JP6615957B1 - 銅張積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い放熱性を有する銅張積層板の製造方法を提供する。【解決手段】オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を銅箔１上に塗布し、銅箔１上で絶縁塗料を乾燥処理し、乾燥処理された絶縁塗料よりなる絶縁層２上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布し、絶縁層２上で接合塗料を乾燥処理し、乾燥処理された接合塗料よりなる接合層３と基板４とを加熱および加圧した状態で接合することにより、絶縁層２が銅層１と基板４にそれぞれ直接接合されている、銅張積層板とする。【選択図】図１

Description

本発明は、パワー半導体、半導体リレー、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を実装するためのプリント基板として好適に使用される銅張積層板の製造方法に関する。

銅張積層板は、回路パターン形成のための銅箔を表面に有し、この銅箔にエッチング等の手段によってパターンを形成して使用されるものである。
かかる銅張積層板として本発明者らは特許文献１において、「銅層、白色層、接着層および熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導基板をこの順に有し、前記白色層がオルガノポリシロキサンのマトリックス中に、ＢＮ、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、ＣａＦ_２、ダイヤモンドのうちいずれか１種または２種以上のフィラーを有する組成であり、前記接着層が熱硬化性樹脂である銅張積層板」を開示した。

この特許文献１の銅張積層板は、エッチングにより銅層が除去されて露出する白色層が可視光および紫外光に対して高い反射率を有し、紫外光耐性や耐熱性にも優れていることから、発光ダイオード（ＬＥＤ）実装用プリント基板に特に好適である。
しかし、この特許文献１の銅張積層板は、白色層と高熱伝導基板との間に熱硬化性樹脂である接着層（典型的にはエポキシ樹脂層）を有することから、銅層および白色層から高熱伝導基板への放熱性が十分とは言えなかった。

特許第６０８９１４４号公報

本発明が解決しようとする課題は、高い放熱性を有する銅張積層板の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、次の（１）ないし（２）の銅張積層板の製造方法が提供される。
（１）
オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を銅箔上に塗布する工程と、
前記銅箔上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、
前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と基板とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。
（２）
オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を基板上に塗布する工程と、
前記基板上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、
前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と銅箔とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。

本発明の銅張積層板の製造方法により得られる銅張積層板によれば、絶縁層が銅層と基板にそれぞれ直接接合されているので、高い放熱性を実現できる。
また、本発明の銅張積層板の製造方法によれば、絶縁層が銅層と基板にそれぞれ直接接合された本発明の銅張積層板を容易に製造することができる。

本発明の銅張積層板の製造方法の一実施形態を示す模式図。 本発明の銅張積層板の製造方法の他の実施形態を示す模式図。 本発明の一実施例である銅張積層板の断面写真。 本発明の他の実施例である銅張積層板の断面写真。

図１に、本発明の銅張積層板の製造方法の一実施形態を模式的に示している。

この実施形態では、まず、オルガノポリシロキサンを有機溶媒にて希釈し無機フィラーを分散させ、絶縁塗料を得る。この際、有機溶媒は塗料の塗布方法に合わせて適した粘度となる量を添加する。場合によっては有機溶媒の添加はなくてもよい。

次に、銅箔１上に絶縁塗料を乾燥状態で例えば２０〜１５０μｍの厚みとなるよう塗布し、乾燥させて有機溶媒を揮発させ、絶縁層２を銅箔１上に形成する。絶縁塗料の塗布方法（コーティング方法）は、ディップコート法、スクリーン印刷法、溶液滴下法、印刷法、ロール・ツー・ロール法、スピンコート法、転写法、バーコート法、スキージ法、インクジェット法などが挙げられるが、絶縁塗料を塗布できれば塗布方法は限定されない。乾燥する温度は２０〜１１０℃であることが好ましく、より好ましくは７０〜１００℃である。

乾燥させた絶縁層２上にオルガノポリシロキサンよりなる（オルガノポリシロキサンを有機溶媒にて希釈してなる）接合塗料を乾燥状態で例えば０．１〜２０μｍの厚みになるよう塗布し、乾燥させてオルガノポリシロキサンよりなる接合層３を絶縁層２上に形成する。この接合層３を構成するオルガノポリシロキサンは、絶縁層２のマトリックスを構成するオルガノポリシロキサンと同成分であることが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。また、接合塗料の塗布方法（コーティング方法）は、ディップコート法、スクリーン印刷法、溶液滴下法、印刷法、ロール・ツー・ロール法、スピンコート法、転写法、バーコート法、スキージ法、インクジェット法などが挙げられるが、接合塗料を薄く塗布できれば塗布方法は限定されない。乾燥する温度は２０〜１１０℃であることが好ましく、より好ましくは７０〜１００℃である。

このように絶縁層２および接合層３が順に形成された銅箔１上に接合したい基板４を置き、真空加圧加熱装置を用いて加熱および加圧した状態で接合（積層）すると、絶縁層２が銅箔１（銅層）と基板４にそれぞれ直接接合されている、本発明の銅張積層板が得られる。すなわち、接合層３はオルガノポリシロキサンよりなり、絶縁層２のマトリックスもオルガノポリシロキサンよりなるので、前述の加熱加圧接合により接合層３が絶縁層２に吸収されて、接合層３と絶縁層２が混然一体となった絶縁層２’（図１（ｂ）参照）となり、その結果、絶縁層２が基板４に直接接合されることになる。一方、絶縁層２は銅箔１上に塗布および乾燥により形成されているので、両者は直接接合されている。

この加熱加圧接合は２段階で行うことができる。まず第１段階として、真空雰囲気にて９０〜１５５℃の温度で２０〜６０分加熱する。その際に加える圧力は例えば２ＭＰａ以下である。好ましくは１００〜１４０℃の温度で１ＭＰａ程度の圧力を加える。次に第２段階として、１７０℃〜２５０℃の温度で３０〜１２０分加熱する。その際に加える圧力は例えば２〜７ＭＰａである。好ましくは１７５〜２００℃の温度で３〜５ＭＰａの圧力を加える。その後任意の冷却速度にて冷却する。なお、第２段階において１６０℃以上の温度で真空雰囲気から大気圧に戻すとより密着性の良好な銅張積層板を得ることができるが、真空雰囲気のまま昇温を続けても構わない。また、加熱加圧接合は２段階でなく１段階で行うこともできる。

図２に、本発明の銅張積層板の製造方法の他の実施形態を模式的に示している。図１の実施形態では銅箔１上に絶縁層２および接合層３を形成し、この銅箔１上の接合層３と基板４とを加熱加圧接合するようにしたが、図２に示すように、基板４上に絶縁層２および接合層３を形成し、この基板４上の接合層３と銅箔１とを加熱加圧接合するようにしてもよい。この図２の製造方法によっても、絶縁層２が銅箔１（銅層）と基板４にそれぞれ直接接合されている、本発明の銅張積層板が得られる。すなわち、接合層３はオルガノポリシロキサンよりなり、絶縁層２のマトリックスもオルガノポリシロキサンよりなるので、前述の加熱加圧接合により接合層３が絶縁層２に吸収されて、接合層３と絶縁層２が混然一体となった絶縁層２’（図２（ｂ）参照）となり、その結果、絶縁層２が銅箔１に直接接合されることになる。一方、絶縁層２は基板４上に塗布および乾燥により形成されているので、両者は直接接合されている。

ここで、絶縁層２に分散させる無機フィラーは、所望の特性に応じて適宜選択することができる。例えば、特許文献１と同様に可視光および紫外光に対する高い反射率を得たい場合には、無機フィラーは、ＢＮ、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ダイヤモンドのいずれか１種または２種以上とすることができる。一方、高い熱伝導率（放熱性）を得たい場合には、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ｃ−ＢＮのいずれか１種または２種以上とすることができる。またこの場合、基板４は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するものとすることが好ましい。１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する基板としては、アルミニウム、銅、銀、タングステン、炭素（カーボン（グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを含む。））、ダイヤモンドの単体または混合体などが挙げられる。なお、絶縁層２中の無機フィラーの割合は、例えば１０〜８５体積％とすることができる。

図３および図４に、図１の製造方法により製造した銅張積層板の断面写真を示している。図３の銅張積層板（以下「実施例１」という。）、図４の銅張積層板（以下「実施例２」という。）ともに、基板４はアルミニウム基板とし、絶縁層２中に分散させる無機フィラーはＺｒＯ_２粉末とし、絶縁層２中に最終的な乾燥処理後に約６０体積％の割合となるように調整し、分散させた。また、絶縁層２上に形成する接合層３（図１（ａ）参照）の厚みは、実施例１は約５μｍ、実施例２は約１５μｍとした。

図３および図４より、実施例１、２ともに、絶縁層２が銅層１と基板２にそれぞれ直接接合されていることが確認された。また、実施例１、２において、絶縁層２と基板４との接合界面に注目すると、接合層３（図１（ａ）参照）の厚みが比較的薄い実施例１では、絶縁層２と基板４との接合界面の一部が無機フィラーを含まない絶縁層２ａで構成されていた。一方、接合層３（図１（ａ）参照）の厚みが比較的厚い実施例２では、絶縁層２と基板４との接合界面のほぼ全部が無機フィラーを含まない絶縁層２ａで構成されていた。
なお、図１の製造方法では絶縁層２上に接合層３を形成するが、前述のとおり加熱加圧接合により接合層３が絶縁層２に吸収されて混然一体となる。すなわち、図３および図４において絶縁層２と基板４との接合界面に表れている無機フィラーを含まない絶縁層２ａは、前述の加熱加圧接合により接合層３と絶縁層２が混然一体となった絶縁層２’（図２（ｂ）参照）の一部であり、本発明において「直接接合されている」とは、このような接合形態を含む概念である。

また、本発明において、「銅箔上」、「絶縁層上」、「基板上」とは、上下の位置関係を限定するものではない。すなわち、「銅箔上」、「絶縁層上」、「基板上」とは、言い換えれば「銅箔の一面側」、「絶縁層の一面側」、「基板の一面側」という意味であり、図１および図２を上下逆転した形態や、図１および図２を鉛直にした形態を含む概念である。

１ 銅箔（銅層）
２ 絶縁層
２’ 接合層と絶縁層が混然一体となった絶縁層
２ａ 無機フィラーを含まない絶縁層
３ 接合層
４ 基板

Claims (2)

1. オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を銅箔上に塗布する工程と、
   前記銅箔上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、
   乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、
   前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、
   乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と基板とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。
2. オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を基板上に塗布する工程と、
   前記基板上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、
   乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、
   前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、
   乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と銅箔とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。