(57)【要約】【課題】熱伝導性と絶縁性とに優れ、かつ耐水性、耐熱性、化学的安定性、機械的安定性などの安定性に優れた絶縁膜、及びこの絶縁膜を用いた金属ベース基板を提供する。【解決手段】絶縁膜は、ポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物からなる樹脂と、前記樹脂に分散されたリン酸化合物で被覆されたリン酸被覆窒化アルミニウム粒子とを含み、前記リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の含有量が３０体積％以上８０体積％以下の範囲内にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物からなる樹脂と、前記樹脂に分散されたリン酸化合物で被覆されたリン酸被覆窒化アルミニウム粒子とを含み、
前記リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の含有量が３０体積％以上８０体積％以下の範囲内にあることを特徴とする絶縁膜。
【請求項２】
前記リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が、１μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜。
【請求項３】
前記樹脂が、ポリアミドイミドを含むことを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜。
【請求項４】
金属基板と、絶縁膜と、金属箔とがこの順で積層された金属ベース基板であって、
前記絶縁膜が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁膜からなることを特徴とする金属ベース基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁膜と、この絶縁膜を用いた金属ベース基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの電子部品を実装するための基板の一つとして、金属ベース基板が知られている。金属ベース基板は、金属基板と、絶縁膜と、金属箔とがこの順で積層された積層体である。電子部品は、金属箔の上に、はんだを介して実装される。このような構成とされた金属ベース基板では、電子部品にて発生した熱は、絶縁膜を介して金属基板に伝達され、金属基板から外部に放熱される。
【０００３】
近年の電子機器の高出力や高密度化に伴って、金属ベース基板に実装される電子部品の発熱量や作動電圧は高くなっており、金属ベース基板では、熱伝導率が高く熱伝導性に優れること、耐電圧が高く高電圧下での絶縁性に優れることが望まれる。
熱伝導性と絶縁性とに優れた金属ベース基板として、特許文献１には、ポリイミド樹脂と特定の熱伝導性フィラーとを含む絶縁性熱伝導ポリイミド樹脂組成物を絶縁膜として用いた金属ベース基板が記載されている。この特許文献１には、熱伝導性フィラーとして、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ層が表面に形成された窒化アルミニウム、有機ケイ素系カップリング剤、チタネート系及びアルミネート系カップリング剤で表面処理された窒化アルミニウムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１６１７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属ベース基板は、熱伝導性と絶縁性とに優れることに加えて、耐水性、耐熱性、化学的安定性、機械的特性などの安定性が高く、長期間にわたって安定して使用できるものであることが好ましい。
窒化アルミニウムは、熱伝導性に優れたセラミック粒子である。しかしながら、窒化アルミニウムは、金属ベース基板の絶縁膜において熱伝導性フィラーとして用いるような微細な粒子とすると、水との反応性が高くなる。このため、窒化アルミニウム粒子を含む絶縁膜を用いた金属ベース基板は、耐水性が低下して保存安定性が低くなるという問題がある。窒化アルミニウム粒子の耐水性を向上させるために、窒化アルミニウムの表面を処理することは有効である。しかしながら、窒化アルミニウム粒子に対して、特許文献１に記載されている表面処理を行うと熱伝導性が低下することがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、熱伝導性と絶縁性とに優れ、かつ耐水性、耐熱性、化学的安定性、機械的安定性などの安定性に優れた絶縁膜、及びこの絶縁膜を用いた金属ベース基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の絶縁膜は、ポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物からなる樹脂と、前記樹脂に分散されたリン酸化合物で被覆されたリン酸被覆窒化アルミニウム粒子とを含み、前記リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の含有量が３０体積％以上８０体積％以下の範囲内にあることを特徴としている。
【０００８】
この構成の絶縁膜によれば、樹脂がポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物からなるので、耐熱性、化学的安定性、及び機械的特性が高くなる。また、この樹脂に、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子が分散されているので、熱伝導性と耐水性が高くなる。さらに、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の含有量が３０体積％以上８０体積％以下の範囲内にあるので、熱伝導性と絶縁性が高くなる。
【０００９】
ここで、本発明の絶縁膜は、前記リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が、１μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
この場合、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が１μｍ以上であって、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子同士が接触しやすくなるので熱伝導性がより高くなる。また、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が５μｍ以下であり、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子が絶縁破壊時に電気トリー分岐の役割を果たすため耐電圧が高くなる。
【００１０】
また、本発明の絶縁膜は、前記樹脂が、ポリアミドイミドを含むことが好ましい。
この場合、樹脂がポリアミドイミドを含むので、絶縁膜は金属基板との密着性が高くなり、この絶縁膜を用いた金属ベース基板は熱伝導率と耐電圧がより高くなる。
【００１１】
本発明の金属ベース基板は、金属基板と、絶縁膜と、金属箔とがこの順で積層された金属ベース基板であって、前記絶縁膜が、上述の絶縁膜からなることを特徴としている。
この構成の金属ベース基板によれば、金属基板と金属箔との間に上述の絶縁膜が配置されているので、熱伝導性、絶縁性、耐水性、耐熱性、化学的安定性、機械的安定性などの特性に優れたものとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱伝導性と絶縁性とに優れ、かつ耐水性、耐熱性、化学的安定性、機械的安定性などの安定性に優れた絶縁膜、及びこの絶縁膜を用いた金属ベース基板を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である絶縁膜の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である金属ベース基板の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態である絶縁膜及び金属ベース基板について、添付した図面を参照して説明する。
【００１５】
（絶縁膜）
図１は、本発明の一実施形態である絶縁膜の概略断面図である。
図１に示すように、本実施形態である絶縁膜１０は、樹脂１１と、樹脂１１に分散されているリン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２とを含む。
【００１６】
樹脂１１は、絶縁膜１０の基材となる。樹脂１１は、ポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物からなる。これらの樹脂は、イミド結合を持つので、優れた耐熱性と化学的安定性と機械的特性を有する。樹脂１１は、ポリアミドイミドを含むことが好ましい。すなわち、樹脂１１は、ポリアミドイミド、またはポリアミドイミドとポリイミドの混合物であることが好ましい。ポリアミドイミドはアミド結合を持つので、ポリイミドと比較して剛性が低く、変形しやすい。このため、ポリアミドイミドを含む絶縁膜１０は金属基板との密着性が高くなり、この絶縁膜１０を用いた金属ベース基板は、熱伝導率や耐電圧がより高くなる。
【００１７】
リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と、その窒化アルミニウム粒子を被覆するリン酸化合物含有被覆層とを含む。リン酸の水酸基は、窒化アルミニウム表面の水酸基と強く結合する。また、リン酸は、水酸基同士が縮合しにくく、凝集しにくい。このため、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２は、リン酸化合物含有被覆層の厚みが薄く、粒子表面での熱抵抗が小さくなる。よって、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２は、優れた熱伝導性を有する。また、リン酸化合物含有被覆層は窒化アルミニウム粒子と強く結合するため、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２は耐水性が向上する。
【００１８】
絶縁膜１０のリン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下の範囲内にある。リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量が３０体積％以上とされているので、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２同士が互いに接触しやすくなり、熱伝導率が高くなる。一方、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量が８０体積％以下とされているので、ボイドが発生しにくくなるため耐電圧が高くなる。絶縁膜１０の熱伝導性と耐電圧をより高くする観点から、絶縁膜１０のリン酸被覆窒化アルミニウム粒子の含有量は、４０体積％以上７０体積％以下の範囲内にあることが好ましい。
【００１９】
なお、絶縁膜１０のリン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量は、例えば、次のようにして求めることができる。
絶縁膜１０を、大気中、４００℃で１２時間加熱して、樹脂１１を熱分解除去し、残分のリン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２を回収する。回収したリン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の重量を測定して、加熱前の絶縁膜１０の重量とから、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量（重量ベース）（重量％）を算出する。重量ベースの含有量を、樹脂１１の密度、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の密度を用いて体積ベースの含有量（体積％）に変換する。
【００２０】
具体的には、加熱して回収したリン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の重量をＷａ（ｇ）、加熱前の絶縁膜１０の重量をＷｆ（ｇ）、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の密度をＤａ（ｇ／ｃｍ３）、樹脂１１の密度をＤｒ（ｇ／ｃｍ３）として、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量（重量％）を下記の式より算出する。なお樹脂１１が混合物の場合、Ｄｒはそれぞれの樹脂の密度と重量の加重平均によって算出する。
セラミック粒子の含有量（重量％）＝Ｗａ／Ｗｆ×１００
＝Ｗａ／｛Ｗａ＋（Ｗｆ−Ｗａ）｝×１００
【００２１】
次に、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量（体積％）を下記の式より算出する。
リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量（体積％）＝（Ｗａ／Ｄａ）／｛（Ｗａ／Ｄａ）＋（Ｗｆ−Ｗａ）／Ｄｒ｝×１００
【００２２】
リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２は、平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の平均粒子径が小さくなりすぎると比表面積が増加して、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２と樹脂の接触抵抗が増加し、絶縁膜１０の熱伝導率が低下するおそれがある。一方、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の平均粒子径が大きくなりすぎると、絶縁破壊時に電気トリーが分岐しにくくなり、絶縁膜１０の耐電圧が低下するおそれがある。絶縁膜１０の熱伝導性と耐電圧をより高くする観点から、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の平均粒子径は、１μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあることがより好ましく、１μｍ以上３μｍ以下の範囲内にあることが特に好ましい。なお、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の平均粒子径は、体積基準の平均粒子径である。
【００２３】
リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２は、例えば、次のようにして製造することができる。先ず、リン酸溶液と窒化アルミニウム粒子とを混合する。次いで、得られた混合物をろ過して、固形分を回収する。そして、得られた固形分を乾燥する。
【００２４】
リン酸溶液の溶媒としては、水、アルコール、ケトンなどを用いることができる。アルコールの例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノールが挙げられる。ケトンの例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンが挙げられる。これらの溶媒は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。リン酸溶液のリン酸は、上記の溶媒に溶解するものであれば、特に制限はなく、無機リン酸であってもよいし、有機リン酸であってもよい。無機リン酸の例としては、リン酸アンモニウム、オルトリン酸、ポリリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、重リン酸アルミニウムＡｌ（Ｈ２ＰＯ４）３を挙げることができる。有機リン酸の例としては、酸性リン酸エステル類であるメチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ホスホン酸類であるメチルホスホン酸、エチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、アミノメチルホスホン酸、１‐アミノエチルホスホン酸、ビニルホスホン酸、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸、１，６−ヘキサンジホスホン酸、１，２−エタンジホスホン酸、ベンズヒドリルホスホン酸を挙げることができる。窒化アルミニウム粒子としては、市販品を用いることができる。例えば、東洋アルミニウム株式会社から販売されている、ＴＦＺ−Ｎ０１−Ｐ、ＴＦＺ−Ｎ１０−Ｐ、シグマアルドリッチ社から販売されている、５９３０４４を利用することができる。
【００２５】
また、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２として、市販品を用いてもよい。リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の市販品の例としては、東洋アルミニウム株式会社から販売されている、ＴＦＺ−Ａ０２−ＰやＴＦＺ−Ａ１０−Ｐが挙げられる。
【００２６】
絶縁膜１０の膜厚は、用途によっても異なるが、通常は、１μｍ以上２００μｍ以下の範囲内にある。
【００２７】
本実施形態の絶縁膜１０は、例えば、金属ベース基板などにおいて、金属箔（回路パターン）と基板の間に配置する絶縁膜として用いることができる。また、エナメル線のエナメル膜のように、コイルやモータに利用される絶縁導体の絶縁膜として用いることができる。さらに、電子部品や回路基板の表面を保護する保護膜として用いることができる。またさらに、単独のシートまたはフィルムとして、例えば、フレキシブルプリント基板などの回路基板用の絶縁材として用いることができる。
【００２８】
本実施形態の絶縁膜１０は、例えば、塗布法もしくは電着法によって形成することができる。
塗布法は、樹脂材料が溶解した溶液と、その溶液に分散されているリン酸被覆窒化アルミニウム粒子とを含むリン酸被覆窒化アルミニウム粒子分散樹脂溶液を基板に塗布して塗布膜を形成し、次いで塗布膜を乾燥させて、得られた乾燥膜を加熱して硬化させことによって絶縁膜１０を形成する方法である。樹脂材料は、ポリイミドまたはポリアミドイミドあるいはこれらの前駆体もしくはこれらの混合物である。リン酸被覆窒化アルミニウム粒子分散樹脂溶液を基板の表面に塗布する方法としては、スピンコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ディップコート法などを用いることができる。
【００２９】
電着法は、電荷を有する樹脂粒子とリン酸被覆窒化アルミニウム粒子とが分散されている電着液に、導電性基板と電極とを浸漬し、導電性基板と電極との間に直流電圧を印加することによって、導電性基板の表面に樹脂粒子とリン酸被覆窒化アルミニウム粒子とを電着させて電着層を形成し、次いで電着層を加熱して乾燥させることによって絶縁膜を形成する方法である。樹脂粒子は、ポリイミド粒子あるいはポリアミドイミド粒子もしくはこれらの混合物である。電着液は、例えば、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子が分散された樹脂溶液に、樹脂の貧溶媒を加えて、樹脂を析出させることによって調製することができる。樹脂の貧溶媒としては、例えば、水を用いることができる。
【００３０】
以上のような構成とされた本実施形態である絶縁膜１０によれば、樹脂１１がポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物を用いるので、耐熱性、化学的安定性、及び機械的安定性が高くなる。また、樹脂１１に、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２が分散されているので、熱伝導性と耐水性が高くなる。さらに、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の含有量が３０体積％以上８０体積％以下の範囲内にあるので、熱伝導性と絶縁性が高くなる。
【００３１】
また、本実施形態である絶縁膜１０において、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の平均粒子径が１μｍ以上である場合は、樹脂との接触抵抗が減少するので熱伝導性がより高くなる。また、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子１２の平均粒子径が５μｍ以下である場合は、絶縁破壊時に電気トリーが分岐しやすくなるので耐電圧がより高くなる。
【００３２】
さらに、本実施形態である絶縁膜１０において、樹脂１１がポリアミドイミドを含む場合は、金属基板との密着性が高くなり、この絶縁膜を用いた金属ベース基板は熱伝導率と耐電圧がより高くなる。
【００３３】
（金属ベース基板）
次に、本発明の一実施形態である金属ベース基板について説明する。なお、上述の絶縁膜と同一の構成のものについては、同一の符号を付して記載し、詳細な説明を省略する。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態である金属ベース基板の概略断面図である。
図２に示すように、本実施形態である金属ベース基板２０は、金属基板２１と、上述の絶縁膜１０と、金属箔２２とがこの順で積層された積層体である。
【００３５】
金属基板２１は、金属ベース基板２０のベースとなる部材である。金属基板２１としては、銅板、アルミニウム板及びこれらの積層板を用いることができる。
【００３６】
絶縁膜１０は、金属基板２１と金属箔２２とを絶縁するための部材である。
【００３７】
金属箔２２は、回路パターン状に形成される。その回路パターン状に形成された金属箔２２の上に、電子部品がはんだを介して接合される。金属箔２２の材料としては、銅、アルミニウム、金を用いることができる。
【００３８】
本実施形態の金属ベース基板２０は、例えば、金属基板２１の上に、絶縁膜１０を積層し、次いで絶縁膜１０の上に金属箔２２を貼り合わせる方法によって製造することができる。絶縁膜１０は、塗布法もしくは電着法によって形成することができる。金属箔２２は、絶縁膜１０の上に金属箔２２を重ね合わせ、次いで、金属箔２２を加圧しながら加熱することによって貼り合わせることができる。
【００３９】
以上のような構成とされた本実施形態である金属ベース基板２０によれば、金属基板２１と金属箔２２との間に上述の絶縁膜１０が配置されているので、熱伝導性、絶縁性、耐水性、耐熱性、化学的安定性、機械的安定性などの特性に優れたものとなる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態である金属ベース基板２０においては、金属基板２１と絶縁膜１０との熱抵抗を低減させるために、金属基板２１と絶縁膜１０との間に密着層を設けてもよい。また、絶縁膜１０と金属箔２２との間に密着層を設けてもよい。
【００４１】
密着層は、樹脂からなることが好ましい。樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂を用いることができる。シリコーン樹脂は、各種有機基を導入した変性シリコーン樹脂を含む。変性シリコーン樹脂の例としては、ポリイミド変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂、ウレタン変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、オレフィン変性シリコーン樹脂、エーテル変性シリコーン樹脂、アルコール変性シリコーン樹脂、フッ素変性シリコーン樹脂、アミノ変性シリコーン樹脂、メルカプト変性シリコーン樹脂、カルボキシ変性シリコーン樹脂を挙げることができる。エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４２】
密着層は、熱伝導性を向上させるために、熱伝導性フィラーを分散させてもよい。熱伝導性フィラーとしては、セラミック粒子を用いることができる。セラミック粒子の例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子、酸化チタン粒子、アルミナドープシリカ粒子、アルミナ水和物粒子、リン酸被覆窒化アルミニウム粒子が挙げられる。
【００４３】
密着層を形成する方法としては、塗布法を用いることができる。
密着層は、密着層形成用の樹脂と溶剤と必要に応じて添加される熱伝導性フィラーとを含む密着層形成用塗布液を、塗布して塗布層を形成し、次いで塗布層を加熱し、乾燥させることによって形成することができる。密着層形成用塗布液の塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ディップコート法などを用いることができる。
【実施例】
【００４４】
［セラミック粒子］
下記のセラミック粒子を用意した。
（１）リン酸被覆ＡｌＮ粒子Ａ−Ｇ
水４００ｍＬに６ｇの重リン酸アルミニウムを溶解して重リン酸アルミニウム水溶液を得た。次いで、得られた重リン酸アルミニウム水溶液に２００ｇの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子を投入し、６０℃に加熱しながら１５分撹拌した。撹拌後、得られた混合物をろ過して固形分を回収し、回収した固形分を６０℃で乾燥することによって、表面がリン酸化合物で被覆されたリン酸被覆ＡｌＮ粒子を得た。なお、ＡｌＮ粒子は、平均粒子径が異なる７種類（Ａ−Ｇ）を用意した。用意した７種類のＡｌＮ粒子について、それぞれ上記の操作を行ってリン酸被覆ＡｌＮ粒子Ａ−Ｇを作製した。
【００４５】
（２）シリカ被覆ＡｌＮ粒子
エタノール１０００ｍＬ中に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子（平均粒子径：１．５μｍ）２５０ｇと、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）２５０ｇとを投入し、撹拌した。次いで、純水２５０ｍＬを加えて撹拌した。撹拌後、得られた混合物をろ過して固形分を回収し、回収した固形分を４０℃で４時間乾燥して、表面がシリカ被覆層で被覆されたシリカ被覆ＡｌＮ粒子を得た。
（３）ＡｌＮ粒子（被覆無し）
市販の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用意した。
【００４６】
用意したセラミック粒子１．０ｇをＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）６０ｇ中に投入し、３０分間超音波処理して分散液を得た。ＨＯＲＩＢＡ社製のレーザー回折／散乱粒子径分布測定装置ＬＡ−９６０の測定用セル内に、得られた分散液を滴下して、分散液中のセラミック粒子の平均粒子径を測定した。その結果を表１に示す。
【００４７】
［本発明例１〜３］
セラミック粒子として、リン酸被覆ＡｌＮ粒子Ａを用いた。リン酸被覆ＡｌＮ粒子Ａ１．０ｇを、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を６２．５ｇ、１Ｍ２Ｐ（１−メトキシ−２−プロパノール）を１０ｇ、ＡＥ（アミノエーテル）を０．２２ｇの割合で含む混合溶媒に投入し、３０分間超音波処理して、リン酸被覆ＡｌＮ粒子分散液を調製した。次いで、ポリアミドイミド溶液に、得られたリン酸被覆ＡｌＮ粒子分散液を、樹脂成分とリン酸被覆ＡｌＮ粒子の合計量に対するリン酸被覆ＡｌＮ粒子の含有量が、加熱後に下記の表１に示す体積％となるように加えて、リン酸被覆ＡｌＮ粒子分散ポリアミドイミド溶液を調製した。
得られたリン酸被覆ＡｌＮ粒子分散ポリアミドイミド溶液を、５０００ｒｐｍの回転速度で撹拌しながら、この溶液に水を２１ｇ滴下して、リン酸被覆ＡｌＮ粒子分散ポリアミドイミド電着液を調製した。
【００４８】
調製した電着液に、厚み０．３ｍｍで３０ｍｍ×２０ｍｍの銅基板と、ステンレス電極とを浸漬し、銅基板を正極、ステンレス電極を負極として、１００Ｖの直流電圧を印加して、銅基板の表面に電着膜を形成した。なお、銅基板の裏面は保護テープを貼り付けて、電着膜が形成されないように保護した。電着膜の膜厚は、加熱によって生成する絶縁膜の膜厚が２０μｍとなる厚みとした。次いで、電着膜を形成した銅基板を、大気雰囲気下、２５０℃で３分間加熱して、電着膜を乾燥させて、絶縁膜付き銅基板を作製した。
【００４９】
［本発明例４〜１０、比較例１〜５］
表１に示すセラミック粒子を、ＮＭＰ１０ｇに対して１．０ｇ投入し、３０分間超音波処理して、セラミック粒子分散液を調製した。得られたセラミック粒子分散液に、表１に示す樹脂の溶液をＮＭＰで希釈した樹脂溶液を、樹脂成分とセラミック粒子の合計量に対するセラミック粒子の含有量が、加熱後に下記の表１に示す体積％であって、かつ樹脂成分の溶液中の含有量が５質量％になるように混合した。なお、表１中、ＰＡＩはポリアミドイミドを、ＰＩはポリイミドを、ＰＡＩ＋ＰＩは、ポリアミドイミドとポリアミドとを重量比で１：１の割合で含む混合物を、エポキシは、エポキシ樹脂を意味する。
続いて得られた混合物を、スギノマシン社製スターバーストを用い、圧力５０ＭＰａの高圧噴射処理を１０回繰り返すことにより分散処理を行って、セラミック粒子分散樹脂溶液を調製した。
【００５０】
調製したセラミック粒子分散樹脂溶液を、厚み０．３ｍｍで３０ｍｍ×２０ｍｍの銅基板の表面に、加熱後の膜厚が２０μｍとなるように塗布して塗布膜を形成した。次いで塗布膜を形成した銅基板をホットプレート上に配置して、３℃／分の昇温速度で室温から６０℃まで昇温し、６０℃で１００分間加熱した後、さらに１℃／分の昇温速度で１２０℃まで昇温し、１２０℃で１００分間加熱して、乾燥して乾燥膜とした。その後、乾燥膜を２５０℃で１分間、次いで４００℃で１分間加熱して、絶縁膜付き銅基板を作製した。
【００５１】
［評価］
本発明例１〜１０及び比較例１〜５で得られた絶縁膜付き銅基板について、下記の方法により熱伝導率と耐電圧とを測定し、得られた熱伝導率と耐電圧から性能値を算出した。次いで絶縁性絶縁膜付き銅基板の高温高湿環境下静置後の性能値の維持率を、下記の方法により測定した。これらの結果を、下記の表１に示す。
【００５２】
（熱伝導率）
熱伝導率（絶縁膜の厚さ方向の熱伝導率）は、ＮＥＴＺＳＣＨ−ＧｅｒａｔｅｂａｕＧｍｂＨ製のＬＦＡ４７７  Ｎａｎｏｆｌａｓｈを用いて、レーザーフラッシュ法により測定した。熱伝導率は、界面熱抵抗を考慮しない２層モデルを用いて算出した。なお、銅基板の厚みは既述したように０．３ｍｍ、銅基板の熱拡散率は１１７．２ｍｍ２／秒とした。絶縁膜の熱伝導率の計算には、リン酸被覆ＡｌＮ粒子の密度３．２６ｇ／ｃｍ３、リン酸被覆ＡｌＮ粒子の比熱０．７２Ｊ／ｇＫ、シリカ被覆ＡｌＮ粒子の密度３．１８ｇ／ｃｍ３、シリカ被覆ＡｌＮ粒子の比熱０．７２Ｊ／ｇＫ、ＡｌＮ粒子の密度３．２６ｇ／ｃｍ３、ＡｌＮ粒子の比熱０．７２Ｊ／ｇＫ、ポリアミドイミド樹脂の密度１．４１ｇ／ｃｍ３、ポリアミドイミド樹脂の比熱１．０９Ｊ／ｇＫ、ポリイミドの密度１．４ｇ／ｃｍ３、ポリイミドの比熱１．１３Ｊ／ｇＫ、エポキシ樹脂の密度１．２ｇ／ｃｍ３、エポキシ樹脂の比熱１．０５Ｊ／ｇＫを用いた。
【００５３】
（耐電圧）
耐電圧は、株式会社計測技術研究所の多機能安全試験器７４４０を用いて測定した。絶縁膜付銅基板の絶縁膜の表面に電極（φ６ｍｍ）を配置した。絶縁膜付銅基板の銅基板と絶縁膜の表面に配置した電極をそれぞれ電源に接続し、６０００Ｖまで３０秒で昇圧した。銅基板と電極との間に流れる電流値が５０００μＡになった時点の電圧を絶縁膜の耐電圧とした。
【００５４】
（性能値）
性能値は、上記のようにして得られた熱伝導率と耐電圧とから下記の式より算出した。
性能値＝熱伝導率×耐電圧
【００５５】
（高温高湿環境下静置後の性能値の維持率）
絶縁膜付き銅基板を恒温恒湿試験機に入れ、温度６０℃、相対湿度９０％ＲＨの高温高湿環境下に２４時間静置した。静置後、絶縁膜付き銅基板を恒温恒湿試験機から取り出して、室温となるまで放冷した。放冷後の絶縁膜付き銅基板について、熱伝導率と耐電圧とを上記の方法により測定し、得られた熱伝導率と耐電圧とから高温高湿環境下での静置後の性能値を算出した。そして、高温高湿環境下静置後の性能値の維持率を下記の式より算出した。
高温高湿環境下静置後の性能値の維持率（％）＝高温高湿環境下での静置後の性能値／高温高湿環境下での静置前の性能値×１００
【００５６】
【表１】
2020167293.tif 000003
【００５７】
樹脂成分として、ポリイミド、またはポリアミドイミド、もしくはこれらの混合物を用い、セラミック粒子としてリン酸被覆ＡｌＮ粒子を用い、かつリン酸被覆ＡｌＮ粒子の含有量が本発明の範囲内にある絶縁膜を有する本発明例１〜１０で得られた絶縁膜付銅基板は、熱伝導率と耐電圧が高く、高い性能値を示した。また、本発明例１〜１０で得られた絶縁膜付銅基板は、高温高湿環境下での性能値の維持率が高く、耐水性にも優れていた。特に、窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が１μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあって、樹脂成分がポリアミドイミドを含む本発明例１〜４、８で得られた絶縁膜付銅基板は、高い性能値を示した。
【００５８】
これに対して、セラミック粒子としてシリカ被覆ＡｌＮ粒子を用いた比較例１で得られた絶縁膜付銅基板は、熱伝導率と耐電圧とが低くなった。これは、窒化アルミニウム粒子を被覆しているシリカ被覆層によって粒子同士が凝集して、ボイドが発生しやすくなるためであると考えられる。
セラミック粒子として被覆層を有しないＡｌＮ粒子を用いた比較例２で得られた絶縁膜付銅基板は、高温高湿環境下での性能値の維持率が低くなった。これは、高温高湿環境下での静置中に窒化アルミニウム粒子が吸湿し、加水分解したためであると考えられる。
樹脂成分としてエポキシ樹脂を用いた比較例３で得られた絶縁膜付銅基板は、熱伝導率と耐電圧とが低くなった。これは、エポキシ樹脂は、ポリイミドやポリアミドイミドと比較してリン酸被覆ＡｌＮ粒子との親和性が低いためであると考えられる。
【００５９】
リン酸被覆ＡｌＮ粒子の含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例４で得られた絶縁膜付銅基板は、熱伝導率が低くなった。これは、リン酸被覆ＡｌＮ粒子の含有量が少なくなりすぎたことによって、リン酸被覆ＡｌＮ粒子同士が接触しにくくなったためであると考えられる。
リン酸被覆ＡｌＮ粒子の含有量が本発明の範囲よりも多い比較例５で得られた絶縁膜付銅基板は、耐電圧が低くなった。これは、リン酸被覆ＡｌＮ粒子の含有量が多くなりすぎたことによって、リン酸被覆ＡｌＮ粒子の凝集体が多く生成しボイドが発生したためであると考えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  絶縁膜
１１  樹脂
１２  リン酸被覆窒化アルミニウム粒子
２０  金属ベース基板
２１  金属基板
２２  金属箔
【図１】
2020167293.tif 000004
【図２】
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