JPH01268188A - 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） 従来、プリント配線板として用いられる基板は、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、あるいはガラス布基材ポリイミド樹脂積層板などの
プラスチック系基板が用いられてきた。ところが、近年
電子機器の高密度小型化、高性能化、高出力化の進歩は
めざましく、それに伴ってプリント配線板に用いられる
ものにも種々の特性の改善が強（求められるようになっ
てきている。

その中でもプリント配線板に組込まれた電子部品から発
生する熱をいかに効率よく放散するかということは特に
大きな問題である。すなわち、電子部品から発生する熱
は電子部品からプリント配線仮に伝わり、そこからさら
に空気中あるいは他の部品へ伝わり、電子部品直下の熱
の蓄積を防ぎすめやかに処理されなければならない。こ
のようなことからプリント配線板ば熱放散性、すなわち
熱伝導性にすくれたものが要求されるようになってきて
いる。ところが、このような要求に対し従来のプラスチ
ック系基板はプラスチックを主体としたものであるため
に熱伝導性は極めて悪く、このような用途には不十分で
ある。

そこで、このような用途には金属ベース基板が開発され
用いられている。一般的に金属ベース基板とはアルミニ
ウム、銅、ステンレス等の金属板の表面にガラス布基材
エポキシ樹脂、ガラス布基材ポリイミド樹脂などの絶縁
層を形成し、その上に銅箔からなる回路を形成したもの
である。このようにすると絶縁層を介して熱伝導性のよ
い金属層が存在するために従来のプラスチック系基板に
比べると基板の熱伝導性は改良される。しかし、このよ
うな構成の金属ベース基板においては基板」−の電子部
品より発生ずる熱が熱伝導性のすくれた金属板まで伝わ
るには熱伝導性の悪いプラスチックを主体とする絶縁層
を通過しなげればならない。したがって、基板全体の熱
伝導性はこの絶縁層で著しく低下し、真下の金属板の高
熱伝導性を有効に生かしているとはいい難く、しかもよ
り熱伝導性を有する金属ベース基板の要求も非常に高く
なってきている。

このようなことから金属ベース基板の絶縁層としてこれ
までのプラスチック系からセラミック系で形成しようと
いう考えがあり、古くから種々検討がなされている。す
なわち、ベースとなる金属板の表面にアルミナなどのセ
ラミックを溶射してセラミック溶射層の絶縁層を形成す
る方法である。

このようにすると絶縁層もプラスチ、り系に比べて熱伝
導性にすくれるために金属ベースの高熱伝導性を有効に
生かすことができ、基板全体の熱伝導性は著しく向上す
ることができる。なお、この方式の基板において導体層
の形成は、セラミック？容射層の」二にさらに銅を溶射
する、あるいはセラミック溶射層の表面に銅をめっきす
るなどの方法が考えられている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このようなセラミック溶射を利用した金属ベ
ース基板には種々の課題が存在する。

最も問題となるのはセラミック溶射層に存在する気孔の
問題である。セラミック溶射層とは、ガス溶射法、プラ
ズマ溶射法などによるものでセラミック粉末を高温で溶
融状態にし、高速で被溶射体に衝突させて同化たい積さ
せるものである。その過程で空気中を通過することなど
ら本質的に気孔を含有し、減圧下での溶射などにより多
少少なくなるものの依然として存在するものである。こ
のような気孔を有するセラミック溶射層を絶縁層として
利用すると特に吸湿時の絶縁特性の低下が大きく、信頼
性の高いプリント配線板は得ることができない。

したがって、セラミック溶射層を基板の絶縁層として用
いるにはセラミック溶射層の気孔を封孔することが必要
である。

封孔方法としては、セラミック溶射層に樹脂を含浸する
方法が最も一般的である。ところが実際にはこのような
封孔処理を行って金属ベース基板を量産することを考え
るとこの工程は非常に煩雑なものである。すなわち、セ
ラミック溶射層に樹脂を含浸するには、用いる樹脂は低
粘度で含浸性にすくれたものでなくてはならない。その
ために、セラミック溶射層の封孔剤としては樹脂の粘度
を下げるために溶剤で希釈したものが用いられており、
セラミ・ツク溶射層が厚い場合には一回の塗布では溶剤
を完全に揮発することができず、２度、３度と塗布、乾
燥を繰り返さなければならない。

また、乾燥時は高温で樹脂を硬化させる処理が必要なた
め乾燥条件がばらついたりすると樹脂が発泡したりして
完全な封孔が困難となる。また、樹脂の塗布はハケ塗り
、スプレー、ドクターブレード法などの湿式法によるた
めに作業環境は極めて悪くまた、裏面に樹脂が付着した
りする恐れもあり、その清浄など工程も増える。

以上のようにセラミック溶射を利用した金属ベース基板
の製造においてセラミック溶射層の封孔処理は極めて煩
雑なものとなっており、セラミック溶射層のすくれた熱
伝導性を生かした金属ベース基板の普及を阻害している
ものである。

本発明はかかる欠点を改良し、工程が簡単でしかも信頼
性にすくれたセラミック溶射層の封孔性を提供し、それ
によって熱放散性にすぐれた金属ベース基板を提供する
ものである。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明は金属板にセラミソを溶射してこれを
絶縁層とする金属ベース基板の製造法において、セラミ
ック層の気孔を封孔するのにセラミック層表面に穴のあ
いた離型フィルム、離型シートまたは離型紙を介してプ
リプレグを載置して熱圧成形してセラミック層に樹脂を
含浸、封孔し、しかる後にプリプレグ及び離型フィルム
、離型シートまたは離型紙をはがして除去することを特
徴とするものである。

金属板に溶射して形成した絶縁層となるセラミック層を
その上にプリプレグを載置して熱圧形成することにより
、プリプレグの樹脂は加熱状態で低粘度状態となり容易
にセラミック溶射層の気孔中に含浸する。含浸した樹脂
はプレスにより加圧状態で硬化するため、セラミック溶
射層の気孔は完全に封孔される。ところが、そのままの
状態ではプリプレグはそのままセラミック溶射層の上に
接着した状態であり、したがって絶縁層はセラミック溶
射層の上に熱伝導性の極めて低い樹脂層が存在したもの
となる。そのために得られる金属ベース基板は、せっか
くのセラミック溶射層の熱伝導性が活かされず、熱放散
性は従来の有機系絶縁層を用いた金属ベース基板と同等
もしくはそれ以下になってしまう。しかるに表面のプリ
プレグ層を除去する必要があるわけであるが、プリプレ
グの樹脂はセラミック溶射層の気孔に含浸して硬化して
いるために極めて強固に接着しており簡単に引きはがす
ことはできない。そこで、プリプレグ層を研磨すること
によって除去することも考えられるが、プリプレグ層は
薄くとも０．０５〜０゜１璽１以上であり、しかも基材
としてガラス繊維、紙などを含浸するため、完全に研磨
することば量産性の点からこましいものではない。

そこで本発明のごと（、プリプレグを用いてセラミック
溶射層を封する当たり、プリプレグとセラミック溶射層
との間に穴のあいた離型紙、離型シート、あるいは離型
フィルム等、樹脂に対して離型性のある材料をはさんで
熱圧成形する方法が有効である。すなわち、このように
すると熱圧成形時にプリプレグの樹脂は低粘度化して離
型性材料に設けられた穴を通してセラミック溶射層の気
孔に含浸し、セラミック溶射層の気孔は封孔される。一
方、熱圧成形後、プリプレグ層とセラミック溶射層との
間に離型性材料が存在するためにプリプレグ層はセラミ
ック溶射層から引きはがすことにより容易にセラミック
溶射層表面から除去することができるものである。

本発明に使用し得る離型性材料としては、材料そのもの
が離型性を有する、例えばシリコーンゴムシート、テフ
ロンゴムシート、ガラス布基材シリコーン樹脂シート、
ガラス布基材テフロン樹脂シート、テフロンフィルム、
テトラ−フィルムなど、あるいは紙、ポリエステルフィ
ルム、ポリプロピレンフィルムなどの表面にテフロンコ
ーティング、シリコーンコーティングなどの離型処理を
施したものを用いることができる。また、これらの離型
性材料に設ける穴の形状、大きさ、その間隔等は本発明
を限定するものではなく、封孔に用いるプリプレグの樹
脂の粘度、あるいはセラミック溶射層の気孔の大きさ、
気孔率のかねあいから、樹脂の封孔性の良否によって決
まるものであり任意である。

なお、本発明において、用いるベースとなる金属板はア
ルミニウム、銅、鉄、ステンレス、４２合金、インバー
合金など、絶縁層となるセラミック溶射層のセラミック
層は溶射のしやすさ、電気絶縁性の点からアルミナが好
適であるが、その他にムライト、スピネル等をはじめと
する電気絶縁性のセラミックが用いられる。

また、封孔に用いるプリプレグについて述べると、樹脂
はセラミック溶射層との接着性あるいは電気特性の点か
らプリント配線板として実績のあるエポキシ樹脂あるい
はポリイミド樹脂が好ましいが、その他にフェノール樹
脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコー
ン樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる
ことができ、基材としてはガラス繊維、あるいは紙など
を用いることができる。

（作用） 従来、金属板の表面に電気絶縁性のセラミック溶射層を
形成して絶縁層とする金属ベース基板において、セラミ
ック溶射層の気孔の存在は大きな問題であった。セラミ
ック溶射層の気孔をそのままの状態にしておくと、耐電
圧性が低い等絶縁特性に問題があり、また気孔には容易
に水分が浸入するため、吸湿時の絶縁特性は極めて乏し
いものである。そこでセラミック溶射層の気孔は封孔す
る必要があるわけであるが、その方法はセラミック溶射
層に樹脂を塗布する湿式法が主流である。

また、セラミック溶射層の封孔をさらに完全なものとす
るために真空吸引中で樹脂を含浸硬化する、あるいは加
圧炉内で硬化するなどの方法がとられ、作業性、量産性
は十分なものとはいえない。

ところが本発明では、セラミック溶射層の封孔法として
プリプレグによる熱圧成形法を用いているために乾式法
であり、作業性にすぐれ、熱圧成形により加圧下で樹脂
が含浸、硬化するために樹脂の含浸及び硬化を一工程で
行なうことができ生産性にすぐれる。また、プリプレグ
との熱圧成形時にプリプレグとセラミック溶射層との間
に穴のあいた離型性材料をはさんでいるため、成形後、
プリプレグ層は引きはがすことによって容易にセラミッ
ク溶射層から除去することができる。また、プリプレグ
層除去後、セラミック溶射層の表面に残った樹脂は、そ
の量かわずがであるために表面を研磨することによって
容易に除去することができるのである。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明する。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図、第２図に基づき説明する
。

厚さ１鶴のアルミニウム板の片面をサンドプラスト処理
して粗面にした後、その面にプラズマ溶射装置（米国プ
ラズマダイン社製、プラズマダイア３６００−８０Ｒ型
）を用いてアルミナ（ホワイトアルミナ、昭和電工製）
を溶射して厚さ１゜０μｍのアルミナ溶射層を形成した
。

次に、このようにして得たアルミニウム板の片面にアル
ミナ溶射層をもつものの上に第１図に示ずごと＜５ｍｍ
ピッチで直径１　ｍｍの穴を有する厚さ３５μｍのテト
ラ−フィルム、及びガラス布基材エポキシ樹脂プリプレ
グを順次載置し、プレス成形機により成形温度１７０℃
、圧力５０ｈ／ｃｆｆｌで９０分間成形した。得られた
ものを冷却後、その表面からガラス布基材エポキシ樹脂
層及びテトラ−フィルムを引きはがして除去した。ガラ
ス布基材エポキシ樹脂層はアルミナ溶射層との間に離型
性にすくれたテトラ−フィルムが存在するために容易に
引きはがずことができた。

次にエポキシ樹脂によって封孔されたアルミナ溶射層の
表面を研磨機により軽く研磨することにより表面のエポ
キシ樹脂層を研磨除去した。ひき続き、研磨したアルミ
ナ溶射層の表面に無電解銅めっきにより厚さ３５μｍの
銅めっき層を形成し、第２図に示す構造の金属ベース基
板を得た。

このようにして得た金属ベース基板は銅めっき層の真下
は絶縁層として従来の有機系より熱伝導性にすぐれたア
ルミナ溶射層があるためにその熱放散性はずくれていた
。また、アルミナ溶射層の気孔はエポキシ樹脂で完全に
封孔されているために絶縁特性、吸湿時特性も良好であ
り、しかもエポキシ樹脂は封孔時にアルミナ溶射層の気
孔を通してアルミナ溶射層とアルミニウム板との界面ま
で達して接着剤としても作用するために、アルミニウム
板とアルミナ溶射層との密着性は非常にすぐれており、
層間信頼性、耐熱衝撃性は非常に良好であった。

（発明の効果） 本発明の方法によれば熱放散性、耐熱性にすぐれ、しか
も信頼性の高い金属ベース基板を容易に得ることができ
る。

すなわち、従来の金属ベースのように絶縁層を有機系材
料で形成した場合、その熱伝導性が低いために基板の熱
放散性には限界があった。一方、セラミック溶射を利用
し、セラミック溶射層を絶縁層として用いると熱放散性
は高くなるものの、溶射層を気孔を有するため吸湿時等
の絶縁特性は満足できるものではない。したがって溶射
層の気孔は封孔する必要があるが、その工程は極めて煩
雑であり、量産性は低いものであった。

ところが、本発明の方法によればセラミック溶射層を利
用した金属ベース基板の製造工程において最も煩雑であ
った溶射層の封孔を容易に作業性よく行なうことができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例においてアルミナ溶射層の封
孔処理を熱圧形成にて行なうときの積層構成図、第２図
は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。 符号の説明 １　アルミニウム板　　２　アルミナ溶射層３　テトラ
−フィルム ４　ガラス布基材エポキシ樹脂樹脂プリプレグ５　銅め
っき層

Claims (4)

【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
   ック層を形成する第１工程、該セラミック層の表面に穴
   のあいた離型フィルム、離型シートまたは離型紙を介し
   てプリプレグを載置、熱圧成形する第２工程、硬化した
   プリプレグ及び離型フィルム、離型シートまたは離型紙
   をセラミック層から引きはがして除去する第３工程、セ
   ラミック層の表面を研磨して表面の樹脂層を除去する第
   ４工程、セラミック層の表面に無電解銅めっきを施して
   銅めっき層を形成する第５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．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記載の金属ベース基板の製造方法
   。
3. ３．プリプレグの樹脂が、エポキシ樹脂である請求項１
   記載の金属ベース基板の製造方法。
4. ４．プリプレグの樹脂が、ポリイミド樹脂である請求項
   １記載の金属ベース基板の製造方法。