JP2001160664A - 金属ベース回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】折り曲げや絞り加工を行った、耐電圧性、絶縁
層クラックと低熱抵抗性を両立できる金属ベース回路基
板とその製造方法を提供する。 【解決手段】金属板１上にセラミックスフィラーを含有
する樹脂からなる絶縁層２を介して回路３を設けている
金属ベース回路基板であって、前記金属板が少なくとも
一部の平坦でない部分を有し、熱抵抗が２．０℃／Ｗ以
下であり、０．８ｋＶ以上である金属ベース回路基板
で、絶縁層３のガラス転移温度より１０℃高い温度で曲
げ加工及び／又は絞り加工することを特徴とする前記回
路基板の製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板上にセラミ
ックスフィラーを含有する樹脂からなる絶縁層を介して
回路を設けている金属ベース回路基板金属、特に金属板
が絶縁層と共に曲げ加工や絞り加工を受けて、平坦でな
い部分を有する金属ベース回路基板とその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】金属ベース回路基板を筐体や電子回路パ
ッケージと兼用することを目的として金属ベース回路基
板の曲げ加工や絞り加工が検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、絶縁層として
セラミックフィラー入りの高熱伝導絶縁層を用いた場合
には、曲げ加工や絞り加工時に絶縁層にクラックが入っ
てしまい、その部位の耐電圧性が低下してしまうため、
これらの加工を行った基板を実用に供することは実質的
に困難であった。

【０００４】前記の耐電圧性低下の対策として、特開昭
５７−１５２１９７号公報に於いては、金属板全面に樹
脂被覆した金属芯入り印刷配線板について、絶縁層のガ
ラス転移温度以上に加熱して機械加工を行っているが、
この場合前記樹脂にセラミックフィラーが用いられてお
らず、熱伝導性等で必ずしも十分な対策とはなっていな
い。

【０００５】これに対して、発明者は鋭意検討を重ねた
結果、導体と金属板間に介在する高熱伝導絶縁層の層数
を規定し、かつ、折り曲げや絞り加工を行う際の基板の
温度を規定することで、セラミックフィラー含有の樹脂
からなる絶縁層を用いる場合であっても、容易に曲げ加
工や絞り加工することができ、耐電圧性と低熱抵抗性が
両立している金属ベース回路基板を得ることができるこ
とを見出したものである。

【０００６】本発明の目的は、前記公知技術における問
題を解決し、深い折り曲げや絞り加工を行った、耐電圧
性、絶縁層クラックと低熱抵抗性を両立できる金属ベー
ス回路基板とその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属板上にセ
ラミックスフィラーを含有する樹脂からなる絶縁層を介
して回路を設けている金属ベース回路基板であって、前
記金属板が少なくとも一部の平坦でない部分を有するこ
とを特徴とする金属ベース回路基板であり、回路の露出
した表面と金属板の回路側でない面との間の熱抵抗が
２．０℃／Ｗ以下であり、回路と金属板との間の耐電圧
が０．８ｋＶ以上であることを特徴とする前記の金属ベ
ース回路基板である。

【０００８】本発明は、前記平坦でない部分が、角度６
０°以上の曲げ部を有することを特徴とする前記の金属
ベース回路基板であり、好ましくは、前記曲げ部の角の
曲率半径が５ｍｍ以下であることを特徴とする前記の金
属ベース回路基板である。

【０００９】本発明は、また、金属板上に、セラミック
スフィラーを含有する樹脂からなる絶縁層を介して金属
箔を貼着し、前記金属箔を回路形成してなる金属ベース
回路基板を、曲げ加工及び／又は絞り加工して、金属板
の一部に平坦でない部分を絶縁層毎形成することを特徴
とする金属ベース回路基板の製造方法であり、好ましく
は、前記曲げ加工及び／又は絞り加工を、絶縁層を構成
している樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より１０℃以上
高い温度で行うことを特徴とする前記の金属ベース回路
基板の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明を
詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の金属ベース回路基板の一
例を示す断面図である。金属板１上に、絶縁層２を介し
て回路３が設けられ、金属板１の一部は高熱伝導性の絶
縁層２とともに所望の位置で曲げまたは絞り加工が施さ
れ、金属板の一部が平坦でない部分を有している。ここ
で、絶縁層２は、２層以上の、それぞれの個々の層がい
ずれもセラミックフィラーを含有する樹脂からなる多層
構造を有している。

【００１２】本発明の金属ベース回路基板は、前記構成
を有しており、熱抵抗が２．０℃／Ｗ以下で、回路と金
属板との間の耐電圧が０．８ｋＶ以上という、従来の平
坦な金属板を有する金属ベース回路基板と同等の特性を
保ちながらも、金属板の一部に平坦でない部分を有し、
筐体製造に適するという特徴があるし、従来筐体作成に
於いて、金属ベース回路基板を平面部分に用いることし
かできなかったという制限を解除できるという特徴があ
る。

【００１３】本発明に於いて、金属板１としては、良熱
伝導性を持つアルミニウムおよびアルミニウム合金、銅
および銅合金、鉄並びにステンレス等が使用可能であ
り、また、金属板１の厚みとしては、特に制限はないが
０．１〜３.０ｍｍが一般に用いられる。

【００１４】本発明に於いて、絶縁層２は、個々の絶縁
層が２層以上の多層構造を有していることが特徴であ
り、この様な多層構造を採用することで、平坦な金属板
の一部を曲げ加工或いは絞り加工する際にも、金属板１
と絶縁層２との剥離や、熱抵抗の増大、或いは耐電圧の
低下等の問題発生を抑制することができる。個々の絶縁
層間の相違については、本発明者の検討結果に拠れば、
特に定める必要がなく、同じ組成の樹脂組成物を複数回
に分けて塗布する方法、セラミックフィラーの充填率を
変えたものを積層する方法、異なる樹脂を隣り合わせる
方法等を適用することができる。このうち、同じ組成の
樹脂組成物をＡステージ又はＢステージ状態で複数回に
渡り塗布する方法が、生産性が良く、好ましい。

【００１５】絶縁層を構成する樹脂としては、セラミッ
クフィラーを含みながらも、硬化状態下に於いて、金属
板１と回路導体３との接合力に優れ、金属ベース回路基
板の特性を損なわないものが選択される。このような樹
脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド
樹脂、ＢＴレジン、シリコーン樹脂などが単独または２
種以上を混合して用いることができるが、このうちエポ
キシ樹脂が金属同士の接合力に優れるので好ましい。特
にエポキシ樹脂の中でも、流動性が高く、セラミックフ
ィラーとの混合性に優れるビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は一層好ましい
樹脂である。

【００１６】絶縁層に含有されるセラミックフィラーと
しては、電気絶縁性で熱伝導性の良好なものが用いら
れ、例えばシリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化
珪素、窒化硼素等が用いられる。絶縁層２中のセラミッ
クフィラーの充填率は、絶縁層中に２０〜８０体積％と
することが一般的である。また、絶縁層には、必要に応
じてシラン系カップリング剤、チタネート系カップリン
グ剤、安定剤、硬化促進剤等を用いることができる。

【００１７】絶縁層２の厚みは特に限定されるものでは
無いが、絶縁層全体の厚みとして、４０〜３００μｍが
一般的である。個々の絶縁層の厚みについては、１０〜
２５０μｍ程度とすれば良い。

【００１８】回路３としては銅箔、複合箔または銅、ア
ルミニウム、ニッケル等の金属を２種類以上含む合金及
びそれぞれの金属を使用したクラッド箔からなり、その
厚みは５μｍ〜１ｍｍが一般的である。また、ワイヤー
ボンディング特性等を付与するため、ニッケルメッキ、
ニッケル−金メッキを導体回路表面上に施していてもか
まわない。更に、これらの回路は、金属箔を絶縁層に搭
載前或いは搭載後にエッチングされ、所望形状に回路形
成される。前記回路上には、抵抗、コンデンサー等の受
動素子、及び／又はダイオード、サイリスター、トラン
ジスター等の能動素子並びに端子が搭載されていてもか
まわない。

【００１９】本発明に於いて、金属板１の平坦でない部
分が、図１に例示する通りに、角度６０°以上の曲げ部
を有することが好ましい。この様な形状の金属ベース回
路基板は、他の部材を用いて筐体を形成することもでき
るし、樋状或いは皿状の形状の内部に樹脂を充填し、回
路並びに回路に搭載される電子部品を樹脂封止すること
もできる特徴がある。

【００２０】本発明のより好ましい実施態様として、前
記曲げ部の角の曲率半径が５ｍｍ以下である。従来、本
発明品のように角の曲率半径が小さなものは得ることが
できなかったが、本発明品では前記角の曲率半径を５ｍ
ｍ以下とすることにより、前述の筐体を製作する過程
や、電子部品搭載時の位置あわせが極めて容易となる特
徴があるので、実装品や筐体の生産性に優れる特徴があ
る。

【００２１】本発明の金属ベース回路基板を製造する方
法に付いては、まず、従来公知の方法により、平坦な金
属板上に２層以上の多層構造を有する絶縁層を設け、更
に金属箔を設置し、前記樹脂を加熱硬化した後、前記金
属箔をエッチング処理して回路とすることで、平坦な金
属板を有する金属ベース回路基板を得て、更に、これを
所定形状の金型を用いて、曲げ加工及び／又は絞り加工
することで得ることができる。特に、前記曲げ加工或い
は絞り加工に於いて、絶縁層を構成している樹脂のガラ
ス温度を、ガラス温度の異なる樹脂が含まれているとき
は最も高いガラス温度を基準として、１０℃高い温度で
行えば良い。

【００２２】

【実施例】〔実施例１〕５１０ｍｍ×５１０ｍｍ×１．
５ｍｍのアルミニウム板上に、酸化アルミニウム（昭和
電工（株）製：Ａ−４２−２）を５４体積％含有するビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル（株）製：
エピコート８２８）を用い、アミン系硬化剤を加え、硬
化後の厚さが５０μｍとなるように塗布し、半硬化後、
更に硬化後の厚さが５０μｍとなるように塗布し、更
に、３５μｍの銅箔をその上に置いて、ラミネート法に
より張り合わせた後、エッチングにより銅箔に所定のパ
ターンを形成し、平坦な金属板の金属ベース回路基板を
得た。

【００２３】前記回路基板を１８０℃×１５分加熱後、
外形加工用金型に設置し、８０トンプレスで外形打ち抜
きを行い、１００ｍｍ１００×ｍｍ１．５ｍｍのサイズ
の個片基板とした。

【００２４】前記個片基板を、絞り加工金型に設置し、
８０トンプレスで曲げ角が９０°、前記曲げ部の角の曲
率半径（Ｒ）が３ｍｍとなるように絞り加工を行い、本
発明に係る金属ベース回路基板を得た。

【００２５】得られた金属ベース回路基板について、以
下に示す方法で、熱抵抗値と絶縁層耐電圧値の測定を、
また絶縁層クラック発生の有無を観察した。この結果を
表１に示したが、いずれについても良好であった。

【００２６】

【表１】

【００２７】＜ガラス転移温度の測定方法＞絶縁剤を５
×５０×０．１ｍｍに加工し、動的粘弾性測定法により
求めた。

【００２８】＜熱抵抗の測定方法＞曲げ加工並びに絞り
加工後の金属ベース回路基板について、平坦な部分より
４０ｍｍ×３０ｍｍの試験片を切り取る。前記試験片を
エッチングして、大きさ１０ｍｍ×１４ｍｍのパッド部
を形成して、この部分にトランジスター（２ＳＣ２２３
３；ＴＯ２２０タイプ／株式会社東芝製）をはんだ付け
する。基板裏面の金属板表面を冷却し、トランジスタを
動作させ、絶縁層を挟んだトランジスター面と基板裏面
の金属板表面の温度差とトランジスタの消費電力（コレ
クター損失）より熱抵抗を算出する（デンカＨＩＴＴプ
レートカタログ参照）。

【００２９】＜耐電圧の測定方法＞基板の曲げまたは絞
り加工部の近辺部にφ２０ｍｍの円形パターンを１０ｍ
ｍ間隔で形成し、ＪＩＳ Ｃ ２１１０に規定された段
階昇圧法により、円形パターンとアルミベースとの間の
耐電圧を測定した。

【００３０】〔実施例２〕５１０ｍｍ×５１０ｍｍ×
１．５ｍｍのアルミニウム板上に、酸化アルミニウム
（昭和電工（株）製：ＡＳ３０）を６５体積％含有する
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（油化シェル（株）
製：エピコート８２８）を用い、アミン系硬化剤を加
え、硬化後の厚みが１００μｍとなるように塗布し、半
硬化後、更に硬化後の厚みが５０μｍとなるように塗布
し、更に、厚さが３５μｍの銅箔その上に配置して、ラ
ミネート法により張り合わせた後、エッチングにより銅
箔に所定のパターンを形成して、平坦な金属板の金属ベ
ース回路基板を得た。

【００３１】前記金属ベース回路基板を１２０℃×１５
分加熱後外形加工金型に設置し、８０トンプレスで外形
打ち抜きを行い、１００ｍｍ×１００×ｍｍ×１．５ｍ
ｍのサイズの個片基板とした。

【００３２】前記個片基板を、絞り加工用金型に設置
し、８０トンプレスで曲げ角が９０°、前記曲げ部の角
の曲率半径（Ｒ）が３ｍｍとなるように絞り加工を行
い、本発明に係る金属ベース回路基板を得た。

【００３３】得られた金属ベース回路基板について、実
施例１と同じ評価を行った。この結果を表１に示した。

【００３４】〔比較例１〕５１０ｍｍ×５１０ｍｍ×
１．５ｍｍのアルミニウム板上に、酸化アルミニウム
（昭和電工（株）製：Ａ−４２−２）を５４体積％含有
するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル
（株）製：エピコート８２８）を用い、アミン系硬化剤
を加え、硬化後の厚みが１００μｍとなるように塗布
し、３５μｍの銅箔をその上に配置し、ラミネート法に
より張り合わせた後、エッチングにより銅箔に所定のパ
ターンを形成し、平坦な金属板を有する金属ベース回路
基板を得た。

【００３５】前記回路基板を１８０℃×１５分加熱後、
外形加工金型に設置し、８０トンプレスで外形打ち抜
き、個別基板とした。

【００３６】前記個片基板を、絞り加工金型に設置し、
８０トンプレスで曲げ角が９０°、前記曲げ部の角の曲
率半径（Ｒ）が３ｍｍとなるように絞り加工を行った。

【００３７】得られた金属ベース回路基板について、実
施例１と同じ評価を行い、結果を表１に示したが、熱抵
抗は良好であるものの絶縁層耐電圧が不十分で、絶縁層
にクラックが認められた。

【００３８】〔比較例２〕５１０ｍｍ×５１０ｍｍ×
１．５ｍｍのアルミニウム板上に、酸化アルミニウム
（昭和電工（株）製：Ａ−４２−２）を５４体積％含有
するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル
（株）製：エピコート８２８）を用い、アミン系硬化剤
を加え、硬化後の厚みが５０μｍとなるように塗布し、
半硬化後、更に硬化後の厚みが５０μｍとなるように塗
布し、更に、厚さが３５μｍの銅箔をその上に配置し、
ラミネート法により張り合わせた後、エッチングにより
銅箔に所定のパターンを形成して、平坦な金属板の金属
ベース回路基板を得た。

【００３９】前記回路基板を、常温で外形加工金型に設
置し、８０トンプレスで外形打ち抜きを行い、個片基板
とした。

【００４０】前記個片基板を、絞り加工金型に設置し、
８０トンプレスで曲げ角が９０°、前記曲げ部の角の曲
率半径（Ｒ）が３ｍｍとなるように絞り加工を行った。

【００４１】得られた金属ベース回路基板について、実
施例１と同じ評価を行い、この結果を表１に示したが、
熱抵抗は良好であるものの絶縁層耐電圧が不十分で、絶
縁層クラックが認められた。

【００４２】

【発明の効果】本発明の金属ベース回路基板は、従来か
らの金属板が平坦な金属ベース回路基板が有する熱抵抗
性、耐電圧性を有しながら、金属板の一部に曲げ部分や
絞り部分などの平坦でない部分を有することから、従来
適用することの出来なかった、筐体や樹脂封止基板等に
も適用可能となり、産業上極めて有用である。

【００４３】また、本発明の金属ベース回路基板の製造
方法は、前記金属ベース回路基板を容易に、生産性高く
提供できるので、やはり産業上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属ベース回路基板の一例を示す断面
図。

【符号の説明】

１ 金属板 ２ 絶縁層 ３ 回路 ４ 曲げ部の角の曲率半径 ５ 曲げ部の角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E315 AA03 AA09 AA13 BB01 BB03 BB05 BB10 BB14 BB15 BB18 CC01 DD13 DD21 GG01 GG03 GG16 5E338 AA05 AA16 AA18 BB02 BB19 BB28 BB63 CC01 CD05 EE02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板上にセラミックスフィラーを含有す
   る樹脂からなる絶縁層を介して回路を設けている金属ベ
   ース回路基板であって、前記金属板が少なくとも一部の
   平坦でない部分を有することを特徴とする金属ベース回
   路基板。
2. 【請求項２】回路の露出した表面と金属板の回路側でな
   い面との間の熱抵抗が２．０℃／Ｗ以下であり、回路と
   金属板との間の耐電圧が０．８ｋＶ以上であることを特
   徴とする請求項１記載の金属ベース回路基板。
3. 【請求項３】前記平坦でない部分が、角度６０°以上の
   曲げ部を有することを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の金属ベース回路基板。
4. 【請求項４】前記曲げ部の角の曲率半径が５ｍｍ以下で
   あることを特徴とする請求項３記載の金属ベース回路基
   板。
5. 【請求項５】金属板上に、セラミックスフィラーを含有
   する樹脂からなる絶縁層を介して金属箔を貼着し、前記
   金属箔を回路形成してなる金属ベース回路基板を、曲げ
   加工及び／又は絞り加工して、金属板の一部に平坦でな
   い部分を絶縁層毎形成することを特徴とする金属ベース
   回路基板の製造方法。
6. 【請求項６】前記曲げ加工及び／又は絞り加工を、絶縁
   層を構成している樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より１
   ０℃以上高い温度で行うことを特徴とする請求項５記載
   の金属ベース回路基板の製造方法。