JP2008296495A

JP2008296495A - 金属ベース基板の製造方法

Info

Publication number: JP2008296495A
Application number: JP2007146573A
Authority: JP
Inventors: Kenji Miyata; 建治宮田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】生産性の高い大面積の金属ベース基板を提供する。
【解決手段】クリーン度がクラス１０，０００以下の雰囲気下で、厚さ０．１〜５．０ｍｍの金属板上に絶縁層を介して厚み１８μｍ以上０．５ｍｍ以下の金属箔を載置してなる積層板を、金属板と金属箔とが当節するように、複数重ね合わせ、更に最外面の金属箔側に金属板を配し、その後に最上面及び最下面に緩衝材を配して積層する金属ベース基板の製造方法、好ましくは、金属ベース基板が０．０１〜１．０ｍ^２の面積である請求項１に記載の金属ベース基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属ベース基板の製造方法に関するものである。更に詳しくは、この発明は電気・電子機器、計算機、通信機器等に用いられる、大面積のプリント配線板用の金属ベース基板を、高い生産性で製造することの出来る新しい製造方法に関するものである。

従来、電気・電子機器、計算機、通信機器等には各種のプリント配線板が用いられてきており、このようなプリント配線板の一種として、機械的強度、耐熱性、電気特性等の良好な金属ベース回路基板が知られている。

金属ベース回路基板は、通常、鉄、アルミニウム、銅等の金属もしくはステンレス、珪素鋼等の合金、さらにはアルミニウム被服銅などの複合材からなる金属板の上に樹脂と無機フィラーとからなる絶縁層を介して、銅、アルミニウム等の金属箔を積層一体化した金属ベース基板を用い、前記金属箔より回路を形成して得られている。

金属ベース基板は、金属板、絶縁層、および金属箔を積層してなる積層板を金型プレートの間に入れて加圧加熱することで一体化し製造することが一般的であるが、その際に生産性を高めるために、例えば図２に示す通りに積層板との間にスペーサーを介して他の積層板を重ね置きする（特許文献１、２参照）。

また、生産性の向上を目的に、第３図で示したように、金属板上に絶縁層を介して金属箔を載置してなる積層板を、金属板が相互に当接するように重ね合わせ、且つ金属箔側にはスペーサーを配して積層成形する方法が提案されている（特許文献３）。
特開昭５９−０８３６４７号公報特開昭６３−２３３８１０号公報特開平０３−１３８１４１号公報

しかしながら、従来の金属ベース基板の製造方法においては、加圧加熱する成形時の熱盤間のデーライトが一定であることから、積層板に対しスペーサーを同数或いは半数を積載していくと、スペーサーの累計の厚さが非常に大きなものとなり、この厚さ分に相当する積層板の成形ができなくなり、生産性が上がらないという欠点がある。

金属ベース基板の成形時に使用するスペーサーの枚数を削減し、その削減分だけ、積層板数を増やす為の工夫が生産性向上のために必要になっている。また、従来の方法では大面積の金属ベース基板が歩留低く、従って安定して提供できないという欠点がある。

また、従来技術に於いては、大面積の金属ベース基板を得ようとすると、金属ベース基板の中央部と周辺部とが圧力、温度条件の不均一性に原因して不均一となるために、差し渡し３０〜３５ｃｍのサイズのもの、即ち、高々０．１３ｍ２程度の面積の金属ベース基板しか得ることができないという問題もある。

本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、プレス機の設備能力を最大限度までに利用して、生産性に優れ、大面積の金属ベース基板を安定して提供できる製造方法を提供することにある。

本発明は、厚さ０．１〜５．０ｍｍの金属板上に絶縁接着剤層を介して厚み１８μｍ以上０．５ｍｍ以下の金属箔を載置してなる積層板を、金属板と金属箔とが当接するように、複数重ね合わせ、更に最外面の金属箔側に金属板を配置することをクリーン度がクラス１０，０００以下の雰囲気下で行った後に、更に最上面及び最下面に緩衝材を配置し、プレスする金属ベース基板の製造方法であり、好ましくは、金属ベース基板の面積が０．０１〜１．０ｍ^２である前記の金属ベース基板の製造方法である。

本発明の金属ベース基板の製造方法は、面積が０．０１〜１．０ｍ^２である大面積の金属ベース基板を安定して提供できるので、その結果として、安価に金属ベース回路基板を提供することができる。

金属板は、鉄、アルミニウム、銅等の金属、またはステンレス、珪素鋼等の合金、あるいはアルミニウム被覆銅、クロムメッキや亜鉛メッキ等の複合材からなるものを用いることが出来るが、このうちアルミニウムが、熱伝導率が高く、加工性が容易であり、安価であることより、好ましく選択される。

また、金属板の厚みは、０．１〜５．０ｍｍあることが好ましい。厚みが０．１〜５．０ｍｍの間であれば、加工性も良好で、取扱いもし易いので好ましい。

絶縁層は、樹脂又は無機フィラーを含有する樹脂からなり、電気絶縁性が高く、しかも熱伝導率の高いものが好ましい。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、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、金属板や金属箔との接着性に優れることからエポキシ樹脂が好ましい。

無機フィラーとしては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素等、電気絶縁性で樹脂よりも熱伝導性に優れるものならば、いずれのものでも使用できるが、これらのうちでも特に結晶質二酸化ケイ素が、熱伝導率が１２Ｗ／ｍＫ（レーザーフラッシュ法）以上であり、また、誘電率（２５℃、１ＭＨｚ）が４．０以下であり、金属ベース基板を高周波で用いる電気、電子部品として適用する場合に、電気絶縁性が確保しやすいことから好ましく、選択される。

金属箔は、金属ベース回路基板に置いて回路を形成することから、電気伝導性に富む、鉄、アルミニウム、銅等の金属が用いられるが、このうち銅及びアルミニウムが、熱伝導率が高く、加工性が容易であり、安価であることより、好ましく選択される

また、金属箔の厚みは、１８μｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。厚みが１８μｍ以上ならば回路として十分な厚みがあるし、０．５ｍｍ以下でエッチングによる回路形成が可能であり、回路形成時の価格も安価である。

スペーサーは、成形時の温度、圧力下で変形しない材料であればどのようなものでも構わないが、金属ベース基板の面内の温度均一性を高めることの出る熱伝導性に富む材料であることが好ましい。この様な材料として、鉄、アルミニウム、ステンレス、銅等の汎用金属の板が好ましく選択される。

また、スペーサーの厚みは、０．５〜３．０ｍｍあることが好ましい。０．５〜３．０ｍｍの間であれば、適度な剛性により良好な成形性を付与でき、大面積の金属ベース基板を生産性高く生産できるので好ましい。

本発明に於いて使用する緩衝材は、樹脂シート、ガラス繊維を板状に成形したもの、金属繊維を板状に成形したものなど緩衝効果及び通気性を有する部材であれば、何れのものでも使用できる。中でも、２００℃超の耐熱性を有すゴムを不織布にて挟み込んだものが、緩衝効果並びに通気性が良好で、且つ安価であることから好ましく、選択される。

本発明の金属ベース基板の製造方法によれば、面積が０．０１〜１．０ｍ^２の金属ベース基板を得ることができるが、その好ましい実施態様に於いては、従来技術では得られなかった面積が０．１５〜１．０ｍ^２という大面積の金属ベース基板をも得ることができる。

（実施例１）
厚み１．５ミリメートルのアルミニウム板（大きさ５００ｍｍ×５００ｍｍ）上に、結晶質石英フィラー（龍森社製「Ａ−１」）を５６質量％含有するエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「ＪＥＲ８２８」）に、前記エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ社製「ＴＤ−２１３１」）を前記エポキシ樹脂１００質量部に対して４７質量部配合した組成物を硬化後厚さが０．１５ｍｍとなるように塗布し、１２０℃１０分間加熱して半硬化させた後に、厚さ０．０３５ｍｍの銅箔を積層して、積層板を作製した。

前記積層板の５０組を、金属板と金属箔とが当接するように積み重ね、更に、最上部の積層板の金属箔側にスペーサーとして厚み１．５ｍｍのアルミニウム板を配置し、更にその最上面及び最下面に緩衝材として、厚み５．０ｍｍフェルトクッション材（ヤマウチ社製、「ＦＳ−２０ＭＫ２」）を重ね、プレス機にセット（図１参照）し、成形圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ^２、温度１５０℃の条件下で１２０分間保持することで、一体化した。
尚、前記作業は、プレス機にセットする直前まで、即ち、緩衝材をセットするより前の作業についてはクリーン度クラス１０，０００にて管理されている工室にて行った。

得られた金属ベース基板と、それを用いて得られる金属ベース回路基板について、いろいろな特性を調べた。それらの結果を表１、表２に示した。

＜外観＞金属ベース基板の製造直後の金属板及び金属箔の外観チェックを実施した。項目として、汚れ、傷、打痕を取り上げ、当該事象の有無及び数を評価した。

＜耐電圧＞金属ベース基板の銅箔を直径２０ｍｍの円形部分を残してエッチングし、銅箔と金属板との間の耐電圧を測定した。温度１２１℃、湿度１００％ＲＨ、２気圧、９６時間の条件下に暴露した前後の耐電圧について、試験片を絶縁油中に浸漬し、室温で交流電圧を銅箔とアルミニウム板間に印加させ、ＪＩＳＣ２１１０に基づき測定した。測定器には、菊水電子工業社製「ＴＯＳ−８７００」を用いた。

＜引き剥がし強度＞幅１０ｍｍの金属ベース基板を作製し試料とした。銅箔と基板を９０度の角度とし、５０ｍｍ／ｍｉｎの引っ張り速度で剥離した。その他の条件はＪＩＳＣ６４８１に基づいた。測定機としてはテンシロン（東洋ボールドウィン社製「Ｕ−１１６０」）を用いた。

（実施例２〜４）
金属板、絶縁層、金属箔の厚みを表１の通りに変更したこと以外は実施例１と同様の方法で金属ベース基板を作製し、評価した。この結果を表１、２に示した。

（実施例５〜６）
金属ベース基板の面積を表１の通りに変更したこと以外は実施例１と同様の方法で金属ベース基板を作製し、評価した。この結果を表１、２に示した。

（比較例１〜２）
作業工室のクリーン度を変更したこと以外は実施例１と同様の方法で回路基板を作製し、評価した。この結果を表３、４に示した。

本発明の金属ベース基板の製造方法は、従来法に比べて遥かに高効率の生産が実現されるので、産業上極めて有用である。

本発明の実施例に係る積層板、スペーサー、緩衝材の重ね合せ方を説明する図。従来方法での積層板、スペーサーの重ね合わせ方を説明する図。他の従来方法での積層板、スペーサーの重ね合わせ方を説明する図。

符号の説明

１：金属板
２：絶縁層
３：金属箔
４：積層板
５：スペーサー
６：緩衝材

Claims

厚さ０．１〜５．０ｍｍの金属板上に絶縁接着剤層を介して厚み１８μｍ以上０．５ｍｍ以下の金属箔を載置してなる積層板を、金属板と金属箔とが当接するように、複数重ね合わせ、更に最外面の金属箔側に金属板を配置することをクリーン度がクラス１０，０００以下の雰囲気下で行った後に、更に最上面及び最下面に緩衝材を配置し、プレスする金属ベース基板の製造方法。
金属ベース基板の面積が０．０１〜１．０ｍ^２である請求項１に記載の金属ベース基板の製造方法。