JPH04206955A - 傾斜機能型回路用基板 - Google Patents

傾斜機能型回路用基板

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JPH04206955A JP2339278A JP33927890A JPH04206955A JP H04206955 A JPH04206955 A JP H04206955A JP 2339278 A JP2339278 A JP 2339278A JP 33927890 A JP33927890 A JP 33927890A JP H04206955 A JPH04206955 A JP H04206955A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＩＣ基板のような回路用基板に関し、
特に、傾斜機能材料を用いて構成された回路用−に板に
関する。
〔従来の技術〕
従来より、電子回路を構成するために、種々の材料から
なる回路用基板が用いられている。中でも、高出力ＩＣ
やパワーモジュール用基板は、搭載される素子の発熱量
が大きいため、熱伝導性に優れた金属材料を用いて構成
されている。
金属材料を用いて構成された回路用基板の一例を、第２
図に示す。第２図の金属複合裁板１は、アルミニウム等
からなる金属板１ａ、エポキシ樹脂等からなる合成樹脂
層１ｂ、及び銅箔１ｃを積層した構造を有する。金属複
合基板１では、搭載される回路素子で発生した熱が、金
属板１ａの高熱伝導性を利用して効果的に放散される。
また、金属板１ａを基材とするものであるため、セラミ
ック製基板に比へて機械的強度に優れているという利点
を有する。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかしながら、金属複合基板１では、電気的な絶縁を果
たすために、合成樹脂層１ｂを設けているため、耐熱性
が十分でなく、高くとも３００°Ｃの温度で軟化しがち
であるという問題があった。
のみならず、上記のような積層構造を有するため、各層
の材料の熱膨張係数の差により、境界面に熱応力が集中
し、ヒートショックにより層境界において剥がれ等が生
じがちであるという問題もあった。
よって、本発明の目的は、比較的高温に耐えることがで
き、かつヒートショックにより層剥がれ等が生じ難い構
造を備えた回路用基板を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の回路用基板は、金属と絶縁性磁器組成物との混
合物により構成されている。そして、金属成分と絶縁性
磁器組成物成分の存在比か、基板の厚み方向において変
化されており、傾斜機能構造を有するように構成されて
いることを特徴とする。
〔作用〕
傾斜機能型材料とは、材料組成か利料内の位置の関数と
して変化されており、それによって材料↑、ｙ性が材料
内の位置に応じて変化されているものを言う。本発明で
は、金属成分と磁器組成物成分とにより、傾斜機能型材
料が構成されており、それによって熱膨張率あるいは絶
縁性が基板の厚み方向において変化されている。これを
、図面を参照して説明する。
第３図に示す矩形の回路用基板１１を、本発明に従って
構成する。この場合、回路用基板１１は、金属と絶縁性
磁器組成物との混合材料により構成されており、第１図
に示すように、金属成分の割合（破線Ａで示す）と、絶
縁性磁器組成物成分の割合（実線Ｂで示す）とか入方向
すなわち厚み方向において連続的に変化されているもの
とする。
金属と絶縁性磁器組成物との混合材料において、Ｊｋ板
の特性か混合間に従うことを考慮すると、基板１】の抵
抗率及び熱伝導率特性は、第４図に示すとおりとなる。
第４図において、実線Ｃは抵抗率を、破線りは熱伝導率
を示す。
従って、第４図から明らかなように、本発明に従って構
成された基板１１では、上面１１ａから下面１１ｂに至
るに連れて、抵抗率が低下し、かつ熱伝導率が連続的に
高められていることがわかる。
他方、第２図に示した従来の金属複合基板１では、抵抗
率及び熱伝導率特性は、それぞれ、第５図に示すどおり
となる。すなわち、従来の金属基板１では、下面側に金
属板１ａが配置されており、その上面に絶縁性合成樹脂
層１ｂが形成されているため、抵抗率（実線Ｅ）及び熱
伝導率特性（破線Ｆ）は階段状に変化する。第４図を第
５図と比較すれば明らかなように、基板全体で考えれば
、金属複合基板１と同様の熱伝導率特性及び抵抗率を示
す基板が本発明により構成され得ることがわかる。
すなわち、本発明は、金属ど絶縁性磁器組成物どを用い
て厚み方向に傾斜機能性を有する基板を構成し、それに
よって所望の絶縁抵抗特性及び熱伝導率特性を得ること
に特徴を有する。本発明では、金属と磁器組成物とによ
り傾斜構造を構成することにより、熱膨張率は基板の厚
み方向において連続的に変化することになる。従って、
基板内において、熱膨張率差に基づく層剥がれ等は生じ
難い。
本発明において用い得る金属どしては、Ａｇ、Ｐｒ、Ｐ
ｔ、Ｎｊ、Ｃｕ等が上げられ、他方、絶縁性磁器組成物
としては、アルミナ、ＰＳＺ、ポウケイ酸系ガラスセラ
ミックス等の絶縁性セラミックスが用いられる。また、
金属と絶縁性磁器組成物との混合材料は、金属粉末と絶
縁性磁器組成物粉末とを混合することにより得られる。
金属粉末としては、粒径０．１〜１０μｍ程度のものが
、絶縁性磁器組成物粉末としては、粒径０．１〜５．０
μｍ程度のものが用いられる。上述した金属粉末及び絶
縁性磁器組成物粉末は、ボールミル等の任意の混合方法
により混合され、さらに任意の成形方法に従って成形さ
れる。次に、成形された混合材料は、所定の温度で焼結
することにより、本発明の回路用基板とされる。
〔実施例の説明〕
原料として、アルミナ粉末（平均粒径０．３μｍ・純度
９９．９％）及びＡｇ粉末（平均粒径３０μｍ・純度９
９．９％）を用意した。
アルミナ粉末及びＡｇ粉末を重量比で、それぞれ、１０
：０．９：１．８：２．７；３．６４．５５．４．６．
３，７．２：８．１；９．０；１０となるように秤量し
、計１１種の混合粉末を得た。
各々の混合粉末５０ｇをエタノール及びトルエンを重量
比で７７３の割合で混合して得られたエタノール、７／
トル工ン混合液及ＵＰＳＺボールを用いて、湿式ボール
ミル法により２時間程度均一・に混合した。次に、混合
物に、ポリビニルブチラール系バインダ６〜１２重量９
イ、ソルビタン脂肪酸エステル系分散剤０．５〜２．０
重量９６、ジオクヂルブタレート系可塑剤１〜５重量９
イを添加し、さらに２４時間程度の混合を行った。得ら
れたスラリーをドクターブレード法にて、厚み８０μｍ
のグリーンシートに成形し、１１種のグリーンシートを
得た。
第６図に示すように、得られた１１種のグリーンシート
をアルミナ／Ａｇの混合比が連続的に変化するように積
層した。第６図において、グリーンシート２１が、アル
ミナのみを含有しており、グリーンシート２２．２３・
・・と下刃のグリーンシートになるに連れてＡｇ含有量
が高められている。
また、グリーンシート３１はＡｇのみを含有している。
次に、１１枚のグリーンシートの積層体４０を熱圧着し
た後、厚み方向に切断して外形寸法が４ｔ）Ｘ２０Ｘ０
．８の基板状の試料を作製した。
得られた試料を空気中４００°Ｃで１０時間焼成するこ
とによって、有機成分を燃焼させた後、空気１１四００
０〜１２００℃の温度で約３時開焼成することによって
、アルミナとＡｇとによる傾斜機能構造を有する機能回
路用基板を得た。
比較のために、アルミニウム（厚み１．ｍｍ）／エポキ
シ樹脂（１００μｍ）／銅箔（４０μｍ）からなる４０
Ｘ３０の金属複合店板（市販品）を用意した。
レーザーフラッシュ法を用いて、各々の基板の厚み方向
の熱伝導率の測定を行った結果、金属基板が９０　Ｘ　
１０　””ｃａｌ　／’ｃｍ−秒・°Ｃであったのに対
し、本実施例の基板では２００　Ｘ　１０−”ｃａｌ／
Ｃ［Ｉｌ・秒・°Ｃてあった。
電気炉を用い、昇降温速度：２００°Ｃ／時間及び最高
温度保持時間；１時間の条件で両者の耐熱性の比較を行
った。最高温度と基板の変形の関係を調べた。基板の変
形は、基板の４０ａｕｎの長辺の長さを測定し、１％以
上の変化が生じた時、変形発生とした。金属複合基板が
２００°Ｃで変形したのに対し、本実施例では８００°
Ｃでそりが生じた。
温度槽を用い、最高温度１２５°Ｃ，最低温度−４０°
Ｃ（保持３０秒）、及び昇降温速度１０°Ｃ７／′秒の
条件て１００回のヒートサイクル試験を行っブこ。
従来例及び実施例の基板各々１００個について、上記ヒ
ートサイクル試験を行い、破壊あるいはその兆候が見ら
れたものを不良とし、良品率を求めたどころ、金属複合
７．を板が６２９６であったのに対し、実施例の基板で
は１００９６であった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、金属成分ど絶縁性磁器組成物成分との
存在比が基板の厚み方向において変化されており、従っ
て基板の厚み方向において熱伝導率及び絶縁抵抗が変化
している傾斜機能型回路用基板を提供することができる
。従って、本発明では、金属成分ど絶縁性磁器組成物成
分の（Ｙ在比の変化のさせ方を工夫することにより、基
板の厚み方向における熱伝導率及び絶縁抵抗の変化を任
意に変更させることができ、よって所望の熱伝導特性及
び絶縁抵抗特性を有する回路用基板を得ることができる
。
しかも、本発明では、絶縁性樹脂のような耐熱性に問題
のある材料を介在させる必要がないため、回路用基板の
耐熱性も効果的に高められると共に、ヒートショックに
より層間側がれ等が生じるおそれもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の回路用基板における抵抗率及び熱伝導
率の厚み方向における変化を示す図、第２図は従来の金
属複合基板を示す斜視図、第３図は本発明に従って構成
された回路用基板を示す斜　　　　０視図、第４図は第
３図の回路用基板における金属成分と磁器組成物成分の
体積分率の厚み方向における変化を示す図、第５図は第
２図従来例における抵抗率及び熱伝導率特性の厚み方向
における変化を説明するための図、第６図は実施例で用
いられるグリーンシート及び積層体を示す斜視図である
。 図において、１１は回路用基板、又は厚み方向を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属及び絶縁性磁器組成物の混合物で構成されて
    いる回路用基板であって、 前記金属成分と前記絶縁性磁器組成物成分の存在比が基
    板の厚み方向において変化していることを特徴とする、
    傾斜機能型回路用基板。
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