JPH09266374A - 放熱性基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱性に優れた電気基板を容易に製造で
きる方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム基材の表層部を、蓚酸浴ま
たはスルファミン酸浴の何れかで陽極酸化処理を施すこ
とにより、或いは、燐酸浴で陽極酸化処理した後に蓚酸
浴、スルファミン酸浴、硼酸浴の何れかで再度陽極酸化
処理を施すことにより、基材表面に開口孔端を有する多
孔質層と該多孔質層下に位置し前記孔が存在しないバリ
アー層とからなる酸化アルミニウムの絶縁層を生成せし
め、次いで該絶縁層上に無電解めっき法により電極ない
し電気回路を形成することを特徴とする放熱性基板の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、放熱性に優れ、熱
を発生及び／又は吸収する素子などを搭載するのに適し
た熱伝導性基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】熱−電気間のエネルギー変換
装置は、一般に絶縁性基材上に電極などの電気回路を形
成した比較的高い熱伝導性を有する基板と、該基板に搭
載する熱電変換素子などの熱を発生又は吸収する素子か
らなる。このような基板の主たる製造方法としては、次
のような方法が知られている。 （イ）基材に電気絶縁性セラミックスを用い、該セラミ
ックス上にメタライズ法やハンダ付けによって電極など
の電気回路を形成する方法。 （ロ）基材に熱の良導体である銅やアルミニウム等の金
属を用い、この表面に有機樹脂やガラス等からなる電気
絶縁層を間にして電極などの電気回路層を設け、これら
を接着や溶着などにより接合して一体化する方法。 （ハ）基材に熱の良導体である銅やアルミニウム等の金
属を用い、該基材表面に物理または化学蒸着法によって
主として結晶質の無機系電気絶縁性物質を形成させ、該
絶縁性物質上にメタライズ法やハンダ付けによって電極
などの電気回路を形成する方法。 （ニ）基材にアルミニウム等の金属を用い、該金属表面
を陽極酸化処理によって表層部のみを電気絶縁性物質で
ある酸化アルミニウム（以下アルマイトと称す）の層に
変化させ、次いでアルマイト層上にメタライズ法やハン
ダ付けによって電極などの電気回路を形成する方法。 （ホ）基材にアルミニウム等の金属を用い、該金属表面
を陽極酸化処理によって表層部のみを電気絶縁性物質で
あるアルマイトの層に変化させ、次いで該アルマイト層
上にスパッタリングや蒸着法により電極などの電気回路
を形成する方法。

【０００３】このうち、前記(イ)の電気絶縁性セラミッ
クスは一般に熱伝導率が低く、また前記(ロ)の有機樹脂
やガラスは、それ自体熱伝導率が極めて低く、このよう
な低熱伝導性物質を用いた基板は何れも熱抵抗が大きく
なる。また、前記(イ)(ハ)および(ニ)のように、メタラ
イズやハンダを基材或いは絶縁層と電気回路との間に介
在させるとその間の熱抵抗が増大し、さらにはメタライ
ズ材やハンダ材は絶縁材との濡れ性が乏しい為、これら
が強固に接着し難く、更には搭載される素子からの熱的
負荷によって剥離することが多い。また前記(ホ)のスパ
ッタリングや蒸着法は、バッチ式処理となる為に量産化
に適さず、かつ高価な装置を必要とする為、生産コスト
が際だって高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の製造
方法における前記問題を解決したものであって、導電性
基板基材と、電極あるいは電極を含む電気回路が形成さ
れた表面層と、その間に介在する絶縁層とからなる基板
において、これらが互いに極めて強固に一体結合した基
板であって、熱抵抗が極めて小さく、かつ放熱性に優れ
た基板を比較的安価に製造する方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、緻密質金属ア
ルミニウムからなる基材の表面を、特定の酸によりいわ
ゆるポーラス型の陽極酸化処理を行って、表層部分を多
孔質なアルマイト層に変化させて絶縁層とし、次いで、
該絶縁層上に無電解めっき法により電極ないし電極を含
む電気回路を直接形成させることにより、互いの層が極
めて強固に結合し、熱抵抗が著しく低くて放熱性に優
れ、従って、熱を発生し或いは吸収する素子を搭載する
のに適した基板を容易に製造できるようにしたものであ
る。

【０００６】即ち、本発明は、(1)アルミニウム基材の
表層部を、蓚酸浴又はスルファミン酸浴の何れかで陽極
酸化処理を施すことにより、基材表面に開口孔端を有す
る多孔質層と該多孔質層下に位置し前記孔が存在しない
バリアー層とからなる酸化アルミニウムの絶縁層を生成
せしめ、次いで該絶縁層上に無電解めっき法により電極
ないし電気回路を形成することを特徴とする放熱性基板
の製造方法である。

【０００７】また、本発明は、(2)アルミニウム基材の
表層部を燐酸浴で陽極酸化処理した後、これを蓚酸浴、
スルファミン酸浴、硼酸浴の何れかで再度陽極酸化処理
を施すことにより、基材表面に開口孔端を有する多孔質
層と該多孔質層下に位置し前記孔が存在しないバリアー
層とからなる酸化アルミニウムの絶縁層を生成せしめ、
次いで該絶縁層上に無電解めっき法により電極ないし電
気回路を形成することを特徴とする放熱性基板の製造方
法である。

【０００８】また、本発明は、前記製造方法(1)におい
て、酸化アルミニウム絶縁層を生成させた後、硫酸浴ま
たは燐酸浴によるポアワイドニング処理を行い、次いで
該絶縁層上に無電解めっき法により電極ないし電気回路
を形成することを特徴とする放熱性基板の製造方法であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の放熱性基板を形成する基
材の材質としては、熱の良導体であり、かつ比較的容易
に酸化反応によって電気絶縁性の金属酸化物を生成する
金属アルミニウムが用いられる。また、その形状は、所
望の素子を搭載する為の電極や電極を含む電気回路等を
形成するのに足りる寸法であって主として板状形のもの
が一般的である。

【００１０】前記金属アルミニウム基材は、通常、水酸
化ナトリウム、流水、希硝酸、流水の順で表面の洗浄及
び活性化処理を行ったものを用いる。この基材に絶縁層
を形成させるに際し、絶縁層を設けない表面部分には、
予め、例えば市販の耐酸性樹脂（商品名:Protokote185
など）でマスキングを施しておく。絶縁層の生成方法
は、絶縁層の厚さ及び構造とも容易に制御可能な陽極酸
化法により行う。

【００１１】前記基材の陽極酸化処理としては、いわゆ
るポーラス型陽極酸化処理を行う。この陽極酸化処理に
おいて、処理浴として蓚酸、又はスルファミン酸を用
い、基材表層部にポーラス型陽極酸化層としての開口性
の孔を有する酸化アルミニウム（アルマイト）の絶縁層
を生成させるため、酸の種類及び濃度に応じた印加電圧
を処理浴の陰陽極間に加える。この印加電圧及び電圧印
加時間は予め予備実験等で求めることもできるが、例え
ば、濃度５％の蓚酸又は濃度５％のスルファミン酸の場
合、印加電圧およそ６０Ｖ、処理時間約６０分、処理開
始時の処理浴温度２０℃で処理を行うと良い。

【００１２】このような陽極酸化処理を行うことによ
り、図１に示すように、一方の孔端が基材表面に開口
し、他方の孔端が基材内部で閉口しているような孔１１
が多数存在する多孔質の部分１２（以下、多孔質層と称
す）と、該多孔質層１２の下側に位置し、このような孔
が存在しない部分１３（以下、バリアー層と称す）とか
らなるアルマイト絶縁層１０を金属アルミニウム基材２
０の表層部に形成することができる。この表面に電極な
いし電極を含む電気回路３０が形成される。

【００１３】また、本発明に於いては、前記陽極酸化処
理を施し、多孔質層とバリアー層からなるアルマイト絶
縁層を金属アルミニウム基材の表層部に生成させた後、
公知のポアワイドニング処理を行うことができる。即
ち、陽極酸化処理後のアルマイト絶縁層を生成させた金
属アルミニウム基材を流水にて洗浄後、硫酸浴または燐
酸浴中に電圧を加えずに浸漬することにより、該絶縁層
表面の多孔質部分の開口孔端から孔壁を硫酸または燐酸
により浸食溶出させて孔の大きさを拡大させることがで
きる。このポアワイドニング処理により拡大する孔の大
きさ及び拡大速度は、酸の濃度、浸漬時間、処理温度に
依存し、酸の濃度が濃いほど、また浸漬時間が長いほ
ど、また酸の沸点以下で温度が高いほど、孔を拡大させ
ることができる。

【００１４】また、本発明の製造方法は、上記アルミニ
ウム基材表面にアルマイト絶縁層を形成する際に、多孔
質層とバリアー層とを２段階に生成させる方法を含む。
即ち、前記金属アルミニウム基材を用い、必要に応じて
この基材に前記洗浄処理やマスキングを施した後に、燐
酸浴中でポーラス型の陽極酸化処理を行うことにより、
一方の孔端が基材表面に開口し、他方の孔端が基材内部
で閉口し、但しこれらの孔がアルミニウム基材部には連
通していない多孔質層からなるアルマイト絶縁層を該基
板基材表層部に生成させる。次いで、これを水流にて洗
浄後、蓚酸浴、スルファミン酸浴、硼酸浴の何れかの浴
中で再度陽極酸化処理を施すことにより、多孔質層の下
側に前述したような孔が存在しないバリアー層からなる
アルマイト絶縁層を拡張形成する。

【００１５】以上の２段階の陽極酸化処理により、一方
の孔端が基材表面に開口し、他方の孔端が基材内部で閉
口しているような孔が存在する多孔質層と、該多孔質層
の下側に位置し、前述のような孔が存在しないバリアー
層とからなるアルマイト絶縁層を金属アルミニウム基材
表層部に生成させることができる。ここで最初の多孔質
層を形成する陽極酸化時の印加電圧は、概ね２０〜４０
Ｖとし、二度目のバリアー層を形成する陽極酸化時の印
加電圧は、概ね一度目の処理時の印加電圧の数十から百
％増の電圧とすれば良い。なお、このような２段階の陽
極酸化処理によれば、最初の陽極酸化処理によって得ら
れる多孔質層の孔径は十分な大きさを有するので、前述
のようなポアワイドニング処理を行わなくても良いが、
必要に応じてポアワイドニング処理を行っても良い。

【００１６】以上の何れの製造方法に於いても、アルマ
イト絶縁層を有する金属アルミニウム基材への電極ない
し電極を含む電気回路の形成方法は無電解めっき法によ
って行う。無電解めっき法を利用することにより、基材
表面に形成された孔の深部までめっき液が侵入して電極
ないし電気回路が形成され、基材に強固に結合された電
極や電気回路が得られる。

【００１７】無電解めっきを行うに先立ち、必要に応
じ、アルマイト絶縁層を有する金属アルミニウム基材表
面を市販のアルカリ処理液(日立化成社製CLC-201等)、
流水、希硝酸を順に用いて表面を洗浄する。また、でき
る限り均質なめっき膜を得るには、洗浄後、錫、パラジ
ウム、亜鉛、ニッケル、鉄の何れかの活性化用金属を浸
漬法によって表面に吸着させると良い。これをアルマイ
トやマスキング材を溶出させない無電解めっき浴に浸漬
して無電解めっきを行う。この無電解めっき浴として
は、公知のものを用いることができ、望ましくは、中性
めっき浴（商品名:シューマーS680、日本カニセ゛ン社製など）が
良い。この無電解めっきにより、ニッケル、銅、金、
銀、ロジウム、錫、ニッケル基合金、錫基合金、貴金属
基合金などからなる電極ないし電極を含む電気回路とし
てのめっき膜が該絶縁層上および絶縁層孔内に形成され
る。

【００１８】めっき膜を形成させた後、洗浄及びマスキ
ングを除去し、通常はベーキング処理を行うことによ
り、金属アルミニウムを基材とし、基材表面に開口孔端
を有する多孔質層と該多孔質層の下側に位置し前述の孔
が存在しないバリアー層とからなるアルマイト絶縁層の
表面に、電極ないし電極を含む電気回路が形成された放
熱性基板を得ることができる。

【００１９】なお、電極ないし電極を含む電気回路の形
状構造等は、公知のものを含め、前記絶縁層上および絶
縁層孔内に形成可能であって、所望の素子等を搭載可能
なものであれば限定されない。因に、一般には、回路間
隔は要求される回路間の絶縁抵抗に応じて、回路断面積
は回路を流れる電流に応じて定めることができ、回路パ
ターンの作製は、予め公知のスクリーン印刷法や写真法
によってレジスト膜を施したものを無電解めっきに供す
ることによって対応できる。

【００２０】

【作用及び効果】本発明の製造方法において、金属アル
ミニウム基材の陽極酸化処理に用いる酸のうち、蓚酸と
スルファミン酸は、多孔質層とバリヤー層からなるアル
マイト絶縁層を形成する作用を有し、燐酸は主に多孔質
層のみからなるアルマイト絶縁層を形成する作用を有
し、硼酸は主にバリヤー層のみからなるアルマイト絶縁
層を形成する作用を有す。

【００２１】以上のような基板では、電極ないし電気回
路材を該絶縁層孔内にまで侵入して形成させることか
ら、該電極又は回路材と金属アルミニウム基材との間の
絶縁性を確保する為、前述の孔を有しないバリアー絶縁
層を多孔質層の部分と金属基材間に形成させる必要があ
る。蓚酸又はスルファミン酸浴を用いた陽極酸化では、
一度の陽極酸化処理により金属アルミニウムが酸化され
て処理時の印加電圧に応じたバリアー層と、電流密度及
び電圧印加時間に応じた多孔質層が形成され、目的のア
ルマイト絶縁層が得られる。

【００２２】一方、燐酸浴を用いた陽極酸化処理では、
多孔質層は形成されるがバリアー層は殆ど或いは全く形
成しない。そこで、引き続き、蓚酸、スルファミン酸又
は硼酸浴で再度陽極酸化処理を施す。この陽極酸化処理
により、既に形成されている孔の基材内部に延びた孔端
を中心として、その周囲に向かって更に酸化が進み、こ
の結果、基材内部で多孔質層の下側にバリアー層が形成
されたアルマイト絶縁層が得られる。

【００２３】このような二段階の陽極酸化処理の利点と
しては、比較的大きな孔を作製しようとする場合でも、
バリアー層の構造を仔細に調整することが出来る点であ
る。孔が大きい場合は、量産性と均質性に優れた無電解
めっき法によって電極又は電極などからなる電気回路材
が孔内に容易に進入でき、また孔深部まで到達できるの
で、該電極又は回路の一部を絶縁層中に埋め込まれた状
態で強固に固定でき、このような所謂アンカー効果によ
って該電極又は回路と絶縁層との物理的な結合強度が著
しく向上する。この状態は、一旦形成されると外部から
の熱によっても容易に変化しない。

【００２４】また、ポアワイドニング処理はバリアー層
の構造を殆ど変化させずに、多孔質層の孔の大きさのみ
を拡大することができるので、比較的容易に孔内部まで
進入させることができる無電解めっき法による電極材等
の進入をより深部までより早く到達させることが可能と
なる。

【００２５】本発明の製造方法で得られる基板は、金属
アルミニウム基材の表層部が絶縁性の金属酸化物に変化
して形成されたものであるので、金属基材と金属酸化物
層の間に異物が介在せずに結合形成された一体物であ
る。従って、金属基材と金属酸化物の絶縁層とが剥離す
る虞はない。このように本製造方法によれば、基板の構
成各層を、熱抵抗を増大したり、熱的に脆弱或いは変質
し易い介在物を各層間に含ませたりせずに、極めて強固
に結合させることができ、しかも表面が開口した多孔質
構造であるので、放熱性や熱応力緩和性に優れた基板を
高い生産性で製造することができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に示し、
具体的に説明する。なお、以下は例示であり、本発明の
範囲を限定するものではない。

【００２７】［実施例１］金属アルミニウム板（純度9
9.8％、形状寸法20×20×1.5mm）を温度５０℃で濃度５
wt％の水酸化ナトリウム水溶液中に５分間浸し、次いで
蒸留水で洗浄し、更に温度２０℃で濃度２５wt％の硝酸
中に３分間浸した後、再び蒸留水で洗浄した。この洗浄
を終えたアルミニウム板の片面及び側面を耐薬品性樹脂
によりマスキングを施し、温度２３℃で濃度５wt％の蓚
酸を処理浴とし、該処理浴中に該アルミニウム板と通常
の陽極酸化処理で用いられるカーボン板の平面を対向さ
せて設置し、アルミニウム板を陽極とし、他方のカーボ
ン板を陰極として印加電圧６０Ｖで６０分間の陽極酸化
処理を行い、陽極のアルミニウム板の非マスキング部で
ある片面の表層部にアルマイト層を生成させた。

【００２８】次いで、前記アルミニウム板のアルマイト
層上に所定の電極パターンを有したマスキングをスクリ
ーン印刷法により施した。その後、アルカリ処理液（日
立化成CLC-201等）および水洗、希塩酸の順に化学処理
を施して表面を洗浄し、表面の油分を除去した。次い
で、均質なめっき膜を得るために、純水１リットル当たりＳ
ｎＣｌ₂を０.１ｇとＨＣｌを１ml加えて調製した処理液
(センシタイザー)に、前記アルミニウム板を室温で３０
秒浸漬し、更に、この表面処理したアルミニウム板を、
純水１リットル当たりＰｄＣｌ₂を０.１ｇとＨＣｌを１ml加
えて調製した活性化処理液(アクチベーター)に室温で３
０秒浸漬して活性化用金属を表面に吸着させた。その
後、このアルミニウム板を市販の無電解Ｎｉめっき浴に
浸漬してＮｉめっき膜を形成し、厚さ約５μｍのＮｉ電
極パターンを形成し、更にマスキングを除去して所定の
電気回路を得た。

【００２９】このようにして作製した基板について、絶
縁層や電極の剥離等が生じていないことを実体顕微鏡で
確認し、Ｎｉ電極と基材の金属アルミニウム部分との間
での導通をテスターで調べたが、導通はなく絶縁が保た
れていた。更に２２０℃に加熱したホットプレート上に
該基板を置き、約６０分経過後、同様にして２２０℃で
の導通を調べたが導通はなく、電極の剥離も見られなか
った。

【００３０】次に、この基板を電極部を上側にして、温
度一定（約２５℃）の水冷式ヒートシンク上に、市販の
サーモモジュールを介在させて設置した。この状態で該
サーモモジュールに設置した基板面が加熱されるよう
に、サーモモジュールに２０００mAの電流を６０秒流し
て加熱した後、直ちに、設置した基板面が冷却されるよ
うにサーモモジュールに２０００mAの電流を流して急冷
した。この基板上の表面温度と該基板が設置されたサー
モモジュール表面の温度をＴ型熱電対により測定し、急
冷開始後の両者の温度差の経時変化を調べた。その結
果、両温度差は冷却開始約５秒後に最大となったが、そ
の値は約７.０℃と比較的小さな値であり、本製造法で
作製した基板は殆ど蓄熱することなく放熱性に優れた熱
抵抗の極めて小さいものであることが判明した。また、
該基板を上下方向に切断し、切断面をＳＥＭ(走査型電
子顕微鏡)で観察したところ、アルマイト層は表面に開
口孔端を有する孔が多数存在しており、但しこの孔は下
側の金属アルミニウム部分との界面には到達していなか
った。また該孔内部まで深くＮｉ電極が入り込んでいる
のも確認された。

【００３１】［実施例２］実施例１と同様のアルミニウ
ム板をマスキングを施さずに用い、温度２０℃で濃度５
wt％のスルファミン酸を処理浴とし、該処理浴中に前記
アルミニウム板をカーボン板の平面と対向させて設置
し、アルミニウム板を陽極とし、他方のカーボン板を陰
極として印加電圧６０Ｖで６０分間の陽極酸化処理を行
い、陽極のアルミニウム板の表層部にアルマイト層を生
成させた。その後、該アルミニウム板の片面のアルマイ
ト層上に実施例１と同様の方法で厚さ約５μｍのＮｉ電
極パターンを形成させた。

【００３２】このようにして作製した基板について、絶
縁層や電極の剥離等が生じていないのを実体顕微鏡で確
認した。また、実施例１と同様の方法で室温及び２２０
℃でのＮｉ電極と基材の金属アルミニウム部分との間の
導通を調べたが何れも導通はなく、２２０℃での電極の
剥離も見られなかった。次に、実施例１と同じ方法で基
板上の表面温度とサーモモジュール表面の温度を測定
し、両温度差の経時変化を調べた。両温度差は冷却開始
約５秒後に最大となったが、その値は約７.５℃と比較
的小さな値であり、熱抵抗の極めて小さな基板であるこ
とが判明した。また、該基板を上下方向に切断し、切断
面をＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)で観察したところ、基板
表面のアルマイト層には表面に開口孔端を有する孔が多
数存在しており、但しこの孔は下側の金属アルミニウム
部分との界面には到達していなかった。また該孔内部ま
で深くＮｉ電極が入り込んでいるのも確認した。

【００３３】［実施例３］実施例１と同様のアルミニウ
ム板をマスキングを施さずに用い、温度２５℃で濃度３
wt％の燐酸を処理浴とし、該処理浴中に前記アルミニウ
ム板をカーボン板の平面と対向させて設置し、アルミニ
ウム板を陽極とし、他方のカーボン板を陰極として印加
電圧３０Ｖで３０分間の陽極酸化処理を行い、陽極のア
ルミニウム板の表層部にアルマイト層を生成させた。そ
の後、水洗し、次いで、温度２３℃で濃度５wt％硼酸浴
中で、印加電圧６０Ｖで２０分間の二段陽極酸化処理を
施した。更に、二段陽極酸化処理後のアルミニウム板の
片面のアルマイト層上に実施例１と同様の方法で厚さ約
５μmのＮｉ電極パターンを形成させた。

【００３４】このようにして作製した基板について、絶
縁層や電極の剥離等が生じていないことを実体顕微鏡で
確認した。また、実施例１と同様の方法で室温及び２２
０℃でのＮｉ電極と基材の金属アルミニウム部分との間
の導通を調べたが何れも導通はなく、２２０℃での電極
の剥離も見られなかった。次に、実施例１と同じ方法で
基板上の表面温度とサーモモジュール表面の温度を測定
し、両温度差の経時変化を調べた。両温度差は冷却開始
約５秒後に最大となったが、その値は約７.３℃と比較
的小さな値であり、熱抵抗の極めて小さな基板であるこ
とが判明した。また、該基板を上下方向に切断し、切断
面をＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)で観察したところ、アル
マイト層は表面に開口孔端を有する孔が多数存在してお
り、但しこの孔は下側の金属アルミニウム部分との界面
には到達していなかった。また該孔内部まで深くＮｉ電
極が入り込んでいるのも確認した。

【００３５】［実施例４］実施例１と同様のアルミニウ
ム板をマスキングを施さずに用い、温度２５℃で濃度３
wt％の燐酸を処理浴とし、該処理浴中に前記アルミニウ
ム板をカーボン板の平面と対向させて設置し、アルミニ
ウム板を陽極とし、他方のカーボン板を陰極として印加
電圧３０Ｖで３０分間の陽極酸化処理を行い、陽極のア
ルミニウム板の表層部にアルマイト層を生成させた。そ
の後、水洗し、次いで、温度２３℃で濃度５wt％の蓚酸
浴中で、印加電圧６０Ｖで２０分間の二段陽極酸化処理
を施した。更に、二段陽極酸化処理後のアルミニウム板
の片面のアルマイト層上に実施例１と同様の方法で厚さ
約５μmのＮｉ電極パターンを形成させた。

【００３６】このようにして作製した基板について、絶
縁層や電極の剥離等が生じていないことを実体顕微鏡で
確認した。また、実施例１と同様の方法で室温及び２２
０℃でのＮｉ電極と基材の金属アルミニウム部分との間
の導通を調べたが何れも導通はなく、２２０℃での電極
の剥離も見られなかった。次に、実施例１と同じ方法で
基板上の表面温度とサーモモジュール表面の温度を測定
し、両温度差の経時変化を調べた。両温度差は冷却開始
約５秒後に最大となったが、その値は約６.９℃と比較
的小さな値であり、熱抵抗の極めて小さな基板であるこ
とが判明した。また、該基板を上下方向に切断して、切
断面をＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)で観察したところ、ア
ルマイト層は表面に開口孔端を有する孔が多数存在して
おり、但しこの孔は下側の金属アルミニウム部分との界
面には到達していなかった。また該孔内部まで深くＮｉ
電極が入り込んでいるのも確認した。

【００３７】［実施例５］前記実施例１と同様のマスキ
ングを施したアルミニウム板を、温度２０℃で濃度５ｗ
ｔ％のスルファミン酸を処理浴とし、該処理浴中にアル
ミニウム板とカーボン板の平面を対向させて設置し、ア
ルミニウム板を陽極とし、他方のカーボン板を陰極とし
て印加電圧６０Ｖで６０分間の陽極酸化処理を行い、陽
極のアルミニウム板の表層部にアルマイト層を生成させ
た。その後、水洗し、温度３５℃で濃度１５wt％の硫酸
浴中に３０分間浸漬し、ポアワイドニング処理を行っ
た。次いで、ポアワイドニング処理後のアルミニウム板
の片面のアルマイト層上に実施例１と同様の方法で厚さ
約５μmのＮｉ電極パターンを形成させた。

【００３８】このようにして作製した基板について、絶
縁層や電極の剥離等が生じていないことを実体顕微鏡で
確認した。また、実施例１と同様の方法で室温及び２２
０℃でのＮｉ電極と基材の金属アルミニウム部分との間
の導通を調べたが何れも導通はなく、２２０℃での電極
の剥離も見られなかった。次に、実施例１と同じ方法で
基板上表面の温度とサーモモジュール表面の温度を測定
し、両温度差の経時変化を調べた。両温度差は冷却開始
約５秒後に最大となったが、その値は約６.７℃と比較
的小さな値であり、熱抵抗の極めて小さな基板であるこ
とが判明した。また、該基板を上下方向に切断し、切断
面をＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)で観察したところ、アル
マイト層は表面に開口孔端を有する孔が多数存在してお
り、但しこの孔は下側の金属アルミニウム部分との界面
には到達していなかった。また該孔内部まで深くＮｉ電
極が入り込んでいるのも確認した。

【００３９】［比較例１］前記実施例１と同様の方法で
蓚酸を処理浴として陽極酸化処理を行ったアルミニウム
板に生成したアルマイト層上に所定の電極パターンとな
るようにスクリーン印刷法によりハンダ回路を形成させ
た。このようにして作製した基板について絶縁層や電極
の剥離等が生じていないことを実体顕微鏡で確認した。
また、実施例１と同様の方法で室温及び２２０℃での銅
電極と基材の金属アルミニウム部分との間の導通を調べ
た結果、室温での導通は見られなかったが、２２０℃で
約６０分経過後の基板ではハンダ回路が剥がれていた。

【００４０】［比較例２］前記実施例１と同様の方法で
蓚酸を処理浴として陽極酸化処理を行ったアルミニウム
板に生成したアルマイト層上に、多孔質開口部を全て覆
うように、液状のポリイミド樹脂を含浸させて固化し、
封孔処理を行った。この封孔処理を行ったアルマイト層
上に所定の電極パターンを有したマスキングをスクリー
ン印刷法により形成し、次いで、実施例１と同様の方法
で、厚さ約５μmのＮｉ電極パターンを形成させた。こ
のようにして作製した基板について、Ｎｉ電極と基材の
金属アルミニウム部分との間の導通をテスターで調べた
が導通はなかった。更に、２２０℃に加熱したホットプ
レート上に該基板を置き約６０分経過後に導通を調べた
が導通はなかったものの電極の一部が剥離し、絶縁層に
対する電極の付着強度がかなり弱いものであった。ま
た、該基板を上下方向に切断し、切断面をＳＥＭ(走査
型電子顕微鏡)で観察したところ、アルマイト層は表面
に開口孔端が存在したが、孔内部が樹脂で満たされてい
たため、孔内部にはＮｉ電極が入り込んでいなかった。

【００４１】［比較例３］酸化アルミニウム板(形状寸
法:20×20×1.5mm)の表面に、厚さ５μmのＮｉ電極パタ
ーンをスクリーン印刷法により形成させて基板を作製し
た。この基板を温度一定(約２５℃)に保った水冷式ヒー
トシンク上に、加温可能なサーモモジュールを介在させ
て電極部が上部となるように設置し、このサーモモジュ
ールに２０００mAの電流を６０秒流して加熱した後直ち
に、設置した基板面が冷却されるようにサーモモジュー
ルに２０００mAの電流を流して急冷を行った。冷却開始
後の該基板上表面の温度とサーモモジュール表面の温度
をＴ型熱電対により測定し、両温度差の経時変化を調べ
た。その結果、両温度差は冷却開始５秒後に最大となっ
たが、その最大値は約１２.１℃と比較的大きな値とな
り、この方法で作製した基板は放熱性に劣り、熱抵抗の
比較的大きな基板であった。

【００４２】［比較例４］前記実施例１と同様の方法に
より、温度２０℃で、濃度１４wt％の硫酸を処理浴と
し、印加電圧１５Ｖで６０分間の陽極酸化処理を行い、
金属アルミニウム板の表層部にアルマイト層を生成させ
た。更に、該アルマイト層上に前記実施例１と同様の方
法で、厚さ約５μmのＮｉ電極パターンを形成させた。
このようにして作製した基板について、絶縁層や電極の
剥離が生じていないことを実体顕微鏡で確認し、Ｎｉ電
極と金属アルミニウム部分との間の導通をテスターで調
べたところ、一部に導通が認められた。更に、２２０℃
に加熱したホットプレート上に該基板を置き約６０分経
過したものは、電極が剥離し、一部に導通が認められ
た。

【００４３】［比較例５］前記実施例１と同様の方法に
より、温度２５℃で、濃度３wt％の燐酸を処理浴とし、
印加電圧３０Ｖで６０分間の陽極酸化処理を行い、金属
アルミニウム板の表層部にアルマイト層を生成させた。
更に、該アルマイト層上に前記実施例１と同様の方法
で、厚さ約５μmのＮｉ電極パターンを形成させた。こ
のようにして作製した基板について、絶縁層や電極の剥
離が生じていないことを実体顕微鏡で確認し、Ｎｉ電極
と金属アルミニウム部分との間の導通をテスターで調べ
たところ、多くの箇所で導通が認められた。更に、２２
０℃に加熱したホットプレート上に該基板を置き約６０
分経過したものは、電極の剥離は生じなかったが、多く
の箇所で導通が認められた。

【００４４】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、従来の電極
等が設置された基板では達成できなかった極めて低い熱
抵抗の基板を比較的容易に作製することができる。それ
故、例えば熱電変換モジュール等の熱電変換素子搭載用
基板として用いると、素子本来が有するのエネルギー変
換特性を極めて少ない損失で発現できる熱電変換モジュ
ールを得ることができる。また、本製法による基板は、
基板基材と絶縁物質、絶縁物質と電極又は電極などから
なる電気回路が極めて強固に結合しているので、耐久性
に優れ、従来の熱伝導性基板では困難であった用途へ適
用できる可能性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造方法によって得られた放熱性基
板の模式断面図。

【符号の説明】

１０：アルマイト絶縁層、 １１：孔、 １２：多孔質
層、１３：バリアー層、 ２０：金属アルミニウム基
材： ３０：電気回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年６月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】 以上の何れの製造方法に於いても、アル
マイト絶縁層を有する金属アルミニウム基材への電極な
いし電極を含む電気回路の形成は、めっき法によって行
う。めっき法としては無電解めっき法を用いることがで
きる。無電解めっき法を利用することにより、基材表面
に形成された孔の深部までめっき液が侵入して電極ない
し電気回路が形成され、基材に強固に結合された電極や
電気回路が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早坂 公郎 東京都品川区大井七丁目20番７号 加美電 子工業株式会社東京営業所内 (72)発明者 清水 義博 宮城県仙台市泉区明通三丁目15番１号 株 式会社ケディカ泉工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム基材の表層部を、蓚酸浴又
   はスルファミン酸浴の何れかで陽極酸化処理を施すこと
   により、基材表面に開口孔端を有する多孔質層と該多孔
   質層下に位置し前記孔が存在しないバリアー層とからな
   る酸化アルミニウムの絶縁層を生成せしめ、次いで該絶
   縁層上に無電解めっき法により電極ないし電気回路を形
   成することを特徴とする放熱性基板の製造方法。
2. 【請求項２】 アルミニウム基材の表層部を燐酸浴で陽
   極酸化処理した後、これを蓚酸浴、スルファミン酸浴、
   硼酸浴の何れかで再度陽極酸化処理を施すことにより、
   基材表面に開口孔端を有する多孔質層と該多孔質層下に
   位置し前記孔が存在しないバリアー層とからなる酸化ア
   ルミニウムの絶縁層を生成せしめ、次いで該絶縁層上に
   無電解めっき法により電極ないし電気回路を形成するこ
   とを特徴とする放熱性基板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の製造方法において、酸
   化アルミニウム絶縁層を生成させた後、硫酸浴または燐
   酸浴によるポアワイドニング処理を行い、次いで該絶縁
   層上に無電解めっき法により電極ないし電気回路を形成
   することを特徴とする放熱性基板の製造方法。