JPH0461193A - 金属ベース配線基板の製造方法 - 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］ 本発明は、金属ベース配線基板の製造方法に関する。具
体的にいえば、本発明は、セミアデイティブ法による金
属ベース配線基板の製造方法に関する。

［］背景技術とその問題点］ 近年、電子機器の軽量、薄形、高密度化が進み、こ第１
に使用される電頂部品の高密度化に伴って。

単位面積当りの発熱量は、著しく増大している。

イのため、これらの電子部品を実装する配線基板も、耐
熱性及び放熱性に優れたものが要求されている。これら
の要求を満足するものとして、最近では、鉄、銅、アル
ミニウム等の高熱伝導性を有する金属板をベースとした
プリント配線板が、用いられるようになっている。

従来の金属ベース配線基板の製造方法としては、金属ベ
ースの表面に接着された銅箔を必要部分のみ選択的に残
し、他の部分をエツチングにより溶解除去する、いわゆ
るザブトラクｉ゛イブ法が一般的であった。サブＹ・ラ
クデイブ法によれば、接着剤によって金属ベースの表面
に銅箔を接着させているので、銅箔の剥離強度は強いが
、エツチング時における銅箔のサイドエツチングがある
ため、量産ベースで高密度化パターン回路を製作づるの
が難しかった。また、ザブトラクチイブ法によれば、エ
ラ・ヂング液もｌ＝、　＜は洗浄水を多量に使用″する
ため、排水処理の問題があった。

そこで、必要な部分に選択的に金属を析出させて、導体
回路な作成するア１イディブ注が、高密度回路基板作成
方法として用いられるようになってきた。このアディテ
ィブ法としては、金属ベースの表面に形成された絶縁層
の」−に無電解メッキのみで導体回路を形成するフルア
デイティブ法と、金属ベースの表面に形成された絶縁層
の十に無電解メッキを施し、さらにその１−に電解メッ
キを施１、て導体回路の厚みを得るセミアデイティブ法
どかある。Ｌ記絶縁層どし、では、いずれのアブイブイ
ブ法においでも、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂のうちい
ずれでも使用可能であるが、−射的には、塗布が容易で
、汎用性及び耐熱性のあるエポキシ樹脂が使用されてい
る。

［］発明が解決し、ようとする課題］ 上記アディティブ法は、量産性にすぐれており、微細配
線がｉ］能で、高密度実装用の金属・＼・−ス配線基板
を製作することができ・る６、 しかｌｌ、導体［ｌｌｊ］路は、無電ｑメッキにより絶
縁層の表面（こ定着させられるため、その剥離強度は絶
縁層の利質により強い影響を受ける。つまり、無電解メ
ッキ前（・こ粗化処理な施された絶縁層の表面粗化状態
により無電解メッキ層の付着状態が幻きく変化する。特
（こ、エポキシ樹脂は、表面粗化しにくいので、エポキ
シ樹脂の絶縁層の場合には、絶縁項表面に無＠解メツＡ
が付着ｌ、にくく、このため、ザブ）・ラクデイブ法に
比較すると導体回路の剥離強度が弱いという欠点があっ
た。

また、樹脂ｔａ料は金属材料に比べて熱伝導率か低いた
め、絶縁層としてエポキシ樹脂な用いると金属ベース配
線基板の放熱性が低下し、金属ベースな使用するメリッ
トを牛かずことかできないという問題があった。

本発明は、叙」−４の従来例の欠点に鑑みでなされたも
のであり、その目的とするところは、セミアデイティブ
法による金属ベース配線基板の製造方法において、無電
解メッキ層と絶縁層との接合強度な高めると共に、絶縁
層の熱伝導性を向」゛させることにある。

［課題を解決するだめの手段］ このため、本発明の金属ベース配線基板の製造方法は、
金属ベースの表面に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面
に導電体層な形成した金属ベース配線基板の製造方法で
あって、アルミニウム酸化物やアルミニウム窒化物等の
熱良導性無機充填剤を３０重量％以」−８０重量％以下
の割合で含有するエポキシ樹脂系材料を金属ベースの表
面に塗布して絶縁層な形成した後、絶縁層の表面に粗化
処理を施し、ついで、この絶縁層の表面に無電解メッキ
層を形成し、無電解メッキ層の上に電解メッキ層を形成
することにより導電体層を設けることを特徴としている
。

［作用コ 本発明にあっては、エポキシ樹脂系材料からなる絶縁層
に熱良導性無機充填剤を分散させであるので、強酸等な
用いて絶縁層の表面粗化処理を行なうと、絶縁層内の熱
良導性無機充填剤が溶解して絶縁層に空孔が生じ、ある
いは絶縁層の表面に熱良導性無機充填剤が析出し、絶縁
層の表面が粗化される。この結果、絶縁層の上に無電解
メッキを施すと、表面（こ析出［７た熱良導性無機充填
剤あるいは空孔によるアンカー効果のため、無電解メッ
キ層が絶縁層の表面番ご強固に付着させられ、絶縁層に
エポキシ樹脂が用いられている場合でも物理的に剥離し
にくい導電体層を得るごとができ、大ぎな剥離強度を得
ることができる。

また、エポキシ樹脂系材料からなる絶縁層に熱良導性無
機充填剤を分散させであるので、熱良導性無機充填剤か
ヒー！・ブリッジとなって、絶縁層の熱伝導率が向Ｆ−
する。

なお、上記熱良導性無機充填剤の添加量が、３０重量％
未満であると、熱良導性無機充填剤による熱伝導効果の
改善が弱くなり、８０重量％を超過すると、熱良導性無
機充填剤を含有したエポキシ樹脂系材料を絶縁層に塗布
するのが困難になるので、その添加量は、３０重量％以
上８０重量％以下が好まｌｌ、い。

ｌ、かも、本発明にあっては、セミアデイティブ法（・
こよって金属ベース配線基板を製造１．でいるので、導
電体層の厚みを電解メッキによって得ることができ、無
電解メッキのみによって導電体層の厚みを得るツルアデ
イ戸イブ法に比較すると、任意の／ブみの導電体層を短
い峙ｍ１で形成、することができ、金属ベース配線基板
の生産時間を短縮することができる。

「実施倒置 以下、本発明の実施例を添イは図（・こｒついて詳述す
る。

第１２図（ａ）・〜（ｆ）に小ずものは、セミアデイテ
ィブ法による金属ベース配線基枦１の製造ブ１“ｊセス
である。

このブ１１セス（・こおいては、まず第１図（ｉｌ）に
示すよう（こ、金属ベース２の表面にエポキシ樹脂を主
剤とする絶、縁材料を塗布し、エポキシ樹脂系の絶縁層
３か形成される１、ここで、金属ベース２の材質は、特
に限定されず、鉄、銅などでもよいが、ｖＩ思”で・力
１１ユの容易なアルミニウムが望ましい。エポキシ樹脂
の種類は、特に限定されないが、例えばビスフェアノー
ルＡ型グリシジルニーデル類、クレゾールノボラック類
、フェノールノボラック類が望ましい。エポキシ樹脂の
硬化剤も、ぞの種類を格別限定さ才１ないが、例えばア
ミン系、酸無水物系、潜在性硬イ［′、剤などな使用す
ることかできる。

エポキシ樹脂は、普通、塗布作業を容易にするためケＦ
・ン類、芳香族炭化水素等の有機溶剤で希釈Ｉ、て用い
られ、このエポキシ樹脂には、絶縁性を有する熱良導性
無機充填剤か充填されている。この絶縁性の熱良導性無
機充填剤としては、アルミニウム醇化物（Ａ！２２０．
）やアルミニウム窒化物（ＡＱＮ）か好ま（７い。熱良
導性無機充填剤と１．では、中心粒径が２０〆１１以下
で、純度９９．８％以上の物体が望ましく、中心粒径が
２０ｕｆＴ′ｌよりも余り大とくなると、エポキシ樹脂
が硬化するまでに熱良導性無機充填剤が沈降し易くなり
、導体回路８の剥離強度が低下する。また、熱良導性無
機充填剤の添加量が、３０重量％未満であると絶縁層に
おける熱伝導効果の改善か弱くなり、７５爪量％以上で
は高粘度にな−、〕てエポキシ樹脂を塗布しにくくなり
、８０重量％以Ｉ。になると塗布が困難になる。従って
、熱良導性無機充填剤の添加ｉと１７では１．′３０重
量％以十８Ｏ重量％以下が望ましい。

次いで、金属ベース２の表面に形成された絶縁層３を有
機溶剤やイの蒸気で膨潤させ、さら（こクロム酸などの
強力な酸化剤を用いて絶縁Ｎ３の表面を粗化させる。こ
のとき、エポキシ樹脂中（、丁分散している熱良導性無
機、充填剤が、絶縁層３の表面に析出したり、溶解して
絶縁層３に空孔を発生させたりし、粗化処理が容易にな
り、絶縁層；３の表面粗度が大きくなる。絶縁層３の表
面粗化後、Ｐｄ−３ｎ系アクチベーターで絶縁層３の表
面を活性化させた後、第１図（ｂ）に示すように、無電
解銅メッキあるいは無電解ニッケルメッキにＪ、り膜厚
］、　ｇｎ以下に無電解メッキ層４を析出させる。

この後、電解メッキを選択的に析出させるため、第１図
（ｃ）に示すように、無電解メッキ層４の十にレジスト
材料を印刷し、回路パターンと同じパターンの開Ｌ３６
を右づる厚さ約３５ジ］のレジスト膜５な形成する。こ
のレジスト材判とし２では、特に限定しないが、微細加
工のでとる感光性レジスト材料か適しており、液状、フ
ィルム状、またネガ型、ポジ型どちらでも差り、支えな
い。

次に、第１図（ｄ）に示すように、電解銅メッキを施し
、無電解メッキ層４のレジスト膜５から露出した表面に
銅の電解メッキ層７を析出させ、導体回路８に必要な厚
みを得た後、第１図（ｅ）に示すように、レジスト膜５
を！ｌｌ離させ、電解メッキ層７から露出した無電解メ
ッキ層４をエツチングによって除去１２、第１−図（ｆ
）に示すように、絶縁Ｎ３の−１に無電解メッキ層４と
電解メッキ層７の２層からなる所定パターンの導体回路
８を得る。

このようにして、セミアデイティブ法によって金属ベー
ス配線基板を製作すれば、導体回路の厚みを主として電
解メッキで稼ぐことができるので、無電解メッキのみの
フルアブイブイブ法に比べると、生産時間を短縮（数分
）することがでとる。

また、上記のように、絶縁層内に、Ｍ２Ｏ３やＡＱＮ等
の熱良導性無機充填剤を分散させであると、絶縁層の表
面が粗化され易くなるので、絶縁層の表面に無電解メッ
キ層を形成し、た時に、無電解メッキ層と絶縁層の間の
アンカー効果か強くなり、導体回路の剥離強度を高くす
ることができる。さらに、絶縁層の絶縁性な損なうこと
なく、これらの熱良導性無機充填剤によって絶縁層の熱
伝導率を高めることができ、この結果、金属ベース配線
基板の放熱性が良好となる。例えば、アルミ力（ＡＱ２
０３）の熱伝導率は２０Ｗ／ｍ″にであり、ＳｉＯ□の
熱伝導率は３．３Ｗ／ｍ・Ｘであり、窒化アルミニウム
ＣＡＱＮ）の熱伝導率は１００Ｗ／ｍ−”Ｋであるので
、アルミナや窒化アルミニウム等の物体を絶縁層内に充
填させることにより、絶縁層の熱伝導率を大幅に向上さ
せることができる。特に、アルミ力を用いれば、安価で
、しかも熱伝導率の高い絶縁層を得ることかできる。さ
らに、熱良導性無機充填剤により、金属ベース配線基板
の耐熱性及び耐熱衝撃性が向上する。

なお、上記実施例では、金属ベース配線基板の１９１面
のみに導体回路を形成ｌ、だが、金属・＼−ス配線基板
の両面に導体回路を殺げでもよいのはもちろんである。

。 以下、本発明のより具体的な実施例を２−９の従来例と
比較し、て説明４−る。

（実施例） 慶さ］、　ｍｍのアルミニウム基板な１＼リク１ｉｉＵ
　１１１エタンで悦脂した後、第１表のような組成をイ
アするエポキシ樹脂組成物をドクターブレード法によリ
アルミニウム基板の表面に塗布し、室温で硬化させた後
、さらに］ＢＯ’Ｃで５時間加熱硬化させ、絶縁層を形
成した。

（′以］・余白） 第　　１　　表 次に、絶縁層な形成されたアルミニウム基板を４５℃に
加温したクロム−硫酸溶液中に５分間浸漬して表面粗化
させた後、水で洗浄し、ぞの後希塩酊中に浸漬した。つ
いで、第２表に示す条件で活性化処理■及び活性化処理
■をｌｉ％　ｌ、た。

第　　２　　表 （以下余白） （以下余白） さら（・５゛８、第３表のような条件下で、無電角イ銅
メッキを行ない、絶縁層のトｔ、ｍ　Ｏ、２訓の埠みの
銅薄膜（無電解メッキ層〕を得た６、 第　　３ 表 この後、釦１薄膜の十に溶剤剥離型ドジイン１“ルムを
ラミオ〜す・し、）・ライフィルムの導体回路に相当す
る部分に紫外線を照射［２でパターンを焼き付けた後、
ｌ・リクロロエタン番こ、↓゛リフイルム現像１２、所
望パターンのレジスト膜を形成した。次に、第４表に示
すような電解銅メッキ条イノ４で銅薄膜の上に電解メッ
キを茄し、必要な膜厚の導体回路な得た後、ジクロｒ１
１１メタン（・こよりＬ／シスト膜を剥離させた。

第４表 （以下余白） 最後に、濃度２０　ｇ　／　Ｑの過硫酸アンモニウム溶
液中に数分間浸漬し、電解銅メッキから露出した部分の
無電解銅メッキな剥離させて導体回路を得た。

（従来例１） 厚さ１．　ｍｍのアルミニウム基板に第５表に示すよう
な組成からなる接着剤をドクターブレード法で塗布［１
１、この溶剤を蒸発乾燥させた後、ｌ　８０　’Ｃで２
時間加熱して硬化させ、絶縁層を形成した。

ついで、実施例と同様のセミアブイブイブ法により所望
パターンの導体回路を得た。

第　　５　　表 く第５表のような組成からなる接着剤をドクターブレー
ド法で塗布し、溶剤を乾燥させて絶縁層を形成した後、
３５ｍｍ厚の銅箔を絶縁層に重ね、５ｋｇｆ／　ａｍ　
２の圧力で１８０°Ｃ１２時間加熱圧着させ、銅張り金
属ベース配線基板を得た。この後、塩化鉄によるエツチ
ングにより令同箔をｌツヂングし、サブトラクティブ法
により所望パターンの導体回路を得た。

（実施例、従来例１及び従来例２の比較）上記のように
して実施例、従来例１及び従来例２の金属ベース配線基
板を得た後、それぞれの金属ベース配線基板について、
導体回路の剥離強度、半日耐熱性、配線基板の厚み方向
での熱伝導率、および導体回路の最小配線幅を測定し、
比較した。

結果を次の第６表に示す。

（以下余白） （従来例２） 厚さ１．　ｍｍのアルミニウム基板に従来例１と同じ第
　　６ 表 なお、導体回路の剥離強度の測定法は、ＪＩＳＣ６４８
１５□７項に従った。つまり、アルミニウム基板の表面
に絶縁層を介して導体の層を形成した後、アルミニウム
基板の両側部において、ナイフ切断またはエツチングに
より導体を除去し、第２図に示すように、アルミニウム
基板２１（長さＬ＝１．Ｏｔ）＋ｎｍ、幅Ｗ≧２５＋ｎ
ｍ）の中央部に幅Ｗ＝１０１ＴｌｌＩ＋の導体２２を残
してサンプル２３を用意し、引張試験機によって導体２
２をアルミニウム基板２１と直角な方向に引き剥がした
時の単位幅当たりの最低荷重Ｆを測定した。また、半田
耐熱性は、半田槽内の溶融した（この場合、２６０℃）
半田液中に金属ベース配線基板をｄ）貴Ｉ１、アルミニ
ウム基板と絶縁層の剥離か生したり、オニｆｈ縁層のエ
ポキシ樹脂にクラックが発生ずるまでの時間をより定し
たものである。さらに、配線基板のＩプ７み方向での熱
伝導率の測定は、第３図（・、τ示ずよ・）（、“、下
部を氷水３１に浸；責させたアルミニウム類の櫛型放熱
ブロック３２の１にサンプルの金属ベース配線基板３３
を置き、銅板３４査・介して発熱源３５となるトランジ
スタを！！置して測定のための装置を構成し、発熱源３
５に通電させながら熱雷対３６によって放熱ブロック３
２と発熱ｔｆ、３５との温度差を測定することにより行
い、発熱源１３５の温度を基準とする放熱フロック３２
の１゛昇温（ｍ　”Ｋ　）ど消費電力（Ｖｖ’　）との
比から熱伝導率を求めた。

上記第６表から分かるように、実施例の十田耐熱性は、
同じくセミアデイティブ法による従来例１と同様に、サ
ブトラクティブ法による従来例２と比較１７て２倍もし
くは２倍以十の耐熱時間を有している。さらに、最小配
線幅も、セミアデイティブ法による実施例及び従来例１
は、サブトラクティブ法による従来例２と比較すると、
極めて微細な最小配線幅を達成し２ている。

また、導体剥離強度は、サブトラクティブ法による従来
例２が最も高い。しかし、同じくセミアデイティブ法に
よる実施例と従来例１とを比較すると、実施例では、従
来例１の４倍の剥離強度が得られており、アルミナ粉末
を絶縁層に混入したことによる効果が顕著に表われてい
る。さらに、実施例の金属ベース配線基板の熱伝導率は
、従来例１及び２のそれぞれの熱伝導率の４倍の値を示
しており、熱良導性無機充填剤を分散させたことにより
、大きな熱伝導率が得られた。

従って、絶縁層内に熱良導性無機充填剤を分散させるこ
とにより、優れた特性の金属ベース配線基板を得ること
ができた。

［発明の効果］ 本発明によれば、絶縁層の表面に粗化処理を施すと、絶
縁層の表面に析出もしくは溶解した熱良導性無機充填剤
のため、絶縁層の表面が容易に粗化され、無電解メッキ
時に無電解メッキ層と絶縁層との接合が強固となり、導
体回路の剥離強度？高くすることかできる。また、絶縁
層内の熱良導性無機充填剤により絶縁層の熱伝導率が向
１１、金属ベース配線基板全体の熱伝導性か良好となり
、金属ベース１線基板の放熱性等の特性か−・層良好に
なる。さらに、セミアデイティブ法によって金属ベース
配線基板な製造しているので、＠ナイトエッヂング不安
のない高密度の配線基板を製造することができ、また必
要な厚みの導電体層を比較的短い時間で得ることができ
、生産性を向」−さ−１士ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）　（ｅ）　（ｆ
）は、本発明の一実施例の製造工程を示す概略断面図、
第２図は導体回路の剥離強度測定方法を説明するための
斜視図、第３図は金属ベース配線基板の熱伝導率を測定
するだめの装置を示す正面図である。 ２・・・金属ベース ３・・・絶縁層 ４　・・ 無電解メ ツキ層 ７・・・電解メッキ層 ８・・・導体回路 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属ベースの表面に絶縁層を形成し、この絶縁層
   の上に導電体層を形成した金属ベース配線基板の製造方
   法であって、 アルミニウム酸化物やアルミニウム窒化物等の熱良導性
   無機充填剤を３０重量％以上８０重量％以下の割合で含
   有するエポキシ樹脂系材料を金属ベースの表面に塗布し
   て絶縁層を形成した後、絶縁層の表面に粗化処理を施し
   、 ついで、この絶縁層の表面に無電解メッキ層を形成し、
   無電解メッキ層の上に電解メッキ層を形成することによ
   り導電体層を設けることを特徴とする金属ベース配線基
   板の製造方法。