JPH01240676A - 金属ベース基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱放散性にすぐれた金属ベース基板の製造方
法に関する。

（従来の技術） 電子機器の小型化、高性能化の進歩は目ざましく、それ
に伴ってプリント配線板にも従来にはない新しい要求が
高まってきている。とりわけ、プリント配線板に装着さ
れる部品が高出力化、高密度化することにより、部品か
ら発生する熱をいかに放散させて蓄熱しないようにする
かという問題は信頬性の点から特に重要視されている。

このようなことから、これまでプリント配線板として広
く用いられてきた紙基材フェノール樹脂積層板、ガラス
布基材エポキシ樹脂積層板などのプラスチック系基板で
は基板の熱伝導性が低いために部品から発生する熱を有
効に逃がすことができず、高度な信頼性が得られないた
めに、それに代わってアルミニウム、銅などの熱電導性
の高い金属板の表面にガラス布基材エポキシ樹脂層、ガ
ラス布基材ポリイミド樹脂層などの絶縁層を薄く形成し
た金属ベース基板が注目されるようになってきている。

このような金属ベース基板は、絶縁層の真下に熱伝導性
の高い金属板が存在するために従来のプラスチック系基
板に比べると熱放散性は改良されたものとなる。ところ
が、金属ベース基板の絶縁層は依然として熱伝導性の極
めて低いプラスチック系で構成されるため、その上に回
路を形成する銅層を介して実装された部品から発生する
熱ベースとなる金属板への伝達は著しく阻害される。し
たがって、ベースとなる金属板の高熱伝導性を十分に有
効利用しているとはいい難いものである。

そこで、絶縁層を熱伝導性の低いプラスチック系から熱
伝導性の高いセラミック系に置きかえようという考え方
がある。この最もよく知られている方法は、特開昭６２
−８１０９３号公報、特開昭５８−１７３８８２号公報
に示されるように、ベースとなる金属板の表面に電気絶
縁性のセラミックを溶射することによってセラミック系
の絶縁層を形成する方法である。

（発明が解決しようとする課題） この方法により得られる金属ベース基板は絶縁層がプラ
スチックに比べて熱伝導性の高いセラミック（例えばア
ルミナの熱伝導率７０．０３〜０．０５ｃａ　１７ｃｍ
−ｓ−”Ｃ、ガラス布基材エポキシ樹脂の熱伝導率：０
．０Ｏ０７〜０．０００９ｃａ　１７ｃｍ−ｓ　・’ｃ
）からなるためにベースとなる金属板の高い熱伝導性を
有効に生かすことができ、基板の熱放散性は太き（改良
される。

ところが、このようにして得られる金属ベース基板には
次に述べるような課題がある。すなわち、セラミックの
溶射はガス溶射法、プラズマ溶射法などがあるが、溶射
により形成されるセラミック層はどうしても気孔を有す
るものである。そのためにプリント配線板などの電気絶
縁性を要求される用途に用いるには、セラミック溶射層
の耐電圧特性、あるいは吸湿時の電気絶縁特性はセラミ
ック焼結体に比べて極めて低く、そのままでは実用化に
は不安がある。このような課題があるためにセラミック
溶射を利用した金属ベース基板にほんの一部で実用化さ
れているのみで普及しないのである。

本発明はこの課題を解決し、熱放散性にすぐれしかも電
気絶縁特性にすぐれた金属ベース基板の製造方法を提供
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、セラミック溶射を利用した金属ベース基板の
製造において、ベースとなる金属板に電気絶縁性のセラ
ミックを溶射してセラミック溶射層を形成し、形成した
セラミック溶射層に熱硬化性樹脂を含浸、加熱硬化して
封孔する０次いで封孔したセラミック溶射層の表面をブ
ラスト処理して表面の熱硬化性樹脂層を除去すると同時
に粗面化し、その上に無電解銅めっき法により銅層を形
成することを特徴とするものである。

金属板上に形成したセラミック溶射層の気孔を封孔する
のに熱硬化性樹脂を用いるのはその取扱い作業性のよさ
と電気特性、耐熱性などにすぐれるためである。すなわ
ち、熱硬化性樹脂は触媒の添加、加熱などにより硬化す
る前は液状のものが多く、セラミック溶射層に含浸する
のに、はけ、ロールなどによる塗布、ドクターブレード
法、ロールコータ−、ディッピング、スプレーなど種々
の方法が可能であり作業性にすぐれる。また、硬化後は
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、メラ
ミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂など電気絶縁材料と
して幅広く用いられているように電気ｖＡ縁性、耐熱性
などはすぐれたものである。

セラミック溶射層を熱硬化性樹脂で封孔後、その表面を
ブラスト処理する目的は２つある。その１つは熱硬化性
樹脂によりセラミック溶射層を封孔し処理するとその表
面には厚さは封孔処理の方法によって異なるものの熱硬
化性樹脂層が存在し、セラミック溶射層は露出していな
い、したがってこのような熱硬化性樹脂層をブラスト処
理によって除去し、表面にセラミック溶射層を露出させ
るためである。この第１の目的は、セラミック溶射層の
熱伝導性を最大限に利用するためである。すなわち、表
面に熱硬化性樹脂層が存在すると、その厚さにより多少
の差はあるものの基板全体の熱放散性は著しく阻害され
る。基板に装着された部品からの熱がベースである金属
板に伝達されるにはセラミック溶射層の表面の極めて熱
伝導性の低い熱硬化性樹脂層を通らなければならないた
めで−ある。したがって、この樹脂層を除去する必要が
あるのである。

一第２の目的は露出したセラミック溶射層の表面を粗面
化し、その上に無電解めっきによって形成される銅層と
の密着性を高めるためである。セラミック溶射層の気孔
を封入するために形成された表面の樹脂層の除去方法と
してはブラスト法の他に研磨法があるが、研磨ではセラ
ミック溶射層の表面はブラスト処理したときのような粗
面にはならない、したがって、ブラスト処理によってセ
ラミック溶射層の表面を粗面化することによってアンカ
ー効果により銅層との密着性はより向上する。

本発明においてベースとなる金属板としてはアルミニウ
ム、銅、ステンレス、鉄、ニッケル、４２合金、インバ
ー合金等の金属あるいは合金が用いられるが、中でもシ
リコンチップ、セラミックチップなどの実装部品と基板
の熱膨脹係数差を少なくし、部品との接続信顛性を高く
するには熱膨張係数の小さいインバー合金あるいは４２
合金を用いるのが好適である。

また、溶射する電気絶縁性のセラミックは溶射材料とし
ての価格、電気絶縁特性の点からアルミナが好適である
が、その他にジルコニア、シリカ、ムライト、スピネル
、マグネシア、等を用いることができる。なお、セラミ
ック溶射層の厚さは薄すぎると絶縁特性が確保されず、
また厚すぎると樹脂による封孔が困難となり、また溶射
時間も長（コスト高となるため、５０ｐｍ〜２００μｍ
の範囲が好ましい。

（作用） 本発明のように金属板にセラミックの絶縁層を形成する
のにセラミック溶射を利用し、しかもその場合の最大の
欠点である溶射層の気孔の存在は熱硬化性樹脂を含浸す
ることにより封孔することができ、絶縁特性を大きく改
善するこができる。

また、溶射層に熱硬化性樹脂を含浸することによってセ
ラミック溶射層と金属板との密着性も向−トする。セラ
ミック溶射におけるセラミック溶射層と被溶射体との密
着性は、溶射層と被溶射体との化学的結合によるもので
はなく、溶射前に被溶射体をサンドブラスト処理するこ
とによって得られる粗面へのアンカー効果によるものが
ほとんどである。したがって、セラミック溶射層と金属
板との密着性は両者の熱膨張係数の相違などから熱衝撃
等により容易にはがれやすく、プリント配線板としては
実用に耐える密着性は得られない。ところが、セラミッ
ク溶射層に樹脂を含浸して封孔すると、セラミック溶射
層の気孔は独立気孔ではなく連続気孔であるために封孔
に用いた樹脂はセラミック溶射層を通してセラミック溶
射層と金属板の界面まで達する。この部分では樹脂は、
金属板とセラミック溶射層との接着側として作用するこ
とになり密着性を格段に向上するのである。

次に、セラミック溶射層を樹脂で封孔した後、その表面
をブラスト処理することにより基板の熱伝導性が向上し
さらにセラミック溶射層の表面に形成する無電解銅めっ
き層からなる導体層の密着性の向上効果も得られる。す
なわち、セラミック溶射層を樹脂で封孔した場合、その
表面には封孔性により多少の差はあるものの任意の厚さ
の樹脂層が存在する。この上に導体層を形成すると基板
全体としての熱伝導性は、この熱伝導性の極めて低い樹
脂層の存在によって著しく阻害されセラミック溶射層を
絶縁層として用いることのメリっトが少なくなる。とこ
ろが、樹脂で封孔したセラミック溶射層の表面をブラス
ト処理すると表面の樹脂層は容易に削りとられセラミッ
ク溶射層が露出する。この上に導体層を形成すると得ら
れる基板は導体層とセラミック溶射層と金属板とが直接
密着した構成となり、熱伝導性を極めて低い樹脂層がな
くなるために基板の熱伝導性は向上する。

また、ブラスト処理によりセラミック溶射層の表面は樹
脂が除去されると同時に粗面化する。したがって、この
得られた粗面に無電解銅めっきによって銅層を形成する
と粗面によりアンカー効果が生じ密着性は著しく向上す
るのである。

（実施例） 本発明の実施例を第１図に基づき以下説明する。

第１図は本発明の実施例により得られた金属ベース基板
の構成を示す断面模式図である。

厚さ１ｍ−の４２合金板の片面を粒度“２４０のアルミ
ナ研磨粉を用いてブラスト処理した０次にブラスト処理
して粗面化した面にプラズマ溶射装置によりアルミナ（
９９，６％アルミナ、粒径１０〜４４μ、商品名ショウ
コートに１６Ｔ、昭和電工製）を溶射し、厚さ１００μ
ｍのアルミナ溶射層を形成した。

次に、アルミナ溶射層の表面にエポキシ樹脂（エピコー
ト８１５、油化シェルエポキシ製、硬化剤トリエチレン
テトラミン）を塗布し、室温に放置して硬化しアルミナ
溶射層の気孔を封孔した。

さらに、樹脂により封孔したアルミナ溶射層の表面を粒
度“４００のアルミナ研磨粉でブラスト処理し表面のエ
ポキシ樹脂層を除去した。そして、このようにしてアル
ミナ層を露出させた。アルミナ溶射層を有する４２合金
板のセラミック溶射層側に無電解銅めっき法により厚さ
３５μｍの銅層を形成した。

得られた基板は第１図に示すごとく４２合金１の片面に
エポキシ樹脂で気孔を封孔したアルミナ溶射層２を有し
さらに、その上に銅層３を有するものである。この金属
ベース基板は高い熱伝導性をもち、銅層とアルミナ溶射
層、及びアルミナ溶射層と４２合金との密着性も良好で
熱衝撃によっても眉間でのクラック、剥離等の欠点は認
められなかった。

（発明の効果） 以下のように本発明の方法によれば、熱伝導性にすぐれ
しかも導体層、セラミック層、ベース金属層圧いの密着
性が良好な金属ベース幕板を容易に製造することができ
、高熱放散性を要求される用途に使用し得る基板を提供
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で得られる金属ベース基板の構成を示
す断面模式図である。 符号の説明 １４２合金 ２　エポキシ樹脂封孔アルミナ溶射層 ３　無電解銅めっき層 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．金属板に電気絶縁性のセラミックを溶射してセラミ
   ック溶射層を形成する第１工程、該セラミック溶射層に
   熱硬化性樹脂を含浸、加熱硬化して溶射層の気孔を封孔
   する第２工程、封孔したセラミック溶射層の表面をブラ
   スト処理して表面の樹脂を除去して粗面化する第３工程
   、該セラミック溶射層の表面に無電解めっきにより銅層
   を形成する第４工程からなることを特徴とする金属ベー
   ス基板の製造方法。
2. ２．金属板が、インバー合金又は４２合金である請求項
   １記載の金属ベース基板の製造方法。
3. ３．電気絶縁性のセラミックが、アルミナを主成分とす
   るものである請求項１記載の金属べース基板の製造方法
   。