JPH0461194A - 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プ５法に関する。

具体的にいえば、本発明は、ツルアデイ戸イブ法による
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、これに
使用される電子部品の高密度化；こ伴−１）で、中１位
面積当りの発熱量は、著しく増大［、でいる。

そのため、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
の要求を満足づるものとし、て、最近では、鉄、銅、ア
ルミニウム等の高熱伝導ｉ生を有Ｊる金属板をベー　ス
としたプリン）・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迅ｊノ法どＬ５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、
いわゆるサブトラファイブ法が一般的であった。サブト
ラクティブ法によれば、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
か、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、量産ベースで高さ度仕パターン囲路を製作する
のがＭ［、か−った。′ｆ＋た、ザブト、ラタディブ法
によれば、エヅザ゛・ダ液もしくは溝−浄水を多量に使
用するため、排水処理の問題があった。

イこて、８俊な部分（・、、″選択的に金属な析出させ
て、導体回路を作成゛づるアゾイブイブ法か、高密度回
路基板作成方法どして用いられるようになってきた。二
〇）アゾイブイブ法どしては、金属へ一スの表面しこ形
成された絶縁層の土に無電解メツキのみて導体回路を形
成するフルアデイティブ法と、金属ベースの表面に形成
された絶縁層の上（こ無電解メツキを加ｉし、さら（こ
子の士に電解メツキな施して導体回路の厚みを得るセミ
アデイティブ法どかある。−に記絶！ｔＮど［、ては、
いずれのアゾイブイブ法においても、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、−船釣
には、塗布が容易で、汎用性及び耐熱性のあるエボキ゛
５・樹脂が使用されている１、 「発明が解決し、ようとする課題」 上記アゲイディゾ法は、量産性しこずくれており、微細
配線か可ＴｆＨ−〇’、高富度実裳用の金属・＼、−ス
配線基板を製作することかできる。

１、かじ、導体回路は、無電解メツキにより絶縁層の表
面に定着させら才するため、モのｆｆｌ＋離強度は絶縁
層の杓質により強い影響を個ける。つまり、無電解メツ
キｉＦｉに粗化処理を施された絶縁層の表面粗化状態に
より無電解メツキ層の（ｔ　Ｍ状態か〕ζきく変化する
。特に、エボキう・払１月りは、表面粗化しにくいのて
、７〕−ボキシ樹脂の＃Ｉ７：縁層の場合には、絶縁層
表面に無電解メツキか何着しにくく、このため、→ノプ
トラクゲ゛イブ法（・、−比較すると導体回路の剥離強
度が弱いという欠点かあ−）た、。

また、樹脂材料は金属材料（、，比べて熱伝導率か低い
ため、絶縁層と１７でエポキシ樹脂に用いると、金属ベ
ース配線基板の放熱性が低下し、金属へ一スを使用する
メリッ）・を生かずことかできないという問題があった
。

本発明は、叙十の従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、フルアディディヅ法番
、°よる金属ベース配線基枦の製造方法において、無電
解メツキ層と絶縁層との接合強度を高めると共に、絶縁
層の熱伝導性を向Ｉ−させること（工ある。

［゛課題を解決するための手段］ 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１％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、ドクターブレード
法によって金属ベースの表面に塗布して絶縁層？形成し
た後、絶縁層の表面に粗化処理を施し１、ついで、この
絶縁層の表面に無電解メツ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］ 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、強酸等を
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か析出Ｌ　、柁
・縁層の表面か粗化される１、この結果、絶縁層の丑に
無電解メ・・ツキを施ずと、表面に析出した熱良導性無
機充填剤あるいは空孔によるアンカー効果のため、無電
解メツキ層が絶縁層の表面に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ことかでき・、大きな剥離強
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が
ヒートブリッジとなって、絶縁層の熱伝導率が向上する
。

なお、」−１熱良導性無機充填剤の添加量か、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
の改善か弱くなり、８０重量％を超過すると、熱良導性
無機充填剤を含有［７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％以下が好ましい。

さらに、本発明（・ｒあ−〕ては、ツルア戸イガイフ法
＋、Ｔよって金属ベース配線基板を製造り、でいるので
、導電体層の厚みを無電解メツキのみ（・こよ−〕て得
ており、無電解メツキと電解メツキによって導電体層の
厚みを得るセミアデイティブ法のように電解メツキ用の
設備が必要なく、製造管理が簡易となる利点がある１、 シカモ、エポキシ樹脂系材料をドクターブレード法によ
って金属ベースの表面に塗布したので、膜厚の均一な絶
縁層を得ることができ、さらに低粘度のエポキシ樹脂系
材料を用いた場合でも膜厚の大きな絶縁層を形成するこ
とかできる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図（ａ）〜ｉｄ）＋こ示すものは、フルアデイティ
ブ法【こよる金属ベース配線基板１の製造プロセスであ
る。

このプロセスにおいては、まず第１図（ａ）に示すよう
（こ、金属ベース２の表面にエポキシ樹脂を」−剤とす
る締縮５層材料をドクターブシ・−ド法に４１、−〕て
塗痛シ５、エポキシ樹脂系の絶縁層３が耳、二成される
。ここて、金属ベース２の矛イ質ば、特に限定されず、
鉄、銅などでも、Ｊいが、１加−て卯］−の容易なアル
ミニウムが望まｌ、い。絶’Ｒ騎３ｔ、−用いるエポキ
シ樹脂の種類は、特（パ′限定ざ１＋ないが、例えばビ
スフＪ７′−ルＡ型クリうシル丁：　＝　５−１．類、
クレゾールノボラック類、フコノールノボラック類が望
ましい。了二ボキシ樹脂の硬化剤も、イ〜の種類を格別
限定されないが、例文ばアミン系、酔態水物系、潜在性
硬化剤なと゛な使用することができる。エポキシ樹脂は
、普通、塗布作業を容易にするためグトン類、芳香族炭
化水素等の有機溶剤で希釈して用いられ、このエポキシ
樹脂には、絶縁性を塙するμ）良導性無機充填剤が充填
されでいる。

この絶縁性の熱良導性無機充填剤としでは、アルミニウ
ジ−酔化物（ＡＱ２ｏわやアルミニウム窒化物（ＡＱＮ
）か好ま［、い。熱良導性無機充填剤どしては、中心粒
径か２００Ｊｎ以下で、純度９９．８％以上の粉体が望
ましく、中心粒径が２ｏｕＪ１］よりも余り太ぎくなる
と、エポキシ樹脂が硬化するまで心、“熱良導性無機充
填剤か沈降し易くなり、導体回路７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３における熱伝導効果の改善が弱く
なり、７５重量％以上では高粘度になってエポキシ樹脂
を塗布しにくくなり、８０重量％以上になると塗布が困
難になる。従って、熱良導性無機充填剤の添加量として
は、３０重量％以上８０Ｍ量％以下が望ましい。また、
第２図に示すように、溶剤で希釈したエポキシ樹脂な主
剤とする絶縁層Ｈ料８をドクターブレード９を用いて金
属ベース２の上に塗布しているので、膜厚の均一な絶縁
層３を形成することができる。しがも、低粘度の絶縁層
オ、（料８を用いた場合でも、厚みのある絶縁層３を得
ることができ、確実な絶縁を行なわせることがでとる。

ライフ、無電解メツキを選択的に析出させるため、第１
図（ｂ）に示すように、スクリーン印刷により絶縁層３
の上にレジストインキを印刷し、１００℃で１０分間加
熱硬化させ、回路パターンと同じパターンの開［］５を
イｊする厚さ約２Ｑｇｍのレジスト膜４を形成する。こ
の１／ジス）・インキと【２゛こは、スグレン系樹脂、
シリコーレ樹脂どＣｒ・、ｐｂな主成分とする無機−ｔ
々化君物か用いられる１、この後、絶縁層３のしシスト
膜・羊から露出１．でいる部分を有機溶剤やその蒸気で
膨潤させ、さらにりＩコム酸などの強力な酸化剤を用い
て絶縁層３の露出部分の表面を粗化処理し、回路パター
ンに合わせて絶縁層３の表面を粗化させる。このとぎ、
エポキシ樹脂中に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、溶解して空孔を発生させ
たりし、絶縁層の表面が粗化され易くなる。

こうじで絶縁層３の表面を粗化させた後、Ｐｃ１−３【
１系アクザ・＼−ターで絶縁層３の露出部分を活性化さ
せ、ついで、クエン酔３０ｇ、濃塩耐２８０ｍＱを溶解
させてＩＱの溶液としたＰｄ脱離液（こ２０°Ｃで５分
間浸漬させ、水洗してレジスト膜４上のＰｄを除去する
。この後、第１図（Ｃ）に示すように、無電解銅メツキ
を行ない、導体回路７に必要な膜厚（２０ｕＩｎ以−ｈ
）が得られるまで銅を析出させ、無電解メ・ツキ層（３
を形成”づる。

ついで、水洗乾燥後、第１図（ｄ）に示すように、トリ
クｒ−７（：１１工タシ番こてレジ゛ス）・膜４を除去
し、回路パターンの導体回路７を得る。

このようじして、フルアブイブイブ法によって金属ベー
ス配線基板を製作すれば、導体回路の厚みを無電解メツ
キのみにより得ることかできるので、無電解メツキと電
解メツキを併用するセミアデイティブ法のように、電解
メツキの設備か必要な（、製造設備を簡明（・こするこ
とかでき、工稈旨理も容易（こできる。また、上記のよ
うに、絶縁層内に、ＡΩ２０３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ツキ層を形成し
た時しこ、無電解メツキ層と絶縁層の間のアンカー効果
が強くなり、導体回路の剥離強度を高くすることがでと
る３、さらしこ、絶縁層の絶縁性を損なうことなく、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
高めることかでと、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１、よ゛、アルミナ（ＡＱ２０
わの熱伝導率は２０　Ｗ／ｍ′にであり、５１０２の熱
伝導率は３　、３　Ｗ　７Ｉｍ　′に−Ｃあり、窒化ア
ルミニウム（ＡＱＮ）の熱伝導率は１００Ｗ／ｍ−γで
あるので、アルミナや窒化アルミ、−ラム等の粉体な絶
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」・させることができる。

特（ご、アルミ力を用いれｌよ、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・ス配線基板の耐熱す１及
び耐熱衝撃性が向上する。

なお、」記実施例では、金属ベー・ス配線基板の片面の
みに導体回路を形成したが、金属ベース配線基板の画面
に導体回路を設けてもよ（＼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つの従来例と比
較して説明する。

（実施例） 厚さ１［ｌ′１Ｉ１１のアルミニウム基板をトリクロロ
エタンで脱脂した後、第１表のような組成を有するエポ
キシ樹脂組成物をドクターブレード法によりアルミニウ
ム基板の表面に塗布１２、室温で硬化させた後、さらに
１６０　’Ｃで５時間加熱硬化させ、絶縁層を形成した
。

第　　１ 表 次に、し・シストインキ（朝日化学研究断裂、ＭＴＡ〜
５０９）をスクリーン印刷によって絶縁層の上に塗布［
７，１００°Ｃで］、０分間加熱硬化させ、所定パター
ンのし・シスト膜（２０即１厚）を得た。。

この後、レジスト膜を形成されたアルミニウム基板を４
５°Ｃ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、その後希塩酸中に浸漬
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■な施した。

第　　２　　表 （以下余白） さらに、第３表のような条件下で、レジメ）・膜の上の
Ｐｄを除去した。

第　　３ 表 ・つしゾτ、第４表のような条件■で、無電解銅メツキ
な行ない、絶縁層の土（・、”２０即１の（雫３〕六の
無電解銅メツキ層を得た。

第　　・４ 表 （以下余白） ごう［７て、無電醒メッヤのみにより、必要な膜厚を得
た後、水洗及び乾燥の処理を行ない、ｌ・リクロロ、了
−タンにてレジスト膜を除去し、導電回路を作成した６
、 （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付静電塗装等のｈ法で塗布し、この
溶剤を蒸発乾燥させた後、１８０　’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
様のフルアデイティブ法により所望パターンの導体回路
な得た。

第　　５　　表 を得た。この後、塩化鉄によるエツチングにより銅箔を
・エツチングし、ザブトラクチイ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］及び従来例２の比較）Ｅ−Ｍｅのよ
うにし、゛Ｃ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ｈ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、半田耐熱性、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
７則定し、比較した。

結果を次の第６表に示す。

第　　６　　表 （従来例２） 厚さ］、　ｍｍのアルミニウム基板に従来例１と同じく
第５表のような組成からなる接着剤な塗布し、乾燥させ
て絶縁層を形成した後、３５ｍ厚の銅箔を絶縁層に重ね
、５　ｋｇ　ｆ／　ｃｍ　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なお、導体
回路の剥離強度の測定法は１．Ｊ　Ｉ　ＳＣ６４８１５
，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
の両側部会こおいて、プイソ切断またはエツチングによ
り導体を除去Ｌ２、第３図に示すように、アルミニウム
基板２１（長さＩ、＝Ｊ、００ｍ１１１、幅Ｗ≧２５ｍ
ｎ＋）の中央部をこ幅Ｗ１、Ｏｍｍ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２２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１７た。また、半田耐
熱性は、平田槽内の溶融した（この場合、２６０“Ｃ）
半田液中に金属ベース配線基板を浸漬し、アルミニウム
基板と絶縁層の剥離が生じたり、絶縁層のエポキシ樹脂
にクラックが発生するまでの時間を測定したものである
。さらに、配線基板の厚み方向での熱伝導率のｉｔｌ、
ｌＩ定は、第４図（こ示すように、下部な氷水；３１に
浸漬させたアルミニウム類の櫛型放熱ブ「１ツク３２の
４−にサンプルの金属ベース配線基板３３を置ぎ、銅板
３４を介して発熱源３５となるｌ・ランジスタな載置し
て測定のための装置を構成し、発熱源３５に通電させな
から熱電対；３６によって放熱フロック３２と発熱源３
！′）との温度差を測定するごとにより行い、発熱！３
５の温度を基準とする放熱ブＩ−７ツク３２の１−昇温
度（ｍ　’Ｋ　）と消費電力（Ｗ）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、実施例の半田耐熱性は、
同じくフル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ど比較して２倍もしく
は２倍以」−の耐熱時間を有している。さらに、最小配
線幅も、フル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な達成している。

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、同じくフルアデイティブ法に
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Ｉ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、表面粗化処理により絶縁層の表面に析
出もしくは溶解した熱良導性無機充填剤のため、無電解
メツキ時に無電解メツキ層と絶縁層との接合を強固にで
き、導体回路の剥離強度を高くすることがでとる。また
、絶縁層に熱良導性無機充填剤か分散させられているの
で、絶縁層の熱伝導率が向上し、金属ベース配線基板全
体の熱伝導性が良好となり、金属ベース配線基板の放熱
性が一層向上する。しかも、フルセミアデイティブ法に
よって金属ベース配線基板の表面に導電体層を形成して
いるので、サイドエツチング不安のない高密度の配Ｍ基
板を得ることができ、また電解メツキの設備が不要であ
るので、設備コストが安価になると共に工程管理も容易
になる。

さらに、ｌボキシ樹脂系材料をドクターブレード法によ
って塗布して絶縁層を形成しているので、均一な厚みの
絶縁層を形成することができ、また厚い膜厚の絶縁層を
形成することも容易にでとる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）は、本発明の一
実施例の製造工程な示す概略断面図、第２図は同上にお
ける絶縁層の塗布方法を示す概略図、第３図は導体回路
の剥離強度測定方法を説明するだめの斜視図、第４図は
金属ベース配線基板の熱伝導率を測定するための装置を
示す正面図である。 ２・・・金属ベース ３・・・絶縁層 ６・・・無電解メツキ層 ７・・・導体回路 （ｂノ （Ｃ） 第 図 第１頁の続さ′ ０発　明　台 尾 林

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、ドクターブレード法によ
   って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ツキ層を形成する
   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。