(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と、金属箔の上に積層された絶縁層と、絶縁層の上に積層された導体回路を有し、前記絶縁層と前記導体回路が、複数回積層されている回路基板であって、
前記金属箔及び前記導体回路の厚さが、５μｍ以上４５０μｍ以下であり、
前記絶縁層が、熱硬化性樹脂を２５〜６０体積％含有し、残部を最大粒子径７５μｍ以下で平均粒子径５〜４０μｍの球状粗粒子と平均粒子径０．３〜３．０μｍの球状微粒子とからなる無機フィラーとからなる樹脂組成物の硬化体であり、前記絶縁層の厚さが、２０μｍ以上３００μｍ以下である回路基板。
【請求項２】
前記回路基板を、任意の個所で曲率半径２〜５ｍｍで９０°以上折り曲げたときに、導体回路又は金属箔の各々間の耐電圧が１．０ｋＶ以上である請求項１記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズシールド性と絶縁性に優れ、熱放散性が良好でかつ、折り曲げ可能な回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体搭載用の回路基板は、基板の小型化、高密度実装化および高性能化が要求され、更には、半導体素子等の小型化、ハイパワー化により、狭いスペースの中で、半導体素子等から発生した熱を如何に放熱するかといったことが問題となっている。特に、電源分野や自動車電装分野を中心に、金属板上に絶縁層を介して金属箔を接合し回路形成した金属ベース回路基板が、放熱性が優れるという理由から使用されてきた。
【０００３】
しかし、金属ベース回路基板は、ベース基板の厚みが一般に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍであるため薄肉化が難しく設置箇所が限られていた。また、金属板上に薄い絶縁層を介した構造であるため、ノイズが発生しやすくモジュールの誤作動を起こしやすいといった問題があった。
【０００４】
ノイズシールドと放熱性を高めるため、例えば金属ベース回路基板上の全面あるいは一部に回路を有する上層回路基板を、接着剤を介して、積層した金属ベース多層基板が公知となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−０３７１６９号公報
【０００５】
このような構成では、金属板と上層基板との間に熱伝導性の悪い接着剤層が存在するため、上層回路パターン上にハイパワー素子を搭載する場合には、放熱性が不十分であり、素子の温度が上昇し、ひいては誤動作してしまう問題があった。
【０００６】
上記の放熱性の問題を解決するため、高熱伝導の絶縁層を有する金属ベース回路基板が公知となっている（特許文献２参照）。
【特許文献２】特開平０９−１３９５８０号公報
【０００７】
しかし、金属板は厚いため、湾曲したケース等の筐体形状に沿って貼り付け設置することができないため絶縁層の放熱性を十分に活かすことができないうえ、設置や折り曲げしての設置等ができないため設置には大きなスペースを必要となり、モジュールの小型化できないといった問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、金属箔と、金属箔の上に積層された絶縁層と、絶縁層の上に積層された導体回路を有し、前記絶縁層と前記導体回路が、複数回積層されている回路基板であって、絶縁層が無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有する樹脂組成物の硬化体からなり、導体回路又は金属箔の厚さを薄くすることで、放熱性、耐ノイズ性および耐電圧特性に優れ折り曲げ可能な回路基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、金属箔と、金属箔の上に積層された絶縁層と、絶縁層の上に積層された導体回路を有し、前記絶縁層と前記導体回路が、複数回積層されている回路基板であって、前記金属箔及び前記導体回路の厚さが、５μｍ以上４５０μｍ以下であり、前記絶縁層が、熱硬化性樹脂を２５〜６０体積％含有し、残部を最大粒子径７５μｍ以下で平均粒子径５〜４０μｍの球状粗粒子と平均粒子径０．３〜３．０μｍの球状微粒子とからなる無機フィラーとからなる樹脂組成物の硬化体であり、前記絶縁層の厚さが、２０μｍ以上３００μｍ以下である回路基板である。
【００１０】
更に、本発明は、前記回路基板を、任意の個所で曲率半径２〜５ｍｍで９０°以上折り曲げたときに、導体回路又は金属箔の各々間の耐電圧が１．０ｋＶ以上である請求項１記載の回路基板である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回路基板は、前記構成を採用いているので、放熱性、耐ノイズ性および耐電圧特性に優れるという特徴を有すると共に、その好ましい実施態様に於いては、折り曲げ可能であり、いろいろな形状の筐体等の他の放熱部材と接触させて用いることができ、放熱性に優れる電子、電気部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、導体回路及び金属箔の厚さを５μｍ以上４５０μｍ以下としている。５μｍ以下では取扱等の問題から製造できず、４５０μｍ以上では折り曲げ性が低下する上、回路基板全体の厚さが厚くなってしまうからである。
【００１４】
金属箔の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅および銅合金が用いられる。また、金属箔の材質によっては、接着性を向上させるため、金属箔の絶縁層側を電解処理、エッチング処理、プラズマ処理、プライマー処理またはカップリング処理等の表面処理を施すことが好ましい。
【００１８】
本発明では、絶縁層が、熱硬化性樹脂を２５〜６０体積％含有し、残部が最大粒子径７５μｍ以下で平均粒子径５〜４０μｍの球状粗粒子と平均粒子径０．３〜３．０μｍの球状微粒子とからなる無機フィラーとからなる樹脂組成物の硬化体であることを特徴としている。熱硬化性樹脂を上記体積％以上含有すると放熱性が低下し上記の熱伝導率が得られなくなってしまう。
【００１９】
熱硬化性樹脂としては、直鎖状の高分子エポキシ樹脂と水素添加されたビスフェノールＦ型および／またはＡ型のエポキシ樹脂を主体とする樹脂に、さらに、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどを配合してもよいが、室温での折り曲げ性、電気絶縁性、耐熱性などを考慮すると、それらの配合量はエポキシ樹脂との合計量に対して３０質量％以下であることが好ましい。
【００２０】
無機フィラーとしては、電気絶縁性で熱伝導性の良好なものが好ましく、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素などが用いられる。無機フィラーの粒度は最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径が５〜４０μｍの球状粗粒子と平均粒子径が０．３〜３．０μｍの球状微粒子とを含有するものが好ましい。この範囲内で、平均粒子径が１０〜４０μｍの球状粗粒子と平均粒子径が０．４〜１．２μｍの球状微粒子とを含有するものが更に好ましい。また、球状粗粒子と球状微粒子を混ぜ合わせると破砕粒子や球状粒子を単独で用いた場合よりも高充填が可能となり、室温における折り曲げ性が向上する。
【００２１】
本発明において、当該回路基板を、任意の個所で曲率半径２〜５ｍｍで９０°以上折り曲げ可能であり、かつ導体回路又は金属箔の各々間の耐電圧が１．０ｋＶ以上であることを特徴としている。曲率半径が２ｍｍ以下で９０°以上折り曲げると、絶縁層クラック等により導体回路又は金属箔の各々間の耐電圧が１．０ｋＶ以下になる場合がある。曲率半径を5mm以上にしたり、９０°以下の折り曲げでは、目的するモジュールの小型化が達成できなくなる場合がある。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
３５μｍ厚の銅箔上に、エポキシ当量が２０１の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＸ−８０００」）をエポキシ樹脂全体で７０質量％とエポキシ当量が１２００の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＬ−７１７０」）３０質量％からなるエポキシ樹脂１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４）４８質量部を加え、最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径が２１μｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（昭和電工社製「ＣＢ−Ａ２０」）と平均粒子径が０．６μｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（アドマテックス社製「ＡＯ−８０２」）を合わせて絶縁層中５０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が６：４）となるように配合し、硬化後の厚さが１００μｍになるように絶縁層を形成し、つぎに、３５μｍ厚の銅箔を張り合わせ、加熱することにより絶縁層を熱硬化させ、内層の箔張り基板を得た。
【００２３】
さらに、得られた基板について、所定の位置をドライフィルムでマスクして銅箔をエッチングした後、ドライフィルムを除去して回路を形成し内層回路基板とした。
得られた内層回路基板をベースとして上記絶縁層および３５μｍ厚の銅箔を張り合わせ、加熱硬化させ、多層基板を作製した。
【００２４】
次に、外層回路の所定箇所にドリルにより直径０．５ｍｍの穴を空け、内層回路および外層回路を貫通させて後、銅メッキを施しスルーホールを形成した。この表面にさらに上記方法で外層回路をエッチングし、多層回路基板を得た。
【００２５】
多層回路基板について、以下に示す方法で、（１）絶縁層の熱伝導率（２）絶縁層のガラス転移点（３）折り曲げ時の耐電圧（４）屈曲性（５）パワー素子の動作安定性を測定・評価した。
【００２６】
（１）絶縁層の熱伝導率測定
回路基板の絶縁層を別途直径１０ｍｍ×厚さ２ｍｍの円盤状硬化体を作製し、レーザーフラッシュ法により求めた。
【００２７】
（２）絶縁層のガラス転移点
多層化する前の一層の回路基板を使用し、ベース材である金属箔と導体回路をエッチング法により除去し、取り出した絶縁層を６ｍｍ×４０ｍｍに加工して、動的粘弾性測定法により求めた。
【００２８】
（３）折り曲げ時の耐電圧
外層回路を直径２０ｍｍの円形パターンを形成した多層回路基板の直径２０ｍｍの円形パターンが含まれるように曲率半径１ｍｍで９０°折り曲げた状態でＪＩＳ  Ｃ  ２１１０に規定された段階昇圧法により、内層回路とアルミニウム箔との間の耐電圧を測定した。
【００２９】
（４）室温での屈曲性
多層回路基板（内層、外層に回路パターンは形成せず全面導体箔の状態のものを使用）を１０ｍｍ×１００ｍｍに加工して、２５±１℃の温度雰囲気下において、両手で導体回路形成面側および導体回路形成面と反対側に曲率半径５ｍｍで９０°以上折り曲げることが可能であるものを良好とし、折り曲げを実施する際に、曲げ加工用の金型とプレス機などを用いる必要がある場合を不良とした。
【００３０】
（５）パワー素子の動作安定性
日立製作所製ｐ−ｍｏｓ−ＦＥＴ（２ＳＫ２１７４Ｓ）を２ｍｍ間隔で３個組み込んだモジュールを作製し、１００℃の環境下で素子１個当たり１０Ｗの消費電力となるように９６時間連続運転し、誤作動の有無を評価した。誤作動が発生しない場合は、消費電力をさらに１０Ｗ加えて再度評価し誤作動の発生した時の消費電力量にてパワー素子の動作安定性を評価した。
【００３１】
これらの結果を表１に示した。
【００３２】
【表１】
0004484830.tif 000002
【００３３】
（実施例２）
絶縁層の組成を、エポキシ当量が２０１の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＸ−８０００」）７０質量％とエポキシ当量が１２００の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製「ＹＬ―７１７０」）３０質量％からなるエポキシ樹脂１００質量部に対して、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４）４８質量部を加え、最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径が２１μｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（昭和電工社製「ＣＢ−Ａ２０」）と平均粒子径が０．６μｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（アドマテックス社製「ＡＯ−８０２」）を合わせて絶縁層中６５体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が６：４）となるように配合した以外は、実施例1と同様の方法で多層回路基板を作製し、実施例１と同様の方法で評価した。それらの評価結果を表１に示す。
【００３４】
（実施例３）
エポキシ当量が１８７のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＥＰＩＣＬＯＮ８５０−Ｓ」）１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４）６３質量部を加え、最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径が２１μｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（昭和電工社製「ＣＢ−Ａ２０」）と平均粒子径が０．６μｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（アドマテックス社製「ＡＯ−８０２」）を合わせて絶縁層中５０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が６：４）となるように配合した以外は、実施例1と同様の方法で多層回路基板を作製し、実施例１と同様の方法で評価した。それらの評価結果を表１に示す。
【００３５】
（実施例４）
エポキシ当量が２０１の水素添加されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＹＸ−８０００」）１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４）６０質量部を加え、最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径が２１μｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（昭和電工社製「ＣＢ−Ａ２０」）と平均粒子径が０．６μｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（アドマテックス社製「ＡＯ−８０２」）を合わせて絶縁層中５０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が６：４）となるように配合した以外は、実施例1と同様の方法で多層回路基板を作製し、実施例１と同様の方法で評価した。それらの評価結果を表１に示す。
【００３６】
（比較例１）
エポキシ当量が１８７のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＥＰＩＣＬＯＮ８５０−Ｓ」）１００質量部に対し、硬化剤としてポリオキシプロピレンジアミン（ハルツマン社製「Ｄ−４００」と「Ｄ−２０００」の質量比が６：４）６３質量部を加え、最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径が２１μｍである球状粗粒子の酸化アルミニウム（昭和電工社製「ＣＢ−Ａ２０」）と平均粒子径が０．６μｍである球状微粒子の酸化アルミニウム（アドマテックス社製「ＡＯ−８０２」）を合わせて絶縁層中８０体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が６：４）となるように配合した以外は、実施例1と同様の方法で多層回路基板を作製し、実施例１と同様の方法で評価した。それらの評価結果を表１に示す。得られた多層回路基板は、屈曲性がほとんど無く、室温下において手動では折り曲げることができず、折り曲げ用金型とプレス機を用いて９０°に折り曲げた。また、耐電圧が低くなった。
【００３７】
（比較例２）
１５００μｍ厚のＡｌ板上に、絶縁層を形成した以外は、実施例1と同様の方法で多層回路基板を作製し、実施例１と同様の方法で評価した。それらの評価結果を表１に示す。
得られた多層回路基板は、屈曲性がほとんど無く、室温下において手動では折り曲げることができず、折り曲げ用金型とプレス機を用いて９０°に折り曲げた。多層回路基板の各種特性を表１に示す。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、導体回路並びに金属箔の厚さ、更に絶縁層の厚さを特定範囲に選択することで、放熱性、耐ノイズ性および耐電圧特性に優れ、更に折り曲げ可能な回路基板を提供することができので、複雑形状の筐体や放熱部材に接して混成集積回路を設けることができるので、産業上非常に有用である。