[发明专利]金属基印刷电路板

说明书

一种通过抑制铜离子的溶出而防止电化学迁移的高热导率的印刷电路板。该印刷电路板是金属基印刷电路板，其具有金属基板，绝缘树脂层和铜箔层顺序地层叠在金属基板上。绝缘树脂层包括第一无机填充物和第二无机填充物，其中，第一无机填充物由粒子直径为0.1nm至600nm并且平均粒子直径(D₅₀)为1nm至300nm的无机粒子组成，第二无机填充物由粒子直径为100nm至100μm并且平均粒子直径(D₅₀)为500nm至20μm的无机粒子组成，第一无机填充物和第二无机填充物均匀地分散在绝缘树脂层中。

技术领域

本发明涉及能够防止发生电化学迁移的金属基印刷电路板。

背景技术

印刷电路板是电子装置和电气装置的必要元件。印刷电路板具有多种结构，例如单面印刷电路板、双面印刷电路板以及多层印刷电路板。通过焊接将诸如电阻、电容、电抗器和变压器的设备来组装至印刷电路板。

近来，为了散发在功率半导体或LED设备操作时所产生的热量，包括铜箔层、绝缘树脂层以及金属基板的金属基印刷电路板被越来越多地使用。为了节能，已经越来越多地使用控制电源的功率半导体、和与白炽灯泡相比以更少电力来发光的LED。

例如，金属基印刷电路板具有如下结构：在厚度为约1mm至约2mm的金属基板上顺序地层叠绝缘树脂层和铜箔层，其中绝缘树脂层的厚度为约100μm至约300μm，铜箔层的厚度为约35μm至约140μm。

将通过向环氧树脂中添加诸如SiO₂或Al₂O₃的无机填充物而获得的材料涂覆在铜箔层、PET膜等上来获得作为厚度约50μm的预浸料的绝缘树脂层。一层或多层预浸料层叠在金属基板上，再在其上层叠铜箔层。之后，这些层和板通过热压结合在一起。通过将铜箔层蚀刻为任意布线图案来获得金属基印刷电路板。作为金属基印刷电路板，例如专利文献1中描述的印刷电路板为已知的。

在将功率半导体等安装在金属基印刷电路板上的情况下，金属基印刷电路板能够在功率半导体的操作过程中适当地散热(冷却功率半导体等)。使用绝缘栅门极晶体管(IGBT)、MOS-FET(金属氧化膜半导体场效应晶体管)等作为功率半导体。由功率半导体产生的电功率达到数瓦至数十瓦。为了有效地散热，希望绝缘树脂层具有尽可能高的热导率。

迄今为止通常用于金属基印刷电路板的绝缘树脂层具有约1W/m·K至3W/m·K的热导率。近来，需要具有更高热导率的绝缘树脂层，并且具有改进至约5W/m·K至6W/m·K的热导率的绝缘树脂层已经被开发且被使用。

在具有约1W/m·K至3W/m·K的热导率的金属基印刷电路板的情况下，以大约80％的质量比添加诸如SiO₂或Al₂O₃的无机填充物。为了提高热导率至约5W/m·K至6W/m·K，进而将Al₂O₃等添加到约80％的质量至95％的质量，或添加具有高热导率的无机填充物(诸如BN或AlN)。

通常，所用的绝缘树脂层的厚度为80μm至200μm。电压将被施加在铜箔层和金属基板之间。所施加的电压基于设备用途而变化，例如当使用1200V的IGBT元件时，将约1000V的电压施加至绝缘树脂层。因此，绝缘树脂层应长期提供可靠的绝缘性。

尤其是，需要防止电化学迁移的发生，这是在铜箔层的布线图案中发生的一种绝缘劣化现象。在该现象中，在使用设备的过程中可能发生吸湿或结露，这导致铜箔层的布线图案中的绝缘电阻下降，铜离子从铜箔溶出并通过在对电极上还原而沉积，从而形成导电路径，这导致短路。

电化学迁移还可能发生在金属基印刷电路板的绝缘树脂层中。因此，需要防止电化学迁移。尤其是，在电场强度高的铜箔端部和该端部附近铜离子容易溶出。

现有技术文献

专利文献