JPH0799000B2 - アルミニウム合金への絶縁膜の形成方法 - Google Patents

アルミニウム合金への絶縁膜の形成方法

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JPH0799000B2 JP2560287A JP2560287A JPH0799000B2 JP H0799000 B2 JPH0799000 B2 JP H0799000B2 JP 2560287 A JP2560287 A JP 2560287A JP 2560287 A JP2560287 A JP 2560287A JP H0799000 B2 JPH0799000 B2 JP H0799000B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はアルミニウム合金特にアルミニウム合金製の印
刷配線基板への絶縁膜の形成方法に関する。
(従来の技術) 従来より,高放熱特性を要求される混成集積回路用絶縁
基板の製造法として,アルミニウム又はアルミニウム合
金の表面に陽極酸化処理により酸化皮膜を形成する方法
が知られている。
しかしここで形成される酸化皮膜は一般に多孔質であ
り,高い湿度雰囲気下では耐電圧が低下するため,第1
次陽極酸化の後,アルミン酸イオン含有溶液中で化成し
て酸化膜のバリヤ層を厚くすると共に酸化膜中のポアに
アルミニウムの水酸化物を充填する第2次陽極酸化を施
すことが知られている(特開昭61-154095号公報)。
しかしながら、上記2次陽極酸化処理を施してもまだ時
として高湿度雰囲気下で絶縁性が低下することがあっ
た。例えば,上記2次陽極酸化処理を施した酸化膜は撥
水性が十分でないため,高い湿度雰囲気下において,充
填されずに残った孔に水分が凝縮して絶縁性,特に耐電
圧が低下する問題があった。そこでこの水分がポーラス
層中内に凝縮するのを防ぐために,チタネート,シリ
ケート系等の有機カップリング剤を使用して撥水生を与
える方法(特開昭61-52369号公報)あるいは,脂肪酸
塩,例えばオレイン酸ナトリウム水溶液中で封孔処理し
て撥水生を与える方法が知られている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記の方法では高価なカップリング剤を
使用しなければならず,陽極酸化工程の後,別工程でカ
ップリング剤を塗布しなければならないという問題があ
る。また上記の方法で用いる封孔処理は通常60〜70℃
以上の高温水溶液で行なう必要があり,一般にこの様な
封孔処理を施した陽極酸化皮膜は,耐熱性が低下するた
め,その後印刷配線工程中に加熱操作を受けた場合にク
ラックが入り,絶縁性が大幅に低下してしまうという問
題があった。
本発明は上記従来技術の問題点を解消したアルミニウム
合金への絶縁膜の形成方法を提供することを目的とす
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は,アルミニウム合金を陽極酸化する方法におい
て,陽極酸化膜を有するアルミニウム合金を,陽極酸化
の電解液として一分子内に炭素を6〜18有する脂肪酸の
アンモニウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩のうちの
少なくとも一種を含有する脂肪酸塩含有溶液を用いて陽
極酸化処理することを特徴とするアルミニウム合金への
絶縁膜の形成方法である。前記酸化膜のバリヤ層を厚く
するとともに前記酸化膜のポアに脂肪酸又は脂肪酸のア
ルミニウム塩を充填することにより、上記目的が達成さ
れる。
(好適な実施の態様) 本発明におけるアルミニウム合金は,少なくともアルミ
ニウムを含有するものであれば良くアルミニウムのみか
ら成るものでも良く,また不純物として又は必要に応じ
て他の元素を含有するものでも良い。アルミニウム合金
(以下,Al合金という。)の形状は特に限定されず,印
刷配線基板とする場合においてもその形状は板状,塊
状,いずれでもよく,その表面の少なくとも一部に印刷
配線する個所を有するものであれば良い。以下このAl合
金に絶縁膜を形成する方法について詳細に説明する。
まず第1次の陽極酸化工程として,Al合金を酸性溶液に
接触させ,印刷配線基板の場合にはAl合金の印刷配線す
べき個所および周辺部を酸性溶液に接触させ,陽極酸化
皮膜を形成する。使用する酸性溶液は有機系酸性物質,
無機系酸性物質いずれでも良い。有機系酸性物質の具体
的なものとしては,シュウ酸,マロン酸等,無機系酸性
物質では,硫酸,クロム酸,リン酸等が使用できる。酸
性溶液の濃度,印加電圧,電流密度等の陽極酸化処理条
件は公知の一般的条件が用いられる。
形成する酸化皮膜の厚さは,絶縁特性の内でも特に絶縁
破壊電圧を左右するため,耐電圧1000V以上の基板を作
成するには30μm以上の膜厚が望ましい。得られる酸化
膜の構造は,第1図に示すように表面から微細な穴を有
するポーラス層3と,該ポーラス層とAl合金1との間に
あるバリヤ層2とからなるものである。バリヤ層の厚さ
は約0.02〜0.05μm程度で,極く薄いものである。
次に,第2次の陽極酸化工程として,上記陽極酸化膜を
有するAl合金を脂肪酸塩を含有する水溶液と接触させ,
電極との間に電圧を印加する。脂肪酸塩を含有する溶液
の脂肪酸塩には一分子内に炭素を6〜18有する脂肪酸の
アンモニウム塩,ナトリウム塩及びカリウム塩の水溶性
の塩のうちの少なくとも一種を用いるより具体的にはカ
プリル酸(C8),ペラルゴン酸(C9),パルミチン酸
(C16)等の飽和脂肪酸,オレイン酸(C18)等の不飽和
脂肪酸のアンモニウム塩,ナトリウム塩,カリウム塩が
挙げられる。炭素数が5以下では二次電解を行なっても
撥水生の付与を容易でなく,炭素数が19以上では脂肪酸
塩の溶解度が小さくなるためあまり好ましくない。な
お,脂肪酸の炭素数が多くなると水への溶解度は小さく
なり,水溶液はエマルジョンとなることがあるが,この
場合でも第2次陽極酸化工程を施すことができる。溶液
の濃度は0.005〜0.1モル/lの範囲がバリヤ層の安定成長
の点から望ましい。処理温度は皮膜の耐熱性が低下しな
い様に70℃以下,できれば室温程度で行なうことが好ま
しい。70℃を越えると皮膜の水和が進みすぎ,加熱の際
にクラックが入り易くなり,絶縁性が低下することがあ
る。
陽極酸化膜を有するAl合金と電極間に印加する電圧は20
0〜500V程度で酸化膜の絶縁破壊の生じない程度に,バ
リヤ層の成長とともに高くするのが良い。
第2次陽極酸化工程では,酸化膜のバリヤ層の下に,さ
らに新たな酸化アルミニウムのバリヤ層を堆積させて,
該バリヤ層2の厚さを増す。この時バリヤ層の厚さは,
印加電圧1Vについて約10Åずつ厚くなる。さらに溶液中
の脂肪酸塩は電解により加水分解して脂肪酸となり,さ
らに一部は脂肪酸のアルミニウム塩として生成し,ポー
ラス層3の表面を覆い,ポーラス層中のポア4を充填す
る。しかし酸化膜のポーラス層自体の厚さは増加しな
い。
以上のようにして得られる絶縁膜は,第1図に示すよう
に厚く,しかも緻密なバリヤ層2と,表面のポア4が撥
水性を有する脂肪酸又は脂肪酸のアルミニウム塩で充填
されたポーラス層3とからなる。
(実施例) 以下,本発明の実施例を説明する。
実施例1〜5及び比較例1〜2 まず,大きさ50mm×50mm,厚さ1.0mmのアルミニウム板
(JIS A1070材)を用意し,これを濃度5wt%のシュウ酸
水溶液に浸漬し,アルミニウム板と別に用意した電極間
にアルミニウム板がアノードとなる様に電圧を印加し
た。通電条件は3A/dm2の定電流(電圧50〜60V)とし,
この条件で50分間第1次陽極酸化工程を施し,アルミニ
ウム板の表面に酸化膜を形成した(膜厚40μ)。次に該
アルミニウム板を第1表に示す浴温25℃の脂肪酸塩の0.
075モル/lの水溶液に浸漬し,上記と同様の極性電圧を
印加し,第1表の実施例1〜5に示す電流密度,通電時
間で第2次陽極酸化処理を,印加電圧が400Vに上昇する
まで続けバリヤ層の厚さを約0.4μm増加させ,本実施
例1〜5の方法による印刷配線用基板(No.1〜5)を得
た。
上記の印刷配線用基板を,温度60℃,相対湿度95%の空
気中に100時間放置したのち,該基板上の酸化膜の電気
絶縁性を調査した。その結果,第1表の耐電圧の欄に示
した電圧まで,絶縁破壊は生じなかった。
なお,第1表中の比較例1は第2次陽極酸化工程を施さ
なかったものであり,また比較例2は,第2次陽極酸化
工程をアルミン酸ナトリウム0.03モル/lの水溶液中で印
加電圧500Vで行なったものである。
比較例1による基板の耐電圧は本発明の実施例1〜5に
よる基板の耐電圧よりはるかに低く,比較例2による基
板においても1000Vにすぎなかった。
実施例6及び比較例3 実施例1〜5と同様のアルミ板を用い,同一条件で第1
次陽極酸化工程を施し,膜厚40μmの酸化皮膜を生成し
た。次に浴温25℃のオレイン酸ナトリウムの0.0075モル
/l水溶液に浸漬し,2mA/cm2の電流密度で最終化成電圧が
400Vまで第2次陽極酸化工程を施しバリヤ層の厚さを約
0.4μm増加させた(実施例6)。
一方,第2次陽極酸化工程を施す代りに膜厚40μmの第
1次陽極酸化工程を施したアルミ板をオレイン酸ナトリ
ウムの0.0075モル/lの水溶液で70℃×10分の封孔処理を
行なった(比較例3)。
次に実施例6及び比較例3の方法による基板試料を150
℃×2hr大気中で加熱したところ比較例3による基板試
料には多数のクラックが入っていた。その後両試料を実
施例1〜5と同一条件で耐湿試験を行い,絶縁破壊電圧
を測定したところ,実施例6による基板では1800Vであ
ったのに対し比較例3による基板で700Vにすぎなかっ
た。
(発明の作用及び効果) 本発明による二次陽極酸化処理工程を施したポーラス層
は,脂肪酸又は脂肪酸のアルミニウム塩で充填され,表
面が覆われているため,撥水性を有しており,水等の湿
度を内部に吸収することが少ない。したがって高湿度雰
囲気下で耐電圧が低下することがない。
さらにまた,表面へ撥水性が与えられていることは,上
記酸化膜を形成した後,該表面上に導体を形成する際に
望ましいことである。例えば,Cu,Ag,Ni等の導体回路を
湿式のめっき法によって該酸化膜の上に形成する際,め
っきが不必要な部分において,めっき液が浸入して,絶
縁性が低下するに虞れがない。また,形成された導体上
をハンダで濡らすことが,回路形成上必要な場合におい
て、撥水生がハンダ付け不要な部分にあれば,ハンダフ
ラックスが基板に侵入して,残存し,絶縁特性が低下す
ることも防ぐことができる。
さらに本発明により形成された絶縁膜は,温水による封
孔処理を施していないため,熱ひずみに対する応力が吸
収されやすく,耐熱性が高い。したがって印刷配線を行
なう場合,絶縁膜の形成後,導体の焼成工程や溶融はん
だ付け工程等の際に,基板が加熱された時,クラックが
入り絶縁性を低下することが無い。
なお本発明の絶縁膜の形成方法の適用は,単に印刷配線
基板の絶縁膜の形成に限定されるものでは無く,その他
への応用,例えば高湿度下における絶縁性の確保が要求
されるアルミニウム又はアルミニウム合金線の絶縁被覆
にも応用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の絶縁膜の形成方法によりアルミ板に形
成された絶縁膜を模式的に表わす断面図である。 1……アルミ板,2……バリヤ層,3……ポーラス層,4……
脂肪酸又は脂肪酸塩の充填物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 憲一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 石井 正己 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 竹本 修一 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 藪野 良平 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−68934(JP,A) 特開 昭51−86039(JP,A) 特開 昭50−68934(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム合金を陽極酸化する方法にお
    いて、陽極酸化膜を有するアルミニウム合金を、陽極酸
    化の電解液として一分子内に炭素を6〜18有する脂肪酸
    のアンモニウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩のうち
    の少なくとも一種を含有する脂肪酸塩含有溶液を用いて
    陽極酸化処理することを特徴とするアルミニウム合金へ
    の絶縁膜の形成方法。
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