JPH07245457A

JPH07245457A - 金属配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07245457A
Application number: JP6034368A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hasegawa; 洋長谷川; Hayashi Matsunaga; 速松永; Takeo Anpo; 武雄安保; Hajime Yamamoto; 始山本; Takashi Masamoto; 敞正本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】高放熱が要求される電子機器などに使用され
る金属配線基板に関し、製造が容易でかつ安価な金属配
線基板およびその製造方法を提供することを目的とす
る。【構成】無機材料からなる第１の絶縁層２を有した金
属基材１と、この片側上面に積層形成された無機材料か
らなる第２の絶縁層３と、この上面に塗布された無機材
料からなる接着剤４を介して接合された金属箔５からな
る構成とすることにより、低温で焼成できるために製造
が容易でかつ安価な金属配線基板およびその製造方法が
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器、電気機器、通
信機器、計測制御器などで高放熱が要求される場合に使
用するのに適した金属配線基板およびその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽量、薄型、高密度化
が進み、これに使用される電子部品の高密度化に伴っ
て、単位面積当たりの発熱量は著しく増加している。こ
のため、これらの電子部品を実装する配線基板も耐熱及
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、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基板（以
下、金属配線基板と呼ぶ）が用いられるようになってい
る。

【０００３】従来の金属配線基板の構成としては、金属
基板と銅箔を樹脂絶縁層で接着し、銅箔を必要部分のみ
選択的に残して他の部分をエッチングにより溶解除去し
て回路パターンを形成するサブトラクティブ法が一般的
に用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では前述に示した回路パターンを形成する場合に
エッチング液から金属基板を保護する必要があり、この
ために通常はフィルムを用いている。この場合、特に端
面部の保護に対するフィルム貼り付け作業やエッチング
後のフィルムはがし作業に時間がかかり、更に端面のフ
ィルムの貼り付けによって銅箔の有効面積を減少させて
しまうという課題があった。これに対して、ホーロー基
板のようにガラスを金属板上にコーティングしたものが
あるが、これでは放熱特性が悪く、製造プロセスとして
高温焼成炉が必要である。

【０００５】また、通常、金属ベースと銅箔の間には絶
縁性を確保する必要があり、この材料としてはエポキシ
樹脂やポリイミド樹脂が用いられてきた。しかしなが
ら、金属ベースと銅箔をエポキシ樹脂のような樹脂絶縁
層により接着した場合、回路パターンを形成する銅箔か
ら金属ベースへの熱伝導が悪くなり、金属配線基板の特
徴とする高放熱性を活かすことができないという課題を
有していた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み、金属基材の表面上に高熱伝導率で電気絶縁性の
優れた無機材料からなる第１の絶縁層を有し、この第１
の絶縁層の表面上に無機材料による第２の絶縁層を形成
した後、この第２の絶縁層の上に無機材料をベースにし
た接着層にて金属箔を貼り合わせた構成としたものであ
る。

【０００７】

【作用】この構成により無機材料からなる絶縁層と接着
剤層を形成して２００度から３００度にて低温焼成がで
きるようになるため、製造プロセスコストとして安くで
きるようになる。

【０００８】更にできあがった金属配線基板は耐エッチ
ング性を有しており、プレスによる打ち抜きが可能で、
欠けもなく錆の心配もない優れた性能を有したものとな
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。

【００１０】図１は同実施例による金属配線基板の構成
を示す断面図であり、同図において１は金属基材を示
し、この金属基材１の材質は特に限定せず、鉄、銅など
でも良いが、軽量で加工の容易なアルミニウムが望まし
い。２はこの金属基材１の表面上に二酸化珪素をベース
にしたシリカゾルを主体とする無機塗料でコーティング
し乾燥焼成して形成された第１の絶縁層である。３は金
属酸化物、窒化物、および二酸化珪素を主体とした無機
材料を上記第１の絶縁層２の表面上にコーティングして
乾燥焼成を行って形成した第２の絶縁層である。４はこ
の第２の絶縁層３の上にコーティングされた二酸化珪素
を主体とした無機材料である接着剤であり、５はこの接
着剤４の上に重ね合わせ加圧加熱により接着された金属
箔である。

【００１１】なお、耐エッチング保護膜を兼ねる上記第
１の絶縁層２に使用される材料としては、シリカゾルお
よびそれと反応性を有する化合物を主たる構成要素とす
る無機塗料が好ましく、上記無機塗料以外でも、チタ
ン、タンタル、ジルコニウム、鉛等の金属アルコレート
を出発物質又は主体とする材料も使用可能であるが、コ
スト、安定性、焼成温度などを考慮した場合、上記無機
塗料が工業的には最適である。

【００１２】また、シリカゾルと反応性を有する化合物
の例としては、硅素および上記金属の金属アルコレー
ト、同金属の水酸化物等があり、これら主たる構成要素
以外に本発明に使用される無機塗料には反応促進のため
の触媒や、表面性改良のための補助添加材も使用可能で
ある。さらに上記塗料の主体は無機物質であるが、形成
塗膜の性状を向上させるため、有機化合物や樹脂などの
添加も可能であり、ここに添加できる化合物や樹脂の例
としては、メラミン、トリアジン、フェノール樹脂、キ
シレン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など水酸基
や活性メチロール基を有する樹脂や化合物がある。

【００１３】また、これら添加物の使用量については特
に制限はないが、当然のこととしてこれら添加物が増え
ると塗膜の熱伝導性が低下するため、使用目的に則して
随時調整することが必要である。但し、第１の絶縁層２
は通常比較的薄く形成されるため、ここの樹脂成分が多
くても金属配線基板全体の熱抵抗の上昇は比較的少な
い。

【００１４】また、第２の絶縁層３の材料も基本的には
上記第１の絶縁層２と大きく異なることはないが、この
第２の絶縁層３が本発明にかかる金属配線基板の特性を
左右するために注意が必要である。具体的には金属配線
基板の絶縁耐圧を確保するために塗布膜厚を大きくする
必要があり、このため上記第１の絶縁層２に使用されて
いる無機塗料を基本とし、これに無機充填材を添加して
膜厚を大きくすることが必要である。また、この場合で
も塗膜特性の改良のために有機化合物や樹脂の添加も可
能であるが、その使用量は可能な限り少量であることが
望ましい。

【００１５】また、無機充填材として使用できる材料と
しては、アルミナ、シリカ、タルク、カオリン、マイ
カ、チタニア等の金属酸化物や窒化アルミニウム、窒化
ほう素、窒化タンタル等の金属窒化化合物など、公知の
無機化合物がある。

【００１６】また、第２の絶縁層３に接して形成される
接着剤４も基本的には第１の絶縁層２と同様にシリカゾ
ルを主体とする無機塗料が好ましいが、接着に際して粘
着性を付与するためにテトラヒドロキシ硅素、又は／お
よびその低重合物などの低分子量の硅素化合物を添加す
ることが好ましく、本接着剤４にも有機化合物や樹脂添
加物を添加することにより、接着強度を向上することが
可能であり、上記材料を添加しても、接着剤４の厚みは
製造時の加圧加熱等により金属箔５の表面粗さ程度とな
るため、熱抵抗に及ぼす影響は少ない。

【００１７】なお、本接着剤４に使用される材料単独で
は厚膜形成は困難であるため、金属箔５の接着面の表面
粗さが大きい場合は上記第２の絶縁層３と同様に接着剤
４の中に無機充填材を添加するか、第２の絶縁層３およ
び金属箔５の両面に接着剤４の層を形成して後、加圧加
熱することが必要となる場合がある。

【００１８】また、金属箔５は通常基板面積全面にわた
るものが使用されるが、エッチング、打ち抜き等の操作
により、予め回路基板として必要とされる部分のみ残さ
れた金属箔を使用することもでき、この場合、通常の場
合よりも厚めに接着剤４の層を形成することにより、絶
縁層の表面に銅箔が埋没された形状の金属配線基板を製
造することができ、この形状の金属配線基板は小型部品
実装基板などのファインラインパターンの回路に使用す
ると半田付けに際してパターン間の半田ブリッジが起こ
りにくいため、セットの小型化に貢献するものである。

【００１９】また、金属箔５を接着する際の加熱加圧の
条件は、温度が１６０度から３００度、圧力が５kg／cm
²から１５０kg／cm²であり、通常のプレスなどで製造可
能なものであり、以下に具体的な実施例について詳細に
説明する。

【００２０】（実施例１）金属基材１として厚さ２mmの
アルミ合金板を弱アルカリ洗浄材で表面を洗浄して後、
（表１）に示す第１の絶縁層２形成用塗料をディッピン
グにより塗布し、これを１００度で乾燥の後、１６０度
で硬化して第１の絶縁層２を形成した。これにより、ア
ルミ合金板の周囲に厚さ約５μｍの第１の絶縁層２が形
成された。

【００２１】引き続き、上記第１の絶縁層２の上に第２
の絶縁層３形成用塗料をドクターブレードを用いて塗布
し、上記第１の絶縁層２と同様に乾燥硬化し、厚さ５０
μｍの第２の絶縁層３を形成した。

【００２２】この第２の絶縁層３の上に、接着剤４をド
クターブレードを用いて塗布し、１００度で乾燥の後、
金属箔５として銅箔を重ね、２５０度、３０kg／cm²の
条件で加圧プレスしてアルミベースの金属配線基板を製
造した。

【００２３】ここに得られた金属配線基板は銅箔の引き
剥がし強さが６５０ｇ／cmを示し、この強度は３００度
においても低下することはなかった。また、第１、第２
の絶縁層２，３の絶縁耐圧は１．５kV以上であり、体積
固有抵抗は２．２×１０¹²Ω・ｍ、６０度、９５％雰囲
気中９６時間保存の湿度試験後の体積固有抵抗値は１．
４×１０¹¹Ω・ｍであった。

【００２４】ここに得られた金属配線基板の銅箔面にエ
ッチングレジストをスクリーン印刷法で塗布し、加熱乾
燥の後、塩化第二鉄溶液でエッチングを行った。この際
に銅箔と反対面のアルミ合金表面にはレジストは塗布し
なかったにもかかわらず、アルミ合金の腐食は発生しな
かった。

【００２５】さらに比較のため、市販のエポキシ樹脂絶
縁アルミベース基板のアルミ面にレジストを塗布するこ
となしにエッチング液に浸せきした場合は、ただちにア
ルミ基板の激しい腐食が始まり、エッチング液が高温に
なり、この時の銅箔の室温における引き剥がし強さは
１．５kg／cmであったが、３００度における引き剥がし
強さは２００ｇ／cm以下に低下した。

【００２６】上記本発明と比較例との比較から、本発明
にかかる構造を有する金属ベース配線基板が配線基板と
しての性能を維持しつつ、特殊な表面処理することなし
に直接エッチング工程に投入することが可能であり、か
つ、高温度においても優れた接着性を維持していること
がわかる。

【００２７】

【表１】

【００２８】（実施例２）上記実施例１における接着剤
４のテトラヒドロキシ硅素低重合物に代えてテトラメチ
ロールビスフェノールＡ低縮合物を使用した。

【００２９】ここに得られた基板の引き剥がし強さは
１．２kg／cmであり、３００度においても４００ｇ／cm
の強度を保持した。本実施例にかかる金属配線基板の体
積固有抵抗値は８．０×１０¹²Ω・ｍ、湿度試験後の体
積固有抵抗値は３．２×１０¹²Ω・ｍであった。

【００３０】（実施例３）上記実施例１における第２の
絶縁層３形成用塗料中のアルミナ微粉末に代えて３２５
メッシュパスのマイカを使用した。

【００３１】本実施例にかかる金属配線基板の体積固有
抵抗値は４．２×１０¹²Ω・ｍ、湿度試験後の体積固有
抵抗値は９．６×１０¹¹Ω・ｍであった。

【００３２】（実施例４）上記実施例１における第２の
絶縁層３を形成して後、この第２の絶縁層３の上に５０
μｍの接着剤４の層を形成した。この接着剤４の層の上
に、予めポリエチレンテレフタレートフィルム上に貼り
付けてエッチングによりパターン形成した銅箔を重ね、
加熱プレスを行った。プレス条件は上記実施例１と同条
件とした。

【００３３】この結果、図２に示すように第２の絶縁層
３と同じ平面に所望の銅箔パターンが形成された金属回
路基板が製造された。本回路基板はファインパターンの
半田付けに際して通常の配線基板よりも半田ブリッジが
少なく、ファインラインの基板として優れていることが
わかった。

【００３４】（実施例５）上記実施例１における接着剤
４の層のテトラヒドロキシ硅素低重合物に代えて反応性
シリコーン低縮合物を使用した。

【００３５】ここに得られた基板の引き剥がし強さは
１．２kg／cmであり、３００度においても６５０ｇ／cm
の強度を保持した。本実施例にかかる金属配線基板の体
積固有抵抗値は８．０×１０¹²Ω・ｍ、湿度試験後の体
積固有抵抗値は３．２×１０¹²Ω・ｍであった。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明にかかる金属配線基
板は安価な材料を使用しつつ、耐熱性に優れ、さらに従
来のこの種の金属配線基板では不可欠であったエッチン
グに際しての金属面の保護塗装無しにエッチングが可能
となるものであり、産業上の効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による金属配線基板の構成を
示す断面図

【図２】同他の実施例を示す金属配線板の断面図

【符号の説明】

１金属基材２第１の絶縁層３第２の絶縁層４接着剤５金属箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本始大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者正本敞大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に高熱伝導率で電気絶縁性の優れた
無機材料により形成された第１の絶縁層を有した金属基
材と、この基材の片側上面に積層して形成された無機材
料からなる第２の絶縁層と、この第２の絶縁層の上面に
塗布された無機材料からなる接着剤を介して接合された
金属箔により構成された金属配線基板。
【請求項２】第１の絶縁層を形成する無機材料が二酸
化珪素を主体とした無機材料である請求項１記載の金属
配線基板。
【請求項３】第２の絶縁層を形成する無機材料が金属
酸化物、窒化物、および二酸化珪素を主体とした無機材
料である請求項１記載の金属配線基板。
【請求項４】接着剤が二酸化珪素を主体とした無機材
料である請求項１記載の金属配線基板。
【請求項５】金属基材の表面に高熱伝導率で電気絶縁
性の優れた無機材料をディッピングあるいはコーティン
グにて塗布し、これを乾燥焼成して第１の絶縁層を形成
し、この第１の絶縁層の表面に無機材料をコーティング
により必要な膜厚を塗布し乾燥焼成して第２の絶縁層を
形成した後、この第２の絶縁層の表面に接着剤を塗布
し、この接着剤の表面に金属箔を配置して加圧加熱する
請求項１〜４いずれか記載の金属配線基板の製造方法。