JP4165195B2

JP4165195B2 - Metal core board and metal core wiring board

Info

Publication number: JP4165195B2
Application number: JP2002340680A
Authority: JP
Inventors: 照雄中川; 秀雄中西; 資幸赤松
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2022-11-25
Also published as: JP2004179224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度集積回路、トランジスタなどの電子部品を搭載し、半導体素子、トランジスタで発生する熱を効率良く放熱できる金属コア配線板を製造する際に使用される金属コア基板及びこの金属コア基板を用いて製造した金属コア配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高密度集積回路、トランジスタなどの電子部品を搭載し、半導体素子、トランジスタで発生する熱を効率良く放熱できる金属コア配線板を製造するための基板として、金属コアの周囲に絶縁層を形成し、さらに、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板が実用化されている。絶縁層の形成法としては、金属コアの周囲を樹脂でコートして形成する方法が一般的である。
【０００３】
このような金属コア基板の従来の製造方法の一例が下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている方法では、図５に示すように、金属コアとする基体として、アルミ板である基体１を準備する（図５（ａ））。ＮＣドリルやプレス加工により貫通孔２を形成する（図５（ｂ））。基体１に陽極酸化処理を施し、基体１の表面及び貫通孔２内に陽極酸化層皮膜３（アルミナ層）を形成する（図５（ｃ））。この陽極酸化皮膜３を形成した基体１の表面及び貫通孔２内を樹脂で被覆して絶縁層４を形成する。その際、貫通孔２内は、絶縁層４を形成する樹脂で穴埋めされた状態にする（図５（ｄ））。次いで、再度穴あけ加工して新たな貫通孔２’を形成し（図５（ｅ））、次いで、メッキ処理等により基体１の表面及び新たな貫通孔２’内の絶縁層４上に銅の金属皮膜５を形成して、金属コア基板６を作製する（図５（ｆ））。
【０００４】
そして、特許文献１には記載されていないが、得られた金属コア基板６の表面の銅皮膜５をエッチング加工して回路７を形成して、図５（ｇ）に示すような金属コア配線板８は作製される。
【０００５】
以上のようにして作製される金属コア配線板８は、優れた放熱性を有するが、絶縁層４が樹脂で形成されるため、耐熱性について不十分な場合があり、耐熱性の要求レベルが極めて高い用途においては、その改善が求められている。
【０００６】
なお、特許文献１においては、陽極酸化皮膜３はアルミ板（基体１）と、樹脂で形成する絶縁層４との密着性を向上させるために形成しているが、この陽極酸化皮膜３の絶縁性能を向上させる提案が下記の特許文献２で行われている。しかし、特許文献２においても、陽極酸化皮膜上に樹脂で形成すると推定される絶縁層を配置して金属コア基板を構成するようになっている。従来のアルミ板の周囲に形成する陽極酸化皮膜は、割れが生じやすいため、樹脂で形成した絶縁層の代りに、陽極酸化皮膜を絶縁層として利用することは困難であったため、特許文献２でも陽極酸化皮膜上に樹脂で形成すると推定される絶縁層を配置した後、この絶縁層上に金属皮膜を形成するようにしていると考えられる。
【０００７】
以上述べたように、樹脂で形成した絶縁層の上に回路形成のための金属皮膜を形成した従来の金属コア基板は、優れた放熱性を有するが、絶縁層を樹脂で形成するため、耐熱性について不満足な場合があり、より耐熱性が優れた金属コア配線板を製造することができる耐熱性が改良された金属コア基板が求められている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−６９４５号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平５−１１４６６８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板であって、金属皮膜と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア基板を提供すること及びこの金属コア基板を用いて製造した、金属皮膜に形成した回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が優れている金属コア配線板を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の金属コア基板は、アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板において、絶縁層が、その内部に開口部を有していない穴であり穴内壁間の最大距離が０．５μｍ以上の穴である独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であり、セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であることを特徴とする。
【００１２】
なお、ここでいう独立ポアとは、いわゆる独立気泡のことで、開口部を有していない穴（細孔）を表している。また内部に独立ポアが散在する状態とは、顕微鏡を用いて絶縁層の断面を観察をしたときに、開口部を有していない穴であって、その最大長さ（穴内壁間の最大距離）が０．５μｍ以上の穴が複数観察される状態を表している。
【００１３】
このように、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であると、絶縁層はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成した場合、この絶縁層によって金属皮膜と基体との間の絶縁性を確保することができ、且つ絶縁層がセラミックスで形成されているため耐熱性に優れる金属コア基板となる。
【００１４】
また、請求項１に係る発明の金属コア基板は、セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であることを特徴とする。
【００１５】
基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によってセラミックス皮膜を形成すると、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜を容易に形成することができる。従って、セラミックス皮膜を、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化によって形成したセラミックス皮膜とすると、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜である金属コア基板を容易に製造することが可能となる。
【００１６】
なお、ここでいうプラズマ化学的陽極酸化法とは、電解液中で酸素プラズマを発生させながら基体の表面に陽極酸化皮膜を形成する方法を表している。
【００１７】
請求項２に係る発明の金属コア基板は、請求項１記載の金属コア基板において、基体が貫通孔を備えていることを特徴とする。
【００１８】
このように基体が貫通孔を備えているとスルホールタイプの金属コア配線板を容易に製造することができる。
【００１９】
請求項３に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項２の何れかに記載の金属コア基板において、セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであることを特徴とする。
【００２０】
このように、セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであると、より放熱性の優れた金属コア基板となる。
【００２１】
請求項４に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属コア基板において、金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であることを特徴とする。
【００２２】
このように、金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であると、銅又はアルミで形成する皮膜はそれを形成することが容易であるため、容易に金属コア基板を製造することが可能となる。
【００２３】
請求項５に係る発明の金属コア配線板は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路を形成して製造した金属コア配線板である。
【００２４】
このように、請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路を形成して製造した金属コア配線板は、金属皮膜に形成した回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
金属コア基板及び金属コア配線板の第１実施形態を図１の工程図に基づいて説明する。
【００２６】
第１実施形態の金属コア基板６は、図１（ａ）に示すように、アルミ又はアルミ合金からなる基体１を準備し、この基体１の周囲に、図１（ｂ）に示すように、絶縁層４を形成し、さらに、この絶縁層４の表面に、図１（ｃ）に示すように、金属皮膜５を形成している金属コア基板６であり、基体１の片面のみに金属皮膜５を形成している。そして、この第１実施形態の金属コア基板６の金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが第１実施形態の金属コア配線板８である（図１（ｄ）参照）。
【００２７】
第１実施形態の金属コア基板６において基体１の周囲に形成する絶縁層４は、図２に模式的に示した断面図に示すように、その内部に独立ポア９が散在している多孔質構造のセラミックス皮膜である。そして、独立ポア９が散在している状態とは、顕微鏡を用いて絶縁層４の断面を観察をしたときに、開口部を有していない最大長さ（穴内壁間の最大距離）が０．５μｍ以上である穴が複数（多数）観察される状態を表している。このように、絶縁層４が、その内部に独立ポア９が散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であると、絶縁層４はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなり、優れた絶縁性を有するものとなる。
【００２８】
第１実施形態の金属コア基板６における、絶縁層４となるセラミックス皮膜は、基体１の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であり、基体１がアルミ板である場合にはセラミックス皮膜の組成はアルミナとなり、基体１がアルミ合金の場合には、セラミックス皮膜の組成は基体１を構成する金属に応じた組成のセラミックスとなる。プラズマ化学的陽極酸化法によって形成するセラミックス皮膜は、電極間に発生する酸素プラズマと基体１を構成する金属のイオンとが反応して生成するセラミックス皮膜であり、この反応の際に発生するガスによって独立ポア９が生成されるものと考えられる。
【００２９】
プラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜を絶縁層４として備える基板は、植田アルマイト工業（株）より、「ケプラーコート」処理されたアルミニウム製品として入手することができる。
【００３０】
ここで、プラズマ化学的陽極酸化法ではなく、従来から行われている陽極酸化法によって形成する陽極酸化皮膜について説明する。酸素プラズマが発生することのない、従来の陽極酸化法によって基体１（アルミ板）の表面に形成した陽極酸化皮膜３（アルミナ層）の断面図を、図３に模式的に示すが、従来の陽極酸化法によって得られる陽極酸化皮膜３は、その内部に独立ポアが散在している構造ではない。そのため、基体１（アルミ板）との熱膨張係数の差によって、陽極酸化皮膜３には割れが生じやすく、その上に金属皮膜を形成した場合、金属皮膜と基体１間の電気絶縁が達成しにくいものであった。従って、従来の陽極酸化法によって基体１（アルミ板）の表面に形成した陽極酸化皮膜３単独では、絶縁層とすることができなかったものである。
【００３１】
第１実施形態の金属コア基板６における絶縁層４を形成するセラミックス皮膜の厚みは、５〜３０μｍであることが好ましい。セラミックス皮膜の厚みが、５μｍ未満であると絶縁性が低下するおそれがあり、３０μｍを越えると放熱性が低下する傾向があるためである。
【００３２】
第１実施形態の金属コア基板６における金属皮膜５は、銅又はアルミで形成した皮膜であると、銅又はアルミで形成する皮膜はそれを形成することが容易であるため、容易に金属コア基板６を製造することが可能となる。金属皮膜５の形成は、例えばスパッタ、蒸着等の気相法や、メッキ法等によって形成する。また、金属皮膜６の厚みは１〜３５μｍとすることが好ましい。１μｍ未満では良好な電気伝導性が得られないおそれがあり、３５μｍを越えると微細回路の形成が難しくなるからである。
【００３３】
第１実施形態の金属コア基板６では、基体１の周囲に形成する絶縁層４は、その内部に独立ポア９が散在している多孔質構造のセラミックス皮膜であり、この絶縁層４はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、この絶縁層４の表面に金属皮膜５を形成している第１実施形態の金属コア基板６では、この絶縁層４によって金属皮膜５と基体１との間の絶縁性を確保される。また、第１実施形態の金属コア基板６では、絶縁層４がセラミックスであるため、絶縁層４が樹脂であった従来の金属コア基板６より耐熱性が優れたものとなる。
【００３４】
そして、図１（ｄ）に示すように、第１実施形態の金属コア基板６の金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが、第１実施形態の金属コア配線板８である。絶縁層４によって金属皮膜５と基体１との間の絶縁性が確保され、且つ耐熱性が優れる第１実施形態の金属コア基板６を用いて製造される第１実施形態の金属コア配線板８は、金属皮膜に形成した回路７と基体１との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板８となる。
【００３５】
次に、金属コア基板及び金属コア配線板の第２実施形態を図４の工程図に基づいて説明する。
【００３６】
第２実施形態の金属コア基板では、図４（ｂ）に示すように、基体１として貫通孔２を備えているものを用いる。そして、第２実施形態の金属コア基板は、基体１が貫通孔２を備えている以外は、第１の実施形態の金属コア基板と同様の構成を備えるものである。
【００３７】
第２の実施形態の金属コア基板６を作製する工程を説明すると、図４（ａ）に示すように、アルミ又はアルミ合金からなる基体１を準備する。次に、基体１に、ドリル加工やプレス加工等により貫通孔２を形成する（図４（ｂ））。次に、この基体１の周囲に、図４（ｃ）に示すように、絶縁層４を形成する。この絶縁層４は、第１実施形態で説明したように、基体１の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成するセラミックス皮膜であるため、貫通孔２の内壁は絶縁層４で被覆されるが、貫通孔２は穴埋めされずに貫通空間が形成されたままの状態となる。
【００３８】
次に、この絶縁層４の表面に、図４（ｄ）に示すように、メッキ等の方法で金属皮膜５を形成して第２の実施形態の金属コア基板６を作製する。第２の実施形態の金属コア基板６は、絶縁層４で被覆されている貫通孔２の内壁にも金属皮膜５を形成しているので、基体１の一方の表面の金属皮膜５と、他方の表面の金属皮膜とは貫通孔２の内壁に形成した金属皮膜５によって電気的に接続されている。なお、第２の実施形態の金属コア基板６が備える絶縁層４、金属皮膜５は、第１実施形態で説明したものと同じものであるので詳しい説明は省略する。
【００３９】
図４（ｄ）に示すように、第２実施形態の金属コア基板６では、基体１の貫通孔２の内壁を絶縁層４で被覆しても、貫通孔２は穴埋めされずに貫通空間が形成されたままの状態となる。従って、基体１の一方の表面に形成する金属皮膜５と、他方の表面に形成する金属皮膜５とを導通させるために、再度の穴あけ加工を施すことは第２実施形態の金属コア基板６では必要ない。そのため、第２実施形態の金属コア基板６を用いてスルホールタイプの金属コア配線板を製造する場合には、従来必要であった、貫通孔を穴埋めしている絶縁層に、新たな貫通孔を形成する再度の穴あけ加工工程を省略することができる。また、貫通孔２の内壁を被覆する絶縁層４は、プラズマ化学的陽極酸化法によって形成されるセラミックス皮膜であり、その厚みを５〜３０μｍと薄く形成しても絶縁性が確保できるため、金属コアである基体１の貫通孔２の寸法を小さくすることができるので、第２実施形態の金属コア基板６を用いると、より高密度な回路を有するスルホールタイプの金属コア配線板を製造することが可能となる。
【００４０】
そして、第２実施形態の金属コア基板６では、基体１の周囲に形成する絶縁層４は、その内部に独立ポア９が散在している多孔質構造のセラミックス皮膜であり、この絶縁層４はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、この絶縁層４の表面に金属皮膜５を形成している第２実施形態の金属コア基板６では、この絶縁層４によって金属皮膜５と基体１との間の絶縁性を確保される。また、第２実施形態の金属コア基板６では、絶縁層４がセラミックスであるため、絶縁層が樹脂であった従来の金属コア基板より耐熱性が優れたものとなる。
【００４１】
次に、第２実施形態の金属コア基板６を用いて製造するスルホールタイプの第２実施形態の金属コア配線板８について説明する。図４（ｄ）に示す第２実施形態の金属コア基板６の表面に形成している金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが第２実施形態の金属コア配線板８である（図４（ｅ）参照）。
【００４２】
第２実施形態の金属コア基板６の表面に形成している金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが第２実施形態の金属コア配線板８であるので、第２実施形態の金属コア配線板８はスルホールタイプの金属コア配線板であって、回路７と基体１との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板８となる。
【００４３】
【実施例】
次に、具体的な実施例と比較例により、本発明を説明する。
（実施例１）
厚み１．０ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍのアルミ板（ＪＩＳ呼称Ａ１０５０）の全周に、プラズマ化学的陽極酸化法によって膜厚１０μｍのセラミックス皮膜を絶縁層として形成した基板（植田アルマイト工業（株）製、「ケプラーコート」処理アルミニウム製品）を準備した。この基板から３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの試料を切りだし、一方の表面の全面にスパッタ法により１．７μｍ厚の銅の金属皮膜を形成して金属コア基板を得た。
【００４４】
金属コア基板について、アルミ板の部分と金属皮膜間の電気絶縁性をテスターを用いて測定した結果を表１に示す。
【００４５】
金属皮膜を形成する前の試料について、その絶縁層の断面を電子顕微鏡を用いて、５０００倍の倍率で観察して、絶縁層の内部に最大長さが０．５μｍ以上の独立ポアが多数存在しているかどうかを調べその結果を表１に示した。
【００４６】
また、金属皮膜を形成する前の試料について、絶縁層の表面を、１０００倍の倍率で観察し、絶縁層に割れが発生しているかどうかを調べその結果を表１に示した。さらに、金属皮膜を形成する前の試料に、−５５℃の液に１５分、１２５℃の液に１５分浸漬するヒートサイクル処理を５０サイクル施し、ヒートサイクル処理後の試料について、絶縁層の表面を、１０００倍の倍率で観察し、絶縁層に割れが発生しているかどうかを調べ、その結果を表１に示した。
（比較例１）
厚み１．０ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍのアルミ板（ＪＩＳ呼称Ａ１０５０）の全周に、電解液中で酸素プラズマを発生させることをしない、通常の陽極酸化法によって膜厚１０μｍのセラミックス皮膜を絶縁層として形成した基板（植田アルマイト工業（株）製、アルマイト処理基板）を準備した。この基板から３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの試料を切りだし、一方の表面の全面にスパッタ法により１．７μｍ厚の銅の金属皮膜を形成して金属コア基板を得た。
【００４７】
金属コア基板及び金属皮膜を形成する前の試料について実施例１と同様の試験を行い、その結果を表１に示した。
【００４８】
【表１】

【００４９】
表１の結果から、本発明の実施例の金属コア基板は、絶縁層がセラミック皮膜であって、且つ基体（アルミ板）と金属皮膜との絶縁性が良好な金属コア基板となっていることが確認された。一方、通常の陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜を絶縁層としている比較例１では、基体（アルミ板）と金属皮膜とが短絡していた。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の金属コア基板は、アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板において、絶縁層が、その内部に開口部を有していない穴であり穴内壁間の最大距離が０．５μｍ以上の穴である独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であり、セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であるので、絶縁層はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、請求項１に係る発明の金属コア基板は、金属皮膜と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア基板となる。
【００５１】
また、請求項１に係る発明の金属コア基板は、セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であるので、容易に製造可能な金属コア基板となる。
【００５２】
請求項２に係る発明の金属コア基板は、請求項１記載の金属コア基板において、基体が貫通孔を備えているので、請求項１記載の発明の効果を奏すると共に、スルホールタイプの金属コア配線板を容易に製造することができるという効果も奏する。
【００５３】
請求項３に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項２の何れかに記載の金属コア基板において、セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであるので、請求項１記載の発明の効果を奏すると共に、より放熱性の優れた金属コア基板となる。
【００５４】
請求項４に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属コア基板において、金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であるので、請求項１記載の発明の効果を奏すると共に、容易に製造することが可能な金属コア基板となる。
【００５５】
請求項５に係る発明の金属コア配線板は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路形成して製造した金属コア配線板であるので、回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属コア基板及び金属コア配線板に関する第１実施形態を説明するための工程図である。
【図２】本発明の金属コア基板の第１実施形態における絶縁層の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の陽極酸化皮膜の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の金属コア基板及び金属コア配線板に関する第２実施形態を説明するための工程図である。
【図５】従来の金属コア基板及び金属コア配線板を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１基体
２、２’ 貫通孔
３陽極酸化皮膜
４絶縁層
５金属皮膜
６金属コア基板
７回路
８金属コア配線板
９独立ポア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal core substrate used for manufacturing a metal core wiring board on which electronic components such as a high-density integrated circuit and a transistor are mounted and which can efficiently dissipate heat generated in the semiconductor element and transistor, and the metal core. The present invention relates to a metal core wiring board manufactured using a substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an insulating layer is provided around a metal core as a substrate for manufacturing a metal core wiring board on which electronic components such as high-density integrated circuits and transistors are mounted, and which can efficiently dissipate heat generated in semiconductor elements and transistors. In addition, a metal core substrate having a metal film formed on the surface of the insulating layer has been put into practical use. As a method for forming the insulating layer, a method in which a metal core is coated with a resin is generally used.
[0003]
An example of a conventional method for manufacturing such a metal core substrate is disclosed in Patent Document 1 below. In the method disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, a base body 1 that is an aluminum plate is prepared as a base body to be a metal core (FIG. 5A). The through hole 2 is formed by NC drilling or pressing (FIG. 5B). The base 1 is anodized to form an anodized layer film 3 (alumina layer) on the surface of the base 1 and in the through holes 2 (FIG. 5C). An insulating layer 4 is formed by covering the surface of the substrate 1 on which the anodized film 3 is formed and the inside of the through hole 2 with a resin. At that time, the inside of the through hole 2 is filled with a resin for forming the insulating layer 4 (FIG. 5D). Next, drilling is performed again to form a new through hole 2 ′ (FIG. 5E), and then copper is formed on the surface of the substrate 1 and the insulating layer 4 in the new through hole 2 ′ by plating or the like. A metal film 5 is formed to produce a metal core substrate 6 (FIG. 5 (f)).
[0004]
Then, although not described in Patent Document 1, a copper film 5 on the surface of the obtained metal core substrate 6 is etched to form a circuit 7 to form a metal core wiring as shown in FIG. The plate 8 is produced.
[0005]
The metal core wiring board 8 manufactured as described above has excellent heat dissipation, but the insulating layer 4 is made of resin, so that the heat resistance may be insufficient, and the required level of heat resistance is low. There is a need for improvement in extremely high applications.
[0006]
In Patent Document 1, the anodic oxide film 3 is formed in order to improve the adhesion between the aluminum plate (base 1) and the insulating layer 4 formed of resin. A proposal for improving the performance is made in Patent Document 2 below. However, also in patent document 2, the metal core board | substrate is comprised by arrange | positioning the insulating layer estimated to form with resin on an anodic oxide film. Since the anodized film formed around the conventional aluminum plate is likely to be cracked, it is difficult to use the anodized film as an insulating layer instead of the insulating layer formed of resin. It is considered that an insulating layer presumed to be formed from a resin is disposed on the anodized film, and then a metal film is formed on the insulating layer.
[0007]
As described above, a conventional metal core substrate in which a metal film for circuit formation is formed on an insulating layer made of resin has excellent heat dissipation, but since the insulating layer is made of resin, Therefore, there is a need for a metal core substrate with improved heat resistance that can produce a metal core wiring board with better heat resistance.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-6945
[Patent Document 2]
JP-A-5-114668 [0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a metal core substrate in which an insulating layer is formed around a base made of aluminum or an aluminum alloy, and a metal film is formed on the surface of the insulating layer. Providing a metal core substrate in which insulation between the metal film and the substrate is ensured and having improved heat resistance, and a circuit and substrate formed on the metal film manufactured using the metal core substrate; It is an object of the present invention to provide a metal core wiring board in which the insulation property is ensured and the heat resistance is excellent.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The metal core substrate of the invention according to claim 1 is a metal core substrate in which an insulating layer is formed around a base made of aluminum or an aluminum alloy, and a metal film is formed on the surface of the insulating layer. its Ri maximum distance ceramic coating der porous structure interspersed independent pores is more holes 0.5μm between inside a hole that does not have an opening hole wall, ceramics film, the substrate surface of the wherein the ceramic film der Rukoto formed by plasma chemical anodic oxidation method.
[0012]
In addition, the independent pore here is what is called an independent bubble, and represents the hole (pore) which does not have an opening part. In addition, the state in which the independent pores are scattered is a hole that does not have an opening when the cross section of the insulating layer is observed using a microscope, and its maximum length (maximum distance between the inner walls of the hole). ) Represents a state where a plurality of holes of 0.5 μm or more are observed.
[0013]
Thus, when the insulating layer is a ceramic film having a porous structure in which independent pores are scattered, cracks are hardly generated even if the insulating layer is formed of ceramics. Therefore, when a metal film is formed on the surface of the insulating layer, the insulating layer can ensure insulation between the metal film and the substrate, and since the insulating layer is formed of ceramics, it is heat resistant. It becomes an excellent metal core substrate.
[0014]
The metal core substrate of the invention according to claim 1, ceramics coating, characterized in that the surface of the substrate is a ceramic film formed by plasma chemical anodic oxidation method.
[0015]
When a ceramic film is formed on the surface of the substrate by a plasma chemical anodic oxidation method, a ceramic film having a porous structure in which independent pores are scattered can be easily formed. Therefore, if the ceramic coating is a ceramic coating formed on the surface of the substrate by plasma chemical anodization, it is easy to manufacture a metal core substrate in which the insulating layer is a porous ceramic coating in which independent pores are scattered. It becomes possible to do.
[0016]
Here, the plasma chemical anodic oxidation method refers to a method of forming an anodic oxide film on the surface of a substrate while generating oxygen plasma in an electrolytic solution.
[0017]
A metal core substrate according to a second aspect of the present invention is the metal core substrate according to the first aspect, wherein the base body has a through hole.
[0018]
Thus, if the base body is provided with a through hole, a through-hole type metal core wiring board can be easily manufactured.
[0019]
A metal core substrate according to a third aspect of the present invention is the metal core substrate according to any one of the first to second aspects, wherein the ceramic film has a thickness of 5 to 30 μm.
[0020]
Thus, when the thickness of the ceramic film is 5 to 30 μm, the metal core substrate is more excellent in heat dissipation.
[0021]
A metal core substrate according to a fourth aspect of the present invention is the metal core substrate according to any one of the first to third aspects, wherein the metal film is a film formed of copper or aluminum.
[0022]
Thus, if the metal film is a film formed of copper or aluminum, the film formed of copper or aluminum is easy to form, so that the metal core substrate can be easily manufactured. Become.
[0023]
The metal core wiring board of the invention which concerns on Claim 5 is a metal core wiring board manufactured by forming a circuit in the metal film of the metal core board | substrate in any one of Claims 1-4 .
[0024]
Thus, the metal core wiring board manufactured by forming a circuit on the metal film of the metal core substrate according to any one of claims 1 to 4 has an insulating property between the circuit formed on the metal film and the substrate. The metal core wiring board is ensured and has improved heat resistance.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1st Embodiment of a metal core board | substrate and a metal core wiring board is described based on the process drawing of FIG.
[0026]
As shown in FIG. 1A, the metal core substrate 6 of the first embodiment prepares a base 1 made of aluminum or an aluminum alloy, and around the base 1 as shown in FIG. As shown in FIG. 1 (c), an insulating layer 4 is formed on the surface of the insulating layer 4, and a metal core substrate 6 is formed on the surface of the insulating layer 4. 5 is formed. A metal core wiring board 8 according to the first embodiment is obtained by etching the metal film 5 of the metal core substrate 6 according to the first embodiment to form a circuit 7 (see FIG. 1D).
[0027]
The insulating layer 4 formed around the base 1 in the metal core substrate 6 of the first embodiment is a porous material in which independent pores 9 are scattered, as shown in the cross-sectional view schematically shown in FIG. It is a ceramic film with a structure. And the state where the independent pores 9 are scattered is that when the cross section of the insulating layer 4 is observed using a microscope, the maximum length having no opening (maximum distance between the inner walls of the hole) is 0. This represents a state where a plurality of (many) holes having a diameter of 5 μm or more are observed. Thus, when the insulating layer 4 is a ceramic film having a porous structure in which the independent pores 9 are scattered inside, the insulating layer 4 is not easily cracked even when formed of ceramics, and has excellent insulating properties. It will have.
[0028]
In the metal core substrate 6 of the first embodiment, the ceramic film to be the insulating layer 4 is a ceramic film formed on the surface of the base 1 by a plasma chemical anodizing method. When the base 1 is an aluminum plate, ceramics is used. The composition of the film is alumina, and when the substrate 1 is an aluminum alloy, the composition of the ceramic film is ceramic having a composition corresponding to the metal constituting the substrate 1. The ceramic film formed by the plasma chemical anodic oxidation method is a ceramic film formed by a reaction between oxygen plasma generated between the electrodes and metal ions constituting the substrate 1, and is generated by a gas generated during this reaction. It is considered that independent pores 9 are generated.
[0029]
A substrate provided with a ceramic film formed by a plasma chemical anodizing method as an insulating layer 4 can be obtained from Ueda Anodized Industrial Co., Ltd. as an aluminum product that has been treated with “Kepler coating”.
[0030]
Here, an anodic oxide film formed by a conventional anodizing method instead of the plasma chemical anodizing method will be described. FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view of an anodic oxide film 3 (alumina layer) formed on the surface of the substrate 1 (aluminum plate) by a conventional anodic oxidation method in which oxygen plasma is not generated. The anodized film 3 obtained by the anodizing method does not have a structure in which independent pores are scattered inside. Therefore, the anodized film 3 is easily cracked due to the difference in thermal expansion coefficient with the base 1 (aluminum plate), and when the metal film is formed thereon, the electrical insulation between the metal film and the base 1 is achieved. It was difficult. Accordingly, the anodic oxide film 3 alone formed on the surface of the substrate 1 (aluminum plate) by the conventional anodic oxidation method cannot be used as an insulating layer.
[0031]
The thickness of the ceramic film forming the insulating layer 4 in the metal core substrate 6 of the first embodiment is preferably 5 to 30 μm. This is because if the thickness of the ceramic film is less than 5 μm, the insulating properties may decrease, and if it exceeds 30 μm, the heat dissipation tends to decrease.
[0032]
When the metal film 5 in the metal core substrate 6 of the first embodiment is a film formed of copper or aluminum, the film formed of copper or aluminum is easy to form, so the metal core substrate can be easily formed. 6 can be manufactured. The metal film 5 is formed by, for example, a vapor phase method such as sputtering or vapor deposition, or a plating method. Moreover, it is preferable that the thickness of the metal film 6 shall be 1-35 micrometers. If the thickness is less than 1 μm, good electrical conductivity may not be obtained, and if it exceeds 35 μm, formation of a fine circuit becomes difficult.
[0033]
In the metal core substrate 6 of the first embodiment, the insulating layer 4 formed around the base 1 is a porous ceramic film in which independent pores 9 are scattered. The insulating layer 4 is made of ceramics. Even if it is formed, cracks are unlikely to occur. Therefore, in the metal core substrate 6 of the first embodiment in which the metal film 5 is formed on the surface of the insulating layer 4, insulation between the metal film 5 and the substrate 1 is ensured by the insulating layer 4. In the metal core substrate 6 of the first embodiment, since the insulating layer 4 is ceramic, the heat resistance is superior to the conventional metal core substrate 6 in which the insulating layer 4 is resin.
[0034]
And as shown in FIG.1 (d), what formed the circuit 7 by etching the metal film 5 of the metal core board | substrate 6 of 1st Embodiment formed the metal core wiring board 8 of 1st Embodiment. is there. The metal core wiring board 8 of the first embodiment manufactured by using the metal core substrate 6 of the first embodiment, in which the insulation between the metal film 5 and the substrate 1 is ensured by the insulating layer 4 and the heat resistance is excellent. Is a metal core wiring board 8 in which the insulation between the circuit 7 formed on the metal film and the substrate 1 is ensured and the heat resistance is improved.
[0035]
Next, 2nd Embodiment of a metal core board | substrate and a metal core wiring board is described based on process drawing of FIG.
[0036]
In the metal core substrate of the second embodiment, as shown in FIG. 4B, a substrate having a through hole 2 as the base 1 is used. And the metal core board | substrate of 2nd Embodiment is equipped with the structure similar to the metal core board | substrate of 1st Embodiment except the base | substrate 1 being provided with the through-hole 2. FIG.
[0037]
The process for producing the metal core substrate 6 of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 4A, a base body 1 made of aluminum or an aluminum alloy is prepared. Next, the through hole 2 is formed in the base body 1 by drilling or pressing (FIG. 4B). Next, an insulating layer 4 is formed around the substrate 1 as shown in FIG. As described in the first embodiment, the insulating layer 4 is a ceramic film formed on the surface of the substrate 1 by a plasma chemical anodizing method, so that the inner wall of the through hole 2 is covered with the insulating layer 4. The through hole 2 is not filled and the through space remains formed.
[0038]
Next, as shown in FIG. 4D, a metal film 5 is formed on the surface of the insulating layer 4 by a method such as plating to produce the metal core substrate 6 of the second embodiment. In the metal core substrate 6 of the second embodiment, the metal film 5 is also formed on the inner wall of the through hole 2 covered with the insulating layer 4, so that the metal film 5 on one surface of the substrate 1 and the other The metal film on the surface of the through hole 2 is electrically connected by a metal film 5 formed on the inner wall of the through hole 2. In addition, since the insulating layer 4 and the metal film 5 with which the metal core board | substrate 6 of 2nd Embodiment is provided are the same as what was demonstrated in 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
[0039]
As shown in FIG. 4D, in the metal core substrate 6 of the second embodiment, even if the inner wall of the through hole 2 of the base 1 is covered with the insulating layer 4, the through hole 2 is not filled and a through space is formed. It will be in the state as it was formed. Therefore, in order to make the metal film 5 formed on one surface of the base body 1 and the metal film 5 formed on the other surface conductive, the drilling process is performed again in the metal core substrate 6 of the second embodiment. unnecessary. Therefore, when a through-hole type metal core wiring board is manufactured using the metal core substrate 6 of the second embodiment, a new through-hole is added to the insulating layer that has been filled in the through-hole, which has been conventionally required. The re-drilling process to be formed can be omitted. The insulating layer 4 covering the inner wall of the through hole 2 is a ceramic film formed by a plasma chemical anodizing method. Since the insulating property 4 can be ensured even if the thickness is as thin as 5 to 30 μm, Since the size of the through-hole 2 of the base body 1 which is a core can be reduced, a through-hole type metal core wiring board having a higher density circuit can be manufactured by using the metal core substrate 6 of the second embodiment. Is possible.
[0040]
In the metal core substrate 6 of the second embodiment, the insulating layer 4 formed around the base 1 is a porous ceramic film in which independent pores 9 are scattered. The insulating layer 4 Even if it is made of ceramics, cracks are less likely to occur. Therefore, in the metal core substrate 6 of the second embodiment in which the metal film 5 is formed on the surface of the insulating layer 4, insulation between the metal film 5 and the base body 1 is ensured by the insulating layer 4. Further, in the metal core substrate 6 of the second embodiment, since the insulating layer 4 is ceramic, the heat resistance is superior to the conventional metal core substrate in which the insulating layer is resin.
[0041]
Next, the through-hole type metal core wiring board 8 of the second embodiment manufactured using the metal core substrate 6 of the second embodiment will be described. The metal core wiring board 8 of the second embodiment is obtained by etching the metal film 5 formed on the surface of the metal core substrate 6 of the second embodiment shown in FIG. Yes (see FIG. 4 (e)).
[0042]
Since the circuit 7 is formed by etching the metal film 5 formed on the surface of the metal core substrate 6 of the second embodiment to form the metal core wiring board 8 of the second embodiment, the second embodiment The metal core wiring board 8 is a through-hole type metal core wiring board, which is a metal core wiring board 8 in which the insulation between the circuit 7 and the substrate 1 is ensured and the heat resistance is improved.
[0043]
【Example】
Next, the present invention will be described with reference to specific examples and comparative examples.
(Example 1)
Substrate (Ueda Alumite Industry Co., Ltd.) formed with a 10 μm thick ceramic film as an insulating layer by plasma chemical anodization on the entire circumference of an aluminum plate (JIS name A1050) having a thickness of 1.0 mm and a size of 100 mm × 100 mm Manufactured “Kepler Coat” treated aluminum product). A sample having a size of 30 mm × 30 mm was cut out from this substrate, and a copper metal film having a thickness of 1.7 μm was formed on the entire surface of one surface by sputtering to obtain a metal core substrate.
[0044]
Table 1 shows the results of measuring the electrical insulation between the aluminum plate portion and the metal film using a tester for the metal core substrate.
[0045]
For the sample before forming the metal film, observe the cross section of the insulating layer with an electron microscope at a magnification of 5000 times, and there are many independent pores with a maximum length of 0.5 μm or more inside the insulating layer. The results are shown in Table 1.
[0046]
Further, for the sample before forming the metal film, the surface of the insulating layer was observed at a magnification of 1000 times to determine whether or not the insulating layer was cracked, and the results are shown in Table 1. Further, the sample before forming the metal film was subjected to 50 cycles of heat cycle treatment in which the sample was immersed in a solution at −55 ° C. for 15 minutes and in a solution at 125 ° C. for 15 minutes. Was observed at a magnification of 1000 times to determine whether or not the insulating layer was cracked, and the results are shown in Table 1.
(Comparative Example 1)
Insulate a ceramic film with a thickness of 10 μm on the entire circumference of an aluminum plate (JIS name A1050) with a thickness of 1.0 mm and a size of 100 mm by a normal anodizing method that does not generate oxygen plasma in the electrolyte. A substrate (Ueda Anodized Industrial Co., Ltd., anodized substrate) formed as a layer was prepared. A sample having a size of 30 mm × 30 mm was cut out from this substrate, and a copper metal film having a thickness of 1.7 μm was formed on the entire surface of one surface by sputtering to obtain a metal core substrate.
[0047]
The same test as in Example 1 was performed on the sample before forming the metal core substrate and the metal film, and the results are shown in Table 1.
[0048]
[Table 1]

[0049]
From the results of Table 1, the metal core substrate of the example of the present invention is a metal core substrate in which the insulating layer is a ceramic film and the insulation between the base (aluminum plate) and the metal film is good. Was confirmed. On the other hand, in the comparative example 1 which uses the ceramic film formed by the normal anodic oxidation method as an insulating layer, the base | substrate (aluminum plate) and the metal film were short-circuited.
[0050]
【The invention's effect】
The metal core substrate of the invention according to claim 1 is a metal core substrate in which an insulating layer is formed around a base made of aluminum or an aluminum alloy, and a metal film is formed on the surface of the insulating layer. its Ri maximum distance ceramic coating der porous structure interspersed independent pores is more holes 0.5μm between inside a hole that does not have an opening hole wall, ceramics film, the substrate surface of the ceramic film formed by plasma chemical anodic oxidation method der Runode, the insulating layer becomes hardly cracked also be formed of ceramics. Therefore, the metal core substrate of the invention according to claim 1 is a metal core substrate in which the insulation between the metal film and the base is ensured and the heat resistance is improved.
[0051]
The metal core substrate of the invention according to claim 1, ceramics coating, because a ceramic film formed on the surface of the substrate by plasma chemical anodic oxidation method, a metal core board can be manufactured easily .
[0052]
Metal core substrate of the invention according to claim 2 is the metal core board according to claim 1, since the substrate is provided with through holes, with the effect of the invention of claim 1, wherein, sul hole type of metal core wires The effect that a board can be manufactured easily is also produced.
[0053]
A metal core substrate according to a third aspect of the present invention is the metal core substrate according to any one of the first to second aspects, wherein the thickness of the ceramic film is 5 to 30 μm. In addition to the effects, the metal core substrate is more excellent in heat dissipation.
[0054]
The metal core substrate of the invention according to claim 4 is the metal core substrate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the metal film is a film formed of copper or aluminum. In addition to the effects of the invention, the metal core substrate can be easily manufactured.
[0055]
Since the metal core wiring board of the invention which concerns on Claim 5 is a metal core wiring board manufactured by forming a circuit in the metal film of the metal core board | substrate in any one of Claims 1-4 , a circuit and a base | substrate The metal core wiring board is ensured in insulation and has improved heat resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining a first embodiment relating to a metal core substrate and a metal core wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a structure of an insulating layer in the first embodiment of the metal core substrate of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional anodized film.
FIG. 4 is a process diagram for explaining a second embodiment relating to a metal core substrate and a metal core wiring board according to the present invention.
FIG. 5 is a process diagram for explaining a conventional metal core substrate and a metal core wiring board.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base | substrate 2, 2 'Through-hole 3 Anodized film 4 Insulating layer 5 Metal film 6 Metal core board 7 Circuit 8 Metal core wiring board 9 Independent pore

Claims

In a metal core substrate in which an insulating layer is formed around a base made of aluminum or an aluminum alloy and a metal film is formed on the surface of the insulating layer, the insulating layer is a hole that does not have an opening therein. maximum distance between there bore inner wall Ri ceramic coating der porous structure interspersed independent pores is more holes 0.5 [mu] m, the ceramic coating ceramic coating was formed on the surface of the substrate by plasma chemical anodic oxidation metal core substrate, characterized in der Rukoto.

Metal core substrate of claim 1, wherein the base body is provided with a through-hole.

The thickness of a ceramic membrane | film | coat is 5-30 micrometers, The metal core board | substrate in any one of Claims 1-2 characterized by the above-mentioned.

The metal core substrate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the metal film is a film formed of copper or aluminum.

The metal core wiring board manufactured by forming a circuit in the metal film of the metal core board in any one of Claims 1-4 .