JP5870934B2 - 金属ベース回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属ベース回路基板、金属ベース回路基板の製造方法に関する。

従来から、実装部品から発せられる熱を放熱することを目的として、アルミニウム基板上に、絶縁樹脂層を介して金属層が積層された金属ベース回路基板が使用されている。

金属ベース回路基板を構成する金属基板表面に酸化被膜が形成されている場合、絶縁樹脂層との密着性を低下させる。そのため、特許文献１または２に記載のように、アルミニウム基板表面の酸化被膜を除去するため、該表面を研磨する機械研磨や、特許文献３〜５に記載のように、該表面を化学エッチングする粗化方法が行われている。
また、近年では、ＬＥＤのような発光素子などを搭載し、液晶表示装置などの光源として用いられるようになってきている（特許文献６）。

特開平０７−１９７２７２号公報 特開平１０−２９６９０８号公報 特開２００２−１２６５３号公報 特開２００２−１１４８３６号公報 特開２００８−２６６５３５号公報 特開２００７−１９４１５５号公報

しかしながら、液晶表示装置などの電子機器に対する薄型化や小型化への要求に伴い、搭載位置の面積などに制限を受け、少スペースに実装する必要性が生じてきている。そのような少スペースに実装する場合、金属ベース回路基板が折り曲げられ、アルミニウム基板と絶縁樹脂層との間で剥離するという問題が生じることがあった。

上記特許文献に記載の機械研磨や化学エッチング処理によれば、アルミニウム基板表面に凹凸が形成され、アンカー効果により樹脂層との密着性が向上する。しかしながら、アルミニウム基板表面の凹凸のため、該表面に形成される樹脂層が平坦とならず、樹脂層上に形成される回路も平坦でなくなることがあった。そのため、回路に搭載される素子との接続が不十分となり、金属ベース回路基板を用いた各種装置の歩留まりが低下することがあった。一方、これらの処理を行わなければ、アルミニウム基板表面と樹脂層との密着性が低く、金属ベース回路基板を用いた各種装置の歩留まりが大きく低下する。そのため、機械研磨や化学エッチングなどの表面処理は必須の工程となっていった。

また、機械研磨は大量の研磨カスが生じるため、これらを精度よく除去するための装置や工程が別途必要であった。一方、化学エッチング処理は処理時に水素ガスなどが発生したり、さらに処理後の基板表面を中和するための装置や工程が別途必要であった。このように、機械研磨や化学エッチング処理は、安全性や製造コスト、工程の煩雑さに改善すべき点があった。

このように、本発明者らは、アルミニウム基板と樹脂層との密着性を改善し、さらに金属ベース回路基板を用いた各種装置の歩留まりを向上させるという新規な課題を見出した。

なお、特許文献６に記載のＬＥＤ光源ユニットは、金属ベース回路基板が筺体内に配置された所定の形状を有するものであるが、様々な形状に加工した場合、依然として上記の課題を有していた。

本発明者らは上記の課題に鑑み鋭意研究したところ、アルミニウム基板表面が平滑な場合においても、水との接触角を所定の範囲とすることにより、樹脂層との密着性の向上と、金属ベース回路基板を用いた各種装置の歩留まり向上の何れをも満たすことができることを見出し、本発明を完成するに至った。

また、本発明者らは上記の課題に鑑み鋭意研究したところ、アルミニウム基板表面を安全性に優れ、かつ簡便な方法により処理することにより、樹脂層との密着性の向上と、金属ベース回路基板を用いた各種装置の歩留まり向上の何れをも満たすことができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、
アルミニウム基板と、絶縁樹脂層と、金属層とが順に積層され、
前記アルミニウム基板表面の水との接触角が５０°以上９５°以下であり、
前記アルミニウム基板の表面粗度（Ｒｚ）が３μｍ以上９μｍ以下である、金属ベース回路基板の製造方法であって、
前記アルミニウム基板を５０℃以上８０℃以下の水に０．５分間以上３分間以下接触させる工程と、
処理後の前記アルミニウム基板表面に前記絶縁樹脂層を形成し、次いで前記絶縁樹脂層上に前記金属層を形成する工程と
を含む、金属ベース回路基板の製造方法が提供される。

さらに、本発明によれば、
アルミニウム基板と、絶縁樹脂層と、金属層とが順に積層され、
前記アルミニウム基板表面の水との接触角が５０°以上９５°以下であり、
前記アルミニウム基板の表面粗度（Ｒｚ）が３μｍ以上９μｍ以下である、金属ベース回路基板に用いられるアルミニウム基板の処理方法であって、
前記アルミニウム基板を５０℃以上８０℃以下の水に０．５分間以上３分間以下接触させる、金属ベース回路基板用アルミニウム基板の処理方法が提供される。

本発明の金属ベース回路基板は、アルミニウム基板と絶縁樹脂層との密着性、半田耐熱性、耐屈曲性に優れるとともに、これを用いた各種装置の歩留まりを向上させることができる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

本実施形態の金属ベース回路基板の一例を模式的に示す断面図である。 実施例における密着性試験方法を示す概略図である。 実施例における接触角と密着強度との関係を示すグラフである。 実施例における処理条件と密着強度との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宣説明を省略する。

＜金属ベース回路基板＞
図１に記載のように、本実施形態に係る金属ベース回路基板１０は、アルミニウム基板１２と、絶縁樹脂層１４と、金属層１６とが順に積層されてなる。金属ベース回路基板１０は、ヒートスプレッダーとして用いられる。

（アルミニウム基板１２）
絶縁樹脂層１４と接触するアルミニウム基板１２の表面は、表面粗度（Ｒｚ）が３μｍ以上９μｍ以下の範囲にあり、さらに好ましくは３μｍ以上５μｍ以下の範囲にあり平滑である。そして、アルミニウム基板１２の表面は、水との接触角が５０°以上９５°以下、好ましくは５５°以上９０°以下である。

このような接触角であることにより、アルミニウム基板１２表面が平滑な場合であっても、絶縁樹脂層１４を形成する樹脂組成物との濡れ性が向上し、アルミニウム基板１２と絶縁樹脂層１４との密着性が向上する。
水との接触角は、ＪＩＳ Ｒ３２５７に準拠して行い、５点以上の平均を接触角として算出することができる。表面粗度は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して行い、十点平均粗さ（Ｒｚ）として算出することができる。

本実施形態において、アルミニウム基板１２の表面は、機械研磨や化学エッチングが行われていないため、自然酸化による酸化層を有する。アルミニウム基板１２の厚さは１００μｍ以上５０００μｍ以下である。厚さが１００μｍ未満であると、ヒートスプレッダーとしての放熱性が低下する。厚さが５０００μｍを超えると折り曲げなどの加工性が低下する。

本実施形態において、アルミニウム基板１２は、カップリング剤で表面処理されていなくてもよい。本実施形態のアルミニウム基板１２は、カップリング剤で表面処理されていなくても、絶縁樹脂層１４との密着性が優れている。そのため、アルミニウム基板１２の表面をカップリング剤で処理する工程を省略することができる。

（絶縁樹脂層１４）
絶縁樹脂層１４の曲げ弾性率は、５ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である。これにより、金属ベース回路基板に応力が加わった場合においても、絶縁樹脂層１４は可とう性に優れるため、アルミニウム基板１２と絶縁樹脂層１４との密着性がより向上する。
曲げ弾性率は、以下のように測定することができる。
樹脂層同士が向かい合うように２枚の樹脂付き銅箔を重ね、２２０℃で１８０分間プレスを行い、両面銅箔付き樹脂板を得る。この両面銅箔付き樹脂板を全面エッチングし、６ｍｍ×２５ｍｍ×０．２ｍｍ（厚）の試験片を作製する。そして、ＤＭＡ装置（ＴＡインスツルメント社製動的粘弾性測定装置ＤＭＡ９８３）を用いて５℃／分で昇温し、２５℃での曲げ弾性率を測定する。

絶縁樹脂層１４は単層であってもよく、多層で構成されていてもよい。

絶縁樹脂層１４は、主成分として熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含んでいる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、などを挙げることができ、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。

エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば、とくに限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型などのビスフェノール系、ビフェニル系、ノボラック系、多官能フェノール系、ナフタレン系、脂環式系およびアルコール系などのグリシジルエーテル系、グリシジルアミン系並びにグリシジルエステル系などが挙げられ、１種または２種以上を混合して使用することができる。
エポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂、さらにこれらの樹脂が水素添加されたものを用いることが好ましい。とくに常温で液状のビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂が好ましい。これらの樹脂を用いることにより、絶縁樹脂層１４は可とう性に優れ、金属ベース回路基板１０が曲げられて使用される場合においても、アルミニウム基板１２と絶縁樹脂層１４との剥離が抑制される。

熱硬化性樹脂は、絶縁樹脂層１４中に１０質量％以上９０質量％以下の量で含むことができる。なお、熱硬化性樹脂以外の樹脂を配合することもできる。これにより、アルミニウム基板１２との密着性をより改善することができる。

無機フィラーとしては、とくに限定されないが、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、炭化ケイ素などが挙げられる。
これらの中でも、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカが、高熱伝導性の観点から好ましい。さらに好ましくは、アルミナである。アルミナを用いた場合、高熱伝導性に加え、耐熱性、絶縁性の点で好ましい。また、結晶性シリカまたは非晶性シリカは、イオン性不純物が少ない点で好ましい。絶縁信頼性に優れる金属ベース基板を製造することができる。
結晶性シリカまたは非晶性シリカは、プレッシャークッカテストなどの水蒸気雰囲気下で絶縁性が高く、金属、アルミ線、アルミ板などの腐食が少ない点で好適である。
一方、難燃性の観点からは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましい。
さらに、溶融粘度調整やチクトロピック性の付与の目的においては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ましい。

無機フィラーの含有量は、とくに限定されないが、絶縁樹脂層１４中に１０質量％以上９０質量％以下の量で含むことが好ましい。（Ｂ）無機充填剤の含有量を１０質量％以上とすることにより、熱抵抗を低減させ、十分な放熱性を得ることができる。無機フィラーの含有量を９０質量％以下とすることにより、プレス時の流動性が悪化し、ボイドなどが発生することを抑制することができる。

（金属層１６）
金属層１６は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、錫などから構成され、２種以上含んでいてもよい。金属層１６の層厚は、０．１〜１５００μｍ程度である。なお、絶縁樹脂層１４と金属層１６との間には、接着層などの他の層が介在していてもよい。

このような構成を有する金属ベース回路基板１０は、アルミニウム基板１２表面が水との接触角が５０°以上９５°以下の範囲にあるので、アルミニウム基板１２と絶縁樹脂層１４との密着性が向上する。さらに、半田耐熱性、耐屈曲性にも優れ、これを用いた各種装置の歩留まりが向上する。

アルミニウム基板１２表面の水との接触角が小さいほど、水との濡れ性は向上するものの、水との接触角が５０°未満ではアルミニウム基板１２と絶縁樹脂層１４との密着性は低下する。この原因は明らかではないものの、アルミニウム基板１２表面の水との接触角が所定の範囲であることで、絶縁樹脂層１４を形成する樹脂組成物との濡れ性が適度な範囲となり、アルミニウム基板１２表面が平滑であっても絶縁樹脂層１４との密着性が向上すると考えられる。

本実施形態の金属ベース回路基板１０においては、アルミニウム基板１２と前記絶縁樹脂層１４との密着強度を２０ｋｇ／ｃｍ^２以上５０ｋｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは３０ｋｇ／ｃｍ^２以上４５ｋｇ／ｃｍ^２以下とすることができる。
密着強度は、以下の条件で測定することができる。
・試験装置：ＮＸＴ−２５０Ｐ（富山産業社製)
・アルミニウム試験チップ(円盤状、接着面２．０ｃｍφ)に、前記絶縁樹脂層を得るための樹脂ワニスを塗布し、塗布面を固定されたアルミニウム試験板に接着する。１８０℃６０分間の条件で前記樹脂ワニスを硬化させ、前記アルミニウム試験チップと前記アルミニウム試験板とを樹脂層を介して接着させる。
・アルミニウム試験チップを１．５ｍｍ／分速度で垂直方向に引き上げ、前記アルミニウム試験チップまたは前記アルミニウム試験板と前記樹脂層とが剥がれた時点を密着強度として測定する。

本実施形態の金属ベース回路基板１０は、金属層１６を所定のパターンにエッチングなどすることにより回路を形成することができる。そして、この回路上にＬＥＤ、半導体素子またはレーザ素子などの各種発熱素子を搭載することにより、金属ベース回路基板１０はヒートスプレッダーとして機能する。

＜金属ベース回路基板の製造方法＞
本実施形態の金属ベース回路基板１０の製造方法として、（１）アルミニウム基板を水で処理し、その後、絶縁樹脂層、金属層を形成する方法、（２）アルミニウム基板を紫外線で処理し、その後、絶縁樹脂層、金属層を形成する方法が挙げられる。

＜金属ベース回路基板の製造方法（１）＞
以下、（１）アルミニウム基板を水で処理し、その後、絶縁樹脂層、金属層を形成する方法について説明する。
本実施形態の金属ベース回路基板１０の製造方法は以下の工程（ａ）〜（ｂ）を含んでいる。
（ａ）アルミニウム基板１２を、５０℃以上８０℃以下の水に０．５分〜３分間接触させる工程
（ｂ）処理後のアルミニウム基板１２表面に絶縁樹脂層１４を形成し、次いで絶縁樹脂層１４上に金属層１６を形成する工程

（工程（ａ））
アルミニウム基板１２を、５０℃以上８０℃以下、好ましくは５０℃以上７０℃以下の水に０．５分間以上３分間以下、好ましくは０．５分間以上２分間以下接触させる。当該処理に用いられる水としては、純水を用いることができる。また、アルミニウム基板１２の表面張力に影響を与えない範囲で、イソプロピルアルコール、エタノール、tert-ブチルアルコールなどのアルコール類、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻などの各種イオンを含んでいてもよい。

当該処理方法としては、アルミニウム基板１２表面に上記条件で水を接触させることができればよく、浸漬処理、流水処理、噴霧処理などを挙げることができる。接触処理後、所定の方法により水分を除去する。アルミニウム基板１２の表面粗度（Ｒｚ）は、処理前後でほとんど変化せず、３〜９μｍであり、平滑である。表面粗度は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して行い、十点平均粗さ（Ｒｚ）として算出することができる。
このような接触処理により、アルミニウム基板１２表面の水との接触角を５０°以上９５°以下、好ましくは５５°以上８５°以下に調整することができる。

本実施形態のアルミニウム基板１２は、カップリング剤で表面処理されていなくても、絶縁樹脂層１４との密着性が優れている。そのため、アルミニウム基板１２の表面をカップリング剤で処理する工程を省略することができるので、工程の簡略化を図ることができる。

（工程（ｂ））
次いで、処理後のアルミニウム基板１２表面に、絶縁樹脂層１４を形成し、次いで絶縁樹脂層１４上に金属層１６を形成する。
具体的には、硬化後の厚みを考慮して、樹脂組成物をアルミニウム基板１２表面に塗布し、予備硬化させてＢステージ化状態とする。そして、金属箔を貼り合わせ、後硬化を行い、アルミニウム基板１２表面に、絶縁樹脂層１４と金属層１６が積層された金属ベース回路基板１０を製造する。

あるいは、樹脂組成物をアルミニウム基板１２表面に塗布し、硬化させて絶縁樹脂層１４を形成した後、絶縁樹脂層１４上に金属蒸着により金属層１６を形成することもできる。
また、工程（ａ）の後、金属箔表面に絶縁樹脂層を形成し、処理後のアルミニウム基板１２と貼り合わせてもよい。具体的には、硬化後の厚みを考慮して、樹脂組成物を金属箔表面に塗布し、予備硬化させてＢステージ化状態とする。そしてアルミニウム基板１２と貼り合わせ、後硬化を行いアルミニウム基板１２表面に、絶縁樹脂層１４と金属層１６が積層された金属ベース回路基板１０を製造する。

金属箔は、とくに限定されないが、例えば銅および銅系合金、アルミおよびアルミ系合金、銀および銀系合金、金および金系合金、亜鉛および亜鉛系合金、ニッケルおよびニッケル系合金、錫および錫系合金、鉄および鉄系合金等の金属箔が挙げられる。これらの中でも、金属箔をエッチングにより導体回路として用いることができる点で銅箔が好ましい。また、低熱膨張の観点から、鉄−ニッケル合金が好ましい。

なお、金属箔の製造方法は、電解法または圧延法のいずれでもよい。また、金属箔上にはＮｉメッキ、Ｎｉ−Ａｕメッキ、半田メッキなどの金属メッキがほどこされていてもかまわないが、絶縁樹脂層１４との接着性の点から導体回路の絶縁樹脂層１４に接する側の表面はエッチングやメッキ等により予め粗化処理されていることが一層好ましい。

金属箔の厚さは、とくに限定されないが、０．５μｍ以上１０５μｍ以下であることが好ましく、さらに１μｍ以上７０μｍ以下が好ましく、とくに９μｍ以上３５μｍ以下が好ましい。金属箔の厚さを下限値以下とすることにより、ピンホールの発生を抑制し、金属箔をエッチングし導体回路として用いた場合、回路パターン成形時のメッキバラツキ、回路断線、エッチング液やデスミア液等の薬液の染み込みなどが発生する虞を回避することができる。また、金属箔の厚さを上限値以下とすることにより、金属箔の厚みバラツキを小さくして、金属箔粗化面の表面粗さバラツキを抑制することができる。
また、金属箔としては、キャリア箔付き極薄金属箔を用いることもできる。キャリア箔付き極薄金属箔とは、剥離可能なキャリア箔と極薄金属箔とを張り合わせた金属箔である。キャリア箔付き極薄金属箔を用いることで絶縁層の両面に極薄金属箔層を形成できることから、例えば、セミアディティブ法などで回路を形成する場合、無電解メッキを行うことなく、極薄金属箔を直接給電層として電解メッキすることで、回路を形成後、極薄銅箔をフラッシュエッチングすることができる。キャリア箔付き極薄金属箔を用いることによって、厚さ１０μｍ以下の極薄金属箔でも、例えばプレス工程での極薄金属箔のハンドリング性の低下や、極薄銅箔の割れや切れを防ぐことができる。

以下、絶縁樹脂層１４の形成方法について具体的に説明する。
まず、樹脂組成物を、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンシクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系、アニソールなどの有機溶剤中で、超音波分散方式、高圧衝突式分散方式、高速回転分散方式、ビーズミル方式、高速せん断分散方式、および自転公転式分散方式などの各種混合機を用いて溶解、混合、撹拌して樹脂ワニスを作製する。

樹脂ワニス中の樹脂組成物の含有量は、とくに限定されないが、４５質量％以上８５質量％以下が好ましく、とくに５５質量％以上７５質量％以下が好ましい。

つぎに、各種塗工装置を用いて、アルミニウム基板１２表面に樹脂ワニスを塗工し、これを乾燥する。または、樹脂ワニスをスプレー装置によりアルミニウム基板１２表面に噴霧塗工した後、これを乾燥する。
塗工装置は、とくに限定されないが、例えば、ロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーターおよびカーテンコーターなどを用いることができる。これらの中でも、ダイコーター、ナイフコーター、およびコンマコーターを用いる方法が好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な厚みを有する絶縁樹脂層１４を効率よく製造することができる。

絶縁樹脂層１４の厚さは、２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲が好ましい。絶縁樹脂層１４の厚さを２０μｍ以上とすることにより、アルミニウム基板１２と絶縁樹脂層１４との熱膨張率差による熱応力の発生を絶縁樹脂層１４で緩和することが十分にできる。また、金属ベース回路基板１０の絶縁性が向上する。
このような金属ベース回路基板１０に半導体素子、抵抗部品などを表面実装した場合、部材間の歪が大きくなることを抑制し、十分な熱衝撃信頼性を得ることができる。また、絶縁樹脂層１４の厚さを２５０μｍ以下とすることにより、金属ベース回路基板１０の表面実装部分における歪量が少なくなり、良好な熱衝撃信頼性を得ることができるとともに、熱抵抗が低減し十分な放熱性を得ることができる。そのため、絶縁樹脂層１４の厚さが上記範囲内にあれば、これらの特性のバランスに優れる。

本実施形態の金属ベース回路基板１０の製造方法は、アルミニウム基板表面を所定の条件で水と接触させる工程を備えており、安全性に優れるとともに簡便な方法で、アルミニウム基板と絶縁樹脂層との密着性、半田耐熱性、耐屈曲性に優れるとともに、これを用いた各種装置の歩留まりを向上させることが可能な金属ベース回路基板を得ることができる。

絶縁樹脂層１４を調製するための樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹脂、無機フィラー以外にも、硬化剤、硬化促進剤、カップリング剤、可とう性付与成分、酸化防止剤、レベリング剤などを含むことができる。

硬化剤としては、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ）、イソホロンジアミン（ＩＰＤ）、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン（1,3ＢＡＣ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ヒドラジド、ドデセニル無水コハク酸（ＤＤＳＡ）、ポリアゼライン酸無水物（ＰＡＰＡ）、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）、無水メチルナジック酸（ＭＮＡ）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）、テトラブロモ無水フタル酸（ＴＢＰＡ）、無水ヘット酸（ＨＥＴ）などを挙げることができる。

硬化促進剤としては、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどの各種イミダゾール類、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスファイトなどの各種リン化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ピリジン、ＤＢＵ（ジアザビシクロウンデセン）などの各種三級アミンおよび第四級アンモニウム塩などを挙げることができる。

カップリング剤としては、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどの各種シランカップリング剤を挙げることができる。

カップリング剤の含有量は、下記式（１）を満たすことが好ましい。
５×１０^−２＜ｃ−（ｂ×１／１００）＜１１ （１）
ここで、ｃ（質量％）は、樹脂組成物の合計量１００質量％に対するカップリング剤の含有量を示す。ｂ（質量％）は、樹脂組成物の合計量１００質量％に対する無機フィラーの含有量を示す。
上記式（１）中［ｃ−（ｂ×１／１００）］は、無機フィラーの表面に付着せずに、樹脂組成物中に存在しているカップリング剤（すなわち、樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤）の含有量を示す。

以下、この点を説明する。
まず、カップリング剤は、分子内に有機材料および無機材料と結合する官能基を合わせ持っている。このカップリング剤を介して、無機材料と有機材料とが結合されることになる。
カップリング剤は、本技術分野において、無機フィラーと樹脂組成物との接着に用いられており、無機フィラーの表面に処理されることになる。このため、カップリング剤の処理量（カップリング剤の樹脂組成物全体に対する含有量）は、無機フィラーの含有量に応じて、決定されることになる。
通常、カップリング剤の処理量は、無機フィラーの合計量１００質量％に対して０．５〜１質量％程度であることが知られている。
したがって、上記式（１）中の（ｂ×１／１００）は、無機フィラーに対するカップリング剤の一般的な処理量を示す。そして、カップリング剤の全量ｃから、カップリング剤の処理量（ｂ×１／１００）を差し引くことにより、上述のとおり、樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤の含有量［ｃ−（ｂ×１／１００）］を見積もることができる。

このような樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤は、無機フィラーの表面に付着せずに、樹脂組成物中に存在している。こうしたカップリング剤は、無機材料であるアルミニウム基板１２に作用して、絶縁樹脂層１４とアルミニウム基板１２との密着性を高めることができる。
本実施形態において、樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤の含有量を特定の範囲とすることにより、絶縁樹脂層１４とアルミニウム基板１２との密着性、およびヒートサイクル特性のバランスを実現することができる。すなわち、樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤の含有量として、下限値は好ましくは５×１０^−２質量％以上、より好ましくは１×１０^−１質量％以上、さらに好ましくは５×１０^−１質量％以上であり、上限量は、とくに限定されないが、例えば、好ましくは１１質量％以下であり、より好ましくは１０質量％以下であり、さらに好ましくは９質量％以下である。

樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤の含有量を下限値以上とすることにより、無機フィラーから得られる効果を充分に引き出すとともに、絶縁樹脂層１４とアルミニウム基板１２との密着性を高め、金属ベース回路基板１０の絶縁性特性を向上させることが可能となる。
また、樹脂組成物中の遊離しているカップリング剤の含有量を上限値以下とすることにより、カップリング剤が加水分解されて、半田耐熱性が低下することが抑制される。

従来において、たとえば、［ｃ−（ｂ×１／１００）］が０以下となるのは、カップリング剤の処理量が無機フィラーの合計量１００質量％に対して１質量％程度である場合、言い換えると、カップリング剤の一般的な処理量を用いた場合であることを示すと言える。この種の樹脂組成物を用いた金属ベース回路基板には、金属板と樹脂層との密着性の改善において、相当の余地を有していた。
これに対して、本実施形態においては、［ｃ−（ｂ×１／１００）］＞０．０５となる。これにより、絶縁樹脂層１４とアルミニウム基板１２との密着性を高め、金属ベース回路基板１０の絶縁性特性を向上させることが可能となる。

可とう性付与成分としては、フェノキシ樹脂およびゴム成分を挙げることができる。可とう性付与成分を絶縁樹脂層１４に含むことにより、絶縁樹脂層１４とアルミニウム基板１２との密着性が向上するだけでなく、プレス時に、流動性が改善され、ボイドなどなく成形することが可能となる。

フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂などが挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。

これらの中でも、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型のフェノキシ樹脂を用いるのが好ましい。これにより、回路基板の製造時に、配線層の積層板への密着性をさらに向上させることができる。

フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、とくに限定されないが、４．０×１０^４以上８．０×１０^４以下が好ましい。
分子量が４．０×１０^４以上８．０×１０^４以下であることにより、次の効果が得られる。第１に、低弾性率化が可能となり、金属ベース回路基板１０に用いると応力緩和性にも優れることになる。例えば、電子部品などを実装した半導体装置を製造した場合、当該半導体装置は、急激な加熱／冷却の環境下においても、電子部品と金属ベース基板を接合する半田接合部、またはその近傍で、クラックなどの不良が発生することが抑制されることになる。

また、フェノキシ樹脂の重量平均分子量を４．０×１０^４以上とすることにより、充分に低弾性率化することができるとともに、半導体装置に用いた場合、急激な加熱／冷却下で、半田接合部、またはその近傍でのクラックが発生しにくくなる。このように金属ベース基板のヒートサイクル特性を向上させることができる。また、フェノキシ樹脂の重量平均分子量を４．９×１０^４以下とすることにより、粘度上昇により、プレス時の流動性が悪化し、ボイドなどが発生することが抑制されて、金属ベース回路基板１０の絶縁信頼性を高めることが可能となる。このように金属ベース回路基板１０の絶縁特性を向上させることができる。なお、フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定したポリスチレン換算の値である。

フェノキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の１０質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。フェノキシ樹脂の含有量を１０質量％以上とすることにより、弾性率を下げる効果を十分に得られ、金属ベース回路基板１０に用いたときの応力緩和性に優れ、急激な加熱／冷却を受けても半田或いはその近傍でのクラックが発生することを抑制することができる。フェノキシ樹脂の含有量を４０質量％以下とすることにより、プレス時の流動性が悪化し、ボイドなどが発生することが抑制され、金属ベース回路基板１０の絶縁信頼性を高めることができる。
なお、樹脂組成物全体とは、例えば、溶剤などを用いたワニスの場合は、溶剤を除く固形を意味し、液状エポキシ、カップリング剤などの液状成分は、樹脂組成物に含まれる。

ゴム成分としては、例えば、ゴム粒子を用いることができる。ゴム粒子の好ましい例としては、コアシェル型ゴム粒子、架橋アクリロニトリルブタジエンゴム粒子、架橋スチレンブタジエンゴム粒子、アクリルゴム粒子、シリコーン粒子などが挙げられる。

コアシェル型ゴム粒子は、コア層とシェル層とを有するゴム粒子であり、例えば、外層のシェル層がガラス状ポリマーで構成され、内層のコア層がゴム状ポリマーで構成される２層構造、または外層のシェル層がガラス状ポリマーで構成され、中間層がゴム状ポリマーで構成され、コア層がガラス状ポリマーで構成される３層構造のものなどが挙げられる。ガラス状ポリマー層は、例えば、メタクリル酸メチルの重合物などで構成される。ゴム状ポリマー層は、例えば、ブチルアクリレート重合物（ブチルゴム）などで構成される。コアシェル型ゴム粒子の具体例としては、スタフィロイドＡＣ３８３２、ＡＣ３８１６Ｎ（商品名、ガンツ化成社製）、メタブレンＫＷ−４４２６（商品名、三菱レイヨン社製）が挙げられる。架橋アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）粒子の具体例としては、ＸＥＲ−９１（平均粒子径０．５μｍ、ＪＳＲ社製）などが挙げられる。

架橋スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）粒子の具体例としては、ＸＳＫ−５００（平均粒子径０．５μｍ、ＪＳＲ社製）などが挙げられる。アクリルゴム粒子の具体例としては、メタブレンＷ３００Ａ（平均粒子径０．１μｍ）、Ｗ４５０Ａ（平均粒子径０．２μｍ）（三菱レイヨン社製）などが挙げられる。

シリコーン粒子は、オルガノポリシロキサンで形成されたゴム弾性微粒子であればとくに限定されず、例えば、シリコーンゴム（オルガノポリシロキサン架橋エラストマー）そのものからなる微粒子、および二次元架橋主体のシリコーンからなるコア部を三次元架橋型主体のシリコーンで被覆したコアシェル構造粒子などが挙げられる。シリコーンゴム微粒子としては、ＫＭＰ−６０５、ＫＭＰ−６００、ＫＭＰ−５９７、ＫＭＰ−５９４（信越化学社製）、トレフィルＥ−５００、トレフィルＥ−６００（東レ・ダウコーニング社製）などの市販品を用いることができる。

ゴム粒子の含有量は、とくに限定されないが、上記の無機フィラーと合わせて、樹脂組成物全体の２０質量％以上８０質量％以下が好ましく、とくに３０質量％以上７５質量％以下が好ましい。含有量が範囲内であると、とくに低吸水とすることができる。

＜金属ベース回路基板の製造方法（２）＞
つづいて、（２）アルミニウム基板を紫外線で処理し、その後、絶縁樹脂層、金属層を形成する方法について説明する。
本実施形態の金属ベース回路基板１０の製造方法は以下の工程（ｃ）、（ｄ）を含んでいる。
（ｃ）アルミニウム基板１２表面に紫外線を照射する工程
（ｄ）処理後のアルミニウム基板１２表面に絶縁樹脂層１４を形成し、次いで絶縁樹脂層１４上に金属層１６を形成する工程
なお、工程（ｄ）は、上述した工程（ｂ）と同じ工程なので説明は省略する。

（工程（ｃ））
アルミニウム基板１２表面に紫外線を照射する。当該処理に用いられる紫外線としては、波長が１８５ｎｍまたは２５４ｎｍのものを用いることができる。

アルミニウム基板１２表面に照射する紫外線の積算光量は、好ましくは０．１Ｊ／ｃｍ^２以上１．０Ｊ／ｃｍ^２以下であり、さらに好ましくは０．２Ｊ／ｃｍ^２以上０．８Ｊ／ｃｍ^２以下である。この積算光量は、紫外線の放射強度（ｍＷ／ｃｍ^２）と照射時間（秒）との積であるので、積算光量は使用する紫外線の強度や照射時間により調節することができる。
また、アルミニウム基板１２表面に照射する紫外線の放射強度は、とくに限定されないが、好ましくは１．０ｍＷ/ｃｍ^２以上１００ｍＷ/ｃｍ^２以下である。
このような紫外線処理により、アルミニウム基板１２表面の水との接触角を５０°以上９５°以下、好ましくは５５°以上９０°以下に調整することができる。また、アルミニウム基板１２の表面粗度（Ｒｚ）は、処理前後でほとんど変化せず、３〜９μｍであり、平滑である。

なお、アルミニウム基板１２との距離を５ｃｍ以下とすることが好ましく、３ｃｍ以下とすることがさらに好ましく、１ｃｍ以下とすることが特に好ましい。アルミニウム基板１２との距離が５ｃｍを超えると、照射の効果が十分に得られない場合がある。

使用する紫外線照射装置は、波長が１８５ｎｍまたは２５４ｎｍの紫外線を照射できるものであればとくに限定されないが、例えば低圧水銀灯を用いた紫外線照射装置が挙げられる。

本実施形態のアルミニウム基板１２は、カップリング剤で表面処理されていなくても、絶縁樹脂層１４との密着性が優れている。そのため、アルミニウム基板１２の表面をカップリング剤で処理する工程を省略することができるので、工程の簡略化を図ることができる。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
なお、以下の実施例１において樹脂ワニスａを用いた場合を「実施例１ａ」、樹脂ワニスｂを用いた場合を「実施例１ｂ」として表記する。その他の実施例、比較例についても同様である。

（樹脂ワニスａの調製）
ビスフェノールＦ骨格とビスフェノールＡ骨格を有するフェノキシ樹脂（三菱化学社製、４２７５、重量平均分子量６．０×１０^４、ビスフェノールＦ骨格とビスフェノールＡ骨格の比率＝７５：２５）２２．０質量部、ビスフェノールＦエポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、８３０Ｓ、エポキシ当量１７０）１０．０質量部、ビスフェノールＡエポキシ樹脂（三菱化学社製、１００１、エポキシ当量４７５）１５．０質量部、２−フェニルイミダゾール（四国化成社製２ＰＺ）１．０質量部、シランカップリング剤としてγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製ＫＢＭ−４０３）２．０質量部、水酸化アルミニウム（昭和電工社製、ＨＰ−３６０、粒径３．０μｍ）５０．０質量部をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、樹脂組成物が固形分基準で７０質量％のワニスを得た。

（樹脂ワニスｂの調製）
ビスフェノールＦ骨格とビスフェノールＡ骨格を有するフェノキシ樹脂（三菱化学社製、４２７５、重量平均分子量６．０×１０^４、ビスフェノールＦ骨格とビスフェノールＡ骨格の比率＝７５：２５）２２．０質量部、ビフェニル骨格エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＸ４０００、エポキシ当量１８５）１０．０質量部、ビスフェノールＡエポキシ樹脂（三菱化学社製、１００１、エポキシ当量４７５）１５．０質量部、２−フェニルイミダゾール（四国化成社製２ＰＺ）１．０質量部、シランカップリング剤としてγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製ＫＢＭ−４０３）２．０質量部、水酸化アルミニウム（昭和電工社製、ＨＰ−３６０、粒径３．０μｍ）５０．０質量部をシクロヘキサノンに溶解・混合させ、高速撹拌装置を用い撹拌して、樹脂組成物が固形分基準で７０質量％のワニスを得た。

（アルミニウム基板の湯洗処理）
厚さ１ｍｍ、縦横それぞれ１０ｃｍのアルミニウム板を基板とした。表１の処理条件に従ってこの基板を所定の温度の純水に所定の時間浸漬した後、アセトンで洗浄・乾燥し、アルミニウム試験板を得た。

（実施例２〜５、および比較例１〜８）
表１〜３の処理条件に従ってアルミニウム板を処理し、アセトンで洗浄・乾燥し、アルミニウム試験板を得た。

（参考例）
厚さ１ｍｍ、縦横それぞれ１０ｃｍのアルミニウム板を基板とした。この基板の表面をサンドペーパー（＃１５００）で研磨した後、アセトンで洗浄し乾燥させアルミニウム試験板を得た。

（実施例６〜８）
厚さ１ｍｍ、縦横それぞれ１０ｃｍのアルミニウム板を基板とした。紫外線照射装置として、低圧水銀灯（オーク社製、波長：１８５ｎｍ、放射強度５．０ｍＷ/ｃｍ^２）を使用した。表４の処理条件に従って基板の片面に紫外線を照射し、アルミニウム試験板を得た。

各実施例、比較例および参考例により得られたアルミニウム試験板について、以下の測定法により次の各評価を行った。評価結果を表１〜表４に示す。接触角と密着強度の関係を図３に示す。また、処理条件と密着強度の関係を図４に示す。

ａ．水との接触角
ＪＩＳ Ｒ３２５７に準拠して行い、５点以上の平均を接触角として算出した。
ｂ．表面粗度（Ｒｚ）
ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して行い、十点平均粗さ（Ｒｚ）として算出した。
ｃ．密着強度
密着性試験装置(形式：ＮＸＴ−２５０Ｐ、富山産業株式会社製)を用い、図２のように、密着性試験装置のアルミニウム試験チップ(接着面２．０ｃｍφ)に樹脂ワニスａまたはｂを塗布し、塗布面を固定されたアルミニウム試験板に接着し、１８０℃６０分間の硬化条件で硬化させた。そして、図２のように、アルミニウム試験チップを１．５ｍｍ／分速度で垂直方向に引き上げ、前記アルミニウム試験チップまたは前記アルミニウム試験板と前記樹脂層とが剥がれた時点を密着強度として測定した。評価結果を表１〜４に示す。

なお、表３の比較例７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂにおいては、別途行った曲げ試験の結果から、密着強度が明らかに低いことが推測されたため、密着強度の測定を行っていない。
以上のように、アルミニウム基板の表面が平滑（表面粗度（Ｒｚ）：３〜９μｍ）であっても、アルミニウム基板表面の水との接触角が５０°以上９５°以下であることにより、アルミニウム基板と絶縁樹脂層との密着強度に優れ、さらに半田耐熱性、耐屈曲性にも優れることが推測された。したがって、これを用いた各種装置の歩留まりを向上させることが明らかとなった。

この出願は、２０１０年１２月２８日に出願された日本出願特願２０１０−２９１８９３号および２０１０年１２月２８日に出願された日本出願特願２０１０−２９１８９５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (9)

1. アルミニウム基板と、絶縁樹脂層と、金属層とが順に積層され、
   前記アルミニウム基板表面の水との接触角が５０°以上９５°以下であり、
   前記アルミニウム基板の表面粗度（Ｒｚ）が３μｍ以上９μｍ以下である、金属ベース回路基板の製造方法であって、
   前記アルミニウム基板を５０℃以上８０℃以下の水に０．５分間以上３分間以下接触させる工程と、
   処理後の前記アルミニウム基板表面に前記絶縁樹脂層を形成し、次いで前記絶縁樹脂層上に前記金属層を形成する工程と
   を含む、金属ベース回路基板の製造方法。
2. 請求項１に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   前記アルミニウム基板はカップリング剤で表面処理されていない、金属ベース回路基板の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   以下の条件で測定された、前記処理後のアルミニウム基板と前記絶縁樹脂層との密着強度が２０ｋｇ／ｃｍ ^２ 以上５０ｋｇ／ｃｍ ^２ 以下である、金属ベース回路基板の製造方法；
   ・アルミニウム試験チップ(円盤状、接着面２．０ｃｍφ)に、前記絶縁樹脂層を得るための樹脂ワニスを塗布し、塗布面を固定された前記アルミニウム基板に接着する。１８０℃６０分間の条件で前記樹脂ワニスを硬化させ、前記アルミニウム試験チップと前記アルミニウム基板とを樹脂層を介して接着させる。
   ・アルミニウム試験チップを１．５ｍｍ／分速度で垂直方向に引き上げ、前記アルミニウム試験チップまたは前記アルミニウム基板と前記樹脂層とが剥がれた時点を密着強度として測定する。
4. 請求項１乃至３いずれか一項に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   前記絶縁樹脂層は、常温で液状のビスフェノールＦ型またはＡ型のエポキシ樹脂の硬化物を含む、金属ベース回路基板の製造方法。
5. 請求項１乃至４いずれか一項に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   前記絶縁樹脂層は、フェノキシ樹脂およびゴム成分から選択される１種以上の可とう性付与成分を含む、金属ベース回路基板の製造方法。
6. 請求項５に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   前記可とう性付与成分の含有量は、前記絶縁樹脂層１００質量％に対して１０質量％以上４０質量％以下である、金属ベース回路基板の製造方法。
7. 請求項１乃至６いずれか一項に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   前記絶縁樹脂層は、無機フィラーと、シランカップリング剤と、を含み、
   前記絶縁樹脂層の合計量１００質量％に対する前記シランカップリング剤の含有量をｃ質量％とし、
   前記絶縁樹脂層の合計量１００質量％に対する前記無機フィラーの含有量をｂ質量％としたとき、
   ５×１０ ^−２ ＜ｃ−（ｂ×１／１００）＜１１
   を満たす、金属ベース回路基板の製造方法。
8. 請求項７に記載の金属ベース回路基板の製造方法において、
   前記無機フィラーが水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムまたはアルミナである、金属ベース回路基板の製造方法。
9. アルミニウム基板と、絶縁樹脂層と、金属層とが順に積層され、
   前記アルミニウム基板表面の水との接触角が５０°以上９５°以下であり、
   前記アルミニウム基板の表面粗度（Ｒｚ）が３μｍ以上９μｍ以下である、金属ベース回路基板に用いられるアルミニウム基板の処理方法であって、
   前記アルミニウム基板を５０℃以上８０℃以下の水に０．５分間以上３分間以下接触させる、金属ベース回路基板用アルミニウム基板の処理方法。

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