WO2022149558A1 - 金属ベース基板 - Google Patents

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WO2022149558A1
WO2022149558A1 PCT/JP2021/048916 JP2021048916W WO2022149558A1 WO 2022149558 A1 WO2022149558 A1 WO 2022149558A1 JP 2021048916 W JP2021048916 W JP 2021048916W WO 2022149558 A1 WO2022149558 A1 WO 2022149558A1
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WO
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insulating layer
substrate
metal
thickness
formula
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Application number
PCT/JP2021/048916
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English (en)
French (fr)
Inventor
史朗 石川
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate

Definitions

  • the present invention relates to a metal base substrate.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-000329 filed in Japan on January 5, 2021, and the contents thereof are incorporated herein by reference.
  • a metal-based substrate is known as one of the substrates for mounting electronic components such as semiconductor elements and LEDs.
  • the metal base substrate is a laminate in which a metal substrate, an insulating layer, and a circuit layer are laminated in this order.
  • the insulating layer is generally formed of an insulating composition containing a resin having excellent insulating properties and withstand voltage properties and an inorganic filler having excellent thermal conductivity.
  • Electronic components are mounted on the circuit layer via solder.
  • the heat generated in the electronic component is transferred to the metal substrate via the insulating layer and radiated from the metal substrate to the outside.
  • Patent Document 1 Patent Document 1 2
  • the elastic modulus of the insulating layer of the metal base substrate is lowered to make the insulating layer more easily deformed. Therefore, it is effective to relieve the thermal stress due to the expansion of the metal base.
  • the stress on the solder due to the expansion of the circuit layer also exists, there is a limit to improving the reliability for the thermal cycle only by lowering the elastic modulus of the insulating layer of the metal base substrate. Further, if the elastic modulus of the insulating layer is excessively lowered, the binding force of the circuit layer by the insulating layer is reduced, which may reduce the reliability of the thermal cycle.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a metal base substrate having excellent reliability for a cold heat cycle when an electronic component is mounted.
  • the metal base substrate according to one aspect of the present invention includes a metal substrate, at least one insulating layer, and a circuit layer.
  • the insulating layer contains an insulating resin and an inorganic filler, and E defined by the following formula (1) is 3.10 ⁇ 108 or less. It is characterized by that.
  • S represents a number calculated from the following formula (2).
  • f 0 is 3.14
  • f 1 is -3.25
  • R 0 represents a value calculated from the following formula (3-0)
  • R 1 represents a value calculated from the following equation (3-1).
  • a 0 is 7.53, a 1 is 3.09, and a 2 is 0. 308, a 3 is -0.137, a 4 is 0.0342, a 5 is 0.451, b 0 is 0.839, and b 1 is-. 0.127, b 2 is 0.0380, b 3 is -2.78, b 4 is -0.828, b 5 is -0.762, c. 0 is -3.64, c 1 is 6.98, c 2 is 0.319, c 3 is -0.451, and c 4 is -0.776. Yes, c 5 is 0.189.
  • P 0 represents a value calculated from the following formula (5-0)
  • P 1 represents a value calculated from the following formula (5-1)
  • P 2 represents a value calculated from the following formula (5-).
  • 2) represents a value calculated from
  • P 3 represents a value calculated from the following formula (5-3)
  • P 4 represents a value calculated from the following formula (5-4).
  • P 5 represents a value calculated from the following equation (5-5).
  • the K resin is insulated.
  • the elastic modulus of the layer at 100 ° C. (unit: GPa) is represented, K electrode represents the elastic modulus of the circuit layer at 100 ° C. (unit: GPa), and K base is the elastic modulus of the metal substrate at 100 ° C. (unit: GPa).
  • GPa) Tresin represents the thickness of the insulating layer (unit: ⁇ m), modulus represents the thickness of the circuit layer (unit: ⁇ m), and T base represents the thickness of the metal substrate (unit: ⁇ m).
  • CTE base represents the thermal expansion modulus (unit: ppm) of the metal substrate at 100 ° C.
  • the value of E calculated by the above equation (1) is during the cooling / heating cycle when electronic components such as semiconductor elements and LEDs are mounted on the metal base substrate using solder. Since it has a high correlation with the Mieses stress applied to the solder and the value of E is 3.10 ⁇ 108 or less, the Mieses stress applied to the solder generated when the cold cycle is applied becomes small. Further, since it is not necessary to make the elastic modulus of the insulating layer excessively low, the binding force of the circuit layer by the insulating layer does not decrease. Therefore, the metal base substrate of the present invention is excellent in reliability for the cooling and heating cycle when electronic components are mounted.
  • the insulating layer may be configured such that the ratio of the thickness (unit: ⁇ m) to the elastic modulus (unit: GPa) at 100 ° C. is 10 or more.
  • the thickness / elastic modulus of the insulating layer is as large as 10 or more, the insulating layer is easily deformed, and the difference in the coefficient of thermal expansion between the metal substrate and the electronic component due to the thermal cycle is easily relaxed by the insulating layer. Therefore, this metal base substrate has higher reliability for the cooling and heating cycle when electronic components are mounted.
  • the insulating layer may be configured to be a laminated body of two or more layers having different elastic moduli at 100 ° C. from each other.
  • the insulating layer is two layers, both the withstand voltage and the reliability can be improved while keeping the thermal resistance small by dividing the insulating layer into an insulating layer having a high withstand voltage and an insulating layer having a high flexibility. Is possible.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a metal base substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the metal base substrate 10 is a laminate in which a metal substrate 20, an insulating layer 30, and a circuit layer 40 are laminated in this order.
  • the electrode terminal 61 of the electronic component 60 is connected to the circuit layer 40 of the metal base substrate 10 via the solder 50.
  • the metal substrate 20 is a member that is a base of the metal base substrate 10.
  • the metal substrate 20 may be a copper substrate or an aluminum substrate.
  • the copper substrate is made of copper or a copper alloy.
  • the aluminum substrate is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the insulating layer 30 is a layer for insulating the metal substrate 20 and the circuit layer 40.
  • the insulating layer 30 is formed of an insulating resin composition containing an insulating resin 31 and an inorganic filler 32.
  • the circuit layer 40 to the metal substrate 20 are formed while maintaining the insulating property. It is possible to further reduce the thermal resistance of the entire metal base substrate 10 up to.
  • the insulating layer 30 may be a single layer composed of only one layer, or may be a laminated body in which two or more layers are laminated.
  • the insulating layer 30 is preferably a single layer or a laminated body of two layers.
  • the insulating resin 31 preferably contains a polyimide resin, a polyamide-imide resin, or a mixture thereof. Since these resins are excellent in properties such as insulation, withstand voltage, chemical resistance and mechanical properties, these properties of the metal base substrate 10 are improved.
  • the inorganic filler 32 preferably has an average particle size in the range of 0.1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the thermal conductivity of the insulating layer 30 is improved.
  • the average particle size of the inorganic filler 32 is 20 ⁇ m or less, the withstand voltage of the insulating layer 30 is improved.
  • the average particle diameter of the inorganic filler 32 is within the above range, it is difficult for the inorganic filler 32 to form aggregated particles, and it becomes easy to uniformly disperse the inorganic filler 32 in the insulating resin 31.
  • the withstand voltage of the insulating layer 30 is improved.
  • the average particle size of the inorganic filler 32 is preferably in the range of 0.3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the content of the inorganic filler 32 in the insulating layer 30 is preferably in the range of 50% by volume or more and 85% by volume or less.
  • the thermal conductivity of the insulating layer 30 is improved.
  • the content of the inorganic filler 32 is 85% by volume or less, the withstand voltage resistance of the insulating layer 30 is improved.
  • the inorganic filler 32 can be easily dispersed uniformly in the insulating resin 31.
  • the content of the inorganic filler 32 is particularly preferably in the range of 50% by volume or more and 80% by volume or less.
  • Examples of the inorganic filler 32 include alumina (Al 2 O 3 ) particles, alumina hydrate particles, aluminum nitride (AlN) particles, silica (SiO 2 ) particles, silicon carbide (SiC) particles, and titanium oxide (TiO 2 ) particles. Borone nitride (BN) particles and the like can be used.
  • alumina particles are preferable.
  • the alumina particles are more preferably ⁇ -alumina particles.
  • the ⁇ -alumina particles preferably have a tap density to true density ratio (tap density / true density) of 0.1 or more.
  • the tap density / true density correlates with the packing density of the ⁇ -alumina particles in the insulating layer 30, and when the tap density / true density is high, the packing density of the ⁇ -alumina particles in the insulating layer 30 is increased. Can be done. When the packing density of the ⁇ -alumina particles in the insulating layer 30 becomes high, the distance between the ⁇ -alumina particles in the insulating layer 30 becomes narrow, and voids (pores) are less likely to occur in the insulating layer 30.
  • the tap density / true density is preferably in the range of 0.2 or more and 0.9 or less. Further, ⁇ -alumina may be polycrystalline particles, but it is particularly preferable that it is single crystal particles.
  • the insulating layer 30 preferably has a ratio (thickness / elastic modulus) of 10 or more in thickness (unit: ⁇ m) to elastic modulus (unit: GPa) at 100 ° C.
  • the thickness / elastic modulus of the insulating layer 30 is preferably in the range of 10 or more and 200,000 or less, more preferably in the range of 20 or more and 20000 or less, and more preferably in the range of 50 or more and 200 or less. ..
  • the elastic modulus of the insulating layer 30 at 100 ° C. is preferably in the range of 0.001 GPa or more and 20 GPa or less. Further, the thickness of the insulating layer 30 is preferably in the range of 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the circuit layer 40 is formed in a circuit pattern.
  • the electrode terminals 61 of the electronic component 60 are joined to the circuit layer 40 formed in the circuit pattern via solder 50 or the like.
  • a metal such as copper, aluminum, or gold can be used.
  • the circuit layer 40 is preferably made of copper foil.
  • the circuit layer 40 preferably has an elastic modulus in the range of 30 GPa or more and 200 GPa or less. Further, the circuit layer 40 preferably has a thickness in the range of 2 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • E defined by the following formula (1) is 3.10 ⁇ 108 or less.
  • S represents a number calculated from the following formula (2).
  • f 0 is 3.14 and f 1 is -3.25.
  • R 0 represents a value calculated from the following formula (3-0), and R 1 represents a value calculated from the following formula (3-1).
  • a 0 is 7.53, a 1 is 3.09, and a 2 is 0. 308, a 3 is -0.137, a 4 is 0.0342, a 5 is 0.451, b 0 is 0.839, and b 1 is-. 0.127, b 2 is 0.0380, b 3 is -2.78, b 4 is -0.828, b 5 is -0.762, c. 0 is -3.64, c 1 is 6.98, c 2 is 0.319, c 3 is -0.451, and c 4 is -0.776.
  • P 0 represents a value calculated from the following formula (5-0)
  • P 1 represents a value calculated from the following formula (5-1).
  • P 2 represents a value calculated from the following formula (5-2)
  • P 3 represents a value calculated from the following formula (5-3)
  • P 4 represents a value calculated from the following formula (5-3).
  • a value calculated from 5-4) is represented
  • P5 represents a value calculated from the following equation ( 5-5 ).
  • the K resin is insulated.
  • the elastic modulus (unit: GPa) of the layer 30 at 100 ° C. is represented, K electrode represents the elastic modulus (unit: GPa) of the circuit layer 40 at 100 ° C., and K base is the elastic modulus of the metal substrate 20 at 100 ° C.
  • Tresin represents the thickness of the insulating layer 30 (unit: ⁇ m)
  • modulus represents the thickness of the circuit layer 40 (unit: ⁇ m)
  • T base represents the thickness of the metal substrate 20.
  • the elastic modulus of the circuit layer and the metal substrate may be set at a temperature other than 100 ° C. (for example, room temperature).
  • the value of E has a high correlation with the Mises stress applied to the solder 50 during the thermal cycle when the electronic component 60 is mounted on the metal base substrate 10 using the solder 50. Since the metal base substrate 10 has an E value of 3.10 ⁇ 108 or less, the Mises stress applied to the solder 50 during the thermal cycle is suppressed to 3.10 ⁇ 10 8 Pa or less. Therefore, cracks are less likely to occur in the solder 50 when the cooling / heating cycle is applied. Further, since it is not necessary to make the elastic modulus of the insulating layer 30 excessively low, the binding force of the circuit layer 40 by the insulating layer 30 is less likely to decrease. Therefore, the stress applied to the solder 50 from the circuit layer 40 can be suppressed.
  • the value of E is preferably 2.30 ⁇ 108 or less. Further, the value of E may be 0.50 ⁇ 108 or more.
  • the value of E of the metal base substrate 10 can be calculated, for example, as follows. First, the elasticity of the insulating layer 30 at 100 ° C. (K resin ), the elasticity of the circuit layer 40 at 100 ° C. (K electrode ), the elasticity of the metal substrate 20 at 100 ° C. (K base ), and the elasticity of the metal substrate 20 at 100 ° C. The thermal expansion coefficient (CTE base ), the thickness of the insulating layer 30 ( Tresin ), the thickness of the circuit layer 40 ( Electrod ), and the thickness of the metal substrate 20 (T base ) are measured.
  • the elastic modulus of the insulating layer 30 at 100 ° C. can be measured, for example, as follows.
  • the metal substrate 20 and the circuit layer 40 of the metal base substrate 10 are removed by etching, and the insulating layer 30 is isolated.
  • the elastic modulus (tensile elastic modulus) of the obtained insulating layer 30 is measured by dynamic viscoelasticity measurement (DMA).
  • the elastic modulus of the circuit layer 40 at 100 ° C. can be measured by a resonance method (device: TE-RT manufactured by Nippon Techno Plus Co., Ltd., etc.).
  • the elastic modulus (tensile elastic modulus) of the metal substrate 20 at 100 ° C. can be measured by a tensile test (JIS Z2241: 2011 metal material tensile test method).
  • the coefficient of thermal expansion of the metal substrate 20 at 100 ° C. can be measured by a thermomechanical analyzer (TMA).
  • the thickness of the metal substrate 20, the insulating layer 30, and the circuit layer 40 of the metal base substrate 10 can be measured, for example, as follows.
  • the metal base substrate 10 is embedded with resin and the cross section is exposed by mechanical polishing. Next, the cross section of the exposed metal base substrate 10 is observed with an optical microscope, and the thicknesses of the metal substrate 20, the insulating layer 30, and the circuit layer 40 are measured.
  • the obtained K resin , K ejectorode , K base , CTE base , Tresin , T ejectorode , and T base are substituted into the above equations (5-0) to (5-5), and P 0 . ⁇ P 5 is calculated.
  • the ⁇ T resin / K resin in the formula (5-0) is the total of the Resin / K resin of each insulating layer 30.
  • the obtained P 0 to P 5 are substituted into the above equations (4-0) to (4-2) to calculate Q 0 to Q 2 .
  • the obtained Q 0 to Q 2 are substituted into the above equations (3-0) to (3-1) to calculate R 0 to R 1 .
  • the obtained R 0 to R 1 are substituted into the above equation (2) to calculate S.
  • the obtained S is substituted into the above equation (1) to calculate E.
  • Examples of the electronic component 60 mounted on the metal base substrate 10 of the present embodiment are not particularly limited, and examples thereof include a semiconductor element, a resistor, a capacitor, and a crystal oscillator.
  • semiconductor elements include MOSFETs (Metal-oxide-semiconductor field effect transistors), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), LSIs (Large Scale Integration), LEDs (light emitting diodes), LED chips, and LED-CSPs (LED-Chips). Size Package).
  • the metal base substrate 10 according to the present embodiment can be manufactured by a method including, for example, a design step, an insulating layer forming step, and a circuit layer crimping step.
  • the material and thickness of the metal substrate 20, the material and thickness of the insulating layer 30, and the material and thickness of the circuit layer 40 are set.
  • the material and thickness of the metal substrate 20, the material and thickness of the insulating layer 30, and the material and thickness of the circuit layer 40 are temporarily set.
  • the material and thickness of the metal substrate 20 are tentatively set, for example, based on the heat dissipation and the size required for the metal base substrate 10.
  • the material and thickness of the insulating layer 30 are tentatively set, for example, based on the insulating property and withstand voltage property required for the metal base substrate 10.
  • the material and thickness of the circuit layer 40 are tentatively set, for example, based on the electrical characteristics of the electronic component 60 mounted on the metal base substrate 10.
  • E is calculated using the thickness ( Tresin ), the elastic modulus ( Kelector ) of the circuit layer 40 at 100 ° C., and the thickness ( Teleconductor ).
  • the obtained value of E exceeds 3.10 ⁇ 108
  • the material and thickness of the metal substrate 20, the material and thickness of the insulating layer 30, and the material and thickness of the circuit layer 40 are tentatively set again.
  • the metal base substrate 10 is manufactured from the material and thickness of the metal substrate 20, the material and thickness of the insulating layer 30, and the material and thickness of the circuit layer 40.
  • the insulating layer 30 is formed on the metal substrate 20 to obtain a metal substrate with an insulating layer.
  • a coating method or an electrodeposition method can be used as a method for forming the insulating layer 30, a coating method or an electrodeposition method can be used.
  • the coating method is a method in which a coating liquid containing a solvent, an insulating resin, and an inorganic filler is applied onto a metal substrate 20 to form a coating layer, and then the coating layer is heated to obtain an insulating layer 30.
  • an inorganic filler-dispersed resin material solution containing a resin material solution in which the insulating resin is dissolved and an inorganic filler dispersed in the resin material solution can be used.
  • a spin coating method As a method of applying the coating liquid to the surface of the substrate, a spin coating method, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, a dip coating method and the like can be used.
  • the metal substrate 20 is immersed in an electrodeposition liquid containing insulating resin particles and an inorganic filler, and the insulating resin particles and the inorganic filler are electrodeposited on the surface of the substrate to form an electrodeposition film, and then obtained.
  • This is a method of heating the electrodeposited film to form the insulating layer 30.
  • the electrodeposition solution is an inorganic filler-dispersed insulating resin solution containing an insulating resin solution and an inorganic filler dispersed in the insulating resin solution, and a poor solvent for the insulating resin material is added to precipitate the insulating resin as particles. Can be used as prepared by.
  • a metal foil is laminated on the insulating layer 30 of the metal substrate with an insulating layer, and the obtained laminate is heated and pressed to form the circuit layer 40 to form the metal base substrate 10.
  • the heating temperature of the laminate is, for example, 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher.
  • the upper limit of the heating temperature is lower than the thermal decomposition temperature of the insulating resin, preferably 30 ° C. or lower than the thermal decomposition temperature.
  • the pressure applied during crimping is, for example, in the range of 1 MPa or more and 30 MPa or less, and more preferably in the range of 3 MPa or more and 25 MPa or less.
  • the crimping time varies depending on the heating temperature and pressure, but is generally 60 minutes or more and 180 minutes or less.
  • the value of E calculated by the above equation (1) is that the electronic component 60 is mounted on the metal base substrate 10 by using the solder 50. It has a high correlation with the Mieses stress applied to the solder during the cold cycle, and since the value of E is 3.10 ⁇ 108 or less, it is applied to the solder 50 generated when the cold cycle is applied. Solder stress becomes smaller. Further, since it is not necessary to make the elastic modulus of the insulating layer 30 excessively low, the binding force of the circuit layer 40 by the insulating layer 30 does not decrease. Therefore, the metal base substrate 10 of the present embodiment is excellent in reliability for the cold heat cycle when the electronic component 60 is mounted.
  • the metal base substrate 10 of the present embodiment when the ratio (thickness / elastic modulus) of the thickness (unit: ⁇ m) of the insulating layer 30 to the elastic modulus (unit: GPa) at 100 ° C. is as large as 10 or more, the insulating layer 30 Is easily deformed, and the difference in thermal expansion modulus between the metal substrate 20 and the electronic component 60 due to the thermal cycle is easily alleviated by the insulating layer 30. Therefore, the metal base substrate 10 has higher reliability for the cold heat cycle when the electronic component 60 is mounted.
  • the insulating layer 30 when the insulating layer 30 is a laminated body of two or more layers having different elastic moduli at 100 ° C., the insulating layer 30 has a high withstand voltage. By separating the insulating layer and the highly flexible insulating layer, it is possible to improve both the withstand voltage and the reliability while keeping the thermal resistance small.
  • Tables 1 to 4 below show the thickness of the metal substrate, the elastic modulus at 100 ° C, the thermal expansion coefficient at 100 ° C, 100 ° C, the thickness of the insulating layer and the elastic modulus at 100 ° C, and the thickness of the circuit layer and the elastic modulus at 100 ° C, respectively.
  • the metal base substrate which is the value shown, was assumed.
  • E of the above formula (1) was calculated. The results are shown in Tables 1 to 4.
  • the bonded structure 1S includes a metal base substrate 10S and an electronic component 60S bonded to a corner portion of the metal base substrate 10S.
  • the metal base substrate 10S is a laminate in which the metal substrate 20S, the insulating layer 30S, and the copper foil 40S are laminated in this order.
  • the copper foil 40S is entirely formed on the insulating layer 30S.
  • the electronic component 60S includes an AIN (aluminum nitride) member 62S and a terminal S61.
  • the electronic component 60S is an LED chip.
  • the electronic component 60S and the copper foil 40S of the metal base substrate 10S are connected via the solder 50S.
  • the simulation value of the Mises stress applied to the solder 50S of the joint structure 1S was calculated.
  • the simulated value of Mises stress was calculated using LISA (Sonnenhof Holdings).
  • the characteristics of each member of the joint structure 1S are as follows. The following coefficients of thermal expansion, elastic modulus and Poisson's ratio were all set to values at 100 ° C. The results are shown in Tables 1 to 4.
  • Figure 4 shows the relationship between the E value and the simulated Mises stress value.
  • the horizontal axis represents the E value
  • the vertical axis represents the simulated value of Mises stress.
  • the coefficient of determination (R2) was 0.9927. From this result, it can be seen that the E value and the simulated value of Mises stress show high correlation and reproducibility.
  • Example 3 of the present invention (Preparation of alumina particle dispersed polyimide solution)
  • a polyimide resin solution having a polyimide resin concentration of 10% by mass was prepared by mixing a polyimide resin having an elasticity of 1 GPa and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and dissolving the polyimide resin. Further, the alumina powder (average particle size: 0.3 ⁇ m) and NMP were mixed and ultrasonically treated for 30 minutes to prepare an ⁇ -alumina particle dispersion having an ⁇ -alumina particle concentration of 10% by mass. The polyimide resin solution and the alumina particle dispersion were mixed at a ratio of an alumina concentration of 70% by volume.
  • the obtained mixture was dispersed by repeating a high-pressure injection treatment at a pressure of 50 MPa 10 times using a star burst manufactured by Sugino Machine Limited to prepare an alumina particle-dispersed polyimide resin solution.
  • the alumina concentration is the content of alumina particles in the solid matter generated when the alumina particle-dispersed polyimide resin solution is heated and dried.
  • a polyimide resin solution having a polyimide resin concentration of 10% by mass was prepared by mixing a polyimide resin having an elastic modulus of 0.27 GPa and NMP and dissolving the polyimide resin.
  • an aluminum substrate (length: 30 mm, width: 20 mm, thickness: 1000 ⁇ m, elastic modulus: 72 GPa, thermal expansion coefficient: 18 ppm) was prepared.
  • the alumina particle-dispersed polyimide resin solution prepared above was applied onto this aluminum substrate by the bar coat method to form a coating film.
  • the aluminum substrate on which the coating film was formed was placed on a hot plate, the temperature was raised from room temperature to 60 ° C. at 3 ° C./min, heated at 60 ° C. for 100 minutes, and then further heated to 120 ° C. at 1 ° C./min. The temperature was raised and heated at 120 ° C. for 100 minutes to dry the coating layer.
  • a first insulating layer (thickness: 20 ⁇ m, elastic modulus: 20 GPa) made of a polyimide resin in which alumina particles were dispersed was formed on the surface of the aluminum substrate to obtain an aluminum substrate with the first insulating layer.
  • the polyimide resin solution prepared above was applied onto the first insulating layer of the aluminum substrate with the first insulating layer by the bar coating method to form a coating film.
  • the formed coating film was heated and dried at 300 ° C. to form a second insulating layer (thickness: 29 ⁇ m, elastic modulus: 0.27 GPa) made of a polyimide resin.
  • a second insulating layer thickness: 29 ⁇ m, elastic modulus: 0.27 GPa
  • a copper foil (thickness: 140 ⁇ m, elastic modulus: 125 GPa) was laminated as a circuit layer on the second insulating layer of the obtained aluminum substrate with an insulating layer.
  • the obtained laminate was heated in vacuum at a crimping temperature of 300 ° C. for 120 minutes while applying a pressure of 5 MPa using a carbon jig, and the second insulating layer and the copper foil were crimped. ..
  • an aluminum-based substrate in which an aluminum substrate, an insulating layer, and a copper foil were laminated in this order was produced.
  • Example 25 of the present invention (Preparation of alumina particle dispersed epoxy solution)
  • Epoxy resin with an elastic modulus of 1 GPa and alumina powder (average particle size: 0.18 ⁇ m) are mixed at a ratio of alumina concentration of 50% by volume, and kneaded with a kneader (ARE-501: THINKY).
  • ARE-501 THINKY
  • the thickness of the aluminum substrate is 1600 ⁇ m
  • the alumina particle-dispersed epoxy resin composition prepared above is coated on the aluminum substrate with a bar coater, and the obtained coating film is heated and dried to obtain an insulating layer (thickness::
  • An aluminum base substrate was produced in the same manner as in Example 3 of the present invention, except that only one layer (110 ⁇ m, elastic modulus: 8 GPa) was formed, and a copper foil having a thickness of 140 ⁇ m and an elastic modulus of 75 GPa was used as the circuit layer.
  • Example 38 of the present invention As a metal substrate, a copper substrate having a thickness of 1000 ⁇ m, an elastic modulus of 117 GPa, and a thermal expansion coefficient of 18 ppm was used. On this copper substrate, an NMP solution of a polyimide resin having an elastic modulus of 0.27 GPa was used as a bar coater. And the obtained coating film is heated and dried to form only one insulating layer (thickness: 30 ⁇ m, elastic modulus: 0.27 GPa), and a copper foil having a thickness: 140 ⁇ m and elastic modulus: 75 GPa is formed as a circuit layer.
  • a copper base substrate was produced in the same manner as in Example 3 of the present invention except that it was used.
  • Example 47 of the present invention A copper-based substrate was produced in the same manner as in Example 38 of the present invention, except that the thickness of the copper substrate was 1400 ⁇ m.
  • Example 53 of the present invention A copper base substrate was produced in the same manner as in Example 38 of the present invention, except that a copper foil having a thickness of 35 ⁇ m and an elastic modulus of 100 GPa was used as the circuit layer.
  • Example 54 of the present invention The present invention except that a copper substrate having a thickness of 1000 ⁇ m and an elastic modulus of 117 GPa and a coefficient of thermal expansion of 18 ppm was used as the metal substrate, and a copper foil having a thickness of 35 ⁇ m and an elastic modulus of 125 GPa was used as the circuit layer.
  • a copper base substrate was produced in the same manner as in Example 3.
  • Example 60 of the present invention A copper-based substrate was produced in the same manner as in Example 54 of the present invention, except that only one insulating layer (thickness: 110 ⁇ m, elastic modulus: 8 GPa) was formed on the copper substrate in the same manner as in Example 25 of the present invention. ..
  • Example 79 of the present invention A copper base substrate was produced in the same manner as in Example 60 of the present invention, except that the thickness of the copper substrate was 1800 ⁇ m and the thickness of the copper foil was 140 ⁇ m.
  • Example 4 An aluminum base substrate was produced in the same manner as in Example 60 of the present invention, except that an aluminum substrate having a thickness of 1600 ⁇ m, an elastic modulus of 72 GPa, and a coefficient of thermal expansion of 24 ppm was used as the metal substrate.
  • Sn-Ag-Cu solder is applied on the copper foil of the metal base substrate to form a solder layer of 2.5 cm in length ⁇ 2.5 cm in width ⁇ 100 ⁇ m in thickness, and 2.5 cm square on the solder layer.
  • the metal base substrate of Example 3, 25, 38, 47, 53, 54, 60, 79 of the present invention in which the E value calculated by the above formula (1) is 3.10 ⁇ 108 or less is the metal base substrate of Comparative Example 4. It can be seen that the reliability for the thermal cycle is improved as compared with the metal base substrate. This means that the E value is 3.10 ⁇ 108 or less, the elasticity of the insulating layer at 100 ° C, the elasticity of the copper foil (circuit layer) at 100 ° C, the elasticity of the metal substrate at 100 ° C, and the insulation.
  • the stress from the metal base substrate to the solder applied by the thermal cycle is reduced. be.
  • the metal base substrate of Examples 3, 38, 47, 53, 54 and 60 of the present invention having an E value of 2.30 ⁇ 108 or less significantly improves the reliability for the thermal cycle.

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Abstract

本発明の金属ベース基板（１０）は、金属基板（２０）と、少なくとも１層の絶縁層（３０）と、回路層（４０）とがこの順で積層された金属ベース基板（１０）であって、絶縁層（３０）は、絶縁樹脂（３１）と無機物フィラー（３２）とを含み、絶縁層（３０）の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、回路層（４０）の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）、金属基板（２０）の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）、絶縁層（３０）の厚み（単位：μｍ）、回路層（４０）の厚み（単位：μｍ）、金属基板（２０）の厚み（単位：μｍ）、金属基板（２０）の１００℃における熱膨張係数（単位：ｐｐｍ）を、所定の式に代入することによって算出されるＥの値が、３．１０×１０８以下である。

Description

金属ベース基板
　本発明は、金属ベース基板に関する。
　本願は、２０２１年１月５日に、日本に出願された特願２０２１－０００３２９号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
　半導体素子やＬＥＤなどの電子部品を実装するための基板の一つとして、金属ベース基板が知られている。金属ベース基板は、金属基板と、絶縁層と、回路層とがこの順で積層された積層体である。絶縁層は、一般に、絶縁性や耐電圧性に優れる樹脂と、熱伝導性に優れる無機物フィラーとを含む絶縁性組成物から形成されている。電子部品は、回路層の上に、はんだを介して実装される。このような構成とされた金属ベース基板では、電子部品にて発生した熱は、絶縁層を介して金属基板に伝達され、金属基板から外部に放熱される。
　金属ベース基板では、金属ベース基板と、その金属ベース基板にはんだを介して接合された電子部品との熱膨張率の差が大きいと、電子部品のオン／オフや外部環境による冷熱サイクルによって、電子部品と金属ベース基板とを接合しているはんだに付与される応力が大きくなり、はんだクラックが発生することがある。このため、金属ベース基板の絶縁層の弾性率を低くして、金属ベース基板の金属基板と電子部品の熱膨張率の差を、絶縁層で緩和させることが検討されている（特許文献１、２）。
日本国特開平１１－８７８６６号公報（Ａ） 日本国特開２０１６－１１１１７１号公報（Ａ）
　電子部品を実装したときの冷熱サイクルによるはんだクラックの発生を抑制し、冷熱サイクルに対する信頼性を向上させるために、金属ベース基板の絶縁層の弾性率を低くして、絶縁層を変形しやすくすることにより、金属ベースの膨張による熱応力を緩和することは有効である。しかしながら、回路層の膨張によるはんだへの応力も存在しているため、金属ベース基板の絶縁層の弾性率を低くすることだけでは、冷熱サイクルに対する信頼性を向上させるのは限界がある。また、絶縁層の弾性率を過度に低くすると、絶縁層による回路層の拘束力が低下することによって、冷熱サイクルに対する信頼性が低下することがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電子部品を実装したときの冷熱サイクルに対する信頼性に優れる金属ベース基板を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る金属ベース基板（以下、「本発明の金属ベース基板」と称する）は、金属基板と、少なくとも１層の絶縁層と、回路層とがこの順で積層された金属ベース基板であって、前記絶縁層は、絶縁樹脂と無機物フィラーとを含み、下記の式（１）で定義されるＥが、３．１０×１０８以下であることを特徴としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ただし、式（１）において、Ｓは、下記の式（２）より算出される数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ただし、式（２）において、ｆ０は、３．１４であり、ｆ１は、－３．２５であり、Ｒ０は、下記の式（３－０）より算出される値を表し、Ｒ１は、下記の式（３－１）より算出される値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ただし、式（３－０）及び式（３－１）において、ｄ０は－０．４２３であり、ｄ１は、－２．０３であり、ｄ２は、０．８０４であり、ｅ０は５．２３であり、ｅ１は、４．３０であり、ｅ２は、－４．４０であり、Ｑ０は、下記の式（４－０）より算出される値を表し、Ｑ１は、下記の式（４－１）より算出される値を表し、Ｑ２は、下記の式（４－２）より算出される値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ただし、式（４－０）、式（４－１）及び式（４－２）において、ａ０は、７．５３であり、ａ１は、３．０９であり、ａ２は、０．３０８であり、ａ３は、－０．１３７であり、ａ４は、０．０３４２であり、ａ５は、０．４５１であり、ｂ０は、０．８３９であり、ｂ１は、－０．１２７であり、ｂ２は、０．０３８０であり、ｂ３は、－２．７８であり、ｂ４は、－０．８２８であり、ｂ５は、－０．７６２であり、ｃ０は、－３．６４であり、ｃ１は、６．９８であり、ｃ２は、０．３１９であり、ｃ３は、－０．４５１であり、ｃ４は、－０．７７６であり、ｃ５は、０．１８９である。Ｐ０は、下記の式（５－０）より算出される値を表し、Ｐ１は、下記の式（５－１）より算出される値を表し、Ｐ２は、下記の式（５－２）より算出される値を表し、Ｐ３は、下記の式（５－３）より算出される値を表し、Ｐ４は、下記の式（５－４）より算出される値を表し、Ｐ５は、下記の式（５－５）より算出される値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ただし、式（５－０）、式（５－１）、式（５－２）、式（５－３）、式（５－４）及び式（５－５）において、Ｋｒｅｓｉｎは、絶縁層の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅは、回路層の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｋｂａｓｅは、金属基板の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｔｒｅｓｉｎは、絶縁層の厚み（単位：μｍ）を表し、Ｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅは回路層の厚み（単位：μｍ）を表し、Ｔｂａｓｅは、金属基板の厚み（単位：μｍ）を表し、ＣＴＥｂａｓｅは、金属基板の１００℃における熱膨張係数（単位：ｐｐｍ）を表す。
　本発明の金属ベース基板によれば、前記の式（１）によって算出されるＥの値は、金属ベース基板にはんだを用いて半導体素子やＬＥＤなどの電子部品を実装した際に、冷熱サイクル中にはんだに付与されるミーゼス応力と高い相関を有し、Ｅの値が３．１０×１０８以下であるので、冷熱サイクルを付与したときに生じるはんだに付与されるミーゼス応力が小さくなる。また、絶縁層の弾性率を過度に低くする必要がないので、絶縁層による回路層の拘束力が低下しない。よって、本発明の金属ベース基板は、電子部品を実装したときの冷熱サイクルに対する信頼性に優れる。
　ここで、本発明の金属ベース基板において、前記絶縁層は、１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）に対する厚み（単位：μｍ）の比が１０以上である構成とされていてもよい。
　この場合、絶縁層の厚み／弾性率が１０以上と大きいので、絶縁層が変形しやすくなり、冷熱サイクルによる金属基板と電子部品の熱膨張率の差を、絶縁層で緩和させやすくなる。よって、この金属ベース基板は、電子部品を実装したときの冷熱サイクルに対する信頼性がより向上する。
　また、本発明の金属ベース基板において、前記絶縁層は、互いに１００℃における弾性率が異なる２層以上の積層体である構成とされていてもよい。
　この場合、絶縁層が２層であるので、それぞれ耐電圧が高い絶縁層と柔軟性が高い絶縁層とに分けることによって、熱抵抗を小さく抑えながら、耐電圧と信頼性の両方を向上させることが可能となる。
　本発明によれば、電子部品を実装したときの冷熱サイクルに対する信頼性に優れる金属ベース基板を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る金属ベース基板の概略断面図である。 ミーゼス応力のシミュレーション値の計算に用いた接合構造体を模式的に示す断面図である。 図２に示す接合構造体の平面図である。 実施例で算出したＥ値とミーゼス応力のシミュレーション値との関係を示すグラフである。
　以下に、本発明の一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は、本発明の一実施形態に係る金属ベース基板の概略断面図である。
　図１において、金属ベース基板１０は、金属基板２０と、絶縁層３０と、回路層４０とがこの順で積層された積層体である。金属ベース基板１０の回路層４０の上には、はんだ５０を介して、電子部品６０の電極端子６１が接続されている。
　金属基板２０は、金属ベース基板１０のベースとなる部材である。金属基板２０は、銅基板もしくはアルミニウム基板であってもよい。銅基板は、銅または銅合金からなる。アルミニウム基板は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる。
　絶縁層３０は、金属基板２０と回路層４０とを絶縁するための層である。絶縁層３０は、絶縁樹脂３１と無機物フィラー３２とを含む絶縁性樹脂組成物から形成されている。絶縁層３０を、絶縁性が高い絶縁樹脂３１と、熱伝導度が高い無機物フィラー３２とを含む絶縁性樹脂組成物から形成することによって、絶縁性を維持しつつ、回路層４０から金属基板２０までの金属ベース基板１０全体の熱抵抗をより低減させることができる。絶縁層３０は、１層のみからなる単層体であってもよいし、２層以上を積層させた積層体であってもよい。絶縁層３０は、単層体もしくは２層の積層体であることが好ましい。
　絶縁樹脂３１は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、またはこれらの混合物を含むことが好ましい。これらの樹脂は、絶縁性、耐電圧性、化学的耐性及び機械特性などの特性に優れるので、金属ベース基板１０のこれらの特性が向上する。
　無機物フィラー３２は、平均粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。無機物フィラー３２の平均粒子径が０．１μｍ以上であることによって、絶縁層３０の熱伝導性が向上する。無機物フィラー３２の平均粒子径が２０μｍ以下であることによって、絶縁層３０の耐電圧性が向上する。また、無機物フィラー３２の平均粒子径が上記の範囲内にあると、無機物フィラー３２が凝集粒子を形成しにくく、絶縁樹脂３１中に無機物フィラー３２を均一に分散させやすくなる。無機物フィラー３２が凝集粒子を形成せずに、一次粒子もしくはそれに近い微細な粒子として絶縁樹脂３１に分散していると、絶縁層３０の耐電圧性が向上する。絶縁層３０の熱伝導性を向上させる観点では、無機物フィラー３２の平均粒子径は０．３μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
　絶縁層３０の無機物フィラー３２の含有量は、５０体積％以上８５体積％以下の範囲内にあることが好ましい。無機物フィラー３２の含有量が５０体積％以上であることによって、絶縁層３０の熱伝導性が向上する。一方、無機物フィラー３２の含有量が８５体積％以下であることによって、絶縁層３０の耐電圧性が向上する。また、無機物フィラー３２の含有量が上記の範囲内にあると、絶縁樹脂３１中に無機物フィラー３２を均一に分散させやすくなる。無機物フィラー３２が均一に絶縁樹脂３１に分散していると、絶縁層３０の機械的強度が向上する。絶縁層３０の熱伝導性を向上させる観点では、無機物フィラー３２の含有量は、５０体積％以上８０体積％以下の範囲内にあることが特に好ましい。
　無機物フィラー３２としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子、アルミナ水和物粒子、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子、シリカ（ＳｉＯ２）粒子、炭化珪素（ＳｉＣ）粒子、酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、窒化硼素（ＢＮ）粒子などを用いることができる。これらのフィラーの中では、アルミナ粒子が好ましい。アルミナ粒子は、α－アルミナ粒子であることがより好ましい。α－アルミナ粒子は、真密度に対するタップ密度の比（タップ密度／真密度）が０．１以上であることが好ましい。タップ密度／真密度は、絶縁層３０中でのα－アルミナ粒子の充填密度と相関し、タップ密度／真密度が高いと、絶縁層３０中でのα－アルミナ粒子の充填密度を高くすることができる。絶縁層３０中でのα－アルミナ粒子の充填密度が高くなると、絶縁層３０中でのα－アルミナ粒子の間隔が狭くなり、絶縁層３０にボイド（気孔）が発生しにくくなる。タップ密度／真密度は、０．２以上０．９以下の範囲内にあることが好ましい。また、α－アルミナは、多結晶粒子であってもよいが、単結晶粒子であることが特に好ましい。
　絶縁層３０は、１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）に対する厚み（単位：μｍ）の比（厚み／弾性率）が１０以上であることが好ましい。絶縁層３０の厚み／弾性率は、１０以上２０００００以下の範囲内にあることが好ましく、２０以上２００００以下の範囲内にあることがより好ましく、５０以上２００以下の範囲内にあることがより好ましい。絶縁層３０の１００℃における弾性率は、０．００１ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下の範囲内にあることが好ましい。また、絶縁層３０の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
　回路層４０は、回路パターン状に形成される。その回路パターン状に形成された回路層４０の上に、電子部品６０の電極端子６１がはんだ５０等を介して接合される。回路層４０の材料としては、銅、アルミニウム、金などの金属を用いることができる。回路層４０は銅箔からなることが好ましい。回路層４０は、弾性率が３０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下の範囲にあることが好ましい。また、回路層４０は、厚みが２μｍ以上２００μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
　本実施形態の金属ベース基板１０は、下記の式（１）で定義されるＥが、３．１０×１０８以下とされている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 　ただし、式（１）において、Ｓは、下記の式（２）より算出される数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ただし、式（２）において、ｆ０は、３．１４であり、ｆ１は、－３．２５である。Ｒ０は、下記の式（３－０）より算出される値を表し、Ｒ１は、下記の式（３－１）より算出される値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ただし、式（３－０）及び式（３－１）において、ｄ０は－０．４２３であり、ｄ１は、－２．０３であり、ｄ２は、０．８０４であり、ｅ０は５．２３であり、ｅ１は、４．３０であり、ｅ２は、－４．４０である。Ｑ０は、下記の式（４－０）より算出される値を表し、Ｑ１は、下記の式（４－１）より算出される値を表し、Ｑ２は、下記の式（４－２）より算出される値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ただし、式（４－０）、式（４－１）及び式（４－２）において、ａ０は、７．５３であり、ａ１は、３．０９であり、ａ２は、０．３０８であり、ａ３は、－０．１３７であり、ａ４は、０．０３４２であり、ａ５は、０．４５１であり、ｂ０は、０．８３９であり、ｂ１は、－０．１２７であり、ｂ２は、０．０３８０であり、ｂ３は、－２．７８であり、ｂ４は、－０．８２８であり、ｂ５は、－０．７６２であり、ｃ０は、－３．６４であり、ｃ１は、６．９８であり、ｃ２は、０．３１９であり、ｃ３は、－０．４５１であり、ｃ４は、－０．７７６であり、ｃ５は、０．１８９であり、Ｐ０は、下記の式（５－０）より算出される値を表し、Ｐ１は、下記の式（５－１）より算出される値を表し、Ｐ２は、下記の式（５－２）より算出される値を表し、Ｐ３は、下記の式（５－３）より算出される値を表し、Ｐ４は、下記の式（５－４）より算出される値を表し、Ｐ５は、下記の式（５－５）より算出される値を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　ただし、式（５－０）、式（５－１）、式（５－２）、式（５－３）、式（５－４）及び式（５－５）において、Ｋｒｅｓｉｎは、絶縁層３０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅは、回路層４０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｋｂａｓｅは、金属基板２０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｔｒｅｓｉｎは、絶縁層３０の厚み（単位：μｍ）を表し、Ｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅは回路層４０の厚み（単位：μｍ）を表し、Ｔｂａｓｅは、金属基板２０の厚み（単位：μｍ）、金属基板２０の１００℃における熱膨張係数（単位：ｐｐｍ）を表す。なお、上記の式は、絶縁層３０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）、回路層４０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）、金属基板２０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）、絶縁層３０の厚み（単位：μｍ）、回路層４０の厚み（単位：μｍ）、金属基板２０の厚み（単位：μｍ）、金属基板２０の１００℃における熱膨張係数（単位：ｐｐｍ）を入力変数とし、ミーゼス応力値を目的関数とした機械学習により求めることができる。回路層、金属基板の弾性率については、１００℃以外の温度（例えば室温等）で設定してもよい。
　Ｅの値は、金属ベース基板１０にはんだ５０を用いて電子部品６０を実装した際に、冷熱サイクル中にはんだ５０に付与されるミーゼス応力と高い相関を有する。金属ベース基板１０は、Ｅの値が３．１０×１０８以下とされているので、冷熱サイクル中にはんだ５０に付与されるミーゼス応力は３．１０×１０８Ｐａ以下に抑えられる。このため、冷熱サイクルを付与したときに、はんだ５０にクラックが生じにくくなる。また、絶縁層３０の弾性率を過度に低くする必要がないので、絶縁層３０による回路層４０の拘束力が低下しにくくなる。このため、回路層４０からはんだ５０に付与される応力を抑制することができる。Ｅの値は、２．３０×１０８以下であることが好ましい。また、Ｅの値は、０．５０×１０８以上であってもよい。
　金属ベース基板１０のＥの値は、例えば、次のようにして算出することできる。
　先ず、絶縁層３０の１００℃における弾性率（Ｋｒｅｓｉｎ）、回路層４０の１００℃における弾性率（Ｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、金属基板２０の１００℃における弾性率（Ｋｂａｓｅ）、金属基板２０の１００℃における熱膨張係数（ＣＴＥｂａｓｅ）、絶縁層３０の厚み（Ｔｒｅｓｉｎ）、回路層４０の厚み（Ｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、金属基板２０の厚み（Ｔｂａｓｅ）を測定する。
　絶縁層３０の１００℃における弾性率は、例えば、次のようにして測定することができる。金属ベース基板１０の金属基板２０と回路層４０をエッチングによって除去し、絶縁層３０を単離する。得られた絶縁層３０について、動的粘弾性測定（ＤＭＡ）によって弾性率（引張弾性率）を測定する。
　回路層４０の１００℃における弾性率は、共振法（装置：日本テクノプラス株式会社製ＴＥ－ＲＴなど）によって測定することができる。金属基板２０の１００℃における弾性率（引張弾性率）は、引張試験（ＪＩＳ　Ｚ２２４１：２０１１　金属材料引張試験方法）によって測定することができる。金属基板２０の１００℃における熱膨張係数は、熱機械分析装置（ＴＭＡ）によって測定することができる。
　金属ベース基板１０の金属基板２０、絶縁層３０及び回路層４０の厚みは、例えば、次のようにして測定することができる。金属ベース基板１０を樹脂埋めし、機械研磨によって断面を露出させる。次いで、露出した金属ベース基板１０の断面を、光学顕微鏡を用いて観察して、金属基板２０、絶縁層３０及び回路層４０の厚みを測定する。
　次に、得られたＫｒｅｓｉｎ、Ｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、Ｋｂａｓｅ、ＣＴＥｂａｓｅ、Ｔｒｅｓｉｎ、Ｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、Ｔｂａｓｅを、上記の式（５－０）～式（５－５）に代入して、Ｐ０～Ｐ５を算出する。
　絶縁層３０が２層以上の積層体の場合、式（５－０）におけるΣＴｒｅｓｉｎ／Ｋｒｅｓｉｎは、各絶縁層３０のＴｒｅｓｉｎ／Ｋｒｅｓｉｎの合計である。
　次に、得られたＰ０～Ｐ５を、上記の式（４－０）～式（４－２）に代入して、Ｑ０～Ｑ２を算出する。次に、得られたＱ０～Ｑ２を、上記の式（３－０）～式（３－１）に代入して、Ｒ０～Ｒ１を算出する。次に、得られたＲ０～Ｒ１を、上記の式（２）に代入して、Ｓを算出する。そして、得られたＳを、上記の式（１）に代入して、Ｅを算出する。
　本実施形態の金属ベース基板１０に実装される電子部品６０の例としては、特に制限はなく、半導体素子、抵抗、キャパシタ、水晶発振器などが挙げられる。半導体素子の例としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-oxide-semiconductor field effect transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＥＤチップ、ＬＥＤ－ＣＳＰ（LED-Chip Size Package）が挙げられる。
　以下に、本実施形態に係る金属ベース基板１０の製造方法について説明する。
　本実施形態に係る金属ベース基板１０は、例えば、設計工程と、絶縁層形成工程と、回路層圧着工程とを含む方法によって製造することができる。
　設計工程では、金属基板２０の材料と厚み、絶縁層３０の材料と厚み、回路層４０の材料と厚みを設定する。
　最初に、金属基板２０の材料と厚み、絶縁層３０の材料と厚み、回路層４０の材料と厚みを仮設定する。金属基板２０の材料と厚みは、例えば、金属ベース基板１０に要求される放熱性やサイズなどに基づいて仮設定される。絶縁層３０の材料と厚みは、例えば、金属ベース基板１０に要求される絶縁性、耐電圧性に基づいて仮設定される。回路層４０の材料と厚みは、例えば、金属ベース基板１０に実装される電子部品６０の電気特性に基づいて仮設定される。
　次に、仮設定した金属基板２０の１００℃における弾性率（Ｋｂａｓｅ）と１００℃における熱膨張係数（ＣＴＥｂａｓｅ）と厚み（Ｔｂａｓｅ）、絶縁層３０の１００℃における弾性率（Ｋｒｅｓｉｎ）と厚み（Ｔｒｅｓｉｎ）、回路層４０の１００℃における弾性率（Ｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と厚み（Ｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を用いて、Ｅを算出する。得られたＥの値が３．１０×１０８を超えた場合は、金属基板２０の材料と厚み、絶縁層３０の材料と厚み、回路層４０の材料と厚みを再度仮設定する。Ｅの値が３．１０×１０８以下となった場合は、その金属基板２０の材料と厚み、絶縁層３０の材料と厚み、回路層４０の材料と厚みで金属ベース基板１０を製造する。
　絶縁層形成工程では、金属基板２０の上に絶縁層３０を形成して、絶縁層付き金属基板を得る。絶縁層３０の形成方法としては、塗布法または電着法を用いることができる。　塗布法は、溶媒と絶縁樹脂と無機物フィラーとを含む塗布液を、金属基板２０の上に塗布して塗布層を形成し、次いで塗布層を加熱して絶縁層３０を得る方法である。塗布液は、絶縁樹脂が溶解した樹脂材料溶液と、その樹脂材料溶液に分散されている無機物フィラーとを含む無機物フィラー分散樹脂材料溶液を用いることができる。塗布液を基板の表面に塗布する方法としては、スピンコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ディップコート法などを用いることができる。
　電着法は、絶縁樹脂粒子と無機物フィラーとを含む電着液に金属基板２０を浸漬して、基板の表面に絶縁樹脂粒子と無機物フィラーを電着させて電着膜を形成し、次いで得られた電着膜を加熱して絶縁層３０を形成する方法である。電着液としては、絶縁樹脂溶液と、その絶縁樹脂溶液に分散されている無機物フィラーとを含む無機物フィラー分散絶縁樹脂溶液に、絶縁樹脂材料の貧溶媒を加えて絶縁樹脂を粒子として析出させることによって調製したものを用いることができる。
　回路層圧着工程では、絶縁層付き金属基板の絶縁層３０の上に金属箔を積層し、得られた積層体を加熱しながら加圧することによって回路層４０を形成して、金属ベース基板１０を得る。積層体の加熱温度は、例えば、２００℃以上であり、２５０℃以上であることがより好ましい。加熱温度の上限は、絶縁樹脂の熱分解温度未満であり、好ましくは熱分解温度よりも３０℃低い温度以下である。圧着時に加える圧力は、例えば、１ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の範囲内であり、３ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の範囲内であることがより好ましい。圧着時間は、加熱温度や圧力によって異なるが、一般に６０分間以上１８０分間以下である。
　以上のような構成とされた本実施形態の金属ベース基板１０によれば、前記の式（１）によって算出されるＥの値は、金属ベース基板１０にはんだ５０を用いて電子部品６０を実装した際に、冷熱サイクル中にはんだに付与されるミーゼス応力と高い相関を有し、Ｅの値が３．１０×１０８以下であるので、冷熱サイクルを付与したときに生じるはんだ５０に付与されるミーゼス応力が小さくなる。また、絶縁層３０の弾性率を過度に低くする必要がないので、絶縁層３０による回路層４０の拘束力が低下しない。よって、本実施形態の金属ベース基板１０は、電子部品６０を実装したときの冷熱サイクルに対する信頼性に優れる。
　本実施形態の金属ベース基板１０において、絶縁層３０の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）に対する厚み（単位：μｍ）の比（厚み／弾性率）が１０以上と大きい場合は、絶縁層３０が変形しやすくなり、冷熱サイクルによる金属基板２０と電子部品６０の熱膨張率の差を、絶縁層３０で緩和させやすくなる。よって、この金属ベース基板１０は、電子部品６０を実装したときの冷熱サイクルに対する信頼性がより向上する。また、本実施形態の金属ベース基板１０において、絶縁層３０が、互いに１００℃における弾性率が異なる２層以上の積層体である構成とされている場合は、絶縁層３０をそれぞれ耐電圧が高い絶縁層と柔軟性が高い絶縁層とに分けることによって、熱抵抗を小さく抑えながら、耐電圧と信頼性の両方を向上させ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。
［本発明例１～８８、比較例１～９］
　金属基板の厚みと１００℃における弾性率と１００℃における熱膨張係数１００℃、絶縁層の厚みと１００℃における弾性率、回路層の厚みと１００℃における弾性率がそれぞれ下記の表１～４に示す値である金属ベース基板を仮定した。仮定した金属ベース基板について、上記の式（１）のＥを算出した。その結果を、表１～４に示す。
　仮定した金属ベース基板に、はんだを介して電子部品を実装したときのはんだに付与されるミーゼス応力のシミュレーション値を算出した。図２及び図３に、ミーゼス応力のシミュレーション値の計算に用いた接合構造体の模式図を示す。図２は、接合構造体の断面図であり、図３は、図２に示す接合構造体の平面図である。図２及び図３に示すように、接合構造体１Ｓは、金属ベース基板１０Ｓと、金属ベース基板１０Ｓの角部に接合された電子部品６０Ｓとを含む。金属ベース基板１０Ｓは、金属基板２０Ｓ、絶縁層３０Ｓと、銅箔４０Ｓとがこの順で積層された積層体である。銅箔４０Ｓは絶縁層３０Ｓの上に全体に形成されている。電子部品６０Ｓは、ＡＩＮ（窒化アルミニウム）部材６２Ｓと端子Ｓ６１を備える。電子部品６０Ｓは、ＬＥＤチップとした。電子部品６０Ｓと金属ベース基板１０Ｓの銅箔４０Ｓとは、はんだ５０Ｓを介して接続されている。この接合構造体１Ｓのはんだ５０Ｓに付与されるミーゼス応力のシミュレーション値を算出した。ミーゼス応力のシミュレーション値はＬＩＳＡ（Ｓｏｎｎｅｎｈｏｆ　Ｈｏｌｄｉｎｇｓ）を用いて計算した。接合構造体１Ｓの各部材の特性は、下記の通りとした。下記の熱膨張係数、弾性率及びポアソン比はすべて１００℃における値とした。その結果を表１～４に示す。
（１）金属基板２０Ｓ
　銅基板
　熱膨張係数：１８ｐｐｍ、弾性率：１１７ＧＰａ、ポアソン比：０．３４３
　アルミニウム基板
　熱膨張係数：２４ｐｐｍ、弾性率：７２ＧＰａ、ポアソン比：０．３４３
（２）絶縁層３０Ｓ
　熱膨張係数：１．０×１０－５、ポアソン比：０．３４３
（３）銅箔４０Ｓ
　熱膨張係数：１．８×１０－５、ポアソン比：０．３４３
（４）はんだ５０Ｓ
　熱膨張係数：２．０×１０－５、ポアソン比：０．３８、弾性率：３０ＧＰａ
（５）ＡＩＮ（窒化アルミニウム）部材６２Ｓ
　熱膨張係数：０．３×１０－５、ポアソン比：０．３、弾性率：１７０ＧＰａ
（６）被接合部材７０Ｓ（ＬＥＤチップ）
　熱膨張係数：０．７×１０－５、ポアソン比：０．２５、弾性率：４７０ＧＰａ

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
　Ｅ値と、ミーゼス応力のシミュレーション値との関係を、図４に示す。図４において、横軸はＥ値を表し、縦軸はミーゼス応力のシミュレーション値を示す。Ｅ値とミーゼス応力のシミュレーション値の回帰直線は、ｙ＝０．９９９８ｘであり、決定係数（Ｒ２）は、０．９９２７であった。この結果から、Ｅ値とミーゼス応力のシミュレーション値とは高い相関と再現性を示すことがわかる。
［本発明例３］
（アルミナ粒子分散ポリイミド溶液の調製）
　弾性率が１ＧＰａのポリイミド樹脂とＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）とを混合し、ポリイミド樹脂を溶解させることによって、ポリイミド樹脂濃度が１０質量％のポリイミド樹脂溶液を調製した。また、アルミナ粉末（平均粒子径：０．３μｍ）とＮＭＰとを混合し、３０分間超音波処理を行なうことによって、α－アルミナ粒子濃度が１０質量％のα－アルミナ粒子分散液を調製した。ポリイミド樹脂溶液とアルミナ粒子分散液とを、アルミナ濃度が７０体積％となる割合で混合した。得られた混合物を、株式会社スギノマシン社製スターバーストを用い、圧力５０ＭＰａの高圧噴射処理を１０回繰り返すことにより分散処理を行なって、アルミナ粒子分散ポリイミド樹脂溶液を調製した。なお、アルミナ濃度は、アルミナ粒子分散ポリイミド樹脂溶液を加熱して乾燥したときに生成する固形物中のアルミナ粒子の含有量である。
（ポリイミド樹脂溶液の調製）
　弾性率が０．２７ＧＰａのポリイミド樹脂とＮＭＰとを混合し、ポリイミド樹脂を溶解させることによって、ポリイミド樹脂濃度が１０質量％のポリイミド樹脂溶液を調製した。
（アルミニウムベース基板の作製）
　金属基板として、アルミニウム基板（縦：３０ｍｍ、横：２０ｍｍ、厚み：１０００μｍ、弾性率：７２ＧＰａ、熱膨張係数：１８ｐｐｍ）を用意した。このアルミニウム基板の上に、上記で調製したアルミナ粒子分散ポリイミド樹脂溶液を、バーコート法により塗布して塗布膜を形成した。次いで、塗布膜を形成したアルミニウム基板をホットプレート上に配置して、室温から３℃／分で６０℃まで昇温し、６０℃で１００分間加熱した後、さらに１℃／分で１２０℃まで昇温し、１２０℃で１００分間加熱して、塗布層を乾燥させた。次いで、アルミニウム基板を２５０℃で１分間加熱した後、４００℃で１分間加熱した。こうして、アルミニウム基板の表面に、アルミナ粒子が分散されたポリイミド樹脂からなる第１絶縁層（厚み：２０μｍ、弾性率：２０ＧＰａ）を形成して、第１絶縁層付きアルミニウム基板を得た。
　次いで、第１絶縁層付きアルミニウム基板の第１絶縁層の上に、上記で調製したポリイミド樹脂溶液を、バーコート法により塗布して塗布膜を形成した。形成した塗布膜を、３００℃で加熱乾燥して、ポリイミド樹脂からなる第２絶縁層（厚み：２９μｍ、弾性率：０．２７ＧＰａ）を形成した。こうして第１絶縁層と第２絶縁層とからなる絶縁層付きアルミニウムベース基板を得た。
　得られた絶縁層付きアルミニウム基板の第２絶縁層の上に、回路層として銅箔（厚み：１４０μｍ、弾性率：１２５ＧＰａ）を重ね合わせて積層した。次いで、得られた積層体を、カーボン治具を用いて５ＭＰａの圧力を付与しながら、真空中にて３００℃の圧着温度で１２０分間加熱して、第２絶縁層と銅箔とを圧着した。こうして、アルミニウム基板と絶縁層と銅箔とがこの順で積層されたアルミニウムベース基板を作製した。
［本発明例２５］
（アルミナ粒子分散エポキシ溶液の調製）
　弾性率が１ＧＰａのエポキシ樹脂とアルミナ粉末（平均粒子径：０．１８μｍ）とをアルミナ濃度が５０体積％となる割合で混合し、混錬機（ＡＲＥ－５０１：ＴＨＩＮＫＹ社製）にて混錬を行ってアルミナ粒子分散エポキシ樹脂組成物を調製した。
（アルミニウムベース基板の作製）
　アルミニウム基板の厚みを１６００μｍとし、このアルミニウム基板の上に、上記で調製したアルミナ粒子分散エポキシ樹脂組成物をバーコーターにて塗布し、得られた塗布膜を加熱乾燥して、絶縁層（厚み：１１０μｍ、弾性率：８ＧＰａ）を一層のみ形成し、回路層として、厚み：１４０μｍ、弾性率：７５ＧＰａの銅箔を用いたこと以外は、本発明例３と同様にしてアルミニウムベース基板を作製した。
［本発明例３８］
　金属基板として、厚み：１０００μｍ、弾性率：１１７ＧＰａ、熱膨張係数：１８ｐｐｍの銅基板を用いたこと、この銅基板の上に、弾性率が０．２７ＧＰａであるポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液をバーコーターにて塗布し、得られた塗布膜を加熱乾燥して、絶縁層（厚み：３０μｍ、弾性率：０．２７ＧＰａ）を一層のみ形成し、回路層として厚み：１４０μｍ、弾性率：７５ＧＰａの銅箔を用いたこと以外は、本発明例３と同様にして銅ベース基板を作製した。
［本発明例４７］
　銅基板の厚みを１４００μｍとしたこと以外は、本発明例３８と同様にして銅ベース基板を作製した。
［本発明例５３］
　回路層として、厚み：３５μｍ、弾性率：１００ＧＰａの銅箔を用いたこと以外は、本発明例３８と同様にして銅ベース基板を作製した。
［本発明例５４］
　金属基板として、厚み：１０００μｍ、弾性率：１１７ＧＰａ、熱膨張係数：１８ｐｐｍの銅基板を用いたこと、回路層として、厚み：３５μｍ、弾性率：１２５ＧＰａの銅箔を用いたこと以外は、本発明例３と同様にして銅ベース基板を作製した。
［本発明例６０］
　銅基板の上に、本発明例２５と同様にして、絶縁層（厚み：１１０μｍ、弾性率：８ＧＰａ）を一層のみ形成したこと以外は、本発明例５４と同様にして銅ベース基板を作製した。
［本発明例７９］
　銅基板の厚みを１８００μｍとしたこと、銅箔の厚みを１４０μｍとしたこと以外は、本発明例６０と同様にして銅ベース基板を作製した。
［比較例４］
　金属基板として、厚み：１６００μｍ、弾性率：７２ＧＰａ、熱膨張係数：２４ｐｐｍのアルミニウム基板を用いたこと以外は、本発明例６０と同様にしてアルミニウムベース基板を作製した。
［評価］
　本発明例３、２５、３８、４７、５３、５４、６０、７９及び比較例４で作製した金属ベース基板について、冷熱サイクルに対する信頼性を下記の方法により測定した。その結果を、下記の表５に示す。
　金属ベース基板の銅箔上に、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕはんだを塗布して、縦２．５ｃｍ×横２．５ｃｍ×厚み１００μｍのはんだ層を形成し、そのはんだ層の上に、２．５ｃｍ角のＳｉチップを搭載して、試験体を作製した。作製した試験体に、１サイクルが－４０℃×３０分間～１５０℃×３０分間の冷熱サイクルを３０００サイクル付与した。冷熱サイクル付与後の試験体を、樹脂埋めし、研磨によって露出させた断面を観察して、はんだ層に生じたクラックの長さ（ｍｍ）を測定した。はんだ層の一辺の長さと、測定したクラックの長さとから下記式より算出した値を、信頼性とした。
　　信頼性（％）＝｛（はんだ層の一辺の長さ（２５ｍｍ）－２×クラックの長さ）／接合層（はんだ層）の一辺の長さ（２５ｍｍ）｝×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　上記の式（１）によって算出されるＥ値が３．１０×１０８以下である本発明例３、２５、３８、４７、５３、５４、６０、７９の金属ベース基板は、比較例４の金属ベース基板と比較して冷熱サイクルに対する信頼性が向上することがわかる。これは、Ｅ値が３．１０×１０８以下となるように、絶縁層の１００℃における弾性率、銅箔（回路層）の１００℃における弾性率、金属基板の１００℃における弾性率、絶縁層の厚み、銅箔の厚み、金属基板の厚み、金属基板の１００℃における熱膨張係数が設定されていることによって、冷熱サイクルによって付与される金属ベース基板からはんだへの応力が低減するためである。また、特にＥ値が２．３０×１０８以下である本発明例３、３８、４７、５３、５４、６０の金属ベース基板は、冷熱サイクルに対する信頼性が顕著に向上することがわかる。
　１Ｓ　接合構造体
　１０　金属ベース基板
　１０Ｓ　金属ベース基板
　２０　金属基板
　２０Ｓ　金属基板
　３０、３０Ｓ　絶縁層
　３１　絶縁樹脂
　３２　無機物フィラー
　４０　回路層
　４０Ｓ　銅箔
　５０、５０Ｓ　はんだ
　６０、６０Ｓ　電子部品
　６１、６１Ｓ　電極端子
　６２Ｓ　ＡＩＮ（窒化アルミニウム）部材

Claims (3)

  1. 　金属基板と、少なくとも１層の絶縁層と、回路層とがこの順で積層された金属ベース基板であって、
    　前記絶縁層は、絶縁樹脂と無機物フィラーとを含み、
    　下記の式（１）で定義されるＥが、３．１０×１０８以下である金属ベース基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　ただし、式（１）において、Ｓは、下記の式（２）より算出される数を表し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　ただし、式（２）において、ｆ０は、３．１４であり、ｆ１は、－３．２５であり、Ｒ０は、下記の式（３－０）より算出される値を表し、Ｒ１は、下記の式（３－１）より算出される値を表し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　ただし、式（３－０）及び式（３－１）において、ｄ０は－０．４２３であり、ｄ１は、－２．０３であり、ｄ２は、０．８０４であり、ｅ０は５．２３であり、ｅ１は、４．３０であり、ｅ２は、－４．４０であり、Ｑ０は、下記の式（４－０）より算出される値を表し、Ｑ１は、下記の式（４－１）より算出される値を表し、Ｑ２は、下記の式（４－２）より算出される値を表し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     　ただし、式（４－０）、式（４－１）及び式（４－２）において、ａ０は、７．５３であり、ａ１は、３．０９であり、ａ２は、０．３０８であり、ａ３は、－０．１３７であり、ａ４は、０．０３４２であり、ａ５は、０．４５１であり、ｂ０は、０．８３９であり、ｂ１は、－０．１２７であり、ｂ２は、０．０３８０であり、ｂ３は、－２．７８であり、ｂ４は、－０．８２８であり、ｂ５は、－０．７６２であり、ｃ０は、－３．６４であり、ｃ１は、６．９８であり、ｃ２は、０．３１９であり、ｃ３は、－０．４５１であり、ｃ４は、－０．７７６であり、ｃ５は、０．１８９であり、Ｐ０は、下記の式（５－０）より算出される値を表し、Ｐ１は、下記の式（５－１）より算出される値を表し、Ｐ２は、下記の式（５－２）より算出される値を表し、Ｐ３は、下記の式（５－３）より算出される値を表し、Ｐ４は、下記の式（５－４）より算出される値を表し、Ｐ５は、下記の式（５－５）より算出される値を表し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     　ただし、式（５－０）、式（５－１）、式（５－２）、式（５－３）、式（５－４）及び式（５－５）において、Ｋｒｅｓｉｎは、絶縁層の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｋｅｌｅｃｔｒｏｄｅは、回路層の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｋｂａｓｅは、金属基板の１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）を表し、Ｔｒｅｓｉｎは、絶縁層の厚み（単位：μｍ）を表し、Ｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅは回路層の厚み（単位：μｍ）を表し、Ｔｂａｓｅは、金属基板の厚み（単位：μｍ）を表し、ＣＴＥｂａｓｅは、金属基板の１００℃における熱膨張係数（単位：ｐｐｍ）を表す。
  2. 　前記絶縁層は、１００℃における弾性率（単位：ＧＰａ）に対する厚み（単位：μｍ）の比が１０以上である請求項１に記載の金属ベース基板。
  3. 　前記絶縁層は、互いに１００℃における弾性率が異なる２層以上の積層体である請求項１または２に記載の金属ベース基板。
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