(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱による反りや歪みを低減することを可能とした金属樹脂複合材、特に、配線材料、フレキシブル配線材又はプリント配線材などに好適に使用できる金属樹脂複合材を提供する。【解決手段】金属樹脂複合材１は、基材１０と、基材１０の表面に設けられ、絶縁性及び弾性を有する樹脂を含んで形成される樹脂層１２と、樹脂層１２の表面の少なくとも一部に設けられる金属配線層１４とを備える。前記樹脂層がアクリル樹脂を含んで形成され、せん断弾性率が１０4Pa以上１０7Pa以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の表面に設けられ、絶縁性及び弾性を有する樹脂を含んで形成される樹脂層と、
前記樹脂層の表面の少なくとも一部に設けられる金属配線層とを備えることを特徴とする金属樹脂複合材。
【請求項２】
前記樹脂層の２０℃から２６０℃でのせん断弾性率が、１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属樹脂複合材。
【請求項３】
前記樹脂層は、アクリル系樹脂を含んで形成されることを特徴とする請求項２に記載の金属樹脂複合材。
【請求項４】
前記金属配線層の前記樹脂層とは反対側の表面の一部を露出させ、前記樹脂層と前記金属配線層とを被覆する被覆層を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の金属樹脂複合材。
【請求項５】
前記基材は、アルミニウム若しくは銅を含んで形成され、
前記金属配線層は、銅を含んで形成されることを特徴とする請求項４に記載の金属樹脂複合材。
【請求項６】
前記樹脂層の厚さは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の金属樹脂複合材。
【請求項７】
前記樹脂層にアクリル系樹脂より熱伝導率の高い充填材を含んで形成されることを特徴とする請求項６に記載の金属樹脂複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属樹脂複合材に係り、特に、配線材料、フレキシブル配線材又はプリント配線材などに好適に使用できる金属樹脂複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の高密度化に伴い、電子部品の単位面積あたりの消費電力が増加し、その発熱対策が重要になってきている。これを踏まえて、電子デバイスを実装する配線板、いわゆるプリント基板と呼ばれている配線材に対して、従来の電気特性の他に、放熱特性が要求されてきている。このような要求に対して、例えば金属材料を基材とし、銅箔を高熱伝導性樹脂材料の接着剤として用いた金属ベースの配線材（金属ベース基板）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された金属ベース基板では、金属のべ一ス材と銅箔の配線材との熱膨張率の違いにより、反りの発生が起こる。その対策として、金属ベース材に１ｍｍ以上の厚い金属板を使用している。その対策の他の一例としては、例えば回路面側の面積を５０％以上とし、断面の割合を５％以上５０％以下とした金属ベースの配線材（金属ベース回路基板）が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４２６０６号公報
【特許文献２】特開２００９−３０２１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献1記載の金属ベース基板では、弾性を有するとともに、熱歪みを緩和する機能を有し、電子デバイスチップ部品のはんだ寿命を向上させているが、電子デバイスチップ部品に与える熱歪みを緩和するのは不十分である。また、金属ベース材にアルミニウムを用いた場合は、１ｍｍ以上の厚い基材が反りを低減するために必要となる。また、金属ベース材と銅箔配線材との間の絶縁接着層となる樹脂層にエポキシ系樹脂を使用しているため、製造プロセスで加熱工程を入れる場合がある。この加熱工程において金属ベース材と銅箔配線材とを貼り合せると、樹脂層の加熱後、硬化する際に、金属ベース材の反りが発生する場合がある。このことは、上記特許文献２記載の金属ベース回路基板にあっても何ら変わるところはない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、加熱による反りや歪みを低減することを可能とした金属樹脂複合材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、基材と、前記基材の表面に設けられ、絶縁性及び弾性を有する樹脂を含んで形成される樹脂層と、前記樹脂層の表面の少なくとも一部に設けられる金属配線層とを備えることを特徴とする金属樹脂複合材を提供する。
【０００８】
本発明にあっては、前記樹脂層の２０℃から２６０℃でのせん断弾性率が、１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下であることが好適である。
【０００９】
本発明における前記樹脂層としては、アクリル系樹脂を含んで形成されることが好ましい。
【００１０】
本発明によると、前記金属配線層の前記樹脂層とは反対側の表面の一部を露出させ、前記樹脂層と前記金属配線層とを被覆する被覆層を更に備えることができる。
【００１１】
本発明における前記基材としては、アルミニウム若しくは銅を含んで形成され、前記金属配線層としては、銅を含んで形成されることが好ましい。
【００１２】
本発明における前記樹脂層の厚さとしては、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明では、前記樹脂層にアクリル系樹脂より熱伝導率の高い充填材を含んで形成されることが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な一形態によると、前記樹脂層としては、粘着性樹脂であっても良い。この粘着性樹脂は、単一組成材料でなくとも、複数の樹脂成分の混合物でも良く、目的の粘着力を得られる範囲で、フィラーと呼ばれる充填材を入れても良い。このフィラーとしては、熱伝導率の良い窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化棚素などのセラミック材料を用いることが望ましい。
【００１５】
本発明の好適な他の一形態によると、前記基材となる金属材の材質に関しては、熱伝導率の良い材料、例えば銀、銅、アルミニウム等が望ましいが、本発明の効果の本質には特に影響を与えない。従って、例えばステンレス等の鉄系の材料であっても良い。基材の厚さも、樹脂材で歪みや熱膨張を緩和できるので、１ｍｍ以下の薄い材料でも、配線材として問題にならない。薄い金属基材を用いることで、材料の製法にロールツーロール法による連続製造を行うことが可能となり、画期的に製造コストを下げることができる。
【００１６】
本発明の好適な更に他の一形態では、本発明の金属樹脂複合材を配線材に用いることで、電子機器の長寿命化や高信頼化などを図ることができる。特には、白色ＬＥＤの実装材に用いた場合は、実装チップへの応力緩和と放熱性の向上のため、従来のＦＲ−４ベースのリジット基材に比べて、２倍以上の長寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の好適な更に他の一形態では、本発明の金属樹脂複合材を配線材に用いることで、高放熱性を活かし、駆動電流を１．５倍に増やすことができる。それに加えて、実装チップ数を３分の２に低減することが可能になり、コスト低減に大きく貢献することができるようになる。
【００１８】
また、本発明の好適な更に他の一形態では、高負荷駆動の発熱に耐えられる弾性を有した樹脂絶縁層を設けた金属樹脂複合材による配線材を採用することで、比較的に廉価に電子機器の長寿命化や高信頼化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱による反りや歪みを低減させた金属樹脂複合材が効果的に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材に電子デバイスが搭載された状態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の金属樹脂複合材に他の電子デバイスが搭載された状態の断面図である。
【図３】本発明の金属樹脂複合材に更に他の電子デバイスが搭載された状態の断面図である。
【図４】樹脂層についてのせん断弾性率と温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施の形態の要約］
電子デバイスを搭載する金属樹脂複合材において、基材と、基材の表面に設けられ、絶縁性及び弾性を有する樹脂を含んで形成される樹脂層と、樹脂層の表面の少なくとも一部に設けられる金属配線層とを備えることを特徴とする金属樹脂複合材が提供される。
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１を参照すると、図１には、本発明の典型的な第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材に電子デバイスを搭載した状態が概略的に示されている。
【００２４】
図１に示す金属樹脂複合材１は、例えば駆動時に発熱する電子デバイス４０等を搭載することができる。この金属樹脂複合材１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路基板、電源回路基板、発光素子（例えば、ＬＥＤ、ＬＤ等）の搭載基板等に用いることができる。
【００２５】
ここで、電子デバイス４０とは、パッケージされたＩＣ、ＬＳＩ、デスクリートの抵抗、コンデンサー、ダイオード（整流用、ＬＥＤ、ＬＤを含む）、トランジスタ、又はそれらを複数個集積した素子を含むものであり、本発明による基板と外部へ配線するための端子部、外部に接続するための接続用コネクタとの接続部、電子デバイスを装着するためのソケット類をも含むものとする。また、金属樹脂複合材１を基板全面に適用しても良いが、熱対策が重要な一部分のみに適用しても良い。
【００２６】
この第１の実施の形態による金属樹脂複合材１は、図１に示すように、基材１０と、基材１０の表面に設けられ、絶縁性及び弾性を有する粘着性樹脂を含んで形成される樹脂層１２と、樹脂層１２の表面に設けられる配線層１４と、配線層１４の樹脂層１２とは反対側の表面の一部を露出させ、樹脂層１２と配線層１４とを被覆する被覆層としてのカバーレジスト１６とを備える。この金属樹脂複合材１には更に、露出した配線層１４の樹脂層１２とは反対側の表面の一部にソルダーペースト２０を介して電子デバイス４０が搭載される。カバーレジスト１６の表面と電子デバイス４０の金属樹脂複合材１側との間には接着剤３０が設けられる。電子デバイス４０は、接着剤３０により金属樹脂複合材１に固定される。
【００２７】
（基材１０）
図１に示す基材１０は、金属材料から形成される。具体的には、基材１０は、主としてアルミニウム若しくは銅を含んで形成される。基材１０の好適な一例としてはアルミニウムを含む金属箔を用いることができる。
【００２８】
（樹脂層１２）
図１に示す樹脂層１２は、金属樹脂複合材１の使用目的、金属樹脂複合材１に電子デバイス４０等を搭載後に実施するリフローのリフロー条件、コスト等を考慮して選定される。この樹脂層１２としては、金属樹脂複合材１に電子デバイス４０等を搭載する際のはんだ付け条件に余裕を持たせるべく、耐熱性の高い材料から形成することが好ましい。具体的には、樹脂層１２としては、２０℃から２６０℃でのせん断弾性率が、１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下である材料から形成することが好ましい。また、樹脂層１２は、熱で硬化しない粘着性樹脂を用いることが好ましい。
【００２９】
好適な一例として、樹脂層１２は、アクリル系樹脂を含んで形成することができる。即ち、樹脂層１２は、室温状態からはんだリフローなどの加熱処理がなされ、２０℃から２６０℃でのせん断弾性率が、１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下である範囲の粘度を維持する粘着性樹脂から形成することにより、熱処理による歪みを緩和する。そのため、低弾性率化が必要であり、１０７Ｐａ以下が望ましい。更に、樹脂層１２は、金属基板間を電気絶縁することが必要であり、１０４Ｐａ以上の弾性率が望ましい。
【００３０】
樹脂層１２の弾性率が１０７Ｐａ以上である場合は、熱処理後の応力緩和が十分に行なわれず、張り合わされた金属基板に反りが発生したり、樹脂層１２の剥がれなどの異常が発生したりしてしまうので好ましくない。また、樹脂層１２の弾性率が１０４Ｐａ以下である場合は、貼り合わされた金属基板に微小な応力で導通する異常が生じてしまうので好ましくない。
【００３１】
（配線層１４）
図１に示す配線層１４は、樹脂層１２の表面に所定のパターンを有して形成される。配線層１４は、所定の電気導電性、所定の熱伝導性を有する金属材料から形成することができる。配線層１４としては、例えば銅を含んで形成される。具体的には、配線層１４は、圧延銅箔、電気銅、電解銅箔、合金銅、無酸素銅等から形成することができる。なお、ＦＲ４からなる板材を基材として、当該基材に銅箔を貼付けたガラスエポキシ材、プリント配線基板、若しくは紙フェノール基板等においては、熱伝導性を考慮して、３６μｍ厚の銅箔を用いるが、第１の実施の形態においては、３６μｍより薄い厚さの配線層１４を用いることができる。
【００３２】
（カバーレジスト１６、ソルダーペースト２０）
カバーレジスト１６は、図１に示すように、配線層１４の表面の一部を露出させ、樹脂層１２と配線層１４とを被覆する。カバーレジスト１６としては、絶縁性のレジスト材料を用いることができる。また、ソルダーペースト２０としては、ソルダパウダーとフラックスとを混合した材料を用いることができる。
【００３３】
（接着剤３０、電子デバイス４０）
図１に示す接着剤３０の好適な一例としては、エポキシ接着剤を用いることができる。また、電子デバイス４０としては、金属樹脂複合材１に電子デバイス４０等を搭載した状態で、所定のはんだリフロー条件をクリアすることができるデバイス等を用いることができる。その好適な一例としては、例えばロジックＩＣ、アナログＩＣ、コンデンサー、インダクター、ＬＥＤ、若しくはＬＤ等を電子デバイス４０として用いることができる。また、金属樹脂複合材１は、電子デバイス４０の代わりに、スイッチ、コネクタ、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｌａｔ  Ｃａｂｌｅ（ＦＦＣ）等を搭載することもできる。
【００３４】
（金属樹脂複合材１の製造方法）
金属樹脂複合材１は、以下のように製造される。先ず、基材１０と、両面に剥離ライナーが貼り付けられた樹脂層１２と、金属箔とを準備する。そして、基材１０の一方の表面に、一方の面の剥離ライナーを剥がした樹脂層１２を、ラミネート機を用いて常温にて貼り合わせる。続いて、樹脂層１２の他方の面の剥離ライナーを剥がしつつ、金属箔を貼り合わせる。
【００３５】
次に、金属箔の表面にフォトリソグラフィー法、エッチング法を用いて所定のパターンを有する配線層１４を形成する。これにより、第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材１が形成される。続いて、配線層１４の表面の一部が露出するようにカバーレジスト１６を形成する。そして、露出している配線層１４の表面にソルダーペースト２０を介して電子デバイス４０を搭載する。なお、この時に、電子デバイス４０の直下に接着剤３０を配置して、電子デバイス４０を金属樹脂複合材１に固定する。これにより、図１に示すように、第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材１に電子デバイス４０が搭載される。この電子デバイスのマウント時に接着剤３０は必須ではなく、配線層１４の間のカバーレジスト１６の一部又は全面をあけて、電子デバイス４０の仮固定に用いることもある。
【００３６】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材１は、樹脂層１２を介して基材１０へ配線層１４を固定するので、金属樹脂複合材１に加熱処理を施した場合でも、基材１０を構成する材料の熱膨張係数と配線層１４を構成する材料の熱膨張係数との差に起因する反りや歪みの影響を低減することができる。これにより、電源回路、発光素子搭載基板等、及び電子デバイス４０等の発熱が比較的大きく、かつ、放熱を考慮した構造を設計することを要する基板に、第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材１を用いることで、放熱性が良好であり、信頼性が高い電源回路基板、及び発光素子搭載基板等を低コストで提供することができるようになる。
【００３７】
第１の実施の形態に係る金属樹脂複合材１は、少なくとも３６μｍより薄い厚さの配線層１４を備えており、従来よりも電子デバイス４０と基材１０との距離を短縮することができるので、電子デバイス４０と基材１０との間の熱抵抗を低減することができる。従って、金属樹脂複合材１においては、従来よりも基材に伝導する熱量を多くすることができるようになり、薄い配線層１４であっても放熱性が良好な金属樹脂複合材１を提供することができる。
【００３８】
［他の実施の形態］
本発明は、上記第１の実施の形態、及び図示例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。
【００３９】
図２及び図３を参照すると、図２には、金属樹脂複合材１にワイヤーボンディング接続方式のＬＥＤ素子６０を搭載した状態が、図３には、金属樹脂複合材１にフリップチップ接続方式のＬＥＤチップ６１を搭載した状態がそれぞれ概略的に例示されている。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
【００４０】
図２において、樹脂層１２とは反対側の表面の一部を露出させた配線層１４には、ソルダーペースト２０を介してＬＥＤ素子６０の一対のリードフレーム６０ａが接続されている。ＬＥＤ素子６０は、カバーレジスト１６の表面と金属樹脂複合材１との間に設けられた接着剤３０により金属樹脂複合材１に固定されている。
【００４１】
図３において、樹脂層１２とは反対側の表面の一部を露出させた一対の配線層１４の間に配設されたカバーレジスト１６上には、Ａｕバンプ２１によりＬＥＤチップ６１が実装されている。ＬＥＤチップ６１の発光面側には、蛍光体（蛍光物質）を含有した樹脂を用いて蛍光体層が形成されている。
【００４２】
（他の実施の形態の効果）
これらの実施の形態にあっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られることは勿論である。
【実施例】
【００４３】
以下に、図１〜図４及び表１を参照しながら、本発明の更に具体的な実施の形態として、実施例１〜４及び比較例１及び２を挙げて詳細に説明する。なお、この実施例では、上記実施の形態の典型的な一例を挙げており、本発明は、これらの実施例及び比較例に限定されるものではないことは勿論である。
【００４４】
図４に、実施例３を除く実施例１，２及び４である樹脂層の弾性率の温度特性と比較例１及び２である樹脂層の弾性率の温度特性とをグラフ上にプロットし、表１に、それらの評価結果をまとめて示す。表１は、各試料が、常温（２３℃）と各設定温度との間を繰り返す熱負荷がかかった場合でも所望の弾性率を維持し、かつ、配線層を安定に保てるものを◎印、常温と各設定温度の間を繰り返す熱負荷がかかった場合に、配線材、基材との剥離に至らないが配線材にシワなど機械的変化が現れる可能性があるものを○印、常温（２３℃）と各設定温度との間を繰り返す熱負荷がかかった場合でも形状を保持しているが、機械強度が低下するものを△印、同様に、常温と各設定温度との間を繰り返す熱負荷が繰り返しかかった場合に所望の弾性率を維持することが困難であり、かつ、変質、破断、剥離を発生する状態を生じるものを×印として評価した。実施例１の室温付近の○印は、加工時の歪み解放による反りの発生が起こることがあったためであり、完成した配線材では変化は起こっていない。実施例５で使用した樹脂層は、実用上問題はないものの、接合強度が比較的小さく、○印の表記とした。
【００４５】
（実施例１）
実施例１として、図１に示すような構成を備えるＤＣ−ＤＣコンバータ回路基板をサンプル１として作製した。具体的には、基材１０として、純アルミニウム材（但し、ＪＩＳの１０５０材、厚さ：０．２ｍｍ）からなる基材を用いた。また、基材１０の表面に設けられる樹脂層１２として、リフロー温度（但し、ピーク２６０℃）に耐える耐熱性を有し、５０μｍの厚さを有するアクリル系粘着剤（但し、日東電工製  型番ＨＪ−９１５０Ｗ）を用いた。更に、配線層１４としては、圧延銅箔の厚さが１６μｍであるタフピッチ銅｛Ｔｏｕｇｈ−Ｐｉｃｈ  Ｃｏｐｐｅｒ（ＴＰＣ）｝を用いた。ここで、せん断弾性率は、動的粘弾性測定装置（但し、アイティ計測制御株式会社製のＤＶＡ２００）を用い、昇温速度５℃／分、せん断歪量０．５％、周波数１０Ｈｚの条件で求めた。
【００４６】
実施例１に係る金属樹脂複合材１は、純アルミニウム材からなるＡ４サイズの基材１０と、樹脂層１２と、銅箔とをラミネート機を用いて常温で貼り合わせた。即ち、基材１０の一方の表面に、一方の面の剥離ライナーを剥がした樹脂層１２を、ラミネート機を用いて常温で貼り合わせた。その後、樹脂層１２の他方の面の剥離ライナーを剥がしつつ、銅箔を貼り合わせた。このような工程を経て、実施例１に係る金属樹脂複合材１を製造した。
【００４７】
次に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて配線層１４を形成した。具体的には、銅箔の表面にドライフィルムレジスト材を１１０℃の温度で熱圧着した。ドライフィルムレジスト材としては、日立化成製のＨ−６１３８を用いた。続いて、ドライフィルムレジスト材に対し、所定のパターンを有するマスクを介した紫外線露光を実施した。そして、アルカリ現像、塩化第２鉄によるエッチングを続けて実施した。その後、ドライフィルムレジスト材を剥離することにより、配線層１４を形成した。
【００４８】
配線層１４を形成した後、その配線層１４に酸洗浄を施した。酸洗浄後、樹脂層１２及び配線層１４にソルダーレジストをスクリーン印刷することにより樹脂層１２及び配線層１４を被覆した。ソルダーレジストとしては、日立化成製のＳＮ−９０００を用いた。これにより、カバーレジスト１６を形成した。次に、配線層１４の表面の一部を露出させ、露出した部分に防錆処理を施した。防錆処理は、配線層１４の表面の一部が露出した金属樹脂複合材１を防錆処理液に浸漬した後、乾燥することにより実施した。防錆処理液としては、メック株式会社製の防錆材（メックブライト  ＣＡＵ５２２８）を用いた。
【００４９】
次に、カバーレジスト１６が形成された金属樹脂複合材１に電子デバイス４０を搭載した。具体的には、先ず、露出している配線層１４の表面上にソルダーペースト２０をスクリーン印刷により印刷した。ソルダーペースト２０としては、千住金属社製のソルダーペーストＳ７０Ｇを用いた。続いて、電子デバイス４０として、６０３０型のチップ抵抗を、エポキシ樹脂からなる接着剤３０を用いて金属樹脂複合材１に搭載した。その後、リフロー炉において、電子デバイス４０が搭載された金属樹脂複合材１に、１５０℃から１８０℃の温度で８０秒間のプレヒートと、２２０℃から２４０℃の温度で２０秒間の熱処理とを施した。これにより、電子デバイス４０が搭載された実施例１に係る金属樹脂複合材１が得られた。
【００５０】
（実施例２）
実施例２として、図２に示すような構成を備えるＬＥＤ素子を実装したサンプル２を製作した。基材１０に純アルミニウム材（ＪＩＳ１０５０材、厚さ：１．０ｍｍ、幅：１２ｍｍ、長さ：４００ｍｍ）を用い、サンプル２の樹脂層１２と配線層１４として、厚さが３５μｍであるＴＰＣ材を用いた。そして、上記実施例１と同様の製法及び条件で金属樹脂複合材１を製造した。
【００５１】
サンプル２では、縦方向に１５個のＬＥＤ素子（日亜化学製  ＮＳＰＥＲ７０ＣＳ−Ｋ１）を３個直列に並べて、電流制限抵抗１６０８型チップ抵抗素子３０ｋΩも直列に接続するようにパターニングし、長さ方向に５組配置し、各組は外側に給電線を設け、１２Ｖを印加することで、１００Ｌｍの光量が得られた。駆動条件でのＬＥＤ素子のＰＮジャンクション温度は７０℃であった。通常のガラエポ基板（サンハヤト製  Ｎｏ．３３）のプリント基板に設置した場合に比べて、ＰＮジャンクション温度を７６℃から、６℃も大きく下げることができるようになり、寿命が１．５倍近く延びることが分かった。
【００５２】
（実施例３）
実施例３として、図３に示すような構成を備えるベアチップをフリップチップ実装したサンプル３の試作を行った。
【００５３】
サファイア基板上にＧＡＮＡｎＧＡＮの結晶成長を行い、カソード、及びアノードの電極形成を行い、青色ＬＥＤのベアチップを製作した。基材１０に純アルミニウム材（ＪＩＳ１０５０材、厚さ：１．０ｍｍ、幅：１２ｍｍ、長さ：５０ｍｍ）を用い、上記実施例２のサンプル２と同様に、樹脂層１２と配線層１４として、厚さが３５μｍであるＴＰＣ材を用いた。そして、上記実施例１と同様の製法及び条件で金属樹脂複合材１を製造した。配線パターン上にＬＥＤベアチップを３個直列に並べて、制限抵抗も直列接続になるようにパターニングし、はんだリフローにより配線層１４と半田付けを行い、ＬＥＤ発光モジュールを製作した。
【００５４】
（実施例１〜３の評価結果）
実施例１のサンプル１、実施例２のサンプル２、及び実施例３のサンプル３の金属樹脂複合材１に対して、フォトリソグラフィー法及びエッチング法などにより配線パターンを形成した結果、金属樹脂複合材１には、反りや歪みの発生はほとんど観察されなかった。
【００５５】
図４及び表１から明らかなように、実施例１及び２におけるサンプル１及び２のそれぞれは、アクリル系樹脂を含む樹脂層１２の２０℃から２６０℃でのせん断弾性率が、１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下の良好な値を示しており、初期の目的とする規定範囲を満足することを確認した。
【００５６】
（実施例４）
実施例４のサンプル４では、樹脂層として、図４に示す弾性特性を有するエポキシ系樹脂剤を用い、定法に従い基材１０と銅箔とを貼り合わせて金属樹脂複合材を作製した。金属樹脂複合材を貼り合せる際には、１２０℃程度の熱を加えながら、１時間程度保持することで、所定の貼り合せ強度が得られる。
【００５７】
（実施例４の評価結果）
図４及び表１から明らかなように、このサンプル４においては、樹脂層の粘着性樹脂が発熱体から吸熱時に想定される温度である７０℃以上で、せん断弾性率が１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下の良好な値を示す。
【００５８】
しかしながら、金属樹脂複合材にエッチング処理を施した後、常温の環境下で定板において観察すると、金属樹脂複合材の端が最大５ｍｍ程度浮き上がり、反りが発生していることが確認されるものもあった。この理由は、図４に示す比較例１のように、実施例４であるサンプル４の７０℃以上に加熱されたときの基材１０と、銅箔との熱膨張係数の違いによる歪みが、低温に戻った際に粘着性樹脂で緩和されないからである。このため、常温での作業が想定される場合や吸熱しない時間が比較的に多い場合は、実施例４のサンプル４の金属樹脂複合材よりも実施例１〜３のサンプル１〜３の金属樹脂複合材の方が、より好ましいと考えられる。
【００５９】
（実施例５）
実施例５のサンプル５では、樹脂層として、図４に示す弾性特性を有するポリエステル系接着剤を用い、定法に従い基材１０と銅箔とを貼り合わせて金属樹脂複合材を作製した。
【００６０】
（実施例５の評価結果）
実施例５のサンプル５では、図４に示す比較例２のように、金属樹脂複合材にエッチング処理を施した後、基材１０と配線層との間で電気的な導通が生じていることが確認された。また、図２に示すような構成を備えるＬＥＤモジュールの試作を行い、ＬＥＤ点灯時の発熱による温度上昇と状態観察を行った結果、１３０℃までは割れなどの現象は見られなかったが、１３０℃より高い温度になった際には、粘着性樹脂の弾性率が大きく低下する現象が発生し、銅箔の剥がれが生じた。更には、ＬＥＤチップの移動による光軸のズレやショートが発生した。
【００６１】
表１から明らかなように、実施例５のサンプル５では、粘着性樹脂の１０℃から１３０℃でのせん断弾性率が１０４Ｐａ以上１０７Ｐａ以下を満たす条件下で使用することが好ましいと考えられる。
【００６２】
（実施例の他の評価結果）
上記実施例によれば、実施例１のサンプル１、又は実施例２のサンプル２の樹脂層を用いた金属樹脂複合材１は、エッチングで形成した隣り合った配線層１４の間の絶縁抵抗は、１０８Ω以上であり、良好な絶縁特性を示した。また、実施例に係る金属樹脂複合材１にＰＣＴ試験（１２１℃、２ａｔｍの飽和加圧蒸気環境）１００時間を施した場合であっても、試験後における剥離及びピール強度の低下は観察されず、良好な耐久性を示した。
【００６３】
また、連続通電試験（但し、温度８５℃、湿度８５％、１００時間）を実施した後においても、配線層１４の配線パターン間における絶縁特性の劣化は観察されなかった。
【００６４】
なお、実施例１及び２において配線層１４は、１６μｍの厚さの銅箔を、最小幅１００μｍで加工した。従って、樹脂層１２上において配線層１４の傾きは観察されなかった。即ち、樹脂層１２上において配線層１４が傾斜することを抑制すべく、配線層１４の平面視における幅は、配線層１４の厚さ以上に設計するか、若しくは配線層１４の厚さの２倍以上に設計することが好ましい。
【００６５】
なお、電子デバイス４０に接続する配線層１４の部分等の配線層１４の平面視における幅を所定値以上になるように設計することで、配線層１４の傾きを抑制できること、及びソルダーペースト２０がリフロー時に樹脂層１２の表面に沿って広がることから、配線層１４の傾きは、品質及び歩留りの劣化には寄与しない。
【００６６】
但し、電子デバイス４０と配線層１４との接続には、銅箔（即ち、配線層１４）の下地である樹脂層１２が配線層１４（又は基材１０）に比べてやわらかい材料から形成されるので、電子デバイス４０と配線層１４とを圧接、若しくはコネクタ接続する場合に比べて、はんだ付けによる接続、若しくはリジットなコネクタ部品を介して接続することが更に好ましい。
【００６７】
なお、実施例で作製した基板を用いて作製した電子機器において、電源系の回路、パルス駆動回路、ＬＥＤ点灯回路等、負荷が時間的に大きく変わる場合は、運転中（即ち、連続的又は断続的に電気が配線層１４を通過するとき）に、電子デバイス４０の熱膨張によって生じる配線層１４の歪みを樹脂層１２が緩和する。これにより、実装した電子デバイス４０の寿命が大幅に向上される。
【００６８】
また、基材１０と配線層１４との距離が、樹脂層１２の厚みだけのため、通常の厚いエポキシ基板を用いた銅張積層板上の電子デバイス４０に比べて効率よく冷却される。好適な一例として、ＬＥＤ用実装回路に実施例に係る基板を用いた場合は、ｐｎ接合の動作温度を１２０℃から１１０℃に下げることができる。これにより、実施例に係る基板を用いない場合に比べて、ＬＥＤの寿命を２万時間から５万時間などと２倍以上にすることができる。
【００６９】
なお、５０μｍから１０μｍまで厚さがそれぞれ異なる樹脂層１２を準備し、同様の実験を行った。樹脂層１２の厚さを薄くすることにより、実施例に係る基板の熱伝導率が向上することを確認した。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００７１】
【表１】
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【符号の説明】
【００７２】
１        金属樹脂複合材
１０      基材
１２      樹脂層
１４      配線層
１６      カバーレジスト
２０      ソルダーペースト
２１      Ａｕバンプ
３０      接着剤
４０      電子デバイス
６０      ＬＥＤ素子
６０ａ    リードフレーム
６１      ＬＥＤチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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