JP2013222770A - Circuit board and electronic component mounting substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源回路部品などの大電流・高発熱性電子部品を実装する回路基板及び電子部品搭載基板に関する。 The present invention relates to a circuit board on which a large current / high heat generating electronic component such as a power supply circuit component is mounted, and an electronic component mounting board.
高発熱性電子部品を実装する回路基板として、金属板上に無機フィラーを充填したエポキシ樹脂等からなる絶縁層を設け、その上に導体層で回路を形成した金属ベース回路基板が知られている（例えば、特許文献１）。 As a circuit board for mounting a highly exothermic electronic component, a metal base circuit board in which an insulating layer made of an epoxy resin or the like filled with an inorganic filler is provided on a metal plate and a circuit is formed thereon with a conductor layer is known. (For example, patent document 1).
特許文献１の回路基板は、優れた放熱性を示すものであるが、その一方で、電源回路部品などの電流量及び発熱量が極めて大きい電子部品を搭載する場合には、回路を構成する導体層の抵抗が大きく且つ絶縁層の放熱性が不十分である場合がある。 The circuit board of Patent Document 1 exhibits excellent heat dissipation. On the other hand, when an electronic component having a very large amount of current and heat generation such as a power circuit component is mounted, a conductor constituting the circuit. In some cases, the resistance of the layer is large and the heat dissipation of the insulating layer is insufficient.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、大電流・高発熱性電子部品を実装可能な回路基板を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a circuit board on which a large current / high heat generating electronic component can be mounted.
本発明によれば、基板と、この基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された導体層を有し、前記基板は、線膨張係数が１９〜２１ｐｐｍ／℃のアルミニウム合金からなり、前記絶縁層は、樹脂と、無機フィラーとを含み、前記フィラーの充填率は、７０〜７８体積％であり、前記導体層は、厚さが９０〜３００μｍである、回路基板が提供される。 According to the present invention, an aluminum alloy having a substrate, an insulating layer formed on the substrate, and a conductor layer formed on the insulating layer, the substrate having a linear expansion coefficient of 19 to 21 ppm / ° C. The circuit board is provided, wherein the insulating layer includes a resin and an inorganic filler, the filling rate of the filler is 70 to 78% by volume, and the conductor layer has a thickness of 90 to 300 μm. Is done.
本発明者らは、まず、従来の回路基板では、導体層の厚さは、通常、３５〜７５μｍであり、このような導体層で構成される回路に大電流を流した場合には、導体層自体の抵抗によって発熱が大きくなることに気がついた。そこで、導体層の抵抗値を低減すべく、その厚さを９０〜３００μｍにすることによって大電流を流すことを可能にした。 First, in the conventional circuit board, the thickness of the conductor layer is usually 35 to 75 μm. When a large current is passed through a circuit composed of such a conductor layer, the conductor layer It was noticed that the heat generation was increased by the resistance of the layer itself. Therefore, in order to reduce the resistance value of the conductor layer, it is possible to flow a large current by setting the thickness to 90 to 300 μm.
次に、従来の回路基板では、無機フィラーの充填率が５０〜６０％程度であり、このフィラーの充填率を高めることによって放熱性が高めることができることに気がついた。そして、この充填率を７０〜７８体積％に高めることによって、放熱性を高めることを可能にした。 Next, in the conventional circuit board, the filling rate of the inorganic filler is about 50 to 60%, and it has been found that the heat dissipation can be improved by increasing the filling rate of the filler. And it became possible to raise heat dissipation by raising this filling factor to 70-78 volume%.
このように、導電層の厚さ増大及びフィラー充填率の増大によって、大電流・高発熱性電子部品を実装可能な回路基板を提供するという当初の目的は達成できた。ところが、得られた回路基板を詳細に検討したところ、絶縁層にクラックが発生する場合があることに気がついた。このようなクラックが存在していると、絶縁層の耐電圧が低下するので、大電流・高発熱性電子部品を実装可能な回路基板としては使用不可能である。 Thus, the initial object of providing a circuit board on which a large current / high heat generating electronic component can be mounted has been achieved by increasing the thickness of the conductive layer and the filler filling rate. However, when the obtained circuit board was examined in detail, it was found that cracks might occur in the insulating layer. If such a crack exists, the withstand voltage of the insulating layer is lowered, so that it cannot be used as a circuit board on which a large current / high heat generating electronic component can be mounted.
このクラックが発生する条件について詳細な検討を行ったところ、導体層の厚さが従来のように３５〜７０μｍであったり、フィラー充填率が６６体積％以下である場合には、クラックが全く発生しないことが分かった。より詳しく説明すると、導体層の厚さが３５μｍの場合には、フィラー充填率を７８体積％にまで高めてもクラックが発生せず、導体層の厚さが７０μｍの場合には、フィラー充填率を７２体積％にまで高めてもクラックが発生しなかった。また、フィラー充填率が６６体積％の場合には、導体層の厚さを３００μｍにしてもクラックは発生しなかった。 As a result of a detailed examination of the conditions under which this crack occurs, if the thickness of the conductor layer is 35 to 70 μm as in the prior art or the filler filling ratio is 66% by volume or less, no crack is generated. I knew that I would not. More specifically, when the thickness of the conductor layer is 35 μm, cracks do not occur even when the filler filling rate is increased to 78% by volume. When the thickness of the conductor layer is 70 μm, the filler filling rate Cracks did not occur even when the content was increased to 72% by volume. Further, when the filler filling rate was 66% by volume, no crack was generated even when the thickness of the conductor layer was 300 μm.
これらの検討により、絶縁層のクラックは、導体層の厚さが９０μｍ以上であり且つフィラーの充填率が７０体積％以上であるという従来技術とは異なる仕様を採用することによって初めて顕在化した問題であることが分かった。 As a result of these examinations, cracks in the insulating layer became a problem that became apparent for the first time by adopting a specification different from the conventional technique in which the thickness of the conductor layer was 90 μm or more and the filling rate of the filler was 70% by volume or more. It turns out that.
そして、さらに検討を進めたところ、上記検討で使用した基板の線膨張係数が２３ｐｐｍ／℃という比較的大きな値のものであることが分かり、この基板の代わりに、線膨張係数が１９〜２１ｐｐｍ／℃であるアルミニウム合金基板を用いたところ、導体層の厚さが９０〜３００μｍであり且つフィラーの充填率が７０〜７８体積％である場合であっても、絶縁層にクラックが発生しないことが分かり、本発明の完成に到った。 As a result of further investigation, it was found that the linear expansion coefficient of the substrate used in the above investigation was a relatively large value of 23 ppm / ° C. Instead of this substrate, the linear expansion coefficient was 19 to 21 ppm / When using an aluminum alloy substrate at a temperature of 90 ° C., the insulating layer does not crack even when the thickness of the conductor layer is 90 to 300 μm and the filling rate of the filler is 70 to 78% by volume. As a result, the present invention has been completed.
このように、本発明においては、基板の線膨張係数：１９〜２１ｐｐｍ／℃、導体層の厚さ：９０〜３００μｍ、及びフィラー充填率：７０〜７８体積％という３つの条件を組み合わせによって初めて、大電流・高発熱性電子部品を実装可能な回路基板の提供が可能になった。 Thus, in the present invention, for the first time by combining the three conditions of the linear expansion coefficient of the substrate: 19 to 21 ppm / ° C., the thickness of the conductor layer: 90 to 300 μm, and the filler filling factor: 70 to 78 vol%, It has become possible to provide circuit boards that can mount high-current, high-heat-generating electronic components.
好ましくは、前記無機フィラーは、平均粒径が異なる複数種類のアルミナ粒子の混合物である。
好ましくは、前記樹脂は、エポキシ樹脂である。
Preferably, the inorganic filler is a mixture of a plurality of types of alumina particles having different average particle diameters.
Preferably, the resin is an epoxy resin.
また、本発明によれば、上記回路基板と、この回路基板上に搭載された電子部品を有する電子部品搭載基板が提供される。 Moreover, according to this invention, the electronic component mounting board | substrate which has the said circuit board and the electronic component mounted on this circuit board is provided.
以下、図１を用いて、本発明の一実施形態の回路基板について説明する。
図１に示すように、本実施形態の回路基板は、基板１と、基板１上に形成された絶縁層２と、絶縁層２上に形成された導体層３を有する。
Hereinafter, a circuit board according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the circuit board of this embodiment includes a substrate 1, an insulating layer 2 formed on the substrate 1, and a conductor layer 3 formed on the insulating layer 2.
１．基板１
基板１は、線膨張係数が１９〜２１ｐｐｍ／℃（好ましくは１９．５〜２０．５ｐｐｍ／℃）のアルミニウム合金からなる。線膨張係数が１９〜２１ｐｐｍ／℃以下である材料の一例は、アルミニウムに珪素を９〜１１質量％固溶したアルミニウム−珪素合金（例：Ａ４０４５Ｐ）である。
1. Board 1
The substrate 1 is made of an aluminum alloy having a linear expansion coefficient of 19 to 21 ppm / ° C. (preferably 19.5 to 20.5 ppm / ° C.). An example of a material having a linear expansion coefficient of 19 to 21 ppm / ° C. or less is an aluminum-silicon alloy (eg, A4045P) in which 9 to 11% by mass of silicon is dissolved in aluminum.
基板１の厚さは、特に限定されないが、例えば０.５ｍｍ以上４ｍｍ以下である。基板１が薄すぎるとハンドリングが困難であったり、放熱性が悪化したりするからであり、基板１が厚すぎると、回路基板全体が不必要に厚くなってしまうからである。 Although the thickness of the board | substrate 1 is not specifically limited, For example, they are 0.5 mm or more and 4 mm or less. This is because if the substrate 1 is too thin, handling is difficult or heat dissipation is deteriorated, and if the substrate 1 is too thick, the entire circuit board becomes unnecessarily thick.
２．絶縁層２
絶縁層２は、樹脂と、無機フィラーとを含む。樹脂は、特に限定されないが、エポキシ樹脂が好ましい。
2. Insulating layer 2
The insulating layer 2 contains a resin and an inorganic filler. The resin is not particularly limited, but an epoxy resin is preferable.
２−１．絶縁層の厚さ
本実施形態において、絶縁層の厚さは、８０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。この範囲が好ましいのは、あまりに薄いと電気絶縁性が確保できなくなる傾向にあり、あまりに厚いと熱放散性が低下する傾向にあり、さらに小型化や薄型化に寄与できなくなる傾向にあるためである。
2-1. Insulating Layer Thickness In the present embodiment, the insulating layer preferably has a thickness of 80 μm or more and 200 μm or less. This range is preferable because if it is too thin, it tends to be impossible to ensure electrical insulation, and if it is too thick, heat dissipation tends to decrease, and further, it tends not to contribute to downsizing and thinning. .
２−２．エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂、例えばナフタレン型、フェニルメタン型、テトラキスフェノールメタン型、ビフェニル型、およびビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物型のエポキシ樹脂等があげられ、このうち応力緩和性という理由で、主鎖がポリエーテル骨格を有し直鎖状であるエポキシ樹脂が好ましい。
主鎖がポリエーテル骨格を有し直鎖状であるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型の水素添加エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ポリテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂に代表される脂肪族エポキシ樹脂、およびポリサルファイド変性エポキシ樹脂等があり、これらを複数組み合わせてもよい。
これらエポキシ樹脂のうち、回路基板に高い耐熱性が必要な場合には、電気絶縁性、熱伝導率が共に高く、耐熱性の高い樹脂硬化体が得られるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、このビスフェノールA型エポキシ樹脂の効果が発揮する範囲内であれば、当該ビスフェノールA型エポキシ樹脂に他のエポキシ樹脂を組み合わせて用いることもできる。
2-2. Epoxy resin Examples of the epoxy resin include known epoxy resins such as naphthalene type, phenylmethane type, tetrakisphenol methane type, biphenyl type, and bisphenol A alkylene oxide adduct type epoxy resins, among which the stress relaxation property For this reason, an epoxy resin in which the main chain has a polyether skeleton and is linear is preferable.
The epoxy resin whose main chain has a polyether skeleton and is linear is bisphenol A type, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type hydrogenated epoxy resin, polypropylene glycol type epoxy resin, polytetramethylene glycol type epoxy. There are aliphatic epoxy resins typified by resins, polysulfide-modified epoxy resins, and the like, and a plurality of these may be combined.
Of these epoxy resins, when high heat resistance is required for the circuit board, it is preferable to use a bisphenol A type epoxy resin that has a high electrical insulation property and thermal conductivity, and a cured resin body having high heat resistance can be obtained. . Moreover, as long as the effect of this bisphenol A type epoxy resin is exhibited, another epoxy resin may be used in combination with the bisphenol A type epoxy resin.
２−３．ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ当量３００以下であることが一層好ましい。エポキシ当量が３００以下であれば、高分子タイプになるときに見られる架橋密度の低下によるＴｇ（ガラス転移温度）の低下、従って耐熱性の低下を引き起こすことが防止されるからである。また、分子量が大きくなると、液状から固形状となり、無機フィラーを硬化性樹脂中にブレンドすることが困難になり、均一な樹脂組成物が得られなくなるという問題をも避けることができる。
2-3. Bisphenol A type epoxy resin When a bisphenol A type epoxy resin is used, it is more preferable that the epoxy equivalent is 300 or less. This is because if the epoxy equivalent is 300 or less, it is possible to prevent a decrease in Tg (glass transition temperature) due to a decrease in crosslink density, which is observed when a polymer type is obtained, and hence a decrease in heat resistance. Further, when the molecular weight is increased, the liquid state becomes a solid state, and it becomes difficult to blend the inorganic filler into the curable resin, and the problem that a uniform resin composition cannot be obtained can be avoided.
２−４．硬化剤
エポキシ樹脂には硬化剤を添加することが好ましい。硬化剤としては、芳香族アミン系樹脂、酸無水物系樹脂、フェノール系樹脂及びジシアンアミドからなる群から選ばれる１種類以上を用いることができる。
2-4. Curing agent It is preferable to add a curing agent to the epoxy resin. As the curing agent, one or more selected from the group consisting of aromatic amine resins, acid anhydride resins, phenol resins and dicyanamide can be used.
２−５．硬化剤の添加量
硬化剤の添加量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂１００質量部に対して、５質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、例えば５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０質量部であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
2-5. Although the addition amount of a hardening | curing agent is not specifically limited, It is preferable that they are 5 mass parts or more and 50 mass parts or less with respect to 100 mass parts of epoxy resins, for example, 5, 10, 15, 20, 25 , 30, 35, 40, 45, 50 parts by mass, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
２−６．無機フィラー
絶縁層２に含有される無機フィラーとしては、電気絶縁性に優れかつ熱伝導率の高いものが用いられ、例えばアルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化硼素の単独又は複数の組み合わせがあり、高い充填可能性及び高い熱伝導性の見地から、アルミナが好ましい。無機フィラーの充填率は、絶縁層を形成する樹脂全体のうちの７０〜７８体積％であり、好ましくは、７２〜７８体積％である。充填率が低すぎると絶縁層の熱伝導性が低下する傾向にあり、充填率が高すぎると、導体層３を絶縁層２に接着することが困難になるので、好ましくない。
2-6. Inorganic filler As the inorganic filler contained in the insulating layer 2, one having excellent electrical insulation and high thermal conductivity is used, for example, there are single or a combination of alumina, silica, aluminum nitride, boron nitride, and high. Alumina is preferred from the standpoint of fillability and high thermal conductivity. The filling rate of the inorganic filler is 70 to 78% by volume, preferably 72 to 78% by volume, of the entire resin forming the insulating layer. If the filling rate is too low, the thermal conductivity of the insulating layer tends to decrease, and if the filling rate is too high, it is difficult to bond the conductor layer 3 to the insulating layer 2, which is not preferable.
２−７．平均粒径が異なる複数種類の粒子
無機フィラーは、充填率を高めるために、平均粒子径が異なる複数種類の粒子を混合したものを用いることができる。例えば、三種類の粒子を混合する場合、平均粒子径が１３〜２３μｍの大粒子と、平均粒径が２〜８μｍの中粒子と、平均粒径が０．４〜１μｍの小粒子とを混合することができる。混合割合は、例えば、大粒子が５０〜８０質量％、中粒子が１０〜２０質量％、小粒子が、１５〜２５質量％である。複数種類の粒子の少なくとも１つは球状であることが好ましい。なお、本明細書において、「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。
2-7. Plural types of particles with different average particle diameters Inorganic fillers can be used in which a plurality of types of particles with different average particle diameters are mixed in order to increase the filling rate. For example, when three kinds of particles are mixed, large particles having an average particle diameter of 13 to 23 μm, medium particles having an average particle diameter of 2 to 8 μm, and small particles having an average particle diameter of 0.4 to 1 μm are mixed. can do. The mixing ratio is, for example, 50 to 80% by mass for large particles, 10 to 20% by mass for medium particles, and 15 to 25% by mass for small particles. At least one of the plurality of types of particles is preferably spherical. In the present specification, the “average particle diameter” means a particle diameter at an integrated value of 50% in a particle size distribution obtained by a laser diffraction / scattering method.
３．導体層３
導体層の素材としては、銅、アルミニウム、鉄、錫、金、銀、モリブデン、ニッケル、チタニウムの単体又はこれら金属を二種類以上含む合金があり、汎用性の高い銅が好ましい。導体層の形状としては、板、シート、箔、これらの積層体がある。導体層の厚さは、９０〜３００μｍである。厚さが薄すぎると、大電流を流したときの発熱が大きくなり、厚さが厚すぎると、絶縁層２にクラックが生じやすくなるからである。導体層３の表面にニッケルメッキ、ニッケル−金メッキ等のメッキ処理をしても良い。
3. Conductor layer 3
Examples of the material for the conductor layer include copper, aluminum, iron, tin, gold, silver, molybdenum, nickel, titanium, and an alloy containing two or more of these metals, and copper having high versatility is preferable. Examples of the shape of the conductor layer include a plate, a sheet, a foil, and a laminate thereof. The thickness of the conductor layer is 90 to 300 μm. This is because if the thickness is too thin, the heat generated when a large current flows is increased, and if the thickness is too thick, the insulating layer 2 is likely to crack. The surface of the conductor layer 3 may be subjected to a plating process such as nickel plating or nickel-gold plating.
４．製造方法
本実施形態の回路基板の製造方法は、従来公知の回路基板の製造方法で良く、例えば、基材に絶縁層としての絶縁材を塗布した後に加熱半硬化させ、さらに絶縁層の表面に導体層としての金属箔をラミネート又は熱プレスする製造方法、絶縁剤をシート状にしたものを介して基材と導体層としての金属箔を貼り合わせる製造方法がある。
4). Manufacturing Method The circuit board manufacturing method of the present embodiment may be a conventionally known circuit board manufacturing method. For example, after applying an insulating material as an insulating layer to a base material, the substrate is heated and semi-cured, and further applied to the surface of the insulating layer. There are a manufacturing method in which a metal foil as a conductor layer is laminated or hot pressed, and a manufacturing method in which a base material and a metal foil as a conductor layer are bonded to each other through a sheet of insulating material.
以下に示す方法で、本発明の回路基板を実際に作製し、評価を行った。 The circuit board of the present invention was actually produced and evaluated by the following method.
（絶縁剤の作製）
絶縁層２を形成する絶縁剤は次のように作製した。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、「ＥＸＡ８５０ＣＲＰ」）と、アミン系硬化剤（日本合成化工社製、「アクメックス Ｈ−８４Ｂ」）と、無機フィラーとを自転公転式スーパーミキサー「あわとり練太郎」ＡＲ−２５０（株式会社シンキー製、登録商標）で５分間、攪拌混合し絶縁剤を作製した。エポキシ樹脂と硬化剤は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、硬化剤３７質量部の割合で混合した。無機フィラーは、以下の３種類のアルミナ粒子を以下に示す比率で混合したものを用いた。
住友化学社製 ＡＡ−１８（６５質量%） ｄ５０＝１８μｍ
電気化学工業製 ＤＡＷ０５（１５質量%） ｄ５０＝５μｍ
住友化学社製 ＡＫＰ−１５（２０質量%） ｄ５０＝０．７μｍ
(Production of insulating agent)
The insulating agent for forming the insulating layer 2 was produced as follows. Bisphenol A type epoxy resin (DIC, “EXA850CRP”), amine-based curing agent (Nippon Gosei Kako, “Acmex H-84B”), and inorganic filler are rotated and revolved super mixer “Awatori kneading” Taro "AR-250 (Sinky Co., Ltd., registered trademark) was stirred and mixed for 5 minutes to produce an insulating agent. The epoxy resin and the curing agent were mixed at a ratio of 37 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. The inorganic filler used was a mixture of the following three types of alumina particles in the ratio shown below.
AA-18 (65% by mass) d50 = 18 μm manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
DAW05 (15% by mass) d50 = 5 μm manufactured by Denki Kagaku Kogyo
AKP-15 (20% by mass) d50 = 0.7 μm manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
（導体層３の積層）
作製した絶縁剤を、基板１としての厚さ２．０ｍｍのアルミニウム板（材質：表１の通り、昭和電工株式会社製）上に、スクリーン印刷法で乾燥後の厚さが１２５μｍとなるように塗布して絶縁層２を形成した。絶縁層２の上に導体層３としての表１に示す厚さの銅箔ＧＴＳ−ＭＰ（古河サーキットフォイル株式会社製、商品名）を貼り合わせ、１８０℃で７時間の加熱を行い絶縁層２を硬化させた。
(Lamination of conductor layer 3)
The produced insulating material is placed on an aluminum plate having a thickness of 2.0 mm as the substrate 1 (material: as shown in Table 1, manufactured by Showa Denko KK) so that the thickness after drying by screen printing is 125 μm. The insulating layer 2 was formed by coating. A copper foil GTS-MP (trade name, manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) having the thickness shown in Table 1 as the conductor layer 3 is bonded onto the insulating layer 2 and heated at 180 ° C. for 7 hours to form the insulating layer 2 Was cured.
（導体層３に回路パターンを形成）
この導体層３をエッチングして回路パターンを形成し、回路基板を得た。
(Circuit pattern is formed on conductor layer 3)
The conductor layer 3 was etched to form a circuit pattern to obtain a circuit board.
（絶縁層２の熱伝導率の測定）
絶縁層２の熱伝導率は、厚さ１ｍｍにて１８０℃で７時間硬化させた硬化体を用い、キセノンフラッシュ法（ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＬＦＡ ４４７ Ｎａｎｏｆｌａｓｈ）法にて評価した。熱伝導率の測定結果を表１に示す。
(Measurement of thermal conductivity of insulating layer 2)
The thermal conductivity of the insulating layer 2 was evaluated by a xenon flash method (LFA 447 Nanoflash manufactured by NETZSCH) using a cured product cured at 180 ° C. for 7 hours at a thickness of 1 mm. Table 1 shows the measurement results of thermal conductivity.
（クラックの有無）
上記工程で作製した回路基板に対してはんだリフロー（２６０℃×５分）を行い、その後の絶縁層２の断面の電子顕微鏡写真を倍率５００倍で撮影し、撮影した画像中の絶縁層２にクラックが発生しているかどうかを目視で判定した。撮影した写真を図２に示す。図２は、全てフィラー充填率が７２体積％の回路基板についてのものである。
(Presence of cracks)
Solder reflow (260 ° C. × 5 minutes) is performed on the circuit board produced in the above process, and an electron micrograph of the cross section of the subsequent insulating layer 2 is taken at a magnification of 500 times, and the insulating layer 2 in the photographed image is taken. It was visually determined whether or not a crack was generated. The photograph taken is shown in FIG. FIG. 2 is for a circuit board having a filler filling rate of 72% by volume.
図２を見ると、基板１の材質がA5052Pである回路基板については、導体層３の厚さが１０５〜３００μｍの何れの場合であっても、矢印で示す位置にクラックが発生し、基板１の材質がＡ４０４５Ｐである回路基板については、導体層３の厚さが１０５〜３００μｍの何れの場合であってもクラックが発生しなかったことが分かる。フィラー充填率と導体層厚さが異なる種々の回路基板について、このような方法でクラックの有無を判定した結果を表１に示す。 Referring to FIG. 2, for the circuit board in which the material of the substrate 1 is A5052P, even if the thickness of the conductor layer 3 is 105 to 300 μm, a crack is generated at the position indicated by the arrow. As for the circuit board whose material is A4045P, it can be seen that no crack was generated even when the thickness of the conductor layer 3 was 105 to 300 μm. Table 1 shows the results of determining the presence or absence of cracks by various methods for various circuit boards having different filler filling rates and conductor layer thicknesses.
表１を参照すると、基板１の材質がＡ５０５２Ｐである回路基板では、フィラー充填率が６６体積％である場合には導体層厚さが厚くなってもクラックが発生しなかったが、フィラー充填率が７２体積％以上である場合には、導体層厚さが１０５μｍ以上である場合に、クラックが発生したことが分かる。これに対して、基板１の材質がＡ４０４５Ｐである回路基板では、フィラー充填率・導体層厚さに関わらず、クラックが発生しなかった。Ａ５０５２Ｐは、線膨張係数が２３ｐｐｍ／℃であるアルミニウム合金であり、Ａ４０４５Ｐは、線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃であるアルミニウム合金である。 Referring to Table 1, in the circuit board in which the material of the substrate 1 is A5052P, when the filler filling rate was 66% by volume, cracks did not occur even when the conductor layer thickness was increased. Is 72 volume% or more, it can be seen that cracks occurred when the conductor layer thickness was 105 μm or more. On the other hand, in the circuit board in which the material of the substrate 1 is A4045P, no crack occurred regardless of the filler filling rate and the conductor layer thickness. A5052P is an aluminum alloy having a linear expansion coefficient of 23 ppm / ° C, and A4045P is an aluminum alloy having a linear expansion coefficient of 20 ppm / ° C.
表１の結果は、線膨張係数が２３ｐｐｍ／℃であるアルミニウム合金を基板材料として用いると、フィラー充填率が高く且つ導体層厚さが厚い場合に絶縁層にクラックが発生するが、線膨張係数が１９〜２１ｐｐｍ／℃であるアルミニウム合金を基板材料として使用することによって、フィラー充填率が高く且つ導体層厚さが厚い場合であっても、クラックを防ぎ、これによって、大電流・高発熱性電子部品を実装可能な回路基板が得られることを示している。 The results in Table 1 show that when an aluminum alloy having a linear expansion coefficient of 23 ppm / ° C. is used as a substrate material, cracks occur in the insulating layer when the filler filling rate is high and the conductor layer thickness is large. By using an aluminum alloy of 19 to 21 ppm / ° C. as a substrate material, even if the filler filling rate is high and the conductor layer thickness is thick, cracks can be prevented, thereby providing high current and high heat generation. It shows that a circuit board on which electronic components can be mounted is obtained.
高発熱性電子部品を実装する回路基板として、金属板上に無機フィラーを充填したエポキシ樹脂等からなる絶縁層を設け、その上に導体層で回路を形成した金属ベース回路基板が知られている（例えば、特許文献１）。
また、回路基板としては、特許文献２及び３も知られている。
特許文献２には、金属製で板状の基材と、基材の一方の面に積層された絶縁層と、絶縁層に積層された導体層を有し、絶縁層を形成する樹脂が、水添エポキシ樹脂、高分子量エポキシ、又は、ビスフェノールＡ骨格とポリジメチルシロキサン骨格からなるエポキシ−シリコーン共重合体、のうち少なくとも一種類以上からなり、基材がアルミニウムにＳｉ（珪素）を９〜１１％固溶した回路基板が開示されており、基材の線膨張率は、１９〜２１ｐｐｍ／℃になっている。
特許文献３には、金属製で板状の基材と、基材の一方の面に積層された絶縁層と、絶縁層に積層された導体層を有し、基材が、両面またはアルミ基材と絶縁層と接する面にアルマイト処理されたアルミニウム板で、絶縁層が、ポリジメチルシロキサン骨格を有するシリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、エポキシ−シリコーン共重合体のうち少なくとも１種類以上を含む回路基板が開示されており、この文献においても、アルミニウムに珪素を９〜１１％固溶したアルミニウム−珪素板からなる基材が利用されている。
As a circuit board for mounting a highly exothermic electronic component, a metal base circuit board in which an insulating layer made of an epoxy resin or the like filled with an inorganic filler is provided on a metal plate and a circuit is formed thereon with a conductor layer is known. (For example, patent document 1).
Patent Documents 2 and 3 are also known as circuit boards.
Patent Document 2 includes a metal plate-like base material, an insulating layer laminated on one surface of the base material, a conductor layer laminated on the insulating layer, and a resin that forms the insulating layer, It consists of at least one of a hydrogenated epoxy resin, a high molecular weight epoxy, or an epoxy-silicone copolymer composed of a bisphenol A skeleton and a polydimethylsiloxane skeleton. % Circuit board is disclosed, and the linear expansion coefficient of the base material is 19 to 21 ppm / ° C.
Patent Document 3 includes a metal plate-like base material, an insulating layer laminated on one surface of the base material, and a conductor layer laminated on the insulating layer. Circuit board comprising an aluminum plate anodized on the surface in contact with the material and the insulating layer, wherein the insulating layer includes at least one of a silicone resin having a polydimethylsiloxane skeleton, an epoxy-modified silicone resin, and an epoxy-silicone copolymer Also in this document, a base material made of an aluminum-silicon plate in which 9 to 11% of silicon is dissolved in aluminum is used.
Claims (4)
前記基板は、線膨張係数が１９〜２１ｐｐｍ／℃のアルミニウム合金からなり、
前記絶縁層は、樹脂と、無機フィラーとを含み、前記フィラーの充填率は、７０〜７８体積％であり、
前記導体層は、厚さが９０〜３００μｍである、回路基板。 A substrate, an insulating layer formed on the substrate, and a conductor layer formed on the insulating layer;
The substrate is made of an aluminum alloy having a linear expansion coefficient of 19 to 21 ppm / ° C,
The insulating layer includes a resin and an inorganic filler, and a filling rate of the filler is 70 to 78% by volume,
The circuit board, wherein the conductor layer has a thickness of 90 to 300 μm.
Priority Applications (1)
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| JP2012092374A JP2013222770A (en) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | Circuit board and electronic component mounting substrate |
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| JP2013222770A true JP2013222770A (en) | 2013-10-28 |
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| JP (1) | JP2013222770A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021112874A (en) * | 2020-01-20 | 2021-08-05 | 利昌工業株式会社 | Metal base copper-clad laminate |
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- 2012-04-13 JP JP2012092374A patent/JP2013222770A/en active Pending
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