JP2007165751A - Wiring board, and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線板およびその製造法に関する。 The present invention relates to a wiring board and a manufacturing method thereof.
近年の高発熱部品の高密度実装のためには、部品が実装される配線板に高い放熱性が要求される。また、配線板の機能を実現するためには、配線部が配される基板の表面が、絶縁物で構成されている必要がある。そのため、従来から、放熱性の良好な配線板を得る一手段として、アルミニウム基板表面に絶縁物としての有機高分子材料を配する技術が知られている。しかし、有機高分子材料は、熱伝導性が低く、配線板の放熱性は十分とはならない。そこで、その有機高分子材料に金属酸化物で被覆された金属粒子を含ませる技術が提案されている(特許文献1参照)。 In order to mount high heat-generating components in high density in recent years, high heat dissipation is required for the wiring board on which the components are mounted. Moreover, in order to implement | achieve the function of a wiring board, the surface of the board | substrate with which a wiring part is distribute | arranged needs to be comprised with the insulator. Therefore, conventionally, as a means for obtaining a wiring board with good heat dissipation, a technique of arranging an organic polymer material as an insulator on the surface of an aluminum substrate is known. However, the organic polymer material has low thermal conductivity, and the heat dissipation of the wiring board is not sufficient. Therefore, a technique for including metal particles coated with a metal oxide in the organic polymer material has been proposed (see Patent Document 1).
しかし、アルマイト等の金属酸化物は、温度変化によりクラックが発生しやすいことが知られている。そのため、クラック発生により金属粒子が露出し、基板表面の絶縁性を長期間維持できないという問題がある。 However, it is known that metal oxides such as alumite are likely to crack due to temperature changes. For this reason, the metal particles are exposed due to the occurrence of cracks, and there is a problem that the insulating property of the substrate surface cannot be maintained for a long time.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、基板表面の絶縁性と、配線板の放熱性とを十分に実現する配線板を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a wiring board that sufficiently realizes the insulation of the substrate surface and the heat dissipation of the wiring board.
上記課題を解決するため、本発明に係る配線板は、金属基板の表面に金属酸化物絶縁層が形成され、金属酸化物絶縁層の金属基板と反対側の表面に熱伝導性樹脂絶縁層が形成され、熱伝導性樹脂絶縁層の金属酸化物絶縁層と反対側の表面に配線部が形成される配線板であって、金属酸化物絶縁層は、その表面に空孔およびクラックの少なくともいずれか一種類の凹部を有し、熱伝導性樹脂絶縁層は、凹部内に入り込んだ状態で形成されている。 In order to solve the above problems, the wiring board according to the present invention has a metal oxide insulating layer formed on the surface of a metal substrate, and a thermally conductive resin insulating layer on the surface of the metal oxide insulating layer opposite to the metal substrate. A wiring board formed and having a wiring portion formed on a surface opposite to the metal oxide insulating layer of the thermally conductive resin insulating layer, wherein the metal oxide insulating layer has at least one of holes and cracks on the surface thereof The heat conductive resin insulation layer is formed in a state of entering into the recess.
本発明に係る配線板によれば、熱伝導率が高い金属酸化物絶縁層および熱伝導性樹脂絶縁層を金属基板表面に配しているため、金属基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かし得る。また、金属酸化物絶縁層が凹部を有し、熱伝導性樹脂絶縁層は、表面空孔部内に入り込んだ状態で形成されているため、熱伝導性樹脂絶縁層が、金属酸化物絶縁層を構造的に補強することとなる。よって、温度変化等により金属酸化物絶縁層に新たにクラックが形成されるのを抑制でき、金属基板表面の絶縁性を維持できる。また、熱伝導性樹脂絶縁層の凹部部内への入り込みにより、凹部内にある空気が少なくなるため、その空気中の水分が金属酸化物絶縁層の絶縁性を低下させるのをさらに抑制できる。また、予め金属酸化物絶縁層にクラックを形成させ、そのクラックによる凹部内に樹脂が入り込んでいる場合には、そこで応力緩和しているため、温度変化の際に新たなクラックが形成され難い。 According to the wiring board of the present invention, since the metal oxide insulating layer and the heat conductive resin insulating layer having high thermal conductivity are arranged on the surface of the metal substrate, the metal substrate has sufficient heat dissipation characteristics. You can save it. In addition, since the metal oxide insulating layer has a recess, and the heat conductive resin insulating layer is formed in a state of entering into the surface vacant portion, the heat conductive resin insulating layer is made of the metal oxide insulating layer. It will be structurally reinforced. Therefore, it is possible to suppress the formation of a new crack in the metal oxide insulating layer due to a temperature change or the like, and it is possible to maintain the insulating property of the metal substrate surface. Moreover, since the air in a recessed part decreases by the penetration | invasion in the recessed part of a heat conductive resin insulating layer, it can further suppress that the water | moisture content in the air reduces the insulation of a metal oxide insulating layer. In addition, when a crack is formed in the metal oxide insulating layer in advance and the resin enters the recess due to the crack, the stress is relaxed there, so that it is difficult to form a new crack when the temperature changes.
他の本発明に係る配線板は、上述の発明に加え、金属基板がアルミニウムまたはアルミニウム基合金で構成され、金属酸化物絶縁層がアルマイトで構成されている。この構成を採用することにより、金属基板を軽量化でき、また、金属基板の陽極酸化等の簡易な手段で金属酸化物絶縁層を形成することができる。 In another wiring board according to the present invention, in addition to the above-described invention, the metal substrate is made of aluminum or an aluminum-based alloy, and the metal oxide insulating layer is made of alumite. By adopting this configuration, the weight of the metal substrate can be reduced, and the metal oxide insulating layer can be formed by simple means such as anodization of the metal substrate.
また、他の本発明に係る配線板は、上述の発明に加え、アルマイトを硬質アルマイトとしている。硬度の高い硬質アルマイトは、温度変化によってもクラックが形成され難いため、金属基板の絶縁性の低下をさらに抑制できる。ここで、硬質アルマイトは、硬度が250HV以上のアルマイトをいう。また、当該硬度は、アルミニウム基板にアルマイト層が付いたものの断面における、アルマイト層部分を、マイクロビッカース硬度計を用い、100gの荷重で測定したものである(以下、硬度は同じ測定方法によるものである)。 In addition to the above-described invention, another wiring board according to the present invention uses alumite as hard alumite. Since hard anodized metal with high hardness is less likely to form cracks due to temperature changes, it is possible to further suppress the deterioration of the insulating properties of the metal substrate. Here, hard anodized refers to anodized having a hardness of 250 HV or higher. In addition, the hardness is obtained by measuring an alumite layer portion in a cross section of an aluminum substrate with an alumite layer with a load of 100 g using a micro Vickers hardness meter (hereinafter, the hardness is determined by the same measurement method). is there).
また、他の本発明に係る配線板は、上述の発明に加え、熱伝導性樹脂絶縁層の厚みが、凹部に入り込んだ部分を除き、5μm以上50μm以下の範囲としている。熱伝導性樹脂絶縁層の厚みを5μm以上とすると、金属基板表面の絶縁性がより高まる。また、熱伝導性樹脂絶縁層の厚みを50μm以下にすると、配線板の放熱性がより高まる。 In addition to the above-described invention, the wiring board according to another aspect of the present invention has a thickness of the heat conductive resin insulating layer in a range of 5 μm or more and 50 μm or less except for a portion that enters the recess. When the thickness of the heat conductive resin insulating layer is 5 μm or more, the insulating property of the metal substrate surface is further increased. Moreover, when the thickness of the heat conductive resin insulating layer is 50 μm or less, the heat dissipation of the wiring board is further increased.
また、他の本発明に係る配線板は、上述の発明に加え、凹部に露出する前記金属基板面が酸化処理されている。この構成を採用することにより、凹部に露出する前記金属基板面の導電性を防ぎ、金属基板表面の絶縁性をより良好にできる。 In addition to the above-described invention, the wiring board according to another embodiment of the present invention has the metal substrate surface exposed to the recesses oxidized. By adopting this configuration, it is possible to prevent the conductivity of the surface of the metal substrate exposed in the recess and to improve the insulation of the surface of the metal substrate.
また、他の本発明に係る配線板は、上述の発明に加え、配線部の一部が、熱伝導性樹脂絶縁層を通過して金属酸化物絶縁層に接触している。この構成を採用することにより、配線部で発生したジュール熱または高発熱電子部品から配線部へ伝達された熱の大部分を、熱伝導性樹脂絶縁層を介在させずに直接金属酸化物絶縁層に逃がすことができ、配線板の放熱性をより良好にすることができる。 In addition to the above-described invention, in another wiring board according to the present invention, a part of the wiring portion passes through the thermally conductive resin insulating layer and is in contact with the metal oxide insulating layer. By adopting this configuration, most of the Joule heat generated in the wiring section or the heat transferred from the highly heat-generating electronic component to the wiring section is directly applied to the metal oxide insulating layer without interposing a heat conductive resin insulating layer. The heat dissipation of the wiring board can be made better.
上記課題を解決するため、本発明に係る配線板の製造法は、金属基板の表面に金属酸化物絶縁層を形成する第1の工程と、金属酸化物絶縁層の金属基板と反対側の表面に熱伝導性樹脂絶縁層を形成する第2の工程と、熱伝導性樹脂絶縁層の金属酸化物絶縁層と反対側の表面に配線部を形成する第3の工程と、を有する配線板の製造法であって、第2の工程は、液状の樹脂を金属酸化物絶縁層の表面にある空孔およびクラックの少なくともいずれか一種類の凹部内に浸透させた状態で樹脂を硬化させる工程、もしくは流動状の樹脂を凹部内に圧入した状態で樹脂を硬化させる工程であることとしている。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a wiring board according to the present invention includes a first step of forming a metal oxide insulating layer on a surface of a metal substrate, and a surface of the metal oxide insulating layer opposite to the metal substrate. A wiring board having a second step of forming a heat conductive resin insulating layer on the surface and a third step of forming a wiring portion on the surface of the heat conductive resin insulating layer opposite to the metal oxide insulating layer. In the production method, the second step is a step of curing the resin in a state in which the liquid resin is infiltrated into at least one kind of recesses in the pores and cracks on the surface of the metal oxide insulating layer, Alternatively, it is a step of curing the resin in a state where the fluid resin is pressed into the recess.
本発明に係る配線板の製造法によれば、第2の工程により熱伝導性樹脂絶縁層を、金属酸化物絶縁層の凹部内に入り込んだ状態で形成できる。そのため、熱伝導性樹脂絶縁層が、金属酸化物絶縁層を構造的に補強することとなる。よって、温度変化等により金属酸化物絶縁層にクラックが形成されるのを抑制でき、金属基板表面の絶縁性を維持できる。また、熱伝導性樹脂絶縁層の凹部内への入り込みにより、凹部内にある空気中の水分が少なくなるため、その水分が金属酸化物絶縁層の絶縁性を低下させるのをさらに抑制できる。さらに、熱伝導率が高い金属酸化物絶縁層および熱伝導性樹脂絶縁層を金属基板表面に配しているため、配線板は、金属基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かし得る。 According to the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, the thermally conductive resin insulating layer can be formed in the recessed portion of the metal oxide insulating layer in the second step. Therefore, the heat conductive resin insulating layer structurally reinforces the metal oxide insulating layer. Therefore, it is possible to suppress the formation of cracks in the metal oxide insulating layer due to a temperature change or the like, and it is possible to maintain the insulating property of the metal substrate surface. Moreover, since the moisture in the air in the recess is reduced due to the heat conductive resin insulating layer entering the recess, it is possible to further suppress the moisture from lowering the insulating property of the metal oxide insulating layer. Furthermore, since the metal oxide insulating layer and the heat conductive resin insulating layer having high thermal conductivity are arranged on the surface of the metal substrate, the wiring board can sufficiently utilize the characteristics of heat dissipation that the metal substrate has.
他の本発明は、上述の配線板の製造法の発明に加え、凹部が前記クラックを含む場合において、第1の工程後、第2の工程前に、金属酸化物絶縁層にクラックを形成することとしている。この構成を採用することにより、第1の工程により形成した金属酸化物絶縁層に予めクラックを形成させ、応力緩和できる。よって、温度変化の際にも新たなクラックは形成され難い。その状態で、第2の工程により熱伝導性樹脂絶縁層をクラック(凹部)内に入り込ませているため、凹部における金属基板の露出による絶縁性低下を抑制している。 In another aspect of the present invention, in addition to the above-described method for manufacturing a wiring board, when the recess includes the crack, the crack is formed in the metal oxide insulating layer after the first step and before the second step. I am going to do that. By adopting this configuration, it is possible to form a crack in the metal oxide insulating layer formed in the first step in advance and relieve stress. Therefore, new cracks are hardly formed even when the temperature changes. In this state, since the thermally conductive resin insulating layer is inserted into the crack (recessed portion) by the second step, the insulation deterioration due to the exposure of the metal substrate in the recessed portion is suppressed.
また、他の本発明は、上述の配線板の製造法の発明に加え、第3の工程は、樹脂表面または熱伝導性樹脂絶縁層表面に、プロファイルを有する金属箔を配する過程を有し、かつ金属箔のプロファイルが、樹脂または熱伝導性樹脂絶縁層を通過して金属酸化物絶縁層に接触させる過程を経ている。この構成を採用することにより、配線部で発生したジュール熱または高発熱電子部品から配線部へ伝達された熱の大部分を、熱伝導性樹脂絶縁層を介在させずに直接金属酸化物絶縁層に逃がすことができ、配線板の放熱性を、より良好にすることができる。 In another aspect of the present invention, in addition to the above-described method for manufacturing a wiring board, the third step includes a step of arranging a metal foil having a profile on the resin surface or the surface of the thermally conductive resin insulating layer. In addition, the profile of the metal foil has undergone a process of passing through the resin or the heat conductive resin insulating layer and contacting the metal oxide insulating layer. By adopting this configuration, most of the Joule heat generated in the wiring section or the heat transferred from the highly heat-generating electronic component to the wiring section is directly applied to the metal oxide insulating layer without interposing a heat conductive resin insulating layer. The heat dissipation of the wiring board can be made better.
本発明により、基板表面の絶縁性と、配線板の放熱性とを十分に実現する配線板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wiring board that sufficiently realizes insulation on the surface of the substrate and heat dissipation of the wiring board.
(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態に係る配線板10およびその製造法について、その製造過程の一例を示す図1および製造工程の流れを示す図2を参照しながら説明する。図1において(A)から(D)に進むに従い、配線板10の製造が進行する。
(First embodiment)
First, the wiring board 10 and its manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 showing an example of the manufacturing process and FIG. 2 showing the flow of the manufacturing process. In FIG. 1, the manufacture of the wiring board 10 proceeds as the process proceeds from (A) to (D).
第1の実施の形態の配線板10は、図1(D)に示すように、金属基板としてのアルミニウム基板1の表面に金属酸化物絶縁層としてのアルマイト層2が形成され、アルマイト層2のアルミニウム基板1と反対側の表面に熱伝導性樹脂絶縁層3が形成され、熱伝導性樹脂絶縁層3のアルマイト層2と反対側の表面に配線部7が形成されている。そしてアルマイト層2は、その表面を含めて全域に空孔部からなる凹部4aを有し、熱伝導性樹脂絶縁層3は、凹部4a内に入り込んだ状態で形成されている。
As shown in FIG. 1D, the wiring board 10 of the first embodiment has an
第1の実施の形態の配線板10の製造法は、図2に示すように、金属基板としてのアルミニウム基板1の表面に金属酸化物絶縁層としてのアルマイト層2を形成する第1の工程(ステップS101)と、アルマイト層2のアルミニウム基板1と反対側の表面に熱伝導性樹脂絶縁層3を形成する第2の工程(ステップS102)と、熱伝導性樹脂絶縁層3のアルマイト層2と反対側の表面に配線部7を形成する第3の工程(ステップS103)と、を有する。第2の工程は、液状の樹脂5をアルマイト層2の表面の空孔からなる凹部4a内に浸透させた状態で、当該樹脂5を硬化させる工程、もしくは、流動状の樹脂5をアルマイト層2の凹部4a内に圧入した状態で、当該樹脂5を硬化させる工程である。
As shown in FIG. 2, the manufacturing method of the wiring board 10 according to the first embodiment is a first step of forming an
図1(A)は、アルミニウム基板1を示している。ここで、アルミニウム基板1は、その材料を、金属アルミニウムまたはアルミニウム基合金とするものである。アルミニウム基合金には、たとえば、Al−Cu系合金、Al−Mn系合金、Al−Si系合金、Al−Mg系合金、Al−Mg−Si系合金、Al−Zn−Mg系合金等を好適に用いることができる。
FIG. 1A shows an
図1(B)は、アルミニウム基板1の一方の面に、厚み20μmのアルマイト層2を形成した状態を示している。アルマイト層2の形成は、リン酸浴中でアルミニウム基板1の一方の面を陽極酸化することによる。かかる工程が第1の工程に相当する。形成されたアルマイト層2は、硬度が250HVを下回る、いわゆるリン酸アルマイトである。アルマイト層2は、その表面を含めて全域に空孔部からなる凹部4aを有している。なお、このアルマイト層2の厚みを調整するには、たとえば、その陽極酸化の際の電気量や酸化時間等を適宜調整すると良い。
FIG. 1B shows a state in which an
図1(C)は、第1の工程で形成したアルマイト層2の表面上に液状の樹脂5をスピンコート、カーテンコート等のコーティング手段により配した状態を示している。樹脂5は、凹部4a内に浸透している。この状態で、加熱処理により樹脂5を硬化させ、熱伝導性樹脂絶縁層3を得る。この結果、熱伝導性樹脂絶縁層3は、アルマイト層2の表面の空孔部からなる凹部4a内に入り込んだ状態となる。かかる工程が第2の工程に相当する。
FIG. 1C shows a state in which a
ここで、樹脂5には、市販のポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の印刷回路基板に用いられる絶縁性樹脂、またはこれらの樹脂にフィラーを混入したもの等を好適に用いることができる。また、熱伝導性樹脂絶縁層3の高い熱伝導性(放熱性)を実現するには、その厚みを薄くするのが良い。好適な厚みは、用いる材料によって変動するが、概ね凹部4a内に入り込んだ部分を除き50μm以下である。また、熱伝導性樹脂絶縁層3の絶縁性は、その厚みを薄くし過ぎないこと、また導電性粒子等を混入させないこと等で実現できる。好適な厚みは、用いる材料によって変動するが、凹部4a内に入り込んだ部分を除き概ね5μm以上である。但し、アルマイト層2の厚みを厚くすること、または硬質アルマイトで構成すること等で、アルミニウム基板1表面の絶縁性を十分確保できる場合には、熱伝導性樹脂絶縁層3の厚みを、凹部4a内に入り込んだ部分を除き1μm、2μm、3μm、または4μmとするのが好ましい。第1の実施の形態に係る熱伝導性樹脂絶縁層3の厚みは、凹部4a内に入り込んだ部分を除き5μmとしている。
Here, as the
また、樹脂5には、接着性樹脂シートを用いることができる。接着性樹脂シートをアルマイト層2の表面に貼付し、接着性樹脂シートの上からプレスすることにより、樹脂5を凹部4a内に圧入することができる。ここで、凹部4aに圧入できる樹脂5は、流動性を有する樹脂5ということになる。その後、加熱処理により樹脂5を硬化させると、凹部4a内に入り込んだ状態の熱伝導性樹脂絶縁層3を得ることができる。アルミニウム基板1表面の、より高い絶縁性を確保する観点からは、図1に示すように、熱伝導性樹脂絶縁層3が、凹部4aに露出したアルミニウム基板1表面を被覆するように凹部4a内全域に入り込んでいることが好ましい。
An adhesive resin sheet can be used as the
このように、熱伝導性樹脂絶縁層3が少なくとも凹部4aの入り口付近にのみ入り込んだ状態(好ましくは、凹部4a内全域に入り込んだ状態)となると、熱伝導性樹脂絶縁層3は、アルマイト層2を構造的に補強することとなる。よって、温度変化等によりアルマイト層2に、さらなるクラックが形成されるのを抑制でき、その結果、アルミニウム基板1表面の絶縁性を長期間維持できる。また、上記の状態になると、凹部4a内の空気が少なくなるため、その空気中の水分に起因して生じるアルミニウム基板1表面の絶縁性低下を、さらに抑制できる。さらに、熱伝導性樹脂絶縁層3とアルマイト層2との密着性が強固となり、熱伝導性樹脂絶縁層3の熱収縮あるいは膨張等によっても、熱伝導性樹脂絶縁層3が剥がれ難くなる。
As described above, when the thermally conductive
図1(D)は、熱伝導性樹脂絶縁層3上に配線部7を形成した状態を示している。配線部7は、配線用銅箔を熱伝導性樹脂絶縁層3上に貼付する等により配して、その後、配線パターン以外の部分をエッチングにより除去する手段により形成される。かかる工程が第3の工程に相当する。以上の工程により、第1の実施の形態に係る配線板10が完成する。
FIG. 1D shows a state in which the
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態に係る配線板11およびその製造法について、その製造過程の一例を示す図3を参照しながら説明する。図3において(A)から(E)に進むに従い、配線板10の製造が進行する。
(Second Embodiment)
Next, the wiring board 11 and its manufacturing method according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 3 showing an example of the manufacturing process. In FIG. 3, the manufacture of the wiring board 10 progresses from (A) to (E).
第2の実施の形態の配線板11は、図3(E)に示すように、金属基板としてのアルミニウム基板1の表面に金属酸化物絶縁層としてのアルマイト層2が形成され、アルマイト層2のアルミニウム基板1と反対側の表面に熱伝導性樹脂絶縁層3が形成され、熱伝導性樹脂絶縁層3のアルマイト層2と反対側の表面に配線部7が形成されている。アルマイト層2は、その表面を含めて全域に空孔部からなる凹部4aおよびクラックからなる凹部4bを有し、熱伝導性樹脂絶縁層3は、少なくとも凹部4a,4b内に入り込んだ状態で形成されている。
As shown in FIG. 3E, the wiring board 11 of the second embodiment has an
第2の実施の形態の配線板11の製造法は、図2に示す第1の工程(ステップS101)後、図2に示す第2の工程(ステップS102)前に、アルマイト層2にクラックを形成する工程を有する以外は、第1の実施の形態の配線板11の製造法と同様である。
The manufacturing method of the wiring board 11 of the second embodiment is such that cracks are formed in the
図3(A)および(B)は、第1の実施の形態における図1(A)および(B)と同様の内容を示している。図3(C)は、アルマイト層2にクラックを形成した状態を示している。このクラックの形成は、たとえば配線板11の想定される使用温度を上回る温度である約270℃までの加熱と、その後に常温(約20℃)の水に入れる急冷とからなるサイクルを1回または2回以上、必要に応じて繰り返すことにより、行われる。
3A and 3B show the same contents as those in FIGS. 1A and 1B in the first embodiment. FIG. 3C shows a state in which cracks are formed in the
図3(D)は、液状の樹脂5をアルマイト層2の表面に、第1の実施の形態と同様の手段により配した状態を示している。樹脂5は凹部4a,4b内に浸透している。この状態で、加熱処理により樹脂5を硬化させ、熱伝導性樹脂絶縁層3を得る。この結果、熱伝導性樹脂絶縁層3は、アルマイト層2の凹部4a,4b内に入り込んだ状態となる。この熱伝導性樹脂絶縁層3の厚みは、第1の実施の形態と同様に凹部4a内に入り込んだ部分を除き5μmとしている。
FIG. 3D shows a state in which the
図3(E)は、第1の実施の形態における図1(D)と同様の内容を示している。以上の工程で得られた第2の実施の形態の配線板11は、第1の実施の形態の配線板10で得られた効果に加え、クラックの形成により温度変化の際の応力を緩和しているため、新たなクラックが形成され難くなり、さらにアルミニウム基板1の表面の絶縁性を実現できる。
FIG. 3E shows the same contents as FIG. 1D in the first embodiment. In the wiring board 11 of the second embodiment obtained by the above steps, in addition to the effects obtained by the wiring board 10 of the first embodiment, the stress at the time of temperature change is relieved by the formation of cracks. Therefore, it is difficult to form new cracks, and further, the insulation of the surface of the
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態に係る配線板12およびその製造法について、その製造過程の一例を示す図4を参照しながら説明する。図4において(A)から(F)に進むに従い、配線板12の製造が進行する。
(Third embodiment)
Next, the wiring board 12 and its manufacturing method according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 4 showing an example of the manufacturing process. In FIG. 4, as the process proceeds from (A) to (F), the manufacture of the wiring board 12 proceeds.
第3の実施の形態の配線板12は、図4(F)に示すように、配線部7が金属箔である配線用銅箔6により構成され、その配線用銅箔6の一部をなすプロファイル8が熱伝導性樹脂絶縁層3を通過してアルマイト層2に接触する構成を備えている。
In the wiring board 12 of the third embodiment, as shown in FIG. 4F, the
第3の実施の形態の配線板12の製造法は、第2の実施の形態の配線板11の製造法における第3の工程において、樹脂5表面に、プロファイル8を有する金属箔である配線用銅箔6を配する過程を有し、配線用銅箔6のプロファイル8が、樹脂5を通過して金属酸化物絶縁層であるアルマイト層2に接触させる点で第2の実施の形態の配線板11の製造法と異なる。第3の工程では、樹脂5の表面に金属箔である、プロファイル8を有する配線用銅箔6を配して、配線用銅箔6のプロファイル8が樹脂5を通過してアルマイト層2に接触するのと同時またはその後に、樹脂5を硬化させて熱伝導性樹脂絶縁層3とする。こうして、第2の工程が第3の工程中に終了する。その後、配線用銅箔6をエッチングする過程を経て配線部7を得て、第3の工程を終了させる。
The method for manufacturing the wiring board 12 according to the third embodiment is a metal foil having a
図4(A)、(B)、および(C)は、第2の実施の形態における図3(A)、(B)、および(C)と同様の内容であるため、説明を省略する。図4(D)の段階では、樹脂5を硬化させていないため、熱伝導性樹脂絶縁層3が完全に形成されておらず、まだ第2の工程は終了していない。図4(E)は、樹脂5が完全には硬化していない状態で、樹脂5の上にプロファイル8を有する配線用銅箔6を配した状態を示している。
4 (A), (B), and (C) have the same contents as those in FIGS. 3 (A), (B), and (C) in the second embodiment, and thus description thereof is omitted. At the stage of FIG. 4D, since the
次いで、プロファイル8を有する配線用銅箔6が、まだ完全には硬化していない樹脂5を通過してアルマイト層2に接触するよう、樹脂5および配線用銅箔6の上から加熱プレスする。すると図4(F)に示すように、配線用銅箔6のプロファイル8が、樹脂5を通過してアルマイト層2に接触した状態となる。また、加熱プレスにより樹脂5が硬化して熱伝導性樹脂絶縁層3となり、第2の工程が終了する。その後、配線用銅箔6の配線パターン以外の部分をエッチングにより除去する手段により配線部7を形成する。こうして第3の工程が終了する。
Next, the copper foil for
以上の工程で得られた第3の実施形態の配線板12は、配線用銅箔6のプロファイル8が、アルマイト層2に直接接触しているため、第2の実施形態の配線板11で得られた効果に加え、配線部7で発生したジュール熱または高発熱電子部品から配線部7へ伝達された熱の大部分を、熱伝導性樹脂絶縁層2を介在させずに直接アルマイト層2に逃がすことができる。したがって、配線板12の放熱性を、より良好にすることができる。
The wiring board 12 of the third embodiment obtained by the above steps is obtained by the wiring board 11 of the second embodiment because the
第1、第2および第3の実施の形態に係るアルマイト層2は、アルミニウム基板1をリン酸溶液中で陽極酸化して形成された、リン酸アルマイトからなる。しかし、他の電解浴、たとえばリン酸溶液、硫酸溶液、しゅう酸溶液、クエン酸溶液、芳香族スルホン酸溶液、クロム酸溶液、これら2以上の混合溶液等を、適宜選択して使用することができる。そして、形成されるアルマイト層2は、いわゆる黄金色アルマイト、白アルマイト、クロム酸アルマイト等からなるものとすることができる。また、アルマイト層2として、黄金色アルマイト、リン酸アルマイト、白アルマイト、クロム酸アルマイト等とは異なる硬質アルマイトを形成する場合には、これらの電解浴の温度、濃度、通電する電流密度を適宜調整すると良い。硬度の高い硬質アルマイトは、温度変化によってもクラックが形成され難いため、アルミニウム基板1の絶縁性の低下をさらに抑制できる。クラック形成の抑制の観点から、硬質アルマイトの硬度は、300HV以上が好ましく、350HV以上がより好ましく、400HV以上がさらに好ましい。
The
硬質アルマイトを形成するには、電解浴温度を0℃付近とし、通電電流密度を、通常のアルマイト(黄金色アルマイト、リン酸アルマイト、白アルマイト、クロム酸アルマイト等)を形成する場合よりも高めると良い。通電電流密度を高くすると、厚いアルマイト層を効率良く形成できる。なお、通電電流密度が高い場合、アルミニウム基板1と電解浴の界面で大きなジュール熱が発生し、当該界面における電解浴温度が高くなることがある。そのような場合には、必要に応じ、撹拌羽根等で電解浴を撹拌すると良い。このような形成方法を採用すると、通常のアルマイトよりも容易に、かつ効率的にアルマイト層を形成できる。
To form hard alumite, the electrolytic bath temperature should be around 0 ° C., and the current density should be higher than when ordinary alumite (golden alumite, phosphate alumite, white alumite, chromate alumite, etc.) is formed. good. When the current density is increased, a thick alumite layer can be formed efficiently. When the current density is high, large Joule heat is generated at the interface between the
以下、硬質アルマイトの形成方法の好適な例を示す。電解浴に硫酸を用いる場合には、硫酸濃度を10から20モル%とし、電解浴温度を0から10℃とし、通電電流密度を2から5A/dm2とする。また、電解浴にしゅう酸を用いる場合には、しゅう酸濃度を3から8モル%とし、電解浴温度を5から15℃とし、通電電流密度を2から10A/dm2とする。さらに電解浴に硫酸と、しゅう酸との混合溶液を用いる場合には、硫酸濃度を10から20モル%、しゅう酸濃度を1から2モル%とし、電解浴温度を0から15℃とし、通電電流密度を2から5A/dm2とする。 Hereinafter, suitable examples of the method for forming hard anodized will be shown. When sulfuric acid is used for the electrolytic bath, the sulfuric acid concentration is 10 to 20 mol%, the electrolytic bath temperature is 0 to 10 ° C., and the current density is 2 to 5 A / dm 2 . When oxalic acid is used for the electrolytic bath, the oxalic acid concentration is 3 to 8 mol%, the electrolytic bath temperature is 5 to 15 ° C., and the current density is 2 to 10 A / dm 2 . Further, when a mixed solution of sulfuric acid and oxalic acid is used for the electrolytic bath, the sulfuric acid concentration is 10 to 20 mol%, the oxalic acid concentration is 1 to 2 mol%, the electrolytic bath temperature is 0 to 15 ° C. The current density is 2 to 5 A / dm 2 .
また、硬質アルマイトは、その表面が比較的硬いため、電子部品実装時の配線板の固定治具等による引っ掻き等による衝撃によっても損傷し難く、アルミニウム基板1の表面の絶縁性が低下し難いという利点を有する。
In addition, since the surface of hard anodized is relatively hard, it is difficult to be damaged by an impact caused by scratching with a fixing jig for a wiring board when mounting an electronic component, and the insulation of the surface of the
第1、第2および第3の実施の形態では、アルマイト層2自身を溶融・再結晶(再成長化)させる方法等による、通常の封孔処理が行われていない。その理由は、熱伝導性樹脂絶縁層3が凹部4a,4b内に入り込んだ状態が形成されているため、いわゆる封孔処理が行われたのと同様の結果が得られるためである。しかし、通常の封孔処理を行った後で熱伝導性樹脂絶縁層3を形成してもよい。このことにより、アルミニウム基板1の表面の絶縁性をより高めることができる。通常の封孔処理する方法としては、たとえば、アルマイト層2を酢酸ニッケル系溶液に浸漬する方法、または酢酸ニッケル系溶液の蒸気に接触させる方法、高い耐蝕性を付与できる加圧水蒸気による蒸気封孔、耐摩耗性をあまり低下させずに耐蝕性を付与できる重クロム酸封孔、あるいは、フッ化物による低温封孔等が挙げられる。なお、このような通常の封孔処理の結果、凹部4a,4bに露出している、もしくは露出しているに等しい状態のアルミニウム基板1表面を防触することができ、さらに、比較的脆いアルマイト層2であっても補強できる。
In the first, second, and third embodiments, normal sealing treatment by a method of melting and recrystallizing (regrowing) the
第1、第2および第3の実施の形態では、金属基板の一方の面に金属酸化物絶縁層を形成している。しかし、金属基板の両面に金属酸化物絶縁層を形成しても良い。その場合、金属基板両面に電子部品を実装可能な配線部を配した配線板(両面配線板)を得ることができる。両面配線板において、基板にスルーホールを有する場合には、そのスルーホール内壁面に金属酸化物絶縁層および/または熱伝導性樹脂絶縁層を形成することができる。 In the first, second, and third embodiments, the metal oxide insulating layer is formed on one surface of the metal substrate. However, a metal oxide insulating layer may be formed on both sides of the metal substrate. In that case, it is possible to obtain a wiring board (double-sided wiring board) in which wiring parts capable of mounting electronic components are arranged on both surfaces of the metal substrate. In the double-sided wiring board, when the substrate has a through hole, a metal oxide insulating layer and / or a thermally conductive resin insulating layer can be formed on the inner wall surface of the through hole.
第1、第2および第3の実施の形態では、熱伝導性樹脂絶縁層を用いているが、金属酸化物絶縁層の絶縁性が十分に高く確保できていれば、熱伝導性樹脂絶縁層は必ずしも必要ではない。熱伝導性樹脂絶縁層を設けなければ、配線板の放熱性がより良好となる。たとえば、そのための一つ目の手段は、第2および第3の実施の形態のように、金属酸化物絶縁層にクラックからなる凹部4bを予め形成し、凹部4bに露出した金属基板に後述の酸化処理を施して、その露出部分の絶縁性を確保する。その場合のクラックは、配線板使用時の想定できる温度変化よりも大きな温度変化により熱応力を付与して、アルマイト層2の応力緩和を十分に行わせるようにすることが好ましい。また、二つ目の手段は、金属酸化物絶縁層に、硬質アルマイト等のように温度変化によってもクラックが発生し難いものを用いる。その場合の金属酸化物絶縁層の硬度は、300HV以上であることが好ましい。
In the first, second, and third embodiments, the heat conductive resin insulating layer is used. However, if the insulating property of the metal oxide insulating layer is sufficiently high, the heat conductive resin insulating layer is used. Is not necessarily required. If the heat conductive resin insulation layer is not provided, the heat dissipation of the wiring board becomes better. For example, as a first means for that purpose, a recess 4b made of a crack is formed in advance in the metal oxide insulating layer as in the second and third embodiments, and a metal substrate exposed in the recess 4b is described later. An oxidation treatment is performed to ensure the insulation of the exposed part. In this case, the crack is preferably given a thermal stress by a temperature change larger than a temperature change that can be assumed when the wiring board is used, so that the stress relaxation of the
金属酸化物絶縁層の空孔部またはクラックからなる凹部4a,4bに露出する金属基板面は、空気中の加熱処理や、再度の陽極酸化処理等の手段で酸化処理されていることが好ましい。その理由は、凹部4a,4bに露出する金属基板面に起因する導電性を防ぎ、金属基板面の絶縁性をより高めるためである。ここで、再度の陽極酸化による酸化処理を行うと、凹部4a,4bに露出する金属基板面よりも金属酸化物絶縁層表面の方が陰極との距離が近いため、金属酸化物絶縁層表面が優先的に酸化され、露出した金属基板面が酸化され難い場合がある。その場合には、金属酸化物絶縁層を形成したときよりも通電電圧を小さくし、ゆっくりと陽極酸化することで酸化領域の集中を緩和して、露出した金属基板面の酸化を促進させることが好ましい。 It is preferable that the metal substrate surface exposed to the concave portions 4a and 4b formed of the voids or cracks of the metal oxide insulating layer is oxidized by means such as heat treatment in air or re-anodizing treatment. The reason for this is to prevent the conductivity due to the metal substrate surface exposed in the recesses 4a and 4b, and to further improve the insulation of the metal substrate surface. Here, when the oxidation treatment by anodic oxidation is performed again, the surface of the metal oxide insulating layer is closer to the cathode than the surface of the metal substrate exposed in the recesses 4a and 4b. Oxidized preferentially, the exposed metal substrate surface may not be easily oxidized. In that case, the energized voltage can be made smaller than when the metal oxide insulating layer is formed, and the anodic oxidation can be performed slowly, thereby relaxing the concentration of the oxidized region and promoting the oxidation of the exposed metal substrate surface. preferable.
第1、第2および第3の実施の形態に係る第3の工程では、配線部7をいわゆるサブトラクティブ法により形成しているが、いわゆるアディティブ法(セミアディティブ、フルアディティブ等)により配線部7を形成することもできる。
In the third step according to the first, second and third embodiments, the
第3の実施の形態では、配線部7の一部を、熱伝導性樹脂絶縁層3を通過してアルマイト層2に接触している構成としている。この構成は、第3の実施の形態に係る配線板12の製造法以外の手段によっても実現できる。たとえば、配線部7を構成する金属箔である配線用銅箔6の熱伝導性樹脂絶縁層3に当接する側の面を粗面化し、その粗面の凸部が硬化前の樹脂を通過して金属酸化物絶縁層に接触するようにした後で、その樹脂を硬化させる手段により実現できる。ここで、金属箔の粗面化の手段は、たとえば、金属箔をエッチング液へ浸漬したり、金属箔をレーザー照射により部分的に溶融したり、やすり等で機械的に部分的な研削をする等の手段である。また、市販の配線用銅箔6には予め樹脂との接着力向上の為にコブ処理と称するプロファイル処理されておりこれを用いることも可能である。また、配線部7をアディティブ法により形成する場合には、熱伝導性樹脂絶縁層3に金属酸化物絶縁層に通じる穴を形成し、その穴を埋めるように配線部7を形成する手段も好適である。さらに、第3の実施の形態に係る配線板12の製造法において、樹脂5を硬化した後若しくはエッチング処理等の回路加工に支障がない程度まで硬化させた後に、熱伝導性樹脂絶縁層3および配線用銅箔6の上からのプレス等の手段で、配線用銅箔6のプロファイル8が、熱伝導性樹脂絶縁層3を通過してアルマイト層2に接触した状態を形成することとしてもよい。
In the third embodiment, a part of the
第1、第2および第3の実施の形態では、金属基板にアルミニウム基板1を用い、金属酸化物絶縁層をアルマイト層2とし、配線部7を配線用銅箔6からなるものとしたが、これらの組み合せに限定されない。たとえば、金属基板にはステンレス板、亜鉛銅板、けい素銅板等を用いることができ、金属酸化物絶縁層をアルミナセラミック層等とすることができる。また、金属酸化物絶縁層に代えて、放熱性の良好な窒化アルミニウム層等の金属窒化物層を採用しても良い。配線部6は、銀粉末により導電性が付与された導電性接着剤等の導電性樹脂、放熱性の良好な厚み300μm以上の厚銅等からなるものとすることができる。ここで、ステンレス基板面に表面空孔のないアルミナセラミック板を貼付し、このアルミナセラミック板にクラックを形成した後に、熱伝導性樹脂絶縁層3をそのクラックに入り込むよう形成し、その後、熱伝導性樹脂絶縁層3のアルミナセラミック板とは反対側の面に配線部7を形成することにより、金属酸化物絶縁層表面の空孔からなる凹部4aを有しない、クラックからなる凹部4bのみを有する配線板を構成することができる。
In the first, second, and third embodiments, the
第1、第2および第3の実施の形態では、熱伝導性樹脂絶縁層3として、ポリイミド系樹脂あるいはエポキシ系樹脂を用いているが、これらに限定されない。たとえば、放熱性を高めるため、熱伝導性に優れる窒化アルミニウム粉末、酸化アルミニウム粉末等を混入したもの、耐熱性に優れるポリアミドイミド樹脂、ビスマレイドトリアジン樹脂等を用いることもできる。
In the first, second and third embodiments, a polyimide resin or an epoxy resin is used as the heat conductive
第2および第3の実施の形態では、金属酸化物絶縁層にクラックを形成する手段を、配線板使用時の想定できる温度変化よりも大きな温度変化の熱応力(熱衝撃)を付与する手段としている。この手段は、配線板の使用により形成されるであろう箇所へのクラックの形成を予め行うため、配線板を実際に使用したときには新たなクラックが極めて形成されにくくなる点で好ましい。しかし、それ以外のクラックを形成する手段、たとえば機械的な衝撃を付与する手段を採用できる。この機械的な衝撃によっても、応力緩和すべき箇所に優先的にクラックが形成され、熱応力の付与と同様の結果を得ることができる。 In the second and third embodiments, the means for forming a crack in the metal oxide insulating layer is a means for applying a thermal stress (thermal shock) of a temperature change larger than a temperature change that can be assumed when the wiring board is used. Yes. This means is preferable in that cracks are formed in advance at locations that would be formed by the use of the wiring board, so that new cracks are extremely difficult to form when the wiring board is actually used. However, other means for forming cracks, for example, means for applying a mechanical impact can be employed. Even with this mechanical impact, cracks are preferentially formed at the locations where the stress is to be relieved, and the same result as the application of thermal stress can be obtained.
1 アルミニウム基板(金属基板)
2 アルマイト層(金属酸化物絶縁層)
3 熱伝導性樹脂絶縁層
4a 凹部(アルマイト層の表面空孔部からなる凹部)
4b 凹部(アルマイト層のクラックからなる凹部)
5 樹脂
6 配線用銅箔
7 配線部
8 プロファイル
10,11,12 配線板
1 Aluminum substrate (metal substrate)
2 Anodized layer (metal oxide insulating layer)
3 Thermally conductive resin insulating layer 4a Recessed portion (recessed portion formed of surface pores of anodized layer)
4b Concavity (concave consisting of cracks in anodized layer)
5
Claims (9)
上記金属酸化物絶縁層は、その表面に空孔およびクラックの少なくともいずれか一種類の凹部を有し、上記熱伝導性樹脂絶縁層は、上記凹部内に入り込んだ状態で形成されていることを特徴とする配線板。 A metal oxide insulating layer is formed on the surface of the metal substrate, a thermally conductive resin insulating layer is formed on the surface of the metal oxide insulating layer opposite to the metal substrate, and the metal of the thermally conductive resin insulating layer In the wiring board in which the wiring part is formed on the surface opposite to the oxide insulating layer,
The metal oxide insulating layer has a concave portion of at least one of holes and cracks on the surface thereof, and the thermally conductive resin insulating layer is formed in a state of entering the concave portion. A characteristic wiring board.
上記第2の工程は、液状の樹脂を上記金属酸化物絶縁層の表面にある空孔およびクラックの少なくともいずれか一種類の凹部内に浸透させた状態で上記樹脂を硬化させる工程、もしくは流動状の樹脂を凹部内に圧入した状態で上記樹脂を硬化させる工程であることを特徴とする配線板の製造法。 A first step of forming a metal oxide insulating layer on the surface of the metal substrate; a second step of forming a thermally conductive resin insulating layer on the surface of the metal oxide insulating layer opposite to the metal substrate; A third step of forming a wiring portion on the surface of the thermally conductive resin insulating layer opposite to the metal oxide insulating layer,
The second step is a step of curing the resin in a state in which a liquid resin is infiltrated into at least one kind of recesses of holes and cracks on the surface of the metal oxide insulating layer, or a fluid state A method for producing a wiring board, comprising: a step of curing the resin in a state where the resin is pressed into a recess.
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