(57)【要約】【課題】接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】絶縁層１１と、絶縁層１１の一方の面に形成された回路層１５と、を備えた絶縁回路基板１０であって、絶縁層１１は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層１２と、このコア層１２の回路層１５側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層１３と、を有しており、コア層１２を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされ、スキン層１３を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、絶縁層の一方の面に形成された回路層と、を備えた絶縁回路基板であって、
前記絶縁層は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、このコア層の前記回路層側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有しており、
前記コア層を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされ、
前記スキン層を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされていることを特徴とする絶縁回路基板。
【請求項２】
前記絶縁層の前記回路層とは反対側の面に金属層が形成されており、前記コア層の前記金属層側にポリイミド樹脂からなるスキン層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁回路基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、
無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成するコア層形成工程と、
前記コア層の表面に、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、
前記回路層となる金属板を前記ポリイミド樹脂組成物に積層する金属板積層工程と、
前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記コア層を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、
を備えていることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、
前記回路層となる金属板に対して、無機フィラーと前記ポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、
無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を前記ポリイミド樹脂組成物に積層するエポキシ樹脂組成物積層工程と、
前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに前記エポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成し、さらに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、
を備えていることを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記熱圧着工程後に、前記回路層となる前記金属板をエッチングして回路パターンを形成する回路パターン形成工程を備えていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の絶縁回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記金属板として、回路パターン状に配設された複数の金属片を用いて、前記熱圧着工程においては、前記金属片が配設されていない領域に押圧部材を配置して加圧することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の絶縁回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、を備えた絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュール、ＬＥＤモジュール及び熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子及び熱電素子が接合された構造とされている。
ここで、例えば特許文献１には、半導体装置に用いられる絶縁回路基板が提案されている。また、特許文献２には、絶縁層を構成する絶縁シートが提案されている。
【０００３】
特許文献１に示す絶縁回路基板においては、第１の金属板に２層の樹脂層を介して電気回路パターン状に形成した第２の金属板が積層された構造とされており、第１の金属板に接する第１の樹脂層が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のフィラーを５０ｗｔ％以上充填した厚さ２０μｍ以上の樹脂層とされ、前記第２の金属板に接する第２の樹脂層がフィラーの充填率が第１の樹脂層のフィラーの充填率より１０ｗｔ％以上小さく、厚さ５μｍ以下の樹脂層とされている。
【０００４】
また、特許文献２に示す絶縁シートにおいては、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤成分に充填部材を充填してなり、接着面領域における充填部材の充填率が、内部領域における充填部材の充填率より小さく、接着面領域と内部領域の熱伝導率を、各領域の充填部材の充填率により調整した構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０３９４０号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１においては、段落００２７に記載されているように、第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、エポキシ樹脂で構成されたものとされている。また、特許文献２においても、段落００１３に記載されているように、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が挙げられている。
ここで、上述のエポキシ樹脂においては、フィラーを多く含有することができ、熱伝導性を向上させることが可能なため、回路層に搭載された素子において発生した熱を効率的に放熱することが可能となる。
しかしながら、エポキシ樹脂において、フィラーを多く含有させた場合には、金属板との接合性が低くなり、リフロー処理等の熱処理を行った際に、金属板からなる回路層とエポキシ樹脂からなる絶縁層とが剥離してしまうおそれがあった。
【０００７】
また、絶縁層を形成する熱硬化性樹脂としては、ポリイミド樹脂が挙げられる。このポリイミド樹脂においては、金属板との接合性は良好であり、リフロー処理等の熱処理を行っても、金属板からなる回路層とポリイミド樹脂からなる絶縁層とが剥離することが抑制される。
しかしながら、ポリイミド樹脂においては、フィラーを多く含むことができず、熱伝導性が低いため、回路層に搭載された素子において発生した熱を効率的に放熱することができなかった。
【０００８】
以上のように、特許文献１，２において、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を用いた場合であっても、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板を構成することができなかった。
【０００９】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法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】
【００１０】
前述の課題を解決するために、本発明の絶縁回路基板は、絶縁層と、絶縁層の一方の面に形成された回路層と、を備えた絶縁回路基板であって、前記絶縁層は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、このコア層の前記回路層側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有しており、前記コア層を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされ、前記スキン層を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされていることを特徴としている。
【００１１】
この構成の絶縁回路基板によれば、絶縁層が、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、このコア層の前記回路層側に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有しているので、回路層とポリイミド樹脂からなるスキン層とが接合されることになり、絶縁層と回路層との接合信頼性に優れている。
また、コア層を構成する前記エポキシ樹脂における前記無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされているので、コア層における熱伝導性に優れており、回路層に搭載された素子で発生した熱を効率的に放熱することが可能となる。
さらに、スキン層を構成する前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上とされているので、スキン層における熱伝導性を向上させることが可能となる。一方、前記ポリイミド樹脂における前記無機フィラーの含有量が３０ｖｏｌ％以下とされているので、回路層とスキン層との接合信頼性を十分に確保することができる。
【００１２】
ここで、本発明の絶縁回路基板においては、前記絶縁層の前記回路層とは反対側の面に金属層が形成されており、前記コア層の前記金属層側に、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層が形成されている構成としてもよい。
この場合、前記絶縁層の前記回路層とは反対側の面に形成された金属層によって、回路層側の熱を効率良く放熱することが可能となる。また、前記コア層の前記金属層側にポリイミド樹脂からなるスキン層が形成されているので、金属層と絶縁層との接合信頼性に優れている。
【００１３】
本発明の絶縁回路基板の製造方法は、上述の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成するコア層形成工程と、前記コア層の表面に、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、前記回路層となる金属板を前記ポリイミド樹脂組成物に積層する金属板積層工程と、前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記コア層を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
この構成の絶縁回路基板の製造方法においては、上述のように、コア層形成工程と、ポリイミド樹脂組成物配設工程と、金属板積層工程と、熱圧着工程と、を備えているので、エポキシ樹脂からなるコア層とポリイミド樹脂からなるスキン層とを有する絶縁層を形成することができ、このスキン層と金属板とを接合して回路層を形成することが可能となる。このように、ポリイミド樹脂からなるスキン層と金属板とが接合されるため、絶縁層と回路層との接合信頼性に優れている。さらに、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂を硬化させて前記コア層を形成しているので、絶縁層の熱伝導性に優れている。
【００１５】
また、本発明の絶縁回路基板の製造方法は、上述の絶縁回路基板を製造する絶縁回路基板の製造方法であって、前記回路層となる金属板に対して、無機フィラーと前記ポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程と、無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を前記ポリイミド樹脂組成物に積層するエポキシ樹脂組成物積層工程と、前記金属板、前記ポリイミド樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を積層方向に加圧及び加熱して、前記ポリイミド樹脂組成物を硬化させて前記スキン層を形成するとともに前記エポキシ樹脂組成物を硬化させて前記コア層を形成し、さらに、前記金属板と前記絶縁層を接合して前記回路層を形成する熱圧着工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
この構成の絶縁回路基板の製造方法においては、上述のように、ポリイミド樹脂組成物配設工程と、エポキシ樹脂組成物積層工程と、熱圧着工程と、を備えているので、エポキシ樹脂からなるコア層とポリイミド樹脂からなるスキン層とを有する絶縁層を形成することができ、このスキン層と金属板とを接合して回路層を形成することが可能となる。このように、ポリイミド樹脂からなるスキン層と金属板とが接合されるため、絶縁層と回路層との接合信頼性に優れている。さらに、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂を硬化させて前記コア層を形成しているので、絶縁層の熱伝導性に優れている。
【００１７】
ここで、上述の絶縁回路基板の製造方法においては、前記熱圧着工程後に、前記回路層となる前記金属板をエッチングして回路パターンを形成する回路パターン形成工程を備えていてもよい。
この場合、金属板を接合後にエッチング処理することで、回路層に回路パターンを形成することが可能となる。
【００１８】
あるいは、上述の絶縁回路基板の製造方法においては、前記金属板として、回路パターン状に配設された複数の金属片を用いて、前記熱圧着工程においては、前記金属片が配設されていない領域に押圧部材を配置して加圧する構成としてもよい。
この場合、回路パターン状に配設された複数の金属片を接合することで、回路パターンを形成することが可能となる。なお、前記熱圧着工程においては、前記金属片が配設されていない領域に押圧部材を配置して加圧する構成としているので、熱圧着工程で樹脂組成物の全体を十分に加圧することが可能となり、樹脂組成物を均一に硬化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板を備えたパワーモジュールの概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の概略説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法を説明するフロー図である。
【図４】図３に示す絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法を説明するフロー図である。
【図６】図５に示す絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る絶縁回路基板の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施形態である絶縁回路基板１０、及び、この絶縁回路基板１０を用いたパワーモジュール１を示す。
【００２２】
図１に示すパワーモジュール１は、絶縁回路基板１０と、この絶縁回路基板１０の一方の面（図１において上面）に第１はんだ層２を介して接合された半導体素子３と、絶縁回路基板１０の他方側（図１において下側）にはんだ層３２を介して接合されたヒートシンク３１と、を備えている。
【００２３】
半導体素子３は、Ｓｉ等の半導体材料で構成されている。絶縁回路基板１０と半導体素子３とを接合する第１はんだ層２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
【００２４】
ヒートシンク３１は、絶縁回路基板１０側の熱を放散するためのものである。ヒートシンク３１は、熱伝導性が良好な銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等で構成されている。本実施形態においては、無酸素銅からなる放熱板とされている。なお、ヒートシンク３１の厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
ここで、絶縁回路基板１０とヒートシンク３１とは、はんだ層３２を介して接合されている。このはんだ層３２は、上述のはんだ層２と同様の構成とすることができる。
【００２５】
そして、本実施形態である絶縁回路基板１０は、図２に示すように、絶縁層１１と、この絶縁層１１の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１５と、絶縁層１１の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１６と、を備えている。
【００２６】
回路層１５は、図４に示すように、絶縁層１１の一方の面（図４において上面）に、導電性に優れた金属からなる金属片２５が接合されることにより形成されている。金属片２５としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等の圧延板を打抜いたものを用いることができる。本実施形態においては、回路層１５を構成する金属片２５として、無酸素銅の圧延板を打抜いたものが用いられている。
この回路層１５においては、上述の金属片２５がパターン状に配置されることで回路パターンが形成されており、その一方の面（図１及び図２において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。ここで、回路層１５（金属片２５）の厚さは０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．５ｍｍに設定されている。
【００２７】
金属層１６は、図４に示すように、絶縁層１１の他方の面（図４において下面）に、熱伝導性に優れた金属からなる金属板２６が接合されることにより形成されている。金属板２６としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金等の圧延板を用いることができる。本実施形態においては、金属層１６を構成する金属板２６として、無酸素銅の圧延板が用いられている。
また、金属層１６（金属板２６）の厚さは０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では２．０ｍｍに設定されている。
【００２８】
そして、絶縁層１１は、回路層１５と金属層１６との間の電気的接続を防止するものであり、絶縁性を有する熱硬化型樹脂で構成されている。
この絶縁層１１は、コア層１２と、このコア層１２の一方の面及び他方の面にそれぞれ形成されたスキン層１３と、を備えている。
【００２９】
コア層１２は、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂で構成されている。無機フィラーとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。本実施形態では、無機フィラーとして窒化ホウ素（ＢＮ）を用いている。
ここで、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量が、８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされている。
【００３０】
スキン層１３は、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂で構成されている。無機フィラーとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。本実施形態では、無機フィラーとして窒化ホウ素（ＢＮ）を用いている。
ここで、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が、１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされている。
【００３１】
ここで、本実施形態である絶縁回路基板１０において、上述のように、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量、スキン層１３の厚さｔｓとコア層１２の厚さｔｃとの比ｔｓ／ｔｃを、上述のように規定した理由について説明する。
【００３２】
（コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量）
エポキシ樹脂は、無機フィラーを比較的多く含むことができ、熱伝導性を向上させることが可能である。一方、無機フィラーを含有した場合には絶縁性が低下する。
ここで、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量を８０ｖｏｌ％以上とすることにより、コア層１２の熱伝導性を向上させることが可能となる。一方、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量を９５ｖｏｌ％以下とすることにより、絶縁性が低下することを抑制できる。
このため、本実施形態では、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量を、８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内に設定している。
なお、コア層１２における熱伝導性をさらに向上させるためには、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量の下限を８５ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。また、絶縁性が低下することをさらに抑制するためには、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量の上限を９０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００３３】
（スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量）
ポリイミド樹脂は、エポキシ樹脂に比べて無機フィラーを多く含むことができず熱伝導性に劣るが、金属板との接合性に優れている。
ここで、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量を１０ｖｏｌ％以上とすることにより、スキン層１３の熱伝導性を向上させることが可能となる。一方、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量を３０ｖｏｌ％以下とすることにより、金属板との接合性が低下することを抑制できる。
このため、本実施形態では、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量を、１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内に設定している。
なお、スキン層１３における熱伝導性をさらに向上させるためには、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量の下限を２０ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。また、接合性が低下することをさらに抑制するためには、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量の上限を２５ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００３４】
次に、本実施形態である絶縁回路基板１０の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
【００３５】
（コア層形成工程Ｓ０１）
まず、図３及び図４に示すように、無機フィラーとエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物２２を加熱して硬化させ、コア層１２を形成する。
ここで、コア層形成工程Ｓ０１における加熱温度を１７０℃以上２００℃以下の範囲内とし、加熱温度での保持時間を３０ｍｉｎ以上１８０ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００３６】
（ポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ０２）
次に、図３及び図４に示すように、コア層１２の一方の面及び他方の面に、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物２３を配設する。このとき、ポリイミド樹脂組成物２３については、ディップコートやスピンコート等の公知の塗布手段を適用することができる。
このポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ０２の条件は、加熱温度が１８０℃以上２５０℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間を１０ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
また、ポリイミド樹脂組成物２３の塗布厚さは、０．００３ｍｍ以上０．００５ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００３７】
（金属板積層工程Ｓ０３）
次に、コア層１２の一方の面に配設されたポリイミド樹脂組成物２３に回路層１５となる金属片２５を積層し、コア層１２の他方の面に配設されたポリイミド樹脂組成物２３に金属層１６となる金属板２６を積層する。
また、回路層１５となる金属片２５が配設されていない領域には、押圧部材５１を配設する。なお、押圧部材５１としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などで構成したものを用いることができる。
【００３８】
（熱圧着工程Ｓ０４）
次に、積層した金属片２５及び押圧部材５１、ポリイミド樹脂組成物２３、コア層１２、ポリイミド樹脂組成物２３、金属板２６を、積層方向に加圧するとともに加圧して、ポリイミド樹脂組成物２３を硬化させてスキン層１３を形成する。また、ポリイミド樹脂組成物２３（スキン層１３）と金属片２５を接合して回路層１５を形成するとともに、ポリイミド樹脂組成物２３（スキン層１３）と金属板２６を接合して金属層１６を形成する。さらに、コア層１２とスキン層１３とを接合し、絶縁層１１を形成する。
【００３９】
この熱圧着工程Ｓ０４の条件は、加熱温度が２００℃以上３００℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間を３０ｍｉｎ以上６０ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、トラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などで構成した押圧部材５１は、ポリイミド樹脂組成物２３が硬化しても接着されることはなく、熱圧着工程Ｓ０４の後に容易に取り除くことができる。
【００４０】
以上のようにして、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造される。
【００４１】
（ヒートシンク接合工程Ｓ０５）
次に、金属層１６とヒートシンク３１とをはんだ材を介して積層し、還元炉内においてはんだ接合する。
【００４２】
（半導体素子接合工程Ｓ０６）
次いで、回路層１５に、はんだ材を介して半導体素子３を積層し、還元炉内においてはんだ接合する。
上記のようにして、本実施形態であるパワーモジュール１が製造される。
【００４３】
以上のような構成とされた本実施形態に係る絶縁回路基板１０によれば、絶縁層１１が、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層１２と、このコア層１２の一方の面及び他方の面に形成され、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層１３と、を有しているので、回路層１５となる金属片２５とポリイミド樹脂からなるスキン層１３、及び、金属層１６となる金属板２６とポリイミド樹脂からなるスキン層１３とが接合されることになり、絶縁層１１と回路層１５、及び、絶縁層１１と金属層１６との接合信頼性に優れている。
【００４４】
また、コア層１２を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量が８０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下の範囲内とされているので、コア層１２における熱伝導性に優れており、回路層１５に搭載された半導体素子３からの熱を、ヒートシンク３１側へと効率的に放熱することが可能となる。
さらに、スキン層１３を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が１０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の範囲内とされているので、スキン層１３においても熱伝導性に優れることになる。
【００４５】
また、本実施形態においては、絶縁層１１の回路層１５とは反対側の面に金属層１６が形成されているので、この金属層１６によって、回路層１５に搭載された半導体素子３からの熱を効率良く放熱することが可能となる。また、コア層１２の金属層１６側にポリイミド樹脂からなるスキン層１３が形成されているので、金属層１６と絶縁層１１との接合信頼性に優れている。
【００４６】
本実施形態である絶縁回路基板の製造方法によれば、コア層形成工程Ｓ０１と、ポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ０２と、金属板積層工程Ｓ０３と、熱圧着工程Ｓ０４と、を備えているので、コア層１２とスキン層１３とを有する絶縁層１１を形成することができ、このスキン層１３と金属片２５とを接合して回路層１５を形成することができるとともにスキン層１３と金属板２６とを接合して金属層１６を形成することができる。このように、ポリイミド樹脂からなるスキン層１３と金属片２５及び金属板２６とが接合されるため、絶縁層１１と回路層１５及び金属層１６との接合信頼性に優れている。さらに、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂を硬化させてコア層１２を形成しているので、絶縁層１１の熱伝導性に優れている。
【００４７】
また、本実施形態においては、回路層１５を形成する際に、回路パターン状に配設された複数の金属片複数の金属片２５を用いており、熱圧着工程Ｓ０４においては、金属片２５が配設されていない領域に押圧部材５１を配置して加圧する構成としているので、熱圧着工程Ｓ０４でポリイミド樹脂組成物２３の全面を十分に加圧することが可能となり、均一に硬化させることが可能となる。また、回路パターンを有する回路層１５を形成することが可能となる。
【００４８】
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。
本実施形態においては、図３及び図４に示す絶縁回路基板の製造方法によって絶縁回路基板を製造するものとして説明したが、これに限定されることはない。
【００４９】
例えば、図５及び図６に示すように、回路層１５となる金属板２５、及び、金属層１６となる金属板２６に対して、無機フィラーとポリイミド樹脂を含むポリイミド樹脂組成物２３を配設するポリイミド樹脂組成物配設工程Ｓ１１と、無機フィラーとエポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物２２を、金属板２５，２６に配設されたポリイミド樹脂組成物２３に対して積層するエポキシ樹脂組成物積層工程Ｓ１２と、ポリイミド樹脂組成物２３が配設された金属板２５、エポキシ樹脂組成物２２、ポリイミド樹脂組成物２３が配設された金属板２６、を積層方向に加圧及び加熱して、ポリイミド樹脂組成物２３を硬化させてスキン層１３を形成するとともに、エポキシ樹脂組成物２２を硬化させてコア層１２を形成し、金属板２５、スキン層１３、コア層１２、スキン層１３、金属板２６を接合する熱圧着工程Ｓ１３と、接合された金属板２５をエッチング処理して回路パターンを形成する回路パターン形成工程Ｓ１４と、を備えた製造方法を適用してもよい。
【００５０】
この場合であっても、コア層１２とスキン層１３とを有する絶縁層１１を形成することができる。また、ポリイミド樹脂からなるスキン層１３と金属板２５，２６とを接合することにより、回路層１５及び金属層１６と絶縁層１１との接合信頼性を向上させることが可能となる。
さらに、接合された金属板２５を接合後にエッチング処理することによって回路パターンを形成する回路パターン形成工程Ｓ１４を有しているので、回路パターンを有する回路層１５を形成することができる。
【００５１】
また、図３及び図４に記載した絶縁回路基板の製造方法において、回路層１５を構成する金属板２５を熱圧着し、熱圧着工程Ｓ０４の後に、金属板２５をエッチング処理して回路パターンを形成する回路パターン形成工程を備えたものとしてもよい。
さらに、図５及び図６に記載した絶縁回路基板の製造方法において、回路層を構成する金属板として回路パターン状に配列された複数の金属片を用いて、上述の回路パターン形成工程Ｓ１４を省略してもよい。この場合、図７に示す絶縁回路基板１１０のように、回路層１５が配設された箇所にのみスキン層１３が形成されることになる。
【００５２】
また、本実施形態においては、金属片及び金属板として、銅又は銅合金で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、アルミニウム又はアルミニウム合金等の他の金属で構成されたものであってもよい。また、複数の金属が積層された構造のものであってもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
【実施例】
【００５４】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
【００５５】
回路層となる金属板として、２７ｍｍ×１８ｍｍ×厚さ０．０３５ｍｍのものを準備した。また、金属層となる金属板として、３０ｍｍ×２１ｍｍ×厚さ１．０ｍｍのものを準備した。
そして、表１に示す樹脂組成物を用いて絶縁層を形成するとともに、金属板を接合して回路層及び金属層を形成し、絶縁回路基板を製造した。なお、本発明例１−４、及び、比較例３−７については、図３及び図４に記載した製造方法で製造した。また、比較例１，２においては、スキン層を形成していないため、コア層を加熱硬化する際に、金属板を熱圧着した。
なお、表１において、無機フィラーとしてＡｌ２Ｏ３とＢＮを含む場合には、Ａｌ２Ｏ３：ＢＮ＝２：７（質量比）の比率で含有させた。また、表１の無機フィラーの含有量は、Ａｌ２Ｏ３とＢＮの合計含有量とした。
【００５６】
このようにして得られた絶縁回路基板について、リフロー処理後の剥離の有無、絶縁層（コア層及びスキン層）の熱伝導率、絶縁回路基板の熱抵抗を、以下のようにして評価した。
【００５７】
（リフロー処理後の剥離の有無）
絶縁回路基板に対して、２９０℃×５ｍｉｎのリフロー処理を行った。その後、回路層と絶縁層、及び、金属層と絶縁層との剥離の有無を確認した。評価結果を表１に示す。
【００５８】
（絶縁層の熱伝導率）
絶縁層（コア層及びスキン層）の熱伝導率は、ＪＩＳ  Ｒ  １６１１に準拠したレーザーフラッシュ法によって測定した。評価結果を表１に示す。
【００５９】
（絶縁回路基板の熱抵抗）
ＪＥＳＤ５１に準拠した熱過渡測定法によって、絶縁回路基板の熱抵抗を測定した。評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
絶縁層を、エポキシ樹脂の単層構造とした比較例１，２においては、絶縁層と金属板との接合性が不十分であったため、リフロー処理後に剥離が認められた。
スキン層を構成するポリイミド樹脂が無機フィラーを含有していない比較例３，４においては、スキン層における熱伝導性が低く、熱抵抗が高くなった。
スキン層を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例５においては、スキン層における熱伝導性が低く、熱抵抗が高くなった。
スキン層を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例６，７においては、絶縁層と金属板との接合性が不十分であったため、リフロー処理後に剥離が認められた。
【００６２】
これに対して、絶縁層を、無機フィラーを含有するエポキシ樹脂からなるコア層と、無機フィラーを含有するポリイミド樹脂からなるスキン層と、を有する複数層構造とし、コア層を構成するエポキシ樹脂における無機フィラーの含有量、及び、スキン層を構成するポリイミド樹脂における無機フィラーの含有量が本発明の範囲内とされた本発明例１−４においては、リフロー処理後に剥離が認められず、接合信頼性に優れていた。また、熱抵抗が十分に低く、放熱特性に優れていた。
【００６３】
以上のことから、本発明例によれば、接合信頼性に優れ、かつ、放熱特性に優れた絶縁回路基板、及び、この絶縁回路基板の製造方法を提供可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１１０  絶縁回路基板
１１  絶縁層
１２  コア層
１３  スキン層
１５  回路層
１６  金属層
２２  エポキシ樹脂組成物
２３  ポリイミド樹脂組成物
２５  金属片（金属板）
２６  金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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