專利名稱：金屬基電路板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種散熱性優(yōu)異且即便在高溫下電絕緣性、電可靠性也比較高的金屬基電路板及其制造方法。
背景技術：
在裝載半導體用的電路板中，經(jīng)常存在小型化、高密度組裝化及高性能化的要求，由于裝載于電路板的半導體元件的小型化技術的改良，這樣的電路板正逐年變得小型化。但是，伴隨裝載于電路板的半導體元件的小型化、高性能化、大功率化的進展，如何釋放半導體元件所產(chǎn)生的熱正就成為一個很大的問題，尤其是要求提高在高溫環(huán)境下所使用的電路板的散熱性。對于上述在高溫環(huán)境下使用的電路板，主要使用有陶瓷基電路板。該陶瓷基電路板為一種將由氧化鋁或氮化鋁組成的基板作為支承基板使用，使用敷金屬(metallization)技術，在該支承基板的表面，層疊出形成電路用的導電箔的電路板。該陶瓷基電路板在高溫環(huán)境下的耐久性良好，但存在難以制作大尺寸的制品的問題。并且，該陶瓷基電路板由于陶瓷基板自身比較脆，因此不能用于車載用電子制品上用的電子部件等在振動強烈的狀況下所使用的制品中，另外，也存在材料價格極高、難以降低制品價格的問題。另一方面，以變壓器等電源領域為中心，為了使散熱性優(yōu)異，采用金屬基電路板。對于金屬基電路板而言，需要在金屬板上形成絕緣層，并在該絕緣層上層疊出形成電路用的導電箔。因此，連接于電路的半導體元件所產(chǎn)生的熱，經(jīng)由構(gòu)成絕緣層的樹脂材料傳導至金屬基板，從金屬基板進行散熱。但是，構(gòu)成絕緣層的樹脂由于導熱率低，因此金屬基電路板的散熱會不充分。由此，現(xiàn)狀是，會出現(xiàn)不能將金屬基電路板用于置于高溫環(huán)境下的電子部件中的情況，期待價格低廉的金屬基電路板的散熱性得到提高。因此，目前正在進行各種努力，以提高金屬基電路板的絕緣層的導熱率。例如，嘗試通過使樹脂成分含有球狀且粒度分布廣泛的無機填料65 85體積％，使得向絕緣樹脂層最密集地填充無機填料，由于導熱率高的無機填料彼此在樹脂層中接觸，從而提高散熱性(例如，專利文獻1)。通過該嘗試可以謀求提高無機填料的填充性，使導熱率上升，但無機填料粒子彼此的接觸面積小，實現(xiàn)的導熱率為5W/mK，并不充分。另外，由于絕緣層中樹脂所占的成分量變少，樹脂層變脆，又催生了得到的金屬基電路板的絕緣層的機械強度不充分的新問題。通常，要提高絕緣層的導熱率，必須成為無機填充劑粒子彼此接觸的狀態(tài)。因此，考慮到提高絕緣層的導熱率，必須增加配合量至無機填料接近最密集地填充的構(gòu)造的狀態(tài)。正是由于無機填充劑的配合量所增加的量，造成構(gòu)成絕緣層的樹脂成分量減少。其結(jié)果，絕緣層與金屬基板或者導電箔的粘接性大幅降低。另外，由于樹脂成分量減少，也會產(chǎn)生絕緣層變脆的問題。該問題在使用熱固性環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂作為樹脂成分的情況下變得顯著。由于這樣的絕緣層極脆，因此在對具有這樣的絕緣層的金屬基電路板進行截斷加工時，容易產(chǎn)生絕緣層的碎屑。所產(chǎn)生的碎屑會使加工上的問題變多，如產(chǎn)生的碎屑作為粒子污染基板、或在沖壓時載置于基板上的粒子以凹痕形式損傷基板等。另外，作為現(xiàn)有技術，公開了使用導熱率高的氮化硼、金鋼石、氧化鈹作為無機填充劑、使用環(huán)氧樹脂作為樹脂成分的金屬基電路板(專利文獻2)。但是，如上所述，即便最密集地填充導熱率高的無機填充劑，無機填充劑彼此的接觸面積的提高也極少，大部分的熱通過樹脂層。但是，由于樹脂的導熱率低，熱被樹脂層遮擋。即便為專利文獻2公開的構(gòu)成，樹脂成分也為導熱率低的非晶性的環(huán)氧樹脂，由于該樹脂層熱的傳導被切斷，絕緣層整體的導熱率再高也為12. 4W/mK。另外，作為現(xiàn)有技術，公開有使用雙馬來酰亞胺三嗪(BT樹脂)或聚苯醚的任一者作為樹脂成分，使用氧化鋁或氮化鋁作為無機填充劑的構(gòu)成(專利文獻3)。即便選擇BT樹脂之類的剛性的樹脂，由于樹脂也為非晶性，因此如上所述那樣， 樹脂成分仍然妨礙傳熱路徑，得到的絕緣層的導熱率再高也為7. 5ff/mK左右。另外，作為現(xiàn)有技術，公開有具有下述絕緣層的電子部件基板，所述絕緣層使用顯示出各向異性的、可以熔融形成的熱致液晶聚酯作為樹脂成分，使用導熱率在300° k為 10ff/mK以上的填充劑作為填充劑(專利文獻4)。在該技術中，由于向熔融樹脂中配合了無機填充劑，樹脂的熔融粘度變得極高，所以不能提升無機填充劑的配合量，因此就不能提升絕緣層的導熱率。并且，即便在擠壓成形時，由于樹脂的粘度高，也不能形成出100 200 μ m左右的薄膜。金屬基體基板的絕緣層的厚度優(yōu)選為50 200 μ m,因此，專利文獻4中記載的材料完全不能適用于金屬基電路板的絕緣層。如專利文獻4的實施例1中所公開的那樣，對于液晶聚酯，氧化鋁的配合量比較少，為35容量％，擠壓厚度比較厚，為0. 4mm，導熱率的值比較低，為1. 5W/mK，該問題可以從中得到確認。另外，將顯示各向異性的液晶聚酯進行擠壓成形時，聚合物在擠壓方向上取向，因此，導熱率也在長度方向變高，在厚度方向變低。在金屬基電路板中，在電路中產(chǎn)生的熱以從絕緣層上的電路層縱向(厚度方向)橫穿絕緣層的方式朝金屬基板流動，所以優(yōu)選絕緣層在其厚度方向的導熱率較高。但是，在該專利文獻4的構(gòu)成中，絕緣層的厚度方向的導熱率變低，因此，金屬基電路板的散熱性必然不充分。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開平5-167212號公報專利文獻2 日本特開平7-320538號公報專利文獻3 日本特開平6-188530號公報專利文獻4 日本特公平6_0擬893號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明是鑒于所述現(xiàn)有的實際情況而研發(fā)的，其課題在于提供一種可適用于變壓器或需要高散熱性的用途、具有高導熱率，并且熱穩(wěn)定性及電可靠性高的金屬基電路板。另外，陶瓷基電路板具有耐熱性優(yōu)異的優(yōu)點，但是也存在難以制作大型基板且耐沖擊弱的缺點，對此，本發(fā)明的課題還在于提供一種不具有上述缺點且可以用于與陶瓷基電路板相同的用途領域的、兼?zhèn)淠蜔嵝?、絕緣性和可靠性的金屬基電路板。關于本發(fā)明的金屬基電路板的用途，可以用于汽車用途的基板，可以例示有電動轉(zhuǎn)向控制單元、LED上升顯示器、自動變速機、ABS模塊、發(fā)動機控制控制單元、LED儀表盤。作為其它用途，也可以用于LED照明器具、LED顯示板的背照燈等的基板或電梯、火車等動力系基板。解決課題的手段為了解決上述課題，本發(fā)明的金屬基電路板為具有金屬基板、層疊于該金屬基板上的絕緣層和層疊于該絕緣層上的形成電路用的導電箔而成，其特征在于，所述金屬基板的導熱率為60W/mK以上，厚度為0. 2 5. 0mm，所述絕緣層使用絕緣材料組合物形成，所述絕緣材料組合物為向非各向異性的液晶聚酯溶液中，分散熱導熱率為30W/mK以上的無機填充劑而成。所述構(gòu)成中，優(yōu)選構(gòu)成絕緣層的絕緣材料的導熱率為6 30W/mK。另外，本發(fā)明的金屬基電路板的制造方法為上述本發(fā)明的金屬基電路板的制造方法，其特征在于，具有以下工序絕緣涂膜形成工序，在導熱率60W/mK以上且厚度0. 2 5. Omm的金屬基板的表面涂布包含非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30W/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物，形成絕緣涂膜；絕緣材料層形成工序，干燥所述絕緣涂膜，形成絕緣材料層；絕緣層形成工序，對所述絕緣材料層進行熱處理，使分子量增加而得到絕緣層；層疊工序，在形成于所述金屬基板的表面的所述絕緣層的露出面上密合所述導電箔，構(gòu)成在所述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，在所述層疊工序后，通過加熱所述絕緣層，進行絕緣層、與所述金屬基板及導電箔的粘接。所述本發(fā)明的金屬基電路板的制造方法的其它構(gòu)成的特征在于，具備以下工序絕緣涂膜形成工序，在導電箔的表面涂布包含非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30W/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物，形成絕緣涂膜；絕緣材料層形成工序，干燥所述絕緣涂膜，形成絕緣材料層；絕緣層形成工序，對所述絕緣材料層進行熱處理，使分子量增加，得到絕緣層；層疊工序，在所述金屬基板的表面密合形成于所述導電箔的表面的所述絕緣層的露出面，構(gòu)成在所述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，在所述層疊工序后，通過加熱所述絕緣層，進行絕緣層與所述金屬基板及導電箔的粘接。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的金屬基電路板，由于作為構(gòu)成絕緣層的絕緣材料，將導熱率高的液晶聚合物用作母體材料(母材)，因此，可以大幅提高將來自導電箔的熱傳導至金屬基板的絕緣層的導熱率，能夠最大限地利用金屬基板具有的高散熱性。另外，根據(jù)本發(fā)明的金屬基電路板的制造方法，使用液晶聚酯溶液，該液晶聚合物溶液可以容易地配合大量的無機填充劑，因此，可以在樹脂成分中均等地分散期望量的無機填充劑，其結(jié)果，可以得到高導熱率的制品。進而，根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成絕緣層的母材的樹脂成分自身的導熱率較高，因此，即便減少無機填充劑的配合量，絕緣層的導熱率也維持在較高的狀態(tài)，其結(jié)果，可以同時實現(xiàn)提高絕緣層的導熱性和確保絕緣層的絕緣性及機械強度。因此，通過本發(fā)明得到的制品具有高散熱性，同時機械強度優(yōu)異，因此，也可以應對切斷加工或沖壓加工，可以廉價地得到，可以適用于包括以陶瓷基電路板為主力的領域的廣大領域中。
具體實施例方式如上所述，本發(fā)明的金屬基電路板大體具有3種構(gòu)成要素，S卩，具有金屬基板、層疊于該金屬基板上的絕緣層和層疊于該絕緣層上的形成電路用的導電箔。以下，依次對這些構(gòu)成要素進行詳細說明。(金屬基板)作為本發(fā)明中使用的金屬基板，可以使用導熱率60W/mK以上的金屬板。作為構(gòu)成這種金屬基板的金屬材料，可以舉出鋁、鋁合金、鐵、銅、不銹鋼或者它們的合金、復合化有導熱率高的碳的改性鋁等。該金屬基板的厚度優(yōu)選設為0. 2 5mm。(導電箔)作為用于本發(fā)明的金屬基電路板的導電箔，優(yōu)選銅箔、鋁箔，其厚度優(yōu)選設為 10 400 μ Hio(絕緣層)絕緣層如下得到將后述的特定的絕緣材料組合物涂敷在導電箔或金屬基板的一個表面(粘接面)上，將該涂膜干燥后，對通過干燥得到的絕緣材料層進行熱處理，構(gòu)成絕緣材料層的樹脂成分的分子量通過熱處理而增加。對于沒有形成所述涂膜的另一方的導電箔或金屬基板的層疊，在通過所述熱處理形成絕緣層后進行。另外，用于本發(fā)明的絕緣層可以使用膜狀的以另外構(gòu)件體的形式形成的絕緣層。 此時，在導電箔與金屬基板之間配置膜狀的絕緣層，通過加熱該層疊體實現(xiàn)該絕緣層與導電箔及金屬基板的粘接。關于熱處理，優(yōu)選在溫度250 350°C下進行1小時 10小時。另外，在上述熱粘接時，優(yōu)選將層疊體在厚度方向進行加壓。(絕緣材料組合物)用于形成上述絕緣層的絕緣材料組合物由非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率 30ff/mK以上的無機填充劑構(gòu)成。非各向異性聚酯溶液為將液晶聚酯溶解于溶劑，并根據(jù)必要配合其它的添加劑而成的聚合物溶液。(液晶聚酯)本發(fā)明中使用的液晶聚酯在熔融時顯示光學各向異性，在450°C以下的溫度下形成各向異性熔融體。形成該各向異性熔融體的液晶聚酯具有下述通式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元、下述通式 (2)所示的結(jié)構(gòu)單元和下述通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元。-O-Ar1-CO- (1)-CO-Ar2-CO- (2)-X-Ar3-Y- (3)(式(1)中的Ar1為亞苯基或亞萘基，式O)中的Ar2為亞苯基、亞萘基或下述式 ⑷所示的基團，式⑶中的Ar3為亞苯基或下述式(4)所示的基團，X及Y表示0或NH， X和Y可以為相同的構(gòu)成。另外，鍵合于ΑΛΑι·2及Ar3的芳香環(huán)上的氫原子可以被鹵素原子、烷基或芳基取代。)
-Ar11-Z-Ar12- (4)(式⑷中，Ar11及Ar12分別獨立地表示亞苯基或亞萘基。Z表示0、CO或S02。)上述通式(1) (3)所示的各結(jié)構(gòu)單元的配合比率相對于總結(jié)構(gòu)單元的合計，優(yōu)選通式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元為30.0 45.0摩爾％、通式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元為27. 5 35. 0摩爾％、通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元為27. 5 35. 0摩爾％。另外，本發(fā)明中使用的液晶聚酯優(yōu)選為相對于總構(gòu)成單元含有27. 5 35. 0摩爾％的構(gòu)成單元(a)的聚合物，這里所述構(gòu)成單元(a)是選自來自芳香族二胺的構(gòu)成單元及來自具有羥基的芳香族胺的構(gòu)成單元中的至少一種。特別是作為上述通式(3)所示的構(gòu)成單元，具有上述構(gòu)成單元(a)時，有更良好地得到上述的效果即“在熔融時顯示光學各向異性，在450°C以下的溫度下形成各向異性熔融體”的效果的趨勢。通式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元為來自芳香族羥基羧酸的結(jié)構(gòu)單元，通式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元為來自芳香族二羧酸的結(jié)構(gòu)單元，通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元為來自芳香族二胺或具有酚性羥基的芳香族胺的結(jié)構(gòu)單元。將對這樣的結(jié)構(gòu)單元(1) (3)分別進行衍生的化合物用作單體，通過聚合這些單體，可以得到用于本發(fā)明的液晶聚酯。另外，從得到用于本發(fā)明的芳香族液晶聚酯的聚合反應容易進行的觀點出發(fā)，可以代替上述的單體而使用它們的酯形成性衍生物或酰胺形成性衍生物。作為上述羧酸的酯形成性、酰胺形成性衍生物，例如可以舉有羧基變成促進生成聚酯或聚酰胺的反應之類的酰氯化物、酸酐等反應活性高的衍生物的化合物；能通過酯交換·酰胺交換反應生成聚酯或聚酰胺之類的、羧基與醇類或乙二醇等形成酯的化合物等。另外，作為上述酚性羥基的酯形成性、酰胺形成性衍生物，例如可以舉出通過酯交換反應生成聚酯或聚酰胺那樣的、酚性羥基與羧酸類形成酯的化合物等。另外，作為上述氨基的酰胺形成性衍生物，例如可以舉出如通過酰胺交換反應生成聚酰胺那樣的、氨基與羧酸類形成酯的化合物等。作為上述通式(1) (3)所示的結(jié)構(gòu)單元，具體而言，可以例示下述的結(jié)構(gòu)單元， 但并不限定于此。作為通式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元，例如可以舉出來自選自羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸及4-羥基-4’-聯(lián)苯羧酸的芳香族羥基羧酸的結(jié)構(gòu)單元等，這些結(jié)構(gòu)單元中， 也可以包含2種以上的結(jié)構(gòu)單元。特別優(yōu)選使用具有來自對羥基苯甲酸的結(jié)構(gòu)單元或來自 2-羥基-6-萘甲酸的結(jié)構(gòu)單元的芳香族液晶聚酯。相對于總結(jié)構(gòu)單元的合計，通式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元的配合量為30. 0 45. 0摩爾％，更優(yōu)選為35.0 40.0摩爾％的范圍。通式(1)所示的結(jié)構(gòu)單元超過45. 0摩爾％時，相對于后述的非質(zhì)子性溶劑的溶解性就降低，低于30. 0摩爾％時，有不顯示聚酯的液晶性的趨勢，故均不優(yōu)選。接著，作為通式⑵所示的結(jié)構(gòu)單元，例如可以舉出來自選自對苯二甲酸、間苯二甲酸及2，6_萘二羧酸的芳香族二羧酸的結(jié)構(gòu)單元等，也可以包含這些結(jié)構(gòu)單元中的2種以上的結(jié)構(gòu)單元。從相對于后述的非質(zhì)子性溶劑的溶解性的觀點考慮，尤其優(yōu)選使用具有來自間苯二甲酸的結(jié)構(gòu)單元的液晶聚酯。相對于總結(jié)構(gòu)單元的合計，通式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元的配合量為27. 5 35. 0摩爾％，更優(yōu)選為30. 0 32. 5摩爾％的范圍。
通式( 所示的結(jié)構(gòu)單元超過35.0摩爾％時，有液晶性降低的趨勢。不足27. 5 摩爾％時，有相對于上述非質(zhì)子性溶劑的溶解性降低的趨勢，故均不優(yōu)選。接著，作為通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元，例如可以舉出來自3-氨基苯酚或4-氨基苯酚所例示的具有酚性羥基的芳香族胺的結(jié)構(gòu)單元或來自1，4-亞苯基二胺或1，3-亞苯基二胺所例示的芳香族二胺的結(jié)構(gòu)單元，這些結(jié)構(gòu)單元中，也可以包含2種以上的結(jié)構(gòu)單元。 其中，從涉及液晶聚酯制造的聚合反應性的觀點考慮，優(yōu)選使用具有來自4-氨基苯酚的結(jié)構(gòu)單元的液晶聚酯。相對于總結(jié)構(gòu)單元的合計，通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元的配合量為27. 5 35. 0摩爾％，更優(yōu)選為30. 0 32. 5摩爾％的范圍。通式C3)所示的結(jié)構(gòu)單元超過35.0摩爾％時，有液晶性降低的趨勢，不足27. 5摩爾％時，有相對于上述非質(zhì)子性溶劑的溶解性降低的趨勢，故均不優(yōu)選。另外，優(yōu)選通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元和通式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元實質(zhì)上為等量，但是通過將通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元相對于通式(2)所示的結(jié)構(gòu)單元設為-10摩爾％ +10 摩爾％，也可以控制芳香族液晶聚酯的聚合度。上述芳香族液晶聚酯的制造方法沒有特別的限定，例如可以舉出將對應于通式 (1)所示的結(jié)構(gòu)單元的芳香族羥基羧酸、對應于通式(3)所示的結(jié)構(gòu)單元的具有羥基的芳香族胺、芳香族二胺的酚性羥基或氨基，利用過量的脂肪酸酐?；玫锦；?酯形成性衍生物或酰胺形成性衍生物)，再將得到的?；锖蛯谕ㄊ? 所示的結(jié)構(gòu)單元的芳香族二羧酸進行酯交換(縮聚)而進行熔融聚合的方法等。作為上述?；?，也可以使用預?；玫降闹舅狨?參照日本特開 2002-220444號公報、日本特開2002-146003號公報)。上述?；磻?，脂肪酸酐的添加量優(yōu)選相對于酚性羥基和氨基的合計，為 1. 0 1. 2倍當量，更優(yōu)選為1. 05 1. 1倍當量。脂肪酸酐的添加量低于1. 0倍當量時，有在酯交換(縮聚)時?；锘蛟蠁误w等升華、有易堵塞反應體系的趨勢。另外，超過1.2倍當量時，有得到的芳香族液晶聚酯的著色變明顯的趨勢。上述?；磻獌?yōu)選在130 180°C下反應5分鐘 10小時，更優(yōu)選在140 160°C 下反應10分鐘 3小時。上述?；磻兴褂玫闹舅狒麤]有特別的限定，例如可以舉出乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、異丁酸酐、戊酸酐、特戊酸酐、2-乙基己酸酐、單氯乙酸酐、二氯乙酸酐、三氯乙酸酐、單溴乙酸酐、二溴乙酸酐、三溴乙酸酐、單氟乙酸酐、二氟乙酸酐、三氟乙酸酐、戊二酸酐、馬來酸酐、琥珀酸酐、β -溴丙酸酐等、也可以混合這些2種以上使用。其中，從價格和操作性的觀點考慮，優(yōu)選乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、異丁酸酐，更優(yōu)選乙酸酐。上述酯交換、酰胺交換中，優(yōu)選?；锏孽；鶠轸然?. 8 1. 2倍當量。另外，上述酯交換、酰胺交換優(yōu)選在130 400°C下以0. 1 50°C /分鐘的比例邊升溫邊進行，更優(yōu)選在150 350°C下以0. 3 5°C /分鐘的比例邊升溫邊進行。在上述?；玫降闹舅狨ヅc羧酸或胺進行酯交換、酰胺交換時，為了使平衡移動，優(yōu)選使副產(chǎn)生脂肪酸和未反應的脂肪酸酐進行蒸發(fā)等，蒸餾排除至體系外。
另外，?；磻?、酯交換 酰胺交換也可以在催化劑的存在下進行。作為該催化劑，可以使用作為聚酯的聚合用催化劑慣用的催化劑，例如可以舉出乙酸鎂、乙酸亞錫、四丁基鈦酸酯、乙酸鉛、乙酸鈉、乙酸鉀、三氧化銻等金屬鹽催化劑、N，N-二甲基氨基吡啶、N-甲基咪唑等有機化合物催化劑等。上述催化劑中，優(yōu)選使用N，N_ 二甲基氨基吡啶、N-甲基咪唑等包含2個以上氮原子的雜環(huán)狀化合物(參照日本特開2002-146003號公報)。上述催化劑通常在投入單體類時投入，并非必須在酰化后除去，在沒有除去該催化劑的情況下，可以直接進行酯交換。上述酯交換、酰胺交換的聚合通常通過熔融聚合而進行，但也可以并用熔融聚合和固相聚合。固相聚合可以從熔融聚合工序中提出聚合物，然后，粉碎制成粉末狀或薄片狀后，通過公知的固相聚合方法進行。具體而言，例如可以舉出在氮等惰性氛圍氣下，在20 350°C下，以固相狀態(tài)熱處理1 30小時的方法。固相聚合可以邊攪拌邊進行，也可以不攪拌而在靜置的狀態(tài)下進行。另外，通過具備適當?shù)臄嚢铏C構(gòu)，可以將熔融聚合槽和固相聚合槽設為同一反應槽。固相聚合后，得到的芳香族液晶聚酯可以通過公知的方法進行顆?；?，進行成形即可。上述芳香族液晶聚酯的制造可以使用例如間歇裝置、連續(xù)裝置等進行。另外，作為上述芳香族液晶聚酯，由下述方法求得的流動起始溫度為260°C以上時，在得到的芳香族液晶聚酯與可以成為金屬箔等導電層的基材之間，以及與金屬基板之間，可以得到更高度的密合性，故優(yōu)選。進而，更優(yōu)選上述流動起始溫度為250°C以上300°C以下。如果流動起始溫度為250°C以上，則如上所述，有導電箔及金屬基板分別與芳香族液晶聚酯的密合性進一步提高的趨勢，另一方面，如果流動起始溫度為300°C以下，則發(fā)現(xiàn)有對溶劑的溶解性進一步提高的趨勢。從這種觀點考慮，進一步優(yōu)選流動起始溫度在260°C以上290°C以下的范圍。上述流動起始溫度是指在流動測試儀測定的熔融粘度的評價中，相應芳香族聚酯的熔融粘度在9. SMPa的壓力下變?yōu)?800 · s以下的溫度。另外，根據(jù)1987年發(fā)行的書籍“液晶聚合物-合成 形成 應用-，，(小出直之編、95 105頁、CMC、1987年6月5日發(fā)行)，在1970年代開發(fā)有液晶聚酯樹脂以后，作為液晶聚酯樹脂的分子量的標準，可以使用流動溫度(與本發(fā)明中的流動起始溫度同樣的定義)。作為控制上述芳香族液晶聚酯的流動起始溫度的方法，例如，從熔融聚合工序中提出聚合物，將該聚合物粉碎制成粉末狀或薄片狀后，通過公知的固相聚合方法調(diào)節(jié)流動起始溫度，可以容易地實施。更具體而言，例如，熔融聚合工序后，通過在氮等惰性氛圍氣下，在超過210°C的溫度下、更優(yōu)選220°C 350°C的溫度下，以固相狀態(tài)熱處理1 10小時的方法而得到。固相聚合可以邊攪拌邊進行，也可以不攪拌而靜置的狀態(tài)下進行。例如可以舉出在氮的惰性氛圍氣下不攪拌而在靜置的狀態(tài)下，在溫度225°C、3小時的條件下進行固相聚合的方法。(非各向異性液晶聚酯溶液的溶劑)作為用于將上述的液晶聚酯溶解，得到用于本發(fā)明的非各向異性液晶聚酯溶液的
9溶劑，優(yōu)選使用不包含鹵素原子的非質(zhì)子性溶劑。作為上述不包含鹵素原子的非質(zhì)子性溶劑，例如可以舉出二乙基醚、四氫呋喃、 1，4_ 二噁烷等醚系溶劑，丙酮、環(huán)己酮等酮系溶劑，乙酸乙酯等酯系溶劑，Y-丁內(nèi)酯等內(nèi)酯系溶劑，碳酸亞乙酯、碳酸二丙酯等碳酸酯系溶劑，三乙胺、吡啶等胺系溶劑，乙腈、丁二腈等腈系溶劑，N, N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四甲基脲、N-甲基吡咯烷酮等酰胺系溶劑，硝基甲烷、硝基苯等硝基系溶劑，二甲基亞砜、環(huán)丁砜等硫醚系溶劑，六甲基磷酸酰胺、三正丁基磷酸等磷酸系溶劑等。其中，從上述的芳香族液晶聚酯的溶解性的觀點考慮，優(yōu)選使用偶極矩為3以上5 以下的溶劑，具體而言，優(yōu)選N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四甲基脲、N-甲基吡咯烷酮等酰胺系溶劑，Y-丁內(nèi)酯等內(nèi)酯系溶劑，更優(yōu)選N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)。進而，上述溶劑為1個大氣壓下的沸點為180°C以下的揮發(fā)性高的溶劑時，還具有將包含芳香族液晶聚酯溶液的絕緣材料組合物制成涂膜后，易于從該涂膜中除去溶劑的優(yōu)點。從該觀點考慮，特別優(yōu)選N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)。關于本發(fā)明中所使用的非各向異性液晶聚酯溶液，相對于上述非質(zhì)子性溶劑100 重量份，包含上述芳香族液晶聚酯10 50重量份，優(yōu)選包含20 40重量份。芳香族液晶聚酯低于10重量份時，溶劑量多，在干燥除去時易引起涂膜的外觀不良。芳香族液晶聚酯超過50重量份時，有芳香族液晶聚酯溶液高粘度化的趨勢，操作性下降。對上述溶液組合物中的芳香族液晶聚酯含量而言，從其溶液粘度的平衡考慮，可以在上述范圍適宜地進行最優(yōu)化，但更優(yōu)選相對于非質(zhì)子性溶劑100重量份，芳香族液晶聚酯為 20 40重量份。作為本發(fā)明的金屬基電路板的絕緣層的使用母材的上述液晶聚酯在熱固化前的分子量較小，因此，可以較容易地制成溶液，可以容易地形成涂膜。接下來在制成涂膜后，進行干燥，然后，通過進行熱處理可以使構(gòu)成涂膜的樹脂的分子量增加，其結(jié)果，得到的絕緣層的機械強度優(yōu)異。另外，由于上述液晶聚酯為熱塑性，所以不存在環(huán)氧樹脂之類的熱固性樹脂的保管引起的經(jīng)時變化，因此可以作為工業(yè)制品放心使用。進而，由于為熱塑性，因此，可以使取向多樣，通過采用可充分提高分子量的加熱工藝，可以使震動量子傳導的通路長度更長，因此，可以大幅提高導熱率，同時可以構(gòu)成堅韌且粘接力高的絕緣層。因此，通過將該液晶聚酯用作母材構(gòu)成絕緣層，一方面可以得到滿足金屬基電路板的加工性，另一方面可以得到質(zhì)量方面或電可靠性高的制品。(無機填充劑)作為用于本發(fā)明的無機填充劑，需要選擇30W/mK以上的導熱率和絕緣性優(yōu)異的物質(zhì)。優(yōu)選氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、氫氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼等的粒子。從配合上述非各向異性液晶聚酯溶液而制備的絕緣材料組合物的粘度不會變高， 或易于向液晶聚酯樹脂中密集地填充無機填充劑的粒子的方面考慮，粒子的形狀優(yōu)選球狀。在不為球狀的情況下，優(yōu)選將無機填充劑制成微粉末后，通過粉末噴霧法形成為大致球狀。關于這些無機填充劑，為了提高與樹脂的密合性或分散性，優(yōu)選用表面處理劑對無機填充劑粒子的表面進行處理。作為表面處理劑，優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑、鈦偶聯(lián)劑、鋁或鋯系偶聯(lián)劑、長鏈脂肪酸、異氰酸酯化合物、包含環(huán)氧基或甲氧基硅烷基、氨基、羥基等的極性高分子或反應性高分子等。(金屬基電路板的制造工藝)使上述樹脂成分(液晶聚酯)、上述無機填充劑和根據(jù)需要的其它添加劑溶解、分散于上述溶劑中，制成清漆(絕緣材料組合物)，涂布于金屬箔或金屬基板及其它的基材上，通過加熱除去溶劑形成絕緣層。使上述無機填充劑均勻分散是重要的，因此，例如，首先向溶劑中添加樹脂成分、 硅烷偶聯(lián)劑、鈦偶聯(lián)劑等偶聯(lián)劑和根據(jù)需要的離子吸附劑等，使其溶解分散于溶劑中。然后，添加適當量的無機填充材料，并利用球磨機、3輥、離心攪拌機及珠磨機等將填充劑粉碎，同時，使其分散在樹脂溶液中。得到的絕緣材料組合物的涂布方法可以通過輥涂、棒涂及絲網(wǎng)印刷等進行，也可以連續(xù)式及單板式涂布。通過在連續(xù)式涂布的基材中使用銅箔，可以制成帶絕緣層的金屬導體箔。另外，也可以在單板式涂布中使用鐵、銅及鋁板等。上述構(gòu)成為以絕緣層的形成作為焦點的情況下的本申請發(fā)明的金屬基電路板的制造方法的基本構(gòu)成，但在考慮到包含導電箔、絕緣層及金屬基板這些主要構(gòu)成要素的層疊順序的整體的制造方法的情況下，一般認為有以下3種工藝。(第一工藝)第一工藝具有以下工序絕緣涂膜形成工序，將包含非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30W/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物涂布在導熱率60W/mK以上且厚度0. 2 5. Omm的金屬基板的表面，形成絕緣涂膜；絕緣材料層形成工序，干燥上述絕緣涂膜形成絕緣材料層；絕緣層形成工序，對上述絕緣材料層進行熱處理，使分子量增加得到絕緣層；層疊工序，向形成于上述金屬基板的表面的上述絕緣層的露出面密合上述導電箔，構(gòu)成在上述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，上述層疊工序后，通過加熱上述絕緣層，進行絕緣層、與上述金屬基板及導電箔的粘接。(第二工藝)第二工藝具有以下工序絕緣涂膜形成工序，將包含由非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30W/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物涂布在導電箔的表面形成絕緣涂膜；絕緣材料層形成工序， 干燥上述絕緣涂膜形成絕緣材料層；絕緣層形成工序，對上述絕緣材料層進行熱處理，使分子量增加得到絕緣層；層疊工序，向金屬基板的表面密合形成于上述導電箔的表面的上述絕緣層的露出面，構(gòu)成在上述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，上述層疊工序后，通過加熱上述絕緣層進行絕緣層與上述金屬基板及導電箔的粘接。(第三工藝)第三工藝具備以下工序絕緣層形成工序，將包含非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30W/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物涂布在另外構(gòu)件體的支承基材的表面上，干燥得到的絕緣涂膜，對干燥的絕緣涂膜進行熱處理，使分子量增加，得到絕緣層用的膜；層疊工序，將上述膜狀的絕緣層從上述支承基材上剝離，配置在導電箔和金屬基板之間，構(gòu)成在上述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，通過加熱上述絕緣層進行絕緣層與上述金屬基板及導電箔的粘接。上述各工藝中，通過加熱絕緣層，將其粘接于導電箔及金屬基板，這是因為構(gòu)成絕緣材料組合物的液晶聚酯為熱塑性樹脂，通過熱粘接這樣簡易的方法，會可靠地進行層疊的各層間的粘接。使用上述3種工藝中的任意工藝，也可以制造本申請發(fā)明的金屬基電路板。如以上說明那樣，根據(jù)本發(fā)明，作為絕緣層的母材的樹脂成分，使用導熱性高的液晶聚酯，在其中配合導熱性的無機填充劑，因此，可以大幅提高絕緣層的導熱率。另外，由于作為絕緣層的母材的樹脂成分的導熱率得以大幅提高，就無需過度增加無機填充劑的配合量，還可以增加樹脂成分量，從而提高絕緣層的絕緣性及機械強度。進而，液晶聚酯相對于金屬的熱粘接性優(yōu)異，因此，無需使用粘接劑等的粘接方法的專用于粘接的工序，因此容易制造，可以得到經(jīng)濟效果。由此，本發(fā)明的金屬基電路板由于散熱性高，因此電可靠性高，而且絕緣層的絕緣性及機械強度高，因此，可以作為變壓器等的陶瓷基板的用途中的廉價替代品加以應用。[實施例]以下，對本發(fā)明的實施例進行說明。以下所示的實施例為用于說明本發(fā)明的恰當?shù)睦?，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。[1]液晶聚酯的制造向具備攪拌裝置、轉(zhuǎn)矩計、氮氣導入管、溫度計及回流冷凝器的反應器中投入6-羥基-2-萘甲酸1976g(10. 5摩爾)、4_羥基乙酰苯胺1474g(9. 75摩爾)、間苯二甲酸1620g(9.75摩爾)及乙酸酐2374g(23.25摩爾)。將反應器內(nèi)用氮氣充分置換后，在氮氣流下經(jīng)15分鐘升溫至150°C，保持該溫度回流3小時。然后，邊蒸餾除去蒸餾出的副產(chǎn)生的乙酸及未反應的乙酸酐，邊經(jīng)170分鐘升溫至300°C，將確認到轉(zhuǎn)矩的上升的時刻視為反應結(jié)束，取出內(nèi)容物。將取出的內(nèi)容物冷卻至室溫，用粉碎機進行粉碎后，得到分子量較低的液晶聚酯的粉末。將得到的粉末利用島津制作所的流動測試儀CFT-500測定流動起始溫度，結(jié)果為235°C。將該液晶聚酯粉末進行在氮氣氛中、223°C下，加熱3小時的固相聚合。固相聚合后的液晶聚酯的流動起始溫度為270 °C。[2]液晶聚酯溶液A的制備將上述[1]中得到的液晶聚酯220(^添加在隊^二甲基乙酰胺(DMAc) 7800g中，在100°C下加熱2小時得到液晶聚酯溶液A。該溶液組合物的溶液粘度為320cP。另外，該熔融粘度為使用B型粘度計(東機產(chǎn)業(yè)制、“TVL-20型”、轉(zhuǎn)子No. 21 (轉(zhuǎn)數(shù)5rpm)，于測定溫度23°C下，測定的值。(實施例1)相對于100份的固體成分22%的液晶聚酯溶液A，以體積填充率計配合65%球狀氧化鋁(昭和電工公司制、商品名“AS-40”、平均粒徑11 μ m)制作絕緣材料溶液。將該絕緣材料溶液用離心式攪拌脫泡機攪拌5分鐘后，在厚度70 μ m的銅箔上以約300 μ m的厚度進行涂布。將其在100°C下干燥20分鐘后，在320°C下熱處理3小時。向作為金屬基板的導熱率140W/mK、厚度2. Omm的鋁合金上層疊涂布了絕緣材料組合物的銅箔，在壓力50kg/ cm2、溫度340°C下加熱處理20分鐘，進行熱粘接。將得到的金屬基電路板作為樣品，分別在以下的測定條件下對導熱率、焊料耐熱性、耐電壓性、T剝離強度的各性能進行評價。(導熱率)在基板尺寸30X40mm、焊盤尺寸14X IOmm的基板上以焊料安裝晶體管C2233。該基板背面設置使用導熱性的硅脂，安裝水冷凝裝置，測定供給30W的電力時發(fā)熱的晶體管表面和冷凝裝置的溫度。由熱電阻值=K晶體管表面溫度)_(冷凝裝置表面溫度)}/負載電力而算出。由熱電阻值使用換算式，算出導熱率。(焊料耐熱)在300°C的焊料浴上載置基板尺寸50X50mm、焊盤尺寸25X50mm(殘留右半部分的銅箔)的基板，目視觀察經(jīng)過4分鐘沒有膨脹或剝離，進行評價。(耐電壓)向絕緣油中浸漬試驗片，在室溫下向銅箔和鋁板之間施加交流電壓，測定絕緣破壞的電壓。(T剝離強度試驗)對層疊板的銅箔進行蝕刻，制作形成有寬度IOmm的圖案的樣品，測定基板和銅箔以垂直的方式在50mm/分鐘的速度剝下時的T剝離強度(N/cm)。通過上述各評價方法進行評價，結(jié)果是導熱率為10. 8W/mK、T剝離強度為20. 5N/ cm、耐電壓為4. 5kV、焊料耐熱在300°C下為4分鐘，為合格。(比較例1)代替液晶聚酯溶液A，使用雙苯酚A系環(huán)氧樹脂(Adeka公司制、商品名 “EP4100G”、環(huán)氧當量190) 100份、酸酐系固化劑(Adeka公司制、商品名"EH3326'\酸值 650)85份、作為溶劑的甲苯100份，與實施例1同樣地，以體積填充率計配合65%的氧化鋁，進行攪拌，并涂布于銅箔后進行干燥。不進行熱處理，直接層疊于鋁，并在180°C、50kg/ cm2下加熱1.5小時，進行熱粘接。對得到的金屬基電路板的性能而言，導熱率為3. 4ff/mK,與使用有液晶聚酯的實施例相比，為極低的值。(實施例2)相對于100份的液晶聚酯溶液A，以體積填充率計配合70%的氮化硼(平均粒徑 5 8μπκ水島合金鐵公司制、商品名‘‘HP-40”)，與實施例1同樣地制造金屬基電路板。對得到的金屬基電路板的性能而言，導熱率比較高，為16. 8W/mK，另外，T剝離強度為7. 6N/cm、耐電壓為4. 5kV、焊料耐熱在300°C下為4分鐘，為合格。(比較例2)向比較例1中使用的環(huán)氧樹脂及酸酐固化劑100份中，以體積填充率計配合70% 的氮化硼，通過與比較例1同樣的步驟，制造金屬基電路板。得到的金屬基電路板的導熱率為5. 2ff/mK,與將液晶聚酯用作母材的實施例相比， 為大幅降低的值。
工業(yè)上的可利用性如上所示，本發(fā)明的金屬基電路板由于構(gòu)成絕緣層的母材的樹脂成分自身的導熱率高，因此，即便減少無機填充劑的配合量，也可以將絕緣層的導熱率維持在高的狀態(tài)，其結(jié)果，可以同時實現(xiàn)提高絕緣層的導熱性和確保絕緣層的絕緣性及機械強度。因此，本發(fā)明的金屬基電路板具有高散熱性，同時機械強度也優(yōu)異，因此，也可以應對切斷加工或沖壓加工，可以廉價地獲得，可以適用于包含以陶瓷基電路板為主力的領域的廣泛的領域中。
權利要求
1.一種金屬基電路板，其具有金屬基板、層疊于該金屬基板上的絕緣層和層疊于該絕緣層上的形成電路用的導電箔而成，其特征在于，所述金屬基板的導熱率為60W/mK以上，且厚度為0. 2 5. Omm,所述絕緣層使用絕緣材料組合物而形成，所述絕緣材料組合物為向非各向異性的液晶聚酯溶液中，分散導熱率30W/mK以上的無機填充劑而成。
2.如權利要求1所述的金屬基電路板，其特征在于，構(gòu)成所述絕緣層的絕緣材料的導熱率為6 30W/mK。
3.—種權利要求1所述的金屬基電路板的制造方法，其特征在于，具有以下工序絕緣涂膜形成工序，在導熱率60W/mK以上且厚度0. 2 5. Omm的金屬基板的表面，涂布包含非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30W/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物，形成絕緣涂膜；絕緣材料層形成工序，干燥所述絕緣涂膜形成絕緣材料層；絕緣層形成工序，對所述絕緣材料層進行熱處理，得到絕緣層；層疊工序，在形成于所述金屬基板的表面的所述絕緣層的露出面密合所述導電箔，構(gòu)成在所述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，在所述層疊工序后，通過加熱所述絕緣層，進行絕緣層與所述金屬基板及導電箔的粘接。
4.一種權利要求1所述的金屬基電路板的制造方法，其特征在于，具有以下工序絕緣涂膜形成工序，在導電箔的表面，涂布包含非各向異性液晶聚酯溶液和導熱率30ff/mK以上的無機填充劑的絕緣材料組合物，形成絕緣涂膜；絕緣材料層形成工序，干燥所述絕緣涂膜，形成絕緣材料層；絕緣層形成工序，對所述絕緣材料層進行熱處理，得到絕緣層；層疊工序，在所述金屬基板的表面密合形成于所述導電箔的表面的所述絕緣層的露出面，構(gòu)成在所述金屬基板和導電箔之間設有絕緣層的層疊結(jié)構(gòu)；以及熱粘接工序，在所述層疊工序后，通過加熱所述絕緣層，進行絕緣層與所述金屬基板及導電箔的粘接。
全文摘要
涉及本發(fā)明金屬基電路板為具有金屬基板、層疊于該金屬基板上的絕緣層、層疊于該絕緣層上的形成電路用的導電箔而成的金屬基電路板，其特征在于，所述金屬基板的導熱率為60W/mK以上且厚度為0.2～5.0mm，所述絕緣層使用絕緣材料組合物形成，所述絕緣材料組合物為向非各向異性的液晶聚酯溶液中分散導熱率30W/mK以上的無機填充劑而成。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可以適用于變壓器或需要高散熱性的用途的、具有高導熱率、并且熱穩(wěn)定性及電可靠性高的金屬基電路板。
文檔編號B32B15/09GK102388682SQ2010800149
公開日2012年3月21日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權日2009年4月9日
發(fā)明者伊藤豐誠, 岡本敏, 草川公一, 許斐和彥 申請人:住友化學株式會社, 日本發(fā)條株式會社