JPH0368116B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種電子機器に用いられるメタル・コ
ア基板及びその製造方法に関し、特に複雑な形状
に成形でき（例えばプレス成形）、寸法精度に優
れ且つ、電磁遮蔽性を有する等の特徴を有するメ
タル・コア基板及びその製造方法に関する。

（従来の技術及び解決すべき問題点） 熱伝導性の良好な金属材を芯材とし、これに絶
縁皮膜層を積層したメタル・コア基板は、機械加
工が可能で大型寸法の板が得られるため機械的設
計の自由度が高く、また機械的強度があり、耐熱
性についても優れているのでセラミツク基板に劣
らず、また現在最も広く使用されているガラスエ
ポキシ基板より遥かに優れている。さらに、金属
の芯材として、Alを除くメタル基板（例えば、
低炭素鋼板、42合金等）を使用したものは、磁気
回路や磁気シールドに利用できるという利点もあ
る。

しかしながら、このような多くの利点を有する
メタル・コア基板において、問題点の１つとして
メタルプリント基板上に搭載するセラミツクチツ
プキヤリヤのハンダ接続部における熱疲労に基く
剥離（破壌）がある。これを避けるためにメタ
ル・コア基板もしくは絶縁層の熱膨脹係数をセラ
ミツク（アルミナセラミツク）の熱膨脹係数（64
〜70×10^-7／℃）に近ずける試みがなされてい
る。例えば金属基板上にアルミナペーストを塗
布、焼成してアルミナセラミツク絶縁層を形成し
たり、金属基板上にCuまたはNi及び金属酸化物
よりなる焼結層を形成した後、その上に順次に10
〜50％ガラス成分を含むアルミナ絶縁被覆層と高
アルミナセラミツクを材料とした絶縁被覆層をそ
れぞれ塗布、焼成する方法（特開昭59−208892号
参照）、或は金属基板表面にアルミナ粉末を溶射
してアルミナ絶縁層を形成した後、該アルミナ絶
縁層の上に高アルミナセラミツクを材料とする絶
縁被覆層を塗布、焼成して形成する方法（特開昭
59−208893号参照）があるが、これらの方法はコ
スト高であつたり、或は熱膨脹の差による剥離が
生ずる等の欠点がみられた。

（発明の目的） 本発明は上記の欠点を解決すべく種々検討した
結果、本発明を完成するに至つたもので、本発明
の目的は通常のセラミツク基板と同等もしくはそ
れ以上の耐熱性を有しており、且つ金属基板と絶
縁層の密着性に優れたメタル・コア基板及びその
製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、Alを含有する鋼よりな
る金属基板、または、表面にAlをメツキした金
属よりなる金属基板と１％以下のガラス成分を含
むアルミナ粉末ペーストを焼成してなる高アルミ
ナセラミツク絶縁被覆層とからなるメタルコア基
板において、該金属板表面と絶縁被覆層との間
に、金属基板より形成したアルミナウイスカーよ
りなる絶縁層を介在せしめたことを特徴とするメ
タル・コア基板、Alを含有する鋼よりなる金属
基板と１％以下のガラス成分を含むアルミナ粉末
ペーストを焼成してなる高アルミナセラミツク絶
縁被覆層とからなるメタル・コア基板の製造方法
において、前記金属基板表面を真空中もしくは非
酸化性ガスの雰囲気下で加熱したのち、空気中で
800℃より950℃未満の温度範囲に加熱することに
よりアルミナウイスカーよりなる絶縁層を形成
し、該絶縁層の上に前記高アルミナセラミツク絶
縁被覆層を形成することを特徴とするメタル・コ
ア基板の製造方法、及び、表面にAlをメツキし
た金属よりなる金属基板と１％以下のガラス成分
を含むアルミナ粉末ペーストを焼成してなる高ア
ルミナセラミツク絶縁被覆層とからなるメタル・
コア基板の製造方法において、前記金属基板表面
を真空中若しくは非酸化性ガスの雰囲気下で加熱
してAlを金属内部に拡散させて表面をAl含有状
態にしてアルミナ前駆体を形成したのち、空気中
で800℃より950℃未満の温度範囲に加熱すること
によりアルミナウイスカーよりなる絶縁層を形成
し、該絶縁層の上に前記高アルミナセラミツク絶
縁被覆層を形成することを特徴とするメタル・コ
ア基板の製造方法である。

本発明において使用する金属基板とは通常メタ
ル・コア基板の芯材として使用されている金属の
うちAlを含有する鋼、例えば18Cr−3Al、20Cr
−5Alなどのステンレス鋼、若しくはフエライト
系ステンレス鋼（例えばSUS430、409、410、
444）、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば
SUS304、301、316、309、310）若しくは42合金
（42Ni−Fe）やコバールなどのような金属の表面
にAlメツキを施した金属であつてもよい。

次に、絶縁被覆層としては、１％以下のガラス
成分を含むアルミナ粉末ペースト（例えば
Dupont＃4275）を非酸化性雰囲気下において900
℃の温度で焼成した高アルミナセラミツクが使用
される。ガラス成分が１％以下のペーストとした
点は、アルミナセラミツク絶縁被覆層に後で印刷
回路の導体パターン（例えばCuの厚膜）を形成
したときに、その表面にガラス質の薄層が浸出し
てハンダ付性を低下させるのを防止するためであ
る。

本発明のメタル・コア基板の製造手段として
は、Alを含有する鋼よりなる金属基板上にアル
ミナウイスカー絶縁層を形成した後、該絶縁層の
上に前記の高アルミナ粉末ペーストを塗布、焼成
して絶縁被覆層を形成せしめるものであつて、更
に詳細に説明すると該金属基板表面上にアルミナ
ウイスカーよりなる絶縁層を形成する手段として
は、先ず、アルミナ前駆体を形成させるため、酸
素分圧をコントロールした雰囲気下で加熱する熱
処理（1st oxidation）及び、得られたアルミナ
前駆体よりアルミナウイスカー皮膜を生成させる
ため酸化性雰囲気下で熱処理（2nd oxidation）
を施す。

しかる後、前述したようにアルミナ粉末ペース
トを塗布、焼成して絶縁被覆層を形成する。

また、金属基板としては、上述したAlを含有
する鋼よりなる金属基板の代わりに表面にAlを
メツキした金属よりなる金属基板を使用すること
ができる。

次に、本発明における熱処理について詳細に説
明すると、前記1st oxidationとは、Alを含有す
る鋼にあつては金属表面に酸化皮膜であるアルミ
ナ前駆体を生成する熱処理を言い、また、表面に
Alをメツキした金属よりなる金属基板にあつて
は前記アルミナ前駆体を生成すると同時に表面の
Alが金属基板中に拡散される熱処理を言う。2nd
oxidationとは、前記アルミナ前駆体よりアルミ
ナウイスカー皮膜を生成する熱処理を言い、800
℃から950℃未満の温度範囲でアルミナウイスカ
ーが生成される。

金属表面にAlをメツキする手段としては、特
に本件出願人が先に特願昭61−107764号で開示し
た金属表面にAl又はAl合金よりなる金属ブラシ
で摩擦接触させて金属表面にAlメツキ層を形成
するメカニカルメツキ法を用いることが有利であ
る。

次に実施例をもつて本発明を詳細に説明する。

実施例 １ 本発明の実施例につき図を用いて説明する。第
１図は本発明に基くメタル・コア基板の一実施例
を示す部分断面図である。

本実施例においては、金属基板１として
SUS430にAlをメツキした材料を用いる。

先ず、金属基板１の表面上をAlよりなるワイ
ヤ−ブラシで研磨して金属基板１の表面にAlメ
ツキ層を形成する。このメツキ層を形成する手段
としては金属表面をAl又はAl合金よりなる金属
ブラシで摩擦接触させて金属表面にAlメツキ層
を形成するメカニカルメツキ法（特願昭61−
107764号参照）によつて行う。次に、得られたメ
ツキ層のAlを金属基板１に拡散させることとア
ルミナ前駆体を形成させることを兼ねた熱処理
（1st oxidation）を実施する。その条件は900℃
×10分、５×10^-5Torrの減圧下で行なつた。つ
いで大気中で900℃×16時間加熱した。こうする
ことにより金属表面上にアルミナウイスカー２が
生成される。アルミナウイスカー２は金属基板１
よ生成したものであるから密着性に優れ、広い範
囲の温度域で剥離することはない。次に、ガラス
成分１％以下を含むアルミナ粉末ペースト（例え
ばDupont＃4275）をアルミナウイスカー２の上
に塗布して焼成し、厚さ約30μｍの高アルミナセ
ラミツク絶縁被覆層３を形成し、焼成条件として
は窯業炉など非酸化性雰囲気炉中で900℃まで加
熱する。上記のアルミナセラミツク絶縁被覆層用
のアルミナペーストの塗布には、スクリーン印刷
法を採用した。

実施例 ２ 本発明の実施例につき第２図を用いて説明す
る。第２図は本発明に基くメタル・コア基板の一
実施例を示す部分断面図である。

本実施例においては、金属基板５として厚さ１
mmのSUS430冷間圧延板にAlをメツキした材料を
用いる。

先ず、金属基板５の表面上をAlよりなるワイ
ヤ−ブラシで研磨して金属基板５の表面にAlメ
ツキ層を形成する。次に、得られたメツキ層の
Alを金属基板５に拡散させることと、アルミナ
前駆体を形成させることを兼ねた熱処理（1st
oxidation）を実施する。その条件は900℃×10
分、５×10^-5Torrの減圧下で行なつた。ついで
大気中で940℃×16時間加熱し、金属基板５に均
一なアルミナウイスカー４を生成させた。こうす
ることにより金属表面上に生成したアルミナウイ
スカー４は金属基板５より生成したものであるか
ら密着性に優れ、広い範囲の温度域で剥離し難
い。特に膜厚1μｍ程度であると密着性に優れて
いる。次に、ガラス成分１％以下を含むアルミナ
粉末ペースト（例えばDupont＃4275）を前記ア
ルミナウイスカー４の上に塗布し、非酸化性雰囲
気炉中で900℃加熱して焼成して、厚さ約30μｍ
のアルミナセラミツク絶縁被覆層３を形成する。
上記のアルミナセラミツク絶縁被覆層用のアルミ
ナペーストの塗布には、スクリーン印刷法を採用
した。

（発明の効果） 以上述べたように本発明は金属基板よりアルミ
ナウイスカー皮膜を生成させ、アルミナセラミツ
ク絶縁被覆層との密着強度を確保したものである
から、従来のものに比して剥離等の点においては
るかにすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るメタル・コア基板の層構
成を示す説明図で、アルミナウイスカーを生成さ
せた場合を示すものであり、第２図は本発明に係
るメタル・コア基板の層構成を示す他の説明図で
ある。 １，５……金属基板、２……アルミナウイスカ
ー、３……アルミナセラミツク絶縁被覆層、４…
…アルミナウイスカー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Alを含有する鋼よりなる金属基板、または、
   表面にAlをメツキした金属よりなる金属基板と
   １％以下のガラス成分を含むアルミナ粉末ペース
   トを焼成してなる高アルミナセラミツク絶縁被覆
   層とからなるメタルコア基板において、該金属基
   板表面と前記絶縁被覆層との間に、金属基板より
   形成したアルミナウイスカーよりなる絶縁層を介
   在せしめたことを特徴とするメタル・コア基板。 ２ Alを含有する鋼よりなる金属基板と１％以
   下のガラス成分を含むアルミナ粉末ペーストを焼
   成してなる高アルミナセラミツク絶縁被覆層とか
   らなるメタル・コア基板の製造方法において、前
   記金属基板表面を真空中もしくは非酸化性ガスの
   雰囲気下で加熱したのち、空気中で800℃より950
   ℃未満の温度範囲に加熱することによりアルミナ
   ウイスカーよりなる絶縁層を形成し、該絶縁層の
   上に前記高アルミナセラミツク絶縁被覆層を形成
   することを特徴とするメタル・コア基板の製造方
   法。 ３ 表面にAlをメツキした金属よりなる金属基
   板と１％以下のガラス成分を含むアルミナ粉末ペ
   ーストを焼成してなる高アルミナセラミツク絶縁
   被覆層とからなるメタル・コア基板の製造方法に
   おいて、前記金属基板表面を真空中若しくは非酸
   化性ガスの雰囲気下で加熱してAlを金属内部に
   拡散させて表面をAl含有状態にしてアルミナ前
   駆体を形成したのち、空気中で800℃より950℃未
   満の温度範囲に加熱することによりアルミナウイ
   スカーよりなる絶縁層を形成し、該絶縁層の上に
   前記高アルミナセラミツク絶縁被覆層を形成する
   ことを特徴とするメタル・コア基板の製造方法。