JP2012182383A

JP2012182383A - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2012182383A
Application number: JP2011045404A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hoshaku; 宣至宝積
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】環境を考慮した安全な処理によって金属板に絶縁層が強固に密着された配線基板を製造することができる高品質な配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】板状の金属コアの表面及び裏面の少なくとも一方の面に、導電層を有する絶縁層が金属コア側と反対側に導電層を配置させて積層され、導電層からなる導体パターンを有する面が各種部品の実装面とされた配線基板の製造方法であって、金属コアの絶縁層が積層される面にウエットブラスト処理を施して粗面化する粗面化処理工程（ステップＳ２）と、粗面化処理工程と連続して、金属コアの粗面化した面に絶縁層を重ねてラミネート処理を行うことにより金属板に絶縁層を一体化させる絶縁層積層工程（ステップＳ３）と、を含む配線基板の製造方法とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種の電気・電子部品が実装される配線基板の製造方法に関する。

従来より、各種の電気・電子部品が実装される配線基板として、金属板の表裏面に絶縁層が設けられ、この絶縁層に導体からなる配線層を設けた多層構造のメタルコア基板が知られており、このメタルコア基板によれば、金属板によって電気・電子部品の熱が良好に放熱される（例えば、特許文献１参照）。この種のメタルコア基板では、金属板の表面を、粗化処理を施すことにより粗面化し、絶縁層となる樹脂との密着性を高めることが行われている。

特開２００４−３１７３０号公報

ところで、金属板に対する粗化処理としては、黒化処理（ブラックオキサイド処理）、酸処理（ブラウンオキサイド処理）、マイクロエッチング処理などの化学的処理が知られている。しかし、このような粗化処理には、例えば、硫酸や過酸化水素水などの危険性を有する薬品が用いられるため、環境を考慮した安全な処理が要求されている。

また、金属板へ絶縁層を重ね合わせたワークを複数枚積層させてプレス機でプレス処理を行う積層プレス方式で金属板と絶縁層とを一体化させる場合、プレス処理間に長時間の間隔があく。このため、金属板の表裏面を粗面化することによって酸化被膜が除去されても、プレス処理までの待機時間で再び金属板の表裏面に酸化被膜が形成されてしまい、金属板と絶縁層との密着性が不安定となり、品質低下を招くおそれがあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境を考慮した安全な処理によって金属板に絶縁層が強固に密着された高品質な配線基板を製造する方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る配線基板の製造方法は、下記（１）を特徴としている。
（１）板状の金属コアの表面及び裏面の少なくとも一方の面に、導電層を有する絶縁層が前記金属コア側と反対側に該導電層を配置させて積層され、前記導電層からなる導体パターンを有する面が各種部品の実装面とされた配線基板の製造方法であって、
前記金属コアの前記絶縁層が積層される面にウエットブラスト処理を施して粗面化する粗面化処理工程と、
前記粗面化処理工程と連続してラミネート処理を施して前記金属コアの粗面化した面に前記絶縁層を積層させて一体化させる絶縁層積層工程と、
を含むこと。

上記（１）の構成の配線基板の製造方法では、金属コアの絶縁層が積層される面にウエットブラスト処理を施して粗面化するので、金属コアに対して絶縁層が強固に密着された配線基板を製造することができる。また、金属コアの粗面化を、化学的処理ではないウエットブラスト処理によって行うので、例えば、硫酸や過酸化水素水などの薬品を用いる黒化処理（ブラックオキサイド処理）、酸処理（ブラウンオキサイド処理）、マイクロエッチング処理などの化学的処理である粗化処理と比較して、環境を考慮しつつ安全に配線基板を製造することができる。
また、粗面化処理工程と連続してラミネート処理によって金属コアの粗面化した面に絶縁層を重ねて一体化させるので、金属コアの表裏面の粗面化後、短時間で金属コアに絶縁層を積層させることができる。これにより、金属コアの表裏面を粗面化することによって酸化被膜が除去された後、再び金属コアの表裏面に酸化被膜が形成される前に絶縁層を積層させることができ、よって、金属コアに対する絶縁層の密着性の安定化が図られた高品質な配線基板を製造することができる。

本発明によれば、環境を考慮した安全な処理によって金属板に絶縁層が強固に密着された高品質な配線基板を製造することができる配線基板の製造方法を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

実施形態に係る配線基板の製造方法によって製造された配線基板の斜視図である。図１のＡ−Ａ矢視断面図である。実施形態に係る配線基板の製造方法における製造工程を示すフローチャートである。実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの拡大平面図である。実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの拡大平面図である。実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの拡大平面図である。ラミネート成形を行うラミネート成形装置の概略側面図である。

以下、本発明に係る実施形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係る配線基板の製造方法によって製造された配線基板の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

図１及び図２に示したように、本実施形態の配線基板の製造方法によって製造される配線基板１１は、基板２１と、この基板２１に設けられた複数の接続端子３１とを備えている。

基板２１は、厚さ方向の中央に、金属材料により形成された板状の金属コア２２を有し、この金属コア２２の表裏面に、熱硬化性及び絶縁性を有する合成樹脂などからなる絶縁層２３がそれぞれ２層ずつ積層されている。

本発明において、金属コア２２を形成する金属材料としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金等を用いることができる。銅は、導電性、熱伝導性に優れ、適度な強度を持つため好適に用いられる。銅合金は、銅に微量の添加剤（亜鉛、鉛、錫、りん、アルミニウム、ニッケル、鉄など）を添加して高温クリープ特性を良化させたものであり、銅合金としては、例えば、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｐｂ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｉ系合金およびＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系合金等が挙げられる。アルミニウムは、軽量であるため、配線基板の軽量化を目的として用いることができる。アルミニウム合金は、軽量化を図りつつ、高温クリープ特性を良化させることができ、アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金およびＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。

それぞれの絶縁層２３の表面には、導体パターンを形成する銅箔（導電層）２４が形成されており、基板２１における外部に露出した絶縁層２３の外面は、電気・電子部品が実装される実装面２１ａとされている。また、各絶縁層２３の回路パターンを形成する銅箔２４は、内周側がメッキ処理されたスルーホール２５によって導通されて電気回路が形成されている。また、回路パターンを形成する銅箔２４は、スルーホール２５によって金属コア２２にも導通されている。尚、この金属コア２２を含めて電気回路を形成しても良い。

このように、この基板２１は、金属コア２２が設けられて放熱性及び均熱性に優れた金属コア基板である。本実施形態において、この基板２１は、金属コア２２の表裏面に、複数層の絶縁層２３が積層されて金属コア２２を含めて５層構造とされた多層基板である。そして、この多層基板からなる基板２１は、その表裏面の実装面２１ａに各種の電気・電子部品が実装される。この金属コア基板である基板２１において生じた電気・電子部品等の熱は、金属コア２２によって円滑に均熱されて外部に放熱される。

基板２１には、対向する側縁部２１ｂに、それぞれ凹部２６が形成されており、これらの凹部２６を構成する長手方向の底辺部から複数の接続端子３１が整列状態で延出されている。これらの接続端子３１は、例えば、基板２１に形成されたスルーホール２５によって回路パターンを形成する銅箔２４と導通される。接続端子３１は、金属コア２２の一部から形成されたもので、絶縁層２３によって挟持されて固定されている。

次に、上記構造の配線基板１１を製造する本実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図３は配線基板の製造工程を示すフローチャート、図４から図６は実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの拡大平面図である。

（プレス加工工程）
まず、巻取り装置から、金属材料により形成されたロール状の金属板４１が、巻き癖が矯正されて搬送される。この金属板４１にプレス機によってプレス加工を施すことによって、図４（ａ）および（ｂ）に示したように、スルーホール２５等が通される孔部４２及び接続端子３１の固定部分を形成する（ステップＳ１）。

（粗面化処理工程）
次に、絶縁層２３を積層させる金属板４１の表裏面にウエットブラスト処理を施して粗面化する（ステップＳ２）。

ウエットブラスト処理では、石、ガラス、プラスチック等の固体の粒子と、水等の液体とを混合させたスラリーを圧縮空気によって噴射ノズルから金属板４１に対して高速（例えば、８０ｍ／ｓｅｃ〜２００ｍ／ｓｅｃ程度）で噴射する。すると、金属板４１の表裏面は、スラリー中の粒子によって削られて粗面化される。また、このウエットブラスト処理を施すことにより、金属板４１の表裏面に形成されていた酸化被膜が除去される。

ここで、図５（ａ）および（ｂ）に示したように、ウエットブラスト処理を行う際に、接続端子３１の端子先端部分を形成する箇所には、粗面化されないようにマスキングテープ４４を貼り付けておく。

（絶縁層積層工程）
粗面化処理工程で金属板４１の表裏面を粗面化し、金属板４１を洗浄したら、連続してこの金属板４１の表裏面に導電層（銅箔）２４を有する絶縁層２３を重ね合わせてレイアップし、図６（ａ）および（ｂ）に示したように、粗面化処理工程と連続してラミネート形成法によって金属板４１の表裏面に絶縁層２３を積層させる（ステップＳ３）。

ここで、ラミネート成形法によって絶縁層２３を積層させる場合について説明する。

図７は、ラミネート成形を行うラミネート成形装置を示す。
図７に示したように、ラミネート成形装置は、搬送用ＰＥＴ上フィルム巻出しロール５１から巻きだされた搬送用ＰＥＴ上フィルム５０を搬送用ＰＥＴ上フィルム巻取りロール５２で巻取る上部搬送系と、搬送用ＰＥＴ下フィルム巻出しロール６１から巻出された搬送用ＰＥＴ下フィルム６０を搬送用ＰＥＴ下フィルム巻取りロール６２で巻取る下部搬送系と、上部搬送系と下部搬送系の間に挟まれて搬送される製品を最初に加熱・加圧して積層させるラミネート処理を行う第１ステージ７０と、製品の表裏面を加熱・加圧して表裏面を平坦化させる平坦化処理を行う第２ステージ８０とから構成されている。

上記のラミネート成形装置では、以下の動作によって金属板４１の表裏面に導電層（銅箔）２４を有する絶縁層２３が積層される。

まず、銅箔２４を有する絶縁層２３を該銅箔２４が金属板４１側と反対側に位置するように金属板４１の上下に２層ずつ積層したワークＷを、搬送用ＰＥＴ下フィルム６０の上流側に載置し、下流側に向けて搬送する。途中でワークＷの上に搬送用ＰＥＴ上フィルム５０が被覆され、ワークＷは、搬送用ＰＥＴ上フィルム５０と搬送用ＰＥＴ下フィルム６０の間に挟まれて第１ステージ７０に搬送される。

第１ステージ７０では、ワークＷに対して真空下で加熱・加圧して金属板４１に絶縁層２３をラミネートするとともに、重ね合わされた絶縁層２３同士もラミネートするラミネート処理が施される。具体的には、真空チャンバを密閉して内部を減圧し、ゴムのダイヤフラムからなる可動盤を固定盤に対して近接させることにより熱盤を圧締して熱盤間の絶縁層２３のプリプレグ及び銅箔２４を加熱・加圧して積層する。これにより、図６に示したように、金属板４１には、その表裏面を覆うように、絶縁層２３及び導電層（銅箔）２４が一体化されて密着され、これにより、ワークＷは、金属板４１の表裏面に、導電層２４を有する２層の絶縁層２３がそれぞれ一体化されて積層された５層構造となる。

なお、絶縁層２３のプリプレグとしては、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたものが用いられる。そして、このプリプレグからなる絶縁層２３は、ラミネート処理において、その熱硬化性樹脂が加熱されて溶融されることにより、金属板４１のスルーホール２５となる孔部４２等へボイドや隙間なく入り込む。また、金属板４１には、マスキングテープ４４の貼り付け箇所以外が粗面化されているので、その表裏面に対して絶縁層２３の樹脂が強固に密着する。

第１ステージ７０において、加熱及び加圧の条件としては、絶縁層２３に用いる熱硬化性樹脂を十分に溶融し、固化できれば特に限定されない。

尚、それぞれの絶縁層２３に設けられた銅箔２４としては、予めエッチング処理によって回路パターンが形成されたものが用いることが好ましい。外面側の絶縁層２３に設けられた銅箔２４は、後工程でエッチング処理して回路パターンを形成しても良い。

第１ステージ７０でラミネート処理されたワークＷは、第１ステージ７０から搬出されて第２ステージ８０へ搬入される。

第２ステージ８０では、真空中で加熱・加圧されたことで回路パターンを形成する銅箔２４によって表裏面に凹凸が生じたワークＷに対して、加熱・加圧してワークＷの表裏面を平滑化する平滑化処理が施される。具体的には、第２ステージ８０を構成する平坦化プレスによって所定の温度でワークＷを加圧し、ワークＷの表裏面を平坦に成形する。平坦化プレスは、固定的に配設される上盤と、上盤に対向して可動的に配設されるゴムのダイヤフラムからなる下盤と、下盤を上下移動させるとともに、上盤と協働して圧締させる駆動手段とからなり、ワークＷは、加熱手段によって加熱されつつ駆動手段によって下盤が移動されて圧締されて表裏面の平坦化の２次加工が行われる。

第２ステージ８０において、加熱及び加圧の条件としては、ワークＷの表裏面の凹凸をならして平坦に形成できれば特に限定されない。

第２ステージ８０で表裏面が平坦化されたワークＷは、搬送用ＰＥＴ上フィルム５０と搬送用ＰＥＴ下フィルム６０の間に挟まれたまま第２ステージから搬出される。

搬送に使われたＰＥＴフィルムは、下流でそれぞれ搬送用ＰＥＴ上フィルム巻取りロール５２と搬送用ＰＥＴ下フィルム巻取りロール６２に巻き取られ、その際に、ワークＷは外部に送り出される。

（本硬化工程）
絶縁層積層工程で金属板４１の表裏面に絶縁層２３をラミネートして一体化させたら、ポストキュア装置によって、約１８０℃で１時間程度加熱する（ステップＳ４）。これにより、絶縁層２３のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂をさらに硬化させる。

上記のようにして金属板４１の表裏面に、導電層２４を有する絶縁層２３を２層ずつ一体化して５層構造としたら、この５層構造のワークＷを切断して分離し、図１に示したように、金属板４１からなる金属コア２２を有する５層構造の複数の配線基板１１とする。配線基板１１の端子部形成領域では、絶縁層２３及びマスキングテープ４４を除去して金属コア２２を露出させ、プレス加工またはルータを用いた切削加工等によって接続端子３１を形成し、錫メッキ等のメッキ処理を施す。

また、図２に示したように、所定の箇所に、ドリル等によってスルーホール２５を形成して内周側をメッキすることにより、銅箔２４、金属コア２２及び接続端子３１を必要に応じて導通させて電気回路を形成させる。

上記の工程によって、表裏面が実装面２１ａとされ、金属コア２２によって良好な放熱性が確保された配線基板１１を低コストで容易に製造することができる。

以上、説明したように、上記実施形態に係る配線基板の製造方法によれば、金属コア２２の絶縁層２３が積層される表裏面にウエットブラスト処理を施して粗面化するので、金属コア２２に対して絶縁層２３が強固に密着された配線基板１１を製造することができる。また、金属コア２２の粗面化を、化学的処理ではないウエットブラスト処理によって行うので、例えば、硫酸や過酸化水素水などの薬品を用いる黒化処理（ブラックオキサイド処理）、酸処理（ブラウンオキサイド処理）、マイクロエッチング処理などの化学的処理である粗化処理と比較して、環境を考慮しつつ安全に配線基板１１を製造することができる。

ここで、金属コア２２へ絶縁層２３を重ね合わせたワークＷを複数枚積層させてプレス機でプレス処理を行う積層プレス方式で金属コア２２と絶縁層２３とを一体化させる場合、プレス処理間に約３時間程度の間隔があく。このため、金属コア２２の表裏面を粗面化することによって酸化被膜が除去されても、プレス処理までの待機時間で再び金属コア２２の表裏面に酸化被膜が形成されてしまい、金属コア２２と絶縁層２３との密着性が不安定となり、品質低下を招くおそれがあった。

これに対して、本実施形態では、粗面化処理工程と連続してラミネート処理によって金属コア２２の粗面化した表面に絶縁層２３を重ねて一体化させるので、金属コア２２の表裏面の粗面化後、約１７０秒程度の短時間で金属コア２２に絶縁層２３を積層させることができる。これにより、金属コア２２の表裏面を粗面化することによって酸化被膜が除去された後、再び金属コア２２の表裏面に酸化被膜が形成される前に絶縁層２３を積層させることができ、よって、金属コアに対する絶縁層の密着性の安定化が図られた高品質な配線基板２２を製造することができる。

本発明の実施形態では、金属コア２２を含めた５層構造の配線基板１１について説明したが、その構造は特に限定されず、２〜４層、又は６層以上の構造とすることもできる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１１配線基板
２１ａ実装面
２２金属コア
２３絶縁層
２４銅箔（導電層）

Claims

板状の金属コアの表面及び裏面の少なくとも一方の面に、導電層を有する絶縁層が前記金属コア側と反対側に該導電層を配置させて積層され、前記導電層からなる導体パターンを有する面が各種部品の実装面とされた配線基板の製造方法であって、
前記金属コアの前記絶縁層が積層される面にウエットブラスト処理を施して粗面化する粗面化処理工程と、
前記粗面化処理工程と連続してラミネート処理を施して前記金属コアの粗面化した面に前記絶縁層を積層させて一体化させる絶縁層積層工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。