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JP2015207666A - Metal base board, manufacturing method thereof, metal base circuit board, and electronic device - Google Patents

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JP2015207666A
JP2015207666A JP2014087489A JP2014087489A JP2015207666A JP 2015207666 A JP2015207666 A JP 2015207666A JP 2014087489 A JP2014087489 A JP 2014087489A JP 2014087489 A JP2014087489 A JP 2014087489A JP 2015207666 A JP2015207666 A JP 2015207666A
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epoxy resin
layer
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小宮谷 壽郎
Toshio Komiyatani
壽郎 小宮谷
大輔 北原
Daisuke Kitahara
大輔 北原
杠 幸治
Koji Yuzuriha
幸治 杠
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal base board which has a metal layer of a particular thickness, and is superior in circuit workability, and which can be adapted for high current use over a long period of time.SOLUTION: A metal base board 100 of the present invention comprises: a metal substrate 101; an insulative resin layer 102 provided on the metal substrate 101; and a metal layer 103 provided on the insulative resin layer 102. In the metal base board 100, the insulative resin layer 102 is formed of an epoxy resin composition; the epoxy resin composition includes a phenoxy resin; and the metal layer 103 is composed of a piece of copper foil having a thickness in a range of 170-230 μm.

Description

本発明は、金属ベース基板、金属ベース基板の製造方法、金属ベース回路基板および電子装置に関する。   The present invention relates to a metal base substrate, a metal base substrate manufacturing method, a metal base circuit substrate, and an electronic device.

種々の用途において、半導体素子等の電子部品を搭載した回路基板が用いられている。その中でも、安価で熱安定性に優れていることから、金属基板上に、絶縁樹脂層を介して、金属箔から形成された金属層を設けた金属ベース基板が高電流を要する用途に好ましく用いられている。たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)およびダイオード等の半導体装置、抵抗、ならびにコンデンサ等の電子部品を、回路加工した金属ベース基板に搭載したインバーター装置またはパワー半導体装置が知られている。   In various applications, circuit boards on which electronic components such as semiconductor elements are mounted are used. Among them, since it is inexpensive and has excellent thermal stability, a metal base substrate provided with a metal layer formed of a metal foil on an insulating resin layer on a metal substrate is preferably used for applications requiring high current. It has been. For example, an inverter device or a power semiconductor device in which a semiconductor device such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a diode, a semiconductor device such as a diode, and an electronic component such as a resistor and a capacitor are mounted on a circuit-processed metal base substrate is known. Yes.

このような金属ベース基板について、高電流を要する用途に用いる際においては、導通する電流に対する抵抗を低下させるために、回路が形成される金属層を厚くする試みがなされている。しかしながら、この金属層を必要以上に厚くしてしまうと、金属ベース基板全体としての厚みをもってしまうというだけでなく、回路の形成性が低下してくるという課題があった。   When such a metal base substrate is used for an application requiring a high current, an attempt has been made to increase the thickness of the metal layer on which a circuit is formed in order to reduce the resistance to a conducting current. However, if the metal layer is made thicker than necessary, there is a problem that not only the thickness of the entire metal base substrate is increased, but also the circuit formability is lowered.

特許文献1には、金属ベース基板の外層回路として0.21mmの銅箔が用いられた金属ベース基板が開示されている。   Patent Document 1 discloses a metal base substrate in which a 0.21 mm copper foil is used as an outer layer circuit of the metal base substrate.

特開2008−266378号公報JP 2008-266378 A

特許文献1に記載されているような、0.21mmの銅箔を用いる場合は、金属層の十分な回路加工性を担保することができる。すなわち、この銅箔の厚さは当該銅箔の回路加工性を担保しながら、高電流用途にも対応できるため、好ましく用いられるものである。   When a 0.21 mm copper foil as described in Patent Document 1 is used, sufficient circuit processability of the metal layer can be ensured. That is, the thickness of the copper foil is preferably used because it can be used for high current applications while ensuring the circuit processability of the copper foil.

ここで、車載用途として用いられる金属ベース基板においては、このような絶縁性を長期間にわたって維持することが求められている。
本発明者が検討したところ、引用文献1に記載の金属ベース基板は、使用開始時においては、良好な絶縁性を有しているものの、長期使用した場合においては、この絶縁性が徐々に低下してくることがあり、この点で改善の余地があることが分かってきた。
この理由は定かではないが、0.21mmという比較的厚い銅箔を用いる場合は、絶縁樹脂層と金属箔との使用時の挙動の差が顕著に表れてくることから、両者が剥離しやすくなってきているものと考えられる。
Here, in a metal base substrate used for in-vehicle use, it is required to maintain such insulation for a long period of time.
As a result of studies by the present inventor, the metal base substrate described in the cited document 1 has a good insulating property at the start of use, but this insulating property gradually decreases when used for a long time. It has been found that there is room for improvement in this regard.
The reason for this is not clear, but when a relatively thick copper foil of 0.21 mm is used, the difference in behavior during use between the insulating resin layer and the metal foil appears remarkably, so both are easy to peel off. It is thought that it is becoming.

このような事情に鑑み、本発明は回路加工性に長けた特定の厚さの金属層を有しつつ、長期間に渡って高電流用途に対応しうる金属ベース基板を提供する。   In view of such circumstances, the present invention provides a metal base substrate that has a metal layer having a specific thickness that is excellent in circuit processability and can be used for a high current application over a long period of time.

本発明によれば、
金属基板と、上記金属基板上に設けられた絶縁樹脂層と、上記絶縁樹脂層上に設けられた金属層とを備える金属ベース基板であって、
上記絶縁樹脂層は、エポキシ樹脂組成物から構成され、
上記エポキシ樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を含み、
上記金属層は、厚みが170μm以上230μm以下の範囲にある銅箔である、金属ベース基板が提供される。
According to the present invention,
A metal base substrate comprising a metal substrate, an insulating resin layer provided on the metal substrate, and a metal layer provided on the insulating resin layer,
The insulating resin layer is composed of an epoxy resin composition,
The epoxy resin composition includes a phenoxy resin,
A metal base substrate is provided in which the metal layer is a copper foil having a thickness in the range of 170 μm to 230 μm.

この発明によれば、金属層の厚みが特定の範囲の銅箔であるため、十分な回路加工性を担保することができる。また、絶縁樹脂層はフェノキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物から構成されるため、絶縁樹脂層として、適度な柔軟性を備えることができる。結果として、絶縁樹脂層と金属層との密着性が向上し、長期間に渡って高電流用途に対応しうる金属ベース基板を提供することができる。
この効果により、耐久性の高い電子装置を提供しうる金属ベース基板を得ることができる。
According to this invention, since the thickness of the metal layer is a copper foil in a specific range, sufficient circuit processability can be ensured. Moreover, since an insulating resin layer is comprised from the epoxy resin composition containing a phenoxy resin, it can be equipped with moderate softness | flexibility as an insulating resin layer. As a result, the adhesion between the insulating resin layer and the metal layer is improved, and a metal base substrate that can be used for a high current application over a long period of time can be provided.
By this effect, a metal base substrate that can provide a highly durable electronic device can be obtained.

また、本発明によれば、
金属基板と、上記金属基板上に設けられた絶縁樹脂層と、上記絶縁樹脂層上に設けられた金属層とを備える金属ベース基板の製造方法であって、
上記金属層に、エポキシ樹脂組成物を塗布し、加熱乾燥することで樹脂付き金属箔を得る工程と、
上記樹脂付き金属箔を上記金属基板に積層し、積層体を得る工程と、
上記積層体を加熱加圧硬化させる工程と、を含み、
上記エポキシ樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を含み、
上記金属層は、厚みが170μm以上230μm以下の範囲にある銅箔である、金属ベース基板の製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
A method for producing a metal base substrate comprising a metal substrate, an insulating resin layer provided on the metal substrate, and a metal layer provided on the insulating resin layer,
Applying an epoxy resin composition to the metal layer and heating and drying to obtain a metal foil with resin;
Laminating the metal foil with resin on the metal substrate to obtain a laminate;
And heat and pressure curing the laminate,
The epoxy resin composition includes a phenoxy resin,
The metal layer is a copper foil having a thickness in the range of 170 μm or more and 230 μm or less.

さらに、本発明によれば、
前述した金属ベース基板の上記金属層が回路加工されてなる金属ベース回路基板が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
There is provided a metal base circuit board obtained by circuit-processing the metal layer of the metal base board described above.

さらに、本発明によれば、
前述した金属ベース回路基板と、
上記金属ベース回路基板上に設けられた電子部品と、
を備える電子装置が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
A metal base circuit board as described above;
An electronic component provided on the metal base circuit board;
An electronic device is provided.

本発明によれば、回路加工性に長けた特定の厚さの金属層を有しつつ、長期間に渡る高電流用途にも対応しうる金属ベース基板が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal base board | substrate which can respond to the high current use over a long period of time while having a metal layer of the specific thickness excellent in circuit workability is provided.

本発明の一実施形態にかかる金属ベース基板の断面図である。It is sectional drawing of the metal base substrate concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる電子装置の断面図である。It is sectional drawing of the electronic device concerning one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。また、「〜」はとくに断りがなければ、以上から以下を表す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is appropriately omitted so as not to overlap. Moreover, the figure is a schematic diagram and does not necessarily match the actual dimensional ratio. In addition, unless otherwise specified, “to” represents the following.

はじめに、本実施形態の金属ベース基板100について説明する。図1は本発明の一実施形態にかかる金属ベース基板の断面図である。
金属ベース基板100は、金属基板101と、金属基板101上に設けられた絶縁樹脂層102と、絶縁樹脂層102上に設けられた金属層103とを備える。
First, the metal base substrate 100 of this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a cross-sectional view of a metal base substrate according to an embodiment of the present invention.
The metal base substrate 100 includes a metal substrate 101, an insulating resin layer 102 provided on the metal substrate 101, and a metal layer 103 provided on the insulating resin layer 102.

<金属基板>
金属基板101は金属ベース基板100に蓄積された熱を放熱する役割を有する。金属基板101は、放熱性の金属基板であれば特に限定されないが、たとえば、アルミニウム基板である。
<Metal substrate>
The metal substrate 101 has a role of radiating heat accumulated in the metal base substrate 100. The metal substrate 101 is not particularly limited as long as it is a heat-dissipating metal substrate. For example, the metal substrate 101 is an aluminum substrate.

金属基板101の厚さは、本発明の目的が損なわれない限り、適宜設定できる。
金属基板101の厚さは、たとえば、100μm以上5000μm以下である。金属基板101の厚さが上記下限値以上であると、放熱性をより向上させることができる。また、金属基板101の厚さが上記上限値以下であると、金属ベース基板100の折り曲げ等の加工性を向上させることができる。
The thickness of the metal substrate 101 can be appropriately set as long as the object of the present invention is not impaired.
The thickness of the metal substrate 101 is, for example, not less than 100 μm and not more than 5000 μm. When the thickness of the metal substrate 101 is not less than the above lower limit value, the heat dissipation can be further improved. Further, when the thickness of the metal substrate 101 is equal to or less than the above upper limit value, workability such as bending of the metal base substrate 100 can be improved.

<金属層>
金属層103は後述する絶縁樹脂層102上に設けられ、回路加工されるものである。
この金属層103を構成する金属は銅である。
<Metal layer>
The metal layer 103 is provided on an insulating resin layer 102, which will be described later, and is subjected to circuit processing.
The metal constituting the metal layer 103 is copper.

金属層103の厚さは、170μm以上であり、好ましくは200μm以上である。この数値以上の厚さの金属層103を用いることにより、回路加工し、高電流用途の電子装置を作製した場合であっても、回路に高電圧が負荷されることを抑制することができる。
また、金属層103の厚さは、230μm以下であり、好ましくは220μm以下である。この数値以下の厚さの金属層103を用いることで、金属ベース基板100全体としての薄型化を行うことができる。また、この数値以下の厚さの金属層103を用いれば、十分な回路加工性を確保することができる。
The thickness of the metal layer 103 is 170 μm or more, preferably 200 μm or more. By using the metal layer 103 having a thickness greater than or equal to this value, even when a circuit is processed and an electronic device for high current use is manufactured, it is possible to suppress a high voltage from being applied to the circuit.
In addition, the thickness of the metal layer 103 is 230 μm or less, preferably 220 μm or less. By using the metal layer 103 having a thickness less than or equal to this numerical value, the metal base substrate 100 as a whole can be thinned. Further, if the metal layer 103 having a thickness equal to or less than this value is used, sufficient circuit processability can be ensured.

金属層103は、板状で入手できる銅箔を用いてもよいし、ロール状で入手できる銅箔を用いてもよい。しかしながら、金属ベース基板100を作製するにあたっては、金属層103についてロール状で入手できる金属材料を用いることが、製造効率を向上させることができるため好ましい。   The metal layer 103 may use a copper foil that can be obtained in a plate shape, or may use a copper foil that can be obtained in a roll shape. However, in manufacturing the metal base substrate 100, it is preferable to use a metal material available in a roll shape for the metal layer 103 because manufacturing efficiency can be improved.

<絶縁樹脂層>
絶縁樹脂層102は、金属層103を金属基板101に接着するための層である。この絶縁樹脂層102の厚みは、発明の目的に合わせて適宜設定されるが、40μm以上300μm以下が好ましく、金属ベース基板100全体において放熱性と絶縁性を両立する観点から、60μm以上200μm以下とすることがより好ましい。
絶縁樹脂層102の厚みを上記上限値以下とすることで、電子部品からの熱を金属基板101に伝達させやすくすることができる。
また、絶縁樹脂層102の厚みを上記下限値以上とすることで、金属基板101と絶縁樹脂層102との熱膨張率差による熱応力の発生を絶縁樹脂層102で緩和することが十分にできる。さらに、金属ベース基板100の絶縁性が向上する。
<Insulating resin layer>
The insulating resin layer 102 is a layer for bonding the metal layer 103 to the metal substrate 101. The thickness of the insulating resin layer 102 is appropriately set in accordance with the object of the invention, but is preferably 40 μm or more and 300 μm or less, and from the viewpoint of achieving both heat dissipation and insulation in the entire metal base substrate 100, it is 60 μm or more and 200 μm or less. More preferably.
By setting the thickness of the insulating resin layer 102 to be equal to or less than the above upper limit value, heat from the electronic component can be easily transmitted to the metal substrate 101.
Further, by setting the thickness of the insulating resin layer 102 to be equal to or greater than the above lower limit value, it is possible to sufficiently reduce the generation of thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal substrate 101 and the insulating resin layer 102 with the insulating resin layer 102. . Furthermore, the insulating property of the metal base substrate 100 is improved.

絶縁樹脂層102は、エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を硬化させることにより形成される。このエポキシ樹脂組成物は用いられる用途に合わせて適宜選択することができるが、少なくとも、エポキシ樹脂(A)とフェノキシ樹脂(C)を含み、その他必要に応じて、無機充填材(B)と、硬化剤(D)と、カップリング剤(E)とを含むエポキシ樹脂組成物を用いることができる。   The insulating resin layer 102 is formed by curing an epoxy resin composition containing an epoxy resin. Although this epoxy resin composition can be suitably selected according to the use to be used, it contains at least an epoxy resin (A) and a phenoxy resin (C), and, if necessary, an inorganic filler (B), An epoxy resin composition containing a curing agent (D) and a coupling agent (E) can be used.

ここで、エポキシ樹脂組成物の組成の一例について説明する。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、少なくともエポキシ樹脂(A)とフェノキシ樹脂(C)とを含み、その他必要に応じて無機充填材(B)、硬化剤(D)と、カップリング剤(E)とを含ませることができる。
Here, an example of the composition of the epoxy resin composition will be described.
The epoxy resin composition of the present embodiment includes at least an epoxy resin (A) and a phenoxy resin (C), and, if necessary, an inorganic filler (B), a curing agent (D), and a coupling agent (E ).

ここで、エポキシ樹脂(A)としては、たとえば、ナフタレン型エポキシ樹脂(A1)を含ませることができる。このナフタレン型エポキシ樹脂(A1)を含ませることで、ガラス転移温度をより一層高くでき、絶縁樹脂層102のボイドの発生を抑制し、熱伝導性をより一層向上でき、かつ絶縁破壊電圧を向上できる。ここで、ナフタレン型エポキシ樹脂とは、ナフタレン環骨格を有し、かつ、グリシジル基を2つ以上有するものを呼ぶ。ナフタレン型エポキシ樹脂(A1)の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量%に対し、好ましくは20質量%以上80質量%以下とすることが好ましく、より好ましくは40質量%以上60質量%以下である。   Here, as an epoxy resin (A), a naphthalene type epoxy resin (A1) can be included, for example. By including this naphthalene type epoxy resin (A1), the glass transition temperature can be further increased, the generation of voids in the insulating resin layer 102 can be suppressed, the thermal conductivity can be further improved, and the dielectric breakdown voltage can be improved. it can. Here, the naphthalene type epoxy resin refers to one having a naphthalene ring skeleton and having two or more glycidyl groups. The content of the naphthalene type epoxy resin (A1) is preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less, with respect to 100% by mass of the epoxy resin (A). It is.

ナフタレン型エポキシ樹脂(A1)としては、例えば、以下の式(5)〜(7)のいずれかを使用できる。なお、式(6)において、m、nはナフタレン環上の置換基の個数を示し、それぞれ独立して1〜7の整数を示している。また、式(7)においては、Meはメチル基を示し、l、m、nは1以上の自然数である。ただし、l、m、nは10以下であることが好ましい。   As the naphthalene type epoxy resin (A1), for example, any one of the following formulas (5) to (7) can be used. In the formula (6), m and n represent the number of substituents on the naphthalene ring, and each independently represents an integer of 1 to 7. In formula (7), Me represents a methyl group, and l, m, and n are natural numbers of 1 or more. However, l, m, and n are preferably 10 or less.

Figure 2015207666
Figure 2015207666

Figure 2015207666
Figure 2015207666

Figure 2015207666
Figure 2015207666

なお、式(6)の化合物としては、以下のいずれか1種以上を使用することが好ましい。   In addition, as a compound of Formula (6), it is preferable to use any 1 or more types of the following.

Figure 2015207666
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また、ナフタレン型エポキシ樹脂(A1)としては、以下の式(8)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂も使用できる。   Moreover, as a naphthalene type epoxy resin (A1), the naphthylene ether type epoxy resin represented by the following formula | equation (8) can also be used.

Figure 2015207666
(上記式(8)において、nは1以上20以下の整数であり、lは1以上2以下の整数であり、Rはそれぞれ独立に水素原子、ベンジル基、アルキル基または下記式(9)で表される構造であり、Rはそれぞれ独立に水素原子またはメチル基である。)
Figure 2015207666
(In the above formula (8), n is an integer of 1 or more and 20 or less, l is an integer of 1 or more and 2 or less, and R 1 is independently a hydrogen atom, a benzyl group, an alkyl group, or the following formula (9) And each R 2 is independently a hydrogen atom or a methyl group.)

Figure 2015207666
(上記式(9)において、Arはそれぞれ独立にフェニレン基またはナフチレン基であり、Rはそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、mは1または2の整数である。)
Figure 2015207666
(In the above formula (9), Ar is each independently a phenylene group or a naphthylene group, R 2 is each independently a hydrogen atom or a methyl group, and m is an integer of 1 or 2.)

上記式(8)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂は、下記式(10)で表されるものが例として挙げられる。   Examples of the naphthylene ether type epoxy resin represented by the above formula (8) include those represented by the following formula (10).

Figure 2015207666
(上記式(10)において、nは1以上20以下の整数であり、好ましくは1以上10以下の整数であり、より好ましくは1以上3以下の整数である。Rはそれぞれ独立に水素原子または下記式(11)で表される構造であり、好ましくは水素原子である。)
Figure 2015207666
(In the above formula (10), n is an integer of 1 or more and 20 or less, preferably an integer of 1 or more and 10 or less, more preferably an integer of 1 or more and 3 or less. R is independently a hydrogen atom or (It is a structure represented by the following formula (11), preferably a hydrogen atom.)

Figure 2015207666
(上記式(11)において、mは1または2の整数である。)
Figure 2015207666
(In the above formula (11), m is an integer of 1 or 2.)

上記式(10)で表されるナフチレンエーテル型エポキシ樹脂は、例えば、下記式(12)〜(16)で表されるものが例として挙げられる。   Examples of the naphthylene ether type epoxy resin represented by the above formula (10) include those represented by the following formulas (12) to (16).

Figure 2015207666
Figure 2015207666

Figure 2015207666
Figure 2015207666

Figure 2015207666
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Figure 2015207666
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Figure 2015207666
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また、エポキシ樹脂(A)としては、ナフタレン型エポキシ樹脂(A1)以外のエポキシ樹脂を使用することもできる。使用することのできるエポキシ樹脂の種類として、例えば、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂、ビスフェノールP型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられる。   Moreover, as an epoxy resin (A), epoxy resins other than a naphthalene type epoxy resin (A1) can also be used. The types of epoxy resins that can be used include, for example, bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, bisphenol E type epoxy resins, bisphenol M type epoxy resins, bisphenol P type epoxy resins, and bisphenols. Bisphenol type epoxy resins such as Z type epoxy resins; Novolak type epoxy resins such as phenol novolak type epoxy resins, cresol novolak type epoxy resins, tetraphenol group ethane type novolak type epoxy resins; An epoxy resin such as an arylalkylene type epoxy resin such as a type epoxy resin.

エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂(A)の含有量は、その目的に応じて適宜調整されるが、エポキシ樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、1質量%以上23質量%以下が好ましく、2質量%以上15質量%以下がより好ましい。エポキシ樹脂(A)の含有量が上記下限値以上であると、ハンドリング性が向上し、絶縁樹脂層102を形成するのが容易となる。エポキシ樹脂(A)の含有量が上記上限値以下であると、絶縁樹脂層102の強度や難燃性がより一層向上したり、絶縁樹脂層102の熱伝導性がより一層向上したりする。   Although content of the epoxy resin (A) contained in an epoxy resin composition is suitably adjusted according to the objective, 1 mass% or more and 23 mass% with respect to 100 mass% of total solids of an epoxy resin composition. The following is preferable, and 2 mass% or more and 15 mass% or less are more preferable. When the content of the epoxy resin (A) is not less than the above lower limit value, the handleability is improved and the insulating resin layer 102 can be easily formed. When the content of the epoxy resin (A) is not more than the above upper limit value, the strength and flame retardancy of the insulating resin layer 102 are further improved, and the thermal conductivity of the insulating resin layer 102 is further improved.

本実施形態のエポキシ樹脂組成物では、無機充填材(B)が用いられる。例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、溶融シリカ等の酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩等の無機充填材を用いることができる。
この中でも、熱伝導性の高さから、窒化ホウ素やアルミナが好ましく用いられ、さらに生産コストを考慮する上で、アルミナを用いることが特に好ましい。
In the epoxy resin composition of this embodiment, an inorganic filler (B) is used. For example, silicates such as talc, calcined clay, unfired clay, mica and glass; oxides such as titanium oxide, alumina, boehmite, silica and fused silica; carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate and hydrotalcite; Hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite; zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, boron An inorganic filler such as borate such as sodium oxide; nitride such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, and carbon nitride; titanate such as strontium titanate and barium titanate can be used.
Among these, boron nitride and alumina are preferably used because of their high thermal conductivity, and alumina is particularly preferable in consideration of production costs.

無機充填材(B)としてアルミナを用いる場合、平均粒子径が異なる3成分(大粒径、中粒径、小粒径)の混合系で、大粒径成分が球状であり、中粒径成分および小粒径成分が多面体状であることが好ましい。
より具体的には、アルミナは、平均粒子径が5.0μm以上50μm以下、好ましくは5.0μm以上25μm以下の第1粒径範囲に属し、かつ、円形度が0.80以上1.0以下、好ましくは0.85以上0.95以下である大粒径アルミナと、平均粒子径が1.0μm以上5.0μm未満の第2粒径範囲に属し、かつ、円形度が0.50以上0.90以下、好ましくは0.70以上0.80以下である中粒径アルミナと、平均粒子径が0.1μm以上1.0μm未満の第3粒径範囲に属し、かつ、円形度が0.50以上0.90以下、好ましくは0.70以上0.80以下ある小粒径アルミナと、の混合物であることが好ましい。
ここで、粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置SALD−7000を用いて、水中にアルミナを1分間超音波処理することにより分散させ、測定することができる。
また、円形度はSysmex社製のフロー式粒子像解析装置FPIA−3000を用い、実施例項に記載する試料の調製方法および回析方法を採用することで測定することができる。
When alumina is used as the inorganic filler (B), it is a mixed system of three components (large particle size, medium particle size, small particle size) having different average particle sizes, the large particle size component is spherical, and the medium particle size component The small particle size component is preferably polyhedral.
More specifically, alumina belongs to the first particle size range in which the average particle size is 5.0 μm or more and 50 μm or less, preferably 5.0 μm or more and 25 μm or less, and the circularity is 0.80 or more and 1.0 or less. And preferably having a large particle size of alumina of 0.85 or more and 0.95 or less and a second particle size range in which the average particle size is 1.0 μm or more and less than 5.0 μm, and the circularity is 0.50 or more and 0 .90 or less, preferably 0.70 or more and 0.80 or less of the medium particle size alumina, the average particle size belongs to the third particle size range of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm, and the circularity is 0.00. It is preferable to be a mixture of 50 to 0.90, preferably 0.70 to 0.80 small particle size alumina.
Here, the particle size can be measured by dispersing alumina in water for 1 minute using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer SALD-7000.
The circularity can be measured by using a flow type particle image analyzer FPIA-3000 manufactured by Sysmex and employing the sample preparation method and the diffraction method described in Examples.

これにより、大粒径成分の隙間に中粒径成分が充填され、さらに中粒径成分の隙間に小粒径成分が充填されるため、アルミナの充填性が高められ、アルミナ粒子同士の接触面積をより大きくすることができる。その結果、絶縁樹脂層102の熱伝導性をより一層向上できる。さらに、絶縁樹脂層102の半田耐熱性、耐屈曲性、絶縁性をより一層向上できる。
また、このようなアルミナを用いることにより、絶縁樹脂層102と金属基板101との密着性をより一層向上できる。
これらの相乗効果により、金属ベース基板100の絶縁信頼性をより一層高めることができる。
As a result, the medium particle size component is filled in the gap between the large particle size components, and the small particle size component is filled in the gap between the medium particle size components, so that the alumina filling property is improved and the contact area between the alumina particles is increased. Can be made larger. As a result, the thermal conductivity of the insulating resin layer 102 can be further improved. Furthermore, the solder heat resistance, flex resistance, and insulation of the insulating resin layer 102 can be further improved.
Further, by using such alumina, the adhesion between the insulating resin layer 102 and the metal substrate 101 can be further improved.
Due to these synergistic effects, the insulation reliability of the metal base substrate 100 can be further enhanced.

エポキシ樹脂組成物中に含まれる無機充填材(B)の含有量は、例えば、当該エポキシ樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、75質量%以上95質量%以下であり、より好ましくは80質量%以上90質量%以下である。無機充填材(B)の含有量を上記数値範囲のように高充填とすることで、無機充填材の粒子同士の接触面積が大きくなる。この、無機充填材(B)の含有量に関して、より具体的には、無機充填材(B)としてアルミナを用い、上記数値範囲にてエポキシ樹脂組成物に含ませることができる。その結果、絶縁樹脂層102の熱伝導性を向上でき、電子装置11(図2参照)の放熱性を向上できる。そのため、電子部品の熱を外部に十分に伝熱させることができる。これにより、耐久性の高い電子装置11とすることができる。   The content of the inorganic filler (B) contained in the epoxy resin composition is, for example, 75% by mass to 95% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the epoxy resin composition, and more preferably. It is 80 mass% or more and 90 mass% or less. By making the content of the inorganic filler (B) high as in the above numerical range, the contact area between the particles of the inorganic filler increases. More specifically, regarding the content of the inorganic filler (B), alumina can be used as the inorganic filler (B) and can be included in the epoxy resin composition within the above numerical range. As a result, the thermal conductivity of the insulating resin layer 102 can be improved, and the heat dissipation of the electronic device 11 (see FIG. 2) can be improved. Therefore, the heat of the electronic component can be sufficiently transferred to the outside. Thereby, the highly durable electronic device 11 can be obtained.

また、無機充填材(B)としてアルミナを用いる場合、全体100質量%に対し、第1粒径範囲に属するアルミナの含有量は、好ましくは65質量%以上85質量%以下であり、第2粒径範囲に属するアルミナの含有量は、好ましくは10質量%以上20質量%以下であり、第3粒径範囲に属するアルミナの含有量は、好ましくは5質量%以上18質量%以下である。   Further, when alumina is used as the inorganic filler (B), the content of alumina belonging to the first particle size range is preferably 65% by mass or more and 85% by mass or less with respect to 100% by mass as a whole. The content of alumina belonging to the diameter range is preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less, and the content of alumina belonging to the third particle size range is preferably 5% by mass or more and 18% by mass or less.

本実施形態において、エポキシ樹脂組成物は、フェノキシ樹脂(C)を含む。フェノキシ樹脂(C)を含むことにより、絶縁樹脂層102の弾性率を低下させることが可能となり、その場合には金属ベース基板100の応力緩和力を向上させることができる。その結果として、比較的厚い銅箔を用いた場合であっても、金属層103と絶縁樹脂層102との剥離を抑制することができる。
さらに、電子装置11を製造した場合、急激な加熱/冷却の環境下においても、電子部品と金属ベース基板100を接合する半田接合部、またはその近傍で、クラック等の不良が発生することがより抑制されることになる。このように金属ベース基板100のヒートサイクル特性をより向上させることができる。
また、フェノキシ樹脂(C)を含むことにより、絶縁樹脂層102の耐屈曲性を向上できるため、無機充填材(B)を高充填することによる絶縁樹脂層102のハンドリング性の低下を抑制することができる。
また、フェノキシ樹脂(C)を含むと、粘度上昇により、プレス時の流動性が低減し、ボイド等が発生することを抑制することができる。また、絶縁樹脂層102と金属基板101との密着性を向上できる。これらの相乗効果により、金属ベース基板100の絶縁信頼性をより一層高めることができる。
In the present embodiment, the epoxy resin composition includes a phenoxy resin (C). By including the phenoxy resin (C), the elastic modulus of the insulating resin layer 102 can be reduced, and in this case, the stress relaxation force of the metal base substrate 100 can be improved. As a result, even when a relatively thick copper foil is used, peeling between the metal layer 103 and the insulating resin layer 102 can be suppressed.
Furthermore, when the electronic device 11 is manufactured, defects such as cracks may occur at or near the solder joint where the electronic component and the metal base substrate 100 are joined, even under a rapid heating / cooling environment. Will be suppressed. Thus, the heat cycle characteristics of the metal base substrate 100 can be further improved.
In addition, since the bending resistance of the insulating resin layer 102 can be improved by including the phenoxy resin (C), the handling property of the insulating resin layer 102 due to high filling with the inorganic filler (B) is suppressed. Can do.
Moreover, when phenoxy resin (C) is included, the fluidity | liquidity at the time of a press reduces by viscosity increase and it can suppress that a void etc. generate | occur | produce. In addition, the adhesion between the insulating resin layer 102 and the metal substrate 101 can be improved. Due to these synergistic effects, the insulation reliability of the metal base substrate 100 can be further enhanced.

フェノキシ樹脂(C)としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。   Examples of the phenoxy resin (C) include a phenoxy resin having a bisphenol skeleton, a phenoxy resin having a naphthalene skeleton, a phenoxy resin having an anthracene skeleton, and a phenoxy resin having a biphenyl skeleton. A phenoxy resin having a structure having a plurality of these skeletons can also be used.

これらの中でも、ビスフェノールA型またはビスフェノールF型のフェノキシ樹脂を用いるのが好ましい。ビスフェノールA骨格とビスフェノールF骨格を両方有するフェノキシ樹脂を用いても良い。   Among these, it is preferable to use bisphenol A type or bisphenol F type phenoxy resin. A phenoxy resin having both a bisphenol A skeleton and a bisphenol F skeleton may be used.

フェノキシ樹脂(C)の重量平均分子量は、とくに限定されないが、4.0×10以上8.0×10以下が好ましい。
なお、フェノキシ樹脂(C)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の値である。
The weight average molecular weight of the phenoxy resin (C) is not particularly limited, but is preferably 4.0 × 10 4 or more and 8.0 × 10 4 or less.
In addition, the weight average molecular weight of phenoxy resin (C) is a value in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).

フェノキシ樹脂(C)の含有量は、例えば、エポキシ樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、好ましくは1質量%以上15質量%以下、より好ましくは2質量%以上10質量%以下、である。
このようにすることで、絶縁樹脂層102として適度な柔軟性を有したものを得ることができる。
The content of the phenoxy resin (C) is, for example, preferably 1% by mass to 15% by mass, more preferably 2% by mass to 10% by mass, with respect to 100% by mass of the total solid content of the epoxy resin composition. is there.
By doing in this way, what has moderate softness | flexibility as the insulating resin layer 102 can be obtained.

硬化剤(D)(硬化触媒)としては、例えばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)等の有機金属塩;ジシアンジアミド、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジエチルジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソフォロンジアミン、ノルボルネンジアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン等のアミン系硬化剤;2−フェニル−イミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール系硬化剤;トリフェニルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、1,2−ビス−(ジフェニルホスフィノ)エタン等の有機リン化合物;フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノール等のフェノール化合物;酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸等、またはこの混合物が挙げられる。硬化剤(D)として、これらの中の誘導体も含めて1種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて2種類以上を併用したりすることもできる。
これらの中でも、接着性に優れ、かつ比較的低温で反応し、耐熱性が優れた硬化物が得られる点で、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤が好ましい。
Examples of the curing agent (D) (curing catalyst) include organic metals such as zinc naphthenate, cobalt naphthenate, tin octylate, cobalt octylate, bisacetylacetonate cobalt (II), and trisacetylacetonate cobalt (III). Salt: Dicyandiamide, diethylenetriamine, triethylenetetramine, metaxylylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiethyldiphenylmethane, metaphenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, isophoronediamine, norbornenediamine, triethylamine, tributylamine, diazabicyclo [2,2,2] Amine-based curing agents such as octane; 2-phenyl-imidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-ethyl-4 Imidazole-based curing agents such as ethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxyimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxyimidazole; triphenylphosphine, tri-p-tolylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenyl Organophosphorus compounds such as borate, triphenylphosphine / triphenylborane, 1,2-bis- (diphenylphosphino) ethane; phenolic compounds such as phenol, bisphenol A, nonylphenol; acetic acid, benzoic acid, salicylic acid, paratoluenesulfonic acid Organic acids, etc., or a mixture thereof. As a hardening | curing agent (D), 1 type including these derivatives can also be used independently, and 2 or more types including these derivatives can also be used together.
Among these, an amine-based curing agent and an imidazole-based curing agent are preferable in that a cured product having excellent adhesiveness, reacting at a relatively low temperature, and excellent heat resistance can be obtained.

硬化剤(D)の含有量は、とくに限定されないが、エポキシ樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、例えば、0.05質量%以上3.0質量%以下である。   Although content of a hardening | curing agent (D) is not specifically limited, For example, they are 0.05 mass% or more and 3.0 mass% or less with respect to 100 mass% of total solid content of an epoxy resin composition.

さらに、エポキシ樹脂組成物は、カップリング剤(E)を含んでもよい。カップリング剤(E)は、エポキシ樹脂(A)と無機充填材(B)との界面の濡れ性を向上させることができる。   Furthermore, the epoxy resin composition may include a coupling agent (E). The coupling agent (E) can improve the wettability of the interface between the epoxy resin (A) and the inorganic filler (B).

カップリング剤(E)としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、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およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる1種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。
カップリング剤(E)の添加量は無機充填材(B)の比表面積に依存するので、とくに限定されないが、無機充填材(B)100質量部に対して0.05質量部以上3質量部以下が好ましく、とくに0.1質量部以上2質量部以下が好ましい。
As the coupling agent (E), any of those usually used can be used. Specifically, an epoxy silane coupling agent, a cationic silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, a titanate coupling agent, and a silicone oil type. It is preferable to use one or more coupling agents selected from coupling agents.
The amount of the coupling agent (E) added depends on the specific surface area of the inorganic filler (B) and is not particularly limited, but is 0.05 parts by mass or more and 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler (B). The following is preferable, and 0.1 to 2 parts by mass is particularly preferable.

エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。   The epoxy resin composition can contain an antioxidant, a leveling agent and the like as long as the effects of the present invention are not impaired.

次に、エポキシ樹脂組成物の物性について説明する。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は以下のような粘度挙動を有することが好ましい。動的粘弾性測定装置を用いて、当該エポキシ樹脂組成物を60℃から昇温速度3℃/min、周波数1Hzで溶融状態まで昇温したときに、初期は溶融粘度が減少し、最低溶融粘度に到達した後、さらに上昇するような特性を有し、かつ、最低溶融粘度が1×10Pa・s以上1×10Pa・s以下の範囲内である。
最低溶融粘度が上記下限値以上であると、エポキシ樹脂(A)と無機充填材(B)とが分離し、エポキシ樹脂(A)のみが流動してしまうことを抑制でき、より均質な絶縁樹脂層102を得ることができる。
また、最低溶融粘度が上記上限値以下であると、エポキシ樹脂組成物の金属基板101への濡れ性を向上でき、絶縁樹脂層102と金属基板101との密着性をより一層向上できる。
これらの相乗効果により、金属ベース基板100の放熱性および絶縁破壊電圧をより一層向上できる。さらに、金属ベース基板100のヒートサイクル特性をより一層向上させることができる。
Next, the physical properties of the epoxy resin composition will be described.
The epoxy resin composition of the present embodiment preferably has the following viscosity behavior. When the epoxy resin composition is heated from 60 ° C. to a molten state at a rate of temperature increase of 3 ° C./min and a frequency of 1 Hz using a dynamic viscoelasticity measuring device, the melt viscosity initially decreases and the minimum melt viscosity And the minimum melt viscosity is in the range of 1 × 10 3 Pa · s to 1 × 10 5 Pa · s.
When the minimum melt viscosity is not less than the above lower limit value, the epoxy resin (A) and the inorganic filler (B) are separated, and only the epoxy resin (A) can be prevented from flowing, and a more homogeneous insulating resin Layer 102 can be obtained.
Further, when the minimum melt viscosity is not more than the above upper limit value, the wettability of the epoxy resin composition to the metal substrate 101 can be improved, and the adhesion between the insulating resin layer 102 and the metal substrate 101 can be further improved.
These synergistic effects can further improve the heat dissipation and dielectric breakdown voltage of the metal base substrate 100. Furthermore, the heat cycle characteristics of the metal base substrate 100 can be further improved.

また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、好ましくは最低溶融粘度に到達する温度が60℃以上100℃以下の範囲内である。
また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、フロー率が好ましくは15%以上60%未満である。フロー率は、以下の手順で測定することができる。まず、本実施形態のエポキシ樹脂組成物により形成された樹脂層を有する金属箔を所定のサイズ(50mm×50mm)に裁断後5〜7枚積層し、その重量を測定する。次に、内部温度を175℃に保持した熱盤間で5分間プレスした後冷却し、流れ出た樹脂を丁寧に落として再び重量を測定する。フロー率は次式(I)により求めることができる。
フロー率(%)=(測定前重量−測定後重量)/(測定前重量−金属箔重量) (I)
このような粘度挙動を有すると、エポキシ樹脂組成物を加熱硬化して絶縁樹脂層102を形成する際に、エポキシ樹脂組成物中に空気が侵入するのを抑制できるとともに、エポキシ樹脂組成物中に溶けている気体を十分に外部に排出できる。その結果、絶縁樹脂層102に気泡が生じてしまうことを抑制でき、絶縁樹脂層102から金属基板101へ確実に熱を伝えることができる。また、気泡の発生が抑制されることにより、金属ベース基板100の絶縁信頼性を高めることができる。また、絶縁樹脂層102と金属基板101との密着性を向上できる。
これらの相乗効果により、金属ベース基板100の放熱性をより一層向上でき、その結果、金属ベース基板100のヒートサイクル特性をより一層向上させることができる。
The epoxy resin composition of the present embodiment preferably has a temperature at which the minimum melt viscosity is reached in the range of 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
Moreover, the epoxy resin composition of the present embodiment preferably has a flow rate of 15% or more and less than 60%. The flow rate can be measured by the following procedure. First, 5-7 sheets of metal foil having a resin layer formed of the epoxy resin composition of the present embodiment are cut into a predetermined size (50 mm × 50 mm), and the weight is measured. Next, after pressing for 5 minutes between hot plates maintained at an internal temperature of 175 ° C. and cooling, the resin that has flowed out is carefully dropped and the weight is measured again. The flow rate can be obtained by the following formula (I).
Flow rate (%) = (weight before measurement−weight after measurement) / (weight before measurement−weight of metal foil) (I)
With such a viscosity behavior, when the epoxy resin composition is heated and cured to form the insulating resin layer 102, air can be prevented from entering the epoxy resin composition, and in the epoxy resin composition. The dissolved gas can be discharged to the outside sufficiently. As a result, generation of bubbles in the insulating resin layer 102 can be suppressed, and heat can be reliably transmitted from the insulating resin layer 102 to the metal substrate 101. Moreover, the insulation reliability of the metal base substrate 100 can be improved by suppressing the generation of bubbles. In addition, the adhesion between the insulating resin layer 102 and the metal substrate 101 can be improved.
These synergistic effects can further improve the heat dissipation of the metal base substrate 100, and as a result, the heat cycle characteristics of the metal base substrate 100 can be further improved.

このような粘度挙動を有するエポキシ樹脂組成物を実現するためには、例えば、前述したエポキシ樹脂(A)の種類や量、無機充填材(B)の種類や量、フェノキシ樹脂(C)の種類や量を適宜調整すればよい。本実施形態においては、流動性の良いフェノキシ樹脂(C)が用いられるため、上記のような粘度特性が得られやすい。   In order to realize an epoxy resin composition having such a viscosity behavior, for example, the type and amount of the epoxy resin (A) described above, the type and amount of the inorganic filler (B), and the type of phenoxy resin (C) The amount may be adjusted as appropriate. In this embodiment, since the phenoxy resin (C) having good fluidity is used, the above-described viscosity characteristics are easily obtained.

次に、絶縁樹脂層102の物性について説明する。
絶縁樹脂層102は、高い熱伝導性を有する。具体的には、レーザーフラッシュ法により測定される、絶縁樹脂層102の厚み方向の熱伝導率が2.0W/(m・K)以上であることが好ましく、3.0W/(m・K)以上であることがより好ましい。
これにより、電子部品からの熱を、絶縁樹脂層102を介して、金属基板101に伝達させやすくすることができる。
Next, physical properties of the insulating resin layer 102 will be described.
The insulating resin layer 102 has high thermal conductivity. Specifically, the thermal conductivity in the thickness direction of the insulating resin layer 102 measured by a laser flash method is preferably 2.0 W / (m · K) or more, and 3.0 W / (m · K). More preferably.
Thereby, the heat from the electronic component can be easily transmitted to the metal substrate 101 through the insulating resin layer 102.

また、絶縁樹脂層102は、剛性が高まり、絶縁樹脂層102の反りを低減でき、その結果、電子部品の金属ベース基板100に対する位置ずれを抑制でき、電子部品と金属ベース基板100との間の接続信頼性をより一層高めることができる観点から、好ましくはガラス転移温度が100℃以上150℃以下、より好ましくは110℃以上140℃以下である。絶縁樹脂層102のガラス転移温度は、JIS C 6481に基づいて、以下のようにして計測できる。
動的粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント社製DMA/983)を用いて窒素雰囲気(200ml/分)のもと引っ張り荷重をかけて、周波数1Hz、−50℃から300℃の温度範囲を昇温速度5℃/分の条件で測定し、tanδのピーク位置よりガラス転移温度Tgを得る。
In addition, the insulating resin layer 102 has increased rigidity and can reduce warping of the insulating resin layer 102. As a result, positional displacement of the electronic component with respect to the metal base substrate 100 can be suppressed, and the gap between the electronic component and the metal base substrate 100 can be suppressed. From the viewpoint of further improving the connection reliability, the glass transition temperature is preferably 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. The glass transition temperature of the insulating resin layer 102 can be measured as follows based on JIS C 6481.
Using a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA Instruments' DMA / 983) under a nitrogen atmosphere (200 ml / min), a tensile load was applied, and a frequency of 1 Hz and a temperature of −50 ° C. to 300 ° C. The range is measured at a temperature rising rate of 5 ° C./min, and the glass transition temperature Tg is obtained from the peak position of tan δ.

また、絶縁樹脂層102の25℃の弾性率(貯蔵弾性率)E'は、剛性が高まり、絶縁樹脂層102の反りを低減でき、その結果、電子部品の回路基板に対する位置ずれを抑制でき、電子部品と回路基板との間の接続信頼性をより一層高めることができる観点から、30GPa以上70GPa以下であることが好ましい。
なお、上記貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置で測定したものである。
貯蔵弾性率E'は、絶縁樹脂層102に引張り荷重をかけて、周波数1Hz、昇温速度5〜10℃/分で−50℃から300℃で測定した際の、25℃の貯蔵弾性率の値である。
Further, the elastic modulus (storage elastic modulus) E ′ of 25 ° C. of the insulating resin layer 102 increases the rigidity and can reduce the warp of the insulating resin layer 102. As a result, it is possible to suppress the displacement of the electronic component with respect to the circuit board, From the viewpoint of further enhancing the connection reliability between the electronic component and the circuit board, it is preferably 30 GPa or more and 70 GPa or less.
In addition, the said storage elastic modulus is measured with the dynamic viscoelasticity measuring apparatus.
The storage elastic modulus E ′ is a storage elastic modulus of 25 ° C. when a tensile load is applied to the insulating resin layer 102 and measured at −50 ° C. to 300 ° C. at a frequency of 1 Hz and a heating rate of 5 to 10 ° C./min. Value.

また、絶縁樹脂層102の絶縁破壊電圧は、好ましくは50kV/mm以上であり、より好ましくは54kV/mm以上である。
絶縁破壊電圧が上記の値以上であれば、金属ベース基板100をより高電流用途に用いる場合であっても、絶縁性を十分に確保することができる。
Moreover, the dielectric breakdown voltage of the insulating resin layer 102 is preferably 50 kV / mm or more, and more preferably 54 kV / mm or more.
If the dielectric breakdown voltage is equal to or higher than the above value, sufficient insulation can be ensured even when the metal base substrate 100 is used for higher current applications.

<金属ベース基板の製造方法>
以上のような金属ベース基板100は、たとえば、以下のようにして製造することができる。
すなわち、本実施形態の金属ベース基板100は、まず樹脂層付きキャリア材料を作製し、この樹脂層付きキャリア材料を金属基板101に積層させ、得られた積層体を加熱加圧硬化させることで得られる。
<Production method of metal base substrate>
The metal base substrate 100 as described above can be manufactured, for example, as follows.
That is, the metal base substrate 100 of the present embodiment is obtained by first producing a carrier material with a resin layer, laminating the carrier material with a resin layer on the metal substrate 101, and curing the obtained laminate by heating and pressing. It is done.

まず、キャリア材料上に樹脂層を形成し、樹脂層付きキャリア材料を得る。
キャリア材料は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂フィルム;銅箔等の金属箔等である。キャリア材料の厚みは、たとえば、10〜500μmである。
First, a resin layer is formed on a carrier material to obtain a carrier material with a resin layer.
The carrier material is, for example, a resin film such as polyethylene terephthalate (PET); a metal foil such as a copper foil. The thickness of the carrier material is, for example, 10 to 500 μm.

次いで、樹脂層付きキャリア材料の樹脂層側の面が金属基板101の表面に接するように樹脂層付きキャリア材料を金属基板101に積層する。その後、プレス等を用い加圧・加熱硬化させて樹脂層をBステージ状態とする。   Next, the carrier material with a resin layer is laminated on the metal substrate 101 so that the surface on the resin layer side of the carrier material with the resin layer is in contact with the surface of the metal substrate 101. Thereafter, the resin layer is brought into a B stage state by pressurization and heat curing using a press or the like.

次いで、Bステージ状態の樹脂層からキャリア材料を除去し、露わになった樹脂層の表面に金属層103を形成する。
なお、キャリア材料として銅箔を用いる場合は、このキャリア材料をそのまま金属層103とすることができる。すなわち、この場合にあっては、キャリア材料として厚さが170μm以上230μm以下の銅箔が用いられ、いったんは銅箔の厚みとして上記数値範囲となる、樹脂付き金属箔が得られる。その後、樹脂付き金属箔を金属基板101に積層することにより、目的とする積層体が得られる。
なお、樹脂層と金属基板101、あるいは樹脂層と金属層103との間には、接着層等の他の層が介在していてもよい。
その後、積層体を後硬化することにより、金属ベース基板100を得る。
Next, the carrier material is removed from the resin layer in the B-stage state, and the metal layer 103 is formed on the surface of the exposed resin layer.
In addition, when using copper foil as a carrier material, this carrier material can be used as the metal layer 103 as it is. That is, in this case, a copper foil having a thickness of 170 μm or more and 230 μm or less is used as the carrier material, and a resin-coated metal foil that once falls within the above numerical range as the thickness of the copper foil is obtained. Then, the target laminated body is obtained by laminating the metal foil with resin on the metal substrate 101.
Note that another layer such as an adhesive layer may be interposed between the resin layer and the metal substrate 101 or between the resin layer and the metal layer 103.
Then, the metal base substrate 100 is obtained by post-curing the laminate.

また、キャリア材料として銅箔を用い、当該金属箔をそのまま金属層103とする場合、金属層103はロールから押し出された銅箔とすることができる。
このようにすることで、生産効率の向上を図ることができる。
Moreover, when using copper foil as a carrier material and making the said metal foil into the metal layer 103 as it is, the metal layer 103 can be made into the copper foil extruded from the roll.
By doing in this way, improvement in production efficiency can be aimed at.

<金属ベース回路基板>
得られた金属ベース基板100について、金属層103を所定のパターンにエッチング等することによって、回路加工することができ、金属ベース回路基板を得ることができる。
また、最外層にソルダーレジスト10(図2参照)を形成し、露光・現像により電子部品が実装できるよう接続用電極部を露出してもよい。
<Metal base circuit board>
The obtained metal base substrate 100 can be processed by etching the metal layer 103 into a predetermined pattern, and a metal base circuit substrate can be obtained.
Further, a solder resist 10 (see FIG. 2) may be formed on the outermost layer, and the connection electrode portion may be exposed so that electronic parts can be mounted by exposure and development.

<電子装置>
本実施形態の金属ベース回路基板上に電子部品を設けることにより電子装置11を得ることができる。
本実施形態において、電子装置11は半導体装置であり、たとえば、パワー半導体装置、LED照明、インバーター装置である。
ここで、インバーター装置とは、直流電力から交流電力を電気的に生成する(逆変換する機能を持つ)ものである。また、パワー半導体装置とは、通常の半導体素子に比べて高耐圧化、大電流化、高速・高周波化されている特徴を有し、一般的にはパワーデバイスと呼ばれ、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)、トライアック等が挙げられる。
電子部品は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、ダイオード、ICチップ等の半導体素子、抵抗、コンデンサ等の各種発熱素子である。金属ベース基板100はヒートスプレッターとして機能する。
<Electronic device>
The electronic device 11 can be obtained by providing electronic components on the metal base circuit board of the present embodiment.
In the present embodiment, the electronic device 11 is a semiconductor device, such as a power semiconductor device, LED lighting, or an inverter device.
Here, the inverter device electrically generates AC power from DC power (has a reverse conversion function). A power semiconductor device is characterized by higher withstand voltage, higher current, higher speed and higher frequency than ordinary semiconductor elements, and is generally called a power device. , Power MOSFET, insulated gate bipolar transistor (IGBT), thyristor, gate turn-off thyristor (GTO), triac and the like.
Electronic components are semiconductor elements such as insulated gate bipolar transistors, diodes, and IC chips, and various heating elements such as resistors and capacitors. The metal base substrate 100 functions as a heat spreader.

ここで、電子装置11の一例について、図2に示しながら説明する。
本実施形態の電子装置11において、金属ベース回路基板の金属層103a上に、接着層3を介してICチップ2が搭載されている。ICチップ2はボンディングワイヤー7を介して金属層103bに導通されている。
また、ICチップ2、ボンディングワイヤー7、金属層103a、103bは封止材6により封止されている。
Here, an example of the electronic device 11 will be described with reference to FIG.
In the electronic device 11 of this embodiment, the IC chip 2 is mounted on the metal layer 103a of the metal base circuit board via the adhesive layer 3. The IC chip 2 is electrically connected to the metal layer 103b through the bonding wire 7.
Further, the IC chip 2, the bonding wire 7, and the metal layers 103 a and 103 b are sealed with a sealing material 6.

また、電子装置11においては、チップコンデンサ8およびチップ抵抗9が金属層103上に搭載されている。これらのチップコンデンサ8およびチップ抵抗9は従来から公知のものを使用することができる。   In the electronic device 11, the chip capacitor 8 and the chip resistor 9 are mounted on the metal layer 103. Conventionally known chip capacitors 8 and chip resistors 9 can be used.

また、電子装置11の金属基板101は熱伝導グリス4を介して、放熱フィン5に接続されている。すなわち、ICチップ2の発した熱を、接着層3、金属層103a、絶縁樹脂層102、金属基板101、熱伝導グリス4とを介して、放熱フィン5へと伝導させ、除熱を行うことができる。   Further, the metal substrate 101 of the electronic device 11 is connected to the heat radiating fins 5 through the heat conductive grease 4. That is, the heat generated by the IC chip 2 is conducted to the heat radiating fins 5 through the adhesive layer 3, the metal layer 103 a, the insulating resin layer 102, the metal substrate 101, and the heat conductive grease 4 to remove heat. Can do.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例では、部はとくに特定しない限り、質量部を表す。また、それぞれの厚みは平均膜圧で表される。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these. In the examples, unless otherwise specified, parts represent parts by mass. Each thickness is expressed by an average film pressure.

[エポキシ樹脂組成物Aの調製]
ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂(三菱化学社製、4275、重量平均分子量6.0×10、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)3.9質量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、830S、エポキシ当量170)3.0質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP−6000、エポキシ当量250:化学式(10)において、Rがいずれも水素原子で、n=1である成分とn=2である成分との混合物)3.0質量部、ジシアンジアミド(デグサ社製)0.3質量部、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−403)1.3質量部、球状アルミナ(平均粒子径22μm、円形度:0.91、新日鉄住金マテリアルズ社製、AX−25)67.3質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径4μm、円形度:0.75、日本軽金属社製、LS−210)13.2質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径0.7μm、円形度:0.71、日本軽金属社製、LS−250)8.0質量部、をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分基準で86質量%のワニス状のエポキシ樹脂組成物Aを得た。
なお、アルミナの円形度は、Sysmex社製のフロー式粒子像解析装置「FPIA−3000」を用い測定した。測定試料は、蒸溜水50〜100mlに界面活性剤を適正量添加し、これにアルミナ粒子10〜20mgを添加した後、超音波分散器で1分間分散処理することにより作製した。円形度は、フロー式粒子像解析装置「FPIA−3000」が、一個の粒子投影像の周囲長と粒子投影像の面積に相当する円の周囲長を解析し、次式により円形度を求め、20000個当たりの平均値を自動算出したものである。また、以下に示すエポキシ樹脂組成物B〜Eについても、同様の条件にて測定を実施している。
円形度=(粒子投影像の面積に相当する円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
[Preparation of Epoxy Resin Composition A]
Phenoxy resin having bisphenol F skeleton and bisphenol A skeleton (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., 4275, weight average molecular weight 6.0 × 10 4 , ratio of bisphenol F skeleton to bisphenol A skeleton = 75: 25) 3.9 parts by mass, bisphenol F-type epoxy resin (DIC, 830S, epoxy equivalent 170) 3.0 parts by mass, naphthalene-type epoxy resin (DIC, HP-6000, epoxy equivalent 250: in chemical formula (10), each R is a hydrogen atom A mixture of a component where n = 1 and a component where n = 2), 3.0 parts by weight of dicyandiamide (manufactured by Degussa), γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Silicone) Manufactured by KBM-403) 1.3 parts by mass, spherical alumina (average particle size 22 μm, circularity: 0.91, Nippon Steel & Sumitomo Metal) Terials, AX-25) 67.3 parts by mass, polyhedral alumina (average particle diameter 4 μm, circularity: 0.75, Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-210) 13.2 parts by mass, polyhedral alumina (average A particle size of 0.7 μm, circularity: 0.71, 8.0 parts by weight of Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-250) was dissolved and mixed in cyclohexanone, and stirred using a high-speed stirrer. A mass% varnish-like epoxy resin composition A was obtained.
The circularity of alumina was measured using a flow type particle image analyzer “FPIA-3000” manufactured by Sysmex. A measurement sample was prepared by adding an appropriate amount of a surfactant to 50 to 100 ml of distilled water, adding 10 to 20 mg of alumina particles thereto, and then dispersing the mixture with an ultrasonic disperser for 1 minute. For the circularity, the flow type particle image analyzer “FPIA-3000” analyzes the circumference of one particle projection image and the circumference of a circle corresponding to the area of the particle projection image, and obtains the circularity by the following equation: The average value per 20,000 is automatically calculated. Moreover, it measures on the same conditions also about the epoxy resin composition BE shown below.
Circularity = (perimeter of circle corresponding to area of particle projection image) / (perimeter of particle projection image)

[エポキシ樹脂組成物Bの調製]
ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂(三菱化学社製、4275、重量平均分子量6.0×10、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)3.9質量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、830S、エポキシ当量170)3.0質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP−6000、エポキシ当量250:化学式(10)において、Rがいずれも水素原子で、n=1である成分とn=2である成分との混合物)3.0質量部、ジシアンジアミド(デグサ社製)0.3質量部、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−403)1.3質量部、球状アルミナ(平均粒子径16μm、円形度:0.93、昭和電工社製、CB−P15)67.3質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径4μm、円形度:0.75、日本軽金属社製、LS−210)13.2質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径0.7μm、円形度:0.71、日本軽金属社製、LS−250)8.0質量部、をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分基準で86質量%のワニス状のエポキシ樹脂組成物Bを得た。
[Preparation of Epoxy Resin Composition B]
Phenoxy resin having bisphenol F skeleton and bisphenol A skeleton (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., 4275, weight average molecular weight 6.0 × 10 4 , ratio of bisphenol F skeleton to bisphenol A skeleton = 75: 25) 3.9 parts by mass, bisphenol F-type epoxy resin (DIC, 830S, epoxy equivalent 170) 3.0 parts by mass, naphthalene-type epoxy resin (DIC, HP-6000, epoxy equivalent 250: in chemical formula (10), each R is a hydrogen atom A mixture of a component where n = 1 and a component where n = 2), 3.0 parts by weight of dicyandiamide (manufactured by Degussa), γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Silicone) Manufactured by KBM-403) 1.3 parts by mass, spherical alumina (average particle size 16 μm, circularity: 0.93, Showa Denko) CB-P15) 67.3 parts by mass, polyhedral alumina (average particle size 4 μm, circularity: 0.75, Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-210) 13.2 parts by mass, polyhedral alumina (average particle size 0) .7 μm, circularity: 0.71, Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-250) 8.0 parts by mass was dissolved and mixed in cyclohexanone, and stirred using a high-speed stirrer. A varnish-like epoxy resin composition B was obtained.

[エポキシ樹脂組成物Cの調製]
ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂(三菱化学社製、4275、重量平均分子量6.0×10、ビスフェノールF骨格とビスフェノールA骨格の比率=75:25)8.8質量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、830S、エポキシ当量170)6.6質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP−6000、エポキシ当量250:化学式(10)において、Rがいずれも水素原子で、n=1である成分とn=2である成分との混合物)6.6質量部、ジシアンジアミド(デグサ社製)0.7質量部、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−403)1.3質量部、球状アルミナ(平均粒子径22μm、円形度:0.91、新日鉄住金マテリアルズ社製、AX−25)57.8質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径4μm、円形度:0.75、日本軽金属社製、LS−210)11.4質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径0.7μm、円形度:0.71、日本軽金属社製、LS−250)6.8質量部、をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分基準で86質量%のワニス状のエポキシ樹脂組成物Cを得た。
[Preparation of Epoxy Resin Composition C]
Phenoxy resin having bisphenol F skeleton and bisphenol A skeleton (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., 4275, weight average molecular weight 6.0 × 10 4 , ratio of bisphenol F skeleton to bisphenol A skeleton = 75: 25) 8.8 parts by mass, bisphenol 6.6 parts by mass of an F-type epoxy resin (manufactured by DIC, 830S, epoxy equivalent 170), naphthalene-type epoxy resin (manufactured by DIC, HP-6000, epoxy equivalent 250): In chemical formula (10), each R is a hydrogen atom 6.6 parts by mass of a mixture of a component where n = 1 and a component where n = 2), 0.7 part by mass of dicyandiamide (Degussa), γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Silicone) Manufactured by KBM-403) 1.3 parts by mass, spherical alumina (average particle size 22 μm, circularity: 0.91, Nippon Steel & Sumitomo Metal) Terials Inc., AX-25) 57.8 parts by mass, polyhedral alumina (average particle size 4 μm, circularity: 0.75, Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-210) 11.4 parts by mass, polyhedral alumina (average 6.8 parts by mass of a particle size of 0.7 μm, circularity: 0.71, Nippon Light Metal Co., Ltd. (LS-250) was dissolved and mixed in cyclohexanone, and stirred using a high-speed agitator. A mass% varnish-like epoxy resin composition C was obtained.

[エポキシ樹脂組成物Dの調製]
ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、830S、エポキシ当量170)4.9質量部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP−6000、エポキシ当量250:化学式(10)において、Rがいずれも水素原子で、n=1である成分とn=2である成分との混合物)5.0質量部、ジシアンジアミド(デグサ社製)0.5質量部、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−403)1.3質量部、球状アルミナ(平均粒子径22μm、円形度:0.91、新日鉄住金マテリアルズ社製、AX−25)67.1質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径4μm、円形度:0.75、日本軽金属社製、LS−210)13.2質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径0.7μm、円形度:0.71、日本軽金属社製、LS−250)8.0質量部、をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分基準で86質量%のワニス状のエポキシ樹脂組成物Dを得た。
[Preparation of Epoxy Resin Composition D]
Bisphenol F type epoxy resin (DIC, 830S, epoxy equivalent 170) 4.9 parts by mass, naphthalene type epoxy resin (DIC, HP-6000, epoxy equivalent 250: in chemical formula (10), R is all hydrogen 5.0 parts by mass of a mixture of a component with n = 1 and a component with n = 2), 0.5 part by mass of dicyandiamide (Degussa), γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Silicone) Company, KBM-403) 1.3 parts by mass, spherical alumina (average particle size 22 μm, circularity: 0.91, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., AX-25) 67.1 parts by mass, polyhedral alumina (average Particle diameter 4 μm, circularity: 0.75, Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-210) 13.2 parts by mass, polyhedral alumina (average particle diameter 0.7 μm, circularity: 0.71 LS-250), 8.0 parts by mass, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., is dissolved and mixed in cyclohexanone and stirred using a high-speed stirrer to obtain 86% by mass of a varnish-like epoxy resin composition D based on the solid content. Obtained.

[エポキシ樹脂組成物Eの調製]
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、#828、エポキシ当量184〜194)3.0質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、#1004、エポキシ当量875〜975)3.0質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、#1009、エポキシ当量2400〜3300)3.9質量部、ジシアンジアミド(デグサ社製)0.2質量部、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−403)1.3質量部、球状アルミナ(平均粒子径22μm、円形度:0.91、新日鉄住金マテリアルズ社製、AX−25)67.4質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径4μm、円形度:0.75、日本軽金属社製、LS−210)13.2質量部、多面体状アルミナ(平均粒子径0.7μm、円形度:0.71、日本軽金属社製、LS−250)8.0質量部、をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、固形分基準で86質量%のワニス状のエポキシ樹脂組成物Eを得た。
[Preparation of Epoxy Resin Composition E]
3.0 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, # 828, epoxy equivalents 184 to 194), 3.0 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, # 1004, epoxy equivalents 875 to 975) Parts, bisphenol A type epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, # 1009, epoxy equivalent 2400-3300) 3.9 parts by mass, dicyandiamide (Degussa) 0.2 parts by mass, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane ( Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., KBM-403) 1.3 parts by mass, spherical alumina (average particle size 22 μm, circularity: 0.91, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., AX-25) 67.4 parts by mass, polyhedral alumina (Average particle diameter 4 μm, circularity: 0.75, Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-210) 13.2 parts by mass, polyhedral alumina (average A child diameter 0.7 μm, circularity: 0.71, 8.0 parts by weight made by Nippon Light Metal Co., Ltd., LS-250) was dissolved and mixed in cyclohexanone, and stirred using a high-speed stirrer. A varnish-like epoxy resin composition E of mass% was obtained.

上記のようにして得られたエポキシ樹脂組成物A〜Eについて、以下の特性について分析を行った。結果は表1に示した通りである。   About the epoxy resin composition AE obtained as mentioned above, it analyzed about the following characteristics. The results are as shown in Table 1.

(1)粘度特性
アントンパールジャパン社製レオメーターMCR301を用い、60℃から昇温速度3℃/min、周波数1Hzで160℃まで昇温した。得られた粘度プロファイルより、最低溶融粘度および最低溶融粘度に到達する温度を求めた。
(1) Viscosity characteristics Using a rheometer MCR301 manufactured by Anton Paar Japan, the temperature was increased from 60 ° C to 160 ° C at a rate of temperature increase of 3 ° C / min and a frequency of 1 Hz. From the obtained viscosity profile, the minimum melt viscosity and the temperature at which the minimum melt viscosity was reached were determined.

(2)フロー率
得られた樹脂付き金属箔を50mm×50mmに裁断した後、5枚積層して、内部温度175℃に保持した熱盤間に挟み、50kg/cmの圧力にて5分間プレスした後冷却した。その後流れ出た樹脂を切り落として、前述の計算式(I)に従って、フロー率を算出した。
(2) Flow rate After the obtained metal foil with resin is cut to 50 mm x 50 mm, 5 sheets are laminated and sandwiched between hot plates maintained at an internal temperature of 175 ° C, and the pressure is 50 kg / cm 2 for 5 minutes. It cooled after pressing. Thereafter, the resin that flowed out was cut off, and the flow rate was calculated according to the above-described calculation formula (I).

Figure 2015207666
Figure 2015207666

(実施例1)
[金属ベース基板の作製]
金属箔として、厚さ210μmの銅箔(JX日鉱日石金属社製、JTC−210)を用い、銅箔の粗化面にワニス状のエポキシ樹脂組成物Aをコンマコーターにて塗布し、100℃で3分、150℃で3分加熱乾燥し、樹脂厚80μmの樹脂付き銅箔を得た。
上記樹脂付き銅箔と、1mm厚のアルミニウム板(日本軽金属社製、A5052P)を張り合わせ、真空プレスで、プレス圧100kg/cmで80℃30分、180℃60分の条件下でプレスし、金属ベース基板(絶縁樹脂層102の厚さ:80μm)を得た。
Example 1
[Production of metal base substrate]
As the metal foil, a 210 μm thick copper foil (JTC-210, manufactured by JX Nippon Mining & Metals Co., Ltd.) was used, and a varnished epoxy resin composition A was applied to the roughened surface of the copper foil with a comma coater. Heat-dried at 3 ° C. for 3 minutes and 150 ° C. for 3 minutes to obtain a resin-coated copper foil having a resin thickness of 80 μm.
The resin-coated copper foil and a 1 mm thick aluminum plate (Nippon Light Metal Co., Ltd., A5052P) are bonded together, and pressed with a vacuum press at a press pressure of 100 kg / cm 2 at 80 ° C. for 30 minutes and 180 ° C. for 60 minutes. A metal base substrate (the thickness of the insulating resin layer 102: 80 μm) was obtained.

(実施例2)
エポキシ樹脂組成物Aをエポキシ樹脂組成物Bに変更した以外は、実施例1と同様に金属ベース基板を得た。
(Example 2)
A metal base substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin composition A was changed to the epoxy resin composition B.

(実施例3)
エポキシ樹脂組成物Aをエポキシ樹脂組成物Cに変更した以外は、実施例1と同様に金属ベース基板を得た。
(Example 3)
A metal base substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin composition A was changed to the epoxy resin composition C.

(実施例4)
樹脂付き銅箔を得る際に、厚さ210μmの銅箔を用いず、厚さ175μmの銅箔(古河電工社製、GTS−STD)を用いた以外は、実施例1と同様に金属ベース基板を得た。
Example 4
The metal base substrate was the same as in Example 1 except that a copper foil with a thickness of 175 μm was used instead of a copper foil with a thickness of 210 μm (GTS-STD, manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.). Got.

(比較例1)
樹脂付き銅箔を得る際に、厚さ210μmの銅箔を用いず、厚さ500μmの銅板(JX日鉱日石金属社製、タフピッチC110)を用いた以外は、実施例1と同様に金属ベース基板を得た。
(Comparative Example 1)
A metal base was used in the same manner as in Example 1 except that a copper foil having a thickness of 210 μm was not used when a copper foil with resin was used, and a copper plate having a thickness of 500 μm (manufactured by JX Nippon Mining & Metals, Tough Pitch C110) was used. A substrate was obtained.

(比較例2)
エポキシ樹脂組成物Aをエポキシ樹脂組成物Dに変更した以外は、実施例1と同様に金属ベース基板を得た。
(Comparative Example 2)
A metal base substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin composition A was changed to the epoxy resin composition D.

(比較例3)
エポキシ樹脂組成物Aをエポキシ樹脂組成物Eに変更した以外は、実施例1と同様に金属ベース基板を得た。
(Comparative Example 3)
A metal base substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin composition A was changed to the epoxy resin composition E.

実施例1〜4および比較例1〜3で得られた金属ベース基板について、以下の評価を行った。評価結果は表2に示した通りである。   The following evaluation was performed about the metal base substrate obtained in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3. The evaluation results are as shown in Table 2.

(1)回路加工性
金属ベース基板450mm×350mmの金属層面上にドライフィルムタイプのエッチングレジストをラミネートし露光、現像後、塩化第二鉄系銅エッチング液を用いてサブトラクティブ法により所定の金属層を加工して所定の回路を作製した。作製された回路の上辺幅が所定幅±10%以内であり、回路断面の形状が上辺幅/底辺幅=0.7〜1.0であることを満足するものを回路加工性の評価として○、上記数値範囲を満足しないものを×とした。
(1) Circuit processability A dry film type etching resist is laminated on the metal layer surface of a metal base substrate 450 mm × 350 mm, exposed and developed, and then a predetermined metal layer by a subtractive method using a ferric chloride-based copper etchant. Was processed to prepare a predetermined circuit. As an evaluation of the circuit workability, the upper side width of the manufactured circuit is within a predetermined width ± 10% and the shape of the circuit cross section satisfies the upper side width / bottom side width = 0.7 to 1.0. Those not satisfying the above numerical range were evaluated as x.

(2)絶縁破壊電圧
金属ベース基板を100mm×100mmにグラインダーソーでカットした後、銅箔をエッチングにより除去し、試料を作製した。耐電圧試験器(MODEL7473、EXTECH Electronics社製)を用いて、絶縁樹脂層とアルミニウム板に電極を接触せしめて、両電極に0.5kV/秒の速度で電圧が上昇するように、交流電圧を印加した。金属ベース基板の絶縁樹脂層が破壊した電圧を絶縁樹脂層の厚み(80μm)で割り、単位厚み(mm)あたりの絶縁破壊電圧(kW/mm)とした。
(2) Dielectric breakdown voltage After the metal base substrate was cut to 100 mm × 100 mm with a grinder saw, the copper foil was removed by etching to prepare a sample. Using a withstand voltage tester (MODEL7473, manufactured by EXTECH Electronics), the electrode was brought into contact with the insulating resin layer and the aluminum plate, and an AC voltage was applied to both electrodes so that the voltage increased at a rate of 0.5 kV / sec. Applied. The voltage at which the insulating resin layer of the metal base substrate was broken was divided by the thickness (80 μm) of the insulating resin layer to obtain a dielectric breakdown voltage (kW / mm) per unit thickness (mm).

(3)熱伝導率
金属ベース回路基板から、銅箔およびアルミニウム板を剥離して、絶縁樹脂層を得た。そして絶縁樹脂層の厚み方向の熱伝導率を計測した。具体的には、レーザーフラッシュ法(ハーフタイム法)にて測定した熱拡散係数(α)、DSC法により測定した比熱(Cp)、JIS−K−6911に準拠して測定した密度(ρ)より次式を用いて熱伝導率を算出した。熱伝導率の単位はW/m・Kである。
熱伝導率[W/m・K]=α[mm/s]×Cp[J/kg・K]×ρ[g/cm
(3) Thermal conductivity The copper foil and the aluminum plate were peeled from the metal base circuit board to obtain an insulating resin layer. And the heat conductivity of the thickness direction of the insulating resin layer was measured. Specifically, from the thermal diffusion coefficient (α) measured by the laser flash method (half-time method), the specific heat (Cp) measured by the DSC method, and the density (ρ) measured according to JIS-K-6911. The thermal conductivity was calculated using the following formula. The unit of thermal conductivity is W / m · K.
Thermal conductivity [W / m · K] = α [mm 2 / s] × Cp [J / kg · K] × ρ [g / cm 3 ]

(4)Tg(ガラス転移温度)
JIS C 6481に基づいて、以下のようにして測定した。
金属ベース基板から、銅箔およびアルミニウム板を剥離して、絶縁樹脂層を得た。そして、動的粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント社製DMA/983)を用いて窒素雰囲気(200ml/分)のもと引っ張り荷重をかけて、周波数1Hz、−50℃から300℃の温度範囲を昇温速度5℃/分の条件で測定し、tanδのピーク位置よりガラス転移温度Tgを得た。
(4) Tg (glass transition temperature)
Based on JIS C 6481, it measured as follows.
The copper foil and the aluminum plate were peeled from the metal base substrate to obtain an insulating resin layer. A tensile load was applied under a nitrogen atmosphere (200 ml / min) using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (DMA / 983 manufactured by TA Instruments Inc.), and a frequency of 1 Hz, −50 ° C. to 300 ° C. The glass transition temperature Tg was obtained from the peak position of tan δ.

(5)貯蔵弾性率(E')
金属ベース基板から、銅箔およびアルミニウム板を剥離して、絶縁樹脂層を得た。そして、絶縁樹脂層を切削して、8×20mmの試験片を得た。動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数1Hz、昇温速度5℃/分として、−50℃〜300℃の温度範囲で測定を行った。そして、25℃の貯蔵弾性率を得た。
(5) Storage elastic modulus (E ')
The copper foil and the aluminum plate were peeled from the metal base substrate to obtain an insulating resin layer. Then, the insulating resin layer was cut to obtain an 8 × 20 mm test piece. Using a dynamic viscoelasticity measuring device, measurement was performed in a temperature range of −50 ° C. to 300 ° C. with a tensile mode, a frequency of 1 Hz, and a temperature rising rate of 5 ° C./min. And the storage elastic modulus of 25 degreeC was obtained.

(6)ピール強度
金属ベース基板を100mm×25mmにグラインダーソーでカットした後、エッチングにより中央に銅箔を100mm×10mmだけ残した試料を作製し、23℃における銅箔と絶縁樹脂層とのピール強度を測定した。なお、ピール強度測定は、JIS C 6481に準拠して行った。
(6) Peel strength After cutting the metal base substrate to 100 mm x 25 mm with a grinder saw, a sample was prepared by leaving only 100 mm x 10 mm of copper foil at the center, and the peel between the copper foil and the insulating resin layer at 23 ° C The strength was measured. The peel strength measurement was performed according to JIS C 6481.

(7)曲げ時の絶縁性
金属ベース基板を100mm×25mmにグラインダーソーでカットした後、エッチングにより中央に銅箔を100mm×10mmだけ残した試料を作製し、銅箔側を外側、または内側にして、中央付近をR=10の丸棒に押し当て90度曲げた。銅箔の端部と反対側のアルミ端部、すなわち銅箔側の端子から100mm離れた裏面に絶縁抵抗計の端子をあて絶縁抵抗を測定した。この時、絶縁抵抗値が1×10Ω以上を○、絶縁抵抗値が1×10Ω未満となったものを×として評価した。
(7) Insulation during bending After cutting the metal base substrate to 100 mm x 25 mm with a grinder saw, a sample is prepared by leaving only 100 mm x 10 mm of copper foil in the center by etching, with the copper foil side facing outside or inside. The center was pressed against a round bar of R = 10 and bent 90 degrees. The insulation resistance was measured by applying a terminal of an insulation resistance meter to the aluminum end opposite to the end of the copper foil, that is, the back surface 100 mm away from the terminal on the copper foil side. At this time, the evaluation was evaluated as “O” when the insulation resistance value was 1 × 10 9 Ω or more and “X” when the insulation resistance value was less than 1 × 10 9 Ω.

(8)ヒートサイクル試験
実施例1〜4および比較例1〜3で得られた金属ベース基板上に、絶縁シート、Cu製のリードフレームを配置した。絶縁シートとしては古河電工社製のエフコTMシートHFを使用した。その後、リードフレームのダイパッド部と、電子部品とを半田(材料Sn−3.0Ag−0.5Cu)を介して接合した。
以上のようにして、電子装置3個を用意して、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は、−40℃5分〜+125℃5分を1サイクルとして3000回行なった。ヒートサイクル試験後、顕微鏡で半田部分のクラック率を観察した。
電子装置3個のうち1つでもクラック率が100%となったものがある場合を不良(×)とし、電子装置3個のいずれもがクラック率が100%未満のものを良好(○)と判定した。
ここで、半田部分のクラック率とは、部品接合部の半田部分のクラック進行率をいう。クラックが進み基板との接続が完全に断線した場合を100%とした比率である。
(8) Heat cycle test An insulating sheet and a lead frame made of Cu were arranged on the metal base substrates obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3. As the insulating sheet, Fuko TM sheet HF manufactured by Furukawa Electric was used. Thereafter, the die pad portion of the lead frame and the electronic component were joined via solder (material Sn-3.0Ag-0.5Cu).
As described above, three electronic devices were prepared and a heat cycle test was performed. The heat cycle test was performed 3000 times with one cycle of −40 ° C. for 5 minutes to + 125 ° C. for 5 minutes. After the heat cycle test, the crack rate of the solder portion was observed with a microscope.
A case in which even one of the three electronic devices has a crack rate of 100% is regarded as defective (x), and all three electronic devices have a crack rate of less than 100% as good (O). Judged.
Here, the crack rate of the solder portion refers to the crack progress rate of the solder portion of the component joint portion. The ratio is 100% when the crack progresses and the connection with the substrate is completely disconnected.

Figure 2015207666
Figure 2015207666

表2にて示されたように、実施例1〜4によって得られた金属ベース基板は、回路加工性も十分優れたものであり、かつ、ヒートサイクル性に優れるものであった。そのため、所望の銅箔の厚さを有する金属ベース基板として、長期間の使用が可能であることが期待される。
また、実施例1〜4によって得られた金属ベース基板は曲げ時における絶縁性に優れている。これは金属ベース基板を曲げた上での用途として用いることができることを示すのみならず、絶縁樹脂層として適度な柔軟性を示しており、金属層との密着性が高いことを裏付けるものである。
一方、比較例1にて得られた金属ベース基板は実施例1〜4によって得られた金属ベース基板と比較すると回路加工性に劣った。そのため、金属ベース基板としての実用性に欠けることが示唆される。比較例2、3によって得られた金属ベース基板は実施例1〜4によって得られた金属ベース基板と比較して、ヒートサイクル性および曲げ時の絶縁性に劣った。これは、絶縁樹脂層に用いられるエポキシ樹脂組成物としてフェノキシ樹脂を含まないためと考えられる。そのため、これらの金属ベース基板についても、長期にわたる高電流用途を用いる場合には課題が残るものとなった。
As shown in Table 2, the metal base substrates obtained in Examples 1 to 4 were sufficiently excellent in circuit workability and excellent in heat cycle properties. Therefore, it is expected that the metal base substrate having a desired copper foil thickness can be used for a long time.
Moreover, the metal base substrate obtained by Examples 1-4 is excellent in the insulation at the time of a bending. This not only indicates that it can be used as a bent metal base substrate, but also shows moderate flexibility as an insulating resin layer and supports high adhesion to the metal layer. .
On the other hand, the metal base substrate obtained in Comparative Example 1 was inferior in circuit workability as compared with the metal base substrates obtained in Examples 1 to 4. Therefore, it is suggested that the practicality as a metal base substrate is lacking. Compared with the metal base substrate obtained by Examples 1-4, the metal base substrate obtained by Comparative Examples 2 and 3 was inferior in heat cycle property and insulation at the time of bending. This is presumably because the epoxy resin composition used for the insulating resin layer does not contain a phenoxy resin. For this reason, these metal base substrates also have problems when they are used for a long period of high current.

2 ICチップ
3 接着層
4 熱伝導グリス
5 放熱フィン
6 封止材
7 ボンディングワイヤー
8 チップコンデンサ
9 チップ抵抗
10 ソルダーレジスト
11 電子装置
100 金属ベース基板
101 金属基板
102 絶縁樹脂層
103 金属層
103a 金属層
103b 金属層
2 IC chip 3 Adhesive layer 4 Thermal conduction grease 5 Radiation fin 6 Sealing material 7 Bonding wire 8 Chip capacitor 9 Chip resistor 10 Solder resist 11 Electronic device 100 Metal base substrate 101 Metal substrate 102 Insulating resin layer 103 Metal layer 103a Metal layer 103b Metal layer

Claims (12)

金属基板と、前記金属基板上に設けられた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層上に設けられた金属層とを備える金属ベース基板であって、
前記絶縁樹脂層は、エポキシ樹脂組成物から構成され、
前記エポキシ樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を含み、
前記金属層は、厚みが170μm以上230μm以下の範囲にある銅箔である、金属ベース基板。
A metal base substrate comprising a metal substrate, an insulating resin layer provided on the metal substrate, and a metal layer provided on the insulating resin layer,
The insulating resin layer is composed of an epoxy resin composition,
The epoxy resin composition includes a phenoxy resin,
The metal layer is a metal base substrate, wherein the metal layer is a copper foil having a thickness in a range of 170 μm to 230 μm.
請求項1に記載の金属ベース基板において、
前記エポキシ樹脂組成物中に含まれるフェノキシ樹脂の含有量は、前記エポキシ樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、1質量%以上15質量%以下である、金属ベース基板。
The metal base substrate according to claim 1,
Content of the phenoxy resin contained in the said epoxy resin composition is a metal base board which is 1 to 15 mass% with respect to 100 mass% of total solids of the said epoxy resin composition.
請求項1または2に記載の金属ベース基板において、
前記エポキシ樹脂組成物はナフタレン型エポキシ樹脂を含む、金属ベース基板。
The metal base substrate according to claim 1 or 2,
The said epoxy resin composition is a metal base board | substrate containing a naphthalene type epoxy resin.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の金属ベース基板において、
前記エポキシ樹脂組成物は、アルミナをさらに含む、金属ベース基板。
The metal base substrate according to any one of claims 1 to 3,
The epoxy resin composition further includes alumina.
請求項4に記載の金属ベース基板において、
前記アルミナの含有量が、前記エポキシ樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、75質量%以上95質量%以下である、金属ベース基板。
The metal base substrate according to claim 4,
The metal base substrate whose content of the said alumina is 75 mass% or more and 95 mass% or less with respect to 100 mass% of total solids of the said epoxy resin composition.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の金属ベース基板において、
前記絶縁樹脂層の厚みは40μm以上300μm以下である、金属ベース基板。
The metal base substrate according to any one of claims 1 to 5,
The metal base substrate, wherein the insulating resin layer has a thickness of 40 μm or more and 300 μm or less.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の金属ベース基板において、
前記絶縁樹脂層のガラス転移温度が100℃以上150℃以下である、金属ベース基板。
The metal base substrate according to any one of claims 1 to 6,
The metal base substrate whose glass transition temperature of the said insulating resin layer is 100 degreeC or more and 150 degrees C or less.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の金属ベース基板において、
前記絶縁樹脂層の25℃における貯蔵弾性率が30GPa以上70GPa以下である、金属ベース基板。
The metal base substrate according to any one of claims 1 to 7,
The metal base substrate whose storage elastic modulus in 25 degreeC of the said insulating resin layer is 30 GPa or more and 70 GPa or less.
金属基板と、前記金属基板上に設けられた絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層上に設けられた金属層とを備える金属ベース基板の製造方法であって、
前記金属層に、エポキシ樹脂組成物を塗布し、加熱乾燥することで樹脂付き金属箔を得る工程と、
前記樹脂付き金属箔を前記金属基板に積層し、積層体を得る工程と、
前記積層体を加熱加圧硬化させる工程と、を含み、
前記エポキシ樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を含み、
前記金属層は、厚みが170μm以上230μm以下の範囲にある銅箔である、金属ベース基板の製造方法。
A metal base substrate comprising: a metal substrate; an insulating resin layer provided on the metal substrate; and a metal layer provided on the insulating resin layer,
Applying an epoxy resin composition to the metal layer and heating and drying to obtain a metal foil with resin;
Laminating the metal foil with resin on the metal substrate to obtain a laminate;
And heat and pressure curing the laminate,
The epoxy resin composition includes a phenoxy resin,
The metal layer is a method for producing a metal base substrate, wherein the metal layer is a copper foil having a thickness in a range of 170 μm to 230 μm.
請求項9に記載の金属ベース基板の製造方法であって、
前記金属層は、ロールから押し出された銅箔である、金属ベース基板の製造方法。
A method of manufacturing a metal base substrate according to claim 9,
The said metal layer is a manufacturing method of the metal base board | substrate which is the copper foil extruded from the roll.
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の金属ベース基板の前記金属層が回路加工されてなる金属ベース回路基板。   A metal base circuit board obtained by processing a circuit of the metal layer of the metal base board according to claim 1. 請求項11に記載の金属ベース回路基板と、
前記金属ベース回路基板上に設けられた電子部品と、
を備える電子装置。
A metal-based circuit board according to claim 11;
Electronic components provided on the metal base circuit board;
An electronic device comprising:
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