JP2017022265A - 金属回路基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性及び耐熱性のみならず、熱応力耐性にも優れており、金属回路に大電流が流れるパワーモジュールにおいても、絶縁樹脂層の熱応力による歪や亀裂、剥離を防止することができる金属回路基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】金属基板１と、金属基板１の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層２と、絶縁樹脂層２の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層３と、熱応力吸収樹脂層３の表面上に設けられた金属回路層４とを含み、熱応力吸収樹脂層３は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）から構成され、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、絶縁樹脂層２は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）から構成される、金属回路基板。【選択図】図１
Description
本発明は、放熱性、耐熱性及び熱応力耐性に優れた金属回路、特に、パワーモジュール用金属回路に好適な金属回路基板及びその製造方法に関する。
金属回路基板としては、アルミニウム等からなる金属基板上に、銅箔等の導電金属箔で形成された金属回路が、絶縁樹脂によって接着された構造が一般的である。大電流向けのパワーモジュール用金属回路基板においては、前記金属回路には、通常、厚さ３５μｍ以上の厚膜の銅箔が用いられる。
従来、このような厚膜の銅箔による回路の形成方法としては、まず、銅箔に絶縁樹脂を塗布し、真空プレス等により圧力をかけながら絶縁樹脂を硬化させ、該絶縁樹脂を介して銅箔を金属基板に接着させる。そして、エッチングにより銅箔に回路パターンを形成する。
しかしながら、このようにして形成された金属回路基板は、金属基板、絶縁樹脂及び銅箔の各線膨張係数の差から、通電時に発生した熱による応力によって、歪が生じ、亀裂や剥離を生じる場合がある。
しかしながら、このようにして形成された金属回路基板は、金属基板、絶縁樹脂及び銅箔の各線膨張係数の差から、通電時に発生した熱による応力によって、歪が生じ、亀裂や剥離を生じる場合がある。
このため、熱による応力を緩和する方法として、例えば、絶縁樹脂中にゴム成分を添加したり、絶縁樹脂自体に柔軟性のある骨格を導入したりする方法が考えられる。
また、絶縁樹脂層に放熱性を付与するために、フィラーを添加することが提案されている。例えば、特許文献１には、熱伝導性を向上させるために、アルミナやマグネシア等の金属酸化物からなる無機フィラーを添加することが記載されている。また、特許文献２には、デバイスが実装される積層基板の構成層に、黒鉛化炭素短繊維フィラーを添加した熱拡散シートを用いることが記載されている。
また、絶縁樹脂層に放熱性を付与するために、フィラーを添加することが提案されている。例えば、特許文献１には、熱伝導性を向上させるために、アルミナやマグネシア等の金属酸化物からなる無機フィラーを添加することが記載されている。また、特許文献２には、デバイスが実装される積層基板の構成層に、黒鉛化炭素短繊維フィラーを添加した熱拡散シートを用いることが記載されている。
しかしながら、ゴム成分の添加や柔軟性のある骨格の導入による絶縁樹脂の改質は、耐熱性を低下させる。また、近年、環境保全の観点から、鉛フリーはんだの使用が主流となっており、この鉛フリーはんだは、鉛を含有するはんだよりも融点が高く、リフローはんだ付け等では２８０℃前後の熱がかかる場合がある。このため、該金属回路基板のはんだ付け等による実装工程において、樹脂の分解により発生したガスが、金属回路の膨れや剥離を生じ、絶縁破壊を招くおそれもある。
また、絶縁樹脂層に上記のようなフィラーを添加することにより効率的な放熱を行うためには、フィラーを増量する必要があり、それに伴い、金属回路と絶縁樹脂との線膨張係数の差がさらに大きくなり、金属回路と絶縁樹脂層の剥離の危険性が増大する。
また、絶縁樹脂層に上記のようなフィラーを添加することにより効率的な放熱を行うためには、フィラーを増量する必要があり、それに伴い、金属回路と絶縁樹脂との線膨張係数の差がさらに大きくなり、金属回路と絶縁樹脂層の剥離の危険性が増大する。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、放熱性及び耐熱性のみならず、熱応力耐性にも優れており、金属回路に大電流が流れるパワーモジュールにおいても、絶縁樹脂層の熱応力による歪や亀裂、剥離を防止することができる金属回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、金属回路と絶縁樹脂層との間に、通電時の発熱による応力を吸収する熱応力吸収樹脂層を設けることにより、絶縁樹脂層の熱応力による歪や亀裂、剥離の防止を図るものである。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１３］を提供する。
［１］金属基板と、前記金属基板の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層と、前記熱応力吸収樹脂層の表面上に設けられた金属回路層とを含み、前記熱応力吸収樹脂層は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）から構成され、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記絶縁樹脂層は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）から構成される、金属回路基板。
［２］前記熱応力吸収樹脂層の線膨張係数が、前記金属回路層の線膨張係数よりも大きく、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物のガラス転移点が２５０℃以上である、上記［１］に記載の金属回路基板。
［３］前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び金属フィラーを含む、上記［１］又は［２］に記載の金属回路基板。
［４］前記金属フィラーの熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、上記［３］に記載の金属回路基板。
［５］前記金属フィラーを構成する金属が、亜鉛、アルミニウム、銅及び銀のうちの少なくともいずれか１種である、上記［４］に記載の金属回路基板。
［６］前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、亜鉛フィラー及びシランカップリング剤を含む、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［７］前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び非導電性無機フィラーを含む、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［８］前記金属回路層を構成する金属が銅である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［９］前記金属基板を構成する金属がアルミニウムである、上記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［１０］前記金属回路層の表面上に電子素子が設けられ、前記熱応力吸収樹脂層と前記金属回路層と前記電子素子が、前記絶縁樹脂層上に設けられた封止樹脂材で封止されている、上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［１１］前記熱応力吸収樹脂層の線膨張係数が、前記封止樹脂材の線膨張係数よりも小さい、上記［１０］に記載の金属回路基板。
［１］金属基板と、前記金属基板の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層と、前記熱応力吸収樹脂層の表面上に設けられた金属回路層とを含み、前記熱応力吸収樹脂層は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）から構成され、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記絶縁樹脂層は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）から構成される、金属回路基板。
［２］前記熱応力吸収樹脂層の線膨張係数が、前記金属回路層の線膨張係数よりも大きく、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物のガラス転移点が２５０℃以上である、上記［１］に記載の金属回路基板。
［３］前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び金属フィラーを含む、上記［１］又は［２］に記載の金属回路基板。
［４］前記金属フィラーの熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、上記［３］に記載の金属回路基板。
［５］前記金属フィラーを構成する金属が、亜鉛、アルミニウム、銅及び銀のうちの少なくともいずれか１種である、上記［４］に記載の金属回路基板。
［６］前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、亜鉛フィラー及びシランカップリング剤を含む、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［７］前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び非導電性無機フィラーを含む、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［８］前記金属回路層を構成する金属が銅である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［９］前記金属基板を構成する金属がアルミニウムである、上記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［１０］前記金属回路層の表面上に電子素子が設けられ、前記熱応力吸収樹脂層と前記金属回路層と前記電子素子が、前記絶縁樹脂層上に設けられた封止樹脂材で封止されている、上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の金属回路基板。
［１１］前記熱応力吸収樹脂層の線膨張係数が、前記封止樹脂材の線膨張係数よりも小さい、上記［１０］に記載の金属回路基板。
［１２］上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の金属回路基板を製造する方法であって、剥離シートの表面に前記絶縁樹脂層を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）を前記金属基板の一方の表面と加熱接着させ、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、前記金属基板の表面上に前記絶縁樹脂層を積層する工程と、金属箔の一方の表面又は前記絶縁樹脂層の表面に前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を前記絶縁樹脂層の表面又は金属箔の一方の表面に加熱接着させ、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、前記絶縁樹脂層の表面上に前記熱応力吸収樹脂層と前記金属箔とを積層する工程と、前記金属箔をエッチング加工して回路パターンを形成し、前記金属回路層とする工程とを含む、金属回路基板の製造方法。
［１３］上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の金属回路基板を製造する方法であって、剥離シートの表面に前記絶縁樹脂層を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）を前記金属基板の一方の表面と加熱接着させ、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、前記金属基板の表面上に前記絶縁樹脂層を積層する工程と、金属箔の一方の表面に前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、Ｂステージ化させた後、前記金属箔を、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のＢステージ状硬化物とともに、打ち抜き加工により回路パターンを形成し、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を表面上に有する前記金属回路層を作製する工程と、前記金属回路層の表面上の前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を前記絶縁樹脂層の表面に加熱接着させ、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、前記絶縁樹脂層の表面上に前記熱応力吸収樹脂層と前記金属回路層とを積層する工程とを含む、金属回路基板の製造方法。
［１３］上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の金属回路基板を製造する方法であって、剥離シートの表面に前記絶縁樹脂層を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）を前記金属基板の一方の表面と加熱接着させ、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、前記金属基板の表面上に前記絶縁樹脂層を積層する工程と、金属箔の一方の表面に前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、Ｂステージ化させた後、前記金属箔を、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のＢステージ状硬化物とともに、打ち抜き加工により回路パターンを形成し、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を表面上に有する前記金属回路層を作製する工程と、前記金属回路層の表面上の前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を前記絶縁樹脂層の表面に加熱接着させ、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、前記絶縁樹脂層の表面上に前記熱応力吸収樹脂層と前記金属回路層とを積層する工程とを含む、金属回路基板の製造方法。
本発明の金属回路基板によれば、放熱性及び耐熱性に優れ、さらに、熱応力耐性にも優れているため、絶縁樹脂層の熱応力による歪や亀裂、剥離を防止することができる。したがって、本発明の金属回路基板は、金属回路に大電流が流れるパワーモジュールにおいても、求められる絶縁性を十分に確保できるため、好適に適用することができる。
また、本発明の製造方法によれば、前記金属回路基板を簡便かつ効率的に得ることができる。
また、本発明の製造方法によれば、前記金属回路基板を簡便かつ効率的に得ることができる。
図１に、本発明の実施の形態に係る金属回路基板の構造の概略を示す。図１に示す金属回路基板１０は、金属基板１と、金属基板１の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層２と、絶縁樹脂層２の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層３と、熱応力吸収樹脂層３の表面上に設けられた金属回路層４とを備えている。
このように、本発明の実施の形態に係る金属回路基板１０は、金属回路層４と絶縁樹脂層２との間に、通電時の発熱による応力を吸収する熱応力吸収樹脂層３を設けることにより、絶縁樹脂層２のみならず、該金属回路基板の熱応力による歪を抑制し、各層の亀裂や剥離の発生の防止を図るものである。
このように、本発明の実施の形態に係る金属回路基板１０は、金属回路層４と絶縁樹脂層２との間に、通電時の発熱による応力を吸収する熱応力吸収樹脂層３を設けることにより、絶縁樹脂層２のみならず、該金属回路基板の熱応力による歪を抑制し、各層の亀裂や剥離の発生の防止を図るものである。
［金属基板］
金属基板１としては、パワーモジュール用とした場合でも、優れた放熱性が得られる金属材料からなるものが好ましく、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、軽量であり、放熱性に優れていることから、アルミニウムがより好ましい。
金属基板１の表面は、通電時のノイズ発生や絶縁破壊の防止の観点からは、平滑であることが好ましいが、アンカー効果の点からは、ある程度粗いことが好ましい。具体的には、算術平均粗さＲａが０．０５〜５μｍの粗化面であることが好ましい。このような表面粗さを有していることにより、絶縁樹脂層２に対するアンカー効果が得られ、金属基板１と絶縁樹脂層２との接着性が向上するとともに、金属基板１の表面積が増加するため、放熱性が向上する。なお、上記のような粗化面は、ブラスト加工やプラズマ処理等により形成することができる。
金属基板１としては、パワーモジュール用とした場合でも、優れた放熱性が得られる金属材料からなるものが好ましく、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、軽量であり、放熱性に優れていることから、アルミニウムがより好ましい。
金属基板１の表面は、通電時のノイズ発生や絶縁破壊の防止の観点からは、平滑であることが好ましいが、アンカー効果の点からは、ある程度粗いことが好ましい。具体的には、算術平均粗さＲａが０．０５〜５μｍの粗化面であることが好ましい。このような表面粗さを有していることにより、絶縁樹脂層２に対するアンカー効果が得られ、金属基板１と絶縁樹脂層２との接着性が向上するとともに、金属基板１の表面積が増加するため、放熱性が向上する。なお、上記のような粗化面は、ブラスト加工やプラズマ処理等により形成することができる。
［絶縁樹脂層］
絶縁樹脂層２を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）は、その硬化物が金属基板１との接着性に優れ、かつ、耐熱性に優れた樹脂材料を含むものであることが好ましく、前記樹脂材料としては、例えば、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミドやポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂が挙げられる。
絶縁樹脂層２を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）は、その硬化物が金属基板１との接着性に優れ、かつ、耐熱性に優れた樹脂材料を含むものであることが好ましく、前記樹脂材料としては、例えば、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミドやポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂が挙げられる。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）は、具体的には、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び非導電性無機フィラーを含むものであることが好ましく、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、非導電性無機フィラー及びシランカップリング剤を含むものであることがより好ましい。カルボジイミド樹脂は、エポキシ樹脂との併用により、耐熱性及び接着性の点で、より優れた樹脂組成物を構成し得る。
以下、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の代表例として、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、非導電性無機フィラー及びシランカップリング剤を含むものについて、この組成の詳細を説明する。
以下、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の代表例として、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、非導電性無機フィラー及びシランカップリング剤を含むものについて、この組成の詳細を説明する。
（カルボジイミド樹脂）
本発明においては、カルボジイミド樹脂は、公知のジイソシアネート系化合物の縮合反応により得られるものを使用することができる。例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス（４−イソシアネートシクロヘキシル）メタン及び水添化ジフェニルメタンジイソシアネート等のジイソシアネート、並びにこれらの誘導体が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。これらのうち、接着性及び耐熱性の観点から、ジフェニルメタンジイソシアネートが特に好ましい。
これらのジイソシアネート系化合物を溶媒中又は無溶媒で、リン系又はチタン系触媒の存在下、加熱撹拌することにより、カルボジイミド樹脂を得ることができる。
本発明においては、カルボジイミド樹脂は、公知のジイソシアネート系化合物の縮合反応により得られるものを使用することができる。例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス（４−イソシアネートシクロヘキシル）メタン及び水添化ジフェニルメタンジイソシアネート等のジイソシアネート、並びにこれらの誘導体が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。これらのうち、接着性及び耐熱性の観点から、ジフェニルメタンジイソシアネートが特に好ましい。
これらのジイソシアネート系化合物を溶媒中又は無溶媒で、リン系又はチタン系触媒の存在下、加熱撹拌することにより、カルボジイミド樹脂を得ることができる。
カルボジイミド樹脂の形態は、原料として使用するイソシアネートの種類により異なり、主に粉体状、塊状、液状もしくは水飴状、又は溶媒に溶解させたワニス状等である。本発明においては、作業性や混合性等の観点から、室温で液状又は水飴状であるものが好ましい。
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂は、特に限定されるものではなく、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。特に、室温で液状である、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、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、又はこれらの混合物が好ましい。
エポキシ樹脂は、特に限定されるものではなく、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。特に、室温で液状である、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、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、又はこれらの混合物が好ましい。
エポキシ樹脂の形態は、液状でも固体状でもよいが、金属表面への塗布性の観点から、室温で液状であることが好ましい。固体状の場合には、塗布のための必要最小限量の溶媒に溶解して使用することが好ましい。
また、エポキシ樹脂は、本発明においては、金属基板１に接する絶縁樹脂層２に用いられることから、該エポキシ樹脂中の含塩素量は極力少ないことが好ましい。
また、エポキシ樹脂は、本発明においては、金属基板１に接する絶縁樹脂層２に用いられることから、該エポキシ樹脂中の含塩素量は極力少ないことが好ましい。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）中のエポキシ樹脂の配合量は、カルボジイミド樹脂との併用による接着性及び耐熱性の効果を十分に得られる範囲内とするため、カルボジイミド樹脂中のカルボジイミド基に対するエポキシ樹脂中のエポキシ基が０．５〜２当量であることが好ましく、より好ましくは０．８〜１．３当量である。
（硬化促進剤）
硬化促進剤は、エポキシ樹脂の硬化促進剤として公知のものを用いることができる。例えば、アミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物等が挙げられる。具体的には、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアンジアミド、イミダゾール、３級アミン等のアミン系化合物；無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系化合物等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。これらのうち、樹脂組成物の高耐熱性、接着性、及び長期間の保存安定性等の観点から、ジシアンジアミド、イミダゾールが特に好ましい。
硬化促進剤は、エポキシ樹脂の硬化促進剤として公知のものを用いることができる。例えば、アミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物等が挙げられる。具体的には、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアンジアミド、イミダゾール、３級アミン等のアミン系化合物；無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系化合物等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。これらのうち、樹脂組成物の高耐熱性、接着性、及び長期間の保存安定性等の観点から、ジシアンジアミド、イミダゾールが特に好ましい。
硬化促進剤の形態は、液状でも固体状でもよい。固体状の場合は、溶媒に溶解させて使用してもよいが、加熱硬化時において残存溶媒に起因するボイドの発生が懸念されるため、粉砕等により粒状又は粉末状等に細かくしたものを、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に分散させることが好ましい。
硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂を十分に硬化させる観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基に対する硬化反応性官能基が０．１〜１．５当量であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１当量である。通常、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜２質量部である。
硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂を十分に硬化させる観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基に対する硬化反応性官能基が０．１〜１．５当量であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１当量である。通常、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜２質量部である。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）中、樹脂成分であるカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計配合量は、熱伝導性及び成形性の観点から、非導電性無機フィラーの配合量とのバランスを考慮して定められ、用いられる非導電性無機フィラーの種類によっても異なるが、通常、０．１〜５０質量％であることが好ましく、より好ましくは１〜３０質量％である。
（非導電性無機フィラー）
非導電性無機フィラーは、熱伝導性や誘電性等を付与する観点から、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に配合されるものであるが、非導電性であれば、その種類は特に限定されない。例えば、熱伝導性を向上させる観点からは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナ又は酸化マグネシウムが好適に用いられる。また、誘電率を向上させるために、チタン酸バリウムが好適に用いられ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の粘度調整のために、二酸化ケイ素が好適に用いられる。これらは、１種単独でも、２種以上併用してもよい。本発明においては、絶縁樹脂層２における熱伝導性の向上の観点から、特に、熱伝導率が高い、窒化ホウ素及び／又は窒化アルミニウムが好ましい。
非導電性無機フィラーは、熱伝導性や誘電性等を付与する観点から、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に配合されるものであるが、非導電性であれば、その種類は特に限定されない。例えば、熱伝導性を向上させる観点からは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナ又は酸化マグネシウムが好適に用いられる。また、誘電率を向上させるために、チタン酸バリウムが好適に用いられ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の粘度調整のために、二酸化ケイ素が好適に用いられる。これらは、１種単独でも、２種以上併用してもよい。本発明においては、絶縁樹脂層２における熱伝導性の向上の観点から、特に、熱伝導率が高い、窒化ホウ素及び／又は窒化アルミニウムが好ましい。
非導電性無機フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以下である。また、充填度を向上させるため、平均粒径が異なる非導電性無機フィラーを併用してもよい。
平均粒径が５０μｍ以下であれば、絶縁樹脂層２の表面の平滑性が維持され、金属基板１との接着性を低下させるおそれがない。また、樹脂組成物の粘度及び取り扱い性等の観点から、平均粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。
なお、本発明における非導電性無機フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱法による体積平均粒径の測定値である。
平均粒径が５０μｍ以下であれば、絶縁樹脂層２の表面の平滑性が維持され、金属基板１との接着性を低下させるおそれがない。また、樹脂組成物の粘度及び取り扱い性等の観点から、平均粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。
なお、本発明における非導電性無機フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱法による体積平均粒径の測定値である。
また、前記非導電性無機フィラーは、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中での分散性向上のため、エポキシシランカップリング剤やアミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等の各種表面処理剤で表面処理されていてもよい。
非導電性無機フィラーの配合量は、絶縁樹脂層２の放熱性及び絶縁樹脂組成物（Ｂ）の成形性及び放熱性の観点から、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化物中の容量が６０〜８５ｖｏｌ％となるようにすることが好ましく、より好ましくは７０〜８５ｖｏｌ％である。
なお、前記非導電性無機フィラーの容量（体積比率）は、配合した非導電性無機フィラーの重量と密度から求めた非導電性無機フィラーの体積を、アルキメデス法により求めた、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化の体積で除した値である。
非導電性無機フィラーの配合量は、絶縁樹脂層２の放熱性及び絶縁樹脂組成物（Ｂ）の成形性及び放熱性の観点から、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化物中の容量が６０〜８５ｖｏｌ％となるようにすることが好ましく、より好ましくは７０〜８５ｖｏｌ％である。
なお、前記非導電性無機フィラーの容量（体積比率）は、配合した非導電性無機フィラーの重量と密度から求めた非導電性無機フィラーの体積を、アルキメデス法により求めた、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化の体積で除した値である。
（シランカップリング剤）
シランカップリング剤は、例えば、アルコキシシラン及びクロルシラン等から誘導されるポリシロキサン構造を有する化合物が挙げられ、好ましくはオルガノポリシロキサンが用いられる。これらは、１種単独でも、２種以上併用してもよい。アルコキシシランとしては、下記一般式（１）で表される化合物が好適に用いられる。
ＲｎＳｉ（ＯＲ’）４−ｎ …（１）
（式（１）において、Ｒ：ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７又はＣ４Ｈ９；Ｒ’：ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７、Ｃ４Ｈ９又はＣ６Ｈ５；ｎ＝０〜３の整数；ｎ≧２の場合、複数のＲは同一であっても異なっていてもよい。ｎ≦２の場合、複数のＲ’は同一であっても異なっていてもよい。）
例えば、メチルトリメトキシシラン（ＣＨ３Ｓｉ(ＯＣＨ３)３）は、加水分解によりシラノール基を生じ、縮合を繰り返して、網目構造を有するオリゴマー、さらにポリマーとなる。この合成反応は、加熱及び／又は適当な触媒（酸類、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｏ、Ｓｎ等の金属石鹸、アミン類、ジラウリン酸ジブチル錫等）を添加することにより促進させることができる。
また、前記ｎが異なるものを併用することにより、鎖状に近いものから網目構造までポリシロキサンの構造を変化させることができる。例えば、テトラメトキシシラン（Ｓｉ(ＯＣＨ３)４）とメチルトリメトキシシラン（ＣＨ３Ｓｉ(ＯＣＨ３)３）とを併用することができる。
また、オルガノポリシロキサンの合成にクロルシランを用いた場合は、オルガノポリシロキサンは、末端基として−ＯＨ基を有する。アルコキシシランを用いた場合は、オルガノポリシロキサンの末端基には、−ＯＨ基と−ＯＲ基の両方を混在させることができる。
シランカップリング剤の配合量は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の成形性及び接着性の観点から、非導電性無機フィラー１００質量部に対して０．１〜２質量部であることが好ましい。
シランカップリング剤は、例えば、アルコキシシラン及びクロルシラン等から誘導されるポリシロキサン構造を有する化合物が挙げられ、好ましくはオルガノポリシロキサンが用いられる。これらは、１種単独でも、２種以上併用してもよい。アルコキシシランとしては、下記一般式（１）で表される化合物が好適に用いられる。
ＲｎＳｉ（ＯＲ’）４−ｎ …（１）
（式（１）において、Ｒ：ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７又はＣ４Ｈ９；Ｒ’：ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７、Ｃ４Ｈ９又はＣ６Ｈ５；ｎ＝０〜３の整数；ｎ≧２の場合、複数のＲは同一であっても異なっていてもよい。ｎ≦２の場合、複数のＲ’は同一であっても異なっていてもよい。）
例えば、メチルトリメトキシシラン（ＣＨ３Ｓｉ(ＯＣＨ３)３）は、加水分解によりシラノール基を生じ、縮合を繰り返して、網目構造を有するオリゴマー、さらにポリマーとなる。この合成反応は、加熱及び／又は適当な触媒（酸類、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｏ、Ｓｎ等の金属石鹸、アミン類、ジラウリン酸ジブチル錫等）を添加することにより促進させることができる。
また、前記ｎが異なるものを併用することにより、鎖状に近いものから網目構造までポリシロキサンの構造を変化させることができる。例えば、テトラメトキシシラン（Ｓｉ(ＯＣＨ３)４）とメチルトリメトキシシラン（ＣＨ３Ｓｉ(ＯＣＨ３)３）とを併用することができる。
また、オルガノポリシロキサンの合成にクロルシランを用いた場合は、オルガノポリシロキサンは、末端基として−ＯＨ基を有する。アルコキシシランを用いた場合は、オルガノポリシロキサンの末端基には、−ＯＨ基と−ＯＲ基の両方を混在させることができる。
シランカップリング剤の配合量は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の成形性及び接着性の観点から、非導電性無機フィラー１００質量部に対して０．１〜２質量部であることが好ましい。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）には、絶縁樹脂層としての特性を損なわない範囲において、上記以外の添加剤等を配合してもよい。例えば、エポキシ樹脂と相溶する熱硬化又は熱可塑性樹脂、湿潤分散剤、分散剤、溶媒等が挙げられる。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）の製造は、公知の方法で、各構成原料を混合することにより行うことができる。混合方式としては、超音波分散混合方式、高圧衝突式混合方式、高速回転混合方式、ビーズミル方式、高速せん断混合方式、自転公転式混合方式等を採用することができ、具体的には、３本ロールミル、２軸ミキサー、回転式混合機、ニーダー、ポットミル、及びプラネタリーミキサー等を用いることができる。混合の際は、反応が急速に進行しない程度の範囲で加温してもよい。
絶縁樹脂層２の厚さは、必要とされる耐電圧に応じて適宜設定されるが、金属回路基板全体の熱伝導率が向上の観点から、７０〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは８０〜１５０μｍである。
［熱応力吸収樹脂層］
熱応力吸収樹脂層３は、高耐熱性かつ高熱伝導性であり、金属回路基板全体の熱応力による歪を抑制するための適度な熱膨張性を有していることが求められる。
具体的には、熱応力吸収樹脂層３を構成する熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、その硬化物のガラス転移点が２５０℃以上であることが好ましい。金属回路基板のはんだ付け等による実装工程においては、近年、環境保全の観点から、鉛フリーはんだの使用が主流となっており、鉛フリーはんだは、鉛を含有するはんだよりも融点が高く、リフローはんだ付け等では２８０℃前後の熱がかかる場合がある。このため、熱応力吸収樹脂層３は、はんだとは直接は接しないが、十分な耐熱性、及び樹脂からの発生ガスによる金属回路の膨れや剥離を防止する観点から、上記範囲のガラス転移点であることが好ましい。
なお、本発明におけるガラス転移点は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ；Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）による測定値である。
熱応力吸収樹脂層３は、高耐熱性かつ高熱伝導性であり、金属回路基板全体の熱応力による歪を抑制するための適度な熱膨張性を有していることが求められる。
具体的には、熱応力吸収樹脂層３を構成する熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、その硬化物のガラス転移点が２５０℃以上であることが好ましい。金属回路基板のはんだ付け等による実装工程においては、近年、環境保全の観点から、鉛フリーはんだの使用が主流となっており、鉛フリーはんだは、鉛を含有するはんだよりも融点が高く、リフローはんだ付け等では２８０℃前後の熱がかかる場合がある。このため、熱応力吸収樹脂層３は、はんだとは直接は接しないが、十分な耐熱性、及び樹脂からの発生ガスによる金属回路の膨れや剥離を防止する観点から、上記範囲のガラス転移点であることが好ましい。
なお、本発明におけるガラス転移点は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ；Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）による測定値である。
また、熱応力吸収樹脂層３の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とする。前記熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満の場合、通電時に金属回路層４に発生した熱の放熱が不十分となり、金属回路基板全体の放熱性が損なわれるおそれがある。
なお、本発明における熱伝導率は、レーザーフラッシュ法にて２５℃で測定される値を指す。
なお、本発明における熱伝導率は、レーザーフラッシュ法にて２５℃で測定される値を指す。
また、熱応力吸収樹脂層３の線膨張係数は、金属回路層４の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。通電時の発熱によって金属回路層４にかかる応力は、金属回路層４の直下部分に最も影響を及ぼすため、金属回路層４よりも線膨張係数が小さい場合、前記応力を熱応力吸収樹脂層３で十分に吸収することができず、絶縁樹脂層２が歪や亀裂、剥離を生じるおそれがある。
具体的には、熱応力吸収樹脂層３の線膨張係数は、１０〜５０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、より好ましくは、３０〜４０ｐｐｍ／℃である。
なお、本発明における線膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法による２５〜１５０℃における測定値の相対比較による。
具体的には、熱応力吸収樹脂層３の線膨張係数は、１０〜５０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、より好ましくは、３０〜４０ｐｐｍ／℃である。
なお、本発明における線膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法による２５〜１５０℃における測定値の相対比較による。
熱応力吸収樹脂層３を構成する熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、絶縁樹脂層２との接着性の観点から、絶縁樹脂層２と同様の樹脂材料を含むものであることが好ましい。熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、耐熱性及びコストの観点、また、後述する金属フィラーとの均一混合性の観点からは、カルボジイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含むものであることがより好ましい。
また、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属フィラーを含むものであることが好ましい。絶縁樹脂組成物（Ｂ）において、非導電性無機フィラーに代えて、前記金属フィラーを含むものであることがより好ましい。
窒化アルミニウムや窒化ホウ素等の非導電性無機フィラーを用いた場合、熱伝導率の確保のためには、その添加量を増加する必要があり、それに伴い、該非導電性無機フィラーを含む樹脂組成物の線膨張係数は低下し、熱応力を十分に緩和することはできない。
これに対して、金属フィラーは、従来の金属酸化物フィラーや黒鉛化炭素短繊維フィラーに比べて、線膨張係数が大きく、熱応力吸収樹脂層３に柔軟性を付与し、該熱応力吸収樹脂層３が所望の線膨張係数を確保し得る。また、冷熱サイクル時による樹脂組成物の熱劣化を補填する耐熱性を付与し得る。このため、金属フィラーを含む熱応力吸収樹脂層３は、優れた熱応力吸収効果を発揮し得る。
なお、熱応力吸収樹脂層３は、絶縁樹脂層２の表面上に積層されており、絶縁樹脂層２によって、金属基板１と金属回路層４との絶縁が確保されるため、金属フィラーを含むことによって導電性を有していても差し支えない。
窒化アルミニウムや窒化ホウ素等の非導電性無機フィラーを用いた場合、熱伝導率の確保のためには、その添加量を増加する必要があり、それに伴い、該非導電性無機フィラーを含む樹脂組成物の線膨張係数は低下し、熱応力を十分に緩和することはできない。
これに対して、金属フィラーは、従来の金属酸化物フィラーや黒鉛化炭素短繊維フィラーに比べて、線膨張係数が大きく、熱応力吸収樹脂層３に柔軟性を付与し、該熱応力吸収樹脂層３が所望の線膨張係数を確保し得る。また、冷熱サイクル時による樹脂組成物の熱劣化を補填する耐熱性を付与し得る。このため、金属フィラーを含む熱応力吸収樹脂層３は、優れた熱応力吸収効果を発揮し得る。
なお、熱応力吸収樹脂層３は、絶縁樹脂層２の表面上に積層されており、絶縁樹脂層２によって、金属基板１と金属回路層４との絶縁が確保されるため、金属フィラーを含むことによって導電性を有していても差し支えない。
上記のように、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）において、非導電性無機フィラーに代えて、前記金属フィラーを含むもの、すなわち、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、金属フィラー及びシランカップリング剤を含む樹脂組成物により構成されることが好ましい。
カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤及びシランカップリング剤の具体的な態様は、上述した絶縁樹脂層２について同様であるため省略する。
カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤及びシランカップリング剤の具体的な態様は、上述した絶縁樹脂層２について同様であるため省略する。
熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中、樹脂成分であるカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計配合量は、熱伝導性及び成形性の観点から、金属フィラーの配合量とのバランスを考慮して定められ、用いられる金属フィラーの種類によっても異なるが、通常、０．１〜５０質量％であることが好ましく、より好ましくは１〜３０質量％である。
（金属フィラー）
金属フィラーは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。具体的には、亜鉛、アルミニウム、銅、銀、金、コバルト、タングステン等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。これらのうち、熱伝導率、線膨張係数及びコストのバランスの点からは、亜鉛、アルミニウム、銅、銀が好ましく、より好ましくは、アルミニウム、亜鉛が用いられる。このような高熱伝導性の金属フィラーを含むことにより、熱応力吸収樹脂層３を容易に高熱伝導性とすることができる。
金属フィラーは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。具体的には、亜鉛、アルミニウム、銅、銀、金、コバルト、タングステン等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上併用してもよい。これらのうち、熱伝導率、線膨張係数及びコストのバランスの点からは、亜鉛、アルミニウム、銅、銀が好ましく、より好ましくは、アルミニウム、亜鉛が用いられる。このような高熱伝導性の金属フィラーを含むことにより、熱応力吸収樹脂層３を容易に高熱伝導性とすることができる。
金属フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０μｍ以下であり、さらに好ましくは５μｍ以下である。また、充填度を向上させるため、平均粒径が異なる金属フィラーを併用してもよい。
平均粒径が５０μｍ以下であれば、熱応力吸収樹脂層３の表面の平滑性が維持され、金属回路層４との接着性を低下させるおそれがない。また、樹脂組成物（Ａ）の粘度及び取り扱い性等の観点から、平均粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。
なお、本発明における金属フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱法による体積平均粒径の測定値である。
平均粒径が５０μｍ以下であれば、熱応力吸収樹脂層３の表面の平滑性が維持され、金属回路層４との接着性を低下させるおそれがない。また、樹脂組成物（Ａ）の粘度及び取り扱い性等の観点から、平均粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。
なお、本発明における金属フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱法による体積平均粒径の測定値である。
また、前記金属フィラーは、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中での分散性向上のため、エポキシシランカップリング剤やアミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等の各種表面処理剤で表面処理されていてもよい。
金属フィラーの配合量は、増量に伴い、熱応力吸収樹脂層３の熱伝導率が向上する一方、線膨張係数が低下する傾向にあるため、線膨張係数と熱伝導率とのバランスを考慮して定められる。また、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の成形性及び金属回路層４との接着性を低下させない範囲とする。このような観点から、金属フィラーの配合量は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物中の容量が６０〜８５ｖｏｌ％となるようにすることが好ましく、より好ましくは７０〜８５ｖｏｌ％である。
なお、前記金属フィラーの容量（体積比率）は、配合した金属フィラーの重量と密度から求めた金属フィラーの体積を、アルキメデス法により求めた、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物の体積で除した値である。
前記金属フィラーは、熱応力吸収樹脂層３の均質性の観点から、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中に均一に分散混合されることが好ましい。
金属フィラーの配合量は、増量に伴い、熱応力吸収樹脂層３の熱伝導率が向上する一方、線膨張係数が低下する傾向にあるため、線膨張係数と熱伝導率とのバランスを考慮して定められる。また、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の成形性及び金属回路層４との接着性を低下させない範囲とする。このような観点から、金属フィラーの配合量は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物中の容量が６０〜８５ｖｏｌ％となるようにすることが好ましく、より好ましくは７０〜８５ｖｏｌ％である。
なお、前記金属フィラーの容量（体積比率）は、配合した金属フィラーの重量と密度から求めた金属フィラーの体積を、アルキメデス法により求めた、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物の体積で除した値である。
前記金属フィラーは、熱応力吸収樹脂層３の均質性の観点から、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中に均一に分散混合されることが好ましい。
熱応力吸収樹脂層３の厚さは、金属回路層４の材質や厚さ等に応じて、熱応力を十分に吸収し得る範囲内とする。また、金属回路層４との接着性や金属回路基板全体の熱伝導率の向上の観点から、３０〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜１５０μｍであり、さらに好ましくは７５〜１００μｍである。
［金属回路層］
金属回路層４を構成する金属箔の材質としては、金、銀、銅及びアルミニウム等が挙げられる。これらのうち、導電性、放熱性、加工性及びコストの観点から、銅が好適に用いられる。
金属回路層４の厚さは、金属回路基板１０の用途、電流の大きさ等によって適宜設定されるが、通常は、３５〜２１０μｍである。
金属回路層４の表面は、金属基板１と同様に、通電時のノイズ発生や絶縁破壊の防止の観点からは、平滑であることが好ましいが、アンカー効果の点からは、ある程度粗いことが好ましい。具体的には、少なくとも熱応力吸収樹脂層３と接する表面が、算術平均粗さＲａが０．０５〜５μｍの粗化面であることが好ましい。このような表面粗さを有していることにより、熱応力吸収樹脂層３に対するアンカー効果が得られ、金属回路層４と熱応力吸収樹脂層３との接着性が向上するとともに、金属回路層４の表面積が増加するため、放熱性が向上する。なお、上記のような粗化面は、ブラスト加工やプラズマ処理等により形成することができる。
金属回路層４を構成する金属箔の材質としては、金、銀、銅及びアルミニウム等が挙げられる。これらのうち、導電性、放熱性、加工性及びコストの観点から、銅が好適に用いられる。
金属回路層４の厚さは、金属回路基板１０の用途、電流の大きさ等によって適宜設定されるが、通常は、３５〜２１０μｍである。
金属回路層４の表面は、金属基板１と同様に、通電時のノイズ発生や絶縁破壊の防止の観点からは、平滑であることが好ましいが、アンカー効果の点からは、ある程度粗いことが好ましい。具体的には、少なくとも熱応力吸収樹脂層３と接する表面が、算術平均粗さＲａが０．０５〜５μｍの粗化面であることが好ましい。このような表面粗さを有していることにより、熱応力吸収樹脂層３に対するアンカー効果が得られ、金属回路層４と熱応力吸収樹脂層３との接着性が向上するとともに、金属回路層４の表面積が増加するため、放熱性が向上する。なお、上記のような粗化面は、ブラスト加工やプラズマ処理等により形成することができる。
［封止樹脂材］
図２に、封止樹脂材６で封止されている態様の金属回路基板の一例を示す。本実施形態の金属回路基板２０は、金属回路層４の表面上に電子素子５が設けられ、熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４と電子素子５が、絶縁樹脂層２上に設けられた封止樹脂材６で封止されているものである。すなわち、図２に示す金属回路基板２０は、電子素子５を備えたモジュールを構成しているものである。
なお、金属回路基板の使用目的や用途に応じて、絶縁樹脂層２の表面又は全体、さらに、金属基板１の表面も封止樹脂材で封止されるような構成であってもよい。
図２に、封止樹脂材６で封止されている態様の金属回路基板の一例を示す。本実施形態の金属回路基板２０は、金属回路層４の表面上に電子素子５が設けられ、熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４と電子素子５が、絶縁樹脂層２上に設けられた封止樹脂材６で封止されているものである。すなわち、図２に示す金属回路基板２０は、電子素子５を備えたモジュールを構成しているものである。
なお、金属回路基板の使用目的や用途に応じて、絶縁樹脂層２の表面又は全体、さらに、金属基板１の表面も封止樹脂材で封止されるような構成であってもよい。
封止樹脂材６は、熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４と電子素子５を外気に触れさせないようにするために設けられるものであり、封止性能のみならず、通電時に金属回路層４及び電子素子５で発生する熱に対する耐熱性及び放熱効果を有していることが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。これらのうち、エポキシ樹脂に非導電性無機フィラーを充填し、線膨張係数や吸水率をコントロールしたものが好適に用いられる。
上記のような構成の金属回路基板においては、絶縁樹脂層２の歪や亀裂、剥離を防止する観点から、熱応力吸収樹脂層３の線膨張係数が、金属回路層４の線膨張係数よりも大きく、かつ、封止樹脂材６の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。
なお、金属回路層４又は電子素子５は、別途設けられる端子によって、封止構造の外部と接続することにより通電する。
上記のような構成の金属回路基板においては、絶縁樹脂層２の歪や亀裂、剥離を防止する観点から、熱応力吸収樹脂層３の線膨張係数が、金属回路層４の線膨張係数よりも大きく、かつ、封止樹脂材６の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。
なお、金属回路層４又は電子素子５は、別途設けられる端子によって、封止構造の外部と接続することにより通電する。
［金属回路基板の製造方法］
上記のような本発明の金属回路基板は、特に限定されるものではないが、以下のような本発明の方法により製造することが好ましい。
本発明の第１の態様に係る製造方法は、剥離シートの表面に絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を金属基板１の一方の表面と加熱接着させ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、金属基板１の表面上に絶縁樹脂層２を積層する工程と、金属箔の一方の表面又は絶縁樹脂層２の表面に熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を絶縁樹脂層２の表面又は金属箔の一方の表面に加熱接着させ、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、絶縁樹脂層２の表面上に熱応力吸収樹脂層３と前記金属箔とを積層する工程と、前記金属箔をエッチング加工して回路パターンを形成し、金属回路層４とする工程とを含む製造方法である。
上記のような本発明の金属回路基板は、特に限定されるものではないが、以下のような本発明の方法により製造することが好ましい。
本発明の第１の態様に係る製造方法は、剥離シートの表面に絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を金属基板１の一方の表面と加熱接着させ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、金属基板１の表面上に絶縁樹脂層２を積層する工程と、金属箔の一方の表面又は絶縁樹脂層２の表面に熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を絶縁樹脂層２の表面又は金属箔の一方の表面に加熱接着させ、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、絶縁樹脂層２の表面上に熱応力吸収樹脂層３と前記金属箔とを積層する工程と、前記金属箔をエッチング加工して回路パターンを形成し、金属回路層４とする工程とを含む製造方法である。
（金属基板１の表面上への絶縁樹脂層２の積層工程）
金属基板１の上面への絶縁樹脂層２の積層は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を、剥離シートの表面に塗布し、必要に応じてＢステージ化させ、金属基板１の一方の表面と加熱接着させて、絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離することにより行う。あるいはまた、金属基板１の一方の表面に絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、その上に剥離シートを被せ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を金属基板１の上面に加熱接着させ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離することにより行うこともできる。
なお、前記剥離シートは、加熱接着に耐えられ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化後に剥離することができる材質のものが用いられ、例えば、金属箔やＰＥＴフィルム等が挙げられる。
また、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を加熱接着させる際は、金属基板１及び前記剥離シートで挟み込むように加圧し、及び／又は、加熱接着を行う系を真空状態にしてもよい。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）がカルボジイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含むものである場合、硬化温度は、１００〜２３０℃であることが好ましく、より好ましくは１３０〜２００℃である。段階的に昇温して硬化反応を進行させてもよい。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化時間は、生産性の観点からは、短時間で硬化反応が終了することが好ましいが、好ましくは５分間〜５時間であり、より好ましくは１０分間〜２時間である。
金属基板１の上面への絶縁樹脂層２の積層は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を、剥離シートの表面に塗布し、必要に応じてＢステージ化させ、金属基板１の一方の表面と加熱接着させて、絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離することにより行う。あるいはまた、金属基板１の一方の表面に絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、その上に剥離シートを被せ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を金属基板１の上面に加熱接着させ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離することにより行うこともできる。
なお、前記剥離シートは、加熱接着に耐えられ、絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化後に剥離することができる材質のものが用いられ、例えば、金属箔やＰＥＴフィルム等が挙げられる。
また、絶縁樹脂組成物（Ｂ）を加熱接着させる際は、金属基板１及び前記剥離シートで挟み込むように加圧し、及び／又は、加熱接着を行う系を真空状態にしてもよい。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）がカルボジイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含むものである場合、硬化温度は、１００〜２３０℃であることが好ましく、より好ましくは１３０〜２００℃である。段階的に昇温して硬化反応を進行させてもよい。
絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化時間は、生産性の観点からは、短時間で硬化反応が終了することが好ましいが、好ましくは５分間〜５時間であり、より好ましくは１０分間〜２時間である。
（熱応力吸収樹脂層３及び金属箔の積層工程）
絶縁樹脂層２の表面上への熱応力吸収樹脂層３及び金属箔の積層は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を、金属箔の一方の表面又は絶縁樹脂層２の表面に塗布し、必要に応じてＢステージ化させ、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を絶縁樹脂層２の表面又は金属箔の一方の表面に加熱接着させて、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させることにより行う。
熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を加熱接着させる際は、金属基板１及び金属箔で挟み込むように加圧し、及び／又は、加熱接着を行う系を真空状態にしてもよい。
樹脂組成物（Ａ）がカルボジイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含むものである場合、硬化温度は、１００〜２３０℃であることが好ましく、より好ましくは１３０〜２００℃である。段階的に昇温して硬化反応を進行させてもよい。
前記樹脂組成物の硬化時間は、生産性の観点からは、短時間で硬化反応が終了することが好ましいが、好ましくは５分間〜５時間であり、より好ましくは１０分間〜２時間である。
絶縁樹脂層２の表面上への熱応力吸収樹脂層３及び金属箔の積層は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を、金属箔の一方の表面又は絶縁樹脂層２の表面に塗布し、必要に応じてＢステージ化させ、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を絶縁樹脂層２の表面又は金属箔の一方の表面に加熱接着させて、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させることにより行う。
熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を加熱接着させる際は、金属基板１及び金属箔で挟み込むように加圧し、及び／又は、加熱接着を行う系を真空状態にしてもよい。
樹脂組成物（Ａ）がカルボジイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含むものである場合、硬化温度は、１００〜２３０℃であることが好ましく、より好ましくは１３０〜２００℃である。段階的に昇温して硬化反応を進行させてもよい。
前記樹脂組成物の硬化時間は、生産性の観点からは、短時間で硬化反応が終了することが好ましいが、好ましくは５分間〜５時間であり、より好ましくは１０分間〜２時間である。
（金属回路層４の作製工程）
金属回路層４の作製は、前記金属箔をエッチング加工して回路パターンを形成することにより行う。
また、金属回路層４に電子素子５を接続する場合は、はんだやボンディング等により行う。その後、絶縁樹脂層２の表面上の、熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４と電子素子５を、封止樹脂材６で封止する。封止方法は、特に限定されないが、金型を使用した射出成型法等により封止することができる。
金属回路層４の作製は、前記金属箔をエッチング加工して回路パターンを形成することにより行う。
また、金属回路層４に電子素子５を接続する場合は、はんだやボンディング等により行う。その後、絶縁樹脂層２の表面上の、熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４と電子素子５を、封止樹脂材６で封止する。封止方法は、特に限定されないが、金型を使用した射出成型法等により封止することができる。
本発明の第２の態様に係る製造方法は、上記第１の態様と同様にして金属基板１の表面上に絶縁樹脂層２を積層する工程と、金属箔の表面に熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、Ｂステージ化させた後、前記金属箔を、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のＢステージ状硬化物とともに、打ち抜き加工により回路パターンを形成し、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を表面上に有する金属回路層４を作製する工程と、金属回路層４の表面上の熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を絶縁樹脂層２の表面に加熱接着させ、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、絶縁樹脂層２の表面上に熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４とを積層する工程とを含む製造方法である。
このように、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のＢステージ状硬化物と金属回路層４とを、予め一体化させて打ち抜き加工することにより、厚膜の金属回路層４の加工も容易となり、また、上記の第２の態様に係る製造方法と同様に、回路パターン形成のためのエッチング工程を省略することができ、エッチング廃液の処理も不要となるという利点がある。
したがって、この方法によれば、本発明の金属回路基板を、より簡便かつ効率的に製造することができる。
このように、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のＢステージ状硬化物と金属回路層４とを、予め一体化させて打ち抜き加工することにより、厚膜の金属回路層４の加工も容易となり、また、上記の第２の態様に係る製造方法と同様に、回路パターン形成のためのエッチング工程を省略することができ、エッチング廃液の処理も不要となるという利点がある。
したがって、この方法によれば、本発明の金属回路基板を、より簡便かつ効率的に製造することができる。
また、第３の態様に係る製造方法として、上記第１の態様と同様にして金属基板１の表面上に絶縁樹脂層２を積層する工程と、金属箔の打ち抜き加工により回路パターンを形成し、金属回路層４を作製する工程と、金属回路層４の表面又は絶縁樹脂層２の表面上に熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を絶縁樹脂層２の表面又は前記金属回路層の表面に加熱接着させ、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、絶縁樹脂層２の表面上に熱応力吸収樹脂層３と金属回路層４とを積層する工程とを含む製造方法を用いることもできる。
このように、金属箔の打ち抜き加工により、予め作製しておいた金属回路層４を積層する方法としてもよく、この方法によれば、回路パターン形成のためのエッチング工程を省略することができ、エッチング廃液の処理も不要となるという利点がある。
このように、金属箔の打ち抜き加工により、予め作製しておいた金属回路層４を積層する方法としてもよく、この方法によれば、回路パターン形成のためのエッチング工程を省略することができ、エッチング廃液の処理も不要となるという利点がある。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
図３に示すような金属回路基板３０の各種試験サンプルを作製し、熱応力耐性を評価した。図３に示す金属回路基板３０は、金属基板１１と、金属基板１１の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層１２と、絶縁樹脂層１２の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層１３と、熱応力吸収樹脂層１３の表面上に設けられた銅箔１４と、銅箔１４の表面上に端子１５が設けられ、熱応力吸収樹脂層１３と銅箔１４と端子１５が、絶縁樹脂層１２上に設けられた封止樹脂材１６で封止されている構造を有するものである。
図３に示すような金属回路基板３０の各種試験サンプルを作製し、熱応力耐性を評価した。図３に示す金属回路基板３０は、金属基板１１と、金属基板１１の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層１２と、絶縁樹脂層１２の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層１３と、熱応力吸収樹脂層１３の表面上に設けられた銅箔１４と、銅箔１４の表面上に端子１５が設けられ、熱応力吸収樹脂層１３と銅箔１４と端子１５が、絶縁樹脂層１２上に設けられた封止樹脂材１６で封止されている構造を有するものである。
［試験サンプルの作製］
（実施例１〜９、比較例１）
金属回路基板３０の金属基板１１として、厚さ３ｍｍのアルミニウム板（株式会社ＵＡＣＪ製Ａ１０５０；算術平均粗さＲａ：５μｍ；線膨張係数：２３．６ｐｐｍ／℃）を用いた。
絶縁樹脂層１２を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）には、下記に示すカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、非導電性無機フィラー及びシランカップリング剤を用いた。
・カルボジイミド樹脂：トルエン／ＭＥＫ溶媒存在下、ジフェニルメタンジイソシアネートを用いて、重合度１５となるように合成した。
・エポキシ樹脂：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製Ｎ−７４０）；前記カルボジイミド樹脂中のカルボジイミド基に対するエポキシ基：１当量
・硬化促進剤：２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製２Ｅ４ＭＺ）；エポキシ樹脂１００質量部に対して１質量部
・非導電性無機フィラー：窒化ホウ素（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク社製ＰＴ−６２０；Ｄ５０：１６μｍ）；絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化物中の容量が７１ｖｏｌ％となるように配合
・シランカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製ＫＢＭ−４０３）；非導電性無機フィラー１００質量部に対して１質量部
（実施例１〜９、比較例１）
金属回路基板３０の金属基板１１として、厚さ３ｍｍのアルミニウム板（株式会社ＵＡＣＪ製Ａ１０５０；算術平均粗さＲａ：５μｍ；線膨張係数：２３．６ｐｐｍ／℃）を用いた。
絶縁樹脂層１２を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）には、下記に示すカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、非導電性無機フィラー及びシランカップリング剤を用いた。
・カルボジイミド樹脂：トルエン／ＭＥＫ溶媒存在下、ジフェニルメタンジイソシアネートを用いて、重合度１５となるように合成した。
・エポキシ樹脂：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製Ｎ−７４０）；前記カルボジイミド樹脂中のカルボジイミド基に対するエポキシ基：１当量
・硬化促進剤：２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製２Ｅ４ＭＺ）；エポキシ樹脂１００質量部に対して１質量部
・非導電性無機フィラー：窒化ホウ素（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク社製ＰＴ−６２０；Ｄ５０：１６μｍ）；絶縁樹脂組成物（Ｂ）の硬化物中の容量が７１ｖｏｌ％となるように配合
・シランカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製ＫＢＭ−４０３）；非導電性無機フィラー１００質量部に対して１質量部
これらを撹拌混合して調製した絶縁樹脂組成物（Ｂ）溶液を、テーブルコーターを使用して、剥離シート（ＰＥＴフィルム）表面に塗布し、１００℃で５分間熱処理してＢステージ化させた後、金属基板１１と貼り合わせた。次いで、金属基板１１及び剥離シートの両外面から圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ２で挟み込み、真空下で２００℃まで２℃／分で昇温した後、２時間保持して硬化させた。そして、剥離シートを剥離し、金属基板１１表面上に所定の厚さ（８０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ）の絶縁樹脂層１２（線膨張係数：３ｐｐｍ／℃）を積層した。
熱応力吸収樹脂層１３を構成する熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）としては、絶縁樹脂組成物（Ｂ）において、非導電性無機フィラー（窒化ホウ素）に代えて、亜鉛フィラー（ハクスイテック株式会社製亜鉛粉末ＵＦ末；Ｄ５０：２．２μｍ、熱伝導率１１６Ｗ／ｍ・Ｋ）を、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物中の容量が所定量（６０ｖｏｌ％、７５ｖｏｌ％、８５ｖｏｌ％、９０ｖｏｌ％）となるように配合し、それ以外は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）と同様としたものを用いた。
調製した熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）溶液を、テーブルコーターを使用して、厚さ２１０μｍの銅箔１４（古河電気工業株式会社製ＧＴＳ）の粗化面（算術平均粗さＲａ：２３．６μｍ）に塗布し、１００℃で５分間熱処理してＢステージ化させた後、絶縁樹脂層１２と貼り合わせた。次いで、金属基板１１及び銅箔１４の両外面から圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ２で挟み込み、真空下で２００℃まで２℃／分で昇温した後、２時間保持して硬化させ、所定の厚さ（５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ）の熱応力吸収樹脂層１３及び銅箔１４を積層した（この製造方法を「製法Ｉ」とする）。
調製した熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）溶液を、テーブルコーターを使用して、厚さ２１０μｍの銅箔１４（古河電気工業株式会社製ＧＴＳ）の粗化面（算術平均粗さＲａ：２３．６μｍ）に塗布し、１００℃で５分間熱処理してＢステージ化させた後、絶縁樹脂層１２と貼り合わせた。次いで、金属基板１１及び銅箔１４の両外面から圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ２で挟み込み、真空下で２００℃まで２℃／分で昇温した後、２時間保持して硬化させ、所定の厚さ（５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ）の熱応力吸収樹脂層１３及び銅箔１４を積層した（この製造方法を「製法Ｉ」とする）。
銅箔１４の表面上に、端子１５としてステンレス鋼製ねじを配置し、端子１５の上端部が露出するように、絶縁樹脂層１２の表面上の、熱応力吸収樹脂層１３と銅箔１４を、下記に示すエポキシ樹脂、硬化促進剤及び非導電性無機フィラーを含む樹脂組成物からなる封止樹脂材１６で封止し、試験サンプルを得た。
・エポキシ樹脂：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製ＮＣ−３０００）
・硬化剤：明和化成株式会社製ＨＥＭ−７８５１；エポキシ樹脂１００質量部に対して７５質量部
・硬化促進剤：１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト（四国化成工業株式会社製２ＰＺ−ＣＮＳ）；エポキシ樹脂１００質量部に対して１．０質量部
・非導電性無機フィラー：（電気化学工業株式会社製球状シリカＳＦＰ−２０；Ｄ５０：１０μｍ）；エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して２０質量部
・エポキシ樹脂：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製ＮＣ−３０００）
・硬化剤：明和化成株式会社製ＨＥＭ−７８５１；エポキシ樹脂１００質量部に対して７５質量部
・硬化促進剤：１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト（四国化成工業株式会社製２ＰＺ−ＣＮＳ）；エポキシ樹脂１００質量部に対して１．０質量部
・非導電性無機フィラー：（電気化学工業株式会社製球状シリカＳＦＰ−２０；Ｄ５０：１０μｍ）；エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して２０質量部
これらを撹拌混合して調製した樹脂組成物溶液を、上記試験サンプルをセットした金型内に注入して加熱硬化させ、絶縁樹脂層１２上を、厚さ２ｃｍの封止樹脂材１６で封止した。
なお、非導電性無機フィラーの含有量は、封止樹脂材１６の２０〜１５０℃における線膨張係数が５０ｐｐｍになるように調整した。線膨張係数は、熱機械分析装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製ＴＭＡ／ＳＳ６１００；昇温速度１０℃／分）にて測定し、５回の測定値の平均値により求めた。測定サンプルは、封止樹脂材１６の上記各原料を混合撹拌した後、１５０℃で５時間硬化させ、この硬化物を、幅４．２ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍに切り出したものとした。
なお、非導電性無機フィラーの含有量は、封止樹脂材１６の２０〜１５０℃における線膨張係数が５０ｐｐｍになるように調整した。線膨張係数は、熱機械分析装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製ＴＭＡ／ＳＳ６１００；昇温速度１０℃／分）にて測定し、５回の測定値の平均値により求めた。測定サンプルは、封止樹脂材１６の上記各原料を混合撹拌した後、１５０℃で５時間硬化させ、この硬化物を、幅４．２ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍに切り出したものとした。
（実施例１０）
実施例５おいて、製法Ｉに代えて、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を銅箔１４の粗化面に塗布し、１００℃で５分間熱処理してＢステージ化させた後、打ち抜き加工によって所定の回路パターンを形成したものを絶縁樹脂層１２と貼り合わせた（この製造方法を「製法II」とする）以外は、実施例５同様にして実施例１０の試験サンプルを作製した。
実施例５おいて、製法Ｉに代えて、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を銅箔１４の粗化面に塗布し、１００℃で５分間熱処理してＢステージ化させた後、打ち抜き加工によって所定の回路パターンを形成したものを絶縁樹脂層１２と貼り合わせた（この製造方法を「製法II」とする）以外は、実施例５同様にして実施例１０の試験サンプルを作製した。
（比較例２〜４）
実施例１において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂層１２を所定の厚さ（１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ）とし、それ以外は実施例１と同様にして比較例２〜４の試験サンプルを作製した。
実施例１において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂層１２を所定の厚さ（１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ）とし、それ以外は実施例１と同様にして比較例２〜４の試験サンプルを作製した。
（比較例５）
実施例３において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に、フィラーとして、さらに、ＮＢＲ系架橋粒子ゴム（ＪＳＲ株式会社製ＸＥＲ−９１）を絶縁樹脂組成物（Ｂ）中のカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して４０質量部添加し、それ以外は実施例３と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例３において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に、フィラーとして、さらに、ＮＢＲ系架橋粒子ゴム（ＪＳＲ株式会社製ＸＥＲ−９１）を絶縁樹脂組成物（Ｂ）中のカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して４０質量部添加し、それ以外は実施例３と同様にして、試験サンプルを作製した。
（比較例６）
実施例３において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に、さらに、水添スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂（旭化成ケミカルズ株式会社製タフテックＭ１９１３）を、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して１０質量部添加し、それ以外は実施例３と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例３において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中に、さらに、水添スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂（旭化成ケミカルズ株式会社製タフテックＭ１９１３）を、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して１０質量部添加し、それ以外は実施例３と同様にして、試験サンプルを作製した。
（比較例７）
実施例３において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂組成物（Ｂ）のエポキシ樹脂の代わりに、柔軟エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＥＸＡ−４８１６）を用い、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中のカルボジイミド樹脂１００質量部に対して１９５質量部添加し、それ以外は実施例３と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例３において、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂組成物（Ｂ）のエポキシ樹脂の代わりに、柔軟エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＥＸＡ−４８１６）を用い、絶縁樹脂組成物（Ｂ）中のカルボジイミド樹脂１００質量部に対して１９５質量部添加し、それ以外は実施例３と同様にして、試験サンプルを作製した。
（比較例８）
実施例２において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の亜鉛フィラーに代えて、アルミナフィラー（昭和電工株式会社製球状アルミナＣＢ−Ｐ０５、平均粒径Ｄ５０：４μｍ、熱伝導率３８Ｗ／ｍ・Ｋ）を、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中のカルボジイミド樹脂１００質量部に対して７２３質量部添加し、それ以外は実施例２と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例２において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の亜鉛フィラーに代えて、アルミナフィラー（昭和電工株式会社製球状アルミナＣＢ−Ｐ０５、平均粒径Ｄ５０：４μｍ、熱伝導率３８Ｗ／ｍ・Ｋ）を、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中のカルボジイミド樹脂１００質量部に対して７２３質量部添加し、それ以外は実施例２と同様にして、試験サンプルを作製した。
（比較例９）
実施例５において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の亜鉛フィラーに代えて、ＮＢＲ系架橋粒子ゴム（ＪＳＲ株式会社製ＸＥＲ−９１）を、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中のカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して４０質量部（カルボジイミド樹脂１００質量部に対して７６質量部）添加し、それ以外は実施例５と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例５において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の亜鉛フィラーに代えて、ＮＢＲ系架橋粒子ゴム（ＪＳＲ株式会社製ＸＥＲ−９１）を、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）中のカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して４０質量部（カルボジイミド樹脂１００質量部に対して７６質量部）添加し、それ以外は実施例５と同様にして、試験サンプルを作製した。
（比較例１０）
実施例５において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）に亜鉛フィラーを添加せず、水添スチレン系熱可塑性エラストマー（旭化成ケミカルズ株式会社製タフテックＭ１９１３）を、樹脂組成物（Ａ）中のカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して１０質量部（カルボジイミド樹脂１００質量部に対して１８．９質量部）添加し、それ以外は実施例５と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例５において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）に亜鉛フィラーを添加せず、水添スチレン系熱可塑性エラストマー（旭化成ケミカルズ株式会社製タフテックＭ１９１３）を、樹脂組成物（Ａ）中のカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び硬化促進剤の合計１００質量部に対して１０質量部（カルボジイミド樹脂１００質量部に対して１８．９質量部）添加し、それ以外は実施例５と同様にして、試験サンプルを作製した。
（比較例１１）
実施例５において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）に亜鉛フィラーを添加せず、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のエポキシ樹脂の代わりに、柔軟エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＥＸＡ−４８１６）（カルボジイミド樹脂１００質量部に対して１９６．６質量部）を用い、それ以外は実施例５と同様にして、試験サンプルを作製した。
実施例５において、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）に亜鉛フィラーを添加せず、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のエポキシ樹脂の代わりに、柔軟エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＥＸＡ−４８１６）（カルボジイミド樹脂１００質量部に対して１９６．６質量部）を用い、それ以外は実施例５と同様にして、試験サンプルを作製した。
［評価試験］
各試験サンプルについて、下記に示すはんだリフロー試験及び冷熱サイクル試験により、熱応力耐性を評価した。
下記表１，２に、これらの評価結果をまとめて示す。また、各試験サンプルの熱応力吸収樹脂層１３及び絶縁樹脂層１２の熱伝導率及び線膨張係数、並びに、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）及び絶縁樹脂組成物（Ｂ）のガラス転移点も表１、２に併せて示す。なお、熱伝導率は、レーザーフラッシュ法にて２５℃で測定した。線膨張係数は、ＴＭＡ法（２５〜１５０℃）にて測定した。また、ガラス転移点は、動的粘弾性測定装置により測定した。
各試験サンプルについて、下記に示すはんだリフロー試験及び冷熱サイクル試験により、熱応力耐性を評価した。
下記表１，２に、これらの評価結果をまとめて示す。また、各試験サンプルの熱応力吸収樹脂層１３及び絶縁樹脂層１２の熱伝導率及び線膨張係数、並びに、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）及び絶縁樹脂組成物（Ｂ）のガラス転移点も表１、２に併せて示す。なお、熱伝導率は、レーザーフラッシュ法にて２５℃で測定した。線膨張係数は、ＴＭＡ法（２５〜１５０℃）にて測定した。また、ガラス転移点は、動的粘弾性測定装置により測定した。
（はんだリフロー試験）
試験サンプルを、真空雰囲気下、２８５℃で１５分間、プレス定盤上に静置し、銅箔１４の膨れの有無を目視により確認した。表１，２において、○：膨れなし、×：膨れあり、とした。
試験サンプルを、真空雰囲気下、２８５℃で１５分間、プレス定盤上に静置し、銅箔１４の膨れの有無を目視により確認した。表１，２において、○：膨れなし、×：膨れあり、とした。
（冷熱サイクル試験）
各試験サンプルについて、冷熱衝撃装置（エスペック株式会社製ＴＳＡ−７１Ｓ）にて、温度範囲−５５℃〜１５０℃、昇降温速度２０℃／分、最低・最高温度での保持時間３０分の条件で、冷熱サイクル試験を５００回行った。交流電圧５ｋＶで１分間の条件下での絶縁破壊発生の有無を判定した（Ｎ＝５）。表１，２において、○：全サンプル発生なし、△：一部サンプル発生あり、×：全サンプル発生あり、とした。
各試験サンプルについて、冷熱衝撃装置（エスペック株式会社製ＴＳＡ−７１Ｓ）にて、温度範囲−５５℃〜１５０℃、昇降温速度２０℃／分、最低・最高温度での保持時間３０分の条件で、冷熱サイクル試験を５００回行った。交流電圧５ｋＶで１分間の条件下での絶縁破壊発生の有無を判定した（Ｎ＝５）。表１，２において、○：全サンプル発生なし、△：一部サンプル発生あり、×：全サンプル発生あり、とした。
表１，２に示した評価結果から分かるように、実施例１〜１０は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である熱応力吸収樹脂層１３を設けることにより、はんだリフロー試験において、銅箔１４に膨れが生じることなく、また、冷熱サイクル試験評価においても、十分な熱応力耐性が認められた。
なお、比較例１は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物中の亜鉛フィラーの量が多すぎたため、熱応力吸収樹脂層１３が、絶縁樹脂層１２とも銅箔１４とも接着せず、成膜できなかった。
一方、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂層１２のみを積層した場合（比較例２〜４）は、はんだリフロー試験において、銅箔１４に膨れが生じなかったものの、冷熱サイクル試験評価において、熱応力耐性が劣っていることが認められた。
また、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂層１２の絶縁樹脂組成物（Ｂ）にエラストマー樹脂を添加したり（比較例５，６）、樹脂として柔軟エポキシ樹脂を用いた場合（比較例７）は、絶縁樹脂層１２の熱伝導率が低下し、はんだリフロー試験において、銅箔１４に膨れや剥離が生じ、また、冷熱サイクル試験評価においても、熱応力耐性が劣っていた。
また、熱応力吸収樹脂層１３の熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）にアルミナやゴム、エラストマー樹脂を添加したり（比較例８〜１０）、樹脂として柔軟エポキシ樹脂を用いた場合（比較例１１）は、いずれも、熱応力吸収樹脂層１３の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となり、冷熱サイクル試験評価において、熱応力耐性が劣っていた。比較例９〜１１は、はんだリフロー試験評価においても、銅箔１４に膨れや剥離が生じた。
なお、比較例１は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物中の亜鉛フィラーの量が多すぎたため、熱応力吸収樹脂層１３が、絶縁樹脂層１２とも銅箔１４とも接着せず、成膜できなかった。
一方、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂層１２のみを積層した場合（比較例２〜４）は、はんだリフロー試験において、銅箔１４に膨れが生じなかったものの、冷熱サイクル試験評価において、熱応力耐性が劣っていることが認められた。
また、熱応力吸収樹脂層１３を積層せず、絶縁樹脂層１２の絶縁樹脂組成物（Ｂ）にエラストマー樹脂を添加したり（比較例５，６）、樹脂として柔軟エポキシ樹脂を用いた場合（比較例７）は、絶縁樹脂層１２の熱伝導率が低下し、はんだリフロー試験において、銅箔１４に膨れや剥離が生じ、また、冷熱サイクル試験評価においても、熱応力耐性が劣っていた。
また、熱応力吸収樹脂層１３の熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）にアルミナやゴム、エラストマー樹脂を添加したり（比較例８〜１０）、樹脂として柔軟エポキシ樹脂を用いた場合（比較例１１）は、いずれも、熱応力吸収樹脂層１３の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となり、冷熱サイクル試験評価において、熱応力耐性が劣っていた。比較例９〜１１は、はんだリフロー試験評価においても、銅箔１４に膨れや剥離が生じた。
１，１１ 金属基板
２，１２ 絶縁樹脂層
３，１３ 応力吸収樹脂層
４ 金属回路層
５ 電子素子
６，１６ 封止樹脂材
１４ 銅箔
１５ 端子
２，１２ 絶縁樹脂層
３，１３ 応力吸収樹脂層
４ 金属回路層
５ 電子素子
６，１６ 封止樹脂材
１４ 銅箔
１５ 端子
Claims (13)
- 金属基板と、前記金属基板の一方の表面上に設けられた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の表面上に設けられた熱応力吸収樹脂層と、前記熱応力吸収樹脂層の表面上に設けられた金属回路層とを含み、
前記熱応力吸収樹脂層は、熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）から構成され、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、
前記絶縁樹脂層は、絶縁樹脂組成物（Ｂ）から構成される、金属回路基板。 - 前記熱応力吸収樹脂層の線膨張係数が、前記金属回路層の線膨張係数よりも大きく、
前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）の硬化物のガラス転移点が２５０℃以上である、請求項１に記載の金属回路基板。 - 前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び金属フィラーを含む、請求項１又は２に記載の金属回路基板。
- 前記金属フィラーの熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項３に記載の金属回路基板。
- 前記金属フィラーを構成する金属が、亜鉛、アルミニウム、銅及び銀のうちの少なくともいずれか１種である、請求項４に記載の金属回路基板。
- 前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化促進剤、亜鉛フィラー及びシランカップリング剤を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属回路基板。
- 前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）は、カルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂及び非導電性無機フィラーを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属回路基板。
- 前記金属回路層を構成する金属が銅である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属回路基板。
- 前記金属基板を構成する金属がアルミニウムである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の金属回路基板。
- 前記金属回路層の表面上に電子素子が設けられ、
前記熱応力吸収樹脂層と前記金属回路層と前記電子素子が、前記絶縁樹脂層上に設けられた封止樹脂材で封止されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属回路基板。 - 前記熱応力吸収樹脂層の線膨張係数が、前記封止樹脂材の線膨張係数よりも小さい、請求項１０に記載の金属回路基板。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属回路基板を製造する方法であって、
剥離シートの表面に前記絶縁樹脂層を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）を前記金属基板の一方の表面と加熱接着させ、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、前記金属基板の表面上に前記絶縁樹脂層を積層する工程と、
金属箔の一方の表面又は前記絶縁樹脂層の表面に前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を前記絶縁樹脂層の表面又は金属箔の一方の表面に加熱接着させ、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、前記絶縁樹脂層の表面上に前記熱応力吸収樹脂層と前記金属箔とを積層する工程と、
前記金属箔をエッチング加工して回路パターンを形成し、前記金属回路層とする工程とを含む、金属回路基板の製造方法。 - 請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属回路基板を製造する方法であって、
剥離シートの表面に前記絶縁樹脂層を構成する絶縁樹脂組成物（Ｂ）を塗布し、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）を前記金属基板の一方の表面と加熱接着させ、前記絶縁樹脂組成物（Ｂ）が硬化した後、前記剥離シートを剥離し、前記金属基板の表面上に前記絶縁樹脂層を積層する工程と、
金属箔の一方の表面に前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を塗布し、Ｂステージ化させた後、前記金属箔を、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）のＢステージ状硬化物とともに、打ち抜き加工により回路パターンを形成し、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を表面上に有する前記金属回路層を作製する工程と、
前記金属回路層の表面上の前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を前記絶縁樹脂層の表面に加熱接着させ、前記熱応力吸収樹脂組成物（Ａ）を硬化させて、前記絶縁樹脂層の表面上に前記熱応力吸収樹脂層と前記金属回路層とを積層する工程とを含む、金属回路基板の製造方法。
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- 2015-07-10 JP JP2015138776A patent/JP2017022265A/ja active Pending
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