JPH04334823A - 絶縁部材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、平角線およびテープ
状電線などのようなエッジ部を有する導体、ならびに金
属芯プリント配線基板などのような貫通孔によるエッジ
部を有する絶縁基板などの絶縁部材に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の無機絶縁テープ状線材を
示す断面図である。図３を参照して、テープ状線材であ
る導体部１１のまわりには、絶縁層１２が設けられてい
る。この絶縁層１２は、無機材料から形成されている。 高温環境下で使用する場合や、高温真空下で使用する場
合には、絶縁材料として有機材料を用いることができず
、このような無機材料を絶縁材料として用いることが必
要となる。特願昭６２−６７６４６号には、このような
絶縁層としてセラミックスを用いたものが開示されてい
る。

【０００３】図４は、従来の金属芯プリント配線基板を
示す断面図である。また図５は同じく従来の金属芯プリ
ント配線基板を示す平面図である。図４および図５を参
照して、金属芯１３の上には絶縁層１４が形成されてい
る。絶縁層１４の上には回路パターン１５が形成されて
いる。このプリント配線基板には貫通孔１８が形成され
ていおり、貫通孔１８には１対のスペーサ１６が両側か
ら挿入され、貫通孔１８内が絶縁筒部１７によって絶縁
されている。特開昭６３−２２２４９８号公報に開示さ
れるように、金属芯の上に絶縁層をセラミックスで形成
した高耐熱性の金属芯プリント配線基板において、貫通
孔を絶縁する技術は重要である。貫通孔の内部をセラミ
ックスで均一な厚みで絶縁することが必要であり、図４
および図５に示すように、貫通孔１８内の絶縁は、スペ
ーサ１６によって行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すようなテープ状導体において、セラミックス前駆体
を含む溶液を用い、この溶液中に浸漬したり、あるいは
この溶液をスプレーしたりして、導体部の表面に溶液を
塗布し、塗布後加熱分解してセラミックス皮膜を形成さ
せる方法では、エッジ部分での皮膜の厚みが薄くなった
り、あるいは逆に厚くなったりし、均一な厚みでセラミ
ックス皮膜を形成させることが困難であった。

【０００５】また、この材料を用いて絶縁したプリント
配線基板においては、金属芯プリント配線基板の微細化
に伴い、貫通孔を絶縁するためのセラミックス製スペー
サを小型化する必要を生じるが、このような従来の構造
のものでは、ある程度以下に小型化することが困難であ
り、製作工程上も作業性が悪く、高いコストになるとい
う問題があった。また、セラミックス前駆体の溶液を用
いる方法を適用しようとしても、従来の塗布による方法
では、貫通孔の内部において溶液がたれたり、あるいは
貫通孔のエッジの部分で溶液の塗布の厚みが薄くなった
り、あるいは厚くなったりして、均一に被覆することが
できないという問題を生じる。

【０００６】この発明の目的は、このような従来の問題
点を解消し、エッジ部を有する基材の外表面に、無機絶
縁層を均一に設けることのできる絶縁部材を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の絶縁部材は、
ゾルゲル法により調製された金属酸化物前駆体のゾルに
金属無機塩を添加し、この液中に基材を浸漬して、基材
を陰極として通電し、基材の外表面に金属酸化物前駆体
を付着させ、この付着物を加熱処理することによって、
無機絶縁層を形成することを特徴としている。

【０００８】この発明において、基材は、導電性および
コストの観点から、ニッケルもしくはクロムめっきを施
した、銅もしくは銅合金、鉄もしくは鉄合金、またはニ
ッケルもしくはニッケル合金であることが好ましい。

【０００９】無機絶縁層の基材に対する付着性を向上さ
せるために、基材の表面には、電気めっき法により酸化
クロム含有層が被覆されていることが好ましい。

【００１０】この発明においては、表面の平滑性向上お
よび絶縁性の向上のため、無機絶縁層の外表面に、さら
に第２の無機絶縁層を設けてもよい。この第２の無機絶
縁層としては、たとえば、加熱分解法によって形成する
絶縁層を用いてもよい。このような加熱分解法によって
形成する第２の無機絶縁層としては、有機金属ポリマー
、有機金属オリゴマーおよび有機金属モノマーのうちの
少なくとも１種を加熱分解して形成させることができる
。具体的には、金属アルコキシド、金属有機酸塩、ポリ
シラザン、ポリカルボシラン、およびポリボロシロキサ
ンなどが挙げられる。

【００１１】有機金属ポリマー、有機金属オリゴマーお
よび有機金属モノマーは、ハンドリング性および塗布に
適した粘度に調整するために、適当な有機溶媒で希釈し
てもよい。

【００１２】第２の無機絶縁層としては、シリカ、アル
ミナ、ジルコニア、窒化けい素、炭化けい素、窒化アル
ミもしくはこれらの混合体または部分安定化ジルコニア
などを用いることができる。

【００１３】第２の無機絶縁層として、特に厚い皮膜と
したい場合には、セラミックス微粒子を第２の無機絶縁
層中に分散させてもよい。

【００１４】

【発明の作用効果】この発明の絶縁部材では、無機絶縁
層として、ゾルゲル法により調製される金属酸化物前駆
体のゾルに金属の無機塩を添加し、この液中に基材を浸
漬し、基材を陰極として通電して、金属の外表面に金属
酸化物前駆体を付着させ、この付着物を加熱処理して形
成した無機絶縁層を用いている。通電させて、金属酸化
物前駆体微粒子を基材外表面に付着させているため、金
属酸化物前駆体の微粒子を電気泳動させ強制的に基材外
表面に付着させることができる。

【００１５】従来のスプレーまたは浸漬による塗布の方
法に比べると、付着させる微粒子の量を増加させること
ができ、かつ、付着量が基材の形状または場所に依存し
ない。従来の方法では、エッジの部分の付着の厚みが薄
くなる傾向があるが、この発明に従い電気泳動を利用し
て金属酸化物前駆体の微粒子を付着させれば、比較的付
着量の少ない場所に印加電圧が集中し、結果として、全
体に均一な厚みで付着させることができる。

【００１６】この発明におけるゾルゲル法は、Ｊｏｕｒ
ｎａｌ　　ｏｆ　　Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　
　Ｓｏｌｉｄｓ．１００（１９８８）５２６−５３０に
開示されているゾルゲル法と、以下の点で決定的に異な
る。

【００１７】ゾルゲル法により所望の皮膜を得る場合、
ゾル液の塗布および焼成により形成される。この発明で
は、基材を陰極としてゾル粒子を陰極表面に電気泳動せ
しめると同時にゾル粒子の水酸基部分のプロトンを水素
ガスとして還元し陰極金属と結合させる。いわゆる、電
気泳動とめっきを兼ね備えている。

【００１８】この発明におけるゾルゲル法では、ゾルの
電気泳動効率を増加させるために金属の無機塩を添加し
ている。これにより電気泳動効率が上昇し、より低い印
加電圧および／またはより短い通電時間で、金属酸化物
の前駆体微粒子を導体に付着させることができる。その
結果、厚いセラミックスの皮膜を形成させることができ
る。

【００１９】この金属の無機塩としては，アルミニウム
、マグネシウム、カリウム、およびジルコニウムの硝酸
塩、硫酸塩、塩化物および水酸化物からなる群から選択
される化合物の少なくとも１種を用いることができる。

【００２０】また、さらに無機絶縁層の厚みを大きくす
るためには、金属酸化物の前駆体ゾル中にセラミックス
の微粉末を混合してもよい。このようなセラミックス微
粉末としては、マイカ粉末、酸化けい素、窒化けい素、
炭化けい素、酸化アルミ、および窒化アルミからなる群
から選択される化合物の少なくとも１種を用いることが
できる。

【００２１】この発明において、絶縁部材のヒートサイ
クル等の耐熱性を向上させるためには、無機絶縁層と基
材との付着力を向上させることが好ましい。このような
付着力向上の目的で、基材の表面に、電気めっき法によ
り酸化クロム含有層を形成させてもよい。酸化クロム含
有層は、電気化学的方法によって形成することができる
。酸化クロム含有層を電気めっき法を用いて形成する場
合には、たとえば、クロム酸の水溶液に少量の有機酸を
添加したものを用いることができる。一般的に、クロム
めっきを行なう際に使用する電解浴としては、クロム酸
および硫酸を主体とするサージェント浴が知られている
が、この浴とは、以下の点において異なる。

【００２２】すなわち、電解浴中に混合する鉱酸は、電
気めっきの際にめっき表面上に生成する、酸化クロムを
溶解する働きがある。このため、このようなサージェン
ト浴では、表面の酸化クロムが溶解され、光沢状の金属
クロム層がめっきされる。

【００２３】酸化クロム含有層を形成するためには、こ
のような酸化クロムを溶解せずに、酸化クロムを優先的
にメッキさせることが必要である。このため、ここでは
、鉱酸の代わりに、有機酸を用いている。

【００２４】酸化クロム含有層は、エッジ部分にも均一
に形成され、かつ無機絶縁層ともよく付着する。付着性
をより向上させるためには、酸化クロム含有層の表面が
粗れた面であり、ビロード状であることが好ましい。こ
のため、一般に行われる光沢めっきとは処理電流密度を
異ならせることが好ましい。光沢めっきでは、処理温度
にもよるが、１０〜６０Ａ／ｄｍ２　の電流密度を使用
しているが、ここでは、１００〜２００Ａ／ｄｍ２　の
電流密度を使用することが好ましい。

【００２５】基材の外表面に形成した無機絶縁層が、軽
微な凹凸を生じることがある。このような凹凸が問題と
なる用途では、このような無機絶縁層の外表面に、さら
に、第２の無機絶縁層を形成することが好ましい。この
ような第２の無機絶縁層は、たとえば、有機金属ポリマ
ー、有機金属オリゴマーおよび有機金属モノマーのうち
の少なくとも１種を加熱分解することにより形成させる
ことができる。

【００２６】このような有機金属ポリマー、有機金属オ
リゴマーおよび有機金属モノマーとしては、金属アルコ
キシド、金属有機酸塩、ポリシラザン、ポリカルボシラ
ン、およびポリボロシロキサンなどがある。

【００２７】金属アルコキシドまたは金属有機酸塩の場
合には、加水分解反応および重縮合反応を行ない、ゾル
を調製して、塗布液として用いてもよい。この際に生成
する無機絶縁層は金属酸化物である。

【００２８】ポリシラザンを使用する場合には、加熱処
理を行なう雰囲気にもよるが、不活性雰囲気の場合は、
主として窒化けい素が得られ、酸化雰囲気の場合には酸
化けい素が主成分となる。

【００２９】ポリカルボシランおよびポリボロシロキサ
ンの場合は、加熱処理を行なう雰囲気にもよるが、不活
性雰囲気の場合は、主として炭化けい素が得られ、酸化
雰囲気の場合には酸化けい素が主成分となる。

【００３０】このような第２の無機絶縁層は、金属アル
コキシド、金属有機酸塩、ポリシラザン、ポリカルボシ
ラン、およびポロシロキサンの混合物であってもよい。

【００３１】また、第２の無機絶縁層の厚みを大きくし
たい場合には、第２の無機絶縁層中に、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、窒化けい素、炭化けい素、窒化アルミ
もしくはこれらの混合体または部分安定化ジルコニアの
微粒子を混合させることもできる。

【００３２】この発明の絶縁部材では、エッジ部も均一
な厚みで無機絶縁層を形成させることができる。このた
め、平角線材およびテープ状線材ならびに貫通孔を有す
るプリント配線基板などの絶縁部材に有効に用いること
ができる。

【００３３】

【実施例】

実施例１ （ａ）　　基材の準備 厚さ１．０ｍｍ、幅５．０ｍｍの平角銅線に電気めっき
によりクロムを１μｍ被覆した。

【００３４】（ｂ）　　金属酸化物層の形成ニッケルめ
っきを施した基材に金属酸化物層を以下のようにして形
成した。

【００３５】テトラエチルオルトシリケイト４モル％、
水４０モル％、エチルアルコール５６モル％の混合溶液
に、硝酸をテトラエチルオルトシリケイトのモル数に対
して１００分の１の量だけ滴下し、温度８０℃において
２時間反応させたゾルを調製した。この溶液１００ｍｌ
に対し硝酸アルミ６水和物を１０ｍｇ室温で混合し、電
解液を調製した。次に、以上のようにして調製した電解
液中で、上述した基材を陰極として、６０Ｖの直流電圧
を６０秒印加した。その後、電解液中から取り出したと
ころ、ゲルとして２０μｍ程度の白色の膜が生成してい
た。このゲルコーティングを行なった基材を、大気中１
５０℃で１０分間、さらに５７０℃で１０分間加熱を行
なった。

【００３６】得られた平角電線の断面を観察したところ
、シリコン−アルミナ複合膜がエッジ部にも均一に約１
５μｍ形成されていた。

【００３７】図１は、このようにして得られた平角電線
を示す断面図である。図１を参照して、平角銅線１のま
わりにはＮｉめっき層２が形成されており、Ｎｉめっき
層２のまわりに、シリカ−アルミナ複合層３がエッジ部
にも均一に形成されている。

【００３８】以上のようにして得られた平角電線の絶縁
破壊電圧を測定したところ、５００Ｖであった。大気中
６００℃で１時間加熱処理を行なっても、導体部および
絶縁皮膜には損傷は認められず、良好な耐酸化性を確認
した。

【００３９】実施例２ （ａ）　　基材の準備 厚さ０．５ｍｍ、１００×１００ｍｍの銅板に孔径０．
５ｍｍ、孔ピッチ１ｍｍの加工を行なった。次に、電気
めっきにより、ニッケルを３μｍ被覆した。さらに、ニ
ッケルめっきの外表面に酸化クロム含有層を以下のよう
にして形成した。

【００４０】電気めっき液として、無水クロム酸２００
ｇ／ｌ、氷酢酸６．５ｇ／ｌ、塩化ニッケル８０ｇ／ｌ
、硝酸ナトリウム５ｇ／ｌのものを用いた。めっき条件
は、導体を陰極として用い、浴温が４０℃、電流密度が
１００Ａ／ｄｍ２　、処理時間が２分間であった。この
ようにして、外表面に酸化クロム含有層を約１μｍの厚
みで形成した。

【００４１】（ｂ）　　金属酸化物層の形成テトラエチ
ルオルトシリケイト４モル％、水４０モル％、エチルア
ルコール５６モル％の混合溶液に、硝酸をテトラエチル
オルトシリケイトのモル数に対して１００分の１の量だ
け滴下し、温度８０℃において２時間反応させたゾルを
調製した。この溶液１００ｍｌに対し、硝酸アルミ６水
和物を３ｇ、硝酸マグネシウム９水和物を２．５ｇ、硝
酸カリウムを１ｇ室温で混合し、さらに公称粒径１４μ
ｍのマイカ粉末を５ｇ混合し電解液を調製した。

【００４２】次に、以上のようにして調製した電解液中
で、上述した（ａ）の基材を陰極として、４０Ｖの直流
電圧を３０秒印加した。その後、電解液から取り出した
ところ、２５μｍ程度の白色の膜が生成していた。

【００４３】このゲルコーティングを行なった基材を、
大気中１５０℃で１０分間、さらに５７０℃で１０分間
加熱することより、厚さ２０μｍのシリコン−アルミナ
−ポタジア−マイカ複合膜を形成した。この状態では、
マイカ粒子に起因すると判断される凹凸が絶縁基板表面
に観測された。

【００４４】次に、ポリボロジフェニルシロキサン（Ｓ
ｉＰｈ２　−Ｏ−ＢＯ２　）ｎ　をトルエンに溶解し、
４０重量％溶液とした。上記の絶縁基板をこの塗布溶液
に浸漬し、１ｍｍ／分の引上げ速度で絶縁基板を引き上
げた。 このようにしてコーティング溶液が外表面に塗布された
絶縁基板を、窒素雰囲気下、温度５００℃で１０分間加
熱する工程を施した。

【００４５】得られた絶縁基板の断面を観察したところ
、炭化けい素を主成分とする無機絶縁層が孔中および板
表面部分に均一に約２μｍ形成されていた。

【００４６】図２は、このようにして得られた絶縁基板
を示す断面図である。図２を参照して、銅板４のまわり
には、Ｎｉめっき層５が形成されており、Ｎｉめっき層
５のまわりに酸化クロム含有層６が形成されている。

【００４７】酸化クロム含有層６のまわりにはシリカ−
アルミナ−ポタジア−マイカ複合層７が均一な厚みで形
成されている。このシリカ−アルミナ−ポタジア−マイ
カ複合層７のまわりには炭化けい素層８が形成されてい
る。

【００４８】上記の絶縁基板の両面に銀ペーストを塗布
し、導体と銀ペースト間の絶縁破壊電圧を測定したとこ
ろ、６００Ｖであり、また表面の凹凸も消失していた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す断面図である。

【図３】従来の無機絶縁テープ状線材を示す断面図であ
る。

【図４】従来の金属芯プリント配線基板を示す断面図で
ある。

【図５】従来の金属芯プリント配線基板を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１　　平角銅線 ２　　Ｎｉメッキ層 ３　　シリカ−アルミナ複合層 ４　　銅板 ５　　Ｎｉめっき層 ６　　酸化クロム含有層 ７　　シリカ−アルミナ−ポタジア−マイカ複合層８　
　炭化けい素層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電材料より形成され、エッジ部を有
   する基材の外表面に無機絶縁層を設けた絶縁部材であっ
   て、ゾルゲル法により調製される金属酸化物前駆体のゾ
   ルに金属の無機塩を添加した液中に、前記基材を浸漬し
   、前記基材を陰極として通電して、前記基材の外表面に
   前記金属酸化物前駆体を付着させ、この付着物を加熱処
   理することによって、前記無機絶縁層が形成されている
   ことを特徴とする、絶縁部材。
2. 【請求項２】　　前記基材が、ニッケルもしくはクロム
   めっきを施した、銅もしくは銅合金、鉄もしくは鉄合金
   、またはニッケルもしくはニッケル合金である、請求項
   １に記載の絶縁部材。
3. 【請求項３】　　前記基材には、電気めっき法により酸
   化クロム含有層が被覆されている、請求項１に記載の絶
   縁部材。
4. 【請求項４】　　前記無機絶縁層の外表面に、加熱分解
   法によって形成する第２の無機絶縁層をさらに設ける、
   請求項１に記載の絶縁部材。
5. 【請求項５】　　前記第２の無機絶縁層が有機金属ポリ
   マー、有機金属オリゴマーおよび有機金属モノマーのう
   ちの少なくとも１種の加熱分解法によって形成されたも
   のである、請求項４に記載の絶縁部材。
6. 【請求項６】　　前記第２の無機絶縁層が、シリカ、ア
   ルミナ、ジルコニア、窒化けい素、炭化けい素、窒化ア
   ルミ、または部分安定化ジルコニアを含む、請求項４に
   記載の絶縁部材。
7. 【請求項７】　　前記第２の無機絶縁層が、セラミック
   ス微粒子を含む、請求項４に記載の絶縁部材。