JPS58215089A - 無機質絶縁層を有する金属芯材電気絶縁基板 - Google Patents

無機質絶縁層を有する金属芯材電気絶縁基板

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JPS58215089A
JPS58215089A JP9909182A JP9909182A JPS58215089A JP S58215089 A JPS58215089 A JP S58215089A JP 9909182 A JP9909182 A JP 9909182A JP 9909182 A JP9909182 A JP 9909182A JP S58215089 A JPS58215089 A JP S58215089A
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JP
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metal
weight
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insulating layer
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JP9909182A
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新田 克典
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Risho Kogyo Co Ltd
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Risho Kogyo Co Ltd
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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】 この発明は、熱放散性、耐熱性、耐電圧特性か優れ、特
に機械加工性の良好な無機質電気絶縁層を有するプリン
ト配線用の金属芯材電気絶縁基板に関するものである。
従来、電力制御素子(パワーデバイス)を含む混成集積
回路のように、発熱を伴う回路基板としては、アルミニ
ウム板、鉄板のような金属板の表面を化学的に活性化し
、これに各種合成樹脂層を積層し、さらにこの層の上に
、銅箔のような金属箔をΦねで、これを加熱加圧して一
体化するか、または、予め合成樹脂層を積層した金属箔
を、表面処理をした金属板上に重ねて、加熱加圧して一
体化したものか多く使用されている。しかし、このよう
な回路基板は、絶縁層か合成樹脂であるために熱放散性
、耐熱性等か不充分であり、基板の加工時または使用時
の機械的もしくは熱的衝撃によって、樹脂層か剥離して
電気絶縁性を損うこともしはしはある。また、金属板と
金属箔とを加熱加圧して一体化するとき、両者間に挾ま
っている合成樹脂か流れ出たりして、絶縁層となるべき
合成樹脂層の厚さが不均一になりやすく、また、亀裂か
入りやすくなって、耐電圧特性等に対する回路基板とし
ての信頼性か著しく低下するという欠点かある。したが
って、このような欠点を数群するだめに、合成樹脂から
なる絶縁層に、カラス織布もしくはガラス不織布のよう
なカラス製基−材を介在させた回路基板が開発されたか
、このような基板は、絶縁層の亀裂、剥離、厚さの不均
一等の発生防止の上では数群されるものの、熱放散ヰま
たは耐熱性についてはほとんど数群されない。そこで、
熱放散性向上のために、合成樹脂絶縁層の中へ熱伝導性
の良好な無機質充填材を混入させるという方法も試みら
れているが、有機質材料を用いることによって熱放散性
や耐熱性か阻害されるという欠点はどうしても回避する
ことかできなかった。そこで、アルミナを始めとする酸
化物系、さらに最近では非酸化物系のセラミックス基板
か使われているが、これら基板は、熱放散性、耐熱性は
向上しても、酸化物セラミックスにおいては機械加工性
か難しく、耐衝撃性か悪く、また大形□ 基板の製作が困難であって、製造原価も高くなるし、一
方、非酸化物セラミックスの中には機械加工性のよいも
のもあるか、金属との濡れか悪くて回路形成か容易でな
く、大形基板の製作かできす、原価高となるなど多くの
欠点かある。また、−Sには金属板にほうろう層を形成
しようとする試みもあるが、この基板は機械加工か困難
で、耐衝撃性も耐電圧特性も低く、はうろう層表面が波
を打った状態になりやすい等の欠点かあって、決して満
足すべきものであるとはいえない。
この発明は、このような現状に着目してなされたもので
あって、金属板の少なくとも片面に、フリットもしくは
低融点金属酸化物100ffi量部に対し、雲母族化合
物1種以上を5〜100重量部と金属酸化物、金属窒化
物もしくは金属炭化物の1種り、上を3〜100重量部
とを含有している混合物を塗着し、これを焼成して無機
質電気絶縁層とした後、さらにこの層の上に、前記フリ
ットもしくは低融点金属酸化物よりも融点の低いフリ゛
ントもしくは低融点金属酸化物100煩量部に対し、雲
母族化合物1種以上を5〜100車量部と金属酸化物、
金舅窒化物もしくは金属炭化物の1種以−ヒを3〜10
0重量部含有している混合物を霊着し、これを再び焼成
して複数の絶縁層を形成させたか、または、さらにこの
層の上に電気導体層を設けたことを特徴とする無機質絶
縁層を有する金層芯材電気絶縁基板を提供するものであ
る。以下にその詳細を述へる。
まず、この発明の金属板とは、たとえはアルミニウム板
、鉄板もしくはステンレス鋼板なとてあって、その少な
くとも片面に塗着する混合物は、フリットもしくは低融
点金属酸化物と雲母族化合物と金属酸化物、金属窒化物
もしくは金属炭化物からなり、フリットおよび低融点金
属酸化物については、既に多くの組成が公知となってい
て、特に限定する必要はないか、金属板の融点より低融
点であることは当然のことながら必要である。金属酸化
物、金属窒化物もしくは金属炭化物については、酸化へ
リリウム、マグネシア、アルミナ、7リカ、窒化ホウ素
、窒化アルミニウム、炭化ティ素等の熱伝導性のよい金
属化合物の中から1種以上を選択使用すればよい。ここ
で、雲母族化合物は次式で示される。すなわら、 X”2(3) Z4010 (OH・F)2「Xはに、
Na、Caなと、Yは4・へ1、Mg 、  ト’e 
すど、Z 4 ハA I S + 3、A I 2 S
 + 2、AI 3S + す(!:’ ] テアリ、
これらのうらの1種以上が適宜選択されるが、具体的に
は白雲母〔K、・〜I□At S i30.o(OH、
F )、、 〕や金雲母[KMg3AI S i30.
o(OH、F ) ]等カ’i マしく、また8 00
 ℃以上の温度で焼成する必要のあるときには、耐熱性
のあるフッ素金雲母やフッ素四ティ素雲母を選ぶことが
好ましい。
なお、雲母族化合物の添加量は、フリットもしくは低融
点金属酸化物100重量部に対し−C15〜100束量
部か適当である。なぜならば、雲母族化合物か100重
量部を越える多量になると、機械加工性は良好であるも
のの、得られるものは無機質電気絶縁層の耐電圧特性は
大幅に低下己一方、5重量部よりも少量になると、良好
な機械加工性か得られないからである。また、熱伝導性
を与える金属酸化物、金属窒化物もしくは金舅炭化物の
添加量は、7リツトもしくは低融点金属酸化物100重
量部に対して、3〜】oo=it部が望ましい。なぜな
らば、100重量部を越える多量になると、?縁層の耐
電圧が低下するとともに、絶縁層の平滑性か損われ、一
方、3車量部よりも少量では、熱伝導性を向上させる効
果が期待てきないからである。
以上述べたような無機質混合物を、金属U’Q表面に恋
着するためには、金属板表面を予め清浄にしておくこと
は当然望ましいことであり、その而」−に、エアスプレ
ー法、静電ゲス法、粉体ゲス法、電着壁装法などの通常
用いられる方法によって宰布すれはよい。また、索布さ
れた無機質混合物を、芯材である金属板の融点以下で、
しかも無機質M合物中の主たる成分(すなわら、フリッ
トもしくは低融点金属酸化物)の融点以上の温度(通帛
500〜1500℃)で焼成する。この際、金属板と無
機質層との膨張収縮率の差による反り発生防止と無機質
絶縁層に平滑性を与えるために、金属板と無機質絶縁層
との膨張係数に差のあるときは、40〜100KL9/
cJ程度の加圧下で融る−させるとよい。
このようにして金属板の少なくとも片面にゲ着および融
着して形成された無機質電気絶縁層の上に、耐1記フリ
1ントもしくは低融点金属酸化物よりも融点の低いフリ
ットもしくは金属酸化物と雲母族化合物と金属酸化物、
金属窒化物もしくは金属炭化物との混合物を兜着し、こ
れをさらに焼成する。これに添加する雲母族化合物も熱
伝導性のよい金属化合物も、さらに、これ等の混合割合
、常着方法、焼成条件等も特に異なるものではないが、
無機質電気絶縁層を複数回にわたって形成することによ
って、耐電圧特性を著しく向上させることかできるので
ある。
以上てこの発明の無機質絶縁層を有する金属芯材電気絶
縁基板は形成されるか、この基板上には、たとえは、金
、銀、銅、錫、アルミニウム等の金属線や箔を溶着させ
て、種々の電気回路を設けることかできる。このような
電気回路を設ける方法としては、金属の酸化を防止する
うえて、不活性ガス中、還元性カス中もしくは真空中で
基板とともに金属回路を加熱溶着させるか、基板面を化
学的処理して金属回路の密着性を向上させるなとの方法
かあり、サブストラッテイブ法、アディティブ法のいず
れの方法をも適用できる。
この発明の無機質絶縁層を有する金属芯材電気絶縁基板
は、金属板と熱伝導性の良好な無機質絶縁層との複合基
板であるため、一般のセラミック基板よりも熱放散性が
優れているとともに、耐衝撃性も機械加工性も著しく改
篩され、500〜1000℃程度の耐熱性、不燃性およ
び優れた血j電圧特性をも具備しており、従来、セラミ
ンク括板しか採用し得なかった分野の回路用基板や電気
絶縁用基板としても充分使用することかでき、さらに、
金属板を予め任意の形状に成形しておけは、多様な形状
の回路基板も絶縁用基板も、きわめて安価に供給するこ
去かできる脂ともに、L路形成も容易であるので、この
発明の意義はノ(きいといえる。
以下に実施例を示す。なお、配合割合を示T部はすへて
爪量部である。
〔実施例1〕 510255、5部、Al2O,,7部、 B2031
7部、に20 + Na2O2Q%1、Ca0 9部、
Ni01,3部およびCo0Q、4部からなるフリット
100部に、粒径3〜30μm(中心粒径約20μm)
のフッ素金雲母18部と粒径】0〜44μm(中心粒径
24μm)の酸化アルミニウム15部とを混合し、2.
 Omm厚の極低炭素鋼板の片面に、スプレーカンを用
いて約60μmの厚さにを布した後、乾燥して850℃
で3分間焼成した。冷却後、この鋼板の両面に8203
33部、510235部、Na、、010部、Pb05
1,6部からなるフリットに、粒径10〜30μm(中
心粒径20μm)のフッ素金雲母15部と粒径10〜4
4μm(中心粒径24μmの酸化アルミニウム15部の
混合物の1ヴさか約50μmになるよ′うにスプレーが
ンで塗着した後、乾燥し600℃で焼成して無機質絶縁
層を有する金属芯材電気絶縁基板を得た。
〔実施例2〕。
実施例1て得た金属基板の片面に、銅粉末100部をエ
チルアルコールで分散し、これにメチルセルロース01
部加えた水溶液を混合して、スプレーガンで塗装し、さ
らに乾燥した後、真空中550℃で2分間焼成して、厚
さ40μmの電導体層を有する金属芯材電気絶縁基板を
得た。
〔実施例3〕 S 10255.5部、Al2O37部、820317
部、K20 + N a 20 2O部、Ca0 9部
、Ni01,3部、Co00.4部からなるフリット1
00部に、粒径3〜40μm(中心粒径8μm)のフッ
素四rイ素雲母7部と粒径3〜30μm(中心粒径6μ
m)の酸化アルミニウム15部および酸化ベリリウム7
部とを混合し、厚さ20mmのステンレス鋼板(5tJ
S 304 )の両面に厚さ約100μmになるよう螢
布した後、乾燥して950℃で5分間焼成した。冷却後
、さらにこの両面にB2O33,3部、SiO,,35
,1部、Na2O] 00部Pb051,6部からなる
フリット100部に対して、粒径3〜40μm(中心粒
径18μm)のフッ素四ティ素雲母]0部、酸化へIJ
 ’ IJウム10部、窒化ホウ素2部、酸化アルミニ
ウムー7部の混合物を、実施例1と同様の方法で塗布、
乾燥および焼成して、約50μmの絶縁層を新に形成し
た金属芯材電気絶縁基板を得た。
〔比較例〕
S + 0255.5部、Al2037部、82031
7部、K20 + N a 202O部、Ca09部、
Ni01.3部およびCo0O,4部からなるフリット
100部に、粒径3〜30μm(中心粒径20μm)の
フッ素雲母10部と粒径]0〜44μm(中心粒径24
μm)の酸化アルミニウム15部を混合し、厚さ2、 
Ommの極低炭素鋼の片面に無機質絶縁層の厚さがrJ
 ] 20μmになるようにスプレーガンて塗布した後
、乾燥し850℃で5分間焼成し、無機質電気絶縁層を
有する金属芯材電気絶縁基板を得た。
以上の実施例1〜3に示すこの発明の無機質絶縁層を有
する金属芯材電気絶縁基板を、比較例に示す金属芯材電
気絶縁基板と、従来広く用いられているアルミナセラミ
ック基板、エポキシ樹肥ガラス絶縁層を有するアルミニ
ウム芯材絶縁基板、エポキン樹脂カラス布基板銅張り積
層板、およびホウロウ基板とを対照品として熱伝導率、
絶縁耐力および機械加工性(切断および穴あけ)を調べ
た。その結果は表にまとめたか、実施例1〜3は、他の
いずれよりも優れていることがJ忍められた。
特許出願人 利昌工業株式会比 同 代理人 鎌  1) 文 二

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  金属板の少なくとも片面に、7リツトもしく
    は低融点金属酸化物100重量部に対し、雲母族化合物
    1種以上を5〜100重量部と金属酸化物、金属窒化物
    もしくは金属炭化物の1種以上を3〜100重量部とを
    含有している混合物を恋着し、これを焼成して無機質電
    気絶縁層とした後、さらにこの層の上に、前記フリット
    もしくは低融点金属酸化物よりも融点の低いフリットも
    しくは低融点金属酸化物100重量部に対し、雲母族化
    合物1種以上を5〜100里量部と金属酸化物、金属窒
    化物もしくは金属炭化物の1種以上を3〜100重量部
    含有している混合物を塗着し、これ2を再ひ焼成して複
    数の絶縁層を形成させたことを特徴とした無機質絶縁層
    を有する金属芯材電気絶縁基板。 (21金興板の少な(とも片面に、フリットもしくは低
    融点金属酸化物100重量部に対し、雲母族化合物1種
    以上を5〜100里量部と金属酸化物、金属窒化物もし
    くは金属炭化物の1種以上を3〜100重量部とを含有
    している混合物を塗着し、これを焼成して無機質電気絶
    縁層とした後、さらにこの層の上に、前記フリットもし
    くは低融点金属酸化物よりも融点の低いフリットもしく
    は低融点金属酸化物100714を部に対し、雲母族化
    合物1種以トを5〜100里量部と金属酸化物、金属窒
    化物もしくは金属炭化物の1種以上を3〜100里量部
    含有している混合物を塗着し、これを再び焼成して複数
    の絶縁層を形成させ、さらに、この層の上に電気導体層
    を設けたことを特徴とする無機質絶縁層を有する金属芯
    材電気絶縁基板。
JP9909182A 1982-06-07 1982-06-07 無機質絶縁層を有する金属芯材電気絶縁基板 Pending JPS58215089A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0212888A (ja) * 1988-06-30 1990-01-17 Fujikura Ltd 高放熱性ホウロウ回路基板

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56167384A (en) * 1980-05-27 1981-12-23 Risho Kogyo Kk Metallic substrate with inorganic electric insulating layer

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