JP2009302196A - 絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】
基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少するための絶縁金属ベース回路基板及びその回路基板を用いた混成集積回路モジュールを提供する。
【解決手段】
金属箔上に絶縁層を介して導体金属が設けられた絶縁金属ベース回路基板であって、上記導体金属の面積が上記絶縁金属ベース回路基板の回路面の全体の面積の５０％以上であり、上記絶縁金属ベース回路基板の回路面側の重心を通る少なくとも一つの断面において、上記導体金属の内、回路部分の割合が５％以上５０％以下であることを特徴とする絶縁金属ベース回路基板が提供される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールに関する。

従来、小型化や実装時の省力化等を可能にする表面実装を実現するために、各種の回路基板が用いられており、これらの回路基板に半導体素子や発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子、チップ抵抗やチップコンデンサ等の各種の表面実装電子部品を搭載した混成集積回路モジュールが用いられている。特に、高発熱性電子部品を実装する回路基板として、金属板上に無機充填材を充填したエポキシ樹脂等からなる絶縁層を設け、該絶縁層上に回路を設けた絶縁金属ベース回路基板が用いられている。

また、各種の電子装置は、軽量化、薄型化が求められており、例えば、液晶表示装置は、画面の大型化とともに、薄型化を実現する努力が為されている。そこで、大面積に効率よくＬＥＤ素子を配することができる絶縁金属ベース回路基板を用いることが考えられる。絶縁金属ベース回路基板上の回路には、各種の電子部品が半田や導電樹脂などを介して接合されるが、実装工程時の熱負荷により絶縁金属ベース回路基板が反り挙動を示す場合がある。

例えば、特許文献１に示されるような液晶表示装置用途のように、画面の大型化と共に、薄型化を実現する努力が為されている場合、絶縁金属ベース回路基板も、大型化と共に薄型化が要求される。

また、非特許文献１には、プラスチック基板について、反りが発生することが記載されており、基板の線膨張率とヤング率を改善することにより反りが抑制できることが記載されている。

一般的に、基板上に導体回路を形成する場合、通常は駆動電流や信号電流を流す回路や電位を与える回路等、電気的に活用する部位に導体回路を形成する。よって、基板を大型化する場合などは、図１に示すように、導体回路の面積は、基板全体の面積に対して２０％以下になる場合もある。
特開２００６−３１００１４号公報 シャープ技報 第８５号 ２００３年４月

しかしながら、上述のような公知の基板の場合、実装工程時の熱負荷により絶縁金属ベース回路基板が反り挙動を示し、半田や導電性樹脂の接合が不充分になるなどの不都合が起きることが懸念される。

即ち、本発明の目的は、基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させ、電子部品の接合材を確実に接合させることができ、信頼性の高い絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールを提供することである。

本発明によれば、金属箔上に絶縁層を介して導体金属が設けられた絶縁金属ベース回路基板であって、上記導体金属の面積が上記絶縁金属ベース回路基板全体の面積の５０％以上であり、上記絶縁金属ベース回路基板の回路面側の重心を通る少なくとも一つの断面において、上記導体金属の内、回路部分の割合が５％以上５０％以下であることを特徴とする絶縁金属ベース回路基板が提供される。

上記構成からなる絶縁金属ベース回路基板は、基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させることができ、半田や導電性樹脂等の電子部品の接合材を強固に接合させることができる。

また、上記構成からなる絶縁金属ベース回路基板上に表面実装電子部品を搭載した混成集積回路モジュールは、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても半田や導電樹脂などの接合材及びその周辺部にクラックを生じることが少ない。

本発明によれば、基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させ、電子部品の接合材を確実に接合させることができ、さらには、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても半田や導電樹脂などの接合材及びその周辺部にクラックを生じることがない絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールが提供される。

＜用語の説明＞
本発明において、「混成集積回路モジュール」とは、金属ベース回路基板等の回路基板上に、半導体素子や発光ダイオード素子、チップ抵抗やチップコンデンサ等の各種等の表面実装電子部品を搭載したものである。

［回路部分］
本発明において、「回路部分」とは、駆動電流や信号電流を流す回路や電位を与える回路等、電気的に活用する部分を意味する。

［回路面］
本発明において、「回路面」とは、絶縁金属ベース回路基板上で上記回路部分が形成される面のことを意味する。また、「回路面側の重心」とは、面の厚さや重さを一様とみなし、基板回路面の各部にはたらく重力を1つにまとめたとき、その力がはたらく点と定義される。例えば、円板状の基板の重心は中心と同じになり、三角形状の基板の重心は、三角形の頂点とその対辺の中点を結んだ線が交わる点になる。多角形の基板の重心は、まず対角線で複数の三角形に分割して、三角形の重心点を割り出す。次に、各々の三角形の重心点の重心を求めると、それが多角形の基板の重心となる。

また、「断面」とは、絶縁金属ベース回路基板の平面に対して略垂直の断面のことを意味する。即ち、「重心を通る少なくとも一つの断面」とは、上記重心を通る任意の断面を意味する。

＜発明の経緯＞
本発明者は、有限要素法を用いた熱弾塑性解析において、いろいろな絶縁金属ベース回路基板の回路パターンを種々変えて、電子部品を半田により接合する混成集積回路について、実装工程に対応する室温から２５０℃の範囲の熱を負荷する計算を種々行った。その結果、絶縁金属ベース回路基板の金属ベース箔厚みが薄い場合や基板の大きさが大きい場合には、構造上熱負荷により反りが発生すること、ただし、回路設計方法を工夫し、導体金属を回路としてだけではなく構造材として使用することで、その反りを低減させることができることを見いだした。

即ち、本発明は、導体回路金属の配置構成を制御することにより、導体金属を回路としてだけではなく構造材として使用することで、実装工程時の熱負荷による反り挙動を少なくできる絶縁金属ベース回路基板及びその回路基板を用いた混成集積回路モジュールが得られるという知見に基づいたものである。

以下、図を用いて、本発明に係る絶縁金属ベース回路基板及び混成集積回路モジュールの実施形態を説明する。

＜実施形態１＞
図２は、本発明の実施形態１に係る混成集積回路モジュールの一例を示す平面図である。また、図３は図２中のＡ−Ａ’部分での断面図である。本実施形態に係る混成集積回路モジュールを構成する絶縁金属ベース回路基板は、金属箔４の一主面上に絶縁層（Ａ）３が設けられており、絶縁層（Ａ）３上に導体金属（回路部２及び非回路部７）が形成されている。本実施形態に係る混成集積回路モジュールは、上記絶縁金属ベース回路基板の所望部分に接合材５を介して表面実装型電子部品１を配置搭載した構造を有している。

本実施形態に係る回路部２及び非回路部７の面積は、図２に示すように、絶縁金属ベース回路基板の回路面の全体の面積の５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。

図２のａ部のように構造材として非回路部７を形成し、回路部２及び非回路部７の面積が絶縁金属ベース回路基板の回路面の全体の面積の５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とすることにより、実装工程時の熱負荷による絶縁金属ベース回路基板の反り挙動を低減させ、接合材である半田や導電性樹脂の接合信頼性を向上させることが出来る。

本実施形態においては、基板が大型化するほど、その有効性が顕著であり、図２のａ部のように構造材として非回路部７を形成し、回路部２及び非回路部７の面積が絶縁金属ベース回路基板の回路面の全体の面積の５０％以上とした場合、絶縁金属ベース回路基板の回路面側の重心を通る少なくとも一つの任意の断面において、回路部２及び非回路部７の内、回路部分（回路部２）の割合が５％以上５０％以下であり、好ましくは５％以上３５％以下、さらに好ましくは５％以上２５％以下である。これにより、実装工程時の熱負荷による絶縁金属ベース回路基板の反り挙動を低減させ、接合材である半田や導電性樹脂の接合信頼性を向上させることが出来る。

本実施形態においては、回路部分（回路部２）とは、絶縁金属ベース回路基板上に形成される導体金属の内で、実際に駆動電流や信号電流が流れる部分のことであり、非回路部７以外の部分をいう。

次に、本実施形態に係る混成集積回路モジュールの各構成を説明する。

［回路部］
本実施形態において、回路部２を構成する金属としては、特に限定されないが、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫、金、銀、モリブデン、チタニウムのいずれか、又はこれらの金属を２種類以上含む合金、或いは上記金属又は合金を使用したクラッド箔等を用いることができる。尚、上記回路部２の製造方法は電解法でも圧延法で作製したものでもよい。

また、上記回路部２上にはＮｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、半田メッキなどの金属メッキが施されていてもかまわない。

上記回路部２の厚みは０．００５ｍｍ以上０．４００ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．０１ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。０．００５ｍｍ以上であれば回路基板として十分な導電性を確保でき、０．４００ｍｍ以下であれば低コストで効率よく回路形成が行える。

［非回路部］
本実施形態において、非回路部７を構成する金属としては、特に限定されないが、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫、金、銀、モリブデン、チタニウムのいずれか、又はこれらの金属を２種類以上含む合金、あるいは上記金属又は合金を使用したクラッド箔等を用いることができる。尚、上記非回路部７の製造方法は電解法でも圧延法で作製したものでもよい。

また、上記非回路部７上にはＮｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、半田メッキなどの金属メッキが施されていてもかまわない。

上記非回路部７の厚みは０．００５ｍｍ以上０．４００ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．０１ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。０．００５ｍｍ以上であれば回路基板として十分な導電性を確保でき、０．４００ｍｍ以下であれば低コストで効率よく回路形成が行える。

上記非回路部７は、上記回路部２と同様の材料によって形成されてもよいし、他種の材料であってもよい。また、その厚みも、上記回路部２と同じであってもよいし、異なってもよい。上記非回路部７が、回路部２と同種の材料や同じ厚みであれば、回路の形成と同時に非回路部７部分の製造を行うことができる。

［絶縁層（Ａ）］
本実施形態に係る絶縁層（Ａ）３の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以上であり、好ましくは１Ｗ／ｍＫ以上であり、さらに好ましくは１．５Ｗ／ｍＫ以上である。０．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する絶縁層を用いた絶縁金属ベース回路基板は、電子部品から発生する熱を効率よく絶縁金属ベース回路基板裏面側に放熱し、さらに、外部に放熱することにより電子部品の蓄熱を低減し、電子部品の温度上昇を小さくするとともに、長寿命の混成集積回路モジュールを提供することができる。

また、上記回路部２と金属箔４との間の耐電圧が１ｋＶ以上、望ましくは１．５ｋＶ以上、さらに望ましくは２ｋＶ以上という、耐電圧特性を有することが好ましい。耐電圧が１ｋＶ以上であれば、電子部品を搭載したときに、安定して電子部品を稼働させることができる。

さらに、上記絶縁層（Ａ）３は、２００Ｋから４５０Ｋの温度範囲において、貯蔵弾性率と熱膨張率との積が１ｋＰａ／Ｋ以上１０ＭＰａ／Ｋ以下のものが好ましく、１０ｋＰａ／Ｋ以上１ＭＰａ／Ｋ以下のものが特に好ましい。貯蔵弾性率と熱膨張率との積が１ｋＰａ／Ｋ以上であれば製造時の取り扱いが容易であり、１０ＭＰａ／Ｋ以下であれば接合材への負担を軽減させることが可能となる。

上記絶縁層（Ａ）３の厚みは、５０μｍ以上４００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは８０μｍ以上２００μｍ以下である。５０μｍ以上であれば十分な電気絶縁性が確保できるし、４００μｍ以下であれば熱放散性が十分に達成でき、小型化や薄型化に寄与できる。

上記絶縁層（Ａ）３に用いられる樹脂としては、特に限定されず、耐熱性、電気絶縁性に優れた樹脂であればどのようなものであっても良いが、耐熱性や寸法安定性の点から熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などが使用でき、特に、無機充填材を含みながらも、硬化状態において、金属箔４、回路部２及び非回路部７との接合力及び絶縁性に優れた二官能性エポキシ樹脂と重付加型硬化剤とを主成分としたものが好ましい。

上記重付加型硬化剤としては、機械的及び電気的性質に優れた酸無水物類やフェノール類が好ましく、熱硬化性樹脂に含まれるエポキシ樹脂のエポキシ当量に対して活性水素等量が０．８〜１倍であれば、絶縁層の機械的及び電気的性質が確保できるため好ましい。

上記エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などの可撓性を有しないエポキシ樹脂やダイマー酸エポキシ樹脂などの可撓性を有するエポキシ樹脂が使用できる。また、アクリルゴムなどで予め変性したエポキシ樹脂も使用できる。

硬化剤についてはフェノール樹脂などの可撓性を有しない硬化剤や脂肪族系炭化水素のジアミンなどの可撓性を有する硬化剤が使用でき、これらの硬化剤とエポキシ樹脂を組み合わせてもよい。また、硬化促進剤についても必要に応じて使用してもよいし、これらの硬化剤以外にポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂などの樹脂成分を使用してもよい。

具体的なエポキシ樹脂としては、特に限定されず、公知のエポキシ樹脂、例えばナフタレン型、フェニルメタン型、テトラキスフェノールメタン型、ビフェニル型、及びビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物型のエポキシ樹脂等が挙げられる。このうち、応力緩和性という理由から、主鎖がポリエーテル骨格を有し、直鎖状であるエポキシ樹脂が好ましい。

主鎖がポリエーテル骨格を有し、主鎖状であるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型の水素添加エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ポリテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂に代表される脂肪族エポキシ樹脂、およびポリサルファイド変性エポキシ樹脂等が挙げられ、これらを複数組み合わせて用いることもできる。

絶縁金属ベース回路基板に高い耐熱性が必要な場合には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を単独、若しくは他のエポキシ樹脂と組み合わせて用いることで電気絶縁性、熱伝導率が共に高く、耐熱性の高い樹脂硬化体を得ることが可能となる。

上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂については、エポキシ当量が３００以下であることが一層好ましい。エポキシ当量が３００以下であれば、高分子タイプになるときに見られる架橋密度の低下によるＴｇの低下、従って耐熱性の低下を引き起こすことが防止されるからである。また、分子量が大きければ、無機充填材を硬化性樹脂中にブレンドすることが容易になり、均一な樹脂組成物が得られる。

上記エポキシ樹脂は加水分解性塩素濃度が６００ｐｐｍ以下であることが好ましい。加水分解性塩素濃度が６００ｐｐｍ以下であれば、金属ベース回路基板として充分な耐湿性を得ることができる。

また、上記エポキシ樹脂には硬化剤を添加してもよい。該硬化剤としては、芳香族アミン系樹脂、酸無水物系樹脂、フェノール系樹脂及びジシアンアミドからなる群から選ばれる１種類以上を用いることができる。

上記硬化剤の添加量については、エポキシ樹脂１００質量部に対して、５〜５０質量部であることが好ましく、１０〜３５質量部であることがより好ましい。

さらに、上記エポキシ樹脂には、必要に応じて硬化触媒を使用することもできる。該硬化触媒としては、一般にイミダゾール化合物、有機リン酸化合物、第三級アミン、第四級アンモニウム等が使用され、いずれか１種類以上を選択することができる。

添加量については、硬化温度により変化するため特に制限はないが、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．０１質量部以上５質量部以下であることが好ましい。０．０１質量部以上ならば十分に硬化するし、５質量部以下ならば回路基板製造工程における硬化度合いの制御が容易となる。

上記絶縁層（Ａ）３には必要に応じてカップリング剤等の分散助剤、溶剤等の粘度調整助剤など公知の各種助剤を、本発明の目的に反しない限りに於いて、添加することが可能である。

上記絶縁層（Ａ）３に含有される無機充填材としては、電気絶縁性で熱伝導性の良好なものが好ましく、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム等が用いられる。これらの無機充填材は、単独でも複数を組み合わせても用いることができる。

このうち窒化アルミウムおよび窒化ホウ素が高熱伝導性であるという理由で好ましい。また、酸化ケイ素、窒化ホウ素を用いることで硬化体の誘電率を低く抑えることが可能となり、高周波で用いる電気、電子部品の放熱材料に用いる場合に、電気絶縁性が確保しやすいことから好ましい。更に、ハンドリング性および流動性を向上させるため、前記無機充填材の粒子形状はアスペクト比が１に近いものが好ましい。粗粒子と微粒子を混ぜ合わせると破砕粒子や球状粒子を単独で用いた場合よりも高充填が可能となり、更に好ましい。

上記無機充填材としては、絶縁層の熱伝導特性を向上させる目的で、粗粒子と微粒子等の複数の粒子群を混合使用することができる。例えば、粗粒子と微粒子を混ぜ合わせて用いる場合には、平均粒子径が５μｍ以上の粗粒子粉と５μｍ未満の微粒子粉を用いることが好ましい。粗粒子粉と微粒子粉の割合は粗粒子粉が無機充填材全体に対して４０〜９８体積％が好ましく、より好ましくは５０〜９６体積％である。

又、上記無機充填材の添加量は絶縁層（Ａ）３をなす樹脂組成物中４０体積％以上７５体積％以下が好ましい。４０体積％以上であれば充分な放熱性が確保でき、７５体積％以下であれば樹脂中への良好な分散性、接着性及び耐電圧性が得られる。

また、上記無機充填材中のナトリウムイオン濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。無機充填材中のナトリウムイオン濃度が５００ｐｐｍ以下であれば、高温下、直流電圧下においてイオン性不純物の移動が起こらず、良好な電気絶縁性を保つことができる。

［金属箔］
本実施形態に係る金属箔４は、特に限定されないが、アルミニウム、鉄、銅、又はそれら金属の合金、もしくはこれらのクラッド材等からなり、いずれでも構わないが、熱放散性を考慮するとアルミニウム、銅、又はそれらの合金が好ましい。また、必要に応じて、上記絶縁層（Ａ）３との密着性を改良するために、絶縁層との接着面側に、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤処理等の表面処理を施してもよい。

さらに、先述の導体金属を形成する技術を利用して、金属箔４を回路化してもよい。これにより、絶縁層の両面に回路を有する両面基板を得ることができる。

上記金属箔４の厚みは０．０１３ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以上である。０．０１３ｍｍ以上であればハンドリング時にしわを生じることもなく、０．５ｍｍ以上の場合には液晶装置のバックライト用のＬＥＤを搭載する回路基板として好適である。上記金属箔４の厚みの上限値については技術的な制限はないが、金属箔の厚みが３ｍｍを超えると絶縁金属ベース回路基板としての用途が見いだせず、実用的ではない。

＜実施形態２＞
次に、本発明の他の実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板及び混成集積回路モジュールを説明する。なお、各構成については実施形態１と同様である。

図３は、実施形態２に係る混成集積回路モジュールの別の一例を示す断面図である。本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板は、金属箔４の一主面上に絶縁層（Ａ）３が設けられており、絶縁層（Ａ）３上に導体金属（回路部２及び非回路部７）が形成され、接合材５が設けられた部分以外の回路部２、非回路部７及び絶縁層（Ａ）３の上に絶縁膜（絶縁層（Ｂ）６）を配置した構造を有している。本実施形態に係る混成集積回路モジュールは、絶縁金属ベース回路基板の回路の所望部分に接合材５を介して表面実装型電子部品１を配置搭載した構造を有している。

［絶縁層（Ｂ）］
本実施形態に係る絶縁層（Ｂ）６全体の厚みは１０〜５００μｍ程度あれば充分であるが、１０〜１００μｍとするときは絶縁金属ベース回路基板を生産性高く製造できるという利点も有するので好ましい。

上記絶縁層（Ｂ）６に使用される樹脂としては、熱硬化型ソルダーレジストの場合はエポキシ樹脂、紫外線硬化型ソルダーレジストの場合はアクリル樹脂、紫外線・熱併用型ソルダーレジストの場合はエポキシ樹脂とアクリル樹脂との併用が望ましい。

また、上記絶縁層（Ｂ）６を白色膜としてもよい。このようにすれば、基板自体の反射率が高くなり、ＬＥＤ素子等の光源と組み合わせることで、混成集積回路モジュール自体を平面光源として使用することもできる。平面光源は、各種の照明として用いる他、テレビやパソコン、携帯電話等に用いられる各種液晶パネルのバックライトなどとして用いることができる。

上記白色膜は、４００〜８００ｎｍの可視光領域に対して７０％以上の反射率、さらに好ましい実施態様においては、４５０〜４７０ｎｍと５２０〜５７０ｎｍ及び６２０〜６６０ｎｍに対していずれも８０％以上の反射率を有することが好ましい。

上記白色膜は、具体的には、光硬化樹脂や熱硬化樹脂を含有する樹脂組成物に白色顔料を配合して得ることができる。光硬化型樹脂や熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、及びこれらの混合物が好適に用いられるが、これらに制限されるものではない。

上記白色膜に含有される白色顔料としては、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、スメクタイトから選ばれる少なくとも１種以上を含有することが好ましい。

上記白色顔料のうち二酸化チタンが最も屈折率が大きく、基板の光の反射率を高める際に用いる場合により好ましい。二酸化チタンには、結晶系がアナターゼ型とルチル型が知られているが、ルチル型のものは安定性に優れるため光触媒作用が弱く、他の構造のものに比べ樹脂成分の劣化が抑制されるので好適に用いることができる。

さらに、二酸化チタンに各種の表面処理を施し、光触媒作用を抑制したものを好適に用いることができる。表面処理の代表例としては、二酸化ケイ素や水酸化アルミニウム等によるコーティングが挙げられる。また、二酸化チタンに関して、光の散乱効率を高めるために平均粒子径が０．３０μｍ以下であることが好ましい。

上記白色顔料のうち、酸化亜鉛は高屈折率及び高放熱性を兼備する材料であり、基板の反射率及び放熱性を高める際に用いる場合により好ましい。また、酸化亜鉛の光の散乱効率を高める場合には、平均粒子径が０．３５μｍ以下であることが好ましい。

上記絶縁層（Ｂ）６に白色顔料を添加する場合の添加量は、絶縁層全体に対し５〜５０体積％が好ましく、更に好ましくは５〜３０体積％である。５体積％以上であれば十分な反射率向上の効果が得られるし、５０体積％以下であれば絶縁層を形成する操作において、適切な分散性が確保できる。

尚、回路部２上に絶縁層（Ｂ）６を形成する場合には、ＬＥＤ等の電子部品の接合部やコネクター接合部に相当する部分に、マスク処理等により、予め開口部を設けることで対応すればよい。

尚、絶縁層（Ｂ）との接着性の点から、上記回路部２及び非回路部７の、絶縁層（Ｂ）６に接する側の表面はサンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤処理等の表面処理も適宜選択可能である。

上記構成からなる混成集積回路モジュールは、回路部２、非回路部７又は絶縁層（Ａ）３上に絶縁層（Ｂ）が形成されており、該絶縁層（Ｂ）は、ＬＥＤ素子、チップ抵抗やチップコンデンサなどの電子部品が、半田或いは導電樹脂等の接合材により固定される時、接合材の箇所を特定するためのソルダーレジストとしても利用される。さらに、絶縁層（Ｂ）が白色膜であることにより、光に対する反射率が高くなり、ＬＥＤ素子等の光源と組み合わせることで、平面光源として使用することもできる。このような平面光源は、各種の照明として用いる他、テレビやパソコン、携帯電話などの各種液晶パネルのバックライトなどとして用いることができる。

＜製造方法＞
次に、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールの製造方法を説明する。

本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板の製造方法は、無機充填材を含有する樹脂に適宜硬化剤等の添加剤を添加した絶縁材料を１種又は複数準備し、金属箔４及び／又は導体金属（回路部２及び非回路部７）となる金属箔上に１層又は多層塗布しながら、必要に応じて紫外線等の光の照射や加熱処理等を施して硬化させ、その後、金属箔にエッチング等の処理を施すにより回路形成する方法が適用できる。

あるいは、予め絶縁材料からなるシ−ト（絶縁層（Ａ）３に相当）を作製しておき、上記シートを介して金属箔４や導体金属（回路部２及び非回路部７）となる金属箔を張り合わせた後、エッチング等により回路形成する方法も適用できる。

さらに、実施形態２のように絶縁膜（絶縁層（Ｂ）６）を形成する場合には、上記絶縁金属ベース回路基板上に絶縁層（Ｂ）６となるソルダーレジストや白色膜を塗布し、紫外線等の光の照射や加熱処理等を施して硬化させればよい。この時、表面実装部品用の接合材を接合する回路部分には、マスク処理を施すなどして、塗膜を形成しないようにする。

そして、上記の絶縁金属ベース回路基板を用いた混成集積回路モジュールとするためには、所望の位置に接合材を用いて、表面実装部品などを接合すればよい。

本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールの製造方法によれば、基板の大きさが大きくなっても、あるいは、基板の厚みが薄くなっても、実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させることができ、電子部品の接合材を確実に接合させることができ、実使用下においても、その周辺部に接合はがれを生じることがなく、信頼性の高い混成集積回路モジュールを提供することができる。

＜作用効果＞
上記構成からなる絶縁金属ベース回路基板は、基板の実装工程時の熱負荷により発生する反り挙動を減少させ、電子部品の接合材を確実に接合させることができ、さらには、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても半田や導電樹脂などの接合材及びその周辺部にクラックを生じることがない。

そして、上記絶縁層及び上記導体金属上に絶縁膜を形成していてもよい。このようにすれば、電子部品の実装という従来のプリント回路基板の機能に加えて、光反射機能という新しい機能を有する。

また、上記絶縁膜が、４００〜８００ｎｍの波長の光の反射率の最小値が７０％以上であってもよい。このようにすれば、パーソナルコンピューターやテレビ等の液晶表示装置等に好ましく用いることができる。

また、上記絶縁膜が、４６０ｎｍ、５２５ｎｍ、及び６２０ｎｍの波長の光の反射率がいずれも８０％以上であってもよい。上記３つの波長の光の反射率が８０％以上であることによって、高い演色性が求められるような液晶表示装置のバックライト等に好ましく用いることができる。

さらに、上記絶縁金属ベース回路基板上に、各種の電子部品を実装することにより、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても半田や導電樹脂などの接合材及びその周辺部にクラックを生じることがない混成集積回路モジュールを得ることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記混成集積回路モジュールは筐体に固定されて使用されるが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等からなる各種樹脂ケース等に取り付けられてもよいし、エポキシ樹脂等に包埋されていてもよい。

また、本発明において、導体金属又は金属箔は、単一の金属箔で構成されているものであっても、２つ以上の複数の金属層を積層したクラッド箔から構成されているものでも構わない。

また、電子部品は一つの回路部に設けられていても構わないし、一つの電子部品が二つ以上の回路部上に跨って設けられていても構わない。

さらに、本発明において、絶縁層は１層以上の単位絶縁層から構成され、単位絶縁層が一層であっても、複数の単位絶縁層から構成されていても構わない。絶縁層は、回路基板の熱放散性を高く維持するために、いろいろな無機充填材を含有することが好ましい。また、絶縁層が多層構造を有する場合には、樹脂の種類、無機材の種類、樹脂への添加剤等の種類、あるいはそれらの量的割合を変更した少なくとも２種類以上の単位絶縁層で構成されている。例えば、単位絶縁層が３層以上で構成されている場合、いずれの単位絶縁層が異なる組成であっても、また隣り合う単位絶縁層が異なる組成で、隣り合わない単位絶縁層が同一組成であっても構わない。

さらに、本発明において、接合材としては、半田であっても、導電樹脂であっても、電子部品と回路部材とを接合するものであれば構わないが、接合材が半田であるときには、電子部品と金属ベース回路基板との接合力が高く、従って電子部品から発生する熱が容易に放散しやすいので、好ましい。接合材が半田の場合、その半田は、鉛−錫を含む各種の２元、３元系半田であっても、鉛を含まない各種の２元、３元系半田、例えば金、銀、銅、錫、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモンなどを含む半田であっても構わない。

さらに、接合材が導電樹脂の場合、エポキシ或いはアクリル等の樹脂に、金、銀、銅などの金属或いは黒鉛などの導電性材料を１種類含むものであっても、これら金属或いは黒鉛などの導電性材料を２種類以上含むものであっても構わない。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１〜１２、比較例１〜６＞
３５μｍ厚の銅箔（金属箔４）上に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、「ＥＰ−８２８」）１００質量部に対し、硬化剤としてフェノールノボラック（大日本インキ化学工業社製、「ＴＤ−２１３１」）を５０質量部加え、平均粒子径が１．２μｍである破砕状粗粒子の酸化ケイ素（龍森社製、「Ａ−１」）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化ケイ素（龍森社製、「５Ｘ」）を合わせて絶縁層中５６体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が７：３）となるように配合し、硬化後の厚みが１５０μｍになるように塗布層（絶縁層（Ａ）３）を形成した。次に、２００μｍ厚の銅箔を張り合わせ、加熱することにより塗布層を硬化させ、絶縁金属ベース基板を得た。

さらに、所定の位置をエッチングレジストでマスクして銅箔をエッチングした後、エッチングレジストを除去して銅回路（回路部２）及び非回路の銅金属（非回路部７）を形成し、該絶縁金属ベース回路基板平面内にとりうる最大の矩形形状が３５０ｍｍ×３５０ｍｍの絶縁金属ベース回路基板とした。この時、様々なパターンのマスクを数種類使用し、実施例及び比較例とした。例えば、図１のパターンが実施例３、図４のパターンが比較例４である。

各実施例及び比較例の絶縁金属ベース回路基板について、導体金属（回路部２及び非回路部７）の面積が基板面積に占める割合、回路基板の回路面側の重心を通る少なくとも一つの任意の断面において、回路部分の面積が導体金属の面積に占める割合を表１に示す。

上記絶縁金属ベース回路基板上に白色ソルダーレジストを塗布し、紫外線照射によって白色膜を構成した。この時、銅回路上の接合材部分には白色膜を形成しなかった。

次に、上記操作で得た各々の回路基板のパッドに、実装工程試験として、ＥＲＮＩ社の表面実装型のコネクターを接合材で接合し、混成集積回路モジュールとした。

実施例１〜８および比較例１〜４については、錫−銅−銀からなる半田を用い、５５０Ｋの温度でリフローにより半田付けを行なった。また、実施例９〜１２、比較例５、６については、銀−エポキシからなる導電性接着剤を用い、３８５Ｋの温度でリフローにより接合した。

（反りの測定）
接合後、上記混成集積回路モジュールを水平なテーブルの上に置き、基板各部のテーブルからの高さを測定し、最高の値を最大の反り量とした。この結果を表２に示す。

（接合状態の観察）
また、コネクターの半田に接合不良がないかどうかを観察した。その結果を表３に示す。

（クラックの観察）
さらに、上記各々の混成集積回路モジュールに関して、液相中において２３３Ｋで７分保持後、４２３Ｋで７分保持を行う操作を１サイクルとして所定回数処理するヒートサイクル試験を行った。試験後、各々の混成集積回路を光学顕微鏡で主に接合部分のクラックの発生の有無を観察した。その結果を表３に示す。

＜考察＞
表２の結果から分かるように、実施例１〜１２の最大の反り量は、比較例１〜６の１／２以下となり、本発明に係る混成集積回路モジュールが基板の反りを低減できることができ、優れていることが明瞭である。

また、表３の結果から分かるように、比較例２〜４では接合不良が認められたのに対し、実施例１〜１２では異常のないことが確認され、本発明に係る混成集積回路モジュールが優れていることが明瞭である。また、比較例１〜６では、５００回のヒートサイクル試験後に大部分のクラックの発生が認められたのに対し、実施例１〜１２は、５００回のヒートサイクルでもクラックの発生が少ないことが確認された。本発明に係る混成集積回路モジュールが、耐クラック性にも優れていることが明瞭である。

本発明に係る絶縁金属ベース回路基板及びそれを用いた混成集積回路モジュールは、実装工程における接合不良が発生せず、さらに、実使用条件下で受ける厳しい温度変化によっても電子部品の接合材及びその周辺部にクラックを生じることがなく、信頼性が高いので産業上有用である。

従来の混成集積回路モジュールの平面概略図。 本発明の実施形態１に係る混成集積回路モジュールの平面概略図。 図２におけるＡ−Ａ’断面概略図。 本発明の実施形態２に係る混成集積回路モジュールの断面概略図。

符号の説明

１ 表面実装電子部品
２ 回路部
３ 絶縁層（Ａ）
４ 金属箔
５ 接合材
６ 絶縁層（Ｂ）
７、ａ 非回路部
Ａ−Ａ’ 絶縁金属ベース回路基板の端から重心を通る断面

Claims (5)

1. 金属箔上に絶縁層を介して導体金属が設けられた絶縁金属ベース回路基板であって、
   前記導体金属の面積が前記絶縁金属ベース回路基板の回路面の全体の面積の５０％以上であり、
   前記絶縁金属ベース回路基板の回路面側の重心を通る少なくとも一つの断面において、前記導体金属の内、回路部分の割合が５％以上５０％以下であることを特徴とする絶縁金属ベース回路基板。
2. 前記絶縁層及び前記導体金属上に絶縁膜を形成していることを特徴とする請求項１記載の絶縁金属ベース回路基板。
3. 前記絶縁膜が、４００〜８００ｎｍの波長の光の反射率の最小値が７０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の金属ベース回路基板。
4. 前記絶縁膜が、４６０ｎｍ、５２５ｎｍ、及び６２０ｎｍの波長の光の反射率がいずれも８０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の金属ベース回路基板。
5. 請求項１〜４に記載の絶縁金属ベース回路基板を用いていることを特徴とする混成集積回路モジュール。

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