JPH0258295A - プリント回路基板用基材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は各種電子電気機器に使用されるプリント回路
基板の基材の製造方法に関し、特にアルミニウムもしく
はアルミニウム合金を用いたプリント回路基板用基材の
製造方法に関するものである。

従来の技術 周知のようにプリント回路基板は金属や樹脂、セラミッ
クス等からなる板状の基材の上にエポキシ樹脂やポリイ
ミド＃４脂等からなる絶縁性樹脂層を形成し、さらにそ
の上に回路形成のための銅箔等の導電薄膜を形成したも
のである。

近年のｆｃ、ＬＳＩ等の高密度実装化に伴なってプリン
ト回路基板の基材としては放熱性が優れることが従来よ
りも一層強く要求されるようになり、そこで最近のプリ
ント回路基板用の基材としては、熱伝導性が良好で放熱
性に優れ、しかも加工性が良好で曲げ等の変形にも耐え
ることができ、また電磁シールド性に優れる等の理由か
ら、アルミニウムもしくはアルミニウム合金が使用され
るようになっている。

ところでプリント回路基板用の基材には、その上に形成
される絶縁樹脂層との密着性が良好であることか必要で
ある。この密着性が悪ければ、ＩＣ，ＬＳＩなどを回路
に実装するための半田付けの際に、フクレや剥離等の欠
陥が生じたり、回路パターン形成のためのエツチング工
程で塗膜剥離を生じて絶縁性の低下を招いたりする等の
不都合が生じる。しかしながら一般にアルミニウムやそ
の合金は、樹脂との密着性が良好ではなく、特に吸湿下
での耐熱密着性が劣る。そこでアルミニウムもしくはア
ルミニウム合金をプリント回路基板に用いる場合には、
絶縁樹脂層との密着性を高めるために予めアルミニウム
もしくはアルミニウム合金板の表面に表面処理を施して
おく必要があった。

従来プリント回路基板用のアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金板において樹脂との密着性を高めるために行
なっている表面処理としては次のようなものがある。

Ａ：機械的粗面化処理を行なう。

Ｂ：機械的粗面化処理の後、クロム酸系処理を行なう。

Ｃ：化学エツチング処理の後、陽極酸化処理を行なう。

Ｄ：Ｒ械的粗面化処理の後、アミノ系シランカップリン
グ溶剤を塗布する。

Ｅ：架橋型ポリオレフィン樹脂層を設ける。

Ｆ：陽極酸化処理皮膜を設ける。

Ｇ：アルカリエッチングを行なう。

発明が解決しようとする課題 前述のような従来の方法では、ある程度はアルミニウム
もしくはアルミニウム合金板と樹脂との密着性を向上さ
せることができるが、プリント回路基板としては未だ不
充分で、特に吸湿状態での耐熱密着性の改善が不充分で
あり、したがって樹脂との耐熱密着性を確実かつ充分に
改善し得る方法の開光が強く望まれている。

一方、基材として導電性を有するアルミニウムもしくは
アルミニウム合金板をプリント回路基板に用いた場合、
基材に対する表面処理が絶縁性樹脂皮膜の電気絶縁性に
悪影響を及ぼさないようにする必要があるが、前述の各
方法のうち、機械的粗面化処理を施す方法では、粗面化
処理の後の表面の凹凸が大きすぎる場合、絶縁性＃ｆｆ
１皮膜に局部的に薄い部分が生じて電気絶縁性が損われ
ることがある。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、基
本的には、絶縁性！Ｍ脂皮膜との密着性、特に＠湿下で
の耐熱密着性が優れたアルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金製のプリント回路基板用基材を製造する方法を提
供することを目的とするものである。

またこの発明の第２の目的は、絶縁性樹脂とのｖ！ＰＩ
肴性、特に＠渥下での耐熱密着性が優れると同時に、絶
縁性樹脂層の電気絶縁性を損わないようにしたアルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金製のプリント回路基板用
基材を製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。

問題点を解決するための手段 アルミニウム板における樹脂との密着性を向上させるた
めに有効な方法としては、硝酸を主成分とする電解液中
で電解処理して、微小なボア（マイクロポア）をアルミ
ニウム板表面に形成する方法が考えられる。この場合マ
イクロポア中に樹脂が浸入して、いわゆるアンカー効果
によって樹脂とのＩＷ性が向上することが期待される。

しかしながら本発明者等の詳Ｉｌｌな実験によれば、単
に硝酸電解浴中の電解処理だけでは充分な密着性の向上
を図ることが困難であって、硝酸電解浴中での電解！２
！ｌ！理に先立つて、適度なは械的粗面化処理と化学エ
ツチング処理とをその順に施しておくことが、充分な密
着性の向上に極めて有効であることを見出した。また一
方、樹脂との密着性の向上とともに電気絶縁性を重視し
た場合、上述のｂ１械的租面化処理は省略し、硝酸電解
浴中での電解処理に先立って適切な化学エツチング処理
を施しておくことが、電気絶縁性を損わずに樹脂との密
着性を向上させるに有効であることを見出した。

したがってこの出願の第１の発明は、プリント回路基板
用の基材を製造するにあたり、アルミニウム板もしくは
アルミニウム合金板の表面に機械的粗面化処理を施して
Ｒｍａｘが１〜１５ＩＪａの範曲内の粗面とし、次いで
エツチング深さ０．５〜６μｍの化学エツチング処理を
行なった後、硝酸を主成分とする電解液中で直流電解処
理することを特徴とするものである。

またこの出願の第２の発明は、プリント回路基板用の基
材を製造するにあたり、アルミニウム板もしくはアルミ
ニウム合金板の表面にエツチング深さ０．５〜１０顯の
化学エツチング処理を行なった後、硝酸を主成分とする
電解液中で直流電解処理することを特徴とするものであ
る。

作　　　用 第１発明の方法においては、予め所定の板厚に仕上げら
れたアルミニウム板もしくはアルミニウム合金板（以下
これらをＡ１板と総称する）に対して、先ず顆械的粗面
化５１！！理を施す。このように粗面化することによっ
て、Ａ１板の表面積が増加して樹脂との接触面積が増大
するとともに、樹脂を被覆した際に樹脂にアンカー効果
が生じて、樹脂の密着性が向上する。この機械的粗面化
処理は、９８３１！後の表面のあらさがＲｍａｘにして
１〜１５伽の範囲内となるように行なう必要がある。Ｒ
ｍａｘが１趨未満では粗面化による樹脂との密着力向上
の効果が得られず、一方Ｒｍａｘが１５顯を越えれば樹
脂との接着力は向上するが、凹凸が大き過ぎるために、
絶縁樹脂層の薄い部分が生じて絶縁不良が生じるおそれ
がある。したがってＲｍａｘが１〜１５珈の範囲内とな
るように機械的粗面化処理を施すことによって、電気絶
縁性を損なうことなく、樹脂との密着性を向上させるこ
とができるのである。なおこの機械的粗面化処理の具体
的方法としては、エアブラスト、ボール研磨、ブラシ研
磨、ホーニング等のいずれを適用してもよいが、生産性
を考慮すればエアブラストが好ましい。

１械的粗面化処理を施した後のＡ１板には、化学エツチ
ング処理を施す。この化学エツチング処理を行なうこと
によって、機械的粗面化処理で生成された表面加工層や
研摩屑等が除去される。化学エツチング処理を行なわな
い場合には、Ａ１板の表面加工層や研摩屑が樹脂と濡れ
にくいため、樹脂に塗布抜けやボイドが生じやすく、樹
１１１７層のフクレ等の原因となる。また、電解処理前
に化学エツチングを施さなければ、電解時に形成される
ボアが不均一となって均一な密着性が得られなくなる。

したがって樹脂層との均一な優れた密着性を青るために
は、電解処理前に化学エツチング処理を行なっておくこ
とが必要である。

この化学エツチング９８理におけるエツチング吊（エツ
チング深さ）は、０．５〜６珈の範囲内とする必要があ
る。０．５畑未満では、上述のような効果が得られず、
一方６趨を越えれば、機械的粗面化処理により形成され
た凹凸の先端が丸みを帯びたり、微細な凹凸が消失した
りして、凹凸の密度が低下してしまうため、樹脂層の密
着力向上効果が低下してしまう。なおこの化学エツチン
グは、通常はＮａＯＨあるいはＫＯＨ等を用いたアルカ
リエツチングとすることが望ましく、またエツチング時
間 述のようなエツチング吊が得られるように定めればよい
が、好ましくは液温は３０〜７０℃、濃度は１〜２０ｗ
ｔ％、時間は１〜１２０秒程度と程度。

なお上述の化学エツチング処理の後には、スマット（溶
解残漬）を除去するためのデスマット処理を塩酸、硫酸
等を用いて行なっても良い。

次いで硝酸を主成分とする電解液中で直流電解処理を施
す。この直流電解処理により、Ａ１板の表面には平均径
１〜１０顯程度のマイクロポアが形成される。したがっ
て樹脂被覆工程においてこのマイクロポア中に樹脂が浸
透することによって、強固なアンカー効果が生じ、前述
の１械的粗面化による効果および化学エツチングによる
効果との相乗的な効果によって、樹脂の密着性、特に耐
熱樹脂密着性が著しく向上する。ここで、電解液として
塩酸、硫酸、シュウ酸、クロム酸等を用いたのでは、マ
イクロポアが形成されないか、または形成されてもマイ
クロポア径が小さいため樹脂が深く浸透せず、したがっ
て上述の効果が得られない。一方交流電解を用いた場合
、電解中にマイクロポア中にＡＩ（ＯＨ＞２を主成分と
するスマットが付着し、樹脂の密着性向上を阻害する。

したがりて電解処理は硝酸を主成分とする電解液中での
直流電解とする必要がある。

なおこの電解処理で使用する硝酸電解溶液中には、塩酸
、ＴｉＡ酸、燐酸等の無機酸が少量添加されていても良
い。但しその添加量は０．１１％未満が望ましい。０．
１ｗｔ％以上ではボア形状が崩れ、樹脂の密着性がかえ
って低下するおそれがある。また電解溶液の濃度は０．
５〜ｉｏｗｔ％程度が好ましい。

濃度が０．５％未満では単位面積当りのボア形成数が少
ないため充分な密着性向上効果が得られず、一方１０ｖ
ｔ％を越えれば皮膜の溶解が激しくなってボアが形成さ
れなくなるおそれがある。電解処理時の浴温は３０〜７
０℃が好ましい。７０℃を越えれば♂解が激しくなって
ボアが形成されず、また３０℃未満では液抵抗が高くな
って高電圧が必要となり、実操業には不向きとなる。。

さらに電解電圧は３０Ｖ以下が望ましい。３０Ｖを越え
れば溶解が激しくなって、局所的溶解不均一や粗大ボア
形成が生じやすく、不適当である。また電解時間は１〜
２０秒程度程度当である。１秒未満では充分な数のボア
が形成されないため樹脂の密着性向上効果が得られず、
一方２０秒を越えればボア径が大きくなり過ぎるため不
適当である。

以上のように、第１発明の方法においては、機械的粗面
化処理と、化学エツチング処理と、ｖＩＩ酸浴中での直
流電解とを、その順に行なうことによって、樹脂との優
れた密着性を得ることができる。

すなわち、機械的粗面化ｑ８理による比較的大きな凹凸
に、硝酸浴中での直流電解による微細なボアとが重畳さ
れて、大きなアンカー効果が得られ、しかも電解処理前
に化学エツチング処理を行なっておくことによりボアが
均一に形成されるため、ボア形成によるアンカー効果が
均一に作用し、なおかつ化学エツチングｆｆ１ｙＪ！に
より樹脂層との濡れも良好となり、これらが相乗的に作
用して、均一でかつ充分な密着力が得られる。

一方第２発明の方法は、樹脂との密着力とともに電気絶
縁性をも重視したものであって、この場合は第１発明の
方法と異なり、機械的粗面化処理を施さずに、先ず化学
エツチング処理を行ない、その俊硝酸を主成分とする電
解液中にて直流電解を施す。

第２発明の方法においては、最初に行なう化学エツチン
グ処理によって、Ａ１板の圧延中に生じた表面加工層や
、酸化皮膜などが除去される。化学エツチング処理を行
なわない場合には、Ａ１板の表面加工層や酸化皮膜が樹
脂と譜れにくいため、樹脂に塗布抜けやボイドが生じや
すく、樹脂層のフクレ等の原因となって樹脂の密者不良
を招く。

また、電解処理前に化学エツチングを施さなければ、電
解時に形成されるボアが不均一となって均一な密着性が
（７られなくなる。したがって樹脂層との均一な優れた
密着性を得るためには、電解処理前に化学エツチング処
理を行なっておくことが必要である。この化学エツチン
グ処理におけるエツチング屋（エツチング深さンは、０
．５〜１０顯の範囲内とする必要がある。０．５ａ１１
未満では、上述のような効果が臀られず、一方１０ｍも
エツチングすれば表面加工層や酸化皮膜は充分に除去さ
れてしまうから、１０＃を越えてエツチングする必要は
ない。

なお化学エツチング処理は第１発明の場合と同様に通常
はＮａＯＨあるいはＫＯＨ等を用いたアルカリエツチン
グとすれば良く、またエツチング時間 なエツチング吊が得られるように定めれば良いが、好ま
しくはＷＲ潟は３０〜７０℃、濃度は１〜２０ｗｔ％、
９８理時間は１〜１２０秒程度と程度。なおこの化学エ
ツチング処理の後には、第１発明の場合と同様に、溶解
残漬を除去するためのデスマット処理を塩酸、硫酸等を
用いて行なっても良い。

化学エツチング処理の後には、第１発明の場合と同様に
、硝酸を主成分とする電解液中で直流電解処理を施す。

この直流電解処理により、Ａｌ板の表面には平均径が１
〜１０励程度で板面に対して垂直なマイクロポアが形成
される。このボアは、陽極酸化処理により形成されるボ
アに比べて大径であるから、樹脂被覆工程においてこの
マイクロポア中に樹脂が浸透しやすく、したがって強固
なアンカー効果が生じ、樹脂の密着性、特に耐熱樹脂密
着性が著しく向上する。また機械的粗面化処理により生
じた凹凸と異なり、元の板の板面に対して凹部のみが形
成されるから、絶縁性樹脂の薄い部分が生じることがな
く、したがって電気絶縁性に悪影響をおよぼすおそれが
ない。ここで、電解液として塩酸、硫酸、シュウ酸、ク
ロム酸等を用いたのでは、マイクロポアが形成されない
か、または形成されてもマイクロポア径が小さいため樹
脂が深く浸透せず、したがって上述の効果が得られない
。一方交流電解を用いた場合、電解中にマイクロポア中
にＡＩ（０ト（）２を主成分とするスマットが何者し、
ＩｆＡ脂の富者性向上を阻害する。

したがって電解処理は、硝酸を主成分とする電解液中で
の直流電解とする必要がある。

なおこの電解処理で使用する硝ｉ！電解溶液中には、第
１発明の場合と同様に、塩酸、［！２、′ｌＡ酸等の無
機酸が０．１％未満の少量添加されていても良い。また
電解溶液の濃度も第１発明の場合と同様に、０．５〜１
０ｗｔ％程度が好ましく、さらに電解処理時の浴温も第
１発明の場合と同様に３０〜７０℃が好ましい。また電
解電圧は２０Ｖ以下が望ましい。

２０Ｖを越えれば局所的溶解不均一や粗大ボア形成が生
じやすく、不適当である。さらに電解時間は１〜２０秒
程度程度当である。１秒未満では充分な数のボアが形成
されないため樹脂の密着性向上効果が得られず、一方２
０秒を越えればボア同士が繋がってしまい、凸部が生じ
てしまうから、絶縁樹脂層の薄い部分が生じて電気絶縁
性に悪影響をおよばずおそれがあり、不適当である。

以上のように、第２発明の方法においては、化学エツチ
ング処理と、硝酸浴中での直流電解とを、その順に行な
うことによって、絶縁樹脂層による電気絶縁性を損うこ
となく、樹脂との優れた密着性を得ることができる。す
なわち、硝酸浴中での直流電解による微細なボアによっ
て樹脂のアンカー効果が得られ、しかも電解処理前に化
学エツチング処理を行なっておくことによりボアが均一
に形成されるため、ボア形成によるアンカー効果が均一
に作用し、なおかつ化学エツチング処理により樹脂層と
の濡れも良好となり、これらが相乗的に作用して、均一
でかつ充分な密着力が得られ、しかも機械的粗面化処理
を行なわないため粗面化処理による凹凸が電気絶縁性に
悪影響をおよぼすこともない。

実施例 先ず第１発明による実施例１，２およびそれに対する比
較例１〜３を示す。

［実施例１、実施例２］ ＪＩＳ　Ａ１１００−Ｈ２４材からなる板厚１１ｉのＡ
１仮について、機械的粗面化処理としてエアブラスト処
理を施した。このエアブラスト処理における研揺剤とし
てはモランダム＃２２０を用い、その噴射圧力は３ｋ（
＋／ｃｉとした。エアブラスト処理の後の表面粗さ（Ｒ
ｎａｘ）を第１表中に示す。次いで４０℃の１０ｗｔ％
ＮａＯＨ水溶液を用いて化学エツチング処理を行なった
。このときのエツチング童は０．５趨である。その後、
６０℃の１０ｗｔ％硝酸水溶液を用いて、直流電解処理
を行なった。電解処理条件を第１表中に示す。

［比較例１］ 約２同様なＡ１板について、前記同様にｎ械的粗面化処
理としてのエアブラスト処理を行なった。

このエアブラスト処理の条件は実施例１，２の場合と同
様である。なお化学エツチング処理および電解処理は行
なわなかった。

［比較例２］ 前記同様なＡ１仮について、前記同様に機械的粗面化処
理としてのエアブラスト処理を行なった。

このエアブラスト処理の条件は実施例１，２の場合と同
様である。次いで実施例１．２と同様に、４０℃の１０
ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液を用いてエツチングｆｉ　０．５
７４の化学エツチング処理を行なった。なお電解処理は
行なわなかった。

［比較例３、比較例４］ 前記同様なＡ１板について、前記同様に機械的粗面化処
理としてのエアブラスト処理を行なった。

このエアブラスト処理の条件は実施例１，２の場合と同
様である。次いで化学エツチング処理は行なわずに、直
ちに直流電解処理を行なった。この電解処理は、実施例
１．２の場合と同様に６０℃の６ｗｔ％ｆ１４酸水溶液
を用いて第１表に示す電解条件で行なった。

［性能評価１） 以上の実施例１．２および比較例１〜４の！ａ！！Ｊｌ
を施した各Ａ１板の表面に、絶縁樹脂層としてエポキシ
樹脂４脂を４０＃の厚さで塗布し、その上に３５℃厚の
電解銅箔を貼り付け、ホットプレスにより１６５℃ｘ９
０ｎｉｎ加熱圧肴した。その後５５ｉｎ　ｘ　２５１１
ｉの大きさに切断し、耐熱１！！Ｉ肴性試験片とした。

各試験片について、オートクレーブ中にて１２１℃×１
６時間吸湿させた後、２６０℃の半田浴上に浮べた。そ
の後銅箔を引き剥がして、アルミの露出面積により、樹
脂に対するＡ１板の耐熱密着性を評価した。その結果を
第１表中に示す。なお密着性の評価は、アルミの露出面
積が０％の場合を○、０％を越え５０％未満の場合を△
、５０％以上の場合を×で示した。

第１表 第１表に示すように、機械的粗面化処理としてのショツ
トブラスト処理と、化学エツチング処理と、硝酸電解浴
中での直流電解処理とをその順に施した第１発明の実施
例によれば、絶縁樹脂層との耐熱密着性が著しく優れた
プリント回路基板用Ａ１基板が得られることが明らかで
ある。

次に第２発明による実施例３〜５および比較例５．６を
示す。

［実施例３〜５］ 実施例１．２で用いたと同様なＡ１板について、４０℃
の１０Ｗ【％Ｎ　ａ　ＯＨ＊溶液を用いて化学エツチン
グ処理を施した。このときの化学エツチング量を第１表
中に示す。次いで２ｗｔ％硝酸水溶液を用いて直流電解
を行なった。このときの電解浴温は第２表中に示すとう
りであり、また電解時間は２秒、電解電圧は５■である
。

［比較例５］ 前記同様なＡ１板について、化学エツチングを施さずに
、２１％硝酸水溶液を用いての直流電解を行なった。こ
のときの電解浴温は第２表中に示すとうりであり、また
電解時間は２秒、電解電圧は５■である。

［比較例６］ 前記同様なＡＩ板について、４０℃の１０ｗｔ％ＮａＯ
Ｈ水溶液を用いて化学エツチング処理を施した。

このときの化学エツチング量を第２表中に示す。

なお電解処理は行なわなかった。

［性能評価２］ 以上の実施例３〜５および比較例５，６の処理を施した
各Ａ１板の表面に、絶縁樹脂層としてエポキシ樹脂を４
０ＩＪＩｎの厚さで塗布し、その上に３５翔厚の電解銅
箔を貼り付け、ホントプレスにより　１６５℃ｘ９０１
Ｉｉロ加熱圧肴した。その後５５ｕｘ　２５ｎｒａの大
きさに切断し、耐熱密着性試験片とした。

各試験片につりで、オートクレーブ中にて１２１℃×１
６時間吸湿させた後、２６０℃の半田浴上に浮べた。そ
の後銅箔を引き剥がして、アルミの露出面積により、樹
脂に対するＡｉ板の耐熱密着性を評価した。また電気絶
縁性に関して、ＪＩＳ　Ｃ６４１３１にしたがって耐電
圧を調べた。その結果を第２表中に示す。

得ることができる。

第２表 発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、第１発明の方法に
よれば、絶縁性樹脂層との密着性、特に吸湿下での耐熱
密着性に優れたアルミニウムもしくはアルミニウム合金
製のプリント回路基板用の基材を得ることができる。

また第２発明の方法によれば、絶縁性樹脂層ｉ層との耐
熱密着性が優れると同時に、絶縁性樹脂層の電気絶縁性
を損わないようにしたアルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金製のプリント回路基板用の基材を得ることができ
る。

第２表に示すように、化学エツチング処理と硝酸電解浴
中での直流電解処理とをその順に施した第２発明の実施
例によれば、絶縁樹脂層との耐熱密着性が良好でしかも
絶縁樹脂層の電気絶縁性を損なうことのないプリント回
路基板用Ａ１基板を出願人　スカイアルミニウム株式会
社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム板もしくはアルミニウム合金板の表
   面に機械的粗面化処理を施してＲｍａｘが１〜１５μｍ
   の範囲内の粗面とし、次いでエッチング深さ０．５〜６
   μｍの化学エッチング処理を行なつた後、硝酸を主成分
   とする電解液中で直流電解処理することを特徴とするプ
   リント回路基板用基材の製造方法。
2. （２）アルミニウム板もしくはアルミニウム合金板の表
   面にエッチング深さ０．５〜１０μｍの化学エッチング
   処理を行なつた後、硝酸を主成分とする電解液中で直流
   電解処理することを特徴とするプリント回路基板用基材
   の製造方法。