JP6368657B2 - 金属ベース回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属ベース回路基板及びその製造方法に関する。

近年のエレクトロニクス技術の発達は目覚しく、電気電子機器の高性能化及び小型化は急速に進行している。これに伴い、電子素子及び／又は電子素子を実装した部品の発熱量は益々大きくなっている。このような背景のもと、典型的にはＭＯＳＦＥＴ（metal−oxide−semiconductor field−effect transistor）及びＩＧＢＴ（insulated−gate bipolar transistor）などの所謂パワーデバイスを搭載する金属ベース回路基板には、十分な耐熱性、優れた放熱性、絶縁性が求められている。特に今後、デバイスにＳｉＣ（シリコンカーバイト）が使用されることで、従来のＳｉ（シリコン）デバイスと比較して作動温度が顕著に増加し、さらに高い耐熱性が求められることが予想される。また、パワーデバイスと金属回路ベース基板を接続しているはんだ接続部にかかるヒートサイクルによる応力が大きくなり、耐久性やはんだ接続信頼性の確保が困難な状況になりつつある。

金属ベース回路基板は、基本的に、金属基板上に絶縁層と回路パターンとがこの順に積層された構造を有している。絶縁層には、電気絶縁性、放熱性、耐熱性、接着性、耐クラック性などに優れることが要求され、各種セラミックス、無機紛体を含有する樹脂絶縁層、ガラス繊維を含有する樹脂絶縁層、および耐熱性樹脂絶縁層などが使用されている（例えば、特許文献１、２等を参照）。

多層の金属ベース回路基板についても様々なものが開発されている。例えば、特許文献３では、多層回路基板が備える２つの金属基板の各々を被覆する２つの絶縁層として、酸化アルミニウムを含有するエポキシ樹脂を硬化させてなる、厚さ５０μｍの絶縁層が使用されている（特許文献３の特許請求の範囲、段落００１６、００１８等）。また、特許文献４に開示された多層の金属回路基板は、アルミナ、チタニア等のセラミックからなる厚さ３００μｍ以下の絶縁層を２層備えている（特許文献４の特許請求の範囲、段落００１２、００１５等）。

特開２０１３−２５４９１９号公報 特開２００３−２３２２３号公報 特開２００４−７２００３号公報 特開２０１３−２５４８０３号公報

電子機器内に生じる熱に対する放熱特性を高めるために、例えば特許文献１〜３のように、金属ベース回路基板を構成する絶縁層中に、酸化アルミニウム、シリカ、窒化ホウ素などの高熱伝導性の無機充填材を配合することが行われている。絶縁層の放熱性を更に高めるためには、絶縁層の厚みを薄く、かつ熱伝導性フィラーを高充填して熱抵抗を下げればよいが、電子機器の絶縁層として用いる場合には、絶縁層の膜厚を薄くし、かつ熱伝導性フィラーの充填量を多くすると、リーク電流のパスが形成されやすくなって、耐電圧特性が低下してしまう。したがって、絶縁層の薄肉化を進めると絶縁破壊に短時間で至る問題がある。また、特許文献４には、絶縁層として用いられるアルミナ、チタニア等からなるセラミック層の厚さを３００μｍ以下とすることが開示されているが、セラミックの脆さやヒートサイクルの応力による反りやクラックの問題から、厚さを例えば２００μｍ以下とすることは困難であり、更には金属層に接着するための接着層が必要になるため多層になる。

本発明の課題は、上記問題点を解決することにあり、絶縁層の膜厚を薄くしても、耐電圧特性に優れ、高い絶縁信頼性を有する金属ベース回路基板、およびその製造方法を提供することである。

本発明は、例えば、以下の通りである。

[１] 金属ベース基板と、第一の回路パターンと、上記金属ベース基板と第一の回路パターンとの間に第一の絶縁層を具備する金属ベース回路基板であって、
第一の絶縁層は、第一の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第一の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域とを被覆している金属ベース回路基板。

[２] 第一の絶縁層の厚みが３０〜２００μｍである[１]に記載の金属ベース回路基板。

[３] 第一の絶縁層による第一の回路パターンの側面の被覆率が５〜１００％である[１]又は[２]に記載の金属ベース回路基板。

[４] 第一の絶縁層が樹脂と無機充填材を含有する[１]〜[３]のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。

[５] 第一の絶縁層が上記樹脂として少なくともビスフェノールＥ型シアネート樹脂を含有する[４]に記載の金属ベース回路基板。

[６] 第一の絶縁層に含有される上記ビスフェノールＥ型シアネート樹脂の割合が、上記樹脂の合計質量を基準として５０質量％以上である[５]に記載の金属ベース回路基板。

[７] 第一の絶縁層に含有される上記無機充填材の割合が、上記樹脂の合計体積を基準として７０体積％以下である[４]〜[６]のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。

[８] 上記金属ベース基板と第一の絶縁層との間に、上記金属ベース基板上に形成された第二の絶縁層と、第二の絶縁層上に形成された第二の回路パターンとを具備する[１]〜[７]のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。

[９] 第二の絶縁層は、第二の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第二の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域とを被覆している[８]に記載の金属ベース回路基板。

[１０] 第二の絶縁層の厚みが３０〜２００μｍである[９]に記載の金属ベース回路基板。

[１１] 第二の絶縁層による第二の回路パターンの側面の被覆率が５〜１００％である［９］又は［１０］に記載の金属ベース回路基板。

[１２] 第二の絶縁層が樹脂と無機充填材を含有する[８]〜［１２］のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。

[１３] 第二の絶縁層が上記樹脂として少なくともビスフェノールＥ型シアネート樹脂を含有する[１２]に記載の金属ベース回路基板。

[１４] 第二の絶縁層に含有される上記ビスフェノールＥ型シアネート樹脂の割合が、上記樹脂の合計質量を基準として５０質量％以上である[１３]に記載の金属ベース回路基板。

[１５] 第二の絶縁層に含有される上記無機充填材の割合が、上記樹脂の合計体積を基準として７０体積％以下である[１２]〜[１４]のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。

[１６] ［１］〜[７]のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板の製造方法であり、
未硬化の第一の絶縁層に第一の回路パターンを圧着することにより、第一の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第一の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域とを未硬化の第一の絶縁層により被覆すること、及び
未硬化の第一の絶縁層を加熱により硬化すること
を含む、金属ベース回路基板の製造方法。

[１７] [８]に記載の金属ベース回路基板の製造方法であり、
未硬化の第一の絶縁層に第一の回路パターンを圧着することにより、第一の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第一の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域とを未硬化の第一の絶縁層により被覆すること、及び
未硬化の第一の絶縁層を加熱により硬化すること
を含む、金属ベース回路基板の製造方法。

[１８] [９]〜[１５]のいずれか1項に記載の金属ベース回路基板の製造方法であり、
未硬化の第一の絶縁層に第一の回路パターンを圧着することにより、第一の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第一の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域とを未硬化の第一の絶縁層により被覆すること、
未硬化の第二の絶縁層に第二の回路パターンを圧着することにより、第二の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第二の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域とを未硬化の第二の絶縁層により被覆すること、及び
未硬化の第一の絶縁層及び未硬化の第二の絶縁層を加熱により硬化すること
を含む、金属ベース回路基板の製造方法。

本発明により、絶縁層の膜厚を薄くしても、耐電圧特性に優れ、高い絶縁信頼性を有する金属ベース回路基板、およびその製造方法を提供することが可能となった。

本発明の一形態に係る金属ベース回路基板を概略的に示す断面斜視図。 図１に示す金属ベース回路基板のＩ−Ｉ線に沿った断面図。 本発明の他の形態に係る金属ベース回路基板を概略的に示す断面斜視図。 図３に示す金属ベース回路基板のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 本発明の他の形態に係る金属ベース回路基板を概略的に示す断面斜視図。 図５に示す金属ベース回路基板のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。 従来の金属ベース回路基板の断面図。

本発明者等は、金属ベース回路基板における絶縁層の薄肉化を進めると絶縁破壊が生じやすくなる問題点について、下記のように分析し、本発明を完成するに至った。

金属ベース回路基板の基本的な断面構造を図７に示す。この金属ベース回路基板において、回路パターン４３に電圧が印加されると、金属ベース基板４１との間に形成される電界は、回路パターン４３の端部（絶縁層４２からの立ち上がり部分である破線枠Ｂ内）において特に高くなり、部分放電が発生しやすくなる。一般に、回路パターン４３と金属ベース基板４１との間に形成される電界は、絶縁層４２の膜厚が薄肉化されると、厚肉である場合に比較して大きくなるため、絶縁層４２の膜厚が薄くなるほど回路パターン４３の端部における部分放電は起きやすくなる。部分放電は、やがて回路パターン４３及び金属ベース基板４１の間を短絡させ絶縁破壊に至らしめる。

本発明に係る金属ベース回路基板は、金属ベース基板と、第一の回路パターンと、上記金属ベース基板と第一の回路パターンとの間に第一の絶縁層とを具備し、第一の絶縁層は、第一の回路パターンのうち、上記金属ベース基板と向き合った下面と、第一の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域（第一の絶縁層からの立ち上がり部分）（以下において、「第一の回路パターンの端面」などという）とを被覆していることを第一の特徴とする。このように、本発明は、金属ベース回路基板における第一の回路パターンの下面と、第一の回路パターンの端面とが第一の絶縁層により被覆された構造とすることにより、第一の回路パターンの端部における部分放電の発生を抑制し、金属ベース回路基板における絶縁破壊の問題を解消したものである。ここで「第一の回路パターンの端部」とは、例えば、後述する図２中、破線枠Ａで囲われた第一の回路パターンの部位をいう。

本発明に係る金属ベース回路基板において、第一の回路パターンの端部における第一の絶縁層による被覆は、例えば、以下の工程を経て形成される。すなわち、本発明に係る金属ベース回路基板の製造方法は、未硬化の第一の絶縁層に第一の回路パターンを圧着し、前記第一の回路パターンのうち、金属ベース基板と向き合った下面と、第一の回路パターンの側面のうち少なくとも上記下面と隣接した領域（端面）とを未硬化の第一の絶縁層により被覆すること、未硬化の絶縁層を加熱により硬化することを含むことを第一の特徴とする。

以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
＜第一の実施形態＞
本発明の金属ベース回路基板の一形態を図１及び図２を用いて説明する。金属ベース回路基板１０は、金属ベース基板１１と、金属ベース基板１１上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第一の絶縁層１２と、第一の絶縁層１２上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第一の回路パターン１３とを備える。ここで、第一の絶縁層１２は、第一の回路パターン１３の接着層として、第一の回路パターン１３の下で一方向（Ｙ）に延在しているが、これに限定されるものではなく、例えば、金属ベース基板１１の一面（ＸＹ方向）を覆っていてもよい。なお、図１及び図２、並びに後述する図３〜図６において、Ｘ及びＹ方向は金属ベース基板１１の主面に平行であり且つ互いに直交する方向であり、Ｚ方向はＸ及びＹ方向に対して垂直な厚さ方向である。

金属ベース回路基板１０は、第一の回路パターン１３の端部（図２の破線枠Ａで囲われた部分）が第一の絶縁層１２により被覆されている。すなわち、金属ベース回路基板１０は、第一の回路パターン１３のうち、金属ベース基板１１に向き合った下面１３ｂと、第一の回路パターン１３の側面１３ａのうち少なくとも下面１３ｂと隣接した領域である端面（第一の絶縁層１２からの立ち上がり部分）とが連続的に第一の絶縁層１２により被覆されている。本発明において、このように第一の回路パターン１３の端部を被覆する第一の絶縁層１２の形状をフィレット形状という。第一の回路パターン１３の端部がフィレット形状の第一の絶縁層１２により被覆されることにより、絶縁層１２の膜厚ｈ_１を薄肉化した場合にも、回路パターン１３の端部における部分放電の発生が抑制され、高い耐電圧を確保することができる。

金属ベース回路基板１０において、第一の絶縁層１２の膜厚ｈ_１（ｚ方向）は、例えば、２００μｍ以下であることが好ましく、３０〜２００μｍであることがより好ましく、３０〜１５０μｍあることが更に好ましい。ここで第一の絶縁層１２の膜厚ｈ_１は、第一の回路パターン１３の下面１３ｂと金属ベース基板１１に挟まれた第一の絶縁層１２の厚みを意味する。

本発明の一形態において、第一の絶縁層１２による第一の回路パターン１３の側面１３ａの被覆率は、例えば、５〜１００％が好ましく、２５〜１００μｍがより好ましく、５０〜１００μｍが更に好ましい。

ここで、被覆率は、第一の回路パターン１３の側面１３ａにおける、硬化後の第一の絶縁層１２により被覆された平均高さ（Ｚ方向）を、回路パターン１３の平均厚み（Ｚ方向）で割って求めた値（％）を表す。ここで、第一の回路パターン１３の側面１３ａにおける第一の絶縁層１２により被覆された平均高さは、断面のＳＥＭ画像より測定し、回路パターン１３の平均厚みはマイクロメーターにてランダムに測定したそれぞれ５点の平均値とした。また、回路パターン１３の平均厚みは、圧着する前に、予めマイクロメーターにてランダムに測定したそれぞれ５点の平均値とした。

図１及び図２に示される金属ベース回路基板１０は、例えば、以下の工程を含む製造方法により製造することができる。

まず、第一の回路パターン１３の一方の面に、未硬化の第一の絶縁層１２’を配置する（工程（ａ１））。

この手法は特に限定されるものではない。例えば、予め回路形状に加工された第一の回路パターン１３の一方の面に、液状の絶縁組成物を、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、ディスペンサー法、ダイコート法等の公知の方法を用いて塗布することにより、未硬化の第一の絶縁層１２’を第一の回路パターン上に設置する態様（以下、「態様１」という。）であってもよい。

また、他の手法としては、金属ベース基板１１上に、予め回路形状に加工された第一の回路パターン１３を配置し、第一の回路パターン１３が配置されていない金属ベース基板１１上の隙間に、トランスファーモールド法やオートクレーブ法により圧力を付加して液状の絶縁組成物を流し込むことにより、金属ベース基板１１と第一の回路パターン１３との間に未硬化の第一の絶縁層１２'を設置する態様（以下、「態様２」という。）であってもよい。この未硬化の第一の絶縁層１２’は、第一の回路パターン１３と金属ベース基板１１の接着剤としての役割も有する。

次いで、工程（ａ１）で形成した未硬化の第一の絶縁層１２’と、第一の回路パターン１３とを圧着する（工程（ａ２））。
上述した態様１により、第一の回路パターン１３の一方の面に、未硬化の第一の絶縁層１２’を配置した場合には、未硬化の第一の絶縁層１２’を備えた第一の回路パターン１３を、未硬化の第一の絶縁層１２’が間に配置されるように金属ベース基板１１に圧着し、第一の回路パターン１３の端部に未硬化の絶縁層によるフィレット形状を形成する。

上述した態様２により、金属ベース基板１１と第一の回路パターン１３との間に未硬化の第一の絶縁層１２’が設置されている場合には、第一の回路パターン１３を金属ベース基板１１に対して圧着し、第一の回路パターン１３の端部に未硬化の絶縁層によるフィレット形状を形成する。

圧着の程度は、硬化後の第一の絶縁層１２による第一の回路パターン１３の側面１３ａの被覆率が、上述した範囲となるよう圧着することが好ましい。

次いで、未硬化の第一の絶縁層１２’を加熱硬化させる（工程（ａ３））。これにより、第一の回路パターン１３の端部が、図１及び図２に示されるようなフィレット形状の第一の絶縁層１２により被覆された金属ベース回路基板１０が得られる。

加熱硬化工程（ａ３）では、加圧しなくてもよい。本発明の金属ベース回路基板１０は、第一の回路パターン１３の端部がフィレット状の絶縁層１２で被覆されていることにより、回路パターン１３の端部における部分放電の発生が抑制されるため、加熱硬化工程（ａ３）で加圧しなくても、耐電圧特性の良好な金属ベース回路基板を得ることができる。加熱硬化工程（ａ３）において加熱する必要がない場合、加熱装置及びそれに必要な補材（クッション材等）が必要ないため、生産コストの観点からも有利である。

本発明の金属ベース回路基板１０において、絶縁層１２は、第一の回路パターン１３を金属ベース基板１１から電気的に絶縁する役割を果たしているのに加え、それらを互いに張り合わせる接着剤としての役割も果たしている。そのため、絶縁層１２には一般に樹脂が使用される。さらに、絶縁層１２は、回路パターン１３の高い発熱性に対する高い耐熱性と、この発熱を金属ベース基板１１に伝達する高い熱伝達性が必要とされるため、絶縁層１２は無機充填材を更に含有することが好ましい。

絶縁層１２のマトリクス樹脂としては、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、トリアジン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂；ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ノボラック型シアネート樹脂等のシアネート樹脂等を単独又は２種以上を混合して用いることができる。
上述の通り、第一の回路パターンの側面の少なくとも端面における第一の絶縁層による被覆は、未硬化の第一の絶縁層に第一の回路パターンを圧着することにより形成される。また、未硬化の第一の絶縁層の加熱硬化工程では、加圧する必要がない。そのため樹脂には、圧着により第一の回路パターンの端部にフィレット形状を形成しやすく、且つ、無加圧での加熱硬化においてボイドレス接着が可能となるような性能が求められる。

この観点からは、マトリクス樹脂は、常温で液状であること、溶融粘度が低いこと、硬化速度が速すぎないこと、の少なくともいずれかを満たす樹脂であることが好ましい。具体的には、樹脂は蒸気圧が低いことが好ましく、例えば、２５℃、１ｋＰａで沸騰しない液状樹脂であることが好ましい。また、樹脂は粘度が低いことが好ましく、例えば、無機充填材などの添加物を含まない状態の粘度は２５℃で１０Ｐａ・ｓ以下が好ましく、アルミナやシリカなどの無機充填材を添加したときは１〜５０Ｐａ・ｓのスラリーであることが好ましい。

また、耐熱性の観点からは、マトリクス樹脂は、硬化後のガラス転移点（Ｔｇ）が高いことが好ましく、例えば、１７５℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましく、２５０℃以上であることが更に好ましい。Ｔｇの上限値は特に限定されるものではないが、例えば、４００℃以下であることが好ましい。ここで、Ｔｇは、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）によるＴａｎδのピーク値である。

マトリクス樹脂として具体的には、例えば、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ノボラック型シアネート樹脂等のシアネート樹脂から選択される少なくともいずれかを用いることが好ましく、少なくともビスフェノールＥ型シアネート樹脂を用いることがより好ましい。

本発明の一形態において、絶縁層１２は、少なくともビスフェノールＥ型シアネート樹脂を含有し、その含有率は、絶縁層１２に含有される樹脂の合計を基準として、５０〜１００体積％であることが好ましく、６０〜１００体積％がより好ましく、７０〜１００体積％が更に好ましい。

第一の絶縁層１２は、上述の通り、樹脂と無機充填材を含有することが好ましい。この無機充填材としては、電気絶縁性に優れかつ熱伝導率の高いものが好ましく、例えば、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム等が挙げられ、これらの中から選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましい。

第一の絶縁層１２における無機充填材の充填率は、無機充填剤の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、絶縁層１２に含有されるマトリクス樹脂の全体積を基準として７０体積％以下であることが好ましく、３０〜７０体積％がより好ましい。

第一の絶縁層１２は、上述したマトリックス樹脂及び無機充填材以外に、例えば、カップリング剤、分散剤等を更に含有していてもよい。

金属ベース基板１１は、例えば、単体金属又は合金からなる。金属ベース基板１１の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、アルミニウム合金、又はステンレスを使用することができる。金属ベース基板１１は、炭素などの非金属を更に含んでいてもよい。例えば、金属ベース基板１１は、炭素と複合化したアルミニウムを含んでいてもよい。また、金属ベース基板１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。

金属ベース基板１１は、高い熱伝導率を有している。典型的には、金属ベース基板１１は、６０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の熱伝導率を有している。
金属ベース基板１１は、可撓性を有していてもよく、可撓性を有していなくてもよい。金属ベース基板１１の厚さは、例えば、０．２〜５ｍｍの範囲内にある。

第一の回路パターン１３は、例えば、単体金属又は合金からなる。第一の回路パターン１３の材料としては、例えば、銅又はアルミニウムを使用することができる。第一の回路パターン１３の厚さは、例えば、１０〜５００μｍの範囲である。

＜第二の実施形態＞
本発明の金属ベース回路基板の他の形態を図３及び図４を用いて説明する。金属ベース回路基板２０は、金属ベース基板２１と、金属ベース基板２１の回路面となる一方の面上（ＸＹ方向）に形成された第二の絶縁層２４と、第二の絶縁層２４上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第二の回路パターン２５と、第二の回路パターン２５上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第一の絶縁層２２と、第一の絶縁層２２上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第一の回路パターン２３とを備える。ここで、第一の絶縁層２２は、第一の回路パターン２３の接着層として、第一の回路パターン２３の下で一方向（Ｙ）に延在しているが、これに限定されるものではなく、例えば、第二の回路パターン２５の一面（ＸＹ方向）を覆っていてもよい。

金属ベース回路基板２０は、第一の回路パターン２３の端部（図４の破線枠Ａで囲まれた部位）が第一の絶縁層２２により被覆されている。すなわち、金属ベース回路基板２０は、第一の回路パターン２３のうち、金属ベース基板２１に向き合った下面２３ｂと、第一の回路パターン２３の側面２３ａのうち少なくとも下面２３ｂと隣接した領域である端面（第一の絶縁層２２からの立ち上がり部分）とが連続的に第一の絶縁層２２により被覆されている。第一の回路パターン２３の端部がフィレット形状の第一の絶縁層２２により被覆されることにより、第一の絶縁層２２の膜厚ｈ_２を薄肉化した場合にも、第一の回路パターン２３の端部における部分放電の発生が抑制され、高い耐電圧を確保することができる。

金属ベース回路基板２０において、第一の絶縁層２２の膜厚ｈ_２（ｚ方向）の好ましい範囲は、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２の膜厚ｈ_１（ｚ方向）の好ましい範囲と同様である。

また、金属ベース回路基板２０において、第一の絶縁層２２による第一の回路パターン２３の側面２３ａの被覆率の好ましい範囲は、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２による被覆率の好ましい範囲と同様である。

図３及び図４に示される金属ベース回路基板２０は、例えば、以下の工程（ｂ１）、工程（ｂ２）、工程（ｂ３）及び工程（ｂ４）を含む製造方法により得ることができる。
＜工程（ｂ１）＞
金属ベース基板２１と、金属ベース基板２１の上に形成された第二の絶縁層２４と、第二の絶縁層２４の上に形成された第二の回路パターン２５からなる単層の金属ベース回路基板を製造する（工程（ｂ１））。この単層の金属ベース回路基板は、公知の方法により製造することができる。

例えば、液状の絶縁組成物を、金属ベース基板２１、及び、第二の回路パターン２５がパターニングされる前の金属箔の少なくとも一方に、例えばロールコート法、バーコート法又はスクリーン印刷法など公知の方法により塗布することにより、未硬化の第二の絶縁層２４’を形成する。

次いで、金属ベース基板２１と上記金属箔とが未硬化の第二の絶縁層２４’を挟んで向き合うように重ね合わせ、加圧加熱処理により未硬化の第二の絶縁層２４’を硬化させる。次いで、上記金属箔をパターニングして第二の回路パターン２５を形成することにより、単層の金属ベース回路基板を得る。

上述した態様では、液状の絶縁組成物を金属ベース基板２１及び金属箔の少なくとも一方に塗布することにより未硬化の第二の絶縁層２４’を形成するが、他の態様において、液状の絶縁組成物をＰＥＴフィルム等の基材に塗布し乾燥することにより予め塗膜を形成し、これを金属ベース基板２１及び金属箔の一方に熱転写してもよい。

＜工程（ｂ２）＞
予め回路形状に加工された第一の回路パターン２３の一方の面に、未硬化の第一の絶縁層２２’を配置する（工程（ｂ２））。

この手法は特に限定されるものではなく、上述した金属ベース回路基板１０の製造方法において説明した態様１又は態様２に準拠して行うことができる。すなわち、第一の回路パターン２３の一方の面に、液状の絶縁組成物を上述した公知の方法を用いて塗布することにより、未硬化の第一の絶縁層２２’を第一の回路パターン２３の一方の面に設置する態様（以下、「態様３」という）であってもよい。あるいは、上述した工程（ｂ１）で得られた単層の金属ベース回路基板における第二の回路パターン２５上に、第一の回路パターン２３を配置し、第一の回路パターン２３が配置されていない第二の回路パターン２５上の隙間に、トランスファーモールド法やオートクレーブ法により圧力を付加して液状の絶縁組成物を流し込むことにより、第二の回路パターン２５と第一の回路パターン２３との間に未硬化の第一の絶縁層２２'を設置する態様（以下、「態様４」という）であってもよい。

＜工程（ｂ３）＞
工程（ｂ２）で形成した未硬化の第一の絶縁層２２’と、第一の回路パターン２３とを圧着する（工程（ｂ３））。
上述した態様３により、第一の回路パターン２３の一方の面に、未硬化の第一の絶縁層２２’を配置した場合には、未硬化の第一の絶縁層２２’を備えた第一の回路パターン２３を、未硬化の第一の絶縁層２２’が間に配置されるように第二の回路パターン２５に圧着し、第一の回路パターン２３の端部に未硬化の絶縁層によるフィレット形状を形成する。

上述した態様４により、第二の回路パターン２５と第一の回路パターン２３との間に未硬化の第一の絶縁層２２’が設置されている場合には、第一の回路パターン２３を第二の回路パターン２５に対して圧着し、第一の回路パターン２３の端部に未硬化の絶縁層によるフィレット形状を形成する。

圧着の程度は、硬化後の第一の絶縁層２２による第一の回路パターン２３の側面２３ａの被覆率が、上述した範囲となるよう圧着することが好ましい。

＜工程（ｂ４）＞
次いで、未硬化の第一の絶縁層２２’を加熱硬化させる（工程（ｂ４））。これにより、第一の回路パターン２３の端部が、図３及び図４に示されるようなフィレット形状の第一の絶縁層２２により被覆された金属ベース回路基板２０が得られる。なお、加熱工程（ｂ４）では、加圧しなくてもよい。

本発明の金属ベース回路基板２０において、第一の絶縁層２２及び第二の絶縁層２４は、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２と同様、高い絶縁性、接着性、耐熱性及び熱伝達性が求められる。このため、第一の絶縁層２２及び第二の絶縁層２４は、一般に樹脂を含み、好ましくは無機充填材を更に含有する。また、第一の絶縁層２２及び第二の絶縁層２４は、無機充填材及びマトリックス樹脂以外に、例えば、カップリング剤、分散剤等を更に含有していてもよい。

第一の絶縁層２２は、金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２と同様、未硬化の状態で第一の回路パターン２３に圧着されることにより、フィレット形状を形成し、第一の回路パターン２３の端部を被覆するものである。このため第一の絶縁層２２における好ましい態様は、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２の好ましい態様と同様である。

一方、第二の絶縁層２４においてマトリクスとなる樹脂としては、絶縁性を付与することができ、上述した加熱加圧処理により接着性を示し且つ熱分解しない樹脂であれば特に限定されるものではない。例えば、ポリアミドイミド、液晶ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンスルフィド、エポキシ樹脂、イミド樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサンジン樹脂などが挙げられ、これらの樹脂は、単独又は組み合わせて用いることができる。また、このマトリクス樹脂に分散され得る無機充填材としては、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２が含有し得る上記無機充填剤と同様の具体例が挙げられる。また、この無機充填材の含有率は、例えば、マトリクス樹脂を基準として４０〜８０体積％であることが好ましく、５０〜８０体積％あることがより好ましい。

また、第二の絶縁層２４の厚さは、絶縁性を確保するなどの観点から、８０μｍ以上であることが好ましく、８０〜２００μｍであることがより好ましい。

本発明の金属ベース回路基板２０において、金属ベース基板２１は、上述した金属ベース回路基板１０の金属ベース基板１１において説明した通りであり、第一の回路パターン２３及び第二の回路パターン２５は、金属ベース回路基板１０の第一の回路パターン１３において説明した通りである。

＜第三の実施形態＞
本発明の金属ベース回路基板の更なる他の形態を図５及び図６を用いて説明する。金属ベース回路基板３０は、金属ベース基板３１と、金属ベース基板３１の回路面となる一方の面上に一方向（Ｙ）に延在した第二の絶縁層３４と、第二の絶縁層３４上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第二の回路パターン３５と、第二の回路パターン３５上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第一の絶縁層３２と、第一の絶縁層３２上に形成され、一方向（Ｙ）に延在した第一の回路パターン３３とを備える。ここで、第一の絶縁層３２は、第一の回路パターン３３の接着層として、第一の回路パターン３３の下で一方向（Ｙ）に延在しているが、これに限定されるものではなく、例えば、第二の回路パターン３５の一面（ＸＹ方向）を覆っていてもよい。同様に、第二の絶縁層３４は、金属ベース基板３１の一面（ＸＹ方面）を覆っていてもよい。

金属ベース回路基板３０は、第一の回路パターン３３の端部（図６の破線枠Ａ１で囲まれた部位）が第一の絶縁層３２により被覆されている。すなわち、第一の回路パターン３３のうち、金属ベース基板３１に向き合った下面３３ｂと、第一の回路パターン３３の側面３３ａのうち少なくとも下面３３ｂと隣接した領域である端面（第一の絶縁層３２からの立ち上がり部分）とが連続的に第一の絶縁層３２により被覆されている。

更に、金属ベース回路基板３０は、第二の回路パターン３５の端部（図６の破線枠Ａ２で囲まれた部位）が第二の絶縁層３４により被覆されている。すなわち、第二の回路パターン３５のうち、金属ベース基板３１に向き合った下面３５ｂと、第二の回路パターン３５の側面３５ａのうち少なくとも下面３５ｂと隣接した領域である端面（第二の絶縁層３４からの立ち上がり部分）とが連続的に第二の絶縁層３４により被覆されている。

このように、第一の回路パターン３３の端部と、第二の回路パターン３５の端部が、それぞれフィレット形状の第一の絶縁層３２及び第二の絶縁層３４により被覆されることにより、第一の絶縁層３２の膜厚ｈ_３、及び、第二の絶縁層３４の膜厚ｈ_４を薄肉化した場合にも、第一の回路パターン３３及び第二の回路パターン３５の端部における部分放電の発生が抑制され、高い耐電圧を確保することができる。

金属ベース回路基板３０において、第一の絶縁層３２の膜厚ｈ_３（ｚ方向）及び第二の絶縁層３４の膜厚ｈ_４（ｚ方向）の好ましい範囲は、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２の膜厚ｈ_１（ｚ方向）の好ましい範囲と同様である。

また、金属ベース回路基板３０において、第一の絶縁層３２による第一の回路パターン３３の側面３３ａの被覆率、及び、第二の絶縁層３４による第二の回路パターン３５の側面３５ａの被覆率の好ましい範囲は、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２による被覆率の好ましい範囲と同様である。

図５及び図６に示される金属ベース回路基板３０は、例えば、以下の工程（ｃ１−１）、工程（ｃ１−２）、工程（ｃ２−１）、工程（ｃ２−２）及び工程（ｃ３）を含む製造方法により得ることができる。

＜工程（ｃ１−１）＞
予め回路形状に加工された第一の回路パターン３３の一方の面に、未硬化の第一の絶縁層３２’を配置する（工程（ｃ１−１））。この手法は特に限定されるものではなく、上述した金属ベース回路基板１０の製造方法において説明した態様１又は態様２に準拠して行うことができる。

＜工程（ｃ１−２）＞
工程（ｃ１−１）で形成した未硬化の第一の絶縁層３２’と、第一の回路パターン３３とを圧着する（工程（ｃ１−２））。例えば、金属ベース回路基板１０の製造方法において説明した工程（ａ２）に準拠した手法により、未硬化の第一の絶縁層３２’を間に挟む形で、第一の回路パターン３３と予め回路形状に加工された第二の回路パターン３５とを圧着することにより、第一の回路パターン３３の端部に未硬化の絶縁層３２’によるフィレット形状が形成される。

＜工程（ｃ２−１）＞
予め回路形状に加工された第二の回路パターン３５の一方の面に、未硬化の第二の絶縁層３４’を配置する（工程（ｃ２−１））。この手法は特に限定されるものではなく、上述した金属ベース回路基板１０の製造方法において説明した態様１又は態様２に準拠して行うことができる。

＜工程（ｃ２−２）＞
工程（ｃ２−１）で形成した未硬化の第二の絶縁層３４’と、第二の回路パターン３５とを圧着する（工程（ｃ２−２））。例えば、金属ベース回路基板１０の製造方法において説明した工程（ａ２）に準拠した手法により、未硬化の第二の絶縁層３４’を間に挟む形で、第二の回路パターン３５と金属ベース基板３１とを圧着することにより、第二の回路パターン３５の端部に未硬化の絶縁層３４’によるフィレット形状が形成される。

上述した工程（ｃ１−１）及び（ｃ１−２）により、第一の回路パターン３３の端部に未硬化の絶縁層３２’によるフィレット形状を形成する工程と、上述した工程（ｃ２−１）及び（ｃ２−２）により、第二の回路パターン３５の端部に未硬化の絶縁層３４’によるフィレット形状を形成する工程とは、いずれを先に行ってもよい。

＜工程（ｃ３）＞
未硬化の２層の絶縁層を加熱により硬化させる（工程ｃ３）。未硬化の第二の絶縁層３２’を加熱硬化する工程と、未硬化の第二の絶縁層３４’を加熱硬化する工程は、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよいが、同時に行うことは、熱履歴が一定になる観点から好ましい。

加熱硬化工程（ｃ３）では、加圧しなくてもよい。本発明の金属ベース回路基板３０は、第一の回路パターン３３の端部並びに第二の回路パターン３５の端部に、各々フィレット状の絶縁層３２及び絶縁層３４が形成されていることにより、第一の回路パターン３３及び第二の回路パターン３５の端部における部分放電の発生が抑制されるため、加熱硬化工程（ｃ３）で加圧しなくても、耐電圧特性の良好な金属ベース回路基板を得ることができる。

本発明の金属ベース回路基板３０において、第一の絶縁層３２及び第二の絶縁層３４は、金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２と同様、高い絶縁性、接着性、耐熱性及び熱伝達性が求められる。このため、第一の絶縁層２２及び第二の絶縁層２４は、一般に樹脂を含み、好ましくは無機充填材を更に含有する。また、第一の絶縁層３２及び第二の絶縁層３４は、無機充填材及びマトリックス樹脂以外に、例えば、カップリング剤、分散剤等を更に含有していてもよい。

また、第一の絶縁層３２及び第二の絶縁層３４は、金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２と同様、未硬化の状態で圧着されることにより、フィレット形状を形成し、それぞれ第一の回路パターン３３及び第二の回路パターン３５の端部を被覆するものである。また、未硬化の各絶縁層の加熱硬化工程では、加熱する必要がない。

このため、第一の絶縁層３２及び第二の絶縁層３４に含まれる樹脂は、金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２に含まれる樹脂と同様の性能が求められ、好ましい具体例も同様である。

また、第一の絶縁層３２及び第二の絶縁層３４に含まれ得る無機充填材の具体例、及びその充填率についても、上述した金属ベース回路基板１０における第一の絶縁層１２と同様である。

本発明の金属ベース回路基板３０において、金属ベース基板３１は、上述した金属ベース回路基板１０の金属ベース基板１１において説明した通りであり、第一の回路パターン３３及び第二の回路パターン３５は、金属ベース回路基板１０の第一の回路パターン１３において説明した通りである。

以下に、本発明の例を記載する。本発明はこれらに限定されるものでない。
［絶縁性樹脂組成物の調製］
後掲の表１に示す樹脂の合計体積に対して充填率が６０体積％となるよう球状シリカを添加し、次いで遊星式撹拌器にて混合し樹脂溶液を作製した。得られた樹脂溶液を２５℃、１ｋＰａで減圧脱泡し、絶縁性樹脂組成物を得た。なお、表１に示すＴｇは、以下に示す方法により求めた各絶縁樹脂組成物のガラス転移点である。
・Ｔｇの測定方法
各絶縁樹脂組成物を、離型処理された厚さ２ｍｍの銅板で挟み、これを２００℃で硬化させ、厚さ約２００μｍのシートを作製した。このシートから３×５０ｍｍの短冊状に切り出した試料を、ＤＭＡ測定用サンプルとし、ｔａｎδのピークからＴｇを求めた。

［金属ベース回路基板の作製］
任意の回路形状に加工された厚み１．０ｍｍの回路銅板の片面に、圧着硬化後の厚みが１００μｍになるように上掲で調製した絶縁性樹脂組成物を塗布し、未硬化状態の絶縁層を形成した。次いで、これを厚み１．０ｍｍのベース銅板上に、未硬化状態の上記絶縁層を間に挟むように載せて圧着した。次いで、回路銅板が圧着されたベース銅板をオーブンで加熱して絶縁層を硬化させ、金属ベース回路基板を得た。

得られた各金属ベース回路基板について、耐電圧、はんだ耐熱性、及び、吸湿はんだ耐熱性を、以下に示す評価方法により評価した。結果を、硬化後の絶縁層による上記回路銅板の側面の被覆率と共に示す。

ここで、被覆率は、回路銅板の側面における、硬化後の絶縁層により被覆された平均高さを、回路銅板の平均厚みで割って求めた値（％）を表す。回路銅板の平均厚みは、圧着する前にマイクロメーターにてランダムに測定した５点の平均値である。また、回路銅板の側面における硬化後の絶縁層により被覆された平均高さは、断面のＳＥＭ画像よりランダムに測定した５点の平均値であり、回路銅板の平均厚みは、マイクロメーターにてランダムに測定した５点の平均値である。

［比較用金属ベース回路基板の作製］
加熱加圧後の厚みが１００μｍになるように各絶縁性樹脂組成物を銅板の片面に塗布し、流動性が無くなる程度まで半硬化させることによりプリプレグ付き銅板を作製した。このプリプレグ付き銅板から任意の回路形状に加工された厚み１．０ｍｍの回路銅板を、厚み１．０ｍｍのベース銅板上に半硬化状態の上記絶縁層を間に挟むように載せて加熱加圧にて接着し、被覆率０％の比較用金属回路ベース基板を得た。

＜評価方法＞
［耐電圧］
三菱電線工業株式会社社製B010を用い、試験電圧０．５ｋＶからスタートし、クリアするごとに０．５ｋＶずつ上げていき、絶縁破壊した時点の電圧を耐電圧（絶縁破壊電圧）（ＢＤＶ）とした。測定条件は試験電圧までの昇圧時間２５秒、保持時間５秒、降圧時間１５秒とした。結果を表２に示す。

［はんだ耐熱性］
はんだ耐熱性は、電子部品を回路基板に実装する際のリフロー処理を想定した試験であり、２８０℃のはんだ浴に金属ベース回路基板を５分間浮かべ、その後、耐電圧の上記測定条件に従いＢＤＶを測定する。ＢＤＶが２ｋＶよりも低い場合は×、ＢＤＶが２．０ｋＶ以上３．０ｋＶ未満の場合は△、ＢＤＶが３．０ｋＶ以上の場合を○とした。結果を表２に示す。結果を表２に示す。

［吸湿はんだ耐熱性］
吸湿はんだ耐熱性は、電子部品を回路基板に実装する際のリフロー処理を想定した試験であり、金属ベース回路基板を４０℃、湿度９８％の条件下で３時間吸湿させる。次いで、２８０℃のはんだ浴に金属ベース回路基板を５分間浮かべ、その後、耐電圧の上記測定条件に従いＢＤＶを測定する。ＢＤＶが２ｋＶよりも低い場合は×、ＢＤＶが２．０ｋＶ以上３．０ｋＶ未満の場合は△、ＢＤＶが３．０ｋＶ以上の場合を○とした。結果を表２に示す。結果を表２に示す。

Claims (17)

1. 金属ベース基板と、第一の回路パターンと、前記金属ベース基板と前記第一の回路パターンとの間に第一の絶縁層を具備する金属ベース回路基板であって、
   前記第一の絶縁層は、前記第一の回路パターンのうち、前記金属ベース基板と向き合った下面と、前記第一の回路パターンの側面のうち少なくとも前記下面と隣接した領域とを被覆しており、
   前記第一の絶縁層による前記第一の回路パターンの側面の被覆率が５〜１００％である金属ベース回路基板。
2. 前記第一の絶縁層の厚みが３０〜２００μｍである請求項１に記載の金属ベース回路基板。
3. 前記第一の絶縁層が樹脂と無機充填材を含有する請求項１又は２に記載の金属ベース回路基板。
4. 前記第一の絶縁層が前記樹脂として少なくともビスフェノールＥ型シアネート樹脂を含有する請求項３に記載の金属ベース回路基板。
5. 前記第一の絶縁層に含有される前記ビスフェノールＥ型シアネート樹脂の割合が、前記樹脂の合計質量を基準として５０質量％以上である請求項４に記載の金属ベース回路基板。
6. 前記第一の絶縁層に含有される前記無機充填材の割合が、前記樹脂の合計体積を基準として７０体積％以下である請求項３〜５のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。
7. 前記金属ベース基板と前記第一の絶縁層との間に、前記金属ベース基板上に形成された第二の絶縁層と、前記第二の絶縁層上に形成された第二の回路パターンとを具備する請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。
8. 前記第二の絶縁層は、前記第二の回路パターンのうち、前記金属ベース基板と向き合った下面と、前記第二の回路パターンの側面のうち少なくとも前記下面と隣接した領域とを被覆している請求項７に記載の金属ベース回路基板。
9. 前記第二の絶縁層の厚みが３０〜２００μｍである請求項８に記載の金属ベース回路基板。
10. 前記第二の絶縁層による前記第二の回路パターンの側面の被覆率が５〜１００％である請求項８又は９に記載の金属ベース回路基板。
11. 前記第二の絶縁層が樹脂と無機充填材を含有する請求項７〜１０のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。
12. 前記第二の絶縁層が前記樹脂として少なくともビスフェノールＥ型シアネート樹脂を含有する請求項１１に記載の金属ベース回路基板。
13. 前記第二の絶縁層に含有される前記ビスフェノールＥ型シアネート樹脂の割合が、前記樹脂の合計質量を基準として５０質量％以上である請求項１２に記載の金属ベース回路基板。
14. 前記第二の絶縁層に含有される前記無機充填材の割合が、前記樹脂の合計体積を基準として７０体積％以下である請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板。
15. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板の製造方法であり、
    未硬化の前記第一の絶縁層に前記第一の回路パターンを圧着することにより、前記第一の回路パターンのうち、前記金属ベース基板と向き合った下面と、前記第一の回路パターンの側面のうち少なくとも前記下面と隣接した領域とを未硬化の前記第一の絶縁層により被覆すること、及び
    未硬化の前記第一の絶縁層を加熱により硬化すること
    を含む、金属ベース回路基板の製造方法。
16. 請求項７に記載の金属ベース回路基板の製造方法であり、
    未硬化の前記第一の絶縁層に前記第一の回路パターンを圧着することにより、前記第一の回路パターンのうち、前記金属ベース基板と向き合った下面と、前記第一の回路パターンの側面のうち少なくとも前記下面と隣接した領域とを未硬化の前記第一の絶縁層により被覆すること、及び
    未硬化の前記第一の絶縁層を加熱により硬化すること
    を含む、金属ベース回路基板の製造方法。
17. 請求項８〜１４のいずれか１項に記載の金属ベース回路基板の製造方法であり、
    未硬化の前記第一の絶縁層に前記第一の回路パターンを圧着することにより、前記第一の回路パターンのうち、前記金属ベース基板と向き合った下面と、前記第一の回路パターンの側面のうち少なくとも前記下面と隣接した領域とを未硬化の前記第一の絶縁層により被覆すること、
    未硬化の前記第二の絶縁層に前記第二の回路パターンを圧着することにより、前記第二の回路パターンのうち、前記金属ベース基板と向き合った下面と、前記第二の回路パターンの側面のうち少なくとも前記下面と隣接した領域とを未硬化の前記第二の絶縁層により被覆すること、及び
    未硬化の前記第一の絶縁層及び未硬化の前記第二の絶縁層を加熱により硬化することを含む、金属ベース回路基板の製造方法。