JP6479382B2 - Metal base substrate - Google Patents

Metal base substrate Download PDF

Info

Publication number
JP6479382B2
JP6479382B2 JP2014192734A JP2014192734A JP6479382B2 JP 6479382 B2 JP6479382 B2 JP 6479382B2 JP 2014192734 A JP2014192734 A JP 2014192734A JP 2014192734 A JP2014192734 A JP 2014192734A JP 6479382 B2 JP6479382 B2 JP 6479382B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal base
base substrate
layer
heat dissipation
copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014192734A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016063201A (en
Inventor
浩市 鈴木
浩市 鈴木
育己 林
育己 林
Original Assignee
株式会社愛工機器製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社愛工機器製作所 filed Critical 株式会社愛工機器製作所
Priority to JP2014192734A priority Critical patent/JP6479382B2/en
Publication of JP2016063201A publication Critical patent/JP2016063201A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6479382B2 publication Critical patent/JP6479382B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は金属ベース基板に関し、特に、層間剥離の抑制と高放熱性とを両立した金属ベース基板に関するものである。   The present invention relates to a metal base substrate, and more particularly to a metal base substrate which achieves both suppression of delamination and high heat dissipation.

回路パターンが形成される回路層と樹脂からなる絶縁層とが積層された電気回路基板においては、回路パターンに取り付けられた電気部品の動作によって回路層に生じる熱を効率よく放出することを目的として、絶縁層の回路層とは反対の面に金属からなる放熱層を備える金属ベース基板がある。例えば特許文献１には、金属製の放熱板上に絶縁層を介して回路用金属層が形成された金属ベース回路基板が記載されている。   In an electric circuit board in which a circuit layer on which a circuit pattern is formed and an insulating layer made of resin are laminated, the purpose is to efficiently release the heat generated in the circuit layer by the operation of the electric component attached to the circuit pattern. There is a metal base substrate provided with a heat dissipation layer made of metal on the surface of the insulating layer opposite to the circuit layer. For example, Patent Document 1 describes a metal base circuit board in which a circuit metal layer is formed on a metal heat sink via an insulating layer.

このような金属ベース基板（金属ベース回路基板）において回路層に生じた熱は、絶縁層を介して放熱層へ伝導される。放熱層は前述した通り金属からなるものなので、熱は放熱層を効率よく伝わって、放熱層の開放面から空気中に放出される。放熱層の材料としては、熱伝導率や調達の容易さを考慮してアルミニウムや銅が採用される。   The heat generated in the circuit layer in such a metal base substrate (metal base circuit board) is conducted to the heat dissipation layer through the insulating layer. Since the heat dissipation layer is made of metal as described above, the heat is efficiently conducted through the heat dissipation layer and released to the air from the open surface of the heat dissipation layer. As a material of the heat dissipation layer, aluminum or copper is adopted in consideration of thermal conductivity and easiness of procurement.

近年では、半導体素子の高集積化や配線の過密化によって、高熱を生じる電気回路が増加しており、放熱性のより高い金属ベース基板の要求が高まっている。金属ベース基板に高い放熱性が要求される場合、放熱層の材料としてはアルミニウムよりも熱伝導率の高い銅が採用される（銅の熱伝導率は３８６〜４０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウムの熱伝導率は２２６〜２３７Ｗ／（ｍ・Ｋ））。   In recent years, electrical circuits that generate high heat are increasing due to high integration of semiconductor elements and over-density wiring, and the demand for metal base substrates with higher heat dissipation is increasing. When high heat dissipation is required for the metal base substrate, copper having a thermal conductivity higher than that of aluminum is used as the material of the thermal radiation layer (the thermal conductivity of copper is 386 to 402 W / (m · K), aluminum The thermal conductivity of is 226 to 237 W / (m · K)).

特開２００７−１５０２２４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-150224

しかしながら、放熱層に銅を採用した金属ベース基板においては、放熱層にアルミニウムを採用した場合に比べて、放熱層と絶縁層との接合部分において層間剥離が生じやすい。これは、銅と樹脂との熱膨張率の差が大きいために、温度変化に起因する膨張または収縮の程度が絶縁層と放熱層とで大きく異なることによる。特に、自動車のエンジンルーム等、激しい温度変化に曝される環境において金属ベース基板が使用される場合には、放熱層と絶縁層との剥離が一層生じやすい。   However, in a metal base substrate in which copper is adopted for the heat dissipation layer, delamination is more likely to occur in the joint portion between the heat dissipation layer and the insulating layer than in the case where aluminum is adopted for the heat dissipation layer. This is because the degree of expansion or contraction due to temperature change is largely different between the insulating layer and the heat dissipation layer because the difference in thermal expansion coefficient between copper and resin is large. In particular, when the metal base substrate is used in an environment exposed to severe temperature change such as an automobile engine room, peeling between the heat dissipation layer and the insulating layer is more likely to occur.

一方で、上述の層間剥離を抑制するために放熱層にアルミニウムを採用した場合には、アルミニウムの熱伝導率が銅より低いことから、金属ベース基板全体の放熱性が低下してしまう。このように、放熱層の材料として、銅を採用して放熱性を高めた場合には層間剥離を生じやすくなり、アルミニウムを採用して層間剥離を抑制した場合には放熱性が損なわれてしまう。よって、金属ベース基板において放熱性の向上と層間剥離の抑制とを両立できないとの問題点があった。   On the other hand, when aluminum is used for the heat dissipation layer in order to suppress the above-described delamination, the heat conductivity of the entire metal base substrate is reduced because the heat conductivity of aluminum is lower than that of copper. Thus, when heat dissipation is enhanced by adopting copper as the material of the heat dissipation layer, delamination is likely to occur, and when aluminum is employed to suppress delamination, the heat dissipation is impaired. . Therefore, in the metal base substrate, there is a problem that the improvement of the heat dissipation and the suppression of the delamination can not be simultaneously achieved.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、層間剥離の抑制と高放熱性とを両立した金属ベース基板を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a metal base substrate that achieves both suppression of delamination and high heat dissipation.

この目的を達成するために本発明の金属ベース基板は、回路パターンを形成する導電体からなる回路層と、その回路層に接合され、熱硬化性樹脂が熱硬化されて形成される絶縁層と、その絶縁層の前記回路層に接合される面の反対面に接合され、金属からなる放熱層とが積層されたものにおいて、前記放熱層は、前記絶縁層に接合される面を形成するアルミニウム材と、前記放熱層の開放面を形成する銅材とが接合されたクラッド材で構成され、前記銅材における前記開放面には突起状のフィンが形成され、前記絶縁層は、伝熱性を高めるためのアルミナや二酸化ケイ素による無機フィラーが添加されることで２〜１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有し、その厚みが５０〜２００μｍに形成されていることを特徴とする。 In order to achieve this object, the metal base substrate of the present invention comprises a circuit layer made of a conductor forming a circuit pattern, and an insulating layer which is bonded to the circuit layer and is thermally cured by a thermosetting resin. An insulating layer formed on a surface opposite to the surface to be joined to the circuit layer and laminated with a heat dissipation layer made of metal, the heat dissipation layer forming aluminum to form a surface to be joined to the insulating layer; Material, and a clad material in which a copper material forming the open surface of the heat dissipation layer is joined, a protruding fin is formed on the open surface of the copper material , and the insulating layer has heat conductivity It is characterized in that it has a thermal conductivity of 2 to 12 W / (m · K) and is formed to a thickness of 50 to 200 μm by the addition of an inorganic filler for enhancing alumina or silicon dioxide .

また、前記銅材の厚みが前記放熱層の厚みの７０％以上であることを特徴とする。   The thickness of the copper material is 70% or more of the thickness of the heat dissipation layer.

請求項１記載の金属ベース基板によれば、次の効果を奏する。回路パターンが形成される回路層に熱硬化性樹脂が硬化されて形成される絶縁層が接合され、その絶縁層には、放熱性を高めるための金属からなる放熱層が接合される。絶縁層は、伝熱性を高めるためのアルミナや二酸化ケイ素による無機フィラーが添加されることで２〜１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有し、その厚みが５０〜２００μｍに形成される。これにより、絶縁層に接合された回路層からの熱を絶縁層へ、そして絶縁層から絶縁層に接合された放熱層へと、効率良く伝導させることができる。更に、絶縁層の厚みが５０〜２００μｍに形成されるので、回路層からの熱が長時間、絶縁層に留まることなく放熱層へ伝導されるので、回路層からの熱によって絶縁層が変形し、絶縁層と回路層との接合、または絶縁層と放熱層との接合が剥離してしまうのを抑制できる。また放熱層は、絶縁層に接合されるアルミニウム材と放熱層の開放面を形成する銅材とが接合されたクラッド材で構成される。放熱層において絶縁層に接合される面は、絶縁層を形成する熱硬化性樹脂に熱膨張率が近いアルミニウム材により形成されるので、温度変化による絶縁層と放熱層との剥離を抑制できる。一方、放熱層の開放面は、熱伝導率の高い銅材により形成される。よって、回路層に生じた熱は、絶縁層を介して放熱層のアルミニウム材に伝導され、更にアルミニウム材から熱伝導率のより高い銅材に伝導されて、放熱層の開放面から効率よく放出される。更に、銅材における開放面側には、突起状のフィンが形成されているので、かかるフィンによって銅材の表面積が増加し、放熱性をより高めることができる。従って、絶縁層と放熱層との層間剥離の抑制と、回路層に生じる熱の効率よい放出とを両立できるとの効果がある。また、クラッド材は２種の金属を隙間なく貼り合わせたものであるので、アルミニウム材と銅材との接合部分が剥離する虞がなく、アルミニウム材と銅材との接合部分での熱伝導の損失も小さい。従って、放熱層における層間剥離の防止と熱伝導の損失の抑制との効果がある。 According to the metal base substrate of Claim 1, the following effect is produced. An insulating layer formed by curing a thermosetting resin is joined to a circuit layer on which a circuit pattern is formed, and a heat dissipation layer made of metal for enhancing heat dissipation is joined to the insulating layer. The insulating layer has a thermal conductivity of 2 to 12 W / (m · K) and is formed to a thickness of 50 to 200 μm by the addition of an inorganic filler of alumina or silicon dioxide to enhance heat conductivity. . Thus, the heat from the circuit layer joined to the insulating layer can be efficiently conducted to the insulating layer, and from the insulating layer to the heat dissipation layer joined to the insulating layer. Furthermore, since the thickness of the insulating layer is 50 to 200 μm, the heat from the circuit layer is conducted to the heat dissipation layer without staying in the insulating layer for a long time, so the heat from the circuit layer deforms the insulating layer. It is possible to suppress separation of the bonding between the insulating layer and the circuit layer, or the bonding between the insulating layer and the heat dissipation layer. The heat dissipation layer is formed of a clad material in which an aluminum material bonded to the insulating layer and a copper material forming the open surface of the heat dissipation layer are bonded. The surface of the heat dissipation layer to be bonded to the insulating layer is formed of an aluminum material having a thermal expansion coefficient close to that of the thermosetting resin forming the insulating layer, so peeling between the heat dissipation layer and the insulating layer due to temperature change can be suppressed. On the other hand, the open surface of the heat dissipation layer is formed of a copper material having a high thermal conductivity. Therefore, the heat generated in the circuit layer is conducted to the aluminum material of the heat dissipation layer through the insulating layer, and further conducted to the copper material having a higher thermal conductivity from the aluminum material, and efficiently released from the open surface of the heat dissipation layer. Be done. Furthermore, since a projecting fin is formed on the open surface side of the copper material, the surface area of the copper material can be increased by such a fin, and heat dissipation can be further enhanced. Therefore, there is an effect that suppression of delamination between the insulating layer and the heat dissipation layer can be compatible with efficient release of heat generated in the circuit layer. Further, since the clad material is formed by bonding two metals without a gap, there is no possibility that the bonding portion between the aluminum material and the copper material is peeled off, and the heat conduction at the bonding portion between the aluminum material and the copper material The loss is also small. Therefore, there is an effect of preventing the delamination in the heat dissipation layer and suppressing the loss of heat conduction.

なお、本発明の金属ベース基板としては、回路層に回路パターンが形成されたものであってもよいし、回路層に回路パターンが形成される前のものであってもよい。   The metal base substrate of the present invention may be one in which a circuit pattern is formed in a circuit layer, or may be one before a circuit pattern is formed in a circuit layer.

また、金属材の接合には熱硬化性樹脂の硬化温度より高い温度を要することがあるが、アルミニウム材と銅材とが接合されたクラッド材を採用することで、金属ベース基板の製造工程においてアルミニウム材と銅材とを接合する工程を要さず、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の加温も要さない。従って、金属ベース基板の製造を容易化して、製造コストを低減できるとの効果もある。   In addition, although bonding of a metal material may require a temperature higher than the curing temperature of the thermosetting resin, by employing a clad material in which an aluminum material and a copper material are bonded, in the process of manufacturing a metal base substrate There is no need for the step of joining the aluminum material and the copper material, and no heating above the curing temperature of the thermosetting resin is required. Therefore, there is also an effect that the manufacturing of the metal base substrate can be facilitated and the manufacturing cost can be reduced.

請求項２記載の金属ベース基板によれば、請求項１に記載の金属ベース基板の効果に加え、次の効果を奏する。銅材の厚みは放熱層全体の厚みの７０％以上とされるので、放熱層においては、銅材より熱伝導率の低いアルミニウム材を熱が伝わる距離を短くし、高い熱伝導率を有する銅材を主な熱伝導媒体として効率よく放熱できる。従って、放熱層にアルミニウム材を用いることによる伝熱性の低下を抑制できるとの効果がある。   According to the metal base substrate of the second aspect, in addition to the effect of the metal base substrate of the first aspect, the following effect is exerted. Since the thickness of the copper material is 70% or more of the thickness of the entire heat dissipation layer, in the heat dissipation layer, the heat transfer distance of the aluminum material having a thermal conductivity lower than that of the copper material is shortened, and copper having high thermal conductivity The material can be efficiently dissipated as the main heat transfer medium. Therefore, there is an effect that the heat transfer deterioration can be suppressed by using the aluminum material for the heat dissipation layer.

本発明の金属ベース基板の積層構造を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the laminated structure of the metal base substrate of this invention. 本発明の金属ベース基板を構成する材料を積層して接合する工程を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the process of laminating | stacking and joining the material which comprises the metal base substrate of this invention. 本発明の金属ベース基板に回路パターンとＶ字溝とを形成する工程を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the process of forming a circuit pattern and V-shaped groove in the metal base substrate of this invention.

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して本発明の金属ベース基板の構造を説明する。図１は本発明の金属ベース基板の積層構造を表す模式図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First, the structure of the metal base substrate of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing a laminated structure of the metal base substrate of the present invention.

金属ベース基板１は、銅箔１０とクラッド材３０とが、樹脂材２０を挟んで接合されたものである。換言すれば、金属ベース基板１は銅箔１０と樹脂材２０とクラッド材３０とが積層されたものである。   The metal base substrate 1 is obtained by bonding a copper foil 10 and a clad material 30 with a resin material 20 interposed therebetween. In other words, the metal base substrate 1 is a laminate of the copper foil 10, the resin material 20 and the clad material 30.

銅箔１０は、電気部品が取り付けられる回路パターンが後のエッチング加工によって形成される層を構成するものである。回路パターンの形成方法については図３を参照して後述する。本実施形態の銅箔１０としては、厚みが１２〜６００μｍのものを採用した。   The copper foil 10 constitutes a layer on which a circuit pattern to which an electrical component is attached is formed by etching. The method of forming the circuit pattern will be described later with reference to FIG. As copper foil 10 of this embodiment, a thickness of 12 to 600 μm was adopted.

樹脂材２０は、エポキシ樹脂が加温により熱硬化されたものである。樹脂材２０は、銅箔１０及びクラッド材３０を接合する機能と、銅箔１０とクラッド材３０とを電気的に絶縁する機能と、銅箔１０側の面に生じた熱をクラッド材３０に伝導する機能とを兼ねる。本実施形態の樹脂材２０には、伝熱性を高めるためのアルミナや二酸化ケイ素等の無機フィラーが添加され、２〜１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有するものであって、厚みが５０〜２００μｍのものを採用した。   The resin material 20 is a thermosetting epoxy resin by heating. The resin material 20 has a function of joining the copper foil 10 and the clad material 30, a function of electrically insulating the copper foil 10 and the clad material 30, and heat generated on the surface of the copper foil 10 as a clad material 30. It doubles as a function to conduct. An inorganic filler such as alumina or silicon dioxide for enhancing the heat conductivity is added to the resin material 20 of the present embodiment, and the resin material 20 has a thermal conductivity of 2 to 12 W / (m · K) and a thickness The thing of 50-200 micrometers was employ | adopted.

クラッド材３０は、ともに板状のアルミニウム板３１と銅板３２とが積層して接合されたものである。クラッド材３０では、アルミニウム板３１が露出する面が樹脂材２０に接合され、銅板３２が露出する面がクラッド材３０の開放面とされる。   The clad material 30 is obtained by laminating and joining together a plate-like aluminum plate 31 and a copper plate 32. In the clad material 30, the surface to which the aluminum plate 31 is exposed is bonded to the resin material 20, and the surface to which the copper plate 32 is exposed is the open surface of the clad material 30.

本実施形態のクラッド材３０としては、銅板３１の厚みがクラッド材３０全体の厚みの７０〜９０％の範囲内のものを採用している。銅板３１の厚みをクラッド材３０全体の厚みの７０％以上とすることで、熱伝導率の高い銅板３２がクラッド材３０の厚みに占める割合が大きくなり、熱伝導率の低いアルミニウム板３１の厚みがクラッド材３０の厚みに占める割合が小さくなる。従って、クラッド材３０における伝熱性の低下を抑制できる。なお、クラッド材３０の品質を安定させるためにアルミニウム板３１の厚みをクラッド材３０の厚みの１０％以上としているが、クラッド材３０における伝熱性をより高めるために、アルミニウム板３１の厚みをクラッド材３０の厚みの１０％未満としてもよい。   As the clad material 30 of this embodiment, a copper plate 31 having a thickness of 70 to 90% of the thickness of the entire clad material 30 is employed. By setting the thickness of the copper plate 31 to 70% or more of the total thickness of the clad material 30, the ratio of the copper plate 32 having high thermal conductivity to the thickness of the clad material 30 increases, and the thickness of the aluminum plate 31 having low thermal conductivity The proportion of the thickness of the cladding material 30 becomes small. Therefore, the heat transfer deterioration in the clad material 30 can be suppressed. Although the thickness of the aluminum plate 31 is 10% or more of the thickness of the clad material 30 in order to stabilize the quality of the clad material 30, the thickness of the aluminum plate 31 is clad in order to further enhance the heat conductivity in the clad material 30. It may be less than 10% of the thickness of the material 30.

以上の構成を有する金属ベース基板１においては、銅箔１０の層に生じた熱が樹脂材２０を介してクラッド材３０のアルミニウム板３１へ伝導される。アルミニウム板３１に伝導された熱は更に、熱伝導率の高い銅板３２へ伝導され、銅板３２の開放面（即ち、クラッド材３０の開放面）から放出される。従って、金属ベース基板１においては、銅箔１０に生じた熱を効率よく放出できる。   In the metal base substrate 1 having the above configuration, the heat generated in the layer of the copper foil 10 is conducted to the aluminum plate 31 of the clad material 30 through the resin material 20. The heat conducted to the aluminum plate 31 is further conducted to the copper plate 32 having high thermal conductivity, and is released from the open surface of the copper plate 32 (that is, the open surface of the clad material 30). Therefore, in the metal base substrate 1, the heat generated in the copper foil 10 can be efficiently released.

また、本実施形態の金属ベース基板１の放熱層としては、クラッド材３０を採用した。クラッド材３０は２種の金属が間隙なく強固に接合されたものであるので、アルミニウム板３１と銅板３２との接合部分における剥離を防止できるとともに、その接合部分における熱伝導の損失も抑制できる。また、アルミニウム板３１と銅板３２とが既に接合されたクラッド材３０を用いることで、金属ベース基板１の製造工程においてアルミニウム板３１と銅板３２とを貼り合わせる工程を省略して、製造コストを低減できる。   Further, as the heat dissipation layer of the metal base substrate 1 of the present embodiment, the clad material 30 is adopted. Since the clad material 30 is a material in which two types of metals are firmly joined without a gap, it is possible to prevent the peeling at the joint portion between the aluminum plate 31 and the copper plate 32 and also to suppress the heat conduction loss at the joint portion. In addition, by using the clad material 30 in which the aluminum plate 31 and the copper plate 32 are already bonded, the process of bonding the aluminum plate 31 and the copper plate 32 is omitted in the manufacturing process of the metal base substrate 1 to reduce the manufacturing cost. it can.

また、樹脂材２０を形成するエポキシ樹脂の熱膨張率には、銅の熱膨張率よりアルミニウムの熱膨張率の方が近い。従って、クラッド材３０のアルミニウム板３１が露出する面を樹脂材２０に接合することで、温度変化による樹脂材２０とクラッド材３０との接合部分での剥離を抑制できる。   Further, the coefficient of thermal expansion of aluminum is closer to the coefficient of thermal expansion of the epoxy resin forming the resin material 20 than the coefficient of thermal expansion of copper. Accordingly, by bonding the surface of the clad material 30 on which the aluminum plate 31 is exposed to the resin material 20, it is possible to suppress peeling at the bonding portion between the resin material 20 and the clad material 30 due to temperature change.

次に図２及び図３を参照して金属ベース基板１の製造工程について説明する。まず、図２を参照して、金属ベース基板１の材料を積層して接合する工程を説明する。   Next, the manufacturing process of the metal base substrate 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. First, with reference to FIG. 2, the process of laminating and joining the materials of the metal base substrate 1 will be described.

図２（ａ）には、金属ベース基板１の材料となる部材と、その部材を積層する順を示す。金属ベース基板１における放熱層を構成するクラッド材３０は、前述した通り、アルミニウム板３１と銅板３２とが接合されたクラッド材である。なお、クラッド材３０のアルミニウム板３１が露出する面には、予め化学研磨により微細な凹凸が形成されている。この凹凸は算術平均粗さにして０．５〜１０μｍとすることが望ましい。これにより、後の工程でクラッド材３０と樹脂材２０とが接合された場合に、アンカー効果によって接合強度を高めることができる。   FIG. 2A shows the members to be the material of the metal base substrate 1 and the order in which the members are stacked. The clad material 30 which comprises the thermal radiation layer in the metal base substrate 1 is a clad material with which the aluminum plate 31 and the copper plate 32 were joined as mentioned above. In the surface of the clad material 30 where the aluminum plate 31 is exposed, fine irregularities are formed in advance by chemical polishing. It is desirable that this unevenness be 0.5 to 10 μm in arithmetic mean roughness. As a result, when the clad material 30 and the resin material 20 are bonded in a later step, the bonding strength can be enhanced by the anchor effect.

クラッド材３０はアルミニウム板３１が露出する面を上面とし、その上に金属ベース基板１の絶縁層を構成する未硬化状態の樹脂材２０が重ねられる。樹脂材２０は、前述した通り、エポキシ樹脂で構成されるシート状の材料である。本実施形態の樹脂材２０としては、約１５０℃以上に加温することでエポキシ樹脂がＣステージまで硬化するものを採用した。   The clad material 30 has the upper surface on which the aluminum plate 31 is exposed, and the uncured resin material 20 constituting the insulating layer of the metal base substrate 1 is superimposed thereon. The resin material 20 is a sheet-like material made of epoxy resin as described above. As the resin material 20 of the present embodiment, a resin in which the epoxy resin cures to the C stage by heating to about 150 ° C. or higher was employed.

樹脂材２０の上には、金属ベース基板１の回路層を構成する銅箔１０が重ねられる。図２（ｂ）に以上説明した材料が積層された状態を示し、この積層された状態の部材を以下「積層部材１ａ」と称す。   On the resin material 20, the copper foil 10 which comprises the circuit layer of the metal base substrate 1 is piled up. The state which the material demonstrated above in FIG.2 (b) was laminated | stacked is shown, and the member of this laminated | stacked state is hereafter called "the lamination | stacking member 1a."

次に、積層部材１ａに対して、図２（ｃ）に示す予備接合加工が行われる。予備接合加工は真空環境において行われる。なお、「真空環境」とは大気圧より低く減圧された環境を指す趣旨であり、好適には４２ｈＰａまで減圧した環境であることが望ましい。   Next, the prejoining process shown in FIG. 2C is performed on the laminated member 1a. The prebonding process is performed in a vacuum environment. In addition, "a vacuum environment" is the meaning which refers to the environment pressure-reduced below atmospheric pressure, and it is desirable that it is the environment pressure-reduced suitably to 42 hPa.

積層部材１ａは上面と下面から、即ち、樹脂材２０とクラッド材３０とが接合する図示矢印の方向に０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａに加圧されつつ、エポキシ樹脂がＣステージまで硬化する温度である約１５０℃より低い８０〜１００℃に加温される。この加温によりエポキシ樹脂は、硬化状態からＢステージの範囲内において溶融（ゲル化）され、これによりエポキシ樹脂の粘度が低下する。このように、積層部材１ａが上下から緩やかに加圧されつつエポキシ樹脂が溶融（ゲル化）させられることにより、樹脂材２０とクラッド材３０との間に存在する空気が環境の減圧によって積層部材１ａの外部へ排出され、その結果、樹脂材２０とクラッド材３０とを密着状態とできる。   At a temperature at which the epoxy resin cures to the C stage while being pressurized to 0.5 MPa to 1.0 MPa from the upper surface and the lower surface, that is, in the direction of the illustrated arrow where the resin material 20 and the clad material 30 are bonded. It is warmed to 80 to 100 ° C. which is lower than about 150 ° C. By this heating, the epoxy resin is melted (gelled) within the range of the B stage from the cured state, whereby the viscosity of the epoxy resin is reduced. As described above, the epoxy resin is melted (gelled) while the lamination member 1a is gently pressed from above and below, so that the air existing between the resin material 20 and the cladding material 30 is reduced due to environmental pressure reduction. As a result, the resin material 20 and the clad material 30 can be brought into close contact with each other.

次に、予備接合加工が行われた積層部材１ａに対して、図２（ｄ）に示す接合加工が行われる。接合加工は特に減圧環境で行う必要はないが、減圧環境で行ってもよい。接合加工において積層部材１ａは、樹脂材２０とクラッド材３０とが接合する図示矢印の方向に予備接合加工時より高い２．０〜５．０ＭＰａに加圧されつつ、エポキシ樹脂がＣステージまで硬化する温度以上の１５０〜２５０℃に加温されることによって、樹脂材２０のエポキシ樹脂がＣステージまで硬化される。以上の工程により、積層部材１ａの各材料が接合され、金属ベース基板１が製造される。   Next, the bonding process shown in FIG. 2D is performed on the laminated member 1a on which the preliminary bonding process has been performed. The bonding process is not particularly required to be performed in a reduced pressure environment, but may be performed in a reduced pressure environment. In the bonding process, the epoxy resin hardens to the C stage while being pressurized to 2.0 to 5.0 MPa, which is higher in the direction of the illustrated arrow where the resin material 20 and the clad material 30 bond, than in the preliminary bonding process. The epoxy resin of the resin material 20 is hardened | cured to C stage by heating to 150-250 degreeC more than the temperature to carry out. Each material of the lamination member 1a is joined by the above process, and the metal base substrate 1 is manufactured.

以上説明した予備接合加工と接合加工とによる金属ベース基板１の製造方法によれば、予備接合加工において樹脂材２０とクラッド材３０とが密着された状態とされ、その後、接合加工により樹脂材２０が完全に硬化される。従って、樹脂材２０とクラッド材３０との接合を強固にでき、層間剥離の生じにくい金属ベース基板１を製造できる。   According to the manufacturing method of the metal base substrate 1 by the preliminary bonding process and the bonding process described above, the resin material 20 and the clad material 30 are brought into close contact in the preliminary bonding process, and then the resin material 20 is obtained by the bonding process. Is completely cured. Therefore, the bonding between the resin material 20 and the clad material 30 can be strengthened, and the metal base substrate 1 in which delamination is less likely to occur can be manufactured.

なお、予備接合加工および接合加工における加温の温度は樹脂材２０の材料となる熱硬化性樹脂の性質に応じて適宜設定できるものである。予備接合加工における加温は樹脂材２０の熱硬化性樹脂がＣステージまで硬化する温度より低い温度であればよく、接合加工における加温は樹脂材２０の熱硬化性樹脂がＣステージまで硬化する温度以上の温度であればよい。   The temperature for heating in the pre-joining process and the joining process can be appropriately set in accordance with the property of the thermosetting resin that is the material of the resin material 20. The heating in the pre-joining process may be a temperature lower than the temperature at which the thermosetting resin of the resin material 20 cures to the C-stage, and the heating in the joining process may cure the thermosetting resin of the resin material 20 to the C-stage It is sufficient if the temperature is equal to or higher than the temperature.

また、予備接合加工および接合加工において積層部材１ａにかける圧力は上述の圧力の範囲に限定されるものではなく、予備接合加工においては１．０ＭＰａ以下の圧力であればよく、接合加工においては予備接合加工で積層部材１ａにかけた圧力より高い圧力であればよい。これらの圧力は、材料の性質等に応じて適宜調整することが可能である。   Further, the pressure applied to the laminated member 1a in the pre-joining process and the joining process is not limited to the range of the pressure described above, and the pressure may be 1.0 MPa or less in the pre-joining process. It is sufficient if the pressure is higher than the pressure applied to the laminated member 1a in the bonding process. These pressures can be suitably adjusted according to the property etc. of material.

次に図３を参照して、金属ベース基板１における回路パターンの形成とＶ字溝の形成とについて説明する。図３（ａ）に示す部材は、図２に示す工程により製造された金属ベース基板１の上面にエッチングレジスト５０（フォトレジスト）が貼付されたものである。回路パターンを形成する部分のエッチングレジスト５０に紫外線を照射し、そのエッチングレジスト５０を部分的に硬化させる（パターン露光）。その後、現像液をかけてエッチングレジスト５０の未硬化部分、即ち、回路パターンとして形成しない部分を除去する（現像）。回路パターンとして形成しない部分のエッチングレジスト５０が除去された状態を図３（ｂ）に示す。   Next, with reference to FIG. 3, the formation of the circuit pattern and the formation of the V-shaped groove in the metal base substrate 1 will be described. The member shown in FIG. 3A is obtained by attaching an etching resist 50 (photoresist) on the upper surface of the metal base substrate 1 manufactured by the process shown in FIG. The etching resist 50 in the portion where the circuit pattern is to be formed is irradiated with ultraviolet light to partially cure the etching resist 50 (pattern exposure). Thereafter, a developer is applied to remove the uncured portion of the etching resist 50, that is, the portion which is not formed as a circuit pattern (development). The state in which the etching resist 50 of the part which is not formed as a circuit pattern is removed is shown in FIG.3 (b).

次に、図３（ｂ）の状態となった金属ベース基板１に対してエッチング液をかけ、残存するエッチングレジスト５０から露出した銅箔１０の部分を溶解して図３（ｃ）の状態とする。その後、剥離液により残存するエッチングレジスト５０を除去して図３（ｄ）の状態とし、銅箔１０からなる回路パターンが金属ベース基板１上に形成される。   Next, an etching solution is applied to the metal base substrate 1 in the state of FIG. 3B, and the portion of the copper foil 10 exposed from the remaining etching resist 50 is dissolved to obtain the state of FIG. Do. Thereafter, the etching resist 50 remaining by the stripping solution is removed to obtain the state of FIG. 3D, and a circuit pattern made of the copper foil 10 is formed on the metal base substrate 1.

金属ベース基板１に回路パターンが形成された後、図３（ｅ）に示すように、金属ベース基板１における所望の切断位置に、銅箔１０側およびクラッド材３０側の両面からＶ字溝６０をＶカット加工により形成する。なお、Ｖ字溝６０は、銅箔１０側またはクラッド材３０側のいずれか１面のみに形成するようにしてもよい。Ｖ字溝６０を形成することにより、金属ベース基板１が厚みのあるものであっても、所望の切断位置で容易に切断できる。なお、金属ベース基板１の最終的な切断は、Ｖ字溝６０の箇所を人手で折り曲げることによって行う。また、Ｖカット加工では金型による打ち抜き等に比べて接合部分に大きな衝撃が加わらないので、切断部分での層間剥離を抑制できる。   After the circuit pattern is formed on the metal base substrate 1, as shown in FIG. 3 (e), V-shaped grooves 60 are formed on both sides of the copper foil 10 and the clad material 30 at desired cutting positions on the metal base substrate 1. Is formed by V-cut processing. The V-shaped groove 60 may be formed on only one of the copper foil 10 side and the cladding material 30 side. By forming the V-shaped groove 60, even if the metal base substrate 1 is thick, it can be easily cut at a desired cutting position. The final cutting of the metal base substrate 1 is performed by manually bending the portion of the V-shaped groove 60. Further, in the V-cut processing, since a large impact is not applied to the joint portion as compared with punching or the like by a die, delamination at the cut portion can be suppressed.

以上説明した金属ベース基板１について、発明者らが行った試験では、金属ベース基板１の表面温度を１９０℃に６分間維持した後、２７５℃に加温して６分間維持する温度変化実験において、層間剥離が生じないことが確認された。また、金属ベース基板１のおかれた環境を−４０℃と、１２５℃とを交互に１００回変化させるヒートサイクル実験においても層間剥離が生じないことが確認された。   In the tests conducted by the inventors for the metal base substrate 1 described above, after maintaining the surface temperature of the metal base substrate 1 at 190 ° C. for 6 minutes, in a temperature change experiment in which the surface temperature is heated to 275 ° C. and maintained for 6 minutes. It was confirmed that no delamination occurred. It was also confirmed that delamination does not occur even in a heat cycle experiment in which the environment in which the metal base substrate 1 is placed is alternately changed 100 times at -40 ° C and 125 ° C.

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。   As mentioned above, although the present invention was explained based on an embodiment, the present invention is not limited at all to the above-mentioned embodiment, and it is easy to be variously modifiable in the range which does not deviate from the meaning of the present invention. It can be guessed.

例えば、上記実施形態では、樹脂材２０は熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂で構成されるものであることを説明したが、エポキシ樹脂に代えてポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂などの種々の熱硬化性樹脂を採用することも当然可能である。また、樹脂材２０には無機フィラーが添加されることを説明したが、無機フィラーを添加しないものであってもよい。絶縁層を構成する材料が熱硬化性樹脂からなるものであれば、樹脂材２０とクラッド材３０との層間剥離を防止できるとの本発明の効果は同様だからである。   For example, in the above embodiment, it has been described that the resin material 20 is composed of an epoxy resin as a thermosetting resin, but various thermosetting resins such as polyimide resin and bismaleimide triazine resin may be used instead of the epoxy resin. It is of course also possible to use a resin. Moreover, although it was described that the inorganic filler is added to the resin material 20, the inorganic filler may not be added. This is because the effect of the present invention that the delamination between the resin material 20 and the clad material 30 can be prevented is the same if the material constituting the insulating layer is made of a thermosetting resin.

また、図１に示す金属ベース基板１では、銅箔１０と樹脂材２０との接合および樹脂材２０とクラッド材３０との接合は、それぞれの接合面の全部において接合されるものとしたが、１の層の接合面の一部に他の層の接合面が接合されるものとすることも可能である。例えば、樹脂材２０の面の一部に銅箔１０が接合されたものであってもよいし、クラッド材３０におけるアルミニウム板３１の露出面の一部に樹脂材２０が接合されたものであってもよい。   In addition, in the metal base substrate 1 shown in FIG. 1, the bonding of the copper foil 10 and the resin material 20 and the bonding of the resin material 20 and the cladding material 30 are performed on all bonding surfaces. It is also possible that the bonding surface of another layer is bonded to a part of the bonding surface of one layer. For example, the copper foil 10 may be bonded to a part of the surface of the resin material 20, or the resin material 20 may be bonded to a part of the exposed surface of the aluminum plate 31 in the cladding material 30. May be

また、銅箔１０はエッチング加工によって回路パターンを形成するものであることを説明したが、本発明の金属ベース基板の回路層としては回路パターンが形成される前のものであってもよい。また、形成された回路パターンに更にソルダーレジストによる被覆が行われたものであってもよい。また更に回路層としては、上記説明したエッチング加工によって回路パターンが形成されるもの（所謂、サブトラクティブ法によるもの）の他、導電体のメッキによって回路パターンが形成されるもの（所謂、アディティブ法によるもの）であってもよい。本発明の層間剥離の抑制と高放熱性との効果は、回路層に形成される回路パターンの態様に依らず、同様だからである。   Further, although it has been described that the copper foil 10 is to form a circuit pattern by etching, the circuit layer of the metal base substrate of the present invention may be one before the circuit pattern is formed. In addition, the formed circuit pattern may be further coated with a solder resist. In addition to the circuit layer formed by etching as described above (so-called subtractive method), the circuit layer is formed by plating a conductive layer (so-called additive method). ) May be used. The effects of the suppression of delamination and the high heat dissipation according to the present invention are similar regardless of the aspect of the circuit pattern formed on the circuit layer.

また、上記実施形態においては金属ベース基板の放熱層として、アルミニウム板３１と銅板３２とが接合されたクラッド材３０を用いることを説明したが、アルミニウム板３１と銅板３２とをクラッド加工以外の方法で貼り合わせたものを用いることも可能である。また、クラッド材３０を構成するアルミニウム板３１と銅板３２とは、ともに板状であることを説明したが、樹脂材２０と接合される面が平面であれば、他の形状であってもよい。例えば、放熱性をより高めるためにクラッド材３０の銅が露出する面を突起状のフィン構造としてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated using the clad material 30 with which the aluminum plate 31 and the copper plate 32 were joined as a thermal radiation layer of a metal base substrate, methods other than cladding the aluminum plate 31 and the copper plate 32 It is also possible to use what was stuck together. Moreover, although the aluminum plate 31 and the copper plate 32 which comprise the clad material 30 demonstrated that both were plate shape, as long as the surface joined with the resin material 20 is a plane, another shape may be sufficient. . For example, in order to further enhance the heat dissipation, the surface of the clad material 30 where copper is exposed may have a projecting fin structure.

１０ 銅箔（回路層）
２０ 樹脂材（絶縁層）
３０ クラッド材（放熱層）
３１ アルミニウム板（アルミニウム材）
３２ 銅板（銅材） 10 Copper foil (circuit layer)
20 Resin material (insulation layer)
30 clad material (heat dissipation layer)
31 Aluminum plate (aluminum material)
32 Copper plate (copper material)

Claims (2)

回路パターンを形成する導電体からなる回路層と、
その回路層に接合され、熱硬化性樹脂が熱硬化されて形成される絶縁層と、
その絶縁層の前記回路層に接合される面の反対面に接合され、金属からなる放熱層とが積層された金属ベース基板において、
前記放熱層は、
前記絶縁層に接合される面を形成するアルミニウム材と、前記放熱層の開放面を形成する銅材とが接合されたクラッド材で構成され、
前記銅材における前記開放面には突起状のフィンが形成され、
前記絶縁層は、
伝熱性を高めるためのアルミナや二酸化ケイ素による無機フィラーが添加されることで２〜１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有し、
その厚みが５０〜２００μｍに形成されていることを特徴とする金属ベース基板。 A circuit layer made of a conductor forming a circuit pattern;
An insulating layer bonded to the circuit layer and formed by thermosetting of a thermosetting resin;
A metal base substrate joined to a surface opposite to the surface joined to the circuit layer of the insulating layer and laminated with a heat dissipation layer made of metal,
The heat dissipation layer is
It is comprised by the clad material which the aluminum material which forms the surface joined to the said insulating layer, and the copper material which forms the open surface of the said thermal radiation layer joined,
Protruding fins are formed on the open surface of the copper material ,
The insulating layer is
It has a thermal conductivity of 2 to 12 W / (m · K) by adding an inorganic filler of alumina or silicon dioxide to enhance heat transfer,
A metal base substrate having a thickness of 50 to 200 μm . 前記銅材の厚みが、前記放熱層の厚みの７０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の金属ベース基板。   The thickness of the said copper material is 70% or more of the thickness of the said thermal radiation layer, The metal base substrate of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
JP2014192734A 2014-09-22 2014-09-22 Metal base substrate Active JP6479382B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014192734A JP6479382B2 (en) 2014-09-22 2014-09-22 Metal base substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014192734A JP6479382B2 (en) 2014-09-22 2014-09-22 Metal base substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016063201A JP2016063201A (en) 2016-04-25
JP6479382B2 true JP6479382B2 (en) 2019-03-06

Family

ID=55798190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014192734A Active JP6479382B2 (en) 2014-09-22 2014-09-22 Metal base substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6479382B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201832330A (en) * 2017-01-30 2018-09-01 日商積水保力馬科技股份有限公司 Heat dissipation sheet

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6345879A (en) * 1986-08-13 1988-02-26 松下電工株式会社 Metal base printed wiring board
JPS63203329A (en) * 1987-02-19 1988-08-23 日立電線株式会社 Substrate for surface mounting
JP2990825B2 (en) * 1991-02-25 1999-12-13 凸版印刷株式会社 Method for manufacturing multilayer printed circuit board
JP2008109055A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Cmk Corp Assembled printed wiring board
JP5057221B2 (en) * 2007-08-24 2012-10-24 中村製作所株式会社 Metal base printed circuit board with heat radiating portion and manufacturing method thereof
JP2010016143A (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Sanyu Rec Co Ltd Method of manufacturing metal core-filled multilayer substrate
JP5545983B2 (en) * 2010-05-10 2014-07-09 電気化学工業株式会社 Substrate manufacturing method and circuit board manufacturing method
JP5361839B2 (en) * 2010-10-06 2013-12-04 日本発條株式会社 Metal base circuit board

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016063201A (en) 2016-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200323081A1 (en) Method for Embedding a Component in a Printed Circuit Board
JP6506719B2 (en) METHOD OF MANUFACTURING PRINTED CIRCUIT BOARD HAVING ULTRA-SMALL RADIATOR
WO2009110376A1 (en) Leadframe substrate, semiconductor module and method for manufacturing leadframe substrate
TW201006335A (en) Flex-rigid wiring board and method for manufacturing the same
JP2006332449A (en) Multilayer printed wiring board and method for manufacturing the same
WO2002007485A1 (en) Circuit board and method for manufacturing the same, and electronic apparatus comprising it
JP2014165486A (en) Power device module and manufacturing method thereof
JP2008091814A (en) Circuit substrate, and method of manufacturing circuit substrate
JP2006237517A (en) Circuit arrangement and manufacturing method therefor
JP7135364B2 (en) INSULATED CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING INSULATED CIRCUIT BOARD
KR20140017699A (en) Circuit board, and manufacturing method for circuit board
JP6479382B2 (en) Metal base substrate
JP2006261505A (en) Insulating heat transfer sheet
JP2016048768A (en) Wiring board and manufacturing method of semiconductor device
JP2004104045A (en) Multilayer circuit wiring board
KR20090123032A (en) Method of manufacturing printed circuit board embedded with semiconductor chip
KR20110032015A (en) Method of fabricating a printed circuit board with improved heat dissipation
JP2007243079A (en) Heat radiation type printed wiring board and its manufacturing method
JP5186927B2 (en) 3D printed circuit board
JP2007243210A (en) Substrate for heat dissipation, and method of manufacturing same
JP2004281676A (en) Heat radiator and its producing method
JP2007042765A (en) Multilayer printed circuit board and manufacturing method thereof
JPWO2007043165A1 (en) Multilayer wiring board and manufacturing method thereof
JP6264129B2 (en) Power module substrate and manufacturing method thereof
JP5251212B2 (en) 3D printed circuit board

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170404

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180116

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180315

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180821

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180926

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6479382

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250