JPH04283985A

JPH04283985A - 電気絶縁基板

Info

Publication number: JPH04283985A
Application number: JP3046603A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ikeda; 正樹池田; Masahiro Hiraga; 将浩平賀; Yasuo Mizuno; 水野　康男; Akihiko Yoshida; 昭彦吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1992-10-08

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は印刷配線基板に用いる、
金属基板上にガラス質をコーティングしたホーロー電気
絶縁基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、厚膜ハイブリッドＩＣ基板やプリ
ント回路基板には、アルミナ基板やガラスエポキシ基板
が用いられていた。また最近、金属基材にガラス質層を
被覆した、いわゆるホーロ絶縁基板が開発されている。これら基板はそれぞれ一長一短があり、用途、使用環境
により、使い分けられている。アルミナ基板は耐熱性に
優れるが、機械的強度が弱く、かつ大面積の基板の製造
が困難である。他方、ガラスエポキシ基板は安価で大量
生産に向いているが、耐熱性に問題があり、回路形成に
用いられる材料、例えば回路形成用厚膜ペーストは焼成
温度が８００〜９００℃の材料が一般的であるが、低温
用の厚膜ペーストに限られる。また製品使用環境が４０
０℃以下という制限がある。　　近年、ホーロー絶縁基
板は上記の耐熱性を解決する基板として着目されている
。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】上記のアルミナ基板や
ガラスエポキシ基板にくらべて、ホーロ絶縁基板は、優
れた特徴を有しているにも拘らず、実用的に十分機能し
ているとはいえない。その理由は、ホーロ絶縁基板は、
金属基板上にガラス質をコーティングして形成されるた
め、ガラス質層と金属基板の密着性が特に重要な課題と
なる。なぜならば、ガラス質層の密着性が極端に悪いと
、回路形成用厚膜ペーストを焼成する際に、ガラス層が
剥離したり、使用中に剥離したりして、電気絶縁基板と
しての機能を果たさなくなる。

【０００４】この密着不良を防止する方法として、（イ
）金属基板表面を、ブラスティング処理などにより、表
面に凹凸をつける方法、（ロ）金属基板上にＮｉ、Ｃｏ
などの遷移金属をメッキ処理する方法などが採られてい
る。しかしながら、（イ）の方法は、研削材を金属表面
に吹き付ける際に、金属基材が反りなどの変形を生じ、
電気絶縁基板として好ましくない。また、（ロ）の方法
はメッキ処理設備、排水処理設備などの設備費が増大し
たり、工程が複雑になったりし、コスト高の要因となり
、好ましくない。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するもので
、製造工程が簡便で低コストの密着性のよいガラス質層
を有する電気絶縁基板を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、ステンレス素材表面に溶融アルミニウムメ
ッキを施した金属板に結晶化ガラス質層を形成したもの
である。

【０００７】

【作用】ステンレス板に溶融アルミニウムメッキを施し
て、その上に結晶化ガラス質層を形成して電気絶縁基板
を構成することにより、アルミニウム層がステンレス板
とガラス質層との間にあって緩衝層となり、ガラス質層
の密着性を向上させる。また、ガラス質層を８８０゜Ｃ
で１０分間加熱して結晶化させることにより、ガラス質
層の熱膨張曲線の屈伏点が９００゜Ｃ以上となり、ガラ
ス質層の耐熱性が向上す

【０００８】る。

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。（１）金属基体および前処理工程本実施例に使用される回路基板の金属基体は、ステンレ
ス素材上に溶融アルミニウムメッキを施した基材が用い
られる。この種の基材は、日新製鋼（株）よりアルスタ
ーステンレスの商品名で市販されている。これと似たも
ので、鋼板上に溶融アルミニウムメッキを施したアルス
ター鋼板が市販されているが、５００℃以上で加熱する
と、鋼板とアルミメッキ層が相互拡散し、その結果、ガ
ラス層の密着性が極端に低下し好ましくない。そのため
、本発明の基材は溶融アルミニウムメッキステンレスに
限定される。また、溶融アルミニウム層の目付け量はガ
ラス質との密着性から、２０〜２００ｇ／ｍ２の範囲が
望ましい。

【０００９】ステンレス素材上に溶融アルミニウムメッ
キを施した基材は、図２（Ｃ）に示すように、表面の油
分を除去する脱脂工程のみだけで良い。その理由は溶融
アルミニウムメッキ層はガラス成分、特にアルカリ金属
酸化物あるいはアルカリ土類金属酸化物と反応して、拡
散層を形成しやすいためで、他の方法のように、ブラス
ティング処理やＮｉメッキ処理のような特殊処理が不必
要である。（２）ガラス質の被覆・乾燥・焼成工程ガラス質層の電
気絶縁性、耐熱性、密着性は、本発明に用いられるガラ
ス質は無アルカリ結晶化ガラス（焼成によって、少なく
とも、２ＭｇＯ・Ｂ２Ｏ３の結晶相を析出）で構成され
るほうが好ましい。そのガラス組成は、例えばＳｉＯ２　　　　　７〜２３重量％Ｂ２Ｏ３　　　　１０〜３４重量％ＭｇＯ　　　　１６〜５０重量％ＣａＯ　　　　　　０〜２０重量％ＢａＯ　　　　　　０〜５０重量％ＺｒＯ２　　　　　０〜５　　重量％Ｐ２Ｏ５　　　　　　０〜５　　重量％Ｌａ２Ｏ３　　
　　０〜４０重量％である。

【００１０】さらに、上記の結晶化ガラス質を金属基体
上に被覆する方法として、通常のスプレー法、粉末静電
塗装法、電気泳動電着法などがある。被膜のち密性、電
気絶縁性などの観点から、電気泳動電着法が、最も望ま
しい。

【００１１】この方法は、ガラス粉末にアルコールおよ
び少量の水を加えてボールミル中で約２０時間粉砕、混
合し、ガラスの平均粒径を１〜５μｍ程度にする。得ら
れたスラリーを電解槽に入れて、液を循環する。（１）
の工程で準備された金属基体を、このスラリー中に浸漬
し、１００〜４００Ｖで陰分極させることにより、金属
基体表面にガラス粒子を析出させる。これを乾燥後、８
５０〜９００℃で１０分〜１時間焼成する。これによっ
て、電気絶縁層が得られる。

【００１２】この電気絶縁層は焼成によって、少なくと
も、ＭｇＯ系の結晶相を析出する必要がある。その理由
は図３に示す熱膨張曲線のように、上記組成であっても
、ガラス状態（アモルファス状態）の（イ）の場合、６
００〜７００℃で屈伏点を有する。しかし、これを熱処
理（焼成）し、少なくとも、ＭｇＯ系の結晶相を析出さ
せると、（ロ）のように屈伏点が９００℃以上となり、
耐熱性が向上する。（３）導電回路の形成工程所望により、上記結晶化ガラス質の電気絶縁層上に、図
１に示すように、電極体パターン４が形成される。

【００１３】導電体パターン４の材料は銀、銀−パラジ
ウム、銀−白金、金、銅などの比較的、電気比抵抗の小
さな材料が選択される。

【００１４】パターン形成法はメッキ法、溶射法、スク
リーン印刷法などが考えられるが、結晶化ガラス質の電
気絶縁層と導電回路層の密着性の観点から、スクリーン
印刷法が望ましい。この方法は、所望のパターン形状の
メッシュスクリーンで、導電体インクを印刷、焼成して
導電回路層が形成される。回路パターン層は通常、５０
０〜８５０℃の焼成炉で焼成されるので、電気絶縁層は
耐熱性が要求される。また、回路パターンは時として、
微細パターンが要求されるので、電気絶縁層の表面性は
重要であり、印刷歩留まりに影響を与える。

【００１５】次に具体的な実施例について説明する。（実施例１）図２（Ｃ）の本発明の工程例に従い、日新
製鋼製アルスターステンレス（１００ｍｍ×１００ｍｍ
×０．５ｍｍ、目付け量８０ｇ／ｍ２）の表面を脱脂処
理を施し、上記の組成範囲の結晶化ガラスを用い、厚さ
１００μｍの結晶化ガラス質層を電気泳動法で電着し、
８８０℃で１０分間焼成し電気絶縁基板のサンプルを試
作した。

【００１６】なお、比較のために、図２（Ａ）、（Ｂ）
に示す従来の工程例１，２でも、同様なサンプルを試作
した。この場合、金属基材として、ＳＵＳ４３０を用い
、各工程に従い、図２（Ａ）の場合０アルミナ研削材で
ブラスティング処理を施した後、同様な方法でガラス質
層を形成した。図２（Ｂ）の場合、ＳＵＳ４３０表面を
王水で酸洗処理、Ｎｉメッキ処理した後、同様な方法で
ガラス質層を形成した。

【００１７】これらサンプルについて密着性を評価した
。その結果を（表１）に示す。なお、密着性の評価は、
ＰＥＩ試験法で行い、ガラス層の残存率をパーセンテー
ジで表わした。

【００１８】（表１）の結果から明らかなように、本発
明の電気絶縁基板のガラス質の密着性は従来品よりも優
れ、また、図２から明らかなように、製造工程、製造設
備からみても簡便であり、コスト的にも安価となる。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例２）アルスターステンレスのアル
ミニウム目付け量を各種変化させて、サンプルを試作し
、実施例１と同様に、密着性評価を行った。測定結果を
（表２）に示す。

【００２１】（表２）から明らかなように、アルミニウ
ム目付け量が２０ｇ／ｍ２以下では密着性が悪くなる。また逆に、２００ｇ／ｍ２以上でも、密着性が悪くなり
、好ましくない。

【００２２】以上より、本発明の電気絶縁基板のアルス
ターステンレスのアルミニウム目付け量を２０〜２００
ｇ／ｍ２の範囲にする必要がある。

【００２３】

【表２】

【００２４】（実施例３）ＳＵＳ４３０（１００ｍｍ×
１００ｍｍ×０．５ｍｍ）基材表面に、実施例１と同様
なガラスを用いて、電気泳動電着法、スプレイ法、粉体
靜電法で１００μｍの膜厚に形成、焼成した基板を作製
した。この基板をコインパンチで、径１ｍｍの透孔を開
けたサンプルを試作した。これらの透孔周辺部の絶縁性
を、絶縁耐圧計を用いて、１ｍＡブレークダウン電圧値
を測定した。測定結果を（表３）に示す。

【００２５】表より明らかなように、本実施例の電気泳
動電着法が電気絶縁性にすぐれている。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、アルミニウムの目付量を２０〜２０
０ｇ／ｍ２にして、８８０℃で熱処理して結晶化ガラス
層を形成することにより、密着性と耐圧性に優れたガラ
ス質被覆を実現できる。また、簡便で、量産性、コスト
に優れた電気絶縁基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気絶縁基板の断面図

【図
２】（Ａ）は従来の行程例１のガラス被覆工程図（Ｂ）
は同行程例２のガラス被覆工程図（Ｃ）は本発明の実施
例のガラス被覆工程図

【図３】ガラス質の熱膨張特性を
示すグラフ

【符号の説明】

１　　溶融アルミメッキ層２　　ステンレス素材３　　結晶化ガラス質層４　　印刷配線パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ステンレス板に溶融アルミニウムメッ
キを施した金属基板上に結晶化ガラス質層を形成して被
覆した電気絶縁基板。
【請求項２】　　溶融アルミニウムメッキの目付け量が
２０〜２００ｇ／ｍ２である請求項１記載の電気絶縁基
板。
【請求項３】　　結晶化ガラス質の電気絶縁層が、ガラ
ス粉末を電気泳動電着法によりステンレス板に被着し、
焼成して形成された請求項１または請求項２のいずれか
に記載の電気絶縁基板。