JPH0416038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放熱性と電気絶縁性ともに優れたプ
リント回路用の放熱性電気絶縁基板の製造方法に
関する。

［従来技術］ 金属板をベースとしたプリント回路用の放熱性
電気絶縁基板の１つとして、アルミニウム、鉄等
の金属板に銅箔等の金属箔を貼り合わせたものが
知られている。この場合、金属板と金属箔間の電
気絶縁性を保つため、ガラスクロス、クラフト紙
等にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させ、
半硬化（Ｂ−stage）の状態になるまで加熱処理
したプリプレグ等の絶縁材を両者の間に挿入す
る、又は、金属板表面を酸化処理し絶縁層を設け
る等の工夫がされている。

しかしながら、金属表面の酸化処理は、外形加
工時に絶縁層である金属酸化物にクラツクが入り
やすい等の欠点がある。一方、プリプレグ等の絶
縁材を挿入する構造は、骨材として用いられてい
るガラスクロス、クラフト紙等により絶縁層の厚
み及び均一性が決まるため、電気絶縁性を保つの
が容易であると共に急速に加熱加圧した場合でも
絶縁層の厚み及び均一性を比較的容易に保つこと
が出来るという利点はあるものの、ガラスクロス
等を用いるため絶縁層の厚みが厚くなると共に熱
伝導率が大巾に悪化し、基板の放熱性が劣るとい
う問題点がある。

放熱性と電気絶縁性ともに優れた放熱性電気絶
縁基板を製造するためのポイントは、金属板と金
属箔との間の絶縁層により電気絶縁性を保ちなが
ら、いかにこの絶縁層を薄く出来るかという点に
あり、この方策の１つとして、プリプレグを用い
ず、極力薄い例えば数10μｍの接着剤層だけで電
気絶縁性を保つことが考えられるが、従来の加熱
加圧方法（例えば所定温度まで昇温後、所定の圧
力で一気に加圧し所定時間保持する方法等）で
は、加熱加圧時に接着剤が溶融するため、加圧成
形機の上下熱盤面の平行度等の加圧条件のわずか
な変動等により、接着剤層の厚さのバラツキが生
じ電気絶縁性を保つことが困難なことが多く、
又、絶縁層の端部では接着剤が流れ出てしまうた
め、特にこの部分で厚みの均一性がなくなるた
め、製品の歩留も悪化するという問題点がある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本発明者等が特に
『プリプレグを用いず、極力薄い接着剤層だけで
電気絶縁性を保つ』という新規な発想について鋭
意検討を行つた結果、接着剤層の加熱加圧方法を
特定の条件下で制御することにより、初めて、基
板全面にわたり均一かつ十分に薄い絶縁層（接着
剤層）を安定して形成出来ることを見い出した。

従つて、本発明の目的は、プリプレグを用いず
接着剤層のみで、基板全面にわたり均一かつ十分
に薄い絶縁層を安定形成し、放熱性と電気絶縁性
ともに優れた放熱性電気絶縁基板の製造方法を提
供することにある。

［発明の構成］ すなわち本発明は、 (1) エポキシ樹脂系接着剤を均一塗布した金属箔
に、金属板を重ね合せた一対を、複数対重ね合
わせて熱処理し、放熱性電気絶縁基板を製造す
る方法において、 (a) 金属箔に予めエポキシ樹脂系接着剤を均一
塗布した後、加熱処理し、Ｂ−stage状態に
する第１の工程、 (b) 接着剤の軟化点より少なくとも５℃以上低
い温度条件下で短時間加圧を行い、前記Ｂ−
stage状態の接着剤層を軟化変形させないで
金属板に物理的に接着させる第２の工程、 (c) 加圧しないで昇温し、前記接着剤層を初期
の厚みを保つたまま変形しない程度まで硬化
させると共に金属板との接着を促進する第３
の工程、 (d) 接着剤のゲル化の終点乃至ゲル化の終点よ
り30℃高い温度範囲に到達した際、再度加圧
処理し、その後一定温度下で加圧することに
より、前記接着剤層の変形を防止しつつ、該
接着剤層を完全に硬化させると共に金属板と
の接着を行う第４の工程、 とからなる放熱性電気絶縁板の製造方法。

(2) 前項(b)の第２の工程において、加圧処理を行
う際、常温乃至接着剤の軟化点より少なくとも
５℃以上低い温度下で、圧力30〜50Kgｆ／cm²(G)
の圧力のもと、10〜30秒間加圧処理する前記１
項記載の放熱性電気絶縁基板の製造方法。

(3) 金属箔として銅箔、アルミニウム箔、ニツケ
ル箔のいずれか１種及び金属板としてアルミニ
ウム板、鉄板、アルミニウム合金板、鉄基合金
板のいずれか１種を用いる前記(1)又は(2)記載の
放熱性電気絶縁基板の製造方法。

(4) エポキシ樹脂の160℃のゲル化時間が10〜30
秒である前記(1)〜(3)記載の放熱性電気絶縁基板
の製造方法。

を提供することにある。

［発明の具体的説明］ 次に本発明の理解を容易にするため具体的かつ
詳細に説明する。

先ず、エポキシ樹脂系接着剤は、ビスフエノー
ルＡ型等の公知のエポキシ樹脂に、硬化剤が配合
されたものである。軟化点50〜80℃、硬化点110
〜150℃、ガラス転移点130〜150℃を有するもの
が好ましい。

用いる金属箔は、厚さ約10〜50μｍの銅箔、ニ
ツケル箔、アルミニウム箔のいずれかである。こ
れらの箔は電解や圧延により製造される。

前記金属箔の片面に、予め20〜40μｍ（±2μ
ｍ）厚みのエポキシ樹脂系接着剤を均一塗布す
る。塗布後80〜150℃で公知の加熱処理（例えば
熱風乾燥処理）し、Ｂ−stage（半硬化）状態に
し、接着剤付金属箔とする。これが本発明の第１
の工程であり、この段階で接着剤層は、均一かつ
十分に薄い状態を保つている。

この際、接着剤は160℃に於けるゲル化時間を
10〜30秒、好ましくは15〜25秒になるように加熱
処理でコントロールすると良い。40秒以上のゲル
化時間のものは、絶縁層（接着剤層）厚さのバラ
ツキが大となる。

一方、金属板としては、アルミニウム、鉄、ア
ルミニウム基合金、鉄基合金のいずれかが代表的
であり、厚さ１〜２mmを有し、金属箔と同じ寸法
即ち約20〜100cm角程度とする。トリクレン等で
脱脂後、化成処理等により表面を粗化することが
好ましい。

前記接着剤付金属箔の接着剤塗布面に、金属板
を重ね合せた対を複数組（３〜６組）重ね合わ
せ、第２〜第４工程の加熱加圧処理を行う。本発
明において、特に、この工程での加熱加圧条件が
重要である。

第１図は、本発明の第２〜第４工程の加熱加圧
プロフイールの一例を示すものである。加圧成形
機の上下熱盤面の間に、クツシヨン材、鏡面板を
起き、これらを介し前記複数組の金属箔−金属板
の対を設置し、常温より加熱昇温させるのである
が、接着剤の軟化点より少なくとも５℃以上低い
温度T₁において、短時間即ち約10〜30秒間、一
旦加圧P₁を30〜50Kgｆ／cm²(G)（以下、特に記載
しない限り圧力はゲージ圧を意味する）の圧力の
もとで行う。これが本発明の第２の工程であり、
前記条件下で加圧することにより、上記第１の工
程で得られた均一かつ十分に薄いＢ−stage状態
の接着剤層を、軟化変形させないで金属板に物理
的に接着させることが出来る。前記温度以上で加
圧を行えば、金属板との密着性は上昇するもの
の、接着剤層が軟化変形し、均一性が失われ、製
品の厚みにバラツキが生じることになる。

その後、該強制加圧を止め、加圧しないでひき
つづき昇温する。これが本発明の第３の工程であ
り、これにより均一かつ十分に薄いＢ−stage状
態の接着剤層を初期の厚みを保つたまま、変形し
ない程度まで徐々に硬化させる（約80％程度ま
で）と共に金属板との接着が促進される。なお、
本工程を加圧しながら行なうと、接着剤層が軟化
変形し、均一性が失われることになる。

そして、接着剤のゲル化の終点（Ｔ(g)と表す）
乃至ゲル化の終点より30℃高い温度範囲T₂に到
達した際、再度加圧P₂を35〜50Kgｆ／cm²の圧力
のもとで行い、その後一定温度下T₃で加圧を行
う。この場合、一定温度下とはゲル化の終点乃至
ゲル化の終点より30℃高い温度範囲を意味する
が、温度T₂において再度加圧P₂を行なつた後そ
のままの温度で加圧を行なつてもよいが、温度が
高いほど硬化時間が短くなるためゲル化の終点よ
り30℃高い温度（Ｔ（ｇ＋30と表す）にできるだ
け近い温度まで昇温することが好ましい。温度
が、Ｔ（ｇ＋30）を超えると接着剤（層）の架橋
度が不均一となり、接着強度等の特性が低下する
傾向があるので好ましくない。

これが本発明の第４の工程であり、前記条件下
で加圧することにより、接着剤層の変形を防止し
つつ十分な硬化を行うと共に金属板との間に必要
な接着強度を行うことが出来る。なお、前記第３
の工程で硬化を約80％程度まで行つているため、
本工程での加圧による接着剤層の変形はわずかな
ものとなる。

以上の第２の工程から第４の工程の具体的な加
熱加圧条件等の一例を記すと以下の通りとなる。

例えば軟化点60℃、ゲル化の終点150℃の接着
剤を使用する際には、温度が室温〜55℃に達する
時（例えば40℃）、約20秒間加圧し（第２の工
程）、その後加圧なしで昇温し（第３の工程）、温
度が150〜180℃に達する時（例えば160℃）、再度
加圧し、その後硬化温度（例えば175℃）に保持
する（第４の工程）、ということになる。

以上説明した様に、本発明の第１〜第４の工程
におけるそれぞれの加熱加圧方法を特定の条件下
で制御して処理することにより、初めてプリプレ
グを用いず接着剤層のみで、厚さ数10μｍの薄い
絶縁層（接着剤層）を均一に全面にわたり精度良
く形成することが出来る。この結果、製品間の層
厚みのバラツキがほとんどなくなると共に、基板
の端部まで均一厚さになることから製品の歩留り
も大巾に向上することになる。

以下に実施例にもとづき効果を説明する。

実施例 １ 35μｍ厚さの電解銅箔（250mm×250mm）に、厚
さ40±2μｍ精度でエポキシ系接着剤を塗布した
後、100℃で熱風乾燥処理し、Ｂ−stage状態と
し、接着剤付金属箔を用意した（第１の工程）。
なお、該接着剤のゲル化時間（＠160℃）は20秒
である。金属板として1.0mm厚さのアルミニウム
板（250mm×250mm）を用い、加圧成形機の上下の
熱盤間に上下各３枚のクツシヨン材を敷き、この
間に、前記接着剤付金属箔と金属板を重ね合わせ
た対を５対重ね合わせて設置し、以下の条件で加
熱加圧処理した。

加熱加圧処理条件； 第２の工程：室温にて40Kgｆ／cm²の圧力で20秒間
加圧。

第３の工程：加圧しないで昇温。

第４の工程：150に到達後、40Kgｆ／cm²の圧力を
かけ、以後180℃まで昇温し、60分間保持。

以上の処理で得られた絶縁基板５対のうち、第
１段、第３段及び第５段目のものの絶縁層厚さを
それぞれ全面（たて、よこ各10mmごと）にわたり
測定した。第２図に結果を示す。全面にわたり厚
さバラツキ3μｍ以内で均一な絶縁層が形成され
ている。

実施例 ２ 接着剤のゲル化時間（＠160℃）が47秒のもの
及びクツシヨン材を上下各１枚を使用する以外は
すべて実施例１に示す材料を用い、かつ加熱加圧
処理条件も実施例１と同一条件とし、絶縁基板を
つくつた。得られた基板（第３段目）の絶縁層厚
さを測定した結果を第３図に示した。第１段、第
３段及び第５段目の絶縁層厚さ（端部から1/5以
内を除いた部分）の測定点36のバラツキは各段と
も8μｍであつた。実施例１に比べ、端部におけ
る厚さが小さくなるものの、中心部分はほぼ均一
な厚さになる。

比較例 １ 実施例２で用いた接着剤及び実施例１で用いた
金属箔並びに金属板を用い、一方加熱加圧処理を
実施例１の第４の工程のみで行い、基板をつくつ
た。各段の絶縁層の両端部からの1/5以内を除い
た部分内の厚さのバラツキは次のようであつた。

第１段目：16μｍ、第３段目：8μｍ、第５段目：
20μｍ。第５段目の絶縁基板の各位置の絶縁層
の厚さの測定結果を第４図に示す。端部の厚さ
が中心部分に比べ、薄くなりしかも中心部分も
厚さのバラツキが大きくなることが理解され
る。

［発明の効果］ 以上示したように、接着剤層の加熱加圧方法を
本発明の特定の条件下で制御することにより、初
めてプリプレグを用いず接着剤層のみで、基板全
面にわたり均一かつ十分に薄い絶縁層（接着剤
層）を安定して形成出来るため、放熱性と電気絶
縁性ともに優れたプリント回路用の放熱性電気絶
縁基板を歩留よく製造することが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法における、第２〜第４の
工程における時間に対する温度及び圧力のかけ方
を示すプロフイールの一例を示している。試料温
度が接着剤の軟化点より５℃以下のときT₁に短
時間加圧P₁を行い、以後昇温後、接着剤のゲル
化終点〜それより30℃高い温度範囲T₂で加圧P₂
を行い、その後一定温度下T₃で加圧を行う。な
お、Ｔ(g)はゲル化の終点の温度、Ｔ（ｇ＋30）は
ゲル化の終点より30℃高い温度を示す。第２図及
び第３図は本発明の方法で製造された絶縁基板の
たて、よこ方向の絶縁層の厚さを示している。第
４図は上記P₁を行わず、P₂のみの加圧を行つた
ときの厚さを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エポキシ樹脂系接着剤を均一塗布した金属箔
   に、金属板を重ね合せた一対を、複数対重ね合せ
   て熱処理し、放熱性電気絶縁基板を製造する方法
   において、 (a) 金属箔に予めエポキシ樹脂系接着剤を均一塗
   布した後、加熱処理し、Ｂ−stage状態にする
   第１の工程、 (b) 接着剤の軟化点より少なくとも５℃以上低い
   温度条件下で短時間加圧を行い、前記Ｂ−
   stage状態の接着剤層を軟化変形させないで金
   属板に物理的に接着させる第２の工程、 (c) 加圧しないで昇温し、前記接着剤層を初期の
   厚みを保つたまま変形しない程度まで硬化させ
   ると共に金属板との接着を促進する第３の工
   程、 (d) 接着剤のゲル化の終点乃至ゲル化の終点より
   30℃高い温度範囲に到達した際、再度加圧処理
   し、その後一定温度下で加圧することにより、
   前記接着剤層の変形を防止しつつ、該接着剤層
   を完全に硬化させると共に金属板との接着を行
   う第４の工程、 とからなる放熱性電気絶縁板の製造方法。 ２ 前項(b)の第２の工程において、加圧処理を行
   う際、常温乃至接着剤の軟化点より少なくとも５
   ℃以上低い温度下で、圧力30〜50Kgｆ／cm²(G)の圧
   力のもと、10〜30秒間加圧処理する特許請求の範
   囲第１項記載の放熱性電気絶縁基板の製造方法。 ３ 金属箔として銅箔、アルミニウム箔、ニツケ
   ル箔のいずれか１種及び金属板としてアルミニウ
   ム板、鉄板、アルミニウム合金板、鉄基合金板の
   いずれか１種を用いる特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の放熱性電気絶縁基板の製造方法。 ４ エポキシ樹脂の160℃のゲル化時間が10〜30
   秒である特許請求の範囲第１項〜第３項記載の放
   熱性電気絶縁基板の製造方法。