JP2009123980A - Aluminum-based heat dissipation substrate for electric circuit and method for manufacturing the same - Google Patents

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憲明 菅本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat dissipation substrate for an electric circuit, which has high heat dissipation characteristics and also has adhesive strength substantially the same as that of a conventional heat dissipation substrate having an adhesive resin layer between a metal layer for a metal circuit and an aluminum substrate. <P>SOLUTION: After an Al layer 3 and a metal seed layer 4 are formed, by a vapor deposition method, on a surface of an aluminum substrate 1 where an alumite coating 2 as an insulating film is formed using anodization, the Al layer 3 and alumite coating 2 are partially changed into a boehmite layer through hydration processing to form the boehmite layer 3a between the alumite coating 2 and metal seed layer 4. Then a conductive metal layer having a desired thickness is formed on the metal seed layer 4 by an electroplating method to obtain the heat dissipation substrate for the electric circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハイパワー用電子回路等の放熱特性を重要視する回路に使用されるメタルベース基板及びその製造方法に関し、特にアルミニウムベースの電気回路用放熱基板及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a metal base substrate used in a circuit that places importance on heat dissipation characteristics such as a high-power electronic circuit and a manufacturing method thereof, and more particularly to an aluminum-based heat dissipation substrate for an electric circuit and a manufacturing method thereof.

従来、放熱性が要求される電子回路基板には、アルミニウム板や銅板の表面に絶縁性の接着樹脂層を形成し、その上に更に回路用の銅箔を張り合わせるなどしたメタルベース基板が用いられてきた。   Conventionally, for electronic circuit boards that require heat dissipation, a metal base substrate is used in which an insulating adhesive resin layer is formed on the surface of an aluminum plate or a copper plate, and a copper foil for circuit is further laminated thereon. Has been.

これらメタルベース基板では、接着樹脂層の材質を適宜選択することによって、後述するはんだプル試験法で約50N/mmの高い密着強度を得ることが可能であるが、該樹脂層がベースとなるメタルと回路との間に介在することになるため、放熱特性は一般的なプリント配線用回路基板に比べてわずかに向上する程度であった。そのため、上記メタルベース基板は、インバータ、電源、車載用途などの高い放熱性が要求される用途の電気回路基板として適しているとはいえなかった。 In these metal base substrates, it is possible to obtain a high adhesion strength of about 50 N / mm 2 by a solder pull test method described later by appropriately selecting the material of the adhesive resin layer. However, the resin layer serves as a base. Since it is interposed between the metal and the circuit, the heat dissipation characteristics are only slightly improved as compared with a general printed circuit board. Therefore, it cannot be said that the metal base substrate is suitable as an electric circuit substrate for applications requiring high heat dissipation such as inverters, power supplies, and in-vehicle applications.

そこで、アルミニウム基材にアルマイト処理を行って絶縁層を形成し、その上に直接金属層を形成することによって、放熱性を向上させる方法が提案されている。例えば、特開平10−004260号公報(特許文献1)には、無電解めっき法及び電解めっき法を用いてアルマイト層上に金属層を形成する方法が示されている。この方法を用いて放熱基板を製造した場合、従来の接着樹脂層を絶縁層として用いた放熱基板に比べて放熱特性の優れた回路基板を得ることが出来るものの、アルマイト層/金属層間の密着強度や、アルミニウム基材/金属層間の絶縁特性に問題が発生する場合があった。   In view of this, a method has been proposed in which an alumite treatment is performed on an aluminum substrate to form an insulating layer, and a metal layer is directly formed thereon, thereby improving the heat dissipation. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-004260 (Patent Document 1) discloses a method of forming a metal layer on an alumite layer using an electroless plating method and an electrolytic plating method. When a heat dissipation board is manufactured using this method, a circuit board with superior heat dissipation characteristics can be obtained compared to a heat dissipation board using a conventional adhesive resin layer as an insulating layer, but the adhesion strength between the alumite layer and the metal layer In some cases, there may be a problem with the insulating properties between the aluminum base and the metal layer.

これらの問題を解決する方法として、アルマイト層上に蒸着法やスパッタ法などの乾式めっき法(気相成長法)を用いて金属層を形成することで密着強度を向上させる方法や、表面粗化したアルミニウム基材の表面にアルマイト層を形成した後、その表面に蒸着法やスパッタ法などの乾式めっき法を用いて金属層を形成し、粗化表面とのアンカー効果によって密着強度を向上する方法が提案されている。
特開平10−004260号公報
To solve these problems, a metal layer is formed on the alumite layer using a dry plating method (vapor phase growth method) such as vapor deposition or sputtering, or the surface is roughened. After forming an alumite layer on the surface of the finished aluminum substrate, a metal layer is formed on the surface using a dry plating method such as vapor deposition or sputtering, and the adhesion strength is improved by the anchor effect with the roughened surface Has been proposed.
JP-A-10-004260

しかし、これらの方法の内、例えばアルマイト表面に蒸着法やスパッタ法で金属層を形成する方法では、上記特許文献1記載の方法に比べて密着強度は格段に向上するものの、接着樹脂層を用いた従来の放熱基板に比べると密着強度が低く、まだ信頼性に乏しいという問題があった。また、アルミニウム基材表面を粗化する方法については、得られる密着強度は接着樹脂層を用いた従来の放熱基板と同等以上の値が得られており、これに関する問題は解決されている。   However, among these methods, for example, in the method of forming a metal layer on the alumite surface by vapor deposition or sputtering, the adhesion strength is significantly improved as compared with the method described in Patent Document 1, but the adhesive resin layer is used. Compared to the conventional heat dissipation substrate, there is a problem that the adhesion strength is low and the reliability is still poor. Moreover, about the method of roughening the surface of an aluminum base material, the adhesion strength obtained has a value equal to or higher than that of a conventional heat dissipation substrate using an adhesive resin layer, and the problems related to this have been solved.

しかしながら、この方法では、絶縁層として用いられるアルマイト表面を粗化するため、その上に形成される金属層の表面に凹凸が生じていた。その結果、フォトリソグラフ・エッチング法によって該金属層に回路を形成する際、フォトレジスト膜を露光する焦点にずれが生じてしまうため、精密な回路パターンを形成することが困難になっていた。特に、回路ピッチを微細化することが求められる場合に、この問題が顕在化していた。   However, in this method, since the alumite surface used as the insulating layer is roughened, the surface of the metal layer formed thereon is uneven. As a result, when a circuit is formed on the metal layer by a photolithographic etching method, the focus for exposing the photoresist film is shifted, making it difficult to form a precise circuit pattern. In particular, this problem has become apparent when it is required to reduce the circuit pitch.

本発明は、このような従来の問題点を克服し、高い放熱特性を有すると共に、電気回路用の金属層とアルミニウム基板との間に、接着樹脂層を備えた従来の放熱基板と同程度の密着強度を有する電気回路用放熱基板、及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention overcomes such conventional problems, has high heat dissipation characteristics, and is comparable to a conventional heat dissipation board provided with an adhesive resin layer between a metal layer for an electric circuit and an aluminum substrate. An object of the present invention is to provide an electric circuit heat dissipation board having adhesion strength and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するため、本発明が提供する電気回路用放熱基板の製造方法は、陽極酸化処理を用いて絶縁膜であるアルマイト皮膜を形成したアルミニウム基板の表面に、気相成長法により金属シード層を形成した後、電気めっき法により所望の厚さの金属皮膜を形成する電気回路用放熱基板の製造方法において、アルマイト皮膜とシード層との間にベーマイト層を形成することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a heat dissipation substrate for an electric circuit, in which a metal seed is formed on a surface of an aluminum substrate on which an anodized film as an insulating film is formed by anodic oxidation by vapor deposition. In the method for manufacturing a heat dissipation substrate for an electric circuit, in which a metal film having a desired thickness is formed by electroplating after forming the layer, a boehmite layer is formed between the alumite film and the seed layer.

また、上記本発明の電気回路用放熱基板の製造方法においては、前記アルマイト皮膜の表面に、膜厚0.005μm〜0.05μmのAl層と、前記金属シード層となる膜厚0.005〜0.03μmのNi層とを気相成長法により形成した後、沸騰水又は加圧蒸気雰囲気で水和処理することによって、前記Al層及び前記アルマイト皮膜の表層部をベーマイト層に変化させることが好ましい。   In the method for manufacturing a heat dissipation substrate for an electric circuit of the present invention, an Al layer having a film thickness of 0.005 μm to 0.05 μm and a film thickness of 0.005 serving as the metal seed layer are formed on the surface of the alumite film. After forming a 0.03 μm Ni layer by vapor deposition, the surface layer of the Al layer and the alumite film can be changed to a boehmite layer by hydration in boiling water or pressurized steam atmosphere. preferable.

更に、本発明が提供する電気回路用放熱基板は、陽極酸化処理によって形成された絶縁膜としてのアルマイト皮膜を有するアルミニウム基板と、アルミニウム基板の表面に形成された金属皮膜とを備えた電気回路用放熱基板であって、前記アルマイト皮膜と金属皮膜とがベーマイト層を介して結合されていることを特徴としている。   Furthermore, the heat dissipation substrate for electric circuit provided by the present invention is for an electric circuit including an aluminum substrate having an alumite film as an insulating film formed by anodization, and a metal film formed on the surface of the aluminum substrate. A heat dissipation substrate, wherein the alumite film and the metal film are bonded via a boehmite layer.

本発明によれば、回路パターンの形成に支障がなく、高い放熱特性を有すると共に、金属皮膜とアルミニウム基板との間に、接着樹脂層を備えた従来の回路基板と同程度の密着強度を有する電気回路用放熱基板を提供することが可能となる。   According to the present invention, there is no hindrance to the formation of a circuit pattern, high heat dissipation characteristics, and adhesion strength comparable to that of a conventional circuit board having an adhesive resin layer between a metal film and an aluminum substrate. It is possible to provide a heat dissipation board for an electric circuit.

本発明においては、放熱基板の基材となるアルミニウム材料には、一般的な純度99%以上のアルミニウム、又は10重量部以下の添加物が含有されたアルミニウム合金が使用可能である。   In the present invention, the aluminum material used as the base material of the heat dissipation substrate can be a general aluminum having a purity of 99% or more, or an aluminum alloy containing an additive of 10 parts by weight or less.

先ず、上記のアルミニウム基材に対して、通常の加工処理を行って所定の形状のアルミニウム基板を作製する。作製されたアルミニウム基板に、必要に応じて、エッチング処理等の前処理を行った後、陽極酸化処理を行う。該陽極酸化処理では、硫酸、スルファミン酸等の無機酸、蓚酸、クエン酸等の有機酸等からなるアルマイト処理液(電解液)中にアルミニウム基板を浸漬し、所定の処理条件で電気分解を行なうことによって、アルミニウム基板の表面に所定の厚みを有する絶縁性の酸化アルミニウム皮膜(アルマイト皮膜)が形成される。   First, normal processing is performed on the above aluminum base material to produce an aluminum substrate having a predetermined shape. The prepared aluminum substrate is subjected to a pretreatment such as an etching treatment, if necessary, and then an anodizing treatment. In the anodizing treatment, an aluminum substrate is immersed in an alumite treatment solution (electrolytic solution) made of an inorganic acid such as sulfuric acid or sulfamic acid, or an organic acid such as oxalic acid or citric acid, and electrolysis is performed under predetermined treatment conditions. As a result, an insulating aluminum oxide film (alumite film) having a predetermined thickness is formed on the surface of the aluminum substrate.

アルマイト皮膜の厚みは、所望の絶縁性、熱伝導性、耐薬品性等の特性を有する限り特に限定はない。尚、燐酸のアルマイト処理液は、表面にアルミニウム水和物を形成できないため、水和反応によるベーマイト形成を行なう本発明には使用できない。陽極酸化処理したアルミニウム基板は、必要に応じて、純水や蒸留水を用いて洗浄され、乾燥される。アルマイト皮膜が形成されたアルミニウム基板は、任意の水和封孔法を用いて封孔処理しても良い。   The thickness of the alumite film is not particularly limited as long as it has desired properties such as insulation, thermal conductivity, and chemical resistance. An alumite treatment solution of phosphoric acid cannot be used in the present invention in which boehmite is formed by a hydration reaction because aluminum hydrate cannot be formed on the surface. The anodized aluminum substrate is washed with pure water or distilled water as necessary, and dried. The aluminum substrate on which the alumite film is formed may be sealed using an arbitrary hydration sealing method.

次に、スパッタ法、蒸着法などの気相成長法によって、アルマイト皮膜の表面にAl層を形成する。形成されるAl層の厚みは、約0.005μm〜0.05μmの範囲内にあることが望ましい。Al層の厚みが約0.005μm未満では、形成したAl層の膜厚方向全体に亘って、次工程で上部に形成するNi層と合金化してしまい、後述する水和反応の際に水和物になるAlが不足するからである。また、約0.05μmより厚くすると、Al層の水和反応が膜厚方向に亘って完全に終了せず、一部がAlのまま残ってしまうからである。   Next, an Al layer is formed on the surface of the alumite film by vapor phase growth methods such as sputtering and vapor deposition. The thickness of the formed Al layer is preferably in the range of about 0.005 μm to 0.05 μm. If the thickness of the Al layer is less than about 0.005 μm, it will be alloyed with the Ni layer formed in the upper part in the next step over the entire thickness direction of the formed Al layer, and hydrated during the hydration reaction described later. This is because there is a shortage of Al to become a thing. On the other hand, if it is thicker than about 0.05 μm, the hydration reaction of the Al layer is not completely completed in the film thickness direction, and a part of Al remains.

次に、スパッタ法、蒸着法などの気相成長法によって、上記のAl層の表面に金属シード層として、例えばNi層を形成する。金属シード層に使用する材質は、後述する水和処理の際の沸騰水又は加圧蒸気の通路となる多数のピンホールが適度に形成され、且つ、ベーマイト層と結合し得るものであれば良く、例えば、Ni、Ni−CrなどNi系合金、Ti、Crなどを挙げることができ、特にNiが好ましい。   Next, for example, a Ni layer is formed as a metal seed layer on the surface of the Al layer by vapor phase growth methods such as sputtering and vapor deposition. The material used for the metal seed layer may be any material as long as a number of pinholes that serve as passages for boiling water or pressurized steam at the time of hydration treatment described later can be appropriately formed and can be combined with the boehmite layer. Examples thereof include Ni-based alloys such as Ni and Ni—Cr, Ti and Cr, and Ni is particularly preferable.

上記Ni層に代表される金属シード層の厚みは、約0.005〜0.03μmの範囲内にあることが望ましい。その理由は、Ni層が約0.005μmより薄い場合、該Ni層上に形成される銅皮膜と、該Ni層との間で十分な密着強度が得られないからである。また、約0.03μmより厚くすると、Ni層に存在するピンホールの数が減少し、下地のAl層やアルマイト層で十分に水和反応が進行しないからである。   The thickness of the metal seed layer typified by the Ni layer is desirably in the range of about 0.005 to 0.03 μm. The reason is that when the Ni layer is thinner than about 0.005 μm, sufficient adhesion strength cannot be obtained between the copper film formed on the Ni layer and the Ni layer. On the other hand, if it is thicker than about 0.03 μm, the number of pinholes existing in the Ni layer is reduced, and the hydration reaction does not proceed sufficiently in the underlying Al layer or alumite layer.

その後、アルマイト皮膜の表面にAl層及びNi層が形成された上記アルミニウム基板を、所定の温度の沸騰水又は加圧蒸気雰囲気に晒して水和処理する。これによって、Al層及びアルマイト皮膜の表層部が水和処理されてベーマイト層が形成される。   Thereafter, the aluminum substrate on which the Al layer and the Ni layer are formed on the surface of the alumite film is exposed to boiling water or a pressurized steam atmosphere at a predetermined temperature to be hydrated. Thereby, the surface layer part of the Al layer and the alumite film is hydrated to form a boehmite layer.

即ち、Al層及びNi層の膜厚が上記の範囲内にある場合、該Al層及びNi層に多数のピンホールが存在している。そのため、上記水和処理の際に、Ni層及びAl層のピンホールから熱水又は蒸気が浸入する。これによって下記化学式1及び2に示すような水和反応が進行する。具体的には、Al層やアルマイト層のAlがイオン化した後、水酸化酸化アルミニウム(ベーマイト)として再析出する。この際、Al層は表面から内部に向かって水和反応が進行するが、アルマイト層では水和反応が、その表層部のみにとどまる。   That is, when the film thicknesses of the Al layer and the Ni layer are within the above ranges, a large number of pinholes exist in the Al layer and the Ni layer. Therefore, hot water or steam enters from the pinholes of the Ni layer and the Al layer during the hydration treatment. As a result, a hydration reaction as shown in the following chemical formulas 1 and 2 proceeds. Specifically, after Al in the Al layer or the alumite layer is ionized, it is reprecipitated as aluminum hydroxide oxide (boehmite). At this time, although the hydration reaction proceeds from the surface to the inside of the Al layer, the hydration reaction remains only in the surface layer portion of the alumite layer.

Figure 2009123980
Figure 2009123980

Figure 2009123980
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上記水和反応によってベーマイト層が形成される様子を図1に模式的に示す。図1(a)は、水和処理前を示す断面図であり、アルマイト皮膜2が形成されたアルミニウム基板1上に、Al層3及びNi層4が積層されている。また、Al層3及びNi層4には多数のピンホール5が存在している。一方、図1(b)は、水和処理後を示す断面図であり、図1(a)に示したAl層3及びアルマイト皮膜2の表層部がベーマイト層3aに置き換わっている。   A mode that a boehmite layer is formed by the said hydration reaction is typically shown in FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view before hydration treatment, in which an Al layer 3 and a Ni layer 4 are laminated on an aluminum substrate 1 on which an alumite film 2 is formed. A large number of pinholes 5 exist in the Al layer 3 and the Ni layer 4. On the other hand, FIG. 1B is a cross-sectional view showing a state after the hydration treatment, and the surface layer portion of the Al layer 3 and the alumite film 2 shown in FIG. 1A is replaced with a boehmite layer 3a.

上記該水和処理は、オートクレーブを用いて行うことが好ましい。処理時間は、Al層の層厚に応じて、適宜選択することができるが、約15分から120分の処理が望ましい。なぜなら、処理時間を約15分より短くすると、水和反応が十分に進行せず、密着強度が向上しない場合があるからである。一方、約120分より長くしても、処理時間が長くなるだけで、密着強度のさらなる向上は期待できない。また、処理温度は、ベーマイトが形成される温度、即ち、約90℃以上であればよい。一般的に、処理温度が高ければ高いほど効率良くベーマイト化が進行する。   The hydration treatment is preferably performed using an autoclave. The treatment time can be appropriately selected according to the thickness of the Al layer, but a treatment of about 15 minutes to 120 minutes is desirable. This is because if the treatment time is shorter than about 15 minutes, the hydration reaction does not proceed sufficiently and the adhesion strength may not be improved. On the other hand, even if it is longer than about 120 minutes, the treatment time is only increased, and further improvement in the adhesion strength cannot be expected. The treatment temperature may be a temperature at which boehmite is formed, that is, about 90 ° C. or higher. In general, the higher the treatment temperature, the more efficiently the boehmite formation.

上記の如く、Al層及びアルマイト皮膜の表層部の溶解及びこれらのベーマイト層としての再析出によって、該ベーマイト層が金属シード層とアルマイト皮膜との両方に結合する。その結果、金属シード層を介して電気めっき法により形成される金属層とアルミニウム基板との間の密着強度が向上する。   As described above, the boehmite layer is bonded to both the metal seed layer and the alumite film by dissolution of the surface layer portion of the Al layer and the alumite film and reprecipitation as the boehmite layer. As a result, the adhesion strength between the metal layer formed by electroplating and the aluminum substrate through the metal seed layer is improved.

上記の水和処理後、金属シード層としてのNi層上に、Cuなどの導電性金属層を積層して金属皮膜を形成する。これら金属シード層と金属層からなる所望の厚さの金属皮膜に対し、フォトリソグラフ・エッチング法等の通常のパターニング法を用いることによって、所定の回路パターンを有する金属回路を形成することができる。   After the hydration treatment, a conductive metal layer such as Cu is laminated on the Ni layer as the metal seed layer to form a metal film. A metal circuit having a predetermined circuit pattern can be formed by using a normal patterning method such as a photolithography / etching method for a metal film having a desired thickness composed of the metal seed layer and the metal layer.

上記の如く、本発明においては、アルマイト皮膜の表面を粗化することなく、
その表面にAl層とNiなどの導電性金属からなるシード層とを気相成長法により形成した後、該Al層及びアルマイト皮膜の表層部を水和反応によってベーマイト層に変化させ、このベーマイト層を介してアルマイト皮膜と金属シード層とを強固に結合することができる。また、金属シード層を介して電気めっき法により形成される金属層の表面は、凹凸を有することなく平坦になるので、精密な回路パターンを形成することが可能となる。
As described above, in the present invention, without roughening the surface of the alumite film,
After forming an Al layer and a seed layer made of a conductive metal such as Ni on the surface by vapor phase growth, the Al layer and the surface portion of the alumite film are changed to a boehmite layer by a hydration reaction, and this boehmite layer Thus, the alumite film and the metal seed layer can be firmly bonded to each other. In addition, since the surface of the metal layer formed by electroplating through the metal seed layer is flat without having irregularities, a precise circuit pattern can be formed.

次に、上記の方法によって作製された電気回路用放熱基板を、図2を参照しつつ説明する。電気回路用放熱基板10は、アルミニウム基板1の表面に、陽極酸化処理によって形成された絶縁膜としてのアルマイト皮膜2を有している。このアルマイト皮膜2上には、その表面全体を覆うように、ベーマイト層3aが形成されている。更に、ベーマイト層3aの表面には、金属シード層4とCuなどの導電性金属層6とからなる金属皮膜7が形成されている。   Next, the heat dissipating board for an electric circuit manufactured by the above method will be described with reference to FIG. The electric circuit heat dissipation substrate 10 has an alumite film 2 as an insulating film formed by anodizing treatment on the surface of the aluminum substrate 1. On the alumite film 2, a boehmite layer 3a is formed so as to cover the entire surface. Further, a metal film 7 composed of a metal seed layer 4 and a conductive metal layer 6 such as Cu is formed on the surface of the boehmite layer 3a.

このように、本発明に係る電気回路用放熱基板においては、アルマイト皮膜2と金属皮膜7とがベーマイト層3aを介して強固に結合されているため、高い放熱特性を有すると共に、金属皮膜7とアルミニウム基板1との間に、接着樹脂層を備えた従来の放熱基板と同程度の密着強度を有することが可能となる。尚、ベーマイト層3aの膜厚は、0.005〜0.06μmの範囲であることが好ましい。   Thus, in the heat dissipation substrate for electric circuits according to the present invention, since the alumite film 2 and the metal film 7 are firmly bonded via the boehmite layer 3a, the metal film 7 and the metal film 7 have high heat dissipation characteristics. It becomes possible to have adhesion strength between the aluminum substrate 1 and the conventional heat dissipation substrate having an adhesive resin layer. The film thickness of the boehmite layer 3a is preferably in the range of 0.005 to 0.06 μm.

厚さ1mm、縦横それぞれ10cmのアルミニウム板(A1100)を基板とした。この基板の表面を40℃の10wt%NaOH水溶液で1分間エッチングした後、25℃の50wt%HNO水溶液で30秒間中和処理した。その後、3wt%蓚酸水溶液からなるアルマイト処理液を用いて、処理温度28℃、電流密度3A/dm、及び処理時間30分の陽極酸化処理条件下で、アルミニウム基板の表面に厚さ20μmのアルマイト皮膜を形成した。 An aluminum plate (A1100) having a thickness of 1 mm and a length and width of 10 cm was used as the substrate. The surface of this substrate was etched with a 10 wt% NaOH aqueous solution at 40 ° C. for 1 minute, and then neutralized with a 50 wt% HNO 3 aqueous solution at 25 ° C. for 30 seconds. Thereafter, an anodized aluminum solution having a thickness of 20 μm is formed on the surface of the aluminum substrate by using an alumite treatment solution comprising a 3 wt% oxalic acid aqueous solution under an anodizing treatment condition of a treatment temperature of 28 ° C., a current density of 3 A / dm 2 , and a treatment time of 30 minutes. A film was formed.

得られたアルマイト皮膜の表面に、蒸着法を用いて膜厚0.01μmのAl層を形成し、その表面に金属シード層として膜厚0.01μmのNi層を形成した。その後、130℃で60分間のオートクレーブ処理を行い、Al層及びアルマイト皮膜の表層部を水和処理した。   An Al layer having a thickness of 0.01 μm was formed on the surface of the obtained alumite film by vapor deposition, and a Ni layer having a thickness of 0.01 μm was formed as a metal seed layer on the surface. Then, the autoclave process for 60 minutes was performed at 130 degreeC, and the surface layer part of the Al layer and the alumite film | membrane was hydrated.

その後、蒸着法を用いてNi層の表面に銅層0.3μmを形成し、更に、電気銅めっき法を用いて厚さ10μmの銅めっき層を形成した。次に、作製した銅めっき表面に、スクリーン印刷によって直径1mmの円形パターンを5×5個形成した後、エッチングを行うことで、25個の円形パターンを有する銅層を形成した。   Thereafter, a copper layer of 0.3 μm was formed on the surface of the Ni layer using a vapor deposition method, and a copper plating layer having a thickness of 10 μm was further formed using an electrolytic copper plating method. Next, 5 × 5 circular patterns having a diameter of 1 mm were formed on the prepared copper plating surface by screen printing, and then etching was performed to form a copper layer having 25 circular patterns.

得られた放熱基板を試料1とし、円形パターンを有する銅層の各々に対して直径0.6mmの錫めっき銅線を、パターン面に垂直になるようはんだ付けした後、該錫めっき銅線を垂直に引き上げるはんだプル試験を実施し、下地と金属皮膜(銅層)との密着強度を測定した。   The obtained heat radiating board was used as sample 1, and after soldering a tin-plated copper wire having a diameter of 0.6 mm to each copper layer having a circular pattern so as to be perpendicular to the pattern surface, the tin-plated copper wire was A solder pull test was carried out to pull up vertically, and the adhesion strength between the base and the metal film (copper layer) was measured.

上記試料1と同様に作製したが、Al層の膜厚を0.05μm、及びNi層の膜厚を0.03μmとし、オートクレーブ処理130℃で120分間として、試料2の放熱基板を作製した。この試料2について、試料1と同様の条件ではんだプル試験を実施して密着強度を測定した。   Although it produced similarly to the said sample 1, the film thickness of the Al layer was 0.05 micrometer, the film thickness of Ni layer was 0.03 micrometer, and the autoclave process was performed for 120 minutes at 130 degreeC, and the heat dissipation board of the sample 2 was produced. About this sample 2, the solder pull test was implemented on the conditions similar to the sample 1, and the adhesive strength was measured.

Al層の膜厚を0.003μm、及びNi層の膜厚を0.01μmとした以外は試料1と同様にして、試料3の放熱基板を作製し、試料1と同様の条件ではんだプル試験を実施して密着強度を測定した。   A heat radiating substrate of Sample 3 was prepared in the same manner as Sample 1 except that the Al layer thickness was 0.003 μm and the Ni layer thickness was 0.01 μm. And the adhesion strength was measured.

Al層の膜厚を0.07μm、及びNi層の膜厚を0.01μmとした以外は試料1と同様にして、試料4の放熱基板を作製し、試料1と同様の条件ではんだプル試験を実施して密着強度を測定した。   A heat-dissipating substrate of Sample 4 was prepared in the same manner as Sample 1 except that the Al layer thickness was 0.07 μm and the Ni layer thickness was 0.01 μm, and a solder pull test was performed under the same conditions as Sample 1. And the adhesion strength was measured.

Al層の膜厚を0.01μm、及びNi層の膜厚を0.003μmとした以外は試料1と同様にして、試料5の放熱基板を作製し、試料1と同様の条件ではんだプル試験を実施して密着強度を測定した。   A heat-dissipating substrate of Sample 5 was prepared in the same manner as Sample 1 except that the Al layer thickness was 0.01 μm and the Ni layer thickness was 0.003 μm. The solder pull test was performed under the same conditions as Sample 1. And the adhesion strength was measured.

Al層の膜厚を0.01μm、及びNi層の膜厚を0.05μmとした以外は試料1と同様にして、試料6の放熱基板を作製し、試料1と同様の条件ではんだプル試験を実施して密着強度を測定した。   A heat-dissipating substrate of Sample 6 was prepared in the same manner as Sample 1 except that the Al layer thickness was 0.01 μm and the Ni layer thickness was 0.05 μm, and a solder pull test was performed under the same conditions as Sample 1. And the adhesion strength was measured.

上記試料1と同様に作製したが、膜厚0.01μmのNi層を直接形成して試料7とした。その後、水和処理は行わず、試料1と同じ条件ではんだプル試験を実施して密着強度を測定した。   A sample 7 was prepared by directly forming a Ni layer having a thickness of 0.01 μm. Thereafter, the hydration treatment was not performed, and a solder pull test was performed under the same conditions as Sample 1 to measure the adhesion strength.

上記試料1〜7について、密着強度を測定した結果を下記表1に示す。   The results of measuring the adhesion strength of Samples 1 to 7 are shown in Table 1 below.

Figure 2009123980
Figure 2009123980

これらの結果から、試料1〜2の密着強度は、試料3〜7に比べて高く、接着樹脂層を備えた従来の放熱基板の密着強度(50N/mm程度)と同等又はそれ以上であることが分かる。 From these results, the adhesion strength of Samples 1 and 2 is higher than that of Samples 3 to 7, and is equal to or higher than the adhesion strength (about 50 N / mm 2 ) of the conventional heat dissipation substrate provided with the adhesive resin layer. I understand that.

本発明に係る電気回路用放熱基板の製造方法を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the heat sink for electric circuits which concerns on this invention. 本発明に係る電気回路用放熱基板を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the heat sink for electric circuits which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 アルミニウム基板
2 アルマイト皮膜
3 Al層
3a ベーマイト層
4 金属シード層
5 ピンホール
6 導電性金属層
7 金属皮膜
10 電気回路用放熱基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum substrate 2 Anodized film 3 Al layer 3a Boehmite layer 4 Metal seed layer 5 Pinhole 6 Conductive metal layer 7 Metal film 10 Electric circuit heat dissipation board

Claims (3)

陽極酸化処理を用いて絶縁膜であるアルマイト皮膜を形成したアルミニウム基板の表面に、気相成長法により金属シード層を形成した後、電気めっき法により所望の厚さの金属皮膜を形成する電気回路用放熱基板の製造方法において、アルマイト皮膜と金属シード層との間にベーマイト層を形成することを特徴とする電気回路用放熱基板の製造方法。   An electrical circuit in which a metal seed layer is formed by vapor deposition on the surface of an aluminum substrate on which an anodized aluminum film is formed using anodization, and then a metal film having a desired thickness is formed by electroplating. A method for manufacturing a heat dissipation board for an electric circuit, comprising: forming a boehmite layer between an alumite film and a metal seed layer. 前記アルマイト皮膜の表面に、膜厚0.005μm〜0.05μmのAl層と、前記金属シード層となる膜厚0.005〜0.03μmのNi層とを気相成長法により形成した後、沸騰水又は加圧蒸気雰囲気で水和処理することによって、前記Al層及び前記アルマイト皮膜の表層部をベーマイト層に変化させることを特徴とする、請求項1に記載の電気回路用放熱基板の製造方法。   After forming an Al layer having a film thickness of 0.005 μm to 0.05 μm and a Ni layer having a film thickness of 0.005 to 0.03 μm to be the metal seed layer on the surface of the alumite film, 2. The heat dissipation substrate for an electric circuit according to claim 1, wherein a surface layer portion of the Al layer and the alumite film is changed to a boehmite layer by hydrating in a boiling water or pressurized steam atmosphere. Method. 陽極酸化処理によって形成された絶縁膜としてのアルマイト皮膜を有するアルミニウム基板と、アルミニウム基板の表面に形成された金属皮膜とを備えた電気回路用放熱基板であって、前記アルマイト皮膜と金属皮膜とがベーマイト層を介して結合されていることを特徴とする電気回路用放熱基板。   An electric circuit heat dissipation board comprising an aluminum substrate having an alumite film as an insulating film formed by anodization, and a metal film formed on the surface of the aluminum substrate, wherein the anodized film and the metal film are A heat dissipation board for an electric circuit, which is bonded through a boehmite layer.
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