ましく、75℃以上、90℃以下の範囲内であることがより好ましい。
 さらに、樹脂組成物は、フロー率が15%以上、60%未満であることが好ましく、25%以上、50%未満であることがより好ましい。
 なお、このフロー率は、以下の手順で測定することができる。すなわち、まず、本実施形態の樹脂組成物により形成された樹脂層を有する金属箔を所定のサイズ(50mm×50mm)に裁断後5~7枚積層し、その重量を測定する。次に、内部温度を175℃に保持した熱盤間で5分間プレスした後冷却し、流れ出た樹脂を丁寧に落として再び重量を測定する。フロー率は次式(I)により求めることができる。
 フロー率(%)=(測定前重量-測定後重量)/(測定前重量-金属箔重量) (I)
 このような粘度挙動を有すると、樹脂組成物を加熱硬化して樹脂層5を形成する際に、樹脂組成物中に空気が侵入するのをより抑制できるとともに、樹脂組成物中に溶けている気体を十分に外部に排出できる。その結果、樹脂層5に気泡が生じてしまうことをより抑制でき、回路層4から樹脂層5へ確実に熱を伝えることができる。また、気泡の発生がより抑制されることにより、金属ベース基板10(回路基板)の絶縁信頼性を高めることができる。また、樹脂層5と回路層4との密着性を向上できる。
 これらの相乗効果により、金属ベース基板10(回路基板)の放熱性をより一層向上でき、その結果、金属ベース基板10から得られる回路基板のヒートサイクル特性をより一層向上させることができる。
 このような粘度挙動を有する樹脂組成物は、例えば、前述した樹脂材料の種類や量、無機充填材の種類や量、また、樹脂材料にフェノキシ樹脂が含まれる場合には、その種類や量を適宜調整することにより得ることできる。
 [2]
 次に、金属板6を用意し、その後、図2(b)に示すように、回路層4と金属板6とが、樹脂層形成用層5Aを介して互いに接近するように加圧するとともに加熱する。
 これにより、樹脂層形成用層5Aに金属板6が貼り合わされる(図2(c)参照。)。
 この際、樹脂層形成用層5Aは、樹脂層形成用層5Aが熱硬化性を示す場合には、樹脂層形成用層5Aが硬化して樹脂層5が形成される条件で加熱および加圧される。また、樹脂層形成用層5Aが熱可塑性を示す場合には、加熱および加熱により溶融した後、冷却により固化する条件で、加熱および加圧される。
 この加熱および加圧の条件は、例えば、樹脂層形成用層5Aに含まれる樹脂組成物の種類によっても若干異なるが、以下のように設定される。
 すなわち、加熱温度は、好ましくは80~200℃程度、より好ましくは170~190℃程度に設定される。
 また、加圧する圧力は、好ましくは0.1~3MPa程度、より好ましくは0.5~2MPa程度に設定される。
 さらに、加熱および加圧する時間は、10~90分程度であるのが好ましく、30~60分程度であるのがより好ましい。
 これにより、金属板6の下面が樹脂層形成用層5Aに接合するとともに、樹脂層形成用層5Aが硬化して樹脂層5が形成され、その結果、樹脂層5に金属板6が貼り合わされた金属ベース基板10が得られる。
 なお、樹脂層形成用層5Aと金属板6との貼り合わせに先立って、金属板6の接合面には、50℃~80℃の水に0.5分間~3分間接触させる等の表面処理を施すことが好ましい。これにより、樹脂層5と金属板6との密着性をより向上させることができる。
 ここで、得られた金属ベース基板10を、冷却すると、金属板6と、樹脂層5と、回路層4とで、それぞれの熱膨張率が異なることに起因して、図6(d)に示すように、金属ベース基板10に反りが生じる。そのため、この反りを矯正する平坦化加工を施す必要が生じる。以下、この平坦化加工について説明する。
 [3]
 次に、反りが生じた金属ベース基板10に対して、この反りを矯正して、金属ベース基板10を平坦化させる(平坦化加工)。
 これにより、反りが解消され平坦化がなされた金属ベース基板10が得られる(図2(e)参照。)。
 反りが生じた金属ベース基板10に対する平坦化は、例えば、図3に示す平坦化装置100を用いて行うことができる。
 平坦化装置100は、金属ベース基板10を載置するシームレスベルト150と、シームレスベルト150を搬送する搬送手段200とを備えている。
 搬送手段200は、テンショナ(テンションローラ)211、212、213、251、252、253、254を有している。
 図3に示すように、搬送手段200では、テンショナ211、212、213、251、252、253、254に、側面視が円環状をなすシームレスベルト150が装着され、テンショナ211、212、213、251、252、253、254の回転により、シームレスベルト150が搬送方向に沿って繰り返して送り出されることとなる。
 なお、テンショナ211、212、213、251、252、253、254は、それぞれ、外形形状が円柱状をなし、例えば、ステンレス鋼等のような金属材料で構成されている。また、これらのテンショナ211、212、213、251、252、253、254は、回動軸(中心軸)同士が同じ方向を向いており、互いに離間して配置されている。さらに、例えば、平坦化装置100全体を支持するフレーム(図示せず)に回動可能に支持されている。
 各テンショナのうち、テンショナ251~254は、接触するシームレスベルト150が、掛け回されつつ回転するローラであり、装着されたシームレスベルト150の角部となる位置で、搬送方向が変更されることで、シームレスベルト150がループ状に繰り返して送り出される。
 また、テンショナ211~213は、テンショナ251と、テンショナ252との間にこの順で配置され、テンショナ211とテンショナ212との間、さらにはテンショナ212とテンショナ213との間を挿通するようにして接触するシームレスベルト150が、掛け回されつつ回転するローラである。
 これらテンショナ211~213のうち、テンショナ211およびテンショナ213は、その中心が搬送方向に沿って配置され、テンショナ212は、その中心がテンショナ211およびテンショナ213の中心に対して、搬送方向に直交する方向にずらして配置されている。
 このように配設されるテンショナ211~213との間にシームレスベルト150が搬送され、このときに、搬送方向が変更されるが、そのテンショナ211~213との間へのシームレスベルト150の搬送の際に、シームレスベルト150上に、反りが生じた金属ベース基板10を載置することで、この反りが矯正され、その結果、金属ベース基板10が平坦化される。
 テンショナ211~213の直径は、2cm以上20cm以下であることが好ましく、7cm以上13cm以下であることがより好ましい。
 また、テンショナ211とテンショナ212との離間距離Lと、テンショナ212とテンショナ213との離間距離Lとは、それぞれ独立して、20cm以上80cm以下であることが好ましく、40cm以上60m以下であることがより好ましい。
 さらに、搬送方向からテンショナ211~213を見たとき、搬送方向に直交する方向で、テンショナ211、213とテンショナ212とが重なる領域の長さLは、2cm以上8cm以下であることが好ましく、4cm以上6m以下であることがより好ましい。
 テンショナ211~213のサイズ等を前記範囲内に設定することにより、金属ベース基板10に生じた反りをより確実に矯正することができる。
 なお、テンショナ211~213のうち、少なくとも1つに、モータ(図示せず)が接続されており、このモータの作動により、シームレスベルト150が搬送される。また、これらモータに印加する電圧の大きさを変更することにより、シームレスベルト150の搬送速度を変更することができる。
 また、反りが矯正された金属ベース基板10は、JIS C 6481に規定の静置法を用いて測定される、金属板6における反り率が0.2%以下であることが好ましく、0.1%以下であることがより好ましい。反り率がかかる範囲内であるときに、金属ベース基板10に生じた反りが矯正され、平坦化がなされたと言うことができる。
 さて、このような反りが生じることに起因して、平坦化加工(平坦化工程)を施す必要が生じる、金属板6と樹脂層5と回路層4とを備える金属ベース基板10において、本発明では、金属板6を純アルミニウムからなるもので構成している。
 かかる構成とすることで、本発明者の検討により、反りが生じた図2(d)に示す状態から、平坦化加工を施すことで、反りが矯正されて平坦化された図2(e)に示す状態としたとしても、かかる平坦化加工を施した金属ベース基板10を、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したときに、樹脂層5の吸湿後絶縁破壊電圧値を3.6kV以上のものとし得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
 このように、金属ベース基板10において、金属板6を純アルミニウムからなるものとすることで、図2(d)に示すように、反りが生じた金属ベース基板10に平坦化加工を施して反りを矯正した状態(平坦化状態)としても、平坦化がなされた樹脂層5中において、クラックが発生するのを的確に抑制または防止することができる。そのため、金属ベース基板10を、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したとしても、前記水蒸気雰囲気下における、樹脂層5の絶縁破壊電圧値が変化することを的確に抑制または防止して、樹脂層5により金属板6と回路層4との絶縁性を確保することができる。すなわち、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したときの樹脂層5の絶縁破壊電圧値を3.6kV以上とすることができる。
 なお、反りが生じた金属ベース基板10を平坦化がなされた平坦化状態としても、前記水蒸気雰囲気下における、樹脂層5の絶縁破壊電圧値を3.6kV以上とし得るのは、金属板6のブリネル硬さ(JIS Z 2243に規定)が12HB以上35HB以下の範囲内のように、金属板6が柔軟性に優れたものとなっていることによると推察される。金属板6のブリネル硬さをかかる範囲内とすることで、金属板6が、反りを矯正する際に生じる応力を緩和する緩衝材としての機能を発揮し、その結果、樹脂層5におけるクラックの発生が的確に抑制または防止されると考えられる。
 また、平坦化状態における前記水蒸気雰囲気下での樹脂層5の絶縁破壊電圧値は、3.6kV以上であればよいが、5.0kV以上であることが好ましい。これにより、反りが生じた金属ベース基板10を平坦化がなされた平坦化状態としても、樹脂層5は、その絶縁破壊電圧値の変化がより的確に抑制または防止されたものであると言うことができる。
 さらに、金属板6のブリネル硬さは、12HB以上が好ましく、15HB以上がより好ましい。また、金属板6のブリネル硬さは、35HB以下が好ましく、30HB以下がより好ましい。金属板6のブリネル硬さをこの下限値以上とすることで、基板のハンドリング性やカット時のバリ性をより向上させることができ、この上限値以下とすることで樹脂層5中において、クラックが発生するのをより的確に抑制または防止することができる。
 また、金属板6のブリネル硬さをH[HB]とし、金属板6の厚さ(平均厚さ)をT[mm]としたとき、これらブリネル硬さHと厚さTとの関係H/Tは、H/T<150なる関係を満足することが好ましく、30<H/T<60なる関係を満足することがより好ましい。これにより、樹脂層5中におけるクラックの発生のさらなる抑制または防止が図られる。
 なお、樹脂層5の絶縁破壊電圧値は、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置した後に、室温において交流電圧を銅箔とアルミニウム板間に印加することにより測定することができる。
 さらに、金属板6のブリネル硬さは、JIS Z 2243に準拠して、直径10mmの鋼球で3000kgfの圧力を30秒加えた後に、金属板6に残存した永久くぼみの面積を測定することにより求めることができる。
 以上のような工程を経て、金属ベース基板10が製造される。
 また、この金属ベース基板10が備える回路層4をパターニングして、発熱体が備える接続端子に電気的に接続する端子を有する回路を形成することにより、樹脂層5上に回路が形成された回路基板が製造される。
 なお、回路層4をパターニングする方法としては、特に限定されないが、例えば、形成すべき回路のパターン(形状)に対応するレジスト層を回路層4上に形成した後、このレジスト層をマスクとして用いて、ウエットエッチング法またはドライエッチング法により、レジスト層の開口部から露出する回路層4をエッチングする方法等が挙げられる。
 さらに、この回路の形成により設けられた端子に、発熱体(電子部品)が備える接続端子を電気的に接続することで、回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板を得ることができる。そして、この発熱体搭載基板は、各種電子機器が備える基板(一部品)として搭載される。
 また、発熱体搭載基板は、例えば、電子機器が備える他の構造体に取り付けることで電子機器が有する筺体内に収納されるものであってもよいし、金属板6側の面を外側に向けて、電子機器が有する筐体の一部として、筐体を構成する他の部材(他の構造体)に取り付けられるものであってもよい。
 以上、本発明の金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
 例えば、本発明の金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
 また、本発明の発熱体搭載基板が搭載する発熱体としては、半導体装置、サーミスタのような抵抗、コンデンサー、ダイオードパワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のようなパワートランジスタ、リアクトル、LD(レーザダイオード)、有機EL素子のような発光素子およびモータ等が挙げられ、本発明の発熱体搭載基板は、これらのうちの少なくとも1種を搭載するものに適用できる。
 以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
1.原材料の準備
 まず、各実施例および各比較例の樹脂組成物で用いた原材料を以下に示す。
 なお、特に記載しない限り、各成分の配合量は、質量部とする。
 (熱硬化性樹脂1)
 熱硬化性樹脂1として、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(三菱化学社製:「1255」)を用意した。
 (熱硬化性樹脂2)
 熱硬化性樹脂2として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製:「850S」)を用意した。
 (硬化剤1)
 硬化剤1として、ジシアンジアミド(デグサ社製)を用意した。
 (硬化促進剤1)
 硬化促進剤1として、2-フェニルイミダゾール(四国化成社製:「2PZ」)を用意した。
 (シランカップリング剤1)
 シランカップリング剤1として、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:「KBM-403」)を用意した。
 (無機充填材1)
 無機充填材1として、アルミナ(日本軽金属社製:「LS-210B」)を用意した。
 (無機充填材2)
 無機充填材2として、窒化ホウ素(電気化学工業社製:「SPG-3」)を用意した。
 (金属板1)
 金属板1として、アルミニウム6000系(日本軽金属社製:「A6061-T6」、平均厚さ:0.5mm)を用意した。なお、この金属板1におけるアルミニウムの純度は97.2wt%であり、ブリネル硬さは105HBであった。
 (金属板2)
 金属板2として、アルミニウム5000系(日本軽金属社製:「A5052-H34」、平均厚さ:0.5mm)を用意した。なお、この金属板2におけるアルミニウムの純度は97.2wt%であり、ブリネル硬さは82HBであった。
 (金属板3-1)
 金属板3-1として、アルミニウム1000系(日本軽金属社製:「A1050-H24」、平均厚さ:0.3mm)を用意した。なお、この金属板3-1におけるアルミニウムの純度は99.5wt%であり、ブリネル硬さは30HBであった。
 (金属板3-2)
 金属板3-2として、アルミニウム1000系(日本軽金属社製:「A1050-H24」、平均厚さ:0.5mm)を用意した。なお、この金属板3-2におけるアルミニウムの純度は99.5wt%であり、ブリネル硬さは30HBであった。
 (金属板3-3)
 金属板3-3として、アルミニウム1000系(日本軽金属社製:「A1050-H24」、平均厚さ:1.0mm)を用意した。なお、この金属板3-3におけるアルミニウムの純度は99.5wt%であり、ブリネル硬さは30HBであった。
 (金属板4)
 金属板4として、アルミニウム1080系(日本軽金属社製:「A1080-H12」、平均厚さ:0.5mm)を用意した。なお、この金属板4におけるアルミニウムの純度は99.8wt%であり、ブリネル硬さは19HBであった。
 (回路層1)
 回路層1として、ロール状銅箔(日本電解社製:「YGP-35」)を用意した。
 2. 金属ベース基板の製造
 以下のようにして金属ベース基板を製造した。
 (実施例1)
 <樹脂組成物(ワニス)の調製>
 熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、シランカップリング剤および無機充填材として、それぞれ、表1に示すものを、表1に示す質量部で秤量し、これらを、シクロヘキサノン400質量部に溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌することで、樹脂組成物(樹脂ワニス)を調製した。
 <回路層上への樹脂層形成用層の成膜>
 用意した回路層1を、幅260mm、厚さ35μmの大きさのものとし、この回路層1の粗化面に、予め調製した樹脂組成物をコンマコーターにて塗布し、100℃で3分、150℃で3分加熱乾燥することで、回路層上に厚さ100μmの樹脂層形成用層を形成した。
 なお、かかる条件で樹脂組成物を乾燥させることにより、樹脂層形成用層は、半硬化の状態となっている。これを縦65mm×横100mmにカットした。
 <樹脂層(樹脂層形成用層)上への金属板の接合>
 樹脂層形成用層が形成された回路層1の樹脂層形成用層上に、用意した金属板3を載置し、この状態で、回路層1と金属板3とが、樹脂層形成用層を介して互いに接近するように加圧するとともに加熱することで、樹脂層形成用層を硬化させることにより、回路層1と樹脂層と金属板3とがこの順で積層された実施例1の金属ベース基板を得た。
 なお、樹脂層形成用層を硬化させる際の条件は、以下のように設定した。
 ・加熱温度   :200℃
 ・加圧時の圧力 :10MPa
 ・加熱/加圧時間:1.5時間
 (実施例2~8、比較例1~4)
 樹脂組成物(ワニス)の調製の調製する際に用いる熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、シランカップリング剤および無機充填材として、それぞれ、表1に示すものを用い、これらを表1に示す質量部で秤量したこと以外は、前記実施例1と同様にして、実施例2~8および比較例1~4の金属ベース基板を得た。
 2.金属ベース基板の評価
 まず、各実施例および各比較例で得られた金属ベース基板について、それぞれ、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置した後に、樹脂層の絶縁破壊電圧値を測定した。すなわち、各実施例および各比較例で得られた金属ベース基板は、それぞれ、反りが生じているものであり、この反りの矯正を施さない状態で、前記水蒸気雰囲気下に曝した後の絶縁層における絶縁破壊電圧値(反り矯正前絶縁破壊電圧値)を測定した。
 次に、前記絶縁破壊電圧値を測定したのとは異なる、各実施例および各比較例で得られた金属ベース基板を用意し、これら金属ベース基板について、それぞれ、平坦化装置100を用いて、ベース基板に生じた反りを矯正する平坦化加工を施した。なお、平坦化装置100を用いた平坦化加工は、離間距離L=50cm、離間距離L=50cm、長さL=5cm、テンショナ直径=10cmのものを用いて行った。また、この平坦化加工を施すことにより、各実施例および各比較例で得られた金属ベース基板はともに、金属ベース基板が備える金属板における反り率(JIS C 6481に規定)が0.2%以下となっていた。
 そして、反りが矯正された各実施例および各比較例で得られた金属ベース基板について、それぞれ、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置した後に、樹脂層の絶縁破壊電圧値(反り矯正後絶縁破壊電圧値)を測定した。
 なお、樹脂層の絶縁破壊電圧値は、室温において交流電圧を銅箔とアルミニウム板間に印加することにより測定した。
 その結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から明らかなように、各実施例、すなわち金属板として、純アルミニウムのもの、すなわちアルミニウム原子を除く他の原子の含有量が0wt以上1.5wt以下であるものを用いることにより、反りを矯正する平坦化加工が施された後であっても、樹脂層の絶縁破壊電圧値が、3.6kV以上となっており、平坦化加工を施すことによる樹脂層におけるクラックの発生が防止されている結果を示した。
 これに対して、各比較例では、金属板として、アルミニウム合金のものが用いられており、これにより、反りを矯正する平坦化加工を施した後における樹脂層の絶縁破壊電圧値が、3.6kV未満を示し、平坦化加工を施すことにより樹脂層においてクラックが生じていることを示す結果が得られた。
 本発明は、熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられ、平板状をなし、純アルミニウムからなる金属板と、前記金属板の一方の面に形成された樹脂層と、前記樹脂層の前記一方の面に形成された回路層とを備える金属ベース基板であって、当該金属ベース基板を、反りを矯正する平坦化加工が施されたものとし、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したとき、前記樹脂層の吸湿後絶縁破壊電圧値は、3.6kV以上であることを特徴する。これにより、反りを解消させることを目的に、平坦化加工を施したとしても、内部における絶縁性が確保された回路基板を製造し得る金属ベース基板、かかる金属ベース基板を用いて製造された回路基板、および、かかる回路基板に発熱体が搭載された発熱体搭載基板を提供することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。
4       回路層
5       樹脂層
5A      樹脂層形成用層
6       金属板
10      金属ベース基板
100     平坦化装置
150     シームレスベルト
200     搬送手段
211     テンショナ
212     テンショナ
213     テンショナ
251     テンショナ
252     テンショナ
253     テンショナ
254     テンショナ

Claims (11)

  1.  熱を発する発熱体を電気的に接続して搭載する回路基板を形成するために用いられ、
     平板状をなし、純アルミニウムからなる金属板と、
     前記金属板の一方の面に形成された樹脂層と、
     前記樹脂層の前記一方の面に形成された回路層とを備える金属ベース基板であって、
     当該金属ベース基板を、反りを矯正する平坦化加工が施されたものとし、121℃・100%RHの水蒸気雰囲気下に168時間放置したとき、
     前記樹脂層の吸湿後絶縁破壊電圧値は、3.6kV以上であることを特徴する金属ベース基板。
  2.  当該金属ベース基板は、JIS C 6481に規定の静置法で測定した、前記金属板の反り率が0.2%以下である請求項1に記載の金属ベース基板。
  3.  前記金属板の平均厚さは、0.3mm以上1.2mm以下である請求項1または2に記載の金属ベース基板。
  4.  前記金属板は、そのブリネル硬さが12HB以上35HB以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の金属ベース基板。
  5.  前記金属板おける、アルミニウム原子を除く他の原子の含有量は、0wt%以上1.5wt%以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の金属ベース基板。
  6.  前記回路層は、銅または銅系合金からなる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の金属ベース基板。
  7.  前記樹脂層は、樹脂材料と、無機充填材とを含有する樹脂組成物の硬化物または固化物で構成される請求項1ないし6のいずれか1項に記載の金属ベース基板。
  8.  前記樹脂組成物は、さらに、カップリング剤を含有する請求項7に記載の金属ベース基板。
  9.  前記無機充填材は、主として酸化アルミニウムで構成された粒状体である請求項7または8に記載の金属ベース基板。
  10.  請求項1ないし9のいずれか1項に記載の金属ベース基板を用いて形成された回路基板であって、
     前記回路層をパターニングすることで形成された、前記発熱体を電気的に接続する端子を備える回路を有することを特徴とする回路基板。
  11.  請求項10に記載の回路基板と、前記端子に電気的に接続して、前記回路基板に搭載された前記発熱体とを備えることを特徴とする発熱体搭載基板。
PCT/JP2016/084360 2015-11-20 2016-11-18 金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板 WO2017086474A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680068022.9A CN108293297A (zh) 2015-11-20 2016-11-18 金属基底基板、电路基板和发热体搭载基板
JP2017551965A JP6451867B2 (ja) 2015-11-20 2016-11-18 金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015228060 2015-11-20
JP2015-228060 2015-11-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017086474A1 true WO2017086474A1 (ja) 2017-05-26

Family

ID=58719052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/084360 WO2017086474A1 (ja) 2015-11-20 2016-11-18 金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6451867B2 (ja)
CN (1) CN108293297A (ja)
WO (1) WO2017086474A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021200792A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 三菱マテリアル株式会社 銅ベース基板

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114107923B (zh) * 2021-11-02 2022-09-09 西北工业大学 一种金属基薄膜热流微传感器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6451692A (en) * 1987-08-24 1989-02-27 Matsushita Electric Works Ltd Warp correction working method for metal base printed circuit board
JPH02129989A (ja) * 1988-11-09 1990-05-18 Mitsubishi Electric Corp 複合絶縁層を有する金属ベース基板
JP2002170911A (ja) * 2000-09-22 2002-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱伝導基板およびそれを用いた半導体モジュール
JP2014076555A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Sumitomo Chemical Co Ltd 金属積層体の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06206293A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Hitachi Chem Co Ltd そり及びねじれ修正装置
CN101084250B (zh) * 2004-12-21 2011-06-15 三井化学株式会社 改性酚树脂、含有它的环氧树脂组合物及使用该组合物的预浸料坯
CN201766771U (zh) * 2010-05-14 2011-03-16 深圳市博敏电子有限公司 印制电路板翘曲整平快捷车装置
CN102947390B (zh) * 2010-06-22 2018-06-22 住友电木株式会社 用于形成构成金属基底基板的树脂层的树脂组合物、金属基底基板以及金属基底基板的制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6451692A (en) * 1987-08-24 1989-02-27 Matsushita Electric Works Ltd Warp correction working method for metal base printed circuit board
JPH02129989A (ja) * 1988-11-09 1990-05-18 Mitsubishi Electric Corp 複合絶縁層を有する金属ベース基板
JP2002170911A (ja) * 2000-09-22 2002-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱伝導基板およびそれを用いた半導体モジュール
JP2014076555A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Sumitomo Chemical Co Ltd 金属積層体の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021200792A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 三菱マテリアル株式会社 銅ベース基板
EP4131363A4 (en) * 2020-03-31 2024-04-17 Mitsubishi Materials Corp COPPER BASE SUBSTRATE

Also Published As

Publication number Publication date
JP6451867B2 (ja) 2019-01-16
JPWO2017086474A1 (ja) 2018-08-02
CN108293297A (zh) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5738274B2 (ja) 耐熱用接着剤
JP2018138634A (ja) 樹脂組成物および該樹脂組成物を用いた半導体装置
JPWO2017014238A1 (ja) 熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性シートおよび半導体装置
JP5063710B2 (ja) パワーモジュール
WO2016060088A1 (ja) 半導体デバイス用層間充填剤組成物及び半導体デバイスの製造法
JP2016004841A (ja) 金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板
JP2017128637A (ja) 接着剤組成物、接着剤シートならびにそれを有する積層版、基板およびledモジュール
JP5200386B2 (ja) 電子材料用接着剤シート
JP2017098376A (ja) 樹脂組成物、回路基板、発熱体搭載基板および回路基板の製造方法
JP6575321B2 (ja) 樹脂組成物、回路基板、発熱体搭載基板および回路基板の製造方法
JP6451867B2 (ja) 金属ベース基板、回路基板および発熱体搭載基板
JP2006176764A (ja) 電子機器用接着剤組成物、電子機器用接着剤シート、およびそれを用いた電子部品ならびに電子機器
WO2016063695A1 (ja) 金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板
JP2017022265A (ja) 金属回路基板及びその製造方法
JP5114111B2 (ja) 樹脂組成物、熱伝導シート、金属箔付高熱伝導接着シート、ならびに、金属板付高熱伝導接着シート
JP2018039992A (ja) 樹脂組成物および該樹脂組成物を用いた三次元積層型半導体装置
JP2016219638A (ja) 電子部品内蔵基板用封止樹脂シート及び電子部品内蔵基板の製造方法
WO2015178393A1 (ja) 金属箔張基板、回路基板および電子部品搭載基板
JP2015098504A (ja) 樹脂組成物及び放熱性絶縁硬化物
JP2006117824A (ja) 半導体装置用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用接着剤シート
WO2018193757A1 (ja) アルミニウムベース銅張積層板
JP2016131926A (ja) 塗工装置、塗工方法、金属箔張基板、回路基板、電子部品搭載基板および電子機器
WO2016063694A1 (ja) 金属箔張基板、回路基板および発熱体搭載基板
WO2011161902A1 (ja) 金属ベース基板を構成する樹脂層の形成に用いる樹脂組成物、金属ベース基板、及び金属ベース基板の製造方法
JP2017098378A (ja) 樹脂組成物、回路基板、発熱体搭載基板および回路基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16866474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017551965

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16866474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1