WO2019181428A1 - 絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法 - Google Patents

絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法 Download PDF

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polyimide resin
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inorganic filler
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慶昭 坂庭
東洋 大橋
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三菱マテリアル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an insulating circuit board including an insulating layer and a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and a method for manufacturing the insulating circuit board.
  • the power module, the LED module, and the thermoelectric module have a structure in which a power semiconductor element, an LED element, and a thermoelectric element are bonded to an insulating circuit board in which a circuit layer made of a conductive material is formed on one surface of the insulating layer.
  • Patent Document 1 proposes an insulated circuit board used for a semiconductor device.
  • Patent Document 2 proposes an insulating sheet that constitutes an insulating layer.
  • the insulated circuit board shown in Patent Document 1 has a structure in which a second metal plate formed in an electric circuit pattern is laminated on a first metal plate via two resin layers.
  • the first resin layer in contact with the plate is a resin layer having a thickness of 20 ⁇ m or more filled with 50 wt% or more of a filler of 20 W / (m ⁇ K) or more
  • the second resin layer in contact with the second metal plate is a filler.
  • the insulating sheet shown in Patent Document 2 is formed by filling an adhesive component mainly composed of a thermosetting resin with a filling member, and the filling rate of the filling member in the bonding surface region is the filling of the filling member in the inner region.
  • the thermal conductivity of the adhesive surface region and the internal region is adjusted by the filling rate of the filling member in each region.
  • the first resin layer and the second resin layer are made of an epoxy resin.
  • an epoxy resin is cited as a thermosetting resin.
  • a large amount of filler can be contained and the thermal conductivity can be improved, so that the heat generated in the element mounted on the circuit layer can be efficiently radiated.
  • the bondability with the metal plate becomes low, and when heat treatment such as reflow treatment is performed, the circuit layer made of the metal plate and the insulating layer made of the epoxy resin There was a risk of peeling.
  • a polyimide resin is mentioned as a thermosetting resin which forms an insulating layer.
  • the bondability with the metal plate is good, and even when a heat treatment such as a reflow process is performed, the circuit layer made of the metal plate and the insulating layer made of the polyimide resin are suppressed from peeling.
  • polyimide resin cannot contain a large amount of filler and has low thermal conductivity, so that heat generated in an element mounted on a circuit layer cannot be efficiently radiated.
  • Patent Documents 1 and 2 even if an epoxy resin or a polyimide resin is used as the thermosetting resin, an insulating circuit board having excellent bonding reliability and excellent heat dissipation characteristics is configured. I could't.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an insulating circuit board excellent in bonding reliability and heat dissipation characteristics, and a method of manufacturing the insulating circuit board. To do.
  • an insulated circuit board of the present invention is an insulated circuit board including an insulating layer and a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and the insulating layer includes: A core layer made of an epoxy resin containing an inorganic filler, and a skin layer made of a polyimide resin containing an inorganic filler, which is formed on the circuit layer side of the core layer, and constitutes the core layer
  • the content of the inorganic filler in the epoxy resin is in the range of 80 vol% or more and 95 vol% or less
  • the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer is in the range of 10 vol% or more and 30 vol% or less. It is characterized by being.
  • the insulating layer is a core layer made of an epoxy resin containing an inorganic filler, and a skin layer made of a polyimide resin containing an inorganic filler and formed on the circuit layer side of the core layer Therefore, the circuit layer and the skin layer made of polyimide resin are bonded, and the bonding reliability between the insulating layer and the circuit layer is excellent. Since the content of the inorganic filler in the epoxy resin constituting the core layer is in the range of 80 vol% or more and 95 vol% or less, the core layer is excellent in thermal conductivity and is an element mounted on the circuit layer. The generated heat can be efficiently dissipated.
  • the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer is 10 vol% or more, the thermal conductivity in the skin layer can be improved. On the other hand, since the content of the inorganic filler in the polyimide resin is 30 vol% or less, the bonding reliability between the circuit layer and the skin layer can be sufficiently ensured.
  • a metal layer is formed on the surface of the insulating layer opposite to the circuit layer, and the core layer is made of a polyimide resin containing an inorganic filler on the metal layer side. It is good also as a structure in which the skin layer is formed. In this case, the heat on the circuit layer side can be efficiently radiated by the metal layer formed on the surface of the insulating layer opposite to the circuit layer. Further, since the skin layer made of polyimide resin is formed on the metal layer side of the core layer, the bonding reliability between the metal layer and the insulating layer is excellent.
  • An insulating circuit board manufacturing method of the present invention is an insulating circuit board manufacturing method for manufacturing the above-described insulating circuit board, wherein the core layer is formed by curing an epoxy resin composition containing an inorganic filler and an epoxy resin.
  • a thermocompression bonding step of bonding the metal plate and the insulating layer to form the circuit layer.
  • the method for manufacturing an insulated circuit board having this configuration includes a core layer forming step, a polyimide resin composition disposing step, a metal plate laminating step, and a thermocompression bonding step.
  • An insulating layer having a core layer made of resin and a skin layer made of polyimide resin can be formed, and a circuit layer can be formed by joining the skin layer and a metal plate.
  • the skin layer made of polyimide resin and the metal plate are bonded, the bonding reliability between the insulating layer and the circuit layer is excellent.
  • the core layer is formed by curing an epoxy resin containing an inorganic filler, the insulating layer is excellent in thermal conductivity.
  • the manufacturing method of the insulated circuit board of this invention is a manufacturing method of the insulated circuit board which manufactures the above-mentioned insulated circuit board, Comprising: An inorganic filler and the said polyimide resin are included with respect to the metal plate used as the said circuit layer.
  • the polyimide resin composition and the epoxy resin composition are pressed and heated in the laminating direction, the polyimide resin composition is cured to form the skin layer and the epoxy resin composition is cured to form the core layer.
  • the core made of the epoxy resin An insulating layer having a layer and a skin layer made of polyimide resin can be formed, and the circuit layer can be formed by joining the skin layer and a metal plate.
  • the skin layer made of polyimide resin and the metal plate are bonded, the bonding reliability between the insulating layer and the circuit layer is excellent.
  • the core layer is formed by curing an epoxy resin containing an inorganic filler, the insulating layer is excellent in thermal conductivity.
  • the above-described method for manufacturing an insulated circuit board may include a circuit pattern forming step of forming a circuit pattern by etching the metal plate to be the circuit layer after the thermocompression bonding step. In this case, it is possible to form a circuit pattern in the circuit layer by performing an etching process after joining the metal plates.
  • thermocompression bonding step since the pressing member is arranged and pressed in a region where the metal piece is not disposed, it is possible to sufficiently pressurize the entire resin composition in the thermocompression bonding step, The resin composition can be uniformly cured.
  • the present invention it is possible to provide an insulated circuit board excellent in bonding reliability and heat dissipation characteristics, and a method for manufacturing the insulated circuit board.
  • FIG. 1 shows an insulated circuit board 10 according to an embodiment of the present invention and a power module 1 using the insulated circuit board 10.
  • a power module 1 shown in FIG. 1 includes an insulated circuit board 10, a semiconductor element 3 bonded to one surface (upper surface in FIG. 1) of the insulated circuit board 10 via a first solder layer 2, and an insulated circuit board. 10 and a heat sink 31 joined to the other side (lower side in FIG. 1) via a solder layer 32.
  • the semiconductor element 3 is made of a semiconductor material such as Si.
  • the first solder layer 2 that joins the insulating circuit board 10 and the semiconductor element 3 is, for example, a Sn—Ag, Sn—Cu, Sn—In, or Sn—Ag—Cu solder material (so-called lead-free solder). Material).
  • the heat sink 31 is for dissipating heat on the insulated circuit board 10 side.
  • the heat sink 31 is made of copper or a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, or the like with good thermal conductivity. In this embodiment, the heat sink is made of oxygen-free copper.
  • the thickness of the heat sink 31 is set within a range of 3 mm or more and 10 mm or less.
  • the insulated circuit board 10 and the heat sink 31 are joined via a solder layer 32.
  • the solder layer 32 can have the same configuration as the solder layer 2 described above.
  • the insulating circuit board 10 As shown in FIG. 2, the insulating circuit board 10 according to the present embodiment is insulated from the insulating layer 11 and the circuit layer 15 disposed on one surface (the upper surface in FIG. 1) of the insulating layer 11. And a metal layer 16 disposed on the other surface (the lower surface in FIG. 1) of the layer 11.
  • the circuit layer 15 is formed by joining a metal piece 25 made of a metal having excellent conductivity to one surface (upper surface in FIG. 4) of the insulating layer 11.
  • a metal piece 25 made of a metal having excellent conductivity to one surface (upper surface in FIG. 4) of the insulating layer 11.
  • the metal piece 25 what punched rolled plates, such as copper or copper alloy, aluminum, or aluminum alloy, can be used.
  • a punched plate of oxygen-free copper is used as the metal piece 25 constituting the circuit layer 15.
  • a circuit pattern is formed by arranging the above-described metal pieces 25 in a pattern, and the semiconductor element 3 is mounted on one surface (the upper surface in FIGS. 1 and 2). It is considered as a mounting surface.
  • the thickness of the circuit layer 15 (metal piece 25) is set within a range of 0.3 mm or more and 3 mm or less, and is set to 0.5 mm in the present embodiment.
  • the metal layer 16 is formed by joining a metal plate 26 made of a metal having excellent thermal conductivity to the other surface (the lower surface in FIG. 4) of the insulating layer 11.
  • a metal plate 26 made of a metal having excellent thermal conductivity to the other surface (the lower surface in FIG. 4) of the insulating layer 11.
  • a rolled plate such as copper or a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy can be used.
  • an oxygen-free copper rolled plate is used as the metal plate 26 constituting the metal layer 16.
  • the thickness of the metal layer 16 (metal plate 26) is set within a range of 0.3 mm or more and 3 mm or less, and is set to 2.0 mm in the present embodiment.
  • the insulating layer 11 prevents electrical connection between the circuit layer 15 and the metal layer 16, and is made of a thermosetting resin having insulating properties.
  • the insulating layer 11 includes a core layer 12 and skin layers 13 formed on one surface and the other surface of the core layer 12, respectively.
  • the core layer 12 is made of an epoxy resin containing an inorganic filler.
  • an inorganic filler for example, alumina (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), or the like can be used.
  • boron nitride (BN) is used as the inorganic filler.
  • the content of the inorganic filler in the epoxy resin constituting the core layer 12 is in the range of 80 vol% or more and 95 vol% or less.
  • the skin layer 13 is made of a polyimide resin containing an inorganic filler.
  • an inorganic filler for example, alumina (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), or the like can be used.
  • boron nitride (BN) is used as the inorganic filler.
  • the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13 is in the range of 10 vol% or more and 30 vol% or less.
  • the content of the inorganic filler in the epoxy resin constituting the core layer 12 the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13, and the skin layer 13
  • the ratio ts / tc between the thickness ts and the thickness tc of the core layer 12 is defined as described above will be described.
  • the epoxy resin can contain a relatively large amount of an inorganic filler, and can improve thermal conductivity. On the other hand, when the inorganic filler is contained, the insulating property is lowered. By setting the content of the inorganic filler in the epoxy resin constituting the core layer 12 to 80 vol% or more, the thermal conductivity of the core layer 12 can be improved. On the other hand, it can suppress that insulation falls by content of the inorganic filler in the epoxy resin which comprises the core layer 12 being 95 vol% or less. For this reason, in this embodiment, content of the inorganic filler in the epoxy resin which comprises the core layer 12 is set in the range of 80 vol% or more and 95 vol% or less.
  • the lower limit of the content of the inorganic filler in the epoxy resin constituting the core layer 12 is preferably set to 85 vol% or more. Moreover, in order to further suppress the deterioration of the insulating property, it is preferable that the upper limit of the content of the inorganic filler in the epoxy resin constituting the core layer 12 is 90 vol% or less.
  • the polyimide resin cannot contain more inorganic fillers than the epoxy resin and is inferior in thermal conductivity, but is excellent in bondability with a metal plate.
  • the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13 is set to 10 vol% or more, the thermal conductivity of the skin layer 13 can be improved.
  • the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13 is set to 30 vol% or less, it is possible to suppress a decrease in bondability with the metal plate.
  • content of the inorganic filler in the polyimide resin which comprises the skin layer 13 is set in the range of 10 vol% or more and 30 vol% or less.
  • the lower limit of the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13 is preferably set to 20 vol% or more.
  • the upper limit of the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13 is preferably set to 25 vol% or less.
  • the epoxy resin composition 22 containing an inorganic filler and an epoxy resin is heated and cured to form the core layer 12.
  • the heating temperature in the core layer forming step S01 is preferably in the range of 170 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the holding time at the heating temperature is preferably in the range of 30 min or longer and 180 min or shorter.
  • a polyimide resin composition 23 containing an inorganic filler and a polyimide resin is disposed on one surface and the other surface of the core layer 12.
  • known coating means such as dip coating or spin coating can be applied.
  • the polyimide resin composition disposing step S02 preferably has a heating temperature in the range of 180 ° C. or more and 250 ° C. or less and a holding time at the heating temperature in the range of 10 min or more and 60 min or less.
  • the coating thickness of the polyimide resin composition 23 is preferably in the range of 0.003 mm or more and 0.005 mm or less.
  • Method plate lamination step S03 Next, a metal piece 25 to be the circuit layer 15 is laminated on the polyimide resin composition 23 disposed on one surface of the core layer 12, and the polyimide resin composition 23 disposed on the other surface of the core layer 12. A metal plate 26 to be the metal layer 16 is laminated on the substrate. Further, a pressing member 51 is provided in an area where the metal piece 25 to be the circuit layer 15 is not provided. As the pressing member 51, a member made of polytetrafluoroethylene (PTEE), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), polyetherimide (PEI), or the like can be used.
  • PTEE polytetrafluoroethylene
  • PFA perfluoroalkoxy fluororesin
  • PEI polyetherimide
  • Thermocompression bonding step S04 Next, the laminated metal piece 25 and the pressing member 51, the polyimide resin composition 23, the core layer 12, the polyimide resin composition 23, and the metal plate 26 are pressed and pressed in the stacking direction, and the polyimide resin composition 23 is pressed.
  • the skin layer 13 is formed by curing.
  • the circuit layer 15 is formed by bonding the polyimide resin composition 23 (skin layer 13) and the metal piece 25, and the metal layer 16 is bonded by bonding the polyimide resin composition 23 (skin layer 13) and the metal plate 26. Form. Further, the core layer 12 and the skin layer 13 are bonded to form the insulating layer 11.
  • thermocompression bonding step S04 are preferably such that the heating temperature is in the range of 200 ° C. to 300 ° C., and the holding time at the heating temperature is in the range of 30 min to 60 min.
  • the pressing member 51 made of trifluoroethylene (PTEE), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), polyetherimide (PEI) or the like is not bonded even when the polyimide resin composition 23 is cured, and is a thermocompression bonding step. It can be easily removed after S04.
  • the insulated circuit board 10 according to the present embodiment is manufactured.
  • Heat sink joining step S05 Next, the metal layer 16 and the heat sink 31 are laminated via a solder material, and soldered in a reduction furnace.
  • semiconductor element bonding step S06 Next, the semiconductor element 3 is laminated on the circuit layer 15 via a solder material, and soldered in a reduction furnace. As described above, the power module 1 according to the present embodiment is manufactured.
  • the insulating layer 11 includes the core layer 12 made of an epoxy resin containing an inorganic filler, and one surface and the other of the core layer 12. And a skin layer 13 made of a polyimide resin containing an inorganic filler. Therefore, the metal piece 25 that becomes the circuit layer 15, the skin layer 13 made of the polyimide resin, and the metal layer 16 The metal plate 26 and the skin layer 13 made of polyimide resin are bonded, and the bonding reliability between the insulating layer 11 and the circuit layer 15 and between the insulating layer 11 and the metal layer 16 is excellent.
  • the semiconductor layer mounted on the circuit layer 15 has excellent thermal conductivity in the core layer 12. Heat from the element 3 can be efficiently radiated to the heat sink 31 side. Since the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer 13 is in the range of 10 vol% or more and 30 vol% or less, the skin layer 13 is also excellent in thermal conductivity.
  • the metal layer 16 is formed on the surface of the insulating layer 11 opposite to the circuit layer 15, the heat from the semiconductor element 3 mounted on the circuit layer 15 is absorbed by the metal layer 16. It becomes possible to dissipate heat efficiently.
  • the skin layer 13 made of polyimide resin is formed on the metal layer 16 side of the core layer 12, the bonding reliability between the metal layer 16 and the insulating layer 11 is excellent.
  • the core layer forming step S01, the polyimide resin composition disposing step S02, the metal plate laminating step S03, and the thermocompression bonding step S04 are provided.
  • the insulating layer 11 having the core layer 12 and the skin layer 13 can be formed, and the skin layer 13 and the metal piece 25 can be joined to form the circuit layer 15, and the skin layer 13 and the metal plate can be formed. 26 can be joined to form the metal layer 16.
  • the skin layer 13 made of polyimide resin is bonded to the metal piece 25 and the metal plate 26, the bonding reliability between the insulating layer 11, the circuit layer 15, and the metal layer 16 is excellent.
  • the core layer 12 is formed by curing an epoxy resin containing an inorganic filler, the thermal conductivity of the insulating layer 11 is excellent.
  • the circuit layer 15 when the circuit layer 15 is formed, a plurality of metal pieces 25 arranged in a circuit pattern are used.
  • the metal piece 25 is provided in the thermocompression bonding step S04. Since the pressing member 51 is arranged and pressed in a region where the pressure is not applied, the entire surface of the polyimide resin composition 23 can be sufficiently pressed in the thermocompression bonding step S04 and can be uniformly cured. .
  • the circuit layer 15 having a circuit pattern can be formed.
  • the insulating circuit board is manufactured by the manufacturing method of the insulating circuit board shown in FIGS. 3 and 4, but the present invention is not limited to this.
  • a polyimide resin composition 23 containing an inorganic filler and a polyimide resin is disposed on the metal plate 25 that becomes the circuit layer 15 and the metal plate 26 that becomes the metal layer 16.
  • Lamination process S12, metal plate 25 provided with polyimide resin composition 23, epoxy resin composition 22, metal plate 26 provided with polyimide resin composition 23 are pressed and heated in the lamination direction, The polyimide resin composition 23 is cured to form the skin layer 13, and the epoxy resin composition 22 is cured to form the core layer 12.
  • thermocompression bonding step S13 for bonding the layer 13, the core layer 12, the skin layer 13, and the metal plate 26; and a circuit pattern forming step S14 for etching the bonded metal plate 25 to form a circuit pattern.
  • a method may be applied.
  • the insulating layer 11 having the core layer 12 and the skin layer 13 can be formed. Further, by bonding the skin layer 13 made of polyimide resin and the metal plates 25 and 26, it is possible to improve the bonding reliability of the circuit layer 15 and the metal layer 16 and the insulating layer 11. Furthermore, since it has circuit pattern formation process S14 which forms a circuit pattern by performing the etching process after joining the metal plate 25 joined, the circuit layer 15 which has a circuit pattern can be formed.
  • the metal plate 25 constituting the circuit layer 15 is thermocompression bonded, and after the thermocompression bonding step S ⁇ b> 04, the metal plate 25 is etched to form a circuit pattern.
  • a circuit pattern forming step may be provided.
  • the circuit pattern forming step S ⁇ b> 14 described above is omitted by using a plurality of metal pieces arranged in a circuit pattern as a metal plate constituting the circuit layer. Also good. In this case, like the insulated circuit board 110 shown in FIG. 7, the skin layer 13 is formed only at the place where the circuit layer 15 is disposed.
  • the metal piece and the metal plate have been described as being composed of copper or a copper alloy, but are not limited thereto, and are composed of other metals such as aluminum or an aluminum alloy. It may be. Moreover, the thing of the structure where the some metal was laminated
  • the power module is configured by mounting the semiconductor element on the insulating circuit board.
  • an LED module may be configured by mounting LED elements on a circuit layer of an insulated circuit board
  • a thermoelectric module may be configured by mounting thermoelectric elements on a circuit layer of an insulated circuit board.
  • the thing of 27 mm x 18 mm x thickness 0.035mm was prepared.
  • the thing of 30 mm x 21 mm x thickness 1.0mm was prepared.
  • the metal plate was joined and the circuit layer and the metal layer were formed, and the insulated circuit board was manufactured.
  • Invention Examples 1-4 and Comparative Example 3-7 were produced by the production methods described in FIGS. In Comparative Examples 1 and 2, since no skin layer was formed, the metal plate was thermocompression bonded when the core layer was heat-cured.
  • the insulated circuit board thus obtained was evaluated for the presence or absence of peeling after the reflow treatment, the thermal conductivity of the insulating layer (core layer and skin layer), and the thermal resistance of the insulated circuit board as follows.
  • Thermal conductivity of the insulation layer The thermal conductivity of the insulating layer (core layer and skin layer) was measured by a laser flash method in accordance with JIS R 1611. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Thermal resistance of the insulation circuit board was measured by a thermal transient measurement method based on JESD51. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Comparative Examples 1 and 2 in which the insulating layer had a single-layer structure of an epoxy resin, the bondability between the insulating layer and the metal plate was insufficient, and thus peeling was observed after the reflow treatment.
  • Comparative Examples 3 and 4 in which the polyimide resin constituting the skin layer did not contain an inorganic filler, the thermal conductivity in the skin layer was low and the thermal resistance was high.
  • Comparative Example 5 in which the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer was less than the range of the present invention, the thermal conductivity in the skin layer was low and the thermal resistance was high.
  • the insulating layer has a multi-layer structure including a core layer made of an epoxy resin containing an inorganic filler and a skin layer made of a polyimide resin containing an inorganic filler, and the epoxy resin constituting the core layer
  • a core layer made of an epoxy resin containing an inorganic filler and a skin layer made of a polyimide resin containing an inorganic filler the epoxy resin constituting the core layer
  • the content of the inorganic filler and the content of the inorganic filler in the polyimide resin constituting the skin layer was within the scope of the present invention, no peeling was observed after the reflow treatment, and the bonding reliability It was excellent in nature. Moreover, the thermal resistance was sufficiently low and the heat dissipation characteristics were excellent.
  • the present invention it is possible to provide an insulated circuit board excellent in bonding reliability and heat dissipation characteristics, and a method for manufacturing the insulated circuit board.

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Abstract

絶縁層（１１）と、絶縁層（１１）の一方の面に形成された回路層（１５）と、を備えた絶縁回路基板（１０）であって、絶縁層（１１）は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層（１２）と、このコア層（１２）の回路層（１５）側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層（１３）と、を有しており、コア層（１２）を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされ、スキン層（１３）を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされている。

Description

絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法
　この発明は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、を備えた絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法に関するものである。
　本願は、２０１８年３月２３日に日本に出願された特願２０１８－０５６９４５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　パワーモジュール、ＬＥＤモジュール及び熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子及び熱電素子が接合された構造とされている。
　例えば特許文献１には、半導体装置に用いられる絶縁回路基板が提案されている。また、特許文献２には、絶縁層を構成する絶縁シートが提案されている。
　特許文献１に示す絶縁回路基板は、第１の金属板に２層の樹脂層を介して電気回路パターン状に形成した第２の金属板が積層された構造とされており、第１の金属板に接する第１の樹脂層が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のフィラーを５０ｗｔ％以上充填した厚さ２０μｍ以上の樹脂層とされ、前記第２の金属板に接する第２の樹脂層がフィラーの充填率が第１の樹脂層のフィラーの充填率より１０ｗｔ％以上小さく、厚さ５μｍ以下の樹脂層とされている。
　また、特許文献２に示す絶縁シートは、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤成分に充填部材を充填してなり、接着面領域における充填部材の充填率が、内部領域における充填部材の充填率より小さく、接着面領域と内部領域の熱伝導率を、各領域の充填部材の充填率により調整した構成とされている。
特開２００３－３０３９４０号公報 特開２００６－２１０５９７号公報
　特許文献１においては、段落００２７に記載されているように、第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、エポキシ樹脂で構成されたものとされている。また、特許文献２においても、段落００１３に記載されているように、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が挙げられている。
　上述のエポキシ樹脂においては、フィラーを多く含有することができ、熱伝導性を向上させることが可能なため、回路層に搭載された素子において発生した熱を効率的に放熱することが可能となる。
　しかしながら、エポキシ樹脂において、フィラーを多く含有させた場合には、金属板との接合性が低くなり、リフロー処理等の熱処理を行った際に、金属板からなる回路層とエポキシ樹脂からなる絶縁層とが剥離してしまうおそれがあった。
　絶縁層を形成する熱硬化性樹脂としては、ポリイミド樹脂が挙げられる。このポリイミド樹脂においては、金属板との接合性は良好であり、リフロー処理等の熱処理を行っても、金属板からなる回路層とポリイミド樹脂からなる絶縁層とが剥離することが抑制される。
　しかしながら、ポリイミド樹脂においては、フィラーを多く含むことができず、熱伝導性が低いため、回路層に搭載された素子において発生した熱を効率的に放熱することができなかった。
　以上のように、特許文献１，２において、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を用いた場合であっても、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板を構成することができなかった。
　この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
　前述の課題を解決するために、本発明の絶縁回路基板は、絶縁層と、絶縁層の一方の面に形成された回路層と、を備えた絶縁回路基板であって、前記絶縁層は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、このコア層の前記回路層側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有しており、前記コア層を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされ、前記スキン層を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされていることを特徴としている。
　この構成の絶縁回路基板によれば、絶縁層が、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、このコア層の前記回路層側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有しているので、回路層とポリイミド樹脂からなるスキン層とが接合されることになり、絶縁層と回路層との接合信頼性に優れている。
　コア層を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされているので、コア層における熱伝導性に優れており、回路層に搭載された素子で発生した熱を効率的に放熱することが可能となる。
　スキン層を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上とされているので、スキン層における熱伝導性を向上させることが可能となる。一方、前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が３０ｖｏｌ％以下とされているので、回路層とスキン層との接合信頼性を十分に確保することができる。
　本発明の絶縁回路基板においては、前記絶縁層の前記回路層とは反対側の面に金属層が形成されており、前記コア層の前記金属層側に、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層が形成されている構成としてもよい。
　この場合、前記絶縁層の前記回路層とは反対側の面に形成された金属層によって、回路層側の熱を効率良く放熱することが可能となる。また、前記コア層の前記金属層側にポリイミド樹脂からなるスキン層が形成されているので、金属層と絶縁層との接合信頼性に優れている。
　本発明の絶縁回路基板の製造方法は、上述の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成するコア層形成工程と、前記コア層の表面に、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、前記回路層となる金属板を前記ポリイミド樹脂組成物に積層する金属板積層工程と、前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記コア層を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、を備えていることを特徴としている。
　この構成の絶縁回路基板の製造方法においては、上述のように、コア層形成工程と、ポリイミド樹脂組成物配設工程と、金属板積層工程と、熱圧着工程と、を備えているので、エポキシ樹脂からなるコア層とポリイミド樹脂からなるスキン層とを有する絶縁層を形成することができ、このスキン層と金属板とを接合して回路層を形成することが可能となる。このように、ポリイミド樹脂からなるスキン層と金属板とが接合されるため、絶縁層と回路層との接合信頼性に優れている。さらに、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂を硬化させて前記コア層を形成しているので、絶縁層の熱伝導性に優れている。
　また、本発明の絶縁回路基板の製造方法は、上述の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、前記回路層となる金属板に対して、無機フィラーと前記ポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を前記ポリイミド樹脂組成物に積層するエポキシ樹脂組成物積層工程と、前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに前記エポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成し、さらに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、を備えていることを特徴としている。
　この構成の絶縁回路基板の製造方法においては、上述のように、ポリイミド樹脂組成物配設工程と、エポキシ樹脂組成物積層工程と、熱圧着工程と、を備えているので、エポキシ樹脂からなるコア層とポリイミド樹脂からなるスキン層とを有する絶縁層を形成することができ、このスキン層と金属板とを接合して回路層を形成することが可能となる。このように、ポリイミド樹脂からなるスキン層と金属板とが接合されるため、絶縁層と回路層との接合信頼性に優れている。さらに、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂を硬化させて前記コア層を形成しているので、絶縁層の熱伝導性に優れている。
　上述の絶縁回路基板の製造方法においては、前記熱圧着工程後に、前記回路層となる前記金属板をエッチングして回路パターンを形成する回路パターン形成工程を備えていてもよい。
　この場合、金属板を接合後にエッチング処理することで、回路層に回路パターンを形成することが可能となる。
　あるいは、上述の絶縁回路基板の製造方法においては、前記金属板として、回路パターン状に配設された複数の金属片を用いて、前記熱圧着工程においては、前記金属片が配設されていない領域に押圧部材を配置して加圧する構成としてもよい。
　この場合、回路パターン状に配設された複数の金属片を接合することで、回路パターンを形成することが可能となる。前記熱圧着工程においては、前記金属片が配設されていない領域に押圧部材を配置して加圧する構成としているので、熱圧着工程で樹脂組成物の全体を十分に加圧することが可能となり、樹脂組成物を均一に硬化させることが可能となる。
　本発明によれば、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る絶縁回路基板を備えたパワーモジュールの概略説明図である。 本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の概略説明図である。 本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法を説明するフロー図である。 図３に示す絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。 本発明の他の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法を説明するフロー図である。 図５に示す絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。 本発明の他の実施形態に係る絶縁回路基板の概略説明図である。
　以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
　図１に、本発明の実施形態である絶縁回路基板１０、及び、この絶縁回路基板１０を用いたパワーモジュール１を示す。
　図１に示すパワーモジュール１は、絶縁回路基板１０と、この絶縁回路基板１０の一方の面（図１において上面）に第１はんだ層２を介して接合された半導体素子３と、絶縁回路基板１０の他方側（図１において下側）にはんだ層３２を介して接合されたヒートシンク３１と、を備えている。
　半導体素子３は、Ｓｉ等の半導体材料で構成されている。絶縁回路基板１０と半導体素子３とを接合する第１はんだ層２は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
　ヒートシンク３１は、絶縁回路基板１０側の熱を放散するためのものである。ヒートシンク３１は、熱伝導性が良好な銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等で構成されている。本実施形態においては、無酸素銅からなる放熱板とされている。ヒートシンク３１の厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
　絶縁回路基板１０とヒートシンク３１とは、はんだ層３２を介して接合されている。このはんだ層３２は、上述のはんだ層２と同様の構成とすることができる。
　そして、本実施形態である絶縁回路基板１０は、図２に示すように、絶縁層１１と、この絶縁層１１の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１５と、絶縁層１１の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１６と、を備えている。
　回路層１５は、図４に示すように、絶縁層１１の一方の面（図４において上面）に、導電性に優れた金属からなる金属片２５が接合されることにより形成されている。金属片２５としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等の圧延板を打抜いたものを用いることができる。本実施形態においては、回路層１５を構成する金属片２５として、無酸素銅の圧延板を打抜いたものが用いられている。
　この回路層１５においては、上述の金属片２５がパターン状に配置されることで回路パターンが形成されており、その一方の面（図１及び図２において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。回路層１５（金属片２５）の厚さは０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．５ｍｍに設定されている。
　金属層１６は、図４に示すように、絶縁層１１の他方の面（図４において下面）に、熱伝導性に優れた金属からなる金属板２６が接合されることにより形成されている。金属板２６としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等の圧延板を用いることができる。本実施形態においては、金属層１６を構成する金属板２６として、無酸素銅の圧延板が用いられている。
　金属層１６（金属板２６）の厚さは０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では２．０ｍｍに設定されている。
　そして、絶縁層１１は、回路層１５と金属層１６との間の電気的接続を防止するものであり、絶縁性を有する熱硬化型樹脂で構成されている。
　この絶縁層１１は、コア層１２と、このコア層１２の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成されたスキン層１３と、を備えている。
　コア層１２は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂で構成されている。無機フィラーとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。本実施形態では、無機フィラーとして窒化ホウ素（ＢＮ）を用いている。
　コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量が、８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされている。
　スキン層１３は、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂で構成されている。無機フィラーとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。本実施形態では、無機フィラーとして窒化ホウ素（ＢＮ）を用いている。
　スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が、１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされている。
　本実施形態である絶縁回路基板１０において、上述のように、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量、スキン層１３の厚さｔｓとコア層１２の厚さｔｃとの比ｔｓ／ｔｃを、上述のように規定した理由について説明する。
（コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量）
　エポキシ樹脂は、無機フィラーを比較的多く含むことができ、熱伝導性を向上させることが可能である。一方、無機フィラーを含有した場合には絶縁性が低下する。
　コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量を８０ｖｏｌ％以上とすることにより、コア層１２の熱伝導性を向上させることが可能となる。一方、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量を９５ｖｏｌ％以下とすることにより、絶縁性が低下することを抑制できる。
　このため、本実施形態では、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量を、８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内に設定している。
　コア層１２における熱伝導性をさらに向上させるためには、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量の下限を８５ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。また、絶縁性が低下することをさらに抑制するためには、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量の上限を９０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
（スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量）
　ポリイミド樹脂は、エポキシ樹脂に比べて無機フィラーを多く含むことができず熱伝導性に劣るが、金属板との接合性に優れている。
　スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量を１０ｖｏｌ％以上とすることにより、スキン層１３の熱伝導性を向上させることが可能となる。一方、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量を３０ｖｏｌ％以下とすることにより、金属板との接合性が低下することを抑制できる。
　このため、本実施形態では、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量を、１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内に設定している。
　スキン層１３における熱伝導性をさらに向上させるためには、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量の下限を２０ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。また、接合性が低下することをさらに抑制するためには、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量の上限を２５ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
　次に、本実施形態である絶縁回路基板１０の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
（コア層形成工程Ｓ０１）
　まず、図３及び図４に示すように、無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物２２を加熱して硬化させ、コア層１２を形成する。
　コア層形成工程Ｓ０１における加熱温度を１７０℃以上２００℃以下の範囲内とし、加熱温度での保持時間を３０ｍｉｎ以上１８０ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
（ポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ０２）
　次に、図３及び図４に示すように、コア層１２の一方の面及び他方の面に、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物２３を配設する。このとき、ポリイミド樹脂組成物２３については、ディップコートやスピンコート等の公知の塗布手段を適用することができる。
　このポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ０２の条件は、加熱温度が１８０℃以上２５０℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間を１０ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
　ポリイミド樹脂組成物２３の塗布厚さは、０．００３ｍｍ以上０．００５ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
（金属板積層工程Ｓ０３）
　次に、コア層１２の一方の面に配設されたポリイミド樹脂組成物２３に回路層１５となる金属片２５を積層し、コア層１２の他方の面に配設されたポリイミド樹脂組成物２３に金属層１６となる金属板２６を積層する。
　また、回路層１５となる金属片２５が配設されていない領域には、押圧部材５１を配設する。押圧部材５１としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などで構成したものを用いることができる。
（熱圧着工程Ｓ０４）
　次に、積層した金属片２５及び押圧部材５１、ポリイミド樹脂組成物２３、コア層１２、ポリイミド樹脂組成物２３、金属板２６を、積層方向に加圧するとともに加圧して、ポリイミド樹脂組成物２３を硬化させてスキン層１３を形成する。また、ポリイミド樹脂組成物２３（スキン層１３）と金属片２５を接合して回路層１５を形成するとともに、ポリイミド樹脂組成物２３（スキン層１３）と金属板２６を接合して金属層１６を形成する。さらに、コア層１２とスキン層１３とを接合し、絶縁層１１を形成する。
　この熱圧着工程Ｓ０４の条件は、加熱温度が２００℃以上３００℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間を３０ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
　トラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などで構成した押圧部材５１は、ポリイミド樹脂組成物２３が硬化しても接着されることはなく、熱圧着工程Ｓ０４の後に容易に取り除くことができる。
　以上のようにして、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造される。
（ヒートシンク接合工程Ｓ０５）
　次に、金属層１６とヒートシンク３１とをはんだ材を介して積層し、還元炉内においてはんだ接合する。
（半導体素子接合工程Ｓ０６）
　次いで、回路層１５に、はんだ材を介して半導体素子３を積層し、還元炉内においてはんだ接合する。
　上記のようにして、本実施形態であるパワーモジュール１が製造される。
　以上のような構成とされた本実施形態に係る絶縁回路基板１０によれば、絶縁層１１が、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層１２と、このコア層１２の一方の面及び他方の面に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層１３と、を有しているので、回路層１５となる金属片２５とポリイミド樹脂からなるスキン層１３、及び、金属層１６となる金属板２６とポリイミド樹脂からなるスキン層１３とが接合されることになり、絶縁層１１と回路層１５、及び、絶縁層１１と金属層１６との接合信頼性に優れている。
　コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされているので、コア層１２における熱伝導性に優れており、回路層１５に搭載された半導体素子３からの熱を、ヒートシンク３１側へと効率的に放熱することが可能となる。
　スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされているので、スキン層１３においても熱伝導性に優れることになる。
　本実施形態においては、絶縁層１１の回路層１５とは反対側の面に金属層１６が形成されているので、この金属層１６によって、回路層１５に搭載された半導体素子３からの熱を効率良く放熱することが可能となる。また、コア層１２の金属層１６側にポリイミド樹脂からなるスキン層１３が形成されているので、金属層１６と絶縁層１１との接合信頼性に優れている。
　本実施形態である絶縁回路基板の製造方法によれば、コア層形成工程Ｓ０１と、ポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ０２と、金属板積層工程Ｓ０３と、熱圧着工程Ｓ０４と、を備えているので、コア層１２とスキン層１３とを有する絶縁層１１を形成することができ、このスキン層１３と金属片２５とを接合して回路層１５を形成することができるとともにスキン層１３と金属板２６とを接合して金属層１６を形成することができる。このように、ポリイミド樹脂からなるスキン層１３と金属片２５及び金属板２６とが接合されるため、絶縁層１１と回路層１５及び金属層１６との接合信頼性に優れている。さらに、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂を硬化させてコア層１２を形成しているので、絶縁層１１の熱伝導性に優れている。
　本実施形態においては、回路層１５を形成する際に、回路パターン状に配設された複数の金属片複数の金属片２５を用いており、熱圧着工程Ｓ０４においては、金属片２５が配設されていない領域に押圧部材５１を配置して加圧する構成としているので、熱圧着工程Ｓ０４でポリイミド樹脂組成物２３の全面を十分に加圧することが可能となり、均一に硬化させることが可能となる。また、回路パターンを有する回路層１５を形成することが可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　本実施形態においては、図３及び図４に示す絶縁回路基板の製造方法によって絶縁回路基板を製造するものとして説明したが、これに限定されることはない。
　例えば、図５及び図６に示すように、回路層１５となる金属板２５、及び、金属層１６となる金属板２６に対して、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物２３を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ１１と、無機フィラーとエポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物２２を、金属板２５，２６に配設されたポリイミド樹脂組成物２３に対して積層するエポキシ樹脂組成物積層工程Ｓ１２と、ポリイミド樹脂組成物２３が配設された金属板２５、エポキシ樹脂組成物２２、ポリイミド樹脂組成物２３が配設された金属板２６、を積層方向に加圧及び加熱して、ポリイミド樹脂組成物２３を硬化させてスキン層１３を形成するとともに、エポキシ樹脂組成物２２を硬化させてコア層１２を形成し、金属板２５、スキン層１３、コア層１２、スキン層１３、金属板２６を接合する熱圧着工程Ｓ１３と、接合された金属板２５をエッチング処理して回路パターンを形成する回路パターン形成工程Ｓ１４と、を備えた製造方法を適用してもよい。
　この場合であっても、コア層１２とスキン層１３とを有する絶縁層１１を形成することができる。また、ポリイミド樹脂からなるスキン層１３と金属板２５，２６とを接合することにより、回路層１５及び金属層１６と絶縁層１１との接合信頼性を向上させることが可能となる。
　さらに、接合された金属板２５を接合後にエッチング処理することによって回路パターンを形成する回路パターン形成工程Ｓ１４を有しているので、回路パターンを有する回路層１５を形成することができる。
　図３及び図４に記載した絶縁回路基板の製造方法において、回路層１５を構成する金属板２５を熱圧着し、熱圧着工程Ｓ０４の後に、金属板２５をエッチング処理して回路パターンを形成する回路パターン形成工程を備えたものとしてもよい。
　図５及び図６に記載した絶縁回路基板の製造方法において、回路層を構成する金属板として回路パターン状に配列された複数の金属片を用いて、上述の回路パターン形成工程Ｓ１４を省略してもよい。この場合、図７に示す絶縁回路基板１１０のように、回路層１５が配設された箇所にのみスキン層１３が形成されることになる。
　本実施形態においては、金属片及び金属板として、銅又は銅合金で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、アルミニウム又はアルミニウム合金等の他の金属で構成されたものであってもよい。また、複数の金属が積層された構造のものであってもよい。
　本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
　以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
　回路層となる金属板として、２７ｍｍ×１８ｍｍ×厚さ０．０３５ｍｍのものを準備した。また、金属層となる金属板として、３０ｍｍ×２１ｍｍ×厚さ１．０ｍｍのものを準備した。
　そして、表１に示す樹脂組成物を用いて絶縁層を形成するとともに、金属板を接合して回路層及び金属層を形成し、絶縁回路基板を製造した。本発明例１－４、及び、比較例３－７については、図３及び図４に記載した製造方法で製造した。また、比較例１，２においては、スキン層を形成していないため、コア層を加熱硬化する際に、金属板を熱圧着した。
　表１において、無機フィラーとしてＡｌ２Ｏ３とＢＮを含む場合には、Ａｌ２Ｏ３：ＢＮ＝２：７（質量比）の比率で含有させた。また、表１の無機フィラーの含有量は、Ａｌ２Ｏ３とＢＮの合計含有量とした。
　このようにして得られた絶縁回路基板について、リフロー処理後の剥離の有無、絶縁層（コア層及びスキン層）の熱伝導率、絶縁回路基板の熱抵抗を、以下のようにして評価した。
（リフロー処理後の剥離の有無）
　絶縁回路基板に対して、２９０℃×５ｍｉｎのリフロー処理を行った。その後、回路層と絶縁層、及び、金属層と絶縁層との剥離の有無を確認した。評価結果を表１に示す。
（絶縁層の熱伝導率）
　絶縁層（コア層及びスキン層）の熱伝導率は、ＪＩＳ　Ｒ　１６１１に準拠したレーザーフラッシュ法によって測定した。評価結果を表１に示す。
（絶縁回路基板の熱抵抗）
　ＪＥＳＤ５１に準拠した熱過渡測定法によって、絶縁回路基板の熱抵抗を測定した。評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　絶縁層を、エポキシ樹脂の単層構造とした比較例１，２においては、絶縁層と金属板との接合性が不十分であったため、リフロー処理後に剥離が認められた。
　スキン層を構成するポリイミド樹脂が無機フィラーを含有していない比較例３，４においては、スキン層における熱伝導性が低く、熱抵抗が高くなった。
　スキン層を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例５においては、スキン層における熱伝導性が低く、熱抵抗が高くなった。
　スキン層を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例６，７においては、絶縁層と金属板との接合性が不十分であったため、リフロー処理後に剥離が認められた。
　これに対して、絶縁層を、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有する複数層構造とし、コア層を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量、及び、スキン層を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が本発明の範囲内とされた本発明例１－４においては、リフロー処理後に剥離が認められず、接合信頼性に優れていた。また、熱抵抗が十分に低く、放熱特性に優れていた。
　以上のことから、本発明例によれば、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供可能であることが確認された。
　本発明によれば、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供することが可能となる。
１０，１１０　絶縁回路基板
１１　絶縁層
１２　コア層
１３　スキン層
１５　回路層
１６　金属層
２２　エポキシ樹脂組成物
２３　ポリイミド樹脂組成物
２５　金属片（金属板）
２６　金属板

Claims (6)

  1. 　絶縁層と、絶縁層の一方の面に形成された回路層と、を備えた絶縁回路基板であって、
    　前記絶縁層は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、このコア層の前記回路層側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有しており、
    　前記コア層を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされ、
    　前記スキン層を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされていることを特徴とする絶縁回路基板。
  2. 　前記絶縁層の前記回路層とは反対側の面に金属層が形成されており、前記コア層の前記金属層側にポリイミド樹脂からなるスキン層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、
    　無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成するコア層形成工程と、
    　前記コア層の表面に、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、
    　前記回路層となる金属板を前記ポリイミド樹脂組成物に積層する金属板積層工程と、
    　前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記コア層を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、
    　を備えていることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
  4. 　請求項１又は請求項２に記載の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、
    　前記回路層となる金属板に対して、無機フィラーと前記ポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、
    　無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を前記ポリイミド樹脂組成物に積層するエポキシ樹脂組成物積層工程と、
    　前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに前記エポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成し、さらに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、
    　を備えていることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
  5. 　前記熱圧着工程後に、前記回路層となる前記金属板をエッチングして回路パターンを形成する回路パターン形成工程を備えていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の絶縁回路基板の製造方法。
  6. 　前記金属板として、回路パターン状に配設された複数の金属片を用いて、前記熱圧着工程においては、前記金属片が配設されていない領域に押圧部材を配置して加圧することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の絶縁回路基板の製造方法。
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