JPS61189694A - 金属基材プリント配線板およびその製造方法 - 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、金属板に絶縁層を形成させ、金属箔を接着し
て導体回路を形成させた金属基材プリント配線板および
その製造方法に関する。このような金属基材プリント配
線板は耐電圧特性に優れ、かつまたスルホールの信頼性
が良好であるから、近年のＩＣ等の高密度化、高集積化
にともなうプリント配線板への高密度実装性、高放熱性
、高耐電圧性等の要求を満足する。したがって、本発明
による金属基材プリント配線板は特に産業用の分野にお
いて、モジュール用基板、マザーボードとしての利用度
が高い。また、本発明による金属基材プリント配線板の
製造方法によ几ば、高密度実装性、高放熱性、高耐電圧
性に優れた金属基材プリント配線板を安価に供給するこ
とができる。

〔従来技術〕

従来技術の代表的な例としては、下記の２つがある。

＋１１　　特開昭５９−１４１２８８号公報によれば、
復水する図面第４図のような金属箔の片面に熱硬化性樹
脂組成物を完全硬化させ下地層（ロ）を形成し、さらに
この層上に熱硬化性樹脂組成物を半硬化状態にしてなる
接着層（６）を形成した金属箔絶縁接着シートが開示さ
れている。

（２）　　特開昭５９−５９８９９号公報によれば、復
水する図面第５図（ａ）〜第５図（ｄ）のように金属板
に第１回目の穴明は加工し、この穴を絶縁被接とともに
充てんした後第２回目の穴明は加工する金属芯入りプリ
ント基板の製造方法が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ｆａｔ　　従来技術（１）に記載の金属箔絶縁接着シー
トは、以下のような欠点ｔ−有していた。すなわち、絶
縁層としての下地層？金属箔の片面に熱硬化性樹脂をコ
ーティングした後加熱硬化して形成させるものであった
。しかるに、十分な電気絶縁性を確保するためには、前
記下地層は３０μｍ以上の厚みを必要とし、いっぽう十
分な敢無性を確保するためには、その厚みは１００μｍ
以下である必要がある。このような厚みの樹脂層を形成
するためには、ディップ法によるコーティングを行なう
のが最も簡便である。ところが、前記金属箔の片面に樹
脂層を形成させるためには、前記ディップ法を用いるこ
とは困難であり、厚みの管理が容易ではなかった。また
、前記下地層を３０１１ｒ！Ｌ以上の厚みで形成した場
合、樹脂を完全硬化させることにより可とう性が損なわ
れ、前記金属箔表面に折れ筋がついたりしわが発生する
という欠点があった。

ｆｂｌ　　従来技術（２）に記載の金属芯入りプリント
基板の製造方法によｎば、スルホール内のメッキ密看性
が悪いという欠点があった。

本発明は以上のような従来技術の欠点のすべてを除去、
改善することを目的とし、前記特許請求の範囲各項に記
載の金属基材７゛リント配線板および七の製造方法によ
りその目的を達成できるものである。

〔問題点を解決するための手段およびその作用〕以下に
本発明の金属基材プリント配線板およびその製造方法に
ついて図面に基づいて詳しく説明する。

第１図は本発明の金属基材フ“リント配線板のうち片面
基板の例である。

（１）は金属板で、材質としてはアルミニウム、鉄、鋼
などからプリント配線板の用途に応じて選択する。また
、その厚みは加工性等の観点から０．５〜５ｕ程度がよ
い。

（２）は絶縁層としての第１の樹脂層で、その厚みは２
０−１００μｍがよい。この厚みの範囲は′Ｗ１．完絶
縁性と放熱性の双方を満足するもので、２０μｍ以下で
は！気絶縁性が、また１００μｍ以上では放熱性がそれ
ぞれ損われる。前記絶縁層の形成方法としては、ディッ
プ法、ロール法、スプレー法等の比較的簡便な方法の中
から自由に選択でき、またリジッドな金属板を扱うコー
ティングであるから作業性がよい。さらに、前記絶縁層
の厚みの調８？−１、フェスの粘度を調節することによ
り容易に可能である。また、コーティングに用いる樹脂
は、エポキシ樹脂、耐熱エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂
、ビスマレイミド・トリアジン樹脂などの熱硬化性樹脂
の中から少なくとも１種以上の樹脂をプリント配線板の
用途に応じて選択便用する。

（３）は接着層としての第２のｍ脂層で、その厚みは１
〜２０μｍがよい。この厚みの範囲は接着性と放熱性の
双方を満足するもので、１μｍ以下では接着性が、また
２０μ風以上では放熱性がそれぞれ損われる。前記接着
層の形成方法としては、ディップ法、ロール法、スプレ
ー法等の比較的簡便な方法の中から自由に選択できる。

また、樹脂をコーティングする面は、ディップ法を用い
て連続的に処理するような場合には、前記絶縁層表面に
コーティングすればよく、一方別工程で金属箔（４）の
少なくとも一面にロール法またはスプレー法によりコー
ティングしてもよい。

本発明によれば、前記第１の樹脂層を完全硬化させ、絶
縁層としての十分な電気絶縁性を確保するような熱硬化
を必要とする。前記熱硬化に必要な加熱温度、７１０熱
時間は使用する樹脂により異なり、本弁明によれば７Ｉ
Ｏ＃Ｌ温度は当該樹脂のガラス転移温度Ｔｇに対して０
．５Ｔｇ≦ＴＨ≦Ｔｇなる範囲の温度ＴＨが、また加熱
時間は１５分〜１０時間が最も適当である。前記の熱硬
化温度ＴＨの範囲にしたがえ１ば、たとえばＴｇ　＝　
１９０°Ｃの耐熱エボキン樹脂に対しては９５〜１９０
″Ｃの加熱温度が適当であり、さらに好ましくは１００
〜１６０″Ｃの加熱温度がよい。また’ｒｇ＝　２４８
°Ｃのポリイミド樹脂に対しては、１２２〜２４８°Ｃ
の加熱温度が適当であり、さらに好ましくは１４０〜２
００°Ｃの７Ｊｌ熱温度がよい。いずれの場合もＴｇよ
りやや低い７７＋１熱温度がよく、これは＊脂の硬化が
比較的緩やかに進むため、緻密な樹脂層が形成され、各
層間の密着性や！気絶縁性が向上するからである。

本発明によルば、前記第２の樹脂層を介して金属箔（４
）全積層接着し、前記第１の樹脂層との間に十分な密着
力を確保するような熱圧着を必要とする。前記熱圧着に
必要なｍｓ湿温度圧力、加熱時間は使用する樹脂により
異なり、本発明によれば７１０熱温度は前記の熱硬化温
度ＴＨに対して１．０５ＴＨ≦ＴＨ≦１．５’ｒＨなる
範囲の温度＋ｐＰが、また圧力は１０〜１００　ｋｆｌ
／ｅ４　が、そして加熱時間は５分〜５時間が最も適当
である。前記の熱圧着温度ＴＰの範囲にしたがえば、た
とえば前記耐熱エポキシ樹脂に対しては１００〜２８５
”Ｃの加熱温度が適当であるが、特に樹脂の耐熱性も考
慮すると１２０〜１８０”Ｃの加熱温度が好ましい。ま
た前記ポリイミド樹脂に対しては１２８〜３６５”Ｃの
加熱温度が適当であるが、同様に＊脂のＩ耐熱性も考慮
すると１６０〜２４０℃の加熱温度が好ましい。いずれ
の場合も前記の熱硬化温度ＴＨよりやや高い温度がよく
゛、こｎは絶縁層（２）のフローを伴わず有効な接着力
が比較的短時間のうちに得られるからである。

本発明によれば、前記麟圧着後に樹脂をエージングし、
十分な導体密着力を確保するような熱処理を必要とする
。第２図に示す両面スルホール基板や、第３図に示す多
層基板のように、スルホ−Ａ／（６）を有する例の場合
はスルホールメッキ後に前記熱処理を施すとスｐホー〃
メッキの密着性が向上する。前記熱処理に必要な加熱温
度、加熱時間は使用する樹脂により異なり、本発明によ
れば加熱温度は前記の熱圧Ｍ温度Ｔ、に対して１．０５
ＴＰ≦Ｔｏ≦１．５ＴＰなる旬囲の温度Ｔｃが、また加
熱時間は８０分〜１０時間が最も適当でるる。表面導体
の酸化等の恐れのある場合は必要に応じて不活性ガス雰
囲慨で処理するとよい。前記の熱処理温度Ｔｃの範囲に
したがえば、たとえば前記１Ｉｌｌ熱エポキシ樹脂に対
しては１０５〜４２８°Ｃの加熱温度となるが、特に樹
脂の耐熱性も考慮すると１５０〜２２０°Ｃの加熱温度
が好ましい。また前記ポリイミド樹脂に対しては１８４
〜５４８°Ｃの加熱温度となるが、同様に樹脂の耐塵性
も考慮すると１８０〜２５０°Ｃの加熱温度が好ましい
。いずれの場合も前記の熱圧着温度Ｔ、よりやや高い温
度がよく、これは絶縁Ｊ（２１および接着層（３）のＷ
脂の架橋密度が高まると同時に加熱収縮が起こり各層間
の密着性や導体密着力が向上するからである。

本発明によｎば、前記絶縁層に、粒径５０μ属以下の無
機絶縁性フィラーを、樹脂固形分１００重量部に対し０
〜ｇｏｏ重量部、好ましくは１００〜２００重量部混入
させると前記絶縁層の熱伝導率が上がり基板としての放
熱性が向上する。この混入割合の範囲は、放熱性を向上
させるためには多いほうが好ましく、一方ａ１脂層の靭
性を向上させるためには少ないほうが好ましく、双方を
満足させるためには０〜３００重量部の範囲がよい。ま
た前記無ノド１【 機絶縁性フィラーは、α−アルミナ、結晶シリカ、＾ 溶融シリカなどから１リント配線板の用途に応じて選択
使用する。

本発明によれば、前記接着層に、粒径５０μｍ以下の無
機絶縁性フィラーを、樹脂固形分１００重量部に対し０
〜２００重量部、好ましくは５０〜１５０重首部混入さ
せると前記接着層の熱伝導率が上がり基板としての放熱
性が向上すると同時に、前記熱圧着時の樹脂のフローを
少なくする補強材となる。この混入割合の範囲は、放熱
性を向上させるためには多いほうが好ましく、一方樹脂
層の表面平滑性や靭性を向上させるためには少ないほう
が好ましく、双方を満足させるためには０〜２００重量
部の範囲がよい。また前記無機絶縁性フィラーは、α−
アｌレミナ、結晶性シリカ、溶融シリカなどから１リン
ト配線板の用途に応じて選択使用する。

本発明において、前記金属基材プリント配線板は、少な
くとも一表面に導体回路全音しており、このことに片面
または両面、場合により穴、基板端面、さらに多層基板
の場合は基板内面にも導体回路を有することを含んでい
る。

以上のように、本発明によれば導体回路と金属板との間
に高い１慨絶縁性を有し、同時に高＾放熱性を有し、か
つ高い導体ｖＩｆ着力を育する高密度冥装性に優れた金
属基材プリント配線板を、比較的簡便な製造方法で得る
ことができる。

〔実施例〕

実施例１ 片面プリント配線板の製造方法の一実施例を第１図に基
づいて説明する。

まず、アルミニウム板（１）を陽極酸化し、＃ｉ径１〜
１０μｍのα−７Ｍミナを耐熱エポキシ樹脂の樹脂固形
分１００重量部に対して１５０重量部の割合で混入した
ワニスを、前記７Ｍミニウム板表面にディップ法により
コーティングし、１２０°Ｃ１２時間加熱硬化させ、厚
さ５０μｍの絶縁層（２）を形成させた。

つざて、前記α−アルミナを混入した耐喀エポキシ樹脂
のワニスを、前記絶縁層表面にロール法によりコーティ
ングし、接着層（３）を形成させコーテイング面に厚さ
１８μｍの銅箔を積層した後、４０　ｋｙ、／ｄの圧力
下で、１６０°Ｃ，１時間不正着を行ない、さらに圧力
を取りのぞいて、１８０″０，１時間エージングとして
の熱処理を行なった。

最後に通常のサブトラクティブ法により銅箔をエツチン
グし、所望の導体回路（５）全形成させた。

以上のよう（でシて製造された金属基材７゛リント配線
板においては、導体引き剥し強度２．６　ｋｇ／ｃｍ、
直流１ｌｌＩｔ？を圧４．９ＫＶのデータｔｌ−得た。

実施例２ 両面プリント配線板の製造方法の一実施例を第２図に基
づいて説明する。

まず、アルミニウム板（１）に第１回目の穴明は加工を
施した後陽極酸化し、実施例１に示したワニスで穴を充
填するとともに表裏面に厚さ５０μｍの絶縁ａ（２）’
ｉ影形成せた。このときのコーティングはディップ法で
あり、熱硬化条件は１２０”Ｃ１２時間であった。

つぎに、前記ワニスを厚さ１８μｍの銅箔の粗面にロー
ル法によりコーティングし接着１ｔ（３）を形成させ、
コーテイング面と前記絶縁層とを対向させて前記鋼箔を
積層した後、４０　ｋＱ／ｃｄの圧力下で、１６０°Ｃ
％　１時間の不圧着を行ない両面銅張基板を形成させた
。

さらに、第１回目の穴明は加工により形成させた穴と中
心が一致し、かつ前記穴より細径の穴をドｖｔｖｒｔｃ
よる第２回目の穴明は加工で形成し、この穴に化学銅メ
ッキにより導体を析出させ、スルホ−ｔＶ　（Ｑ）を形
成させた。

そして、窒素雰囲気で、２００℃、１時間の熱処理を行
なった後、電気銅メッキにより表裏の導通を！４＊にさ
せた。

最後に、通常のサブトラクティブ法に上り銅箔をエツチ
ングし、所望の導体回路（５）を形成させた。

以上のようにして製造された金属基材プリント配線板に
おいては、導体引き剥し強度２．６　ｋｆｌ／”Ｉ、１
ぼ流耐電圧４．９　ＫＶ、ランドの接着強度１７ｋｇの
データを得た。

冥施例８ 多層プリント配線板の製造方法の一実施例を第８図に基
づいて説明する。

まず、冥施例２に示した方法で、アｖミニウム板（１）
に第１回目の穴明は加工および陽ＦＭ酸化を行なった。

つぎに、無機絶縁性フィラーを含まないポリイミド樹脂
にて穴内全充填するとともに表裏面に厚さ６０μｍの絶
縁Ｗ　（２）を形成させた。このときのコーティングは
ディ、アブ法であり、熱硬化条件は、１８０℃、８時間
であった。

さらに、前記ポリイミド樹脂にα−アルミナをｍ脂固形
分１００重量部に対し、１００重量部混入したワニスを
、厚さ３５μｍの銅箔の粗面にローｌＶ法によりコーテ
ィングし接′ａ層（３）全形成させ、コーテイング面と
前記絶縁層とを対向させて積層した後、５０　ｋｇ／ｃ
４の圧力下で、２００　”Ｃ１２時間の塵圧Ｎを行なっ
た。

そして、通常のサブトラクティブ法で銅９１エツチング
して内層の導体回路（７）全形成させた後、前記導体回
路表面を黒化処理し、再度前記ポリイミド樹脂をディッ
プ法によりコーティングして厚さ６０μｍの絶縁層を形
成した。

しかる後に、前記絶縁層表面に前述と同様の方法で厚さ
１８μｔｎの銅箔を積層し多層銅張基板を形す父させた
。

そして第１回目の穴明は加工で形成させた穴と中心が一
致し、かつ前記穴より細径の穴をドリルによる第２回目
の穴明は加工で形成させ、この穴の内壁をクロム酸によ
り粗化させた後、化学銅メッキにより穴内に導体全析出
させ、スルホ−ｔＶ　（６）全形成させた。

最後に窒素雰囲気で、２５０’Ｃ１１時間の熱処理全行
ない、電電銅メッキにより層間の導通を完全にさせた後
、通常のサブトラクティブ法により最表面の銅箔を工・
フチングし、所望の導体回路（５）を形成させた。

以上のよう、にして製造された金属基材プリント配線板
においては、導体引き剥し強度２．４　ｒｑ／Ｌ：’Ｉ
ＩＩ、層間直流耐電圧６．２　ＫＶ、ランドの接着強度
１５ｋｇのデータを得た。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、数々の優れた効果があり
、これらを以下にまとめて示す。

（１）絶縁層を金属板表面に被復して形成させたため、
金Ｗ＆箔に形成させた場合に問題となった箔表面の折れ
筋やしわがなくなった。また、ディップ法によるコーテ
ィングで絶縁層を形成させたので、絶縁層厚みを２０〜
１００μｍの範囲でコントロールすることは、ワニスの
粘度ヲ５０〜１０００ｃｐｓの範囲で調節するのみで可
能であった。さらに、絶縁層の厚みを比較的均一にでき
たので、耐電圧が４ＫＶ以上と制く刀為つ安定した値を
得られた。

（２）　　缶属箔ｒが圧着した後、場合によってスルホ
ールメッキ後に、エージングとしての熱処理を行なった
ので、導体＠青史が向上し、表面導体のビール強度は従
来の２．０　ｋｆｌ／ｎ以下から２．４ｋｆ／傭以上に
、またランドの接着強度は従来の１０ｋｇ以下から１５
ｋｇ以上にそれぞれ向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の金属基材７“リント配線板の
縦断面図であり、第１図は片面基板の例、第２図は両面
スルホール基板のψ［、第８図μ多層基板の例である。 第４図は従来技術（１）に示す金属箔絶縁接着シーリン
ト基板の一例の各工程を示す縦断面図である。 （１）・・・・・・金属板 （２）・・・・・・絶縁層 （３）・・・・・・接Ｎ層 （４）−・・・・・金属箔 （５）・・・・・・導体回路 （６）・・・・・・スルホール （７）・・・・・・内層の導体回路 （２）・・・・・・下地層 （６）・・・・・・接着層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属板（１）の少なくとも一表面に第１の樹脂層（
   ２）を被覆して熱硬化させ絶縁層を形成させた後、接着
   層としての第２の樹脂層（３）を介して金属箔（４）を
   積層し、これらを熱圧着して一体化させた後、エージン
   グとしての熱処理を施し、さらに導体回路（５）を形成
   させることを特徴とする金属基材プリント配線板の製造
   方法。 ２、前記絶縁層は２０〜１００μｍの厚さで形成させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属基材
   プリント配線板の製造方法。 ３、前記接着層は、前記絶縁層表面に被覆して形成させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属基
   材プリント配線板の製造方法。 ４、前記接着層は、前記金属箔の少なくとも一表面に被
   覆して形成させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の金属基材プリント配線板の製造方法。 ５、前記熱硬化は、当該樹脂のガラス転移温度Ｔ＿ｇに
   対して、０．５Ｔ＿ｇ≦Ｔ＿Ｈ≦Ｔ＿ｇなる範囲の温度
   Ｔ＿Ｈにて１５分〜１０時間の処理を少なくとも１回行
   なうことによって成就ならしめることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の金属基材プリント配線板の製造
   方法。 ６、前記熱圧着は、前記熱硬化温度Ｔ＿Ｈに対して、１
   ．０５Ｔ＿Ｈ≦Ｔ＿Ｐ≦１．５Ｔ＿Ｈなる範囲の温度Ｔ
   ＿Ｐにて、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力下で、５
   分〜５時間の処理を行うことによって成就ならしめるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属基材プ
   リント配線板の製造方法。 ７、前記熱処理は、前記熱圧着温度Ｔ＿Ｐに対して１．
   ０５Ｔ＿Ｐ≦Ｔ＿Ｃ≦Ｔ＿Ｐなる範囲の温度Ｔ＿Ｃにて
   、必要に応じて不活性ガス雰囲気で、３０分〜１０時間
   の処理を少なくとも１回行なうことによって成就ならし
   めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
   基材プリント配線板の製造方法。 ８、前記第１の樹脂層に、粒径５０μｍ以下の無機絶縁
   性フィラーを、樹脂固形分１００重量部に対し０〜３０
   ０重量部、好ましくは１００〜２００重量部混入させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属基材
   プリント配線板の製造方法。 ９、前記第２の樹脂層に、粒径５０μｍ以下の無機絶縁
   性フィラーを、樹脂固形分１００重量部に対し０〜２０
   ０重量部、好ましくは５０〜１５０重量部混入させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属基材プ
   リント配線板の製造方法。 １０、前記導体回路は、前記金属基材プリント配線板の
   少なくとも一表面に形成させ、必要に応じてスルホール
   内にメッキを施した後、前記熱処理を行なうことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の金属基材プリント配
   線板の製造方法。 １１、金属板（１）の少なくとも一表面に絶縁層として
   の第１の樹脂層（２）を有し、前記第１の樹脂層の表面
   に接着層としての第２の樹脂層（３）を有し、前記第２
   の樹脂層を介して金属箔（４）が接着され、少なくとも
   前記金属箔の一部により形成された導体回路（５）を有
   することを特徴とする金属基材プリント配線板。 １２、前記導体回路は、前記金属基材プリント配線板の
   少なくとも一表面に形成されており、両面プリント配線
   板又は多層プリント配線板を構成していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項記載の金属基材プリント配
   線板。