JPH10135593A - プリント回路用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム基板と絶縁樹脂層との密着力が
高められて回路部品を半田付けする際の回路の膨れや剥
離を防止することができるプリント回路用基板を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる基板を有するプリント回路用基板であって、前記
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板表面
には、リン酸を主成分とするリン酸濃度23〜40重量％浴
中にて、浴温度は14℃を越え25℃未満、交流又は電流反
転５〜10Ｖ、処理時間３〜５分間の条件下での陽極酸化
処理により形成された立体交差網目構造の膜厚が0.3 〜
0.7 μm である陽極酸化皮膜が積層されてなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体交差網目構造
の陽極酸化皮膜が形成されているアルミニウムまたはア
ルミニウム合金からなる基板を有するプリント回路用基
板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、プリント回路用基板はガラ
スクロス基材を含有するエポキシ樹脂からなる絶縁層を
設けた銅張積層板が産業用として一般に用いられている
が、電子部品の高積化に伴って放熱性に優れたプリント
回路用基板が望まれるようになった。この要望に応える
ものとして、アルミニウム、銅或いは鉄等の金属をコア
（芯）として、この金属の上に絶縁層を形成し、さら
に、この絶縁層の上に金属メッキ層を形成した金属コア
プリント回路用基板が開発されるに至った。そして、コ
ア材としては、軽量でかつ熱伝導性が良く廉価で汎用性
の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金が好適とさ
れている。

【０００３】しかし、アルミコアプリント回路用基板を
製造するにあたっては、絶縁樹脂層とアルミニウムまた
はアルミニウム合金との密着性を高めなければならなら
ないという課題があるため、さらに、この課題を解決す
るための研究が多数なされている。

【０００４】その一例として、特公平６−３２３５３号
公報に開示されているプリント回路基板及びその製造法
（以下、「第一従来製造法」ともいう。）は、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金板に、リン酸を主成分と
し、リン酸濃度５〜20重量％、温度40〜70℃の電解浴中
において、商用交流ないし直流30Ｖ以上で、処理時間１
分以下の陽極酸化処理を施して膜厚100 〜3000Åの酸化
皮膜を形成するというものであり、該酸化「皮膜の構造
は微細な無数の絨毛状の突起からなる平行な襞でできて
おり、」これは温度30℃以下の電解浴中で形成される膜
厚１〜２μm 以上の「いわゆる細孔を持ったセル構造の
酸化皮膜とは全く異なり」、「樹脂との接着性が優れて
いる」というものである。

【０００５】また、特開平１−３１２８９４号公報に開
示されているプリント回路基板用アルミニウム板の製造
方法（以下、「第二従来製造法」ともいう。）は、陽極
酸化皮膜の膜厚が0.2 μm 未満であれば皮膜表面の孔が
浅く絶縁層との十分な密着性が得られないために、リン
酸を主成分とし、リン酸濃度50〜150g/l、浴温25〜35℃
の電解浴中において、浴電圧を10〜30Ｖの範囲の一定電
圧に保って５〜15分間陽極酸化処理を施し、少なくとも
片面に膜厚0.2 〜1.0 μm の陽極酸化皮膜を形成するこ
とにより樹脂との接着性を高めようとするものである。

【０００６】前記各従来製造法により形成される陽極酸
化皮膜の構造を図面代用電子顕微鏡写真を参照して説明
する。

【０００７】図１１及び図１２は特公平６−３２３５３
号公報に開示されているプリント回路基板の製造法によ
り形成した陽極酸化皮膜の構造を示す図面代用電子顕微
鏡写真であり、図１１の（ａ），（ｂ）はそれぞれ倍率
×10,000、×100,000 の電子顕微鏡写真であり、図１２
は倍率×100,000 の電子顕微鏡写真である。また、図１
３は特開平１−３１２８９４号公報に開示されているプ
リント回路基板用アルミニウム板の製造方法により形成
した陽極酸化皮膜の構造を示す図面代用電子顕微鏡写真
であり、図１３の（ａ），（ｂ）はそれぞれ倍率×10,0
00、×100,000の電子顕微鏡写真である。

【０００８】第一従来製造法により、リン酸濃度を10重
量％、温度を55℃、電解電圧を交流30Ｖ、処理時間12秒
として陽極酸化皮膜を形成したところ、酸化皮膜の構造
は、図１１の（ａ）に示すように、無数の孔が繋がった
平行に走る縞状となっていた。さらに、倍率×100,000
に拡大したところ、図１１の（ｂ）に示すように、蜂の
巣構造を呈してした。

【０００９】また、同様の方法により、リン酸濃度を10
重量％、温度を55℃、電解電圧を直流40Ｖ、処理時間５
秒として陽極酸化皮膜を形成したところ、図１２に示す
ように、平行に走る縞形状が強調された蜂の巣構造を呈
していた。

【００１０】第二従来製造法により、リン酸濃度を100g
/l（9.6 重量％）、温度を30℃、電解電圧を交流20Ｖ、
処理時間10分として陽極酸化皮膜を形成したところ、該
酸化皮膜の構造は、図１３の（ａ）に示すように、平行
に走る縞状とはならず、無数の孔の集まりが不規則に点
在する模様となっていた。さらに、倍率×100,000 に拡
大したところ、図１３の（ｂ）に示すように、隣り合う
孔の側方が開口して連続して繋がり、該孔の隔壁が上方
に延びて突起となり該突起が孔を塞ぐように成長した剣
山状構造を呈していた。

【００１１】また、同様の方法により、リン酸濃度を90
g/l （8.6 重量％）、温度を28℃、電解電圧を直流15
Ｖ、処理時間12分として陽極酸化皮膜を形成したとこ
ろ、図１３の（ｂ）に示す突起が更に成長して孔を塞い
でしまった剣山状構造を呈していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】第一従来製造法により
形成された前記陽極酸化皮膜は、蜂の巣構造を形成する
孔の内部に絶縁樹脂を浸透させて該孔の内壁及び襞部に
接着させることにより接着面を増やして絶縁樹脂との密
着力を得るというものであるが、このような陽極酸化皮
膜では、孔の内部に空気が溜まる等して絶縁樹脂を均一
に浸透させるのは難しく密着力に限界があるという問題
点があった。

【００１３】また、第二従来製造法により形成された前
記陽極酸化皮膜では、絶縁樹脂との接着面を増大するた
めに形成された剣山状突起により絶縁樹脂が孔に浸透す
るのを妨げられ、逆に接着面が減ると共に、剣山状突起
を介して密着した絶縁樹脂層は該絶縁樹脂層と酸化皮膜
層との間で生じる剪断応力には弱いという問題点があっ
た。

【００１４】本発明者は、従来各製造法によって形成し
た前記各陽極酸化皮膜の構造から、リン酸濃度、電解浴
温度、電解電圧・電流及び処理時間の処理条件を変える
ことにより膜構造の異なる陽極酸化皮膜が形成されるこ
とに着目し、前記問題点を解決すると共に更なる樹脂と
の密着力を高めるために前記処理条件を種々様々に変更
する試行錯誤的な数多くの実験を重ねた結果、特定処理
条件において立体交差網目構造の陽極酸化皮膜が形成さ
れるという刮目すべき知見を得、前記技術的課題を達成
したものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明によって解決できる。

【００１６】即ち、本発明は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる基板を有するプリント回路用基板
であって、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる基板表面には、リン酸を主成分とするリン酸濃度
23〜40重量％浴中にて、浴温度は14℃を越え25℃未満、
交流又は電流反転５〜10Ｖ、処理時間３〜５分間の条件
下での陽極酸化処理により形成された立体交差網目構造
の膜厚が0.3 〜0.7 μm である陽極酸化皮膜が積層され
てなるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。

【００１８】図１は本発明に係るプリント回路用基板を
模型的に示した縦断面説明図、図２は本発明に係るプリ
ント回路用基板の製造方法を説明する縦断面図、図３は
本発明に係るプリント回路用基板のコアであるアルミニ
ウム基板に形成された陽極酸化皮膜の構造を倍率×150,
000 にて示す図面代用電子顕微鏡写真であり、これらの
図において、１はアルミニウム基板２をコアとするプリ
ント回路用基板であり、該プリント回路用基板１は、ア
ルミニウム基板２と該アルミニウム基板２の表面に形成
された膜厚0.3 〜0.7 μm の立体交差網目構造を有する
陽極酸化皮膜層３と該陽極酸化皮膜層３に積層された絶
縁樹脂層４と該絶縁樹脂層４に積層された導電金属層５
とからなり、導電金属層５は金属箔５ａと金属メッキ膜
５ｂとの積層体となっている。また、６はアルミニウム
基板２に開けられた貫通孔、７はスルーホールである。

【００１９】次に、製造方法について説明する。

【００２０】先ず、図２の（ａ）に示すように、アルミ
ニウム基板２にスルーホール７用の貫通孔６を開け、ア
ルカリ脱脂等の表面処理した後、水道水で２回洗浄し、
さらに、純水で洗浄して常温にて乾燥させる。

【００２１】次に、アルミニウム基板２の表面に、リン
酸を主成分とするリン酸濃度23〜40重量％浴中にて、浴
温度：14℃を越え25℃未満、交流又は電流反転：５〜10
Ｖ、処理時間：３〜５分間の条件の下で、常法により、
陽極酸化処理を施せば、図３に示す立体交差網目構造を
有する膜厚0.3 〜0.7 μm の陽極酸化皮膜３が形成され
る（図２の（ｂ））。

【００２２】続いて、水道水で２回洗浄し、さらに、純
水で洗浄して常温にて乾燥させた後、図２の（ｃ）に示
すように、陽極酸化皮膜３上に絶縁樹脂層４を介して金
属箔５ａを積層するために、陽極酸化皮膜３が形成され
たアルミニウム基板２の上下表面にプリプレグを金属箔
５ａと共に加熱加圧成形して貼着させる。

【００２３】その後、図２の（ｄ）に示すように、貫通
孔６の位置に貫通孔内壁に絶縁樹脂層４が残るように貫
通孔６の径より小さい孔径のスルーホール７を形成して
プリント回路用基板１とする。或いは、図２の（ｅ）に
示すように、さらに、金属箔５ａ表面とスルーホール７
内とにメッキを施して金属メッキ膜５ｂを形成してプリ
ント回路用基板１とする。

【００２４】また、図２の（ｅ）に示すプリント回路用
基板１にフォトリソグラフィ法等により配線パターンを
形成すれば、図２の（ｆ）に示すような、プリント回路
基板となる。

【００２５】次に、本発明の構成を詳しく説明すれば次
の通りである。

【００２６】アルミニウム基板２は、一般に常用されて
いるJIS 5052H34 材（アルミニウム合金板）やJIS 1100
H24 材等を使用すればよい。

【００２７】陽極酸化処理の条件を、処理浴中のリン酸
濃度：23〜40重量％、浴温度：14℃を越え25℃未満、交
流又は電流反転：５〜10Ｖ、処理時間：３〜５分間とす
れば、膜厚0.3 〜0.7 μm の立体交差網目構造を有する
陽極酸化皮膜３が形成できることを確認している（図３
〜図６参照）。

【００２８】絶縁樹脂層４を得るプリプレグに使用する
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂又はポリイミド樹脂等を用
いればよい。

【００２９】金属箔５ａには、銅、アルミニウム、ニッ
ケル等を用いればよく、金属箔５ａとして、銅箔を使用
する場合は、銅メッキを施して銅の金属メッキ膜５ｂを
得、銅箔と銅メッキ膜とからなる金属層５とすればよ
い。

【００３０】プリント回路用基板１は、片面或いは両面
に金属層が積層されてなるもののいずれであってもよ
い。

【００３１】本発明においては、アルミニウム基板表面
に立体交差網目構造を有する陽極酸化皮膜３が形成さ
れ、その網目の骨組みが上下・左右のあらゆる方向に伸
びて立体的に交差しているため（図３参照）、該陽極酸
化皮膜３上に積層されて絶縁樹脂層４となるプリプレグ
の半硬化状態の樹脂液が皮膜内に良く浸透して、確実且
つ均一に入り込むので、あらゆる方向の応力に耐え得る
密着性の高い絶縁樹脂層４を得ることができる。

【００３２】

【実施例】

【００３３】次に、図面代用電子顕微鏡写真を参照して
実施例について説明する。

【００３４】実施例１．

【００３５】図４は本実施例における陽極酸化皮膜の構
造を示す図面代用電子顕微鏡写真であり、図４の
（ａ），（ｂ）はそれぞれ倍率×10,000、×100,000 の
電子顕微鏡写真、図５は図４に示す陽極酸化皮膜を縦に
切断した断面の構造を示す倍率×80,000の図面代用電子
顕微鏡写真である。

【００３６】アルミニウム基板として、板厚1.0mm のJI
S 5052H34 材を用い、陽極酸化処理条件を、リン酸濃
度：30重量％の処理浴中、浴温度：15℃、交流：７Ｖ、
処理時間：３分間として、陽極酸化皮膜を形成した。

【００３７】本実施例における陽極酸化皮膜は、図４に
示すように、立体的な網目構造となっており、図５に示
すように、その内部は空洞が複雑に入り組んで走ってお
り、全体として立体交差網目構造を呈していた。また、
その膜厚は約0.4 μm であった。

【００３８】該陽極酸化皮膜に絶縁樹脂層となるエポキ
シ樹脂からなるプリプレグを介して膜厚18μm の銅箔を
積層し、スルーホールを形成した後、さらに、銅メッキ
を施してプリント回路用基板とした。

【００３９】実施例２．

【００４０】図６は本実施例における陽極酸化皮膜の構
造を示す図面代用電子顕微鏡写真であり、図６の
（ａ），（ｂ）はそれぞれ倍率×10,000，×100,000 の
電子顕微鏡写真である。

【００４１】本実施例では、陽極酸化処理の条件を、リ
ン酸濃度：25重量％の処理浴中、浴温度：20℃、交流：
10Ｖ、処理時間：５分間として、陽極酸化皮膜を形成
し、その他は、実施例１と同様とした。

【００４２】本実施例における陽極酸化皮膜において
も、図６に示すように、実施例１と同様の立体交差網目
構造を呈していた。

【００４３】

【比較例】

比較例１．

【００４４】図７は本比較例における陽極酸化皮膜の構
造を示す図面代用電子顕微鏡写真であり、図７の
（ａ），（ｂ）はそれぞれ倍率×10,000，×100,000 の
電子顕微鏡写真、図８は図７に示す陽極酸化皮膜を縦に
切断した断面の構造を示す倍率×80,000の図面代用電子
顕微鏡写真である。

【００４５】陽極酸化処理の条件を、リン酸濃度：20重
量％の処理浴中、浴温度：５℃、交流：５Ｖ、処理時
間：１分間として、陽極酸化皮膜を形成し、その他は、
実施例１と同様とした。

【００４６】陽極酸化皮膜は、図７の（ｂ）に示すよう
に、立体交差網目構造とはならず、横方向に層を成す構
造となっていた（図８を参照）。

【００４７】比較例２．

【００４８】図９は本比較例における陽極酸化皮膜の構
造を示す図面代用電子顕微鏡写真であり、図９の
（ａ），（ｂ）はそれぞれ倍率×10,000，×100,000 の
電子顕微鏡写真、図１０は図９に示す陽極酸化皮膜を縦
に切断した断面の構造を示す倍率×80,000の図面代用電
子顕微鏡写真である。

【００４９】陽極酸化処理の条件を、リン酸濃度：45重
量％の処理浴中、浴温度：25℃、交流：10Ｖ、処理時
間：５分間として、陽極酸化皮膜を形成し、その他は、
実施例１と同様とした。

【００５０】陽極酸化皮膜は、図９の（ｂ）に示すよう
に、立体交差網目構造とはならず、上方に伸びる繊毛状
構造となっていた（図１０を参照）。

【００５１】実施例１，２及び比較例１，２並びに従来
例１（第一従来製造法：交流），従来例２（第二従来製
造法：交流）にて得たプリント回路用基板について、ア
ルミニウム基板と絶縁樹脂層との密着性評価試験を行っ
た。試験方法は15×15mm試験片を JIS C 6481 に準拠し
て半田耐熱性試験として測定した。評価は、煮沸した熱
湯に１時間及び３時間漬けた後、260 ℃のハンダ槽に浮
かべ、その時のプリント回路用基板の状態を調べ、変化
のないものを良好「○」、基板の端面周囲に隙間が見ら
れたものを端面不良「△」、基板の内部に気泡が見られ
たものを全面不良「×」とした。結果を表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】実施例１及び２のものにおいて、良好な結
果が得られた。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板表面に
立体交差網目構造の陽極酸化皮膜が形成されるため、該
基板と絶縁樹脂層との密着力が高められて半田耐熱性が
向上するので、回路部品を半田付けする際の回路の膨れ
や剥離を防止することができる。さらに、これにより信
頼性の高いプリント回路用基板を提供することができ
る。

【００５５】従って、本発明の産業上利用性は非常に高
いといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリント回路用基板を模型的に示
した縦断面説明図である。

【図２】本発明に係るプリント回路用基板の製造方法を
説明する縦断面図である。

【図３】本発明に係るプリント回路用基板のコアである
アルミニウム基板に形成された陽極酸化皮膜の構造を倍
率×150,000 にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。

【図４】実施例１における陽極酸化皮膜の構造を示す図
面代用電子顕微鏡写真である。

【図５】図４に示す陽極酸化皮膜を縦に切断した断面の
構造を示す倍率×80,000の図面代用電子顕微鏡写真であ
る。

【図６】実施例２における陽極酸化皮膜の構造を示す図
面代用電子顕微鏡写真である。

【図７】比較例１における陽極酸化皮膜の構造を示す図
面代用電子顕微鏡写真である。

【図８】図７に示す陽極酸化皮膜を縦に切断した断面の
構造を示す倍率×80,000の図面代用電子顕微鏡写真であ
る。

【図９】比較例２における陽極酸化皮膜の構造を示す図
面代用電子顕微鏡写真である。

【図１０】図９に示す陽極酸化皮膜を縦に切断した断面
の構造を示す倍率×80,000の図面代用電子顕微鏡写真で
ある。

【図１１】特公平６−３２３５３号公報に開示されてい
るプリント回路基板の製造法により形成した陽極酸化皮
膜の構造を示す図面代用電子顕微鏡写真である。

【図１２】特公平６−３２３５３号公報に開示されてい
るプリント回路基板の製造法により形成した陽極酸化皮
膜の構造を示す図面代用電子顕微鏡写真である。

【図１３】特開平１−３１２８９４号公報に開示されて
いるプリント回路基板用アルミニウム板の製造方法によ
り形成した陽極酸化皮膜の構造を示す図面代用電子顕微
鏡写真である。

【符号の説明】

１ プリント回路用基板 ２ アルミニウム基板 ３ 陽極酸化皮膜層 ４ 絶縁樹脂層 ５ 導電金属層 ５ａ 金属箔 ５ｂ 金属メッキ膜 ６ 貫通孔 ７ スルーホール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
   らなる基板を有するプリント回路用基板であって、前記
   アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板表面
   には、リン酸を主成分とするリン酸濃度23〜40重量％浴
   中にて、浴温度14℃を越え25℃未満、交流又は電流反転
   ５〜10Ｖ、処理時間３〜５分間の条件下での陽極酸化処
   理により形成された膜厚が0.3 〜0.7 μm である立体交
   差網目構造の陽極酸化皮膜が積層されていることを特徴
   とするプリント回路用基板。