JP3615968B2 - プリント基板用金属板材および金属ベースプリント基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板用金属板材およびそれを用いた金属ベースプリント基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板としては、金属ベース、セラミックベース、プラスチックベース等、種々のものが用いられているが、金属ベースとしては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が主流となっている。
【0003】
アルミニウムまたはアルミニウムをベースとするプリント基板は、図4に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金板21を所定の寸法に切断し、その両面をアルマイト処理してアルマイト被覆22a、22bを形成し、一方の面に絶縁樹脂層兼接着剤層23を形成し、その上に銅箔24を貼り合わせる。その後、銅箔24のエッチングにより回路を形成して、プリント基板が得られる。
【0004】
このような構造のプリント基板は、特開昭59−204296号、特開平6−334287号に示されている。
【0005】
図4に示す従来のプリント基板では、銅箔24のエッチングに際し、アルミニウムまたはアルミニウム合金板21の溶解を防止するために、アルマイト皮膜22a、22bを10μm以上に厚くしている。
【0006】
しかし、近年、高容量化が進み、実使用時の発熱量が増大しつつある中では、現行のアルマイト皮膜では熱抵抗が大きく、基板温度が上昇しすぎてしまい、十分な機能を果たすことができない。また、アルマイト皮膜を薄くすると、熱抵抗は下がるが、今度はエッチング時のアルミニウムまたはアルミニウム合金板の溶解を防止することができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情の下になされ、熱抵抗が小さく、かつ、金属ベースプリント基板に加工する際に回路が形成されるべき面側に設けられる絶縁樹脂層との密着性が良好なプリント基板用金属板材を提供することを目的とする。
【0008】
本発明の他の目的は、耐エッチング性に優れたプリント基板用金属板材を提供することにある。
【0009】
本発明のさらに他の目的は、上記プリント基板用金属板材を用いて、製造効率に優れた金属ベースプリント基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、金属板の回路が形成されるべき側とは反対側の面に化成処理を施し、この化成処理面に樹脂組成物からなる、第1の層とその上に形成された第2の層から構成される樹脂被覆層を形成し、前記第2の層には潤滑性を有する有機系骨材が含有されていることを特徴とするプリント基板用金属板材を提供する。
【0013】
また、本発明は、金属板の両面に化成処理を施し、回路が形成されるべき側の化成処理面にエポキシ系樹脂を含有するガラス転移温度100℃以上の樹脂組成物からなる樹脂被覆層を形成し、金属板の回路が形成されるべき側とは反対側の化成処理面に樹脂組成物からなる、第1の層とその上に形成された第2の層から構成される樹脂被覆層を形成し、前記第2の層には潤滑性を有する有機系骨材が含有されていることを特徴とするプリント基板用金属板材を提供する。
【0014】
さらに、本発明は、以上のプリント基板用金属板材に、絶縁樹脂層を積層し、この絶縁樹脂層上に導体回路を形成してなる、金属ベースプリント基板を提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0016】
本発明のプリント基板用金属板材は、金属板の回路が形成されるべき側の面に化成処理を施し、この化成処理面にエポキシ系樹脂を含有するガラス転移温度100℃以上の樹脂組成物からなる樹脂被覆層を形成したことを特徴とする。
【0017】
金属板としては、アルミニウム、鋼、鉄、銅、亜鉛、ニッケル等の単独、合金、複合版を用いることができ、放熱性、コスト等の点でアルミニウムが好ましい。
【0018】
金属板面に施される化成処理としては、クロメート、ノンクロメートの反応型または塗布型処理等が挙げられる。
【0019】
金属板の化成処理面に形成される樹脂被覆層は、エポキシ系樹脂を含有するガラス転移温度100℃以上の樹脂組成物からなる。樹脂組成物の樹脂成分としては、エポキシ系樹脂の他、エポキシ系樹脂とポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、およびアクリル系樹脂等との混合物を用いることができる。エポキシ系樹脂が含有されていると、エポキシ系樹脂が接着剤の役割を果たし、プリント基板に加工した時に金属板材の回路が形成されるべき側の面に形成される絶縁樹脂層との接着性が向上する。また、樹脂の種類や配合割合を調整して樹脂組成物のガラス転移温度を100℃以上とすることによって、絶縁樹脂層の熱圧着時に生じるフクレ、剥がれの発生を大幅に抑制し、絶縁樹脂層との接着性が良好なプリント基板用金属板材となる。熱圧着後の接着強度向上の点では樹脂組成物のガラス転移温度は120〜150℃がより好ましい。
【0020】
樹脂被覆層にはレベリング剤を配合すると、ハジキの発生を抑制し、均一に塗布しやすくなる。レベリング剤としては、アクリル系、シリコーン系などが挙げられるが、絶縁層との接着性の点でアクリル系のレベリング剤がより好ましい。また、その配合量は、樹脂被覆層の0.1〜0.5重量%とすると、絶縁樹脂層との接着性がより良好となり好ましい。
【0021】
また、回路形成面側の樹脂被覆層の厚みは5μm以下が好ましい。樹脂被覆層の厚みを5μm以下とすることにより熱抵抗の小さなプリント基板用金属板材を得ることができる。特に高度な放熱性が求められる場合には2μm以下とするのがより好ましい。
【0022】
また、本発明のプリント基板用金属板材は、回路が形成されるべき側とは反対側の面(裏面)に化成処理を施し、この化成処理面に樹脂被覆層を形成することによって、耐傷付き性、耐エッチング性が向上したものとなる。
【0023】
プリント基板への加工時のエッチング処理工程において、金属板材の裏面側の樹脂被覆層に傷があるとその部分から金属板へエッチング液が浸入して金属板を侵すことがあるので、金属板材に傷がつかないよう十分に注意して取り扱う必要があるが、裏側面側に形成される樹脂被覆層を第1の層と第2の層で構成し、搬送路などに接する第2層に骨材を含有させることにより、プリント基板用金属板材裏面が粗面化されて搬送路等との接触部分が小さくなり、より傷がつきにくくなる。
【0024】
第2の層に配合する骨材としては、ナイロン、アクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、シリコーンビーズ等の有機系骨材、シリカ、アルミナ、ガラスビーズ等の無機系骨材が挙げられる。
【0025】
プリント基板用として用いられる金属板材は基板への加工時に加熱されるが、熱によって骨材が変形してしまうと耐傷付き性向上の効果が低下するので、熱で変形しにくい無機系骨材を特に用いるようにするとよい。また、有機系骨材を配合するとプリント基板用金属板材裏面の摩擦係数が小さくなって潤滑性が高まり、傷の程度を大幅に和らげることができる。もちろん無機系骨材と有機系骨材両方を用いるようにしてもよい。
【0026】
骨材の配合量は、無機系骨材の場合は第2の層を構成する樹脂組成物の60重量%程度まで、有機系骨材の場合は40重量%程度までとするのが適当である。
【0027】
裏面側に形成される樹脂被覆層を構成する樹脂成分は特に限定されず、耐エッチング性、耐傷付き性を考慮して選択すればよい。例えば、回路形成面側に設ける樹脂被覆層と同じような樹脂成分を用いることができる。
【0028】
また、第1の樹脂被覆層の厚みは1〜7μm、第2の樹脂被覆層の厚みは骨材の種類、大きさ等にもよるが、1〜8μm程度が好ましい。また、熱抵抗を考慮すると、第1の層と第2の層を合わせて15μm以下とするのが適当である。
【0029】
本発明の金属ベースプリント基板は、以上説明したプリント基板用金属板材上に、絶縁樹脂層を介して導体回路を形成してなることを特徴とする。
【0030】
絶縁樹脂層を構成する樹脂成分としては、例えばエポキシ系樹脂が挙げられ、導体回路は、金属箔、例えば銅箔に、上述した絶縁樹脂層を形成したものを、絶縁樹脂層が金属板の側になるように、金属板上の樹脂被覆層に貼り付け、金属箔を所望のパターンにエッチングすることにより得られる。
【0031】
以上のように構成される金属ベース配線板では、プリント基板用金属板と絶縁樹脂層との接着性がよいので、熱圧着時にフクレや剥がれを生じる不良を大幅に低減でき、金属ベースプリント基板を効率的に製造することができる。また、金属板の裏面側の最外層に骨材が含有されているプリント基板用金属板材を用いると、傷がつきにくいため取り扱いが容易で、より効率的に金属ベースプリント基板を製造することができる。
【0032】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【0033】
実施例1
図1〜図3は、本発明の一実施例に係わるプリント基板の製造工程を示す断面図である。
【0034】
まず、厚み1.5mmのアルミニウム合金板(材質:JISA1100)1の表面に、市販のアルミニウム用脱脂剤により脱脂処理を施した。水洗した後、市販の処理液により下地処理を行い、燐酸クロメート皮膜2a,2bを形成した。
【0035】
次いで、図2に示すように、このクロメート皮膜2a,2b上に、下記表1に示す合成樹脂塗料を、下記表2に示す条件で、ロールコーターにより塗布し、銅箔側樹脂被覆層3aおよび裏面側樹脂被覆層3bを形成し、9種のプリント基板用樹脂被覆金属材(金属材試料No.1〜9)を得た。また、銅箔側樹脂被覆層3aのみを形成し、外側樹脂被覆層3bを形成しないプリント基板用樹脂被覆アルミニウム板材を金属材試料No.10とした。
【0036】
なお、従来例として、図4に示すように、厚み1.5mmのアルミニウム合金板(材質:JISA1100)21の表面をアルマイト処理して、厚さ20μmのアルマイト層22a,22bを形成した金属材試料No.11を作成した。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
このようにして得たプリント基板用樹脂被覆アルミニウム板材(金属材試料No.1〜10)の銅箔側樹脂被覆層3a上、および、アルマイト処理アルミニウム板材試料No.11の一方のアルマイト層22a上に、絶縁樹脂層4(23)と銅箔5(24)からなる絶縁樹脂層付き銅箔6(25)を載置し、ホットプレスにて熱圧着し、積層体試料No.1〜11を作成した。
【0040】
以上のようにして得た積層体試料No.1〜11に対し、以下に示す、高温処理後接着性、耐エッチング性および熱抵抗の評価を行った。
【0041】
(1)高温処理後接着性
積層体試料を200℃で6時間加熱処理した後、アルミニウム板材と銅箔との剥がれ、フクレのないものについて、積層体試料より銅箔部を1cm幅で板に垂直方向に毎分50mmの速さで約50mm引き剥がし、その時の引剥強さを求め、下記の基準で接着性を評価した。
【0042】
◎:アルミニウム板材と銅箔との剥がれ、フクレなし、かつ引剥強さ2.0kg/cm以上
○:アルミニウム板材と銅箔との剥がれ、フクレなし、かつ引剥強さ1.6kg/cm以上2.0kg/cm未満
×:アルミニウム板材と銅箔との剥がれ、フクレ有り、または引剥強さ1.5kg/cm未満
(2)耐エッチング性
積層体試料を60℃の塩化第二鉄40wt%水溶液に3分間浸漬し、素地の溶解の有無を下記の基準で評価した。
【0043】
○:変化なし
×:素地が溶解
(3)熱抵抗
銅箔に10mm×10mmのトランジスター搭載パッドを形成し、このパッド上にトランジスターが半田付けされた銅箔パッドと同一サイズのヒートシンクを半田付けして、熱抵抗測定試料を作成した後、トランジスターを動作させ、銅箔部と基板下面の温度差を測定し、熱抵抗を下記の基準で評価した。
【0044】
◎:2.2℃/W以下
○:2.6℃/W以下
△:2.8℃/W以下
×:3.0℃/W以上
以上の評価結果を、下記表3に示す。
【0045】
【表3】
【0046】
上記表3から明らかなように、本発明である積層体試料No.1〜7は、いずれも接着性、耐エッチング性が良好であり、かつ熱抵抗が小さく、プリント基板として好適に使用することができる。積層体試料No.9は、接着性、耐エッチング性が良好であるが、回路形成面側の樹脂被覆層の膜厚が厚すぎるために熱抵抗が若干劣る。積層体試料No.1〜9は、回路形成面とは反対側の面に外側樹脂被覆層3bが形成されているので、耐エッチング性が良好である。
【0047】
これに対し、積層体試料No.8は、エポキシ樹脂を含有する樹脂層のTgが低すぎるために、高温処理後に剥れが発生し接着性が劣る。また、従来例である積層体試料No.11は、厚さ20μmのアルマイト層が形成されているために耐エッチング性は良好であるが熱抵抗が大きい。
【0048】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、プリント基板に加工した時に、回路が形成される側の面に形成される絶縁樹脂層との接着性が良好な、プリント基板用として優れた金属板材を得ることができる。
【0049】
さらに、搬送時の耐傷付き性に優れ、回路形成時の耐エッチング性に優れたプリント基板用金属板材を得ることができる。
【0050】
また、本発明の金属ベースプリント基板は、上記プリント基板用金属板材上に絶縁樹脂層を介して導体回路が形成されたものであるため、製造効率が非常に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施例に係る金属ベースプリント基板の製造工程を示す断面図。
【図2】本発明の実施例に係る金属ベースプリント基板の製造工程を示す断面図。
【図3】本発明の実施例に係る金属ベースプリント基板の製造工程を示す断面図。
【図4】従来の金属ベースプリント基板を示す断面図。
【符号の説明】
1 アルミニウム合金板
21 アルミニウムまたはアルミニウム合金板
2a,2b クロメート皮膜
3a,3b 樹脂被覆層
4 絶縁樹脂層
23 絶縁樹脂層兼接着剤層
5,24 銅箔
22a,22b アルマイト皮膜
Claims (4)
- 金属板の回路が形成されるべき側とは反対側の面に化成処理を施し、この化成処理面に樹脂組成物からなる、第1の層とその上に形成された第2の層から構成される樹脂被覆層を形成し、前記第2の層には潤滑性を有する有機系骨材が含有されていることを特徴とするプリント基板用金属板材。
- 金属板の両面に化成処理を施し、回路が形成されるべき側の化成処理面にエポキシ系樹脂を含有するガラス転移温度100℃以上の樹脂組成物からなる樹脂被覆層を形成し、金属板の回路が形成されるべき側とは反対側の化成処理面に樹脂組成物からなる、第1の層とその上に形成された第2の層から構成される樹脂被覆層を形成し、前記第2の層には潤滑性を有する有機系骨材が含有されていることを特徴とするプリント基板用金属板材。
- 回路が形成されるべき側の面に形成される前記樹脂被覆層の厚みが5μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリント基板用金属板材。
- 請求項1〜3のいずれかの項に記載のプリント基板用金属板材に、絶縁樹脂層を積層し、この絶縁樹脂層上に導体回路を形成してなることを特徴とする金属ベースプリント基板。
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