JP5069485B2 - Metal base circuit board - Google Patents

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Description

本発明は金属ベース回路基板、特に、パワーモジュールなどに使用されるパワー半導体素子を搭載する金属ベースを有する回路基板に関する。   The present invention relates to a metal base circuit board, and more particularly to a circuit board having a metal base on which a power semiconductor element used for a power module or the like is mounted.

従来より、パワー半導体素子を搭載する回路基板としてアルミニウムや銅をベース板（ヒートシンク）とし、ベース板上に絶縁層を形成しその上に回路用金属板を形成した金属ベース回路基板が知られている。   Conventionally, there has been known a metal base circuit board in which aluminum or copper is used as a base board (heat sink) as a circuit board on which a power semiconductor element is mounted, an insulating layer is formed on the base board, and a metal plate for circuits is formed thereon. Yes.

特許文献１には、回路用金属板としてアルミニウム板、絶縁層として絶縁性樹脂が用いられた金属ベース基板が開示されている。また、該回路用アルミニウム板の少なくとも絶縁層側にアルマイト層を有し、絶縁樹脂を接着剤として該回路用アルミニウム板と金属ベース板が接着されている。さらには、該アルミニウム回路上に銅、さらにニッケル及び／又はニッケル−金層を設けることが開示されている。   Patent Document 1 discloses a metal base substrate using an aluminum plate as a circuit metal plate and an insulating resin as an insulating layer. The circuit aluminum plate has an alumite layer at least on the insulating layer side, and the circuit aluminum plate and the metal base plate are bonded using an insulating resin as an adhesive. Furthermore, it is disclosed that a copper, nickel and / or nickel-gold layer is provided on the aluminum circuit.

これにより、接着力が高く、半田付け特性、金線を用いたワイヤボンディング性に優れた金属ベース回路基板を提供している。   Thus, a metal base circuit board having high adhesive strength, excellent soldering characteristics, and wire bonding using a gold wire is provided.

特許文献２には、ベース板（ヒートシンク）として、ベース板本体と、このベース板本体の表面に形成されたシリカコーティング層及び／又はアルミナ層からなる絶縁層とを備え、この絶縁層には回路が積層接着されている。上記ベース板本体は（２．０〜１０．０）×１０-6／℃の低い熱膨張係数を有するものであり、具体的にはＣｕ／Ｍｏ／Ｃｕのクラッド材、Ｃｕ／ＣｕＯ、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＣ、ＣｕＳｉＣなどの複合材料などで形成されている。更に上記回路は９９．５％以上の純度のＡｌ合金により形成され、前記絶縁層とはＡｌ系のろう材により積層接着されている。
特開平１０−３３５７６９号 特開２００３−７８９５号 Patent Document 2 includes, as a base plate (heat sink), a base plate main body and an insulating layer made of a silica coating layer and / or an alumina layer formed on the surface of the base plate main body. Are laminated. The base plate main body has a low thermal expansion coefficient of (2.0 to 10.0) × 10 −6 / ° C., specifically, a Cu / Mo / Cu clad material, Cu / CuO, AlSiC, It is formed of a composite material such as AlC or CuSiC. Further, the circuit is made of an Al alloy having a purity of 99.5% or more, and is laminated and bonded to the insulating layer with an Al-based brazing material.
JP-A-10-335769 JP 2003-7895

しかしながら、従来の樹脂を絶縁層として用いる金属ベース回路基板は、樹脂の熱伝導率が低いため（数Ｗ／ｍＫ）、半導体素子の熱を十分に逃がせず、特に大容量のパワー半導体素子に用いることは難しい。   However, a metal base circuit board using a conventional resin as an insulating layer has a low thermal conductivity of resin (several W / mK), and therefore does not sufficiently release the heat of the semiconductor element, and is used particularly for a large-capacity power semiconductor element. It ’s difficult.

また、ベース板として前記低熱膨張係数の材料を用いることは、ベース板としての部材の加工が難しい。すなわち、Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕのクラッド材では圧延により部材を作製する必要があり、またＡｌＳｉＣなどはＡｌを含浸させる工程があり、それぞれ製造技術的に難しい面を持っている。さらには、表面にアルミナを形成させるタイプのものでは、部材表面にＡｌをコーティングする工程も必要である。これらは、原料、製造の両面でコストがかかる原因となる。   Moreover, it is difficult to process the member as the base plate by using the low thermal expansion coefficient material as the base plate. That is, it is necessary to produce a member by rolling with a Cu / Mo / Cu clad material, and AlSiC or the like has a step of impregnating Al, and each has difficulties in terms of manufacturing technology. Further, in the type in which alumina is formed on the surface, a step of coating the surface of the member with Al is also necessary. These cause cost in terms of both raw materials and production.

本発明の目的は、アルミニウムベース板上にアルミナ層を形成し、所定の厚さの回路用アルミニウム板をアルミニウムろう材で接合することにより、熱伝導性が良く、安価な金属ベース回路基板を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an inexpensive metal base circuit board having good thermal conductivity by forming an alumina layer on an aluminum base board and joining an aluminum board for circuit with a predetermined thickness with an aluminum brazing material. There is to do.

本発明の金属ベース回路基板は、表面にアルミナ層が形成されたアルミニウムベース板と、前記アルミナ層上にアルミニウム系のろう材を介して、接合された厚さが０．３〜０．９ｍｍの回路用アルミニウム板とより成り、前記アルミナ層の厚さが５０〜１５０μｍであり、前記アルミナ層が陽極酸化によって形成されたアルマイト層であり、前記アルミニウムベース板の厚さが０．３〜２．０ｍｍであり、前記アルミニウムベース板及び前記回路用アルミニウム板の材質が、質量％で９９．５％以上のアルミニウムからなる純アルミニウム板またはアルミニウム合金であることを特徴とする。
The metal base circuit board of the present invention has an aluminum base plate having an alumina layer formed on the surface thereof, and a thickness of 0.3 to 0.9 mm bonded via an aluminum brazing material on the alumina layer. The alumina layer has a thickness of 50 to 150 μm, the alumina layer is an anodized layer formed by anodization, and the aluminum base plate has a thickness of 0.3 to 2.0 mm der is, the material of the aluminum base plate and the circuit aluminum plate is a pure aluminum plate or said aluminum alloy der Rukoto consisting of 99.5% or more of aluminum in mass%.

本発明によれば、熱伝導率が高く放熱性及び製造性に優れた安価な金属ベース回路基板を提供することができる。   According to the present invention, an inexpensive metal base circuit board having high thermal conductivity and excellent heat dissipation and manufacturability can be provided.

以下図面によって本発明の金属ベース回路基板を説明する。   The metal base circuit board of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明においては図１及び図２に示すようにアルミニウムベース板１の全面或いは部分的に酸化アルミニウム層（アルミナ層）２を５０〜１５０μｍの厚さで設ける。アルミナ層が５０μｍ未満であると耐電圧が小さく電気的信頼性が十分にとれず、また１５０μｍを超えると放熱性が十分でなくなるからである。さらに大電流、高耐圧を扱うパワー半導体素子を本発明の金属ベース回路基板に搭載する場合は、５０〜１５０μｍが好ましい。また、陽極酸化によりアルミナ層を形成するときは、膜厚を大きくするのが難しい場合があり、５０〜１２０μｍ程度の厚さが好ましい。
In the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, an aluminum oxide layer (alumina layer) 2 having a thickness of 50 to 150 μm is provided on the entire surface or part of the aluminum base plate 1. This is because if the alumina layer is less than 50 μm, the withstand voltage is small and the electrical reliability is not sufficient, and if it exceeds 150 μm, the heat dissipation is not sufficient. Furthermore, when mounting the power semiconductor element which handles a large current and a high withstand voltage on the metal base circuit board of the present invention, 50 to 150 μm is preferable. Further, when the alumina layer is formed by anodic oxidation, it may be difficult to increase the film thickness, and a thickness of about 50 to 120 μm is preferable.

アルミニウムベース板１の厚さは０．３〜２．０ｍｍとし、機械的な強度と熱伝導性及びヒートサイクル後の絶縁性の関係から０．５〜２ｍｍ程度とするのが好ましい。厚さが小さいと機械的強度が小さく、金属ベース回路基板として強度が不足し部品実装等の工程で変形するおそれがある。また厚さが厚すぎるとヒートサイクルによる熱応力により前記アルミナ層にクラックが発生し絶縁破壊が発生するおそれがある。
The thickness of the aluminum base plate 1 is preferably 0.3 to 2.0 mm, and preferably about 0.5 to 2 mm from the relationship between mechanical strength, thermal conductivity, and insulation after heat cycle. If the thickness is small, the mechanical strength is low, the strength is insufficient as a metal base circuit board, and there is a risk of deformation in a process such as component mounting. On the other hand, if the thickness is too thick, cracks may occur in the alumina layer due to thermal stress due to heat cycle, and dielectric breakdown may occur.

アルミニウムベース板１及びこのアルミニウム板１に接合される回路用アルミニウム板４の組成として、アルミニウムの質量％が９９．５％以上の純アルミニウム板またはアルミニウム合金板を用いることが好ましい。添加元素により熱伝導率が低下するため、純度の高いものが好ましい。すなわち、９９．７％以上、さらには９９．９％以上のアルミニウム板が好ましい。   As a composition of the aluminum base plate 1 and the circuit aluminum plate 4 joined to the aluminum plate 1, it is preferable to use a pure aluminum plate or an aluminum alloy plate in which the mass% of aluminum is 99.5% or more. Since the thermal conductivity is lowered by the additive element, a high purity is preferable. That is, an aluminum plate of 99.7% or more, more preferably 99.9% or more is preferable.

アルミナ層２はアルミニウムベース板１と、回路用アルミニウム板４に形成される回路パターン間の絶縁層となる。このアルミナ層２はアルミニウムベース板１を陽極酸化処理により形成することが好ましい。部分的にアルミナ層２を形成するときには陽極酸化処理の不要な部分をレジストを使用しマスキングすれば良い。陽極酸化処理により硬質アルマイト（ビッカース硬さ：約４００〜５５０Ｈｖ）を得ることが好ましく、さらに封孔処理をすることが好ましい。それは普通アルマイト（ビッカース硬度：約１５０〜３５０Ｈｖ）と比べ耐電圧が高く、また封孔処理をすることによっても絶縁の信頼性を上げることができるからである。   The alumina layer 2 serves as an insulating layer between circuit patterns formed on the aluminum base plate 1 and the circuit aluminum plate 4. The alumina layer 2 is preferably formed by anodizing the aluminum base plate 1. When the alumina layer 2 is partially formed, a portion that does not require anodization may be masked using a resist. It is preferable to obtain hard anodized (Vickers hardness: about 400 to 550 Hv) by anodizing treatment, and it is preferable to perform sealing treatment. This is because the withstand voltage is higher than that of ordinary alumite (Vickers hardness: about 150 to 350 Hv), and the reliability of insulation can be increased by sealing treatment.

前記アルミナ層２上に、スクリーン印刷機を用いてペースト状のＡｌ系ろう材を塗布し、あるいは箔状のＡｌ系ろう材３を搭載し、その上に回路用アルミニウム板４をのせ、十分に密着させながら５７０〜６００℃程度の温度まで加熱、接合する。Ａｌ系ろう材としてはＡｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等、市販されているものが好適に使用できる。   On the alumina layer 2, a paste-like Al-based brazing material is applied using a screen printing machine, or a foil-like Al-based brazing material 3 is mounted, and a circuit aluminum plate 4 is placed thereon. It heats and joins to the temperature of about 570-600 degreeC, making it adhere. As the Al-based brazing material, commercially available materials such as Al-Si and Al-Si-Mg can be preferably used.

回路用アルミニウム板の厚さは０．３〜０．９ｍｍの範囲が良い。厚さが薄すぎると、チップを搭載し通電した際に、電気抵抗や熱容量が不足する場合があるからである。また、厚すぎるとヒートサイクルが付加されたときに、アルミナ層との熱膨脹率の差から発生する熱応力により、アルミナ層にクラックが発生し、ベース板のアルミニウムとの間の絶縁が破壊される恐れがある。したがって、前記範囲の厚さが好ましく、０．３〜０．６ｍｍがさらに好ましい。 The thickness of the aluminum plate for circuits is preferably in the range of 0.3 to 0.9 mm. This is because if the thickness is too thin, the electrical resistance and heat capacity may be insufficient when the chip is mounted and energized. If the thickness is too thick, when the heat cycle is applied, cracks occur in the alumina layer due to the thermal stress generated from the difference in thermal expansion coefficient with the alumina layer, and the insulation between the base plate and aluminum is destroyed. There is a fear. Therefore, the thickness in the above range is preferable, and 0.3 to 0.6 mm is more preferable.

次に回路用アルミニウム板４の表面等に、印刷法あるいはラミネート法によりレジストを使いマスキングし、エッチング液（例えば塩化鉄系薬液）を使いエッチングし、回路パターンを形成する。あるいは回路用アルミニウム板を予め回路パターン形状に加工しておき、前記ろう材３で接合することにより、前記レジスト、エッチングの工程を省略しても良い。   Next, the surface of the circuit aluminum plate 4 is masked using a resist or printing method using a resist, and etched using an etching solution (for example, an iron chloride chemical solution) to form a circuit pattern. Alternatively, the resist and etching steps may be omitted by processing a circuit aluminum plate in advance into a circuit pattern shape and joining with the brazing material 3.

さらに回路パターンの部分に無電解めっき、あるいは電解めっき５を施す。このめっきはニッケルまたはニッケルの合金めっきまたは銅めっき、金めっき等が半田付けを可能にする意味で好ましい。この中でも比較的安価で、経時変化による半田付け性（半田濡れ性）の劣化の小さいニッケルまたはニッケル合金めっきが好ましい。この場合めっきの前処理は亜鉛置換（ジンケートあるいはダブルジンケート処理）が無電解めっき、電解めっきのいずれの場合も好ましい。亜鉛置換によるめっき前処理（活性化処理）はパラジウムによる活性化処理をした場合よりも、アルミニウムとめっきの密着強度が高く信頼性に優れるからである。また無電解めっきの方が、回路パターンそれぞれに電極をとらずに各回路パターン（アイランド）にめっきできるので好ましい。めっき層は、半田濡れ性を確保し、且つめっきに発生する応力を低減するために、１〜６μｍが好ましく、２〜５μｍがさらに好ましい。また無電解めっきの場合、アルミニウムベース板は陽極酸化処理しているのでベース板にめっきがつかないので、めっきのためのマスキングが不要となり好ましい。   Further, electroless plating or electrolytic plating 5 is applied to the circuit pattern portion. For this plating, nickel or nickel alloy plating, copper plating, gold plating or the like is preferable in terms of enabling soldering. Among these, nickel or nickel alloy plating which is relatively inexpensive and has a small deterioration in solderability (solder wettability) due to a change with time is preferable. In this case, as the pretreatment for plating, zinc substitution (zincate or double zincate treatment) is preferable in both cases of electroless plating and electrolytic plating. This is because the pretreatment for plating by zinc substitution (activation treatment) has higher adhesion strength between aluminum and plating and is more reliable than the case of activation treatment by palladium. Further, electroless plating is preferable because each circuit pattern (island) can be plated without taking an electrode for each circuit pattern. The plating layer is preferably 1 to 6 μm, and more preferably 2 to 5 μm, in order to ensure solder wettability and reduce stress generated in plating. In the case of electroless plating, since the aluminum base plate is anodized, the base plate cannot be plated. Therefore, masking for plating is not necessary, which is preferable.

なお、回路パターンをエッチングにより作成する場合、エッチング前の回路用金属板に全面めっきしてからエッチングすると、めっき被膜がエッチングの邪魔をしてエッチングされにくくなる。エッチングをする箇所は部分的にめっきをしない処理をしてからエッチングをすることも考えられるが、めっきのためのマスキングが必要となり、工程が増えるので好ましくない。したがって、エッチングにより回路パターンを形成した後に無電解めっき（例えばＮｉ−Ｐめっき）を実施するのが好ましく、このときアルミニウムベース板は陽極酸化処理されているので、無電解めっきの場合ベース板にめっきを付けず回路パターンのみめっきを形成することができるので、工程上好ましい。   When the circuit pattern is formed by etching, if the entire surface of the circuit metal plate before etching is plated and then etched, the plating film interferes with etching and is difficult to be etched. Although it is conceivable that etching is performed after the portion not etched is partially plated, masking for plating is required, which increases the number of processes, which is not preferable. Therefore, it is preferable to perform electroless plating (for example, Ni-P plating) after forming a circuit pattern by etching. At this time, since the aluminum base plate is anodized, the base plate is plated in the case of electroless plating. Since only the circuit pattern can be formed without attaching, the process is preferable.

以上の構造の金属ベース回路基板を絶縁油に浸漬し、電極を回路パターンと、ベース板にそれぞれ取り付け、交流電圧を１分間印加する試験（リーク電流０．５ｍＡ未満）において、アルミナ層の厚さが５０μｍで３ｋＶ以上、７５μｍで５ｋＶ以上、１５０μｍで７ｋＶ以上の絶縁耐圧を有することがわかった。また、以上の構造の金属ベース回路基板によって、熱伝導率が高く放熱性に優れた安価な金属ベース回路基板を提供することができる。熱伝導率は樹脂を絶縁層としたものは数Ｗ／ｍＫであったが、本発明によると３０Ｗ／ｍＫ程度となり、従来のクラッドや含浸材などの特別なベース板の材質が不要であるので、安価に製造することができる。   The thickness of the alumina layer in a test (leakage current less than 0.5 mA) in which a metal base circuit board having the above structure is immersed in insulating oil, electrodes are attached to the circuit pattern and the base plate, respectively, and an AC voltage is applied for 1 minute Has a dielectric strength of 3 kV or more at 50 μm, 5 kV or more at 75 μm, and 7 kV or more at 150 μm. In addition, the metal base circuit board having the above structure can provide an inexpensive metal base circuit board having high thermal conductivity and excellent heat dissipation. The thermal conductivity of the resin insulation layer was several W / mK. However, according to the present invention, it becomes about 30 W / mK, and a special base plate material such as a conventional clad or impregnating material is unnecessary. Can be manufactured inexpensively.

本発明においては、アルミニウムベース板１として純アルミニウム板（９９．９％Ａｌ）の縦１００×横５０ｍｍで厚さが０．３ｍｍのものを準備した。また、アルミニウムベース板１の表面に陽極酸化処理により厚さが７５μｍ、ビッカース硬質が 約５００Ｈｖの硬質アルミナ（酸化アルミニウム）層２（硬質アルマイト層）を設けた。さらに封孔処理を行った。このアルミナ層２の上にスクリーン印刷機を用いてペースト状のＡｌ−Ｓｉ系ろう材（Ａｌ：８７．５ｗｔ％、Ｓｉ：１２．５ｗｔ％）３をベース板１の中央部に８０ｍｍ×３０ｍｍの長方形形状に印刷し、８０℃で乾燥後、その上にかぶさるように８０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さが０．３ｍｍの長方形のパターン形状のアルミニウム板４を載せ、十分にこれらを密着させながら真空炉で６００℃で加熱し、接合させて基板を形成した。   In the present invention, a pure aluminum plate (99.9% Al) having a length of 100 × width of 50 mm and a thickness of 0.3 mm was prepared as the aluminum base plate 1. Further, a hard alumina (aluminum oxide) layer 2 (hard anodized layer) having a thickness of 75 μm and a Vickers hardness of about 500 Hv was provided on the surface of the aluminum base plate 1 by anodization. Further, sealing treatment was performed. A paste-like Al—Si brazing material (Al: 87.5 wt%, Si: 12.5 wt%) 3 is placed on the central portion of the base plate 1 on the alumina layer 2 using a screen printing machine. Printed in a rectangular shape, dried at 80 ° C., and then placed on an aluminum plate 4 having a rectangular pattern shape of 80 mm × 30 mm and a thickness of 0.3 mm so as to cover it, and in a vacuum furnace while adhering them sufficiently The substrate was formed by heating at 600 ° C. and bonding.

次に、この基板にスクリーン印刷によりレジストを使い３０×２０ｍｍの２個の回路パターン（パターン間隔１ｍｍ）が基板中央に形成されるようにマスキングし、塩化鉄溶液を使いエッチングし、同形状の回路パターンを形成した。さらに回路パターン部分に無電解ニッケル−リンめっき５（前処理：亜鉛置換）を施し、金属ベース回路基板を作製した。   Next, this substrate is masked so that two circuit patterns (pattern spacing of 1 mm) of 30 x 20 mm are formed in the center of the substrate using a resist by screen printing, etched using an iron chloride solution, and the circuit of the same shape A pattern was formed. Furthermore, electroless nickel-phosphorus plating 5 (pretreatment: zinc substitution) was applied to the circuit pattern portion to produce a metal base circuit board.

金属ベース回路基板を絶縁油（フロリナート）に浸漬し、電極を回路用アルミニウム板４と、ベース板１のアルミニウムにそれぞれに取り付け、交流電圧を１分間印加した。このとき、リーク電流が０．５ｍＡ未満であって３ｋＶで絶縁が保たれたものを○、保たれなかったものを×として表１に示した。   The metal base circuit board was immersed in insulating oil (Fluorinert), the electrodes were attached to the circuit aluminum plate 4 and the aluminum of the base plate 1, and an AC voltage was applied for 1 minute. At this time, the case where the leakage current was less than 0.5 mA and the insulation was maintained at 3 kV was shown as ◯, and the case where the leakage was not kept was shown as Table 1.

Figure 0005069485
Figure 0005069485

さらに、ヒートサイクルを１００回繰り返した後の絶縁性についても同様に表１に示した。なお、ヒートサイクルは−４０℃×３０分→室温×１０分→１２５℃×３０分→室温×１０分を１サイクルとし、気中で行った。   Further, Table 1 shows the insulating properties after repeating the heat cycle 100 times. The heat cycle was carried out in the air with -40 ° C. × 30 minutes → room temperature × 10 minutes → 125 ° C. × 30 minutes → room temperature × 10 minutes as one cycle.

このとき、前記絶縁試験と同じ条件で３ｋＶで絶縁が保たれたものを同じく○、保たれなかったものを×として表１に示した。   At this time, those in which the insulation was maintained at 3 kV under the same conditions as in the insulation test are shown in Table 1, and the cases in which the insulation was not maintained are shown in Table 1.

アルミニウムベース板１の厚さを０．５ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was set to 0.5 mm.

アルミニウムベース板１の厚さを１．０ｍｍとしたことを除いて実施例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was 1.0 mm, and the insulation properties were examined and shown in Table 1.

アルミニウムベース板１の厚さを１．５ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was set to 1.5 mm.

回路用アルミニウム板４とアルミニウムベース板１の厚さを夫々０．６ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of each of the circuit aluminum plate 4 and the aluminum base plate 1 was 0.6 mm. .

アルミニウムベース板１の厚さを１．０ｍｍとしたことを除いて、実施例５と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was 1.0 mm.

アルミニウムベース板１の厚さを１．５ｍｍとしたことを除いて、実施例５と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was 1.5 mm.

アルミニウムベース板１の厚さを２．０ｍｍとしたことを除いて、実施例５と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was set to 2.0 mm.

アルミナ層２の厚さを５０μｍとしたことを除いて、実施例６と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 6 except that the thickness of the alumina layer 2 was set to 50 μm.

アルミナ層２の厚さを１５０μｍとしたことを除いて、実施例９と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 9 except that the thickness of the alumina layer 2 was set to 150 μm.

回路用アルミニウム板４とアルミニウムベース板１の厚さを夫々０．９ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of each of the circuit aluminum plate 4 and the aluminum base plate 1 was 0.9 mm. .

アルミニウムベース板１の厚さを１．５ｍｍとしたことを除いて、実施例１１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 11 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was set to 1.5 mm.

アルミニウムベース板１の厚さを２．０ｍｍとしたことを除いて、実施例１１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 11 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was set to 2.0 mm.

厚さが０．６ｍｍのアルミニウムベース板１の形状を図３に示すように裏面の周囲部分のみ幅１０ｍｍにわたり厚さ２ｍｍの枠６のある形状としたことを除いて実施例５と同様に金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表２に示した。   The shape of the aluminum base plate 1 having a thickness of 0.6 mm is the same as in Example 5 except that the shape of the frame 6 having a thickness of 2 mm over the width of 10 mm is formed only in the peripheral portion of the back surface as shown in FIG. A base circuit board was prepared and its insulation was examined and shown in Table 2.

Figure 0005069485
Figure 0005069485

以下、他の実施例を説明する。     Other embodiments will be described below.

図４に示すように厚さ０．６ｍｍのアルミニウムベース板１の裏面に高さ５ｍｍ、幅３ｍｍ、間隔３ｍｍの短冊状のフィン７を形成したことを除いて実施例５と同様に金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表２に示した。   As shown in FIG. 4, the metal base circuit is the same as in Example 5 except that strip-like fins 7 having a height of 5 mm, a width of 3 mm, and a spacing of 3 mm are formed on the back surface of the 0.6 mm thick aluminum base plate 1. A substrate was prepared and its insulation was examined and shown in Table 2.

（比較例１） (Comparative Example 1)

回路用アルミニウム板４の厚さを１．２ｍｍ、アルミニウムベース板１の厚さを１．５ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the circuit aluminum plate 4 was 1.2 mm and the thickness of the aluminum base plate 1 was 1.5 mm. The results are shown in Table 1.

（比較例２） (Comparative Example 2)

アルミニウムベース板１の厚さを２．０ｍｍとしたことを除いて、比較例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was set to 2.0 mm.

（比較例３） (Comparative Example 3)

アルミナ層２の厚さを１５０μｍとしたことを除いて、比較例２と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Comparative Example 2 except that the thickness of the alumina layer 2 was set to 150 μm.

表１に示すように回路用アルミニウム板４の厚さを、０．３ｍｍ（実施例１〜４）、０．６ｍｍ（実施例５〜１０、１４、１５）、０．９ｍｍ（実施例１１〜１３）、１．２ｍｍ（比較例１〜３）と大きくした試験を行ったが、回路用アルミニウム板４の厚さが１．２ｍｍの場合、上記のような絶縁性は保たれないことがわかった。これは、回路用アルミニウム板４をアルミニウムベース板１にろう材で接合したときの熱応力により、表面のアルミナ層２が破壊して絶縁性が保たれなかったと推測される。   As shown in Table 1, the thickness of the circuit aluminum plate 4 is 0.3 mm (Examples 1 to 4), 0.6 mm (Examples 5 to 10, 14, 15), and 0.9 mm (Examples 11 to 11). 13) and 1.2 mm (Comparative Examples 1 to 3) were tested, but when the thickness of the circuit aluminum plate 4 was 1.2 mm, the above insulation was not maintained. It was. This is presumed that the surface alumina layer 2 was broken by the thermal stress when the circuit aluminum plate 4 was joined to the aluminum base plate 1 with a brazing material, and the insulation was not maintained.

また、実施例５の基板の回路パターン上にセラミックヒーターを半田付けし、さらにこれに熱電対を取り付け、その丁度反対側にあたるベース板１にも熱電対を埋め込み、絶縁体部分の熱抵抗を測定し、そこから絶縁体部分の熱伝導率を算出したところ、３０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率であることが確認された。   In addition, a ceramic heater is soldered on the circuit pattern of the substrate of Example 5, a thermocouple is attached to this, and a thermocouple is embedded in the base plate 1 just on the opposite side to measure the thermal resistance of the insulator portion. And when the heat conductivity of the insulator part was computed from there, it was confirmed that it is 30 W / mK or more.

（比較例４） (Comparative Example 4)

アルミニウムベース板１の厚さ８．０ｍｍとしたことを除いて、実施例５と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was 8.0 mm.

（比較例５） (Comparative Example 5)

アルミニウムベース板１の厚さ８．０ｍｍとしたことを除いて、比較例１と同様にして金属ベース回路基板を作成し、その絶縁性を調べ表１に示した。   A metal base circuit board was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the thickness of the aluminum base plate 1 was 8.0 mm.

比較例４においてはヒートサイクル後の、比較例５においてはサンプル作製後とヒートサイクル後のいずれも、それぞれ絶縁性に問題があることがわかった。   In Comparative Example 4, it was found that there was a problem in insulation both after the heat cycle and in Comparative Example 5 after the sample preparation and after the heat cycle.

本発明の金属ベース回路基板の斜視図である。It is a perspective view of the metal base circuit board of this invention. 本発明の金属ベース回路基板の断面図である。It is sectional drawing of the metal base circuit board of this invention. 本発明の他の実施例における金属ベース回路基板の断面図である。It is sectional drawing of the metal base circuit board in the other Example of this invention. 本発明の更に他の実施例における金属ベース回路基板の断面図である。It is sectional drawing of the metal base circuit board in other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ アルミニウムベース板
２ アルミナ層
３ ろう材
４ 回路用アルミニウム板
５ ニッケルめっき
６ 枠
７ フィン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum base board 2 Alumina layer 3 Brazing material 4 Aluminum board for circuits 5 Nickel plating 6 Frame 7 Fin

Claims (3)

表面にアルミナ層が形成されたアルミニウムベース板と、前記アルミナ層上にアルミニウム系のろう材を介して、接合された厚さが０．３〜０．９ｍｍの回路用アルミニウム板とより成り、前記アルミナ層の厚さが５０〜１５０μｍであり、前記アルミナ層が陽極酸化によって形成されたアルマイト層であり、前記アルミニウムベース板の厚さが０．３〜２．０ｍｍであり、前記アルミニウムベース板及び前記回路用アルミニウム板の材質が、質量％で９９．５％以上のアルミニウムからなる純アルミニウム板またはアルミニウム合金であることを特徴とする金属ベース回路基板。 An aluminum base plate having an alumina layer formed on the surface, and an aluminum plate for circuit having a thickness of 0.3 to 0.9 mm joined via an aluminum-based brazing material on the alumina layer, The alumina layer has a thickness of 50 to 150 μm, the alumina layer is an anodized layer formed by anodization, the aluminum base plate has a thickness of 0.3 to 2.0 mm , and the aluminum metal base circuit board material of the base plate and the circuit aluminum plate, to pure aluminum plate or said aluminum alloy der Rukoto consisting of 99.5% or more of aluminum in mass%. 前記アルマイト層が硬質アルマイト層であることを特徴とする請求項１記載の金属ベース回路基板。 2. The metal base circuit board according to claim 1, wherein the alumite layer is a hard alumite layer . 前記アルマイト層が封孔処理されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の金属ベース回路基板。 3. The metal base circuit board according to claim 1, wherein the alumite layer is sealed .
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