JPS6358392B2 - - Google Patents

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JPS6358392B2
JPS6358392B2 JP55131486A JP13148680A JPS6358392B2 JP S6358392 B2 JPS6358392 B2 JP S6358392B2 JP 55131486 A JP55131486 A JP 55131486A JP 13148680 A JP13148680 A JP 13148680A JP S6358392 B2 JPS6358392 B2 JP S6358392B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass cloth
metal oxide
oxide particles
insulating substrate
electrically insulating
Prior art date
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Expired
Application number
JP55131486A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5756988A (en
Inventor
Naoaki Ooishi
Toshiaki Sakaida
Hikari Hasegawa
Katsunori Nitsuta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Risho Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Risho Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Risho Kogyo Co Ltd filed Critical Risho Kogyo Co Ltd
Priority to JP13148680A priority Critical patent/JPS5756988A/ja
Publication of JPS5756988A publication Critical patent/JPS5756988A/ja
Publication of JPS6358392B2 publication Critical patent/JPS6358392B2/ja
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  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は熱放散性と耐電圧が良好で信頼性が高
い高熱伝導性電気絶縁基板に関するものである。 従来から熱放散性を必要とするパワーICを含
む混成集積回路用基板として、セラミツクやガラ
ス基板が用いられているが、これらの基板は切
断、孔あけ等の後加工が困難であるとともに熱放
散性も不十分であつた。 また金属板と熱硬化性樹脂との複合絶縁板やア
ルミニウム板の表面に電気絶縁性のアルマイト皮
膜を形成したものなどが開発されているが、前者
は有機質が絶縁層であるために熱伝導性が悪く、
また後者は基板の温度が上昇した場合にアルマイ
ト皮膜にひび割れが入り、電気絶縁性が著しく低
下するなどの欠点があつた。 本発明はこれらの欠点を解消し、熱伝導性とと
もに耐電圧が良好であり、且つ電気絶縁層の厚さ
が均一な高信頼性のある高熱伝導性電気絶縁基板
を提供するものである。この基板は各種の集積回
路用基板、その他の印刷配線板、放熱板等に好適
なものである。 本発明に関連して先に形状因子が1.0〜1.4で平
滑な面を有する多面体状の金属酸化物粒子を有機
質高分子中に分散させた混合物からなる皮膜を金
属板上に設けることにより、熱放散性が良好な高
熱伝導性電気絶縁基板が得られることを発見し、
これを提案したが、その後の研究により、この基
板をつくる上において、金属板上に上記混合物を
塗布し、乾燥工程を経て、プレスにより加圧、加
熱して硬化1体化する際に、金属板端部から有機
質高分子及び金属酸化物粒子が流出し、絶縁層の
厚さが不均一になること、及び絶縁層中に気泡が
残留するため耐電圧性が不均一になる等の問題が
あり、これを避けようとすると有機質高分子等の
流出防止手段を別に設けねばならず、生産性の低
下等を来たすことがわかつた。 本発明者等はこれらの問題点を改善するためさ
らに検討を行なつた結果、ガラスクロス中に前記
混合物を介在させるとともにそのガラスクロスを
金属板上に固着し、1体化させて基板を構成する
ことにより、熱放散性を損なうことなく、耐電圧
が良好で絶縁層の厚さが均一な高信頼性のある高
熱伝導性電気絶縁基板が得られることを見出し、
本発明に至つたものである。 即ち、本発明の第1は金属板の少なくとも片面
にガラスクロスを形状因子が1.0〜1.4で平滑な面
を有する多面体状の金属酸化物粒子と有機質高分
子との混合物を用いて固着し、一体化させた高熱
伝導性電気絶縁基板であり、第2の発明はこの基
板のガラスクロス上に金属箔を1体に固着させた
ものである。 金属板と上記混合物を1体化させるには例えば
ガラスクロスに混合物を塗布し、これを金属板に
重ね合せ、乾燥し、次いで加圧下で加熱硬化す
る。さらに金属箔を1体化させるにはガラスクロ
ス上に金属箔を載せ、上記同様処理すればよい。 これによつて金属酸化物粒子がガラスクロスの
網目の中に均一に分散すると共にプレス時に金属
酸化物の流出が著しく減少するために均一な絶縁
層が形成され、気泡の残留がない高信頼性を持つ
高熱伝導性電気絶縁基板が得られるのである。ま
た加圧することにより金属酸化物粒子の多くはそ
の平滑な面が金属板に直接接触するので、良好な
熱伝導性が保たれる。 本発明に用いられる金属酸化物粒子は形状因子
が1.0〜1.4で平滑な面を有する多面体状のもので
ある。ここでいう形状因子とは平板上に安定な状
態で分散させた粒子をJIS.R6002の顕微鏡拡大法
で定める各粒の長径と、これに直交する短径の比
の平均値で表わしたものである。 金属酸化物粒子の種類としてはAl2O3、SiO2
TiO2等を挙げることができ、これらは特開昭52
−15498に記載されているような水熱合成法によ
つて得ることができる。これらの中では熱伝導性
が大きく、かつ容易に粒度の揃つたものが得られ
る水熱合成によるコランダムが好ましい。 形状因子を1.4以下に限定した理由は1.4を越え
るものは有機質高分子中への充填性が悪くなるた
め熱伝導性が阻害されるからである。 金属酸化物粒子の粒径は一般に2〜100μmの
範囲のものが用いられる。この場合、金属酸化物
粒子の粒径をほぼガラスクロスの厚さと等しくな
るようにするか、或いはガラスクロスの厚さと等
しいものとそれ以下の粒径のものを混合して用い
ることが好ましい。 金属酸化物粒子の粒径が100μmを越えると絶
縁皮膜が厚くなるため熱放散性が低下し、また
2μm未満の径の粒子では多面体形状による放熱
効果が劣る。 金属酸化物粒子の有機質高分子への添加量は重
量で10〜150%が適当であり、そして該粒子の添
加量の内2〜55%(重量)を一般に市販されてい
るセラミツク微粉、例えば六方晶BN、BeO、
SiO2等で該金属酸化物粒子より粒径の小さい微
粉を併用しても良い。 本発明に用いられる有機質高分子としてはエポ
キシ樹脂、フエノール樹脂、ポリイミド樹脂、シ
リコーンゴム等であり、またガラスクロスは手織
り或いは朱子織りのいずれでもよく、ガラスクロ
スの表面処理の有無及び種類は特に限定されない
が、使用される有機質高分子に適合したカツプリ
ング剤等によつて処理されたものが好ましい。ガ
ラスクロスの網目は金属酸化物粒子が入り得る大
きさが必要である。 ガラスクロスの厚さは30〜110μmの範囲の中
から必要な絶縁層の厚さに応じて選択され、そし
て金属酸化物と有機質高分子との混合物がガラス
クロスの網目内を完全に充填するように構成され
る。ガラスクロスと混合物の割合は前者100重量
部に対し、後者50〜150重量部の範囲で使用する
のが適当である。 本発明に用いられる金属板はアルミニウム、
鉄、ニツケル等が適用され、その表面処理の有無
は限定されない。これらの金属板の厚さはIC基
板等では一般に0.5〜3mmの範囲のものが用いら
れる。 次に金属板にガラスクロスを前記混合物で1体
化させる方法の1例について説明する。 先づガラスクロスを金属板上に重ね合せ、ガラ
スクロス上に混合物をスプレーガン、フローコー
ター、糊付機等により塗布する。塗布後は120〜
150℃で数十分乾燥する。次いで圧力70〜120Kg/
cm2、温度150〜200℃の条件で約40〜70分間、加
圧、加熱して金属板とガラスクロスを圧着する。
この際ガラスクロス上に金属箔を置いて圧着すれ
ば金属箔張り高熱伝導性絶縁基板が得られる。 以下実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例 1 2.0mm厚のアルミニウム板(縦20cm、横20cm)
に50μm厚のガラスクロス(日東紡製WE−05)
を載せ、このガラスクロス上に形状因子1.3、粒
径40μmの水熱合成法でつくつたAl2O3粒30部
(重量部、以下の例も同じ)とエポキシ樹脂75部
及びアミン系硬化剤から成るメチルエチルケトン
150部との混合溶液をスプレーガンで塗布し、120
℃、10分間乾燥した。 次にこの上に35μm厚の銅箔を重ね合せ、圧力
70Kg/cm2、温度150℃の加圧、加熱下で40分間キ
ユアーして銅張り高熱伝導性電気絶縁基板を得
た。 実施例 2 1.5mm厚のアルミニウム板(例1と同じ大きさ)
に50μm厚の例1と同じガラスクロスを載せ、形
状因子1.3、粒径50μmのAl2O3粒20部と形状因子
1.2、粒径8μmのAl2O3粒20部、エポキシ樹脂75
部、及びアミン系硬化液から成るメチルエチルケ
トン35部との混合溶液を糊付機を用いて塗布し、
120℃で10分間乾燥後圧力100Kg/cm2、温度150℃
の加圧、加熱下で60分間キユアーして高熱伝導性
電気絶縁基板を得た。 実施例 3 2.0mm厚さのアルミニウム板(例1と同じ大き
さ)に100μm厚さのガラスクロス(日東紡製WE
−10)を載せ、形状因子1.3、粒径60μmのAl2O3
粒20部と形状因子1.2、粒径40μmのAl2O3100部に
市販のアルミナ粉(電融アルミナの粉砕品、粒径
8μm)10部を加え、さらにエポキシ樹脂75部と
アミン系硬化剤からなる混合物をメチルエチルケ
トンで溶解分散させた混合溶液をスプレーガンで
塗布し、120℃で10分間乾燥した。 次にこの上に35μm厚さの銅箔を重ね合せ、圧
力100Kg/cm2、温度100℃の加圧、加熱下で60分間
キユアーして銅張り高熱伝導性電気絶縁基板を得
た。 実施例 4 1.0mm厚の低炭素鋼板(縦20cm、横20cm)に例
3と同じガラスクロスを載せ、形状因子1.4、粒
径90μmのAl2O310部と形状因子1.2、粒径8μmの
Al2O3粒200部にエポキシ樹脂75部とアミン系硬
化剤を混合し、メチルエチルケトン150部に溶解
分散させた混合溶液をスプレーガンで塗布し、
130℃で10分間乾燥した。 次に35μm厚さの銅箔を重ね合せ、圧力70Kg/
cm2、温度170℃の加圧、加熱下で40分間キユアー
し、銅張り高熱伝導性電気絶縁基板を得た。 比較例 1 実施例1と同様に2mm厚さのアルミニウム板に
形状因子1.3、粒径40μmのAl2O3150部とエポキシ
樹脂75部及びアミン系硬化剤を混合し、メチルエ
チルケトンで溶解分散した混合溶液を膜厚が50μ
mになるように塗布し、120℃で15分間加熱乾燥
した。 次に35μmの厚さの銅箔を重ね合せ、圧力70
Kg/cm2、温度160℃の加圧、加熱下で40分間キユ
アーして銅張り高熱伝導性電気絶縁基板を得た。 比較例 2 100μm厚さのガラスクロス(日東紡製WE−
10)にアミン系硬化剤を配合したエポキシ樹脂を
塗布してプリプレグを得た。この際のガラスクロ
スとエポキシ樹脂の割合は重合で1:1である。 次にこのプリプレグを2mm厚さのアルミニウム
板の片面に載せ、さらに35μmの厚さの銅箔を重
ね合せて圧力100Kg/cm2、温度150℃の加圧、加熱
下で40分間キユアーして銅張り電気絶縁金属基板
を得た。 以上の実施例1〜4により得られた本発明によ
る高熱伝導性電気絶縁基板と、比較例1に示すガ
ラスクロスを使用しない高熱伝導性電気絶縁基板
及び比較例2に示すエポキシ〜ガラスクロス絶縁
層を有する金属基板の熱抵抗及び破壊電圧の比較
試験を行なつたところ表1に示す結果を得た。
【表】
【表】 熱抵抗の測定方法は第1図に示す装置を用い
た。図で11が基板であり、その上面にTO−3
型トランジスター10をとり付け、さらに基板の
下面はアルミニウムからなるヒートシンク12に
接合してある。トランジスターと基板間を密着を
良くするために放熱用シリコングリースを塗布し
た。熱抵抗はトランジスターの発熱(出力20W)
による温度勾配を図のA,B間の温度差を測定す
ることによつて比較した。 上表から本発明の高熱伝導性電気絶縁基板は、
いずれも基板内の熱抵抗および貫層破壊電圧のバ
ラツキが非常に少なく、高信頼性ある基板である
ことが認められた。
【図面の簡単な説明】
第1図は基板の熱抵抗測定装置の断面図であ
る。図において、10……トランジスター、11
……基板、12……ヒートシンク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属板とガラスクロスとを形状因子が1.0〜
    1.4で平滑な面を有する多面体状の金属酸化物粒
    子と有機質高分子からなる混合物で1体化させた
    ことを特徴とする高熱伝導性電気絶縁基板。 2 金属板上にガラスクロス及びその上に金属箔
    を形状因子が1.0〜1.4で平滑な面を有する多面体
    状の金属酸化物粒子と有機質高分子からなる混合
    物で1体化させたことを特徴とする高熱伝導性電
    気絶縁基板。 3 金属酸化物粒子が水熱合成法でつくられたコ
    ランダム粒子であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載の高熱伝導性電気絶縁
    基板。
JP13148680A 1980-09-24 1980-09-24 High heat conductive electric insulating substrate Granted JPS5756988A (en)

Priority Applications (1)

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JP13148680A JPS5756988A (en) 1980-09-24 1980-09-24 High heat conductive electric insulating substrate

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JP13148680A JPS5756988A (en) 1980-09-24 1980-09-24 High heat conductive electric insulating substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5756988A JPS5756988A (en) 1982-04-05
JPS6358392B2 true JPS6358392B2 (ja) 1988-11-15

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ID=15059103

Family Applications (1)

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JP13148680A Granted JPS5756988A (en) 1980-09-24 1980-09-24 High heat conductive electric insulating substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5431519A (en) * 1977-08-12 1979-03-08 Seikosha Kk Structure for preventing rotation in reverse direction

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JPS5756988A (en) 1982-04-05

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