JP2761107B2 - 絶縁層付き金属基板の製法 - Google Patents
絶縁層付き金属基板の製法Info
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- JP2761107B2 JP2761107B2 JP3005400A JP540091A JP2761107B2 JP 2761107 B2 JP2761107 B2 JP 2761107B2 JP 3005400 A JP3005400 A JP 3005400A JP 540091 A JP540091 A JP 540091A JP 2761107 B2 JP2761107 B2 JP 2761107B2
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- metal substrate
- substrate
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱伝導性にすぐれ高
放熱性であって、絶縁性が高く、しかも耐熱性もある絶
縁層付き金属基板を製造する方法に関する。
放熱性であって、絶縁性が高く、しかも耐熱性もある絶
縁層付き金属基板を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、プリント配線板の基板としては、紙
・フェノール樹脂積層板や、ガラス・エポキシ樹脂積層
板等の樹脂基板が多く用いられてきた。しかし、最近、
電子機器の高性能化、小型化、高密度化に伴い、それに
よって生じる熱の高密度発生をいかに処理するかが課題
になってきたため、従来のこれらの樹脂基板では、この
ような課題に対処することができない。すなわち、これ
らの樹脂基板は、熱伝導性が低くて熱放散性が悪く、特
に大電流を流すように設計された集積回路では、その熱
によってコンデンサーやトランジスタ等を破損する恐れ
があり、また、破損しないまでも電気特性が大きく変化
する欠点があったからである。
・フェノール樹脂積層板や、ガラス・エポキシ樹脂積層
板等の樹脂基板が多く用いられてきた。しかし、最近、
電子機器の高性能化、小型化、高密度化に伴い、それに
よって生じる熱の高密度発生をいかに処理するかが課題
になってきたため、従来のこれらの樹脂基板では、この
ような課題に対処することができない。すなわち、これ
らの樹脂基板は、熱伝導性が低くて熱放散性が悪く、特
に大電流を流すように設計された集積回路では、その熱
によってコンデンサーやトランジスタ等を破損する恐れ
があり、また、破損しないまでも電気特性が大きく変化
する欠点があったからである。
【０００３】このような樹脂基板の欠点を克服するた
め、近年、樹脂基板に代えて、アルミニウム等の熱伝導
性のよい金属板を用い、その表面にエポキシ樹脂等の有
機系絶縁層を設けて、その上に銅箔などを貼付け、回路
を形成するようにする構造の金属プリント板が使われる
ようになってきた。しかし、このような構造では、回路
と金属板との間に熱伝導性の低い樹脂層が未だ存在する
ため、金属板の高熱伝導性を十分に活かすことが出来な
い。
め、近年、樹脂基板に代えて、アルミニウム等の熱伝導
性のよい金属板を用い、その表面にエポキシ樹脂等の有
機系絶縁層を設けて、その上に銅箔などを貼付け、回路
を形成するようにする構造の金属プリント板が使われる
ようになってきた。しかし、このような構造では、回路
と金属板との間に熱伝導性の低い樹脂層が未だ存在する
ため、金属板の高熱伝導性を十分に活かすことが出来な
い。
【０００４】このようなことから、金属基板表面に設け
る絶縁層を、熱伝導性の良好なアルミナ等のセラミック
溶射で形成する方法が考えられている。また、溶射によ
り形成されるセラミック絶縁層には気孔が存在し、耐電
圧、吸湿時の絶縁特性が低下する欠点があるので、この
ような欠点を解消するため、特公昭57-39007公報記載の
技術のように、前記セラミック絶縁層にプレポリマーや
モノマーを含浸するようにしている。
る絶縁層を、熱伝導性の良好なアルミナ等のセラミック
溶射で形成する方法が考えられている。また、溶射によ
り形成されるセラミック絶縁層には気孔が存在し、耐電
圧、吸湿時の絶縁特性が低下する欠点があるので、この
ような欠点を解消するため、特公昭57-39007公報記載の
技術のように、前記セラミック絶縁層にプレポリマーや
モノマーを含浸するようにしている。
【０００５】このように、金属基板表面の絶縁層をセラ
ミック溶射で形成するようにすれば、回路と金属板の間
が熱伝導性の低い樹脂層で完全に遮断されるというよう
なことがないため、プリント配線板の熱伝導性が大いに
向上する。
ミック溶射で形成するようにすれば、回路と金属板の間
が熱伝導性の低い樹脂層で完全に遮断されるというよう
なことがないため、プリント配線板の熱伝導性が大いに
向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにし
て作製される絶縁層付き金属基板にも、つぎのような問
題が残っている。すなわち、基板となる金属と、絶縁層
となるセラミックと、絶縁層に含浸される樹脂との間に
おける熱膨張率が大きく違うということである。例え
ば、エポキシ樹脂の熱膨張率は１．６０×１０-4であ
り、アルミニウムの熱膨張率は０．２３７×１０-4であ
り、アルミナの熱膨張率は０．０８×１０-4である。こ
のように、１桁違いぐらいの熱膨張率差があると、ヒー
トサイクル時に熱膨張の違いから絶縁層にクラックが生
じ、そこから絶縁破壊が起きて、絶縁信頼性が極端に落
ちる。
て作製される絶縁層付き金属基板にも、つぎのような問
題が残っている。すなわち、基板となる金属と、絶縁層
となるセラミックと、絶縁層に含浸される樹脂との間に
おける熱膨張率が大きく違うということである。例え
ば、エポキシ樹脂の熱膨張率は１．６０×１０-4であ
り、アルミニウムの熱膨張率は０．２３７×１０-4であ
り、アルミナの熱膨張率は０．０８×１０-4である。こ
のように、１桁違いぐらいの熱膨張率差があると、ヒー
トサイクル時に熱膨張の違いから絶縁層にクラックが生
じ、そこから絶縁破壊が起きて、絶縁信頼性が極端に落
ちる。
【０００７】そこで、この発明は、このようなセラミッ
ク溶射金属基板の長所を生かしながら、熱膨張率の違い
による耐熱衝撃性の低下という欠点を解消することを課
題とする。
ク溶射金属基板の長所を生かしながら、熱膨張率の違い
による耐熱衝撃性の低下という欠点を解消することを課
題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するために、金属基板の表面にセラミックを溶射し
て絶縁層を形成するようにする絶縁層付き金属基板の製
法において、セラミック溶射により形成された前記セラ
ミック絶縁層に対し、クラックを生じさせたのち絶縁材
を含浸するようにすることを特徴とする。
解決するために、金属基板の表面にセラミックを溶射し
て絶縁層を形成するようにする絶縁層付き金属基板の製
法において、セラミック溶射により形成された前記セラ
ミック絶縁層に対し、クラックを生じさせたのち絶縁材
を含浸するようにすることを特徴とする。
【０００９】このように、この発明では、セラミック溶
射により表面にセラミック絶縁層が形成された金属基板
の、前記セラミック絶縁層に対し、クラックを入れて気
孔を大きくしたのち絶縁材を含浸するようにするのであ
るが、このようなセラミック絶縁層付き金属基板は、次
のようにして準備する。図１にみるように、まず、金属
基板の表面にフラズマ溶射等により溶射セラミック層
（セラミック絶縁層）を形成する。この場合、金属基板
の材料としては、アルミニウム、銅、鉄、ステンレスス
チール、アルミニウム合金、銅合金その他がある。ま
た、溶射セラミック層を形成するセラミック粉として
は、例えば１〜１００μm の粒径のもので熱伝導性が良
く、絶縁性の有るものが用いられる。セラミック粉の材
料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシ
ア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などがある。窒化物
を用いる場合は溶射条件が特殊になることがある。
射により表面にセラミック絶縁層が形成された金属基板
の、前記セラミック絶縁層に対し、クラックを入れて気
孔を大きくしたのち絶縁材を含浸するようにするのであ
るが、このようなセラミック絶縁層付き金属基板は、次
のようにして準備する。図１にみるように、まず、金属
基板の表面にフラズマ溶射等により溶射セラミック層
（セラミック絶縁層）を形成する。この場合、金属基板
の材料としては、アルミニウム、銅、鉄、ステンレスス
チール、アルミニウム合金、銅合金その他がある。ま
た、溶射セラミック層を形成するセラミック粉として
は、例えば１〜１００μm の粒径のもので熱伝導性が良
く、絶縁性の有るものが用いられる。セラミック粉の材
料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシ
ア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などがある。窒化物
を用いる場合は溶射条件が特殊になることがある。
【００１０】なお、セラミック溶射を行う前に金属基板
の表面に予めサンドブラスト等により粗面化処理を行っ
ておくのが好ましい。このような粗面化により、表面積
を拡大すると同時にブランク面とし、結晶格子構造を部
分的に破壊して結合力を高めることができるので、溶射
セラミック層と金属基板の密着を良くすることができる
からである。他に密着を良くする方法としては、表面を
プラズマエッチングする方法や、化学処理による表面処
理を行う方法等がある。
の表面に予めサンドブラスト等により粗面化処理を行っ
ておくのが好ましい。このような粗面化により、表面積
を拡大すると同時にブランク面とし、結晶格子構造を部
分的に破壊して結合力を高めることができるので、溶射
セラミック層と金属基板の密着を良くすることができる
からである。他に密着を良くする方法としては、表面を
プラズマエッチングする方法や、化学処理による表面処
理を行う方法等がある。
【００１１】前述のような材料からなる金属基板の表面
に、前述のようなセラミック粉を用いてプラズマ溶射等
でセラミック絶縁層を形成するのであるが、この場合の
条件としては、例えば、２０〜２００kVの出力でセラミ
ック粉を溶射し、厚み３０〜３００μm 程度の溶射セラ
ミック絶縁層を形成するようにする。このようにして得
られたセラミック絶縁層付き金属基板に対し、図１にみ
るように、次にクラック処理（図中、溶射セラミック層
に縦に入っている線はクラックを表す。）を施すのであ
るが、このクラック処理は、例えば図２にみるような装
置を用いて行う。すなわち、セラミック絶縁層付き金属
基板１をベルトコンベア２に乗せて、ヒータ３で高温
（例えば４００℃）に加熱された加熱室４に通し（加熱
工程）たのち、引き続き、シャワー５を備えた冷却室６
に通して（急冷工程）、基板１表面のセラミック絶縁層
にクラックを生じさせて気孔を大きくするのである。こ
のようにして、セラミック絶縁層に無数のクラックが生
じさせたのち、このセラミック絶縁層に図１にみるよう
に絶縁材含浸処理を施す。この場合、絶縁材は有機材料
と無機材料のどちらでも良い。有機材料としては例えば
エポキシ樹脂があり、無機材料としては例えば金属アル
コキシレート系のものがある。この含浸処理に際して
は、真空含浸をすると特に効果が大きい。絶縁材とセラ
ミックとの濡れ性が悪ければ、前処理としてセラミック
絶縁層にカップリング剤等を含浸する処理を施しても良
い。必要であれば含浸した絶縁材の硬化のために絶縁層
付き金属基板を加熱処理する。
に、前述のようなセラミック粉を用いてプラズマ溶射等
でセラミック絶縁層を形成するのであるが、この場合の
条件としては、例えば、２０〜２００kVの出力でセラミ
ック粉を溶射し、厚み３０〜３００μm 程度の溶射セラ
ミック絶縁層を形成するようにする。このようにして得
られたセラミック絶縁層付き金属基板に対し、図１にみ
るように、次にクラック処理（図中、溶射セラミック層
に縦に入っている線はクラックを表す。）を施すのであ
るが、このクラック処理は、例えば図２にみるような装
置を用いて行う。すなわち、セラミック絶縁層付き金属
基板１をベルトコンベア２に乗せて、ヒータ３で高温
（例えば４００℃）に加熱された加熱室４に通し（加熱
工程）たのち、引き続き、シャワー５を備えた冷却室６
に通して（急冷工程）、基板１表面のセラミック絶縁層
にクラックを生じさせて気孔を大きくするのである。こ
のようにして、セラミック絶縁層に無数のクラックが生
じさせたのち、このセラミック絶縁層に図１にみるよう
に絶縁材含浸処理を施す。この場合、絶縁材は有機材料
と無機材料のどちらでも良い。有機材料としては例えば
エポキシ樹脂があり、無機材料としては例えば金属アル
コキシレート系のものがある。この含浸処理に際して
は、真空含浸をすると特に効果が大きい。絶縁材とセラ
ミックとの濡れ性が悪ければ、前処理としてセラミック
絶縁層にカップリング剤等を含浸する処理を施しても良
い。必要であれば含浸した絶縁材の硬化のために絶縁層
付き金属基板を加熱処理する。
【００１２】このようにして得られた金属基板に対して
は、図１にみるように、通常のとおりの回路形成が行わ
れる。この回路形成は、一般的な方法、例えば銅ペース
ト印刷する方法や、銅箔圧着、化学銅めっき、金属蒸着
等を行ってからエッチングする方法等がある。この発明
にかかる絶縁層付き金属基板は、このような金属箔付き
のものや、回路形成後のものを含む。
は、図１にみるように、通常のとおりの回路形成が行わ
れる。この回路形成は、一般的な方法、例えば銅ペース
ト印刷する方法や、銅箔圧着、化学銅めっき、金属蒸着
等を行ってからエッチングする方法等がある。この発明
にかかる絶縁層付き金属基板は、このような金属箔付き
のものや、回路形成後のものを含む。
【００１３】
【作用】この発明では、絶縁材をセラミック絶縁層に含
浸する前に、予め、熱、力等でセラミック絶縁層にクラ
ックをいれておくことで、後のクラックの発生を防ぐよ
うにしている。セラミック絶縁層にはクラック処理後に
絶縁材を含浸するようにしているが、この含浸された絶
縁材は、緩衝材の働きをして耐熱衝撃性をより高める。
浸する前に、予め、熱、力等でセラミック絶縁層にクラ
ックをいれておくことで、後のクラックの発生を防ぐよ
うにしている。セラミック絶縁層にはクラック処理後に
絶縁材を含浸するようにしているが、この含浸された絶
縁材は、緩衝材の働きをして耐熱衝撃性をより高める。
【００１４】
【実施例】板厚３mmのアルミニウム板の表面に対し、密
着力を上げるために♯３２０（３２０番）のサンドブラ
スト処理を行った。次に、このアルミ板の表面に、粒径
１０〜３０μm のアルミナを使って、プラズマ溶射によ
り、厚み１００μm の絶縁層を形成した。プラズマ溶射
条件は３０kWであった。
着力を上げるために♯３２０（３２０番）のサンドブラ
スト処理を行った。次に、このアルミ板の表面に、粒径
１０〜３０μm のアルミナを使って、プラズマ溶射によ
り、厚み１００μm の絶縁層を形成した。プラズマ溶射
条件は３０kWであった。
【００１５】そして、このセラミック絶縁層付きアルミ
基板を４００℃で１時間加熱してから急冷した。このよ
うにしてクラック処理したセラミック絶縁層付きアルミ
基板にエポキシ樹脂を真空含浸した。含浸条件は真空度
１０Torr、含浸時間約３時間であった。そして、引き続
き、１５０℃で３０分硬化処理した。
基板を４００℃で１時間加熱してから急冷した。このよ
うにしてクラック処理したセラミック絶縁層付きアルミ
基板にエポキシ樹脂を真空含浸した。含浸条件は真空度
１０Torr、含浸時間約３時間であった。そして、引き続
き、１５０℃で３０分硬化処理した。
【００１６】次に、この樹脂含浸処理後のセラミック絶
縁層付きアルミ基板表面に、３５μm の銅箔を、５０kg
／cm2 、１８０℃、９０分間の条件で、熱圧着した。こ
のようにして得た金属基板のセラミック絶縁層は、ヒー
トサイクル後もクラックを生ぜず、耐熱性、耐熱衝撃性
に優れていた。比較のために、クラック処理をしないほ
かは上記実施例と同様にして作製した金属基板のセラミ
ック絶縁層は、ヒートサイクル後にクラックが生じた。
縁層付きアルミ基板表面に、３５μm の銅箔を、５０kg
／cm2 、１８０℃、９０分間の条件で、熱圧着した。こ
のようにして得た金属基板のセラミック絶縁層は、ヒー
トサイクル後もクラックを生ぜず、耐熱性、耐熱衝撃性
に優れていた。比較のために、クラック処理をしないほ
かは上記実施例と同様にして作製した金属基板のセラミ
ック絶縁層は、ヒートサイクル後にクラックが生じた。
【００１７】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、この発明の方法により得られた絶縁層付き金属
基板は、高放熱性、高絶縁性であり、しかも耐熱衝撃性
が良い。そのため、この絶縁層付き基板を用いれば、高
出力回路を形成することができる。
るため、この発明の方法により得られた絶縁層付き金属
基板は、高放熱性、高絶縁性であり、しかも耐熱衝撃性
が良い。そのため、この絶縁層付き基板を用いれば、高
出力回路を形成することができる。
【図１】この発明の一実施例を工程順に示す説明図。
【図２】この発明のクラック処理工程を示す説明図。
１ セラミック絶縁層付き金属基板 ４ 加熱室 ６ 冷却室
Claims (1)
- 【請求項１】 金属基板の表面にセラミックを溶射して
絶縁層を形成するようにする絶縁層付き金属基板の製法
において、セラミック溶射により３０〜３００μｍの厚
みに形成された前記セラミック絶縁層に対し、クラック
を生じさせたのち絶縁材を含浸するようにすることを特
徴とする絶縁層付き金属基板の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3005400A JP2761107B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 絶縁層付き金属基板の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3005400A JP2761107B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 絶縁層付き金属基板の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04237190A JPH04237190A (ja) | 1992-08-25 |
| JP2761107B2 true JP2761107B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=11610099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3005400A Expired - Lifetime JP2761107B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 絶縁層付き金属基板の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2761107B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103677137A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 苏州东福电子有限公司 | 一种电脑用绝缘片 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5739007A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Rolling mill |
| JPS57114299A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-16 | Tokyo Shibaura Electric Co | Electrically insulating board |
| JPS5835376A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-02 | 東海高熱工業株式会社 | 省エネルギ−形連続熱処理炉 |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP3005400A patent/JP2761107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04237190A (ja) | 1992-08-25 |
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