JP2003229508A - 高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュール - Google Patents
高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高放熱性を保持したまま、耐ハン
ダクラック性を実現することができる極めて有用な高放
熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュールを提供するこ
とを目的する。 【構成】 本発明は、金属板上に絶縁層を積層し、該絶
縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース基板におい
て、前記絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有
する高放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の３９８
Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以下であ
るを特徴とする。
ダクラック性を実現することができる極めて有用な高放
熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュールを提供するこ
とを目的する。 【構成】 本発明は、金属板上に絶縁層を積層し、該絶
縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース基板におい
て、前記絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有
する高放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の３９８
Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以下であ
るを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属板上に絶縁層を
積層し、該絶縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース
基板に関し、特に、放熱特性及び耐ハンダクラック性に
優れる高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュールに
関する。
積層し、該絶縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース
基板に関し、特に、放熱特性及び耐ハンダクラック性に
優れる高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュールに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種電子部品を実装する回路基板
としては、アルミニウムなどの金属板上にセラミックス
等からなる絶縁層を設置し、該絶縁層上に銅箔等の導体
箔からなる導体回路を設けてなる金属ベース基板が用い
られている。
としては、アルミニウムなどの金属板上にセラミックス
等からなる絶縁層を設置し、該絶縁層上に銅箔等の導体
箔からなる導体回路を設けてなる金属ベース基板が用い
られている。
【０００３】回路基板において、このような金属ベース
基板が用いられているのは、電子部品の多くが高発熱性
であることから、このような高発熱性電子部品から発生
する多量の熱を好適に放散することが必要とされるから
である。
基板が用いられているのは、電子部品の多くが高発熱性
であることから、このような高発熱性電子部品から発生
する多量の熱を好適に放散することが必要とされるから
である。
【０００４】又、車載用の電子機器におけるモジュール
等にあっては、その小型化・省スペース化のために、樹
脂モールドのない中空パッケージ構造とする必要がある
が、当該電子機器はエンジンルーム内に設置されること
が多く、このような中空パッケージ構造では、回路基板
が直接温度変化の厳しい条件下に暴露されることになる
ため、放熱特性に優れる回路基板が必要とされるのであ
る。
等にあっては、その小型化・省スペース化のために、樹
脂モールドのない中空パッケージ構造とする必要がある
が、当該電子機器はエンジンルーム内に設置されること
が多く、このような中空パッケージ構造では、回路基板
が直接温度変化の厳しい条件下に暴露されることになる
ため、放熱特性に優れる回路基板が必要とされるのであ
る。
【０００５】このため、最近では、前記金属ベース基板
の放熱特性を一層向上させるために、金属板上に設置す
る絶縁層として、高熱伝導性を有する無機フィラー（無
機充填剤）を樹脂組成物からなるバインダーに高充填さ
せた高放熱性絶縁層が開発されており、従来のセラミッ
クスを用いた絶縁層と比べて加工性にも優れていること
から、現在、このような高放熱性絶縁層を用いた構成の
金属ベース基板が主流となっている。
の放熱特性を一層向上させるために、金属板上に設置す
る絶縁層として、高熱伝導性を有する無機フィラー（無
機充填剤）を樹脂組成物からなるバインダーに高充填さ
せた高放熱性絶縁層が開発されており、従来のセラミッ
クスを用いた絶縁層と比べて加工性にも優れていること
から、現在、このような高放熱性絶縁層を用いた構成の
金属ベース基板が主流となっている。
【０００６】なお、このような金属ベース基板におい
て、各種電子部品を実装する場合にあっては、通常ハン
ダを介して当該金属ベース基板に設けた導体回路と各種
電子部品が接合、固定される。
て、各種電子部品を実装する場合にあっては、通常ハン
ダを介して当該金属ベース基板に設けた導体回路と各種
電子部品が接合、固定される。
【０００７】しかしながら、金属ベース基板における金
属板と電子部品との熱膨張率の差は大きく、特に電子部
品としてセラミックチップ部品を用いた場合などにあっ
ては、この熱膨張率の差が著しく大きくなるため、実際
の使用環境において、激しい温度変化の繰り返しを受け
た際に、電子部品を接合、固定しているハンダ部分やそ
の近傍に亀裂や欠損等のクラックが発生することがあ
る。
属板と電子部品との熱膨張率の差は大きく、特に電子部
品としてセラミックチップ部品を用いた場合などにあっ
ては、この熱膨張率の差が著しく大きくなるため、実際
の使用環境において、激しい温度変化の繰り返しを受け
た際に、電子部品を接合、固定しているハンダ部分やそ
の近傍に亀裂や欠損等のクラックが発生することがあ
る。
【０００８】その結果、熱の伝導経路が遮断され、電子
部品からの放熱が不十分となり、電子部品の温度上昇や
熱劣化を招き、機能の停止や電気的信頼性の低下等の電
子部品の特性低下といった問題が生ずるのである。
部品からの放熱が不十分となり、電子部品の温度上昇や
熱劣化を招き、機能の停止や電気的信頼性の低下等の電
子部品の特性低下といった問題が生ずるのである。
【０００９】この問題を解決するため、特開平２０００
−１５１０４８号に記載の発明には、金属板上に絶縁層
を介して導体箔を載置し、エッチングにより導体回路を
形成してなる金属ベース基板であって、前記絶縁層の３
００Ｋにおけるヤング率と熱膨張率の積が２×１０2以
上２×１０6Ｐａ／Ｋ以下であることを特徴とする技術
的手段を講じた金属ベース回路基板が開示されている。
−１５１０４８号に記載の発明には、金属板上に絶縁層
を介して導体箔を載置し、エッチングにより導体回路を
形成してなる金属ベース基板であって、前記絶縁層の３
００Ｋにおけるヤング率と熱膨張率の積が２×１０2以
上２×１０6Ｐａ／Ｋ以下であることを特徴とする技術
的手段を講じた金属ベース回路基板が開示されている。
【００１０】即ち、特開平２０００−１５１０４８号に
記載の発明は、絶縁層の低ヤング率化と共に低熱膨張率
化を達成し、特に、ヤング率と熱膨張率の積をコントロ
ールした樹脂組成物を単位絶縁層として用いることによ
り、耐ハンダクラック性に優れる金属ベース回路基板を
得ることができるという知見に基づき完成されたもので
ある。
記載の発明は、絶縁層の低ヤング率化と共に低熱膨張率
化を達成し、特に、ヤング率と熱膨張率の積をコントロ
ールした樹脂組成物を単位絶縁層として用いることによ
り、耐ハンダクラック性に優れる金属ベース回路基板を
得ることができるという知見に基づき完成されたもので
ある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した如
く最近では、前記金属ベース基板の放熱特性を一層向上
させるために、金属板上に設置する絶縁層として、高熱
伝導性を有する無機充填剤を樹脂組成物からなるバイン
ダーに高充填させた高放熱性絶縁層が用いられているも
のが多く、特に熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ以上の高放熱
性を達成する場合にあっては、一般に、無機充填剤の充
填量は８０重量％以上必要となる場合がほとんどであ
る。
く最近では、前記金属ベース基板の放熱特性を一層向上
させるために、金属板上に設置する絶縁層として、高熱
伝導性を有する無機充填剤を樹脂組成物からなるバイン
ダーに高充填させた高放熱性絶縁層が用いられているも
のが多く、特に熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ以上の高放熱
性を達成する場合にあっては、一般に、無機充填剤の充
填量は８０重量％以上必要となる場合がほとんどであ
る。
【００１２】なお、ここにおいて、無機充填剤の個々の
比重が異なるため、一概に、この充填量（重量％）を体
積％に換算して比較することはできないが、一般的に
は、熱伝導率の高い無機充填剤を用いた場合にあっては
６５体積％以上、熱伝導率の低い無機充填剤を用いた場
合にあっては８０体積％以上の無機充填剤の充填量とし
なければ、熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ以上の高放熱性を
達成することは困難となる。
比重が異なるため、一概に、この充填量（重量％）を体
積％に換算して比較することはできないが、一般的に
は、熱伝導率の高い無機充填剤を用いた場合にあっては
６５体積％以上、熱伝導率の低い無機充填剤を用いた場
合にあっては８０体積％以上の無機充填剤の充填量とし
なければ、熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ以上の高放熱性を
達成することは困難となる。
【００１３】そして、このように無機充填剤を高充填さ
せた絶縁層においては、無機充填剤の効果により熱膨張
係数は小さくなるが、それに反比例して弾性率が大きく
なってしまうため、単純にはヤング率と熱膨張率の積を
小さくすることができないといった問題が発生する。
せた絶縁層においては、無機充填剤の効果により熱膨張
係数は小さくなるが、それに反比例して弾性率が大きく
なってしまうため、単純にはヤング率と熱膨張率の積を
小さくすることができないといった問題が発生する。
【００１４】このため、前記特開平２００１−１５１０
４８号公報、［００１６］には、無機充填剤の添加量に
ついて樹脂組成物中５０〜８０体積％が好ましいとの記
載があるにもかかわらず、実際問題として、熱伝導率が
３．０Ｗ／ｍＫ以上の高放熱性を達成するために、無機
充填剤を高充填させた場合にあっては、ヤング率と熱膨
張率の積をコントロールすることが困難となるのであ
る。
４８号公報、［００１６］には、無機充填剤の添加量に
ついて樹脂組成物中５０〜８０体積％が好ましいとの記
載があるにもかかわらず、実際問題として、熱伝導率が
３．０Ｗ／ｍＫ以上の高放熱性を達成するために、無機
充填剤を高充填させた場合にあっては、ヤング率と熱膨
張率の積をコントロールすることが困難となるのであ
る。
【００１５】従って、特開平２００１−１５１０４８号
公報に記載の発明において、熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ
以上の高放熱性を達成するために無機充填剤を充填する
場合にあっては、熱伝導性の高い無機充填剤を限定して
選択し、できるだけ無機充填剤の充填量を少なくしなけ
ればならないといった事実上の制限が生じるのである。
公報に記載の発明において、熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ
以上の高放熱性を達成するために無機充填剤を充填する
場合にあっては、熱伝導性の高い無機充填剤を限定して
選択し、できるだけ無機充填剤の充填量を少なくしなけ
ればならないといった事実上の制限が生じるのである。
【００１６】本発明者はこのような技術的課題を解決す
るため、鋭意検討し、数々の試作、試験を繰り返してき
た結果、ついに本発明を完成するに至ったものである。
るため、鋭意検討し、数々の試作、試験を繰り返してき
た結果、ついに本発明を完成するに至ったものである。
【００１７】このような経緯を経て完成された本発明に
係る高放熱性絶縁基板は、金属ベース基板において、絶
縁層が３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高放熱性
絶縁層である場合にあっては、単純にはヤング率と熱膨
張率の積を小さくすることができないことに鑑み、それ
よりも３９８Ｋでの絶縁層の引張り貯蔵弾性率を１００
０ＭＰａ以下にすることにより、高放熱性を保持しなが
ら、ハンダクラックの発生率の極めて小さい高放熱性絶
縁基板になり得るとの知見に基づき完成されたものであ
る。
係る高放熱性絶縁基板は、金属ベース基板において、絶
縁層が３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高放熱性
絶縁層である場合にあっては、単純にはヤング率と熱膨
張率の積を小さくすることができないことに鑑み、それ
よりも３９８Ｋでの絶縁層の引張り貯蔵弾性率を１００
０ＭＰａ以下にすることにより、高放熱性を保持しなが
ら、ハンダクラックの発生率の極めて小さい高放熱性絶
縁基板になり得るとの知見に基づき完成されたものであ
る。
【００１８】即ち、本発明は、金属板上に絶縁層を積層
し、該絶縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース基板
において、前記絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導
率を有する高放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の
３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以
下にすることにより、高放熱性を保持した状態で、耐ハ
ンダクラック性を実現することができる極めて有用な高
放熱性絶縁基板を提供することを目的する。
し、該絶縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース基板
において、前記絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導
率を有する高放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の
３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以
下にすることにより、高放熱性を保持した状態で、耐ハ
ンダクラック性を実現することができる極めて有用な高
放熱性絶縁基板を提供することを目的する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記したように、本発明
は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高放熱性の
絶縁層を用いた高放熱性絶縁基板であり、又、この絶縁
層として、３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１００
０ＭＰａ以下である樹脂組成物層を用いることで著しく
ハンダクラック不良率が小さくなることを見い出し完成
されたものである。以下、本発明を詳細に説明する。
は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高放熱性の
絶縁層を用いた高放熱性絶縁基板であり、又、この絶縁
層として、３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１００
０ＭＰａ以下である樹脂組成物層を用いることで著しく
ハンダクラック不良率が小さくなることを見い出し完成
されたものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】本発明の高放熱性絶縁基板において、絶縁
層を構成する樹脂は、耐熱性，電気信頼性に優れた樹脂
であれば特に限定されるものではなく、公知の合成樹脂
を適宜用いることができるが、特に、耐熱性や寸法安定
性の点から熱硬化性樹脂が好ましく、具体的には、例え
ばエポキシ樹脂、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂，イミド変
性エポキシ樹脂，ＮＢＲゴム混合体，シリコーン樹脂又
はウレタン樹脂等から選ばれた少なくとも１種以上の熱
硬化性樹脂が好ましい。
層を構成する樹脂は、耐熱性，電気信頼性に優れた樹脂
であれば特に限定されるものではなく、公知の合成樹脂
を適宜用いることができるが、特に、耐熱性や寸法安定
性の点から熱硬化性樹脂が好ましく、具体的には、例え
ばエポキシ樹脂、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂，イミド変
性エポキシ樹脂，ＮＢＲゴム混合体，シリコーン樹脂又
はウレタン樹脂等から選ばれた少なくとも１種以上の熱
硬化性樹脂が好ましい。
【００２１】又、これらの樹脂に配合されて絶縁層の熱
伝導性を向上させるために用いられる無機充填材として
は、電気絶縁性が良好な非金属製の無機質固体であれば
特に限定されるものではなく、具体的には、例えば金属
の酸化物、炭化物、窒化物又は炭酸塩等から選ばれた少
なくとも１種以上を適宜選択して用いることができるの
であり、又、その形状は充填性の面から球状（粒状）の
ものを単独もしくは併用して用いることが好ましい。
伝導性を向上させるために用いられる無機充填材として
は、電気絶縁性が良好な非金属製の無機質固体であれば
特に限定されるものではなく、具体的には、例えば金属
の酸化物、炭化物、窒化物又は炭酸塩等から選ばれた少
なくとも１種以上を適宜選択して用いることができるの
であり、又、その形状は充填性の面から球状（粒状）の
ものを単独もしくは併用して用いることが好ましい。
【００２２】なお、前記金属としては、特に制限される
ものではないが、具体的には、例えば元素記号でいえ
ば、Ｂ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｖ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｔａ
及びＮｂ等から選ばれた金属を挙げることができるが、
中でもアルミニウムの酸化物であるアルミナは球状の粒
子で高充填可能（最密充填）なものが、安価かつ容易に
入手できるなどの観点から特に好ましく、又、ホウ素の
窒化物である窒化ホウ素は誘電率が低い点において、特
に好ましい。
ものではないが、具体的には、例えば元素記号でいえ
ば、Ｂ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｖ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｔａ
及びＮｂ等から選ばれた金属を挙げることができるが、
中でもアルミニウムの酸化物であるアルミナは球状の粒
子で高充填可能（最密充填）なものが、安価かつ容易に
入手できるなどの観点から特に好ましく、又、ホウ素の
窒化物である窒化ホウ素は誘電率が低い点において、特
に好ましい。
【００２３】そして、本発明の高放熱性絶縁基板におけ
る絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率となるよ
う、前記樹脂に前記無機充填剤を配合し、絶縁層の熱伝
導性を向上させてなるものである。
る絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率となるよ
う、前記樹脂に前記無機充填剤を配合し、絶縁層の熱伝
導性を向上させてなるものである。
【００２４】ここで、絶縁層の熱伝導率を３．０Ｗ／ｍ
Ｋ以上とする場合の無機充填剤の充填量は、用いられる
樹脂や無機充填剤の有する熱伝導性によって変わるた
め、構成成分の個々の熱伝導性に応じて適宜選択される
べきものであるが、一般には、無機充填剤の充填量を絶
縁層全体の８０重量％以上にすることが好ましい。
Ｋ以上とする場合の無機充填剤の充填量は、用いられる
樹脂や無機充填剤の有する熱伝導性によって変わるた
め、構成成分の個々の熱伝導性に応じて適宜選択される
べきものであるが、一般には、無機充填剤の充填量を絶
縁層全体の８０重量％以上にすることが好ましい。
【００２５】この理由としては、無機充填剤の充填量を
絶縁層全体の８０重量％未満にすると、熱伝導性の低い
無機充填剤を用いた場合において、絶縁層の熱伝導率を
３．０Ｗ／ｍＫ以上とすることが困難となる場合がある
ため好ましくないからである。
絶縁層全体の８０重量％未満にすると、熱伝導性の低い
無機充填剤を用いた場合において、絶縁層の熱伝導率を
３．０Ｗ／ｍＫ以上とすることが困難となる場合がある
ため好ましくないからである。
【００２６】また、この絶縁層の厚さとしては、所望の
放熱特性を満足するものであれば特に限定されるもので
はないが、一般的には、生産性や放熱特性等を考慮し
て、１０μｍ〜５００μｍが好ましく、更に、中空モジ
ュール用回路基板として用いる場合にあっては、実際の
使用上の環境下での熱放散性を考慮して１０μｍ〜２５
０μｍがより好ましい。
放熱特性を満足するものであれば特に限定されるもので
はないが、一般的には、生産性や放熱特性等を考慮し
て、１０μｍ〜５００μｍが好ましく、更に、中空モジ
ュール用回路基板として用いる場合にあっては、実際の
使用上の環境下での熱放散性を考慮して１０μｍ〜２５
０μｍがより好ましい。
【００２７】そして、本発明は、前記樹脂に前記無機充
填剤を適宜選択して配合し、最終的な絶縁層の熱伝導率
を３．０Ｗ／ｍＫ以上とし、しかも前記絶縁層の３９８
Ｋにおける引張り貯蔵弾性率を１０００ＭＰａ以下とす
る点、に最も大きな特徴を有するのであるが、前記絶縁
層の熱伝導率を測定する手段としては、例えば、公知の
熱伝導率測定装置等を用いて測定することができ、一
方、前記絶縁層の引張り貯蔵弾性率を測定する手段とし
ては、例えば、公知の動的粘弾性測定器等を用いて測定
することができる。
填剤を適宜選択して配合し、最終的な絶縁層の熱伝導率
を３．０Ｗ／ｍＫ以上とし、しかも前記絶縁層の３９８
Ｋにおける引張り貯蔵弾性率を１０００ＭＰａ以下とす
る点、に最も大きな特徴を有するのであるが、前記絶縁
層の熱伝導率を測定する手段としては、例えば、公知の
熱伝導率測定装置等を用いて測定することができ、一
方、前記絶縁層の引張り貯蔵弾性率を測定する手段とし
ては、例えば、公知の動的粘弾性測定器等を用いて測定
することができる。
【００２８】本発明において、熱伝導性率は、前記樹脂
組成物で２．０ｍｍ厚×φ５０ｍｍの絶縁層（ブロッ
ク）を作製し、熱伝導率測定装置（ホロメトリック社製
ＴＣＡ ２００ＬＴ−Ａ）を用いて測定した値であ
り、又、３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率は、動的粘
弾性測定器（セイコー電子工業社製 ＤＭＳ６１００）
を用い、絶縁層を測定周波数１０Ｈｚ，昇温速度１℃／
分の条件下で測定した値である。
組成物で２．０ｍｍ厚×φ５０ｍｍの絶縁層（ブロッ
ク）を作製し、熱伝導率測定装置（ホロメトリック社製
ＴＣＡ ２００ＬＴ−Ａ）を用いて測定した値であ
り、又、３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率は、動的粘
弾性測定器（セイコー電子工業社製 ＤＭＳ６１００）
を用い、絶縁層を測定周波数１０Ｈｚ，昇温速度１℃／
分の条件下で測定した値である。
【００２９】本発明の高放熱性絶縁基板は、前記絶縁層
上に導体回路を設けてなるものであり、当該導体回路を
構成する金属箔としては、良好な電気伝導性を有する金
属であれば特に限定されるものではないが、一般的に
は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、金、銀、錫、ビ
スマス、モリブデン又はチタニウム等を好適に用いるこ
とができるのであり、又、これらの金属から選択された
２種以上からなる合金等を用いることが好ましい。
上に導体回路を設けてなるものであり、当該導体回路を
構成する金属箔としては、良好な電気伝導性を有する金
属であれば特に限定されるものではないが、一般的に
は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、金、銀、錫、ビ
スマス、モリブデン又はチタニウム等を好適に用いるこ
とができるのであり、又、これらの金属から選択された
２種以上からなる合金等を用いることが好ましい。
【００３０】本発明において、前記金属箔の厚さとして
は特に限定されるものではないが、エッチングにてパタ
ーンニングを行う場合には８〜３００μｍの範囲とする
のが好ましい。尚、金属箔の厚さが８μｍ未満であると
電気抵抗が高くなって所要の電気特性が得られないので
好ましくない。
は特に限定されるものではないが、エッチングにてパタ
ーンニングを行う場合には８〜３００μｍの範囲とする
のが好ましい。尚、金属箔の厚さが８μｍ未満であると
電気抵抗が高くなって所要の電気特性が得られないので
好ましくない。
【００３１】又、本発明の高放熱性絶縁層基板に用いら
れる金属基板としては、放熱性の良好な公知の金属材料
を適宜選択して用いることができるが、一般的には、ア
ルミニウム、鉄、銅およびこれらの合金を用いることが
できる。
れる金属基板としては、放熱性の良好な公知の金属材料
を適宜選択して用いることができるが、一般的には、ア
ルミニウム、鉄、銅およびこれらの合金を用いることが
できる。
【００３２】本発明において、前記金属基板の厚さとし
ては、所望の放熱特性を満足するものであれば特に限定
されるものではないが、一般的には、生産性や放熱特性
等を考慮して、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の厚さとす
るのが好ましい。
ては、所望の放熱特性を満足するものであれば特に限定
されるものではないが、一般的には、生産性や放熱特性
等を考慮して、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の厚さとす
るのが好ましい。
【００３３】なお、本発明の高放熱性絶縁基板におい
て、絶縁層上に導体回路を設ける方法としては、従来公
知の方法を好適に用いることができるのであり、具体的
には、例えば前記樹脂に前記無機充填剤を充填した絶縁
材料を、前記金属基板及び／又は前記金属箔の上に、一
層ないし複数層積層した後、加熱処理等により絶縁材料
を硬化させ、エッチング等の手段を用いて導体回路を形
成したり、或いは予め絶縁材料からなるシートを介して
前記金属基板と金属箔を張り合わせた後に、エッチング
等の手段を用いて導体回路を形成する方法等を採用する
ことができる。
て、絶縁層上に導体回路を設ける方法としては、従来公
知の方法を好適に用いることができるのであり、具体的
には、例えば前記樹脂に前記無機充填剤を充填した絶縁
材料を、前記金属基板及び／又は前記金属箔の上に、一
層ないし複数層積層した後、加熱処理等により絶縁材料
を硬化させ、エッチング等の手段を用いて導体回路を形
成したり、或いは予め絶縁材料からなるシートを介して
前記金属基板と金属箔を張り合わせた後に、エッチング
等の手段を用いて導体回路を形成する方法等を採用する
ことができる。
【００３４】ところで、本発明において、前記金属箔の
厚さが３００μｍを超え、エッチングが困難な導体が必
要な場合にはパターン状に打ち抜き加工したものを本発
明の樹脂を用いて接着させても良いのである。
厚さが３００μｍを超え、エッチングが困難な導体が必
要な場合にはパターン状に打ち抜き加工したものを本発
明の樹脂を用いて接着させても良いのである。
【００３５】本発明に係るモジュールは、前記本発明の
高放熱性絶縁基板を用いて形成したものであり、激しい
温度変化の繰り返しを受けた場合にあっても、電子部品
を接合、固定しているハンダ部分やその近傍に亀裂や欠
損等のクラックが発生することを防止することができる
結果、電気的信頼性の著しく高いモジュールとなるので
ある。
高放熱性絶縁基板を用いて形成したものであり、激しい
温度変化の繰り返しを受けた場合にあっても、電子部品
を接合、固定しているハンダ部分やその近傍に亀裂や欠
損等のクラックが発生することを防止することができる
結果、電気的信頼性の著しく高いモジュールとなるので
ある。
【００３６】
【発明の実施の形態】本発明の目的及び構成は以上の通
りであり、次いで本発明に係る高放熱性絶縁基板の実施
例について詳述するが、本発明はこの実施例に限定され
るものではない。
りであり、次いで本発明に係る高放熱性絶縁基板の実施
例について詳述するが、本発明はこの実施例に限定され
るものではない。
【００３７】実施例１
厚さ７０μｍの銅箔に、絶縁材料としての球状のアルミ
ナを９０重量％含有するＮＢＲ含有エポキシ樹脂を８０
μｍ塗布し、更に、厚さ２．０ｍｍのアルミ板と熱接着
した。この接着は温度１８０℃、接着時間２時間、接着
圧力５．９ＭＰａの条件下行われた。
ナを９０重量％含有するＮＢＲ含有エポキシ樹脂を８０
μｍ塗布し、更に、厚さ２．０ｍｍのアルミ板と熱接着
した。この接着は温度１８０℃、接着時間２時間、接着
圧力５．９ＭＰａの条件下行われた。
【００３８】次に、所定の導体回路（チップ抵抗パッ
ド）をエッチングにより銅箔部分に形成することによ
り、本発明の高放熱性絶縁基板を得た。
ド）をエッチングにより銅箔部分に形成することによ
り、本発明の高放熱性絶縁基板を得た。
【００３９】前述のように作製した高放熱性絶縁基板か
ら銅箔，アルミ板をそれぞれエッチング除去することに
より、実施例１の絶縁層を得た。
ら銅箔，アルミ板をそれぞれエッチング除去することに
より、実施例１の絶縁層を得た。
【００４０】この実施例１における絶縁層において、そ
の熱伝導率は３．９Ｗ／ｍＫであり、又、３９８Ｋにお
ける引張り貯蔵弾性率は３５０ＭＰａであった。
の熱伝導率は３．９Ｗ／ｍＫであり、又、３９８Ｋにお
ける引張り貯蔵弾性率は３５０ＭＰａであった。
【００４１】実施例２
絶縁材料として非球状アルミナを８６重量％含有するイ
ミド変性エポキシ樹脂を用いた以外は、実施例１と同様
にして、本発明の高放熱性絶縁基板を得た。
ミド変性エポキシ樹脂を用いた以外は、実施例１と同様
にして、本発明の高放熱性絶縁基板を得た。
【００４２】又、実施例１と同様にして実施例２の絶縁
層を得た。この実施例２における絶縁層において、その
熱伝導率は３．２Ｗ／ｍＫであり、又、３９８Ｋにおけ
る引張り貯蔵弾性率は６５５ＭＰａであった。
層を得た。この実施例２における絶縁層において、その
熱伝導率は３．２Ｗ／ｍＫであり、又、３９８Ｋにおけ
る引張り貯蔵弾性率は６５５ＭＰａであった。
【００４３】比較例
絶縁材料として非球状アルミナを８６重量％含有するビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた以外は、実施例
１と同様にして、比較例に係る絶縁基板を得た。
スフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた以外は、実施例
１と同様にして、比較例に係る絶縁基板を得た。
【００４４】又、実施例１と同様にして比較例の絶縁層
を得た。この比較例における絶縁層において、その熱伝
導率は３．５Ｗ／ｍＫであり、又、３９８Ｋにおける引
張り貯蔵弾性率は７０００ＭＰａであった。
を得た。この比較例における絶縁層において、その熱伝
導率は３．５Ｗ／ｍＫであり、又、３９８Ｋにおける引
張り貯蔵弾性率は７０００ＭＰａであった。
【００４５】なお、３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率
は、動的粘弾性測定器（セイコー電子工業社製 ＤＭＳ
６１００）を用い、測定周波数１０Ｈｚ，昇温速度１℃
／分の条件下で測定した。
は、動的粘弾性測定器（セイコー電子工業社製 ＤＭＳ
６１００）を用い、測定周波数１０Ｈｚ，昇温速度１℃
／分の条件下で測定した。
【００４６】又、熱伝導性率は、前記樹脂組成物で約
２．０ｍｍ厚×φ５０ｍｍの絶縁層（ブロック）を作製
し、熱伝導率測定装置（ホロメトリック社製 ＴＣＡ
２００ＬＴ−Ａ）を用いて測定した値である。
２．０ｍｍ厚×φ５０ｍｍの絶縁層（ブロック）を作製
し、熱伝導率測定装置（ホロメトリック社製 ＴＣＡ
２００ＬＴ−Ａ）を用いて測定した値である。
【００４７】次に、実施例１及び実施例２の高放熱性絶
縁基板及び比較例の絶縁基板におけるチップ抵抗実装パ
ッドを設けた金属回路板上に、チップサイズ５．０ｍｍ
×２．５ｍｍ，３．２ｍｍ×２．５ｍｍ、２．１ｍｍ×
２．５ｍｍのチップ抵抗をそれぞれ１０個づつＰｂ−Ｓ
ｎ共晶ハンダを用い実装し、実施例１・２及び比較例の
絶縁基板を用いたチップ抵抗実装基板をそれぞれ作成し
た。
縁基板及び比較例の絶縁基板におけるチップ抵抗実装パ
ッドを設けた金属回路板上に、チップサイズ５．０ｍｍ
×２．５ｍｍ，３．２ｍｍ×２．５ｍｍ、２．１ｍｍ×
２．５ｍｍのチップ抵抗をそれぞれ１０個づつＰｂ−Ｓ
ｎ共晶ハンダを用い実装し、実施例１・２及び比較例の
絶縁基板を用いたチップ抵抗実装基板をそれぞれ作成し
た。
【００４８】以下、前記各チップ抵抗実装基板の構造を
図１に基づき更に詳しく説明する。図１は前記の実施例
１・２又は比較例の絶縁基板を用いて形成されたチップ
抵抗実装基板１の模式断面図であり、このチップ抵抗実
装基板１は、前記各絶縁基板２と、この各絶縁基板２上
にハンダ接合部３を介して接合、固定されたチップ抵抗
４とからなり、前記各絶縁基板２はアルミ板５上に絶縁
層６を介在させて積層、接着された金属箔（導体回路）
７からなるものである。従って、この場合、前記チップ
抵抗４は前記各絶縁基板２における金属箔（導体回路）
７上にハンダ接合部３を介して接合、固定されている。
図１に基づき更に詳しく説明する。図１は前記の実施例
１・２又は比較例の絶縁基板を用いて形成されたチップ
抵抗実装基板１の模式断面図であり、このチップ抵抗実
装基板１は、前記各絶縁基板２と、この各絶縁基板２上
にハンダ接合部３を介して接合、固定されたチップ抵抗
４とからなり、前記各絶縁基板２はアルミ板５上に絶縁
層６を介在させて積層、接着された金属箔（導体回路）
７からなるものである。従って、この場合、前記チップ
抵抗４は前記各絶縁基板２における金属箔（導体回路）
７上にハンダ接合部３を介して接合、固定されている。
【００４９】前記各チップ抵抗実装基板を１サイクル−
４０℃×３０分〜＋１２５℃×３０分の気相条件下で所
定回数のヒートショック試験を行ない、マイクロスコー
プにて、ハンダ接合部分のクラックの有無を観察した。
その結果を表１に示す。
４０℃×３０分〜＋１２５℃×３０分の気相条件下で所
定回数のヒートショック試験を行ない、マイクロスコー
プにて、ハンダ接合部分のクラックの有無を観察した。
その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】なお付言するに、実施例１・２の高放熱性
絶縁基板及び比較例の絶縁基板における３００Ｋにおけ
るヤング率と熱膨張係数との積は、実施例１では２．４
×１０6Ｐａ／Ｋであり、実施例２では２．８×１０5Ｐ
ａ／Ｋであり、比較例では２．３×１０5Ｐａ／Ｋであ
り、これにより熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ以上の絶縁層
を用いた場合にあっては、ヤング率と熱膨張係数との積
を２×１０2以上２×１０6Ｐａ／Ｋ以下にコントロール
しても、表１との結果から、耐ハンダクラック性と相関
性がないことが確認された。
絶縁基板及び比較例の絶縁基板における３００Ｋにおけ
るヤング率と熱膨張係数との積は、実施例１では２．４
×１０6Ｐａ／Ｋであり、実施例２では２．８×１０5Ｐ
ａ／Ｋであり、比較例では２．３×１０5Ｐａ／Ｋであ
り、これにより熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫ以上の絶縁層
を用いた場合にあっては、ヤング率と熱膨張係数との積
を２×１０2以上２×１０6Ｐａ／Ｋ以下にコントロール
しても、表１との結果から、耐ハンダクラック性と相関
性がないことが確認された。
【００５２】
【発明の効果】本発明においては、金属板上に絶縁層を
積層し、該絶縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース
基板において、前記絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱
伝導率を有する高放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁
層の３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰ
ａ以下に構成されていることにより、温度変化の著しい
条件下でもハンダクラック性が発生し難い高信頼性のあ
る基板を得ることができる上、高放熱性の基板となり得
るのである。
積層し、該絶縁層上に導体回路を設けてなる金属ベース
基板において、前記絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱
伝導率を有する高放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁
層の３９８Ｋにおける引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰ
ａ以下に構成されていることにより、温度変化の著しい
条件下でもハンダクラック性が発生し難い高信頼性のあ
る基板を得ることができる上、高放熱性の基板となり得
るのである。
【００５３】即ち、金属板上に絶縁層を積層し、該絶縁
層上に導体回路を設けてなる金属ベース基板において、
前記絶縁層が３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高
放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の３９８Ｋにお
ける引張り貯蔵弾性率を１０００ＭＰａ以下とすること
により、高放熱性を保持しながら、ハンダクラックの発
生率が極めて小さくなるなどの効果を発現するのであ
る。
層上に導体回路を設けてなる金属ベース基板において、
前記絶縁層が３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高
放熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の３９８Ｋにお
ける引張り貯蔵弾性率を１０００ＭＰａ以下とすること
により、高放熱性を保持しながら、ハンダクラックの発
生率が極めて小さくなるなどの効果を発現するのであ
る。
【００５４】又、本発明に係る高放熱性絶縁基板におい
ては、金属ベース基板において、絶縁層が３．０Ｗ／ｍ
Ｋ以上の熱伝導率を有する高放熱性絶縁層である場合に
あっては、単純にはヤング率と熱膨張率の積を小さくす
ることができないといった問題をも好適に解消すること
ができるなどの効果も奏するのである。
ては、金属ベース基板において、絶縁層が３．０Ｗ／ｍ
Ｋ以上の熱伝導率を有する高放熱性絶縁層である場合に
あっては、単純にはヤング率と熱膨張率の積を小さくす
ることができないといった問題をも好適に解消すること
ができるなどの効果も奏するのである。
【００５５】更に、本発明のモジュールは、前記本発明
の高放熱性絶縁基板を用いてなるものであり、激しい温
度変化の繰り返しを受けても、電子部品を接合・固定し
ているハンダ部分やその近傍に亀裂や欠損等のクラック
が発生することを防止することができるのであり、その
結果、電気的信頼性が著しく高くなるなどの効果を発現
するのである。
の高放熱性絶縁基板を用いてなるものであり、激しい温
度変化の繰り返しを受けても、電子部品を接合・固定し
ているハンダ部分やその近傍に亀裂や欠損等のクラック
が発生することを防止することができるのであり、その
結果、電気的信頼性が著しく高くなるなどの効果を発現
するのである。
【図１】図１は、各実施例又は比較例の絶縁基板を用い
て形成したチップ抵抗実装基板を示す模式断面図であ
る。
て形成したチップ抵抗実装基板を示す模式断面図であ
る。
１ チップ抵抗実装基板
２ 絶縁基板
３ ハンダ接合部
４ チップ抵抗
５ アルミ板
６ 絶縁層
７ 金属箔（導体回路）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5E315 AA03 BB02 BB03 BB04 BB15
BB16 BB18 CC01 GG01 GG07
GG16
Claims (4)
- 【請求項１】 金属板上に絶縁層を積層し、該絶縁層上
に導体回路を設けてなる金属ベース基板において、前記
絶縁層は、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する高放
熱性絶縁層であり、しかも前記絶縁層の３９８Ｋにおけ
る引張り貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ以下であることを
特徴とする高放性絶縁基板。 - 【請求項２】 絶縁層中に無機充填材が８０重量％以上
含有されている請求項１に記載の高放熱性絶縁基板。 - 【請求項３】 絶縁層が熱硬化性樹脂である請求項１又
は２に記載の高放熱性絶縁基板。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の高放熱性絶縁基板を用いてなることを特徴とするモジ
ュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013953A JP2003229508A (ja) | 2001-11-28 | 2002-01-23 | 高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001362869 | 2001-11-28 | ||
| JP2001-362869 | 2001-11-28 | ||
| JP2002013953A JP2003229508A (ja) | 2001-11-28 | 2002-01-23 | 高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003229508A true JP2003229508A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27759408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002013953A Pending JP2003229508A (ja) | 2001-11-28 | 2002-01-23 | 高放熱性絶縁基板及びこれを用いたモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003229508A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7626124B2 (en) | 2005-05-13 | 2009-12-01 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Wiring board |
| US7709939B2 (en) | 2003-04-15 | 2010-05-04 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal-base circuit board and its manufacturing method |
| WO2012002079A1 (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-05 | 日東電工株式会社 | 熱伝導性補強組成物、熱伝導性補強シート、補強方法および補強構造 |
| JP2012144687A (ja) * | 2010-12-20 | 2012-08-02 | Panasonic Corp | 樹脂シート、樹脂付金属箔、基板材料および部品実装基板 |
-
2002
- 2002-01-23 JP JP2002013953A patent/JP2003229508A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7709939B2 (en) | 2003-04-15 | 2010-05-04 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal-base circuit board and its manufacturing method |
| US7626124B2 (en) | 2005-05-13 | 2009-12-01 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Wiring board |
| WO2012002079A1 (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-05 | 日東電工株式会社 | 熱伝導性補強組成物、熱伝導性補強シート、補強方法および補強構造 |
| JP2012012531A (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Nitto Denko Corp | 熱伝導性補強組成物、熱伝導性補強シート、補強方法および補強構造 |
| CN102959007A (zh) * | 2010-07-02 | 2013-03-06 | 日东电工株式会社 | 热传导性增强组合物、热传导性增强片、增强方法和增强结构 |
| JP2012144687A (ja) * | 2010-12-20 | 2012-08-02 | Panasonic Corp | 樹脂シート、樹脂付金属箔、基板材料および部品実装基板 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060509 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20060704 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060912 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |