JPH0436499A

JPH0436499A - 電気絶縁装置用絶縁基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0436499A
Application number: JP13958790A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kobayashi; 小林　光雄
Original assignee: Nippon Kinzoku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kinzoku Co Ltd
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2534793B2

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］本発明は、例えば混成集積回路のような電気装置用絶縁
基板の製造方法に関する。

［従来技術］従来、混成集積回路用基板のような電気装置用絶縁基板
には、電気絶縁性の優れたセラミック基板が主に用いら
れている。しかし、セラミックは機械的強度、とくに抗
折力が弱く、加工することができない。またセラミック
基板は、基板が太きくなるにしたがって、平坦度が悪く
なり、このためセラミックで大型の基板を作ることは困
難である。

このためセラミック基板に代えて金属基体を用いること
が幾つか提案されている。特願昭６２３０３７５６号は
、クロム１０〜３０重量％に必要によりアルミニウム０
．０５〜７重量％、シリコン０．０５〜５重量％、チタ
ン０．１〜３重量％などを添加した金属基体を、水素を
含む還元雰囲気中で加熱処理して、鉄酸化物を含まない
皮膜を形成し、ついでこの基体の一部または全部にガラ
ス絶縁層を形成する電気装置用絶縁基板の製造方法を開
示している。

電気装置用の基体にガラス絶縁層を形成する公知の方法
には、スクリーン印刷法がある。この印刷法により、ス
ルーホールを有する基体にガラス絶縁層を形成する場合
、まず、基体の一面にある鉄酸化物を含まない皮膜の上
にペスト化した或いはスラリー化したガラス質物質を印
刷し、ついでレベリングし、次ぎにガラス質物質を真空
引きしてスルーホール内にガラス質物質を移動せしめ、
このことによりスルーホール内にガラス質物質を被覆せ
しめ、これを乾燥後焼成する。そしてまた基体の他面に
ついても同様の工程を繰返す。

この方法では、基板のスルーホール内壁にガラス絶縁層
を被覆するために、ガラス質物質の真空引き工程が必要
であり、しかもこの工程は、スルーホールの径寸法や位
置により、作業が困難な場合がある。さらにこの方法で
得られる絶縁基板は、ガラス厚が４０μｍで、スルーホ
ール部の耐電圧が最大５００Ｖ程度と低い問題がある。

そこで、本発明者は、電気泳動法に着目した。

しかし、電気泳動法は、基体が導電性でないと有効に働
かない問題がある。この場合、一般に、金属表面にＮｉ
めっき処理がなされる。

［発明が解決しようとする技術的課題］本発明は、上記
事情に基づいてなされたもので、その目的とするところ
は、ＢＡ皮膜が導電性を有することに着目し、基板のス
ルーホール内壁などに、簡単な工程でガラス絶縁物を被
覆でき、しかち得られた絶縁基板のスルーホール部の耐
電圧が高い方法を提供することである。

［課題を解決する手段及び作用］本発明の電気絶縁装置用絶縁基板の製造方法は、ステン
レス鋼等の金属基体を水素を含む還元雰囲気中で加熱処
理して、金属基体表面に鉄酸化物を含まない皮膜を形成
する工程と、この金属基体に形成された皮膜上の少なく
とも一部に電気泳動法によりガラス絶縁層を形成する工
程とを具備している。

本発明では、まず金属基体１を用意する。好適な金属基
体１は、加工性、耐食性、耐熱性がいずれも優れたもの
であるのがよく、その組成は、クロム１０〜３０重量％
と残部鉄及び不可避的不純物からなる合金を基本とする
。この組成にアルミニウム０．０５〜７重量％又はシリ
コン０．０５〜５重量％をさらに添加した合金でもよい
。またクロム１０〜３０重量％とアルミニウム０６０５
〜７重量％とチタン０．１〜３重量％と残部鉄及び不可
避的不純物からなる合金を挙げることができる。これら
合金で、クロムの添加範囲を上記範囲にした理由は、含
有量か少なすぎると上記効果が発揮されず、また多すぎ
ると材料の加工性が悪くなるためである。

アルミニウム、シリコン、チタンについても同様のこと
がいえる。この金属基体は、金属学的組織の違いによっ
ても本発明の効果にほとんど影響を与えないため、その
金属学的組織はとくに限定されない。例えば、圧延組織
のものでも、焼鈍組織のものでも有効である。

ついでこの様に準備された金属基体を、水素を含む還元
雰囲気中で加熱処理して、金属基体表面に、導電性が劣
化しない程度の、鉄酸化物を含まない皮膜２を形成する
。水素を含む還元雰囲気は、例えばアンモニアの分解に
よって形成される水素と窒素との混合雰囲気であり、か
つ加熱処理は鉄酸化物が鉄と窒素とに分解する露点以下
でおこなう。この加熱処理により得られた鉄酸化物を含
まない皮膜は、いわゆるＢＡ皮膜で、金属基体が鉄−ク
ロム系合金であるにもかかわらず、鉄酸化物を含まず、
場合によってはクロム酸化物をも含まず、主にアルミニ
ウム酸化物など、酸素分圧の解離度の低い酸化物からな
る。この皮膜とガラス質絶縁物層との密着性は、金属基
体とガラス質絶縁物層との密着性よりも良好で、その結
果金属基体とガラス質絶縁物層の密着性、とくに高温で
の加熱を繰返した時の密着性を向上させることができる
。この様な優れた密着特性を有するのは、この皮膜（酸
化物）の緻密性が高く、金属基体から鉄分がガラス層内
に拡散することがないためと発明者は推定している。鉄
酸化物を鉄と酸素とに分解するために、すなわち皮膜に
鉄酸化物を含ませないために、還元雰囲気の露点を好ま
しくは一２０℃以下、特に好ましくは一４０℃以下とす
るのがよい。この様に低い露点で加熱処理することによ
り、形成される皮膜をアモルファスが多く、結晶質の少
ない構造とすることも出来、好適である。

なお、皮膜のアモルファス化は、金属基体の成分、皮膜
形成時の雰囲気、皮膜形勢後の冷却速度、及び加熱処理
温度を制御することによりおこなわれる。加熱温度は、
５００〜１２００℃、特に好ましくは８００〜９００℃
とするのがよい。処理時間は短くても良く、所定の温度
に達していることが重要である。しかし、金属基体を高
温、例えば９００℃以上の温度に長時間さらすと、材料
の加工性が劣化するので、この点に注意を要する。この
様に還元雰囲気で生成された皮膜は、厚さが１００〜２
００人で、絶縁性にならず、半導体的な電気伝導性を有
している。

ついでこの皮膜の上の一部または全部に電気泳動法によ
りガラス絶縁層３を形成する。ここでは、上記皮膜が半
導体的な電気伝導性を有しているため、電気泳動法の有
効適用が可能となる。とくに金属基体のスルーホールの
内壁をガラス絶縁層で良好に被覆することができる。

なお、基板が小さい場合、電気泳動法のみによりガラス
絶縁層を形成することも可能であるが、基板が大きい場
合、電気泳動法によりスルーホールの内壁にガラス絶縁
層を形成し、それ以外の箇所については、スクリーン印
刷法で被覆するようにするのが効率的である。

［実施例コクロム１５重量％、アルミニウム４重量％、残部鉄およ
び不可避的不純物からなる厚さ０．４ｍｍの金属基体（
２５，４■ｍＸ２５．４＋ｍ）を用意し、これを水素７
５容量％−窒素２５容量％の混合雰囲気中、露点−４０
℃、温度８７０℃で３０秒間加熱処理して、金属基体表
面にＢＡ皮膜を形成した。この皮膜の厚さは、約２００
人であり、鉄及び鉄酸化物がなく、アルミニウム酸化物
を主体とする緻密なアモルファス構造であった。

また、ガラス懸濁液を作成した。まず、日本電気硝子社
製の結晶化ガラス（ＧＡ−３０：商標名）を用意した。

この成分は、Ｍｇ０ＳＢａｏが６５〜７０重量％、Ｓｉ
Ｏ２、Ｂ２Ｏ３が３０〜３５重量％で、密度３．３４ｇ
／口３、熱膨張率１３５Ｘ１０−７／’Ｃ１軟化点（結
晶前）７６５℃、結晶化焼成温度（結晶化）８５０℃、
誘電率７．８である。この結晶化ガラス２００ｇをイソ
プロピルアルコール５００ｃｃとともに２１１ボールミ
ルにて、２４時時間式粉砕し、平均粒径２〜３μｍまで
細かくしてスラリーとした。このようにして得られたス
ラリーを分散剤と混ぜてガラス懸濁液を作製した。

ついで、電着槽の底部にスターシーを配置するとともに
、槽内両側に対電極を配置し、この中に上記ガラス懸濁
液を入れ、さらに上記ＢＡ皮膜を形成した金属基体を上
記対電極の間に位置させた（金属基体と対電極との間隔
二１５〜２０ｍｍ）。そして金属基体をマイナス、対電
極をプラスとしてＤＣ電圧１００〜３００ｖを１分間印
加し、ついで、金属基体と対電極との電圧を０として、
金属基体を１〜２１■／秒の引上げ速度で上昇させて、
ガラス懸濁液から引出した。この金属基体を乾燥後、８
５０℃ＸＩＯ分の大気焼成をおこなって、本発明の絶縁
基板を製造した（結晶質系のガラス絶縁層の厚さ４０μ
ｍ）。

この方法で得られた、基板のスルーホール内壁を観察し
たところ、内壁全てにガラス絶縁層が被覆されているこ
とが分かった。

また、スルーホール部の耐電圧を測定したところ、ＩＫ
Ｖ以上であった。さらに、表面粗さを測定した結果、０
，３〜０，４Ｒａμｍであり、この絶縁基板上に導体ペ
ースト、回路、抵抗などを良好にスクリーン印刷するこ
とができた。

比較例１スクリーン印刷法でガラス絶縁層を形成した以外、上記
実施例と同じ条件で絶縁基板を製造した。

そのスルーホール部の耐電圧を測定した結果、最大５０
０ＶＬかなかった。

比較例２金属基体表面に、鉄酸化物を含まない皮膜を形成した後
、さらにテンパー処理して絶縁皮膜を形成し、これに対
して上記実施例と同じ条件でガラス絶縁層を形成して絶
縁基板を製造した。

この絶縁基板上に導体ペースト、回路、抵抗などをスク
リーン印刷しても、これらを形成することができなかっ
た。

実験例次ぎに実施例の基板と比較例２の基板上に回路を形成し
て、その導体、抵抗の回路特性を調べた。

その結果を表１に示す。

表１　　回路特性を被覆することが出来る。しかも、ガラス絶縁層の表面
は、厚膜回路形成に必要な表面平滑性が得られる。また
、金属露出部があっても、耐食性、耐熱性が強く、再焼
成時に耐え得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる絶縁基板の概略断面図である
。１・・・金属基体、２・・・皮膜、３・・・ガラス絶縁
層出願人代理人　弁理士　鈴江武彦［発明の効果］以上説明したように、本発明で得られる皮膜番よ、絶縁
体にならない皮膜なので、電気泳動法１こよりこの皮膜
上にガラス絶縁層を形成すること力（できる。この結果
、電気泳動法を利用してもめつき処理が不要であり、従
来のスクリーン法でｊ！被被覆ることが出来なかった金
属基体のスルーホール壁箇所にも良好にガラス絶縁層を
形成して、二二手続補正書平成　年３、８ル８日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属基体を水素を含む還元雰囲気中で加熱処理し
て、金属基体表面に、鉄酸化物を含まない皮膜を形成す
る工程と、この金属基体に形成された皮膜上の少なくと
も一部に電気泳動法によりガラス絶縁層を形成する工程
とを具備してなる電気絶縁装置用絶縁基板の製造方法。