JPH0927664A - 金属ベースプリント配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁信頼性とくに高温高湿雰囲気下での絶縁
耐久性が向上し、かつ、金属箔の密着力が十分に大きい
金属ベースプリント配線基板を提供する。 【構成】 金属板１３の少なくとも一方の面に、絶縁層
１４を介して金属箔１２を貼り合わせてなり、該金属箔
１２はエッチング加工によってパターン化されている金
属ベースプリント配線基板１１において、エッチング加
工によって形成された金属箔１２の端部１２ａの絶縁層
１４に貼り合わされる側の角度を９０゜を越えて１４０
゜未満にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器分野で使用さ
れる金属ベースプリント配線基板に関し、特に使用環境
の悪い場合にも高電圧耐久性に優れた金属ベースプリン
ト配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属ベースプリント配線基板は、
アルミニウム，銅，鉄などの金属板をベースとし、その
片面または両面に、熱伝導性を改善した絶縁層を介して
銅箔などの金属箔を貼り合わせて回路導体を形成したも
ので、ベースである金属板の熱伝導性を利用して放熱性
を高め、パワートランジスタ等の発熱の大きい部品を実
装できるようにしたものである。このような金属ベース
プリント配線基板はハイパワーの電源機器に使用される
ケースが多く、必然的に高電圧通電時の耐久性に対する
要求も高くなっている。

【０００３】このような金属ベースプリント配線基板
は、従来１００Ｖ程度の比較的低電圧用途に用いられて
いたが、最近では８００Ｖ以上の高電圧が常時印加され
る用途に使用される場合がある。金属ベースプリント配
線基板は高放熱性が要求されるため、約２００μｍ以下
の薄い絶縁層が設けられるケースが多く、その厚さで常
時８００Ｖの電圧に耐える必要がある。また、電子機器
分野では高温高湿の環境試験なども要求されている。一
般に、樹脂絶縁層材料では、膜厚にもよるが、数百Ｖか
らコロナが発生し、これ以上の電圧を印加し続けると絶
縁特性が劣化し、短時間で破壊に至ることが知られてい
る。そこで、薄膜でありながら数百Ｖ以上の高電圧に耐
えられる、また、高温高湿の環境下においても数百Ｖ以
上の高電圧に耐えられる耐電圧特性の優れた金属ベース
プリント配線基板が熱望されていた。

【０００４】なお、従来の銅箔を金属箔として使用した
プリント配線基板において回路を形成する場合、銅箔上
にフォトレジストの層を形成し、露光・現像により任意
のパターンを作成した後、エッチング液で不要な銅箔を
溶解させる方法が一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４は、金属ベースプ
リント配線基板１（銅箔２／絶縁層４／アルミ板３）の
銅箔２とアルミ板３の間に電圧を印加した場合の電位分
布を示す図である。図４からわかるように、エッチング
加工によりパターン化した回路を構成する銅箔２の端部
に近い絶縁層部分４ａに電界が集中している。従って、
特に環境的に厳しい条件（例えば高温高湿）で課電した
場合などは、この絶縁層部分４ａで放電をおこしやすい
状態になっており、絶縁信頼性（耐電圧特性）の点で問
題となっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点に鑑み、基本的に耐電圧特性を左右する要因を追求
し、電界集中を緩和させる方法を種々検討した結果、本
発明に至ったものである。即ち、本発明は、金属板の少
なくとも一方の面に、絶縁層を介して金属箔を貼り合わ
せてなり、該金属箔はエッチング加工によってパターン
化されている金属ベースプリント配線基板において、エ
ッチング加工によって形成された金属箔の端部の絶縁層
に貼り合わされた側の角度が９０゜を越えて１４０゜未
満であることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明は、新しい実験的知見に基づくものであ
る。即ち、図１に示すように、、金属ベースプリント配
線基板１１（金属箔１２／絶縁層１４／金属板１３）に
おいて、エッチング加工によって形成された金属箔１２
の端部１２ａの絶縁層１４に貼り合わされる側の角度α
が９０゜を越えて１４０゜未満にすると、金属箔１２の
端部１２ａに接している絶縁層部分１４ａにおける電界
集中が緩和され、この部分での放電がおこりにくくな
り、絶縁信頼性（耐電圧特性）が格段に向上する。ここ
で、上記角度αを９０゜を越えて１４０゜未満にした理
由は次の通りである。即ち、上記角度が９０゜以下であ
る場合は、金属箔端部１２ａに接している絶縁層部分１
４ａに電界が集中しやすくなり、特に高温高湿条件下で
はこの部分での放電が起こり易くなり絶縁信頼性（耐電
圧特性）の点で問題がある。また、上記角度が１４０゜
以上である場合は、金属箔１２と絶縁層１４の密着力が
低下してしまうという不具合が生じるからである。な
お、回路密度を上げるために、金属箔１２をファインピ
ッチにエッチングした場合（線幅１００μｍ以下）に
は、上記角度が９０°を越えて１１０°未満であること
が望ましい。

【０００８】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。本実施例の金属ベースプリント配線基板は、ベア
ボードとして、厚さ１ｍｍのアルミ板上に、厚さ８０μ
ｍの絶縁層と厚さ３５μｍの銅箔を順次積層したもの
（以降、ベアボードＡと称する）を用いた。絶縁層とし
ては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエ
ポキシ（株）製Ｅ８２８）に硬化剤としてジシアンジア
ミド（油化シェルエポキシ（株）ＤＩＣＹ−７）を５ｐ
ｈｒ（per hundred ｒesin: 樹脂100gに対してＤＩＣＹ
−７を5g）配合し、熱伝導性を向上させるために結晶性
シリカ（（株）龍森製ＶＸ−ＳＲ）を固形分の７０ｗｔ
％となるように配合し、三本ロールにて混合したものを
用いた。銅箔に上記絶縁層をコンマコーター等で塗工
し、連続炉にて仮硬化を行い、接着剤付き金属箔（プリ
プレグと称す）を作製した。この接着剤付き銅箔プリプ
レグを任意の大きさに切り抜いて、接着剤塗工面とアル
ミ板を合わせて、真空プレスにて１６５℃、６０分、４
０ｋｇ／ｃｍ2 で一体化し、ベアボードＡを得た。

【０００９】実施例１ 図２に示すように、上記ベアボードＡを用い、銅箔２２
上でフォトレジストを現像・エッチングして直径２０ｍ
ｍφのレジスト層２５を形成する。次いで、アルミ板２
３側をフィルム等で保護した後に、塩化第二鉄溶液等を
用いて銅箔２２をエッチングする。（この際、エッチン
グによりパターン化された銅箔２２の端部２２ａの絶縁
層２４に接する部分の角度αはほぼ９０゜になるように
エッチング加工されている。） その後、エッチング加工された配線板のアルミ板２３側
を加熱しながら、エッチング液に再び浸漬する（あとエ
ッチング）。この時、上記角度αが９０゜を越え、か
つ、１４０゜未満の形状となるように、エッチング条件
（エッチング液濃度、エッチング温度、ベアボードＡの
加熱条件など）をコントロールする。

【００１０】実施例２ 回路を形成する金属箔として、エッチング液に溶解しや
すい金属（イオン化傾向の大きい亜鉛）と比較的溶解し
にくい金属（銅）のクラッド材を用いる。図３に示すよ
うに、３０μｍ厚の銅層３１と、５μｍ厚の亜鉛層３２
からなる金属クラッド材を金属箔３３として用いて、溶
け安い亜鉛層３２側を絶縁層２４と接着させてベアボー
ドとする。この金属箔３３上に、フォトレジストを現像
・エッチングして直径２０ｍｍφのレジスト層を形成す
る。次いで、アルミ板２３側をフィルム等で保護した後
に、塩化第二鉄溶液等を用いて金属箔３３をエッチング
する。この時、亜鉛層３２が銅層３１よりもエッチング
され易いので、エッチング加工によってパターン化され
た亜鉛層３２の端部３２ａの絶縁層２４に接する部分の
角度αが９０゜を越え、かつ、１４０゜未満の形状とな
るようにエッチングを行うことができる。

【００１１】実施例３ 前記ベアボードＡを用いて、銅箔上にフォトレジストを
現像・エッチングして直径２０ｍｍφのレジスト層を形
成し、アルミ板をフィルム等で保護した後に銅箔を塩化
第二鉄溶液等を用いて通常のエッチングを行う。（この
際、銅箔は絶縁層に対してほぼ９０゜にエッチング加工
されている。） その後、銅箔側を＋とし、アルミ板側をアースとして電
位（２〜１００Ｖ程度が望ましい）を加えた状態でエッ
チングを行う（あとエッチング）。この際、銅箔端部近
傍の絶縁層に電界集中が生じているので、銅箔端部の溶
解速度が速くなり、エッチング加工によってパターン化
された銅箔端部の絶縁層と接した部分のなす角度αが９
０゜を越え、かつ、１４０゜未満の形状とするようにエ
ッチングされる。

【００１２】比較例１ 実施例１において、「あとエッチング」を行わないもの
を作製する。（但し、角度αは９０゜を越えない形状に
なっている。）

【００１３】比較例２ ベアボードＡを用いて、直径２０ｍｍφにフォトレジス
トを現像・エッチングして、銅箔を塩化第二鉄溶液にて
エッチングさせる。この時、絶縁層に接している銅箔部
分の直径が約２１ｍｍφとなるようにエッチングする。
従って、銅箔端部が絶縁層側においてなす角度αは９０
゜を越えない形状になっている。

【００１４】比較例３ ベアボードＡを用いて、銅箔上にフォトレジストを現像
・エッチングして直径２０ｍｍφのレジスト層を形成
し、アルミ板をフィルム等で保護した後に前記銅箔を塩
化第二鉄溶液等を用いて通常のエッチングを行う。（こ
の際、銅箔は絶縁層に対してほぼ９０゜にエッチング加
工されている。） その後、エッチング加工された配線板のアルミ板側を加
熱しながら、エッチング液に再び浸漬する（あとエッチ
ング）。この時、銅箔端部が絶縁層側においてなす角度
αが１４０゜を越える形状とするように、エッチング条
件（エッチング液濃度、エッチング温度、ベアボードＡ
の加熱条件など）をコントロールする。

【００１５】以上、実施例１、２、３及び比較例１、
２、３で得られた金属ベースプリント配線基板を、８５
℃、８５％の相対湿度の雰囲気において、パターンを形
成した銅箔側を＋，アルミ板側を−として、１０００Ｖ
の電圧を印加して絶縁破壊に至るまでの時間を測定し
た。更に、銅箔を１ｍｍ幅にエッチングを加工を行い、
引き剥がした銅箔が絶縁層と常に９０°の角度をなすよ
うにして、長手方向に５０ｍｍ／分の速度で引っ張り、
ピール測定法により密着力を測定した。以上の測定結果
を表１に示す。

【００１６】

【００１７】表１から明らかなように、本発明の実施例
１〜３の金属ベースプリント配線基板は、高温高湿雰囲
気下（８５℃８５％１０００Ｖ）での絶縁信頼性におい
て、いずれも２０００時間以上の耐久性を有する。これ
に対して、絶縁層側の金属箔端部のなす角度が９０゜を
越えない場合は、比較例１、２に示されるように、２０
００時間の絶縁耐久性を持たず、絶縁信頼性の点で劣る
ものであった。また、この角度が１４０°以上になる
と、比較例３に示すように、金属箔と絶縁層の密着力が
実施例に比べて低下する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属板の少なくとも一方の面に、絶縁層を介して金属箔を
貼り合わせてなり、該金属箔はエッチング加工によって
パターン化されている金属ベースプリント配線基板にお
いて、エッチング加工によって形成された金属箔の端部
の絶縁層に貼り合わされた側の角度が９０゜を越えて１
４０゜未満であるため、絶縁信頼性とくに高温高湿雰囲
気下での絶縁耐久性が向上し、かつ、金属箔の密着力が
十分に大きい金属ベースプリント配線基板を得ることが
できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる金属ベースプリント配線基板の
断面説明図である。

【図２】本発明にかかる金属ベースプリント配線基板の
一実施例の作製工程の説明図である。

【図３】他の実施例の断面図である。

【図４】金属ベースプリント配線基板（銅箔／絶縁層／
アルミ板）の銅箔とアルミ板の間に電圧を印加した場合
の電位分布を示す図である。

【符号の説明】

１１ 金属ベースプリント配線基板 １２、３３ 金属箔 １２ａ、２２ａ、３２ａ端部 １３ 金属板 １４、２４ 絶縁層 １４ａ 絶縁層部分 ２２ 銅箔 ２３ アルミ板 ２５ レジスト層 ３１ 銅層 ３２ 亜鉛層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の少なくとも一方の面に、絶縁層
   を介して金属箔を貼り合わせてなり、該金属箔はエッチ
   ング加工によってパターン化されている金属ベースプリ
   ント配線基板において、エッチング加工によって形成さ
   れた金属箔の端部の絶縁層に貼り合わされた側の角度が
   ９０゜を越えて１４０゜未満であることを特徴とする金
   属ベースプリント配線基板。