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
【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】絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとり、その矩形形状の辺に垂直な回路基板断面回路面上における、導体の回路占有率の変動比が０．３以上３．０以下であることを特徴とす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。
【解決手段】絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとり、その矩形形状の辺に垂直な回路基板断面回路面上における、導体の回路占有率の変動比が０．３以上３．０以下であることを特徴とす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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型化や実装時の省力化など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。
【０００３】
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。このような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。
【０００４】
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、画面の大型化とともに、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、大型化とともに薄型化が要求される。
【０００５】
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。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１００１４号公報
【非特許文献１】シャープ技報 第８５号 ２００３年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、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を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設けてなる絶縁金属ベース回路基板であって、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺に対して、一辺の両端から一辺の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面のうち両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となり、ｍが０以上９以下の整数であり、両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路の合計幅が正の値にな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。
【００１０】
この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。
【００１１】
また、本発明によれば、上記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が提供される。
【００１２】
この構成からなる混成集積回路モジュールは、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上記の絶縁金属ベース回路基板を用いているため、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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁金属ベース回路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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜用語の説明＞
［混成集積回路モジュール］
本発明において、「混成集積回路モジュール」とは、絶縁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。
【００１５】
［導体回路］
本発明において、「導体回路」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。
【００１６】
［平面形状］
本発明において、「平面形状」とは、絶縁金属ベース回路基板の上記導体回路が形成される側から見た場合の絶縁金属ベース回路基板の平面的な形状のことを意味する。絶縁金属ベース回路基板の「平面形状」は、一般的には四角形となることが多いが、用途に応じて図５に例示するように各種の多角形状となる場合もある。
【００１７】
［矩形形状］
本発明において、「矩形形状」とは、いわゆる長方形状を意味する。なお、当然のことながら、「矩形形状」には、いわゆる正方形状も含まれる。
【００１８】
［平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状］
本発明において、絶縁金属ベース回路基板の「平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状」とは、図５に例示するように、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状を意味する。すなわち、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の内側に内接するすべての矩形形状を描いた場合に、それらの矩形形状の中で面積が最大となる矩形形状を意味する。なお、面積が最大となる矩形形状が複数存在する場合には、任意の面積最大の矩形形状を選択することができる。
【００１９】
［断面］
本発明において、９９の「断面」とは、上記の矩形形状のいずれかの一辺に対して直交する９９の断面のことを意味する。すなわち、９９の「断面」とは、絶縁金属ベース回路基板の上記導体回路が形成される平面に対して略垂直の断面でもある。即ち、「絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺に対して、一辺の両端から一辺の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面」とは、上記矩形形状のいずれかの一辺を１００等分する９９の断面を意味する。
【００２０】
［回路占有率］
本発明において、「回路占有率」とは、図２に例示するように、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の比率を意味する。
【００２１】
［回路占有率の変動比］
本発明において、「回路占有率の変動比」とは、上記の９９の断面のうち互いに隣接する２つの断面を比較した場合における、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の回路占有率の比を意味する。すなわち、「回路占有率の変動比」とは、回路占有率を辺の長さの１／１００毎に求めた場合における互いに隣接する２つの断面についての回路占有率の比を意味する。
【００２２】
＜発明の経緯＞
本発明者らは、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。
【００２３】
すなわち、本発明者らは、薄型化、大型化した絶縁金属ベース回路基板の実装工程時の熱負荷による反り挙動を軽減し、半田や導電性樹脂の接合信頼性を高めるための回路設計方法及びそれを用いた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見いだすべく、実装方法、回路基板構造、材料について鋭意検討した結果、絶縁金属ベース回路基板の回路配置構成や外形を制御したときに、実装工程時の熱負荷による反り挙動を少なくできる回路基板が得られるという知見を得た。
【００２４】
つまり、本発明は、導体回路金属の配置構成や外形を制御することにより、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。すなわち、本発明らが採用した回路設計方法は、導体回路金属の配置構成を制御することであり、絶縁金属ベース回路基板の外形を単純形状に近づけることである。
【００２５】
そして、本発明者は、上記知見に基づき、いろいろに実験的に検討した結果、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとり、その矩形形状の少なくとも一辺に垂直な回路基板断面における導体の回路占有率を辺の長さの１／１００毎に求めた際に、基板縁面近傍を除き、回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下とすることによって、基板の大きさが大きくなっても、あるいは、基板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ることを見出した。
【００２６】
そして、本発明者は、上記の絶縁金属ベース回路基板を用いて混成集積回路モジュールを作成したところ、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、信頼性の高い特徴を有する混成集積回路モジュールが得られることを見出した。すなわち、本発明者は、上記の絶縁金属ベース回路基板は、特徴のある混成集積回路モジュールを容易に得られるように予め特定な構造を有しているので、これを用いて得られる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なく信頼性の高い特徴を容易に達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２８】
＜実施形態１＞
まず、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代表的な実施形態について説明する。図１は、本実施形態の混成集積回路モジュールの一例を示す平面図で、図２は図１中のＡ−Ａ’部分での断面図を示す。本発明の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）上に回路２が形成されている。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。すなわち、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板は、金属箔４上に絶縁層（Ａ）３を介して導体回路２を設けてなる絶縁金属ベース回路基板である。
【００２９】
ここで、この絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状を描くことができる。なお、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状の取り方は、図５に例示してあり、詳細は後述するが、図１に示すような矩形形状の絶縁金属ベース回路基板では、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状は、絶縁金属ベース回路基板と一致する。そして、この絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状の一辺Ｌ１に対して、一辺Ｌ１の両端から一辺Ｌ１の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面をさらに描くことができる。この９９の断面のうちの一つであるＬ１に垂直な回路基板断面Ａ−Ａ’を図示する。
【００３０】
そして、この絶縁金属ベース回路基板では、これらの９９の断面のうち両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、断面の幅全体に対する導体回路２の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となるように設計されている。
【００３１】
すなわち、別の表現をすれば、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板においては、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとり、その矩形形状の少なくとも一辺Ｌ１に垂直な回路基板断面における導体回路２の回路占有率を一辺Ｌ１の長さの１／１００毎に求めた際に、基板縁面近傍を除き、回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となるように設計を行っている。
【００３２】
より具体的に説明すれば、断面における導体回路の回路占有率とは、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の占める回路占有率の比を意味し、図２に示す記号を用いれば、１００×（Ｗｃ／Ｗｓ）［％］をいう。ここで、Ｗｃ＝Ｗｃ１＋Ｗｃ２＋Ｗｃ３＋Ｗｃ４＋Ｗｃ５＋・・・・・＋Ｗｃｎを示している。
【００３３】
そして、回路占有率の変動比とは、回路占有率の変化を示すものであり、回路占有率をＬ１の長さの１／１００毎にもとめ、ｎ番目の回路占有率をＳｎとし、ｎ＋１番目の回路占有率をＳｎ＋１とした場合に、Ｓｎ＋１／Ｓｎで表される。
【００３４】
この回路占有率の変動比は、好ましくは０．４以上２．５以下、さらに好ましくは０．５以上２．０以下である。この回路占有率の変動比がこのように０．３以上３．０以下の範囲内であると、その部分では局所的に反りが発生し難くなるからである。なお、図１の一辺Ｌ１について、一辺Ｌ１に垂直な回路基板断面における導体回路の回路占有率の変動比を図４に例示した。
【００３５】
なお、この絶縁金属ベース回路基板では、上記のｍは０以上９以下の整数であり、一辺Ｌ１の両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路２の合計幅が正の値になるように設計されている。また、別のより具体的な表現を用いれば、この絶縁金属ベース回路基板では、基板縁面近傍を除いて回路占有率の変動比をもとめており、基板縁面近傍とは、例えば、Ｌ１の両端の２／１００の部分を示し、１／１００毎に分けた場合には、１番目、２番目及び９９番目、１００番目に相当する。このように一辺Ｌ１の両端からｍ個までの断面を除いて上述の回路占有率の変動比をもとめるのは、絶縁金属ベース回路基板の回路面の基板縁面近傍には導体回路２が設けられないケースも多いため、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、一方の断面では回路占有率が０となり、他方の断面では回路占有率が正の値となって、回路占有率の変動比が無限大に発散してしまう可能性があるためである。統計処理上の観点からは、このような回路占有率の変動比が無限大に発散してしまう可能性がある基板縁面近傍の断面については除外することが好ましい。
【００３６】
一方、この絶縁金属ベース回路基板では、一辺Ｌ１の両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路２の合計幅が正の値になるように設計されているため、一辺Ｌ１の両端からｍ個までの断面を除いて上述の回路占有率の比をもとめれば、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、一方の断面では回路占有率が０となり、他方の断面では回路占有率が正の値となって、回路占有率の変動比が無限大に発散してしまう可能性を著しく低減できるため、統計処理上の制度を向上させることができる。また、上記のｍは０以上９以下の整数であるため、必要以上に基板縁面近傍の断面を除外してしまって、かえって統計処理上の制度を低下させることもない。なお、このｍの値としては、１以上３以下の整数であることが好ましく、最も好ましくは後述する実施例にあるように１である。
【００３７】
本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板では、図５に例示するように、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとる場合に、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積全体に対する前記矩形形状の面積の占める割合が６０％以上であることが好ましい。すなわち、その矩形形状の絶縁金属ベース回路基板に占める割合が６０％以上、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。これにより、一様な反りを誘起せしめることができ、複雑な反りを制御して、実装工程における接合材の接合不良を無くすことが出来る。
【００３８】
次に、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板の各構成を説明する。
【００３９】
［導体回路］
本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板に用いる導体回路２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。
【００４０】
上記の導体回路２を構成する金属としては、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、これらの金属を２種類以上含む合金、或いは上記の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、上記の金属箔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。
【００４１】
また、上記の導体回路２を構成する金属箔上にはＮｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、半田メッキなどの金属メッキがほどこされていてもかまわない。
【００４２】
上記の導体回路２の厚みは０．００５ｍｍ〜０．４００ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．０１ｍｍ〜０．３０ｍｍである。０．００５ｍｍ以上であれば回路基板として十分な導通回路を確保できるし、０．４００ｍｍ以下ならば低コストで効率よく回路形成が行える。
【００４３】
［絶縁層（Ａ）］
本実施形態に用いる絶縁層（Ａ）３は、特に限定するものではなく、無機物等からなる絶縁層を排除する趣旨ではないが、成形性、可堯性、絶縁性などの面から絶縁性樹脂組成物からなる絶縁層であることが好ましい。
【００４４】
また、絶縁層（Ａ）３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（Ａ）３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（Ａ）３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、或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ことが好ましい。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。
【００４５】
本実施形態に用いる絶縁層（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、導体回路２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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、絶縁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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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のおける硬化度合いの制御が容易となる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、上記の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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
［金属箔］
本実施形態に用いる金属箔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。
【００６９】
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（Ａ）３の両面に回路を有する両面基板を得ることができる。
【００７０】
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４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。
【００７１】
［その他］
なお、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積は、２×１０４ｍｍ２以上であってもよく、特に６×１０４ｍｍ２以上であってもよい。このように平面形状の面積が２×１０４ｍｍ２以上または６×１０４ｍｍ２以上である場合には、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。一方、この平面形状の面積は、特に制限されないが、製造工程上の制約から通常は２×１０６ｍｍ２以下である。
【００７２】
本実施形態において、導体回路２および金属箔４は、互いに異種の金属材料または合金材料であってもよい。例えば、導体回路２が銅または銅合金からなり、金属箔４がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料であってもよい。このように、導体回路２および金属箔４の材料が異なる場合には、線膨張率の違いなどによって、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【００７３】
本実施形態において、導体回路２上に各種電子部品を接合するための接合材としては、半田であっても、導電樹脂であっても、電子部品と導体回路２の回路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、電子部品と絶縁金属ベース回路基板の導体回路２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。
【００７４】
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。
【００７５】
＜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。
【００７６】
図３は、本実施形態の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。本実施形態の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）上に導体回路２が形成され、接合材を使用しない回路部分及び絶縁層（Ａ）の上に絶縁層（Ｂ）６を配置した構造を有している。本実施形態の混成集積回路モジュールは、絶縁金属ベース回路基板の導体回路２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。
【００７７】
すなわち、本実施形態の絶縁金属ベース回路基板は、絶縁層（Ａ）３および導体回路２の上部にさらに第二の絶縁層（Ｂ）を設けてなる構造を有している。そのため、第二の絶縁層（Ｂ）によって、導体回路２の表面が保護されており、耐湿性、耐久性、耐薬品性などの耐久性に優れている。
【００７８】
［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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、ルチル型のものが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。
【００８５】
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が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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
尚、絶縁層（Ｂ）との接着性の点から、上記導体回路２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。
【００９０】
上記構成からなる混成集積回路モジュールは、導体回路２又は絶縁層（Ａ）３上に絶縁層（Ｂ）６が形成されており、該絶縁層（Ｂ）６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）６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。
【００９１】
＜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。
【００９２】
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（導体回路２）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ことにより回路形成する方法が適用できる。
【００９３】
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（導体回路２）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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
尚、本実施形態では、絶縁層（Ｂ）との接着性の点から、導体回路２を構成する金属箔の絶縁層（Ｂ）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。
【００９７】
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。
【００９８】
＜作用効果＞
以下、上記実施形態１または実施形態２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作用効果について説明する。
【００９９】
上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも金属箔４上に絶縁層（Ａ）３を介して導体回路２を設けてなる絶縁金属ベース回路基板であって、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺Ｌ１に対して、一辺Ｌ１の両端から一辺Ｌ１の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面のうち両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となり、ｍが０以上９以下の整数であり、両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路の合計幅が正の値になるように設計されている。そのため、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。
【０１００】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積全体に対する矩形形状の面積の占める割合が６０％以上となるように設計されてもよい。この構成によれば、一様な反りを誘起せしめることができ、複雑な反りを制御して、実装工程における接合材の接合不良を無くすことが出来る。
【０１０１】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも導体回路２および金属箔４が、互いに異種の金属材料または合金材料からなるように設計されてもよい。例えば、導体回路２が銅または銅合金からなり、金属箔４がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料であってもよい。このように、導体回路２および金属箔４の材料が異なる場合には、線膨張率の違いなどによって、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【０１０２】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁層（Ａ）３が絶縁性樹脂組成物からなるように設計されてもよい。絶縁性樹脂組成物からなる絶縁層（Ａ）３であれば、成形性、可堯性、絶縁性などの面で優れているために好ましいからである。
【０１０３】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも金属箔４の厚みが０．５ｍｍ以下となるように設計されてもよい。この構成によれば、金属箔４の剛性が減少するため、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【０１０４】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積が６×１０４ｍｍ２以上となるように設計されてもよい。このように平面形状の面積が６×１０４ｍｍ２以上である場合には、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【０１０５】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁層（Ａ）３および導体回路２の上部にさらに第二の絶縁層（Ｂ）６を設けてなるなるように設計されてもよい。第二の絶縁層（Ｂ）によって、導体回路２の表面が保護されることにより、耐湿性、耐久性、耐薬品性などの耐久性が向上するためである。
【０１０６】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る混成集積回路モジュールは、いずれも上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板を用いているため、基板の大きさが大きくなっても、あるいは、基板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、信頼性の高い特徴を有する混成集積回路モジュールを提供することができる。
【０１０７】
また、別の表現をすれば、上記実施形態１および実施形態２に係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。そのため、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、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などの表面実装型電子部品を搭載した混成集積回路モジュールに好適に適用できる。また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板の回路設計方法は、ことに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回路設計方法とそれを適用した混成集積回路モジュールにも好適に適用できる。また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板の回路設計方法は、特に厚さの薄い絶縁金属ベース回路基板または大面積の絶縁金属ベース回路基板に適用すると極めて効果的である。
【０１０８】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板には、絶縁層（Ａ）３及び導体回路２上に絶縁層（Ｂ）６を形成している場合も含まれる。絶縁層（Ｂ）６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用いることもできる。さらに、絶縁膜（Ｂ）６を白色膜にして、光に対して反射率を高くし、ＬＥＤ素子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。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。
【０１０９】
また、上記実施形態１および実施形態２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上に複数の回路が設けられた構造を有し、回路基板の回路上に、例えばＬＥＤ素子、半導体チップや抵抗チップ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ており、前記の照明やバックライトなどを含む。
【０１１０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【０１１１】
例えば、上記実施形態において、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る場合もあれば、エポキシ樹脂等に包埋される場合もある。電子部品は一つの回路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上に跨って設けられていても構わない。
【実施例】
【０１１２】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１３】
＜実施例１〜１２、比較例１〜６＞
３５μｍ厚の銅箔上に、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、硬化後の厚さが１５０μｍになるように塗布層（絶縁層（Ａ）３）を形成した。つぎに、２００μｍ厚のアルミ箔（金属箔４）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。
【０１１４】
さらに、上記の金属ベース基板について、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（導体回路２）を形成し、該絶縁金属ベース回路基板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。このときのマスクをいくつか準備し、実施例及び比較例とした。図１のパターンが実施例４、図６のパターンが比較例２である。各実施例及び比較例について、最大の矩形形状をとり、その矩形形状の辺に垂直な回路基板断面における導体回路の基板縁面近傍を除いた回路占有率の変動比の範囲、及び最大の矩形形状の面積が回路基板面積に占める割合を表１に示した。なお、この回路占有率の変動比の範囲の計算を行う際には、上述の実施形態１および２で説明したとおりに９９の断面を想定して計算した。また、実施例４（図１）、比較例２（図６）に具体的に示されているようにｍの値を１として計算した。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
上記の絶縁金属ベース回路基板上に白色ソルダーレジスト層（絶縁層（Ｂ）６）を塗布し、熱及び光で硬化した。この時、銅回路上の接合材部分には白色塗膜を形成しない。
【０１１７】
次に、上記の操作で得た各々の回路基板のパッドに、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。
【０１１８】
（反りの測定）
接合後、水平なテーブルの上に置いて基板各部のテーブルからの高さを測定し、最大の反り量とした。結果を表２に示した。
【０１１９】
（接合状態の観察）
また、接合後、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。その結果は、表２に示した通りである。
【０１２０】
（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２３３Ｋ７分保持後４２３Ｋ７分保持を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い、試験後に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。その結果は、表２に示した通りである。
【０１２１】
【表２】
【０１２２】
なお、表２において、各種記号の意味は以下の通りである。
◎；異常なし
○；一部分に接合不良又はクラック有り
×；大部分に接合不良又はクラック有り
【０１２３】
＜考察＞
表２の結果から分かるように、実施例１〜７、９〜１２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、優れていることが明瞭である。
【０１２４】
また、表２の結果から分かるように、比較例１〜３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。
【０１２５】
さらに、表２の結果から分かるように、比較例１〜６では、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は少ないことが確認された。さらに、実施例１〜７は、５００回のヒートサイクルでもクラックの発生はなく、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耐クラック性にも優れていることが明瞭である。
【０１２６】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の回路設計方法及びそれを用いた絶縁金属ベース回路基板を用いれば、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の高い混成集積回路ジュールを提供することができ、信頼性が高く産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施例に係る混成集積回路モジュールの平面概略図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面概略図である。
【図３】本発明の混成集積回路モジュールの他の一例を示す断面概略図である。
【図４】本発明の実施例に係る絶縁金属ベース回路基板の導体回路の回路占有率の変動比の分布を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状を示す平面概念図である。
【図６】本発明の比較例に係る混成集積回路モジュールの平面概略図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 表面実装電子部品
２ 導体回路
３ 絶縁層（Ａ）
４ 金属箔
５ 接合材
６ 絶縁層（Ｂ）
Ｌ１ 絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状の一辺
Ａ−Ａ’ Ｌ１に垂直な回路基板断面
Ｗｃ Ａ−Ａ’断面における、導体回路の長さの合計
Ｗｃｎ Ａ−Ａ’断面における、各導体回路の長さ
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型化や実装時の省力化など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。
【０００３】
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。このような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。
【０００４】
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、画面の大型化とともに、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、大型化とともに薄型化が要求される。
【０００５】
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。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１００１４号公報
【非特許文献１】シャープ技報 第８５号 ２００３年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、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を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設けてなる絶縁金属ベース回路基板であって、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺に対して、一辺の両端から一辺の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面のうち両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となり、ｍが０以上９以下の整数であり、両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路の合計幅が正の値にな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。
【００１０】
この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。
【００１１】
また、本発明によれば、上記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が提供される。
【００１２】
この構成からなる混成集積回路モジュールは、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上記の絶縁金属ベース回路基板を用いているため、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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁金属ベース回路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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜用語の説明＞
［混成集積回路モジュール］
本発明において、「混成集積回路モジュール」とは、絶縁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。
【００１５】
［導体回路］
本発明において、「導体回路」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。
【００１６】
［平面形状］
本発明において、「平面形状」とは、絶縁金属ベース回路基板の上記導体回路が形成される側から見た場合の絶縁金属ベース回路基板の平面的な形状のことを意味する。絶縁金属ベース回路基板の「平面形状」は、一般的には四角形となることが多いが、用途に応じて図５に例示するように各種の多角形状となる場合もある。
【００１７】
［矩形形状］
本発明において、「矩形形状」とは、いわゆる長方形状を意味する。なお、当然のことながら、「矩形形状」には、いわゆる正方形状も含まれる。
【００１８】
［平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状］
本発明において、絶縁金属ベース回路基板の「平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状」とは、図５に例示するように、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状を意味する。すなわち、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の内側に内接するすべての矩形形状を描いた場合に、それらの矩形形状の中で面積が最大となる矩形形状を意味する。なお、面積が最大となる矩形形状が複数存在する場合には、任意の面積最大の矩形形状を選択することができる。
【００１９】
［断面］
本発明において、９９の「断面」とは、上記の矩形形状のいずれかの一辺に対して直交する９９の断面のことを意味する。すなわち、９９の「断面」とは、絶縁金属ベース回路基板の上記導体回路が形成される平面に対して略垂直の断面でもある。即ち、「絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺に対して、一辺の両端から一辺の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面」とは、上記矩形形状のいずれかの一辺を１００等分する９９の断面を意味する。
【００２０】
［回路占有率］
本発明において、「回路占有率」とは、図２に例示するように、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の比率を意味する。
【００２１】
［回路占有率の変動比］
本発明において、「回路占有率の変動比」とは、上記の９９の断面のうち互いに隣接する２つの断面を比較した場合における、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の回路占有率の比を意味する。すなわち、「回路占有率の変動比」とは、回路占有率を辺の長さの１／１００毎に求めた場合における互いに隣接する２つの断面についての回路占有率の比を意味する。
【００２２】
＜発明の経緯＞
本発明者らは、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。
【００２３】
すなわち、本発明者らは、薄型化、大型化した絶縁金属ベース回路基板の実装工程時の熱負荷による反り挙動を軽減し、半田や導電性樹脂の接合信頼性を高めるための回路設計方法及びそれを用いた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見いだすべく、実装方法、回路基板構造、材料について鋭意検討した結果、絶縁金属ベース回路基板の回路配置構成や外形を制御したときに、実装工程時の熱負荷による反り挙動を少なくできる回路基板が得られるという知見を得た。
【００２４】
つまり、本発明は、導体回路金属の配置構成や外形を制御することにより、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。すなわち、本発明らが採用した回路設計方法は、導体回路金属の配置構成を制御することであり、絶縁金属ベース回路基板の外形を単純形状に近づけることである。
【００２５】
そして、本発明者は、上記知見に基づき、いろいろに実験的に検討した結果、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとり、その矩形形状の少なくとも一辺に垂直な回路基板断面における導体の回路占有率を辺の長さの１／１００毎に求めた際に、基板縁面近傍を除き、回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下とすることによって、基板の大きさが大きくなっても、あるいは、基板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ることを見出した。
【００２６】
そして、本発明者は、上記の絶縁金属ベース回路基板を用いて混成集積回路モジュールを作成したところ、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、信頼性の高い特徴を有する混成集積回路モジュールが得られることを見出した。すなわち、本発明者は、上記の絶縁金属ベース回路基板は、特徴のある混成集積回路モジュールを容易に得られるように予め特定な構造を有しているので、これを用いて得られる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なく信頼性の高い特徴を容易に達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２８】
＜実施形態１＞
まず、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代表的な実施形態について説明する。図１は、本実施形態の混成集積回路モジュールの一例を示す平面図で、図２は図１中のＡ−Ａ’部分での断面図を示す。本発明の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）上に回路２が形成されている。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。すなわち、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板は、金属箔４上に絶縁層（Ａ）３を介して導体回路２を設けてなる絶縁金属ベース回路基板である。
【００２９】
ここで、この絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状を描くことができる。なお、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状の取り方は、図５に例示してあり、詳細は後述するが、図１に示すような矩形形状の絶縁金属ベース回路基板では、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状は、絶縁金属ベース回路基板と一致する。そして、この絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状の一辺Ｌ１に対して、一辺Ｌ１の両端から一辺Ｌ１の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面をさらに描くことができる。この９９の断面のうちの一つであるＬ１に垂直な回路基板断面Ａ−Ａ’を図示する。
【００３０】
そして、この絶縁金属ベース回路基板では、これらの９９の断面のうち両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、断面の幅全体に対する導体回路２の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となるように設計されている。
【００３１】
すなわち、別の表現をすれば、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板においては、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとり、その矩形形状の少なくとも一辺Ｌ１に垂直な回路基板断面における導体回路２の回路占有率を一辺Ｌ１の長さの１／１００毎に求めた際に、基板縁面近傍を除き、回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となるように設計を行っている。
【００３２】
より具体的に説明すれば、断面における導体回路の回路占有率とは、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の占める回路占有率の比を意味し、図２に示す記号を用いれば、１００×（Ｗｃ／Ｗｓ）［％］をいう。ここで、Ｗｃ＝Ｗｃ１＋Ｗｃ２＋Ｗｃ３＋Ｗｃ４＋Ｗｃ５＋・・・・・＋Ｗｃｎを示している。
【００３３】
そして、回路占有率の変動比とは、回路占有率の変化を示すものであり、回路占有率をＬ１の長さの１／１００毎にもとめ、ｎ番目の回路占有率をＳｎとし、ｎ＋１番目の回路占有率をＳｎ＋１とした場合に、Ｓｎ＋１／Ｓｎで表される。
【００３４】
この回路占有率の変動比は、好ましくは０．４以上２．５以下、さらに好ましくは０．５以上２．０以下である。この回路占有率の変動比がこのように０．３以上３．０以下の範囲内であると、その部分では局所的に反りが発生し難くなるからである。なお、図１の一辺Ｌ１について、一辺Ｌ１に垂直な回路基板断面における導体回路の回路占有率の変動比を図４に例示した。
【００３５】
なお、この絶縁金属ベース回路基板では、上記のｍは０以上９以下の整数であり、一辺Ｌ１の両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路２の合計幅が正の値になるように設計されている。また、別のより具体的な表現を用いれば、この絶縁金属ベース回路基板では、基板縁面近傍を除いて回路占有率の変動比をもとめており、基板縁面近傍とは、例えば、Ｌ１の両端の２／１００の部分を示し、１／１００毎に分けた場合には、１番目、２番目及び９９番目、１００番目に相当する。このように一辺Ｌ１の両端からｍ個までの断面を除いて上述の回路占有率の変動比をもとめるのは、絶縁金属ベース回路基板の回路面の基板縁面近傍には導体回路２が設けられないケースも多いため、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、一方の断面では回路占有率が０となり、他方の断面では回路占有率が正の値となって、回路占有率の変動比が無限大に発散してしまう可能性があるためである。統計処理上の観点からは、このような回路占有率の変動比が無限大に発散してしまう可能性がある基板縁面近傍の断面については除外することが好ましい。
【００３６】
一方、この絶縁金属ベース回路基板では、一辺Ｌ１の両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路２の合計幅が正の値になるように設計されているため、一辺Ｌ１の両端からｍ個までの断面を除いて上述の回路占有率の比をもとめれば、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、一方の断面では回路占有率が０となり、他方の断面では回路占有率が正の値となって、回路占有率の変動比が無限大に発散してしまう可能性を著しく低減できるため、統計処理上の制度を向上させることができる。また、上記のｍは０以上９以下の整数であるため、必要以上に基板縁面近傍の断面を除外してしまって、かえって統計処理上の制度を低下させることもない。なお、このｍの値としては、１以上３以下の整数であることが好ましく、最も好ましくは後述する実施例にあるように１である。
【００３７】
本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板では、図５に例示するように、絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状をとる場合に、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積全体に対する前記矩形形状の面積の占める割合が６０％以上であることが好ましい。すなわち、その矩形形状の絶縁金属ベース回路基板に占める割合が６０％以上、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。これにより、一様な反りを誘起せしめることができ、複雑な反りを制御して、実装工程における接合材の接合不良を無くすことが出来る。
【００３８】
次に、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板の各構成を説明する。
【００３９】
［導体回路］
本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板に用いる導体回路２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。
【００４０】
上記の導体回路２を構成する金属としては、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、これらの金属を２種類以上含む合金、或いは上記の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、上記の金属箔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。
【００４１】
また、上記の導体回路２を構成する金属箔上にはＮｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、半田メッキなどの金属メッキがほどこされていてもかまわない。
【００４２】
上記の導体回路２の厚みは０．００５ｍｍ〜０．４００ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．０１ｍｍ〜０．３０ｍｍである。０．００５ｍｍ以上であれば回路基板として十分な導通回路を確保できるし、０．４００ｍｍ以下ならば低コストで効率よく回路形成が行える。
【００４３】
［絶縁層（Ａ）］
本実施形態に用いる絶縁層（Ａ）３は、特に限定するものではなく、無機物等からなる絶縁層を排除する趣旨ではないが、成形性、可堯性、絶縁性などの面から絶縁性樹脂組成物からなる絶縁層であることが好ましい。
【００４４】
また、絶縁層（Ａ）３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（Ａ）３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（Ａ）３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、或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ことが好ましい。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。
【００４５】
本実施形態に用いる絶縁層（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、導体回路２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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、絶縁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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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のおける硬化度合いの制御が容易となる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、上記の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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
［金属箔］
本実施形態に用いる金属箔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。
【００６９】
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（Ａ）３の両面に回路を有する両面基板を得ることができる。
【００７０】
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４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。
【００７１】
［その他］
なお、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積は、２×１０４ｍｍ２以上であってもよく、特に６×１０４ｍｍ２以上であってもよい。このように平面形状の面積が２×１０４ｍｍ２以上または６×１０４ｍｍ２以上である場合には、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。一方、この平面形状の面積は、特に制限されないが、製造工程上の制約から通常は２×１０６ｍｍ２以下である。
【００７２】
本実施形態において、導体回路２および金属箔４は、互いに異種の金属材料または合金材料であってもよい。例えば、導体回路２が銅または銅合金からなり、金属箔４がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料であってもよい。このように、導体回路２および金属箔４の材料が異なる場合には、線膨張率の違いなどによって、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、本実施形態に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【００７３】
本実施形態において、導体回路２上に各種電子部品を接合するための接合材としては、半田であっても、導電樹脂であっても、電子部品と導体回路２の回路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、電子部品と絶縁金属ベース回路基板の導体回路２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。
【００７４】
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。
【００７５】
＜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。
【００７６】
図３は、本実施形態の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。本実施形態の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）上に導体回路２が形成され、接合材を使用しない回路部分及び絶縁層（Ａ）の上に絶縁層（Ｂ）６を配置した構造を有している。本実施形態の混成集積回路モジュールは、絶縁金属ベース回路基板の導体回路２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。
【００７７】
すなわち、本実施形態の絶縁金属ベース回路基板は、絶縁層（Ａ）３および導体回路２の上部にさらに第二の絶縁層（Ｂ）を設けてなる構造を有している。そのため、第二の絶縁層（Ｂ）によって、導体回路２の表面が保護されており、耐湿性、耐久性、耐薬品性などの耐久性に優れている。
【００７８】
［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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、ルチル型のものが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。
【００８５】
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が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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
尚、絶縁層（Ｂ）との接着性の点から、上記導体回路２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。
【００９０】
上記構成からなる混成集積回路モジュールは、導体回路２又は絶縁層（Ａ）３上に絶縁層（Ｂ）６が形成されており、該絶縁層（Ｂ）６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）６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。
【００９１】
＜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。
【００９２】
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（導体回路２）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ことにより回路形成する方法が適用できる。
【００９３】
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（導体回路２）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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
尚、本実施形態では、絶縁層（Ｂ）との接着性の点から、導体回路２を構成する金属箔の絶縁層（Ｂ）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。
【００９７】
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。
【００９８】
＜作用効果＞
以下、上記実施形態１または実施形態２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作用効果について説明する。
【００９９】
上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも金属箔４上に絶縁層（Ａ）３を介して導体回路２を設けてなる絶縁金属ベース回路基板であって、絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺Ｌ１に対して、一辺Ｌ１の両端から一辺Ｌ１の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する絶縁金属ベース回路基板の９９の断面のうち両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの断面を比較した場合に、断面の幅全体に対する導体回路の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となり、ｍが０以上９以下の整数であり、両端からｍ＋１個目のいずれの断面においても、導体回路の合計幅が正の値になるように設計されている。そのため、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。
【０１００】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積全体に対する矩形形状の面積の占める割合が６０％以上となるように設計されてもよい。この構成によれば、一様な反りを誘起せしめることができ、複雑な反りを制御して、実装工程における接合材の接合不良を無くすことが出来る。
【０１０１】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも導体回路２および金属箔４が、互いに異種の金属材料または合金材料からなるように設計されてもよい。例えば、導体回路２が銅または銅合金からなり、金属箔４がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる材料であってもよい。このように、導体回路２および金属箔４の材料が異なる場合には、線膨張率の違いなどによって、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【０１０２】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁層（Ａ）３が絶縁性樹脂組成物からなるように設計されてもよい。絶縁性樹脂組成物からなる絶縁層（Ａ）３であれば、成形性、可堯性、絶縁性などの面で優れているために好ましいからである。
【０１０３】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも金属箔４の厚みが０．５ｍｍ以下となるように設計されてもよい。この構成によれば、金属箔４の剛性が減少するため、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【０１０４】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積が６×１０４ｍｍ２以上となるように設計されてもよい。このように平面形状の面積が６×１０４ｍｍ２以上である場合には、特に構造上熱負荷により反りが発生しやすいが、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板のように回路設計方法を工夫することで、その反りを低減させることができるからである。
【０１０５】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、いずれも絶縁層（Ａ）３および導体回路２の上部にさらに第二の絶縁層（Ｂ）６を設けてなるなるように設計されてもよい。第二の絶縁層（Ｂ）によって、導体回路２の表面が保護されることにより、耐湿性、耐久性、耐薬品性などの耐久性が向上するためである。
【０１０６】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る混成集積回路モジュールは、いずれも上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板を用いているため、基板の大きさが大きくなっても、あるいは、基板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、信頼性の高い特徴を有する混成集積回路モジュールを提供することができる。
【０１０７】
また、別の表現をすれば、上記実施形態１および実施形態２に係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。そのため、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板は、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などの表面実装型電子部品を搭載した混成集積回路モジュールに好適に適用できる。また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板の回路設計方法は、ことに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回路設計方法とそれを適用した混成集積回路モジュールにも好適に適用できる。また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板の回路設計方法は、特に厚さの薄い絶縁金属ベース回路基板または大面積の絶縁金属ベース回路基板に適用すると極めて効果的である。
【０１０８】
また、上記実施形態１および実施形態２に係る絶縁金属ベース回路基板には、絶縁層（Ａ）３及び導体回路２上に絶縁層（Ｂ）６を形成している場合も含まれる。絶縁層（Ｂ）６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用いることもできる。さらに、絶縁膜（Ｂ）６を白色膜にして、光に対して反射率を高くし、ＬＥＤ素子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。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。
【０１０９】
また、上記実施形態１および実施形態２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上に複数の回路が設けられた構造を有し、回路基板の回路上に、例えばＬＥＤ素子、半導体チップや抵抗チップ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ており、前記の照明やバックライトなどを含む。
【０１１０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【０１１１】
例えば、上記実施形態において、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る場合もあれば、エポキシ樹脂等に包埋される場合もある。電子部品は一つの回路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上に跨って設けられていても構わない。
【実施例】
【０１１２】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１３】
＜実施例１〜１２、比較例１〜６＞
３５μｍ厚の銅箔上に、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、硬化後の厚さが１５０μｍになるように塗布層（絶縁層（Ａ）３）を形成した。つぎに、２００μｍ厚のアルミ箔（金属箔４）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。
【０１１４】
さらに、上記の金属ベース基板について、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（導体回路２）を形成し、該絶縁金属ベース回路基板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。このときのマスクをいくつか準備し、実施例及び比較例とした。図１のパターンが実施例４、図６のパターンが比較例２である。各実施例及び比較例について、最大の矩形形状をとり、その矩形形状の辺に垂直な回路基板断面における導体回路の基板縁面近傍を除いた回路占有率の変動比の範囲、及び最大の矩形形状の面積が回路基板面積に占める割合を表１に示した。なお、この回路占有率の変動比の範囲の計算を行う際には、上述の実施形態１および２で説明したとおりに９９の断面を想定して計算した。また、実施例４（図１）、比較例２（図６）に具体的に示されているようにｍの値を１として計算した。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
上記の絶縁金属ベース回路基板上に白色ソルダーレジスト層（絶縁層（Ｂ）６）を塗布し、熱及び光で硬化した。この時、銅回路上の接合材部分には白色塗膜を形成しない。
【０１１７】
次に、上記の操作で得た各々の回路基板のパッドに、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。
【０１１８】
（反りの測定）
接合後、水平なテーブルの上に置いて基板各部のテーブルからの高さを測定し、最大の反り量とした。結果を表２に示した。
【０１１９】
（接合状態の観察）
また、接合後、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。その結果は、表２に示した通りである。
【０１２０】
（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２３３Ｋ７分保持後４２３Ｋ７分保持を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い、試験後に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。その結果は、表２に示した通りである。
【０１２１】
【表２】
【０１２２】
なお、表２において、各種記号の意味は以下の通りである。
◎；異常なし
○；一部分に接合不良又はクラック有り
×；大部分に接合不良又はクラック有り
【０１２３】
＜考察＞
表２の結果から分かるように、実施例１〜７、９〜１２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、優れていることが明瞭である。
【０１２４】
また、表２の結果から分かるように、比較例１〜３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。
【０１２５】
さらに、表２の結果から分かるように、比較例１〜６では、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は少ないことが確認された。さらに、実施例１〜７は、５００回のヒートサイクルでもクラックの発生はなく、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耐クラック性にも優れていることが明瞭である。
【０１２６】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の回路設計方法及びそれを用いた絶縁金属ベース回路基板を用いれば、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の高い混成集積回路ジュールを提供することができ、信頼性が高く産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施例に係る混成集積回路モジュールの平面概略図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面概略図である。
【図３】本発明の混成集積回路モジュールの他の一例を示す断面概略図である。
【図４】本発明の実施例に係る絶縁金属ベース回路基板の導体回路の回路占有率の変動比の分布を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状を示す平面概念図である。
【図６】本発明の比較例に係る混成集積回路モジュールの平面概略図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 表面実装電子部品
２ 導体回路
３ 絶縁層（Ａ）
４ 金属箔
５ 接合材
６ 絶縁層（Ｂ）
Ｌ１ 絶縁金属ベース回路基板内にとりうる最大の矩形形状の一辺
Ａ−Ａ’ Ｌ１に垂直な回路基板断面
Ｗｃ Ａ−Ａ’断面における、導体回路の長さの合計
Ｗｃｎ Ａ−Ａ’断面における、各導体回路の長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設けてなる絶縁金属ベース回路基板であって、
前記絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺に対して、前記一辺の両端から前記一辺の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する前記絶縁金属ベース回路基板の９９の断面のうち前記両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの前記断面を比較した場合に、前記断面の幅全体に対する前記導体回路の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となり、
前記ｍが０以上９以下の整数であり、
前記両端からｍ＋１個目のいずれの前記断面においても、前記導体回路の合計幅が正の値になることを特徴とする絶縁金属ベース回路基板。
【請求項２】
前記絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積全体に対する前記矩形形状の面積の占める割合が６０％以上であ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。
【請求項３】
前記金属箔および前記導体回路が、互いに異種の金属材料または合金材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項４】
前記導体回路が銅または銅合金からなり、前記金属箔がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項３記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項５】
前記絶縁層が絶縁性樹脂組成物からなることを特徴とする請求項３または４記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項６】
前記金属箔の厚みが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項７】
前記絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積が２×１０４ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項８】
前記絶縁層および前記導体回路の上部にさらに第二の絶縁層を設けてなることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか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。
【請求項１】
金属箔上に絶縁層を介して導体回路を設けてなる絶縁金属ベース回路基板であって、
前記絶縁金属ベース回路基板の平面形状の外周に内接する面積最大の矩形形状のいずれかの一辺に対して、前記一辺の両端から前記一辺の長さの１／１００の正の整数倍だけ離れた位置において直交する前記絶縁金属ベース回路基板の９９の断面のうち前記両端からｍ個ずつの断面を除いて、互いに隣接する２つの前記断面を比較した場合に、前記断面の幅全体に対する前記導体回路の合計幅の回路占有率の変動比が、０．３以上３．０以下となり、
前記ｍが０以上９以下の整数であり、
前記両端からｍ＋１個目のいずれの前記断面においても、前記導体回路の合計幅が正の値になることを特徴とする絶縁金属ベース回路基板。
【請求項２】
前記絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積全体に対する前記矩形形状の面積の占める割合が６０％以上であ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。
【請求項３】
前記金属箔および前記導体回路が、互いに異種の金属材料または合金材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項４】
前記導体回路が銅または銅合金からなり、前記金属箔がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項３記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項５】
前記絶縁層が絶縁性樹脂組成物からなることを特徴とする請求項３または４記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項６】
前記金属箔の厚みが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項７】
前記絶縁金属ベース回路基板の平面形状の面積が２×１０４ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項８】
前記絶縁層および前記導体回路の上部にさらに第二の絶縁層を設けてなることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の絶縁金属ベース回路基板。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−３０２１８７（Ｐ２００９−３０２１８７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５２９６５（Ｐ２００８−１５２９６５）
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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