JPS5951904B2 - 無機質電気絶縁層を有する金属基板 - Google Patents

無機質電気絶縁層を有する金属基板

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JPS5951904B2
JPS5951904B2 JP8187680A JP8187680A JPS5951904B2 JP S5951904 B2 JPS5951904 B2 JP S5951904B2 JP 8187680 A JP8187680 A JP 8187680A JP 8187680 A JP8187680 A JP 8187680A JP S5951904 B2 JPS5951904 B2 JP S5951904B2
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JP
Japan
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metal
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inorganic
insulating layer
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JP8187680A
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JPS576755A (en
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頴了 宇田
克典 新田
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Risho Kogyo Co Ltd
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Risho Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱放散性、耐熱性にすぐれ、特に切削、孔あ
け等の機械加工性が長孔な無機質電気絶縁層を有するプ
リント配線用金属芯材電気絶縁基板に関するものである
従来からパワーICを含む混成集積回路のように発熱を
伴なう回路基板としては、アルミニウム板や鉄板のよう
な金属板をベースとし、この金属板の表面を化学的に活
性化したのち、各種合成樹脂を金属面に塗工し、さらに
その上に銅箔を重ねて加熱加圧して一体化するか、ある
いは予め合成樹脂を塗工した銅箔を処理済の金属板の上
に重ねて加熱、加圧し一体化したものが用いられている
しかし、これらは絶縁層が合成樹脂であるた゜め熱放散
性や耐熱性が問題になると共に、加工時や使用時の衝撃
により絶縁層が剥離して電気絶縁性が損なわれるという
欠点があつた。この欠点を改善するために、合成樹脂に
よる絶縁層にガラスクロス、ガラス不織布のようなガラ
ス基材を介在させたものが開発されたが、この場合は絶
縁層のクラック、剥離は防げるものの熱放散性について
はなお問題があつた。
そして熱放散性の向上のために、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lせる方法も提
案されているが、有機材を用いることによる熱放散性、
耐熱性が阻害される欠点はどうしても避けられなかつた
このため、一部では金属板上にセラミックを形成させた
り、ホーロー質を形成させたりする試み門もなされてい
る。
しかしながらこの場合は熱放散性、耐熱性は向上するも
のの耐衝撃性が悪い、機械加工が出来ないというセラミ
ックが有する欠点を防ぐこ、とは出来なかつた。本発明
者らは回路基板における上記のような欠ノ点を解消する
ものとして、さきに低融点フリットあるいは低融点酸化
物100重量部に対し、雲母族化合物を5〜100重量
部混合し、さらに熱伝導性を向上させる目的で熱伝導性
の良好な金属酸化物あるいは金属窒化物を3〜50重量
部混合した無機7質混合物を金属板上に塗着して加熱加
圧、溶着させるならば、熱放散性、耐熱性にすぐれると
ともに切削、孔あけなどの機械加工が可能な無機質電気
絶縁金属基板が得られることを発明した。
しかしながら、上記のような無機質電気絶縁金属基板に
あつてもその製造工程における加熱加圧、熔着中に金属
板端部から無機質混合物が流出して絶縁層の厚さが薄く
なつたり、さらに無機質絶縁層の上に金属箔を重ね合わ
せて加熱加圧熔着させる場合に、無機質絶縁層中に気泡
が残留するなどの欠点を残していた。本発明者らはこれ
らの欠点を改善するために、さらに検討を行なつた結果
、前記無機質混合物からなる無機質電気絶縁層中にガラ
スクロスを介在させることにより熱放散性、耐熱性が極
めてすぐれているとともに、切断、孔あけなどの機械加
工が可能であり、さらに加熱に伴なう無機質絶縁層と金
属板の熱膨張の差によつて生じる無機質絶縁層のクラツ
ク発生が大幅に改善され、なおかつ絶縁層中の気泡の残
留が非常に少なくなつて均一な厚さの無機質電気絶縁層
を有するプリント配線用金属芯材絶縁基板が得られるこ
とを見出し本発明に至つたものである。
即ち、本発明は低温熔融が可能な低融点フリツトあるい
は低融点酸化物と一般式XY,(,,Z.O,。
(0H,F)2で示される雲母族化合物と、さらに熱伝
導性の良好な金属酸化物あるいは金属窒化物からなる混
合物を金属板の上に載置したガラスクロス上に塗工し、
これを加熱乾燥したのち、必要に応じてさらにその上に
金属箔を載せて、金属板、ガラスクロスおよび金属箔の
融点以下の温度で加熱加圧することにより、金属板と無
機質絶縁層あるいは金属板と無機質絶縁層および金属箔
と.が強固に結合され、熱放散性、耐熱性とともに機械
加工性が良好で、しかもクラツク発生の殆んどみられな
いというすぐれたプリント配線用無機質絶縁金属基板が
得られるのである。本発明において用いられる一般式X
Y。
(,,Z.O,。.(0H、F)。で示される雲母族化
合物は、XがK、Na、Caなどであり、YがALMg
、Feなど、またZ,がAlSi,、Al。Si。、A
l,Siなどからなるものから一成分以上が選択使用さ
れる。そしてその形状はできるだけ微細な粉粒状が好ま
しい。 ケ具体的には白雲母〔KAI。AlSi.O,
。(0H、F)。〕や金雲母〔KMg。AlSi。O,
。(0H,F)。〕が望ましく、その添加量は低融点フ
リツトまたは低融点酸化物100重量部に対して5 〜
100重量部が適当である。雲母族化合物の添加量が1
00重量部をこえる場合は、機械加工性は良好であるも
のの、得られた無機質絶縁層の耐電圧が大幅に低下し、
また5重量部未満の場合は機械加工性が得られない。熱
伝導性を与える金属酸化物あるいは金属窒化物としては
、BeO、MgO、Al2O3、SiO2、BN、AI
Nなどのなかから1種以上を選択使用すればよく、その
添加量は低融点フリツトあるいは低融点j酸化物100
重量部に対して3 〜50重量部の範囲が好ましい。
これは50重量部をこえると得られた無機質絶縁層の耐
電圧が低下するとともに絶縁層の平滑性が損なわれ、ま
た3重量部未満では良好な熱伝導性が得られないためで
ある。
本発明に使用されるガラスクロスとしては、平織り、朱
子織りのいずれでもよ<、またガラスクロスの表面処理
剤の有無および種類は特に限定されないが、ヒートクリ
ーニング処理のものが望ましい。
ガラスクロスの厚さは30〜220μmの範囲のものが
好まし<またガラスクロスの重量に対する無機質混合物
の重量は乾燥状態で100〜1500重量%の範囲が適
当である。その理由は、ガラスクロス重量に対する無機
質混合物の重量が1500重量%をこえると、塗布むら
が生じやすくなるとともに乾燥が不均一になり、このた
め絶縁層中に気泡の残留が生じ、また加熱加圧中に無機
質材料の流出が多くなつて均一な厚さの絶縁層が得られ
ず、一方100重量%未満ではガラスクロスに無機質材
料が完全に充填されないため、金属板あるいは金属箔と
の熔着が不完全になり、また気泡の残留も多くなるため
である。
しかして上記無機質混合物のガラスクロスへの塗工は、
金属板上にガラスクロスを載せてのち無機質混合物をフ
ローコーターあるいは自動スプレー等により塗工するか
、あるいは金属板上に予め無機質混合物を薄く塗工した
うえにガラスクロスを載せて固定し、さらにその上から
必要量の無機質混合物を塗工してもよい。塗工後の乾燥
は120〜200℃で数十分行なわれる。
ガラスクロスに塗着された無機質絶縁物と金属板および
金属箔との熔着は金属板、ガラスクロスおよび金属箔の
融点以下の温度例えば500〜800℃の範囲で行なわ
れ、金属板と無機質絶縁層との熱膨張収縮率の差によつ
て生じるソリの防止と無機質絶縁層に平滑性を与えると
同時に無機質絶縁層中の気泡を除去するために40〜1
00kg/c]n・の加圧下で熔着させることが好まし
い。
また銅箔、アルミ箔、ニツケル箔、銅箔などの金属箔を
無機質絶縁層上に貼付ける場合は、加熱に伴なう金属箔
の酸化による変質を防止するために、不活性ガス中ある
いは真空中で加熱、加圧して熔着させることが好ましい
本発明に用いられる金属板は、その表面を化学的、物理
的に研磨してもあるいは無研磨でもよく、特に限定され
ない。
本発明によるプリント配線用無機質電気絶縁基板は、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、セラミツク基板より熱伝導性にすぐれていると
ともに、セラミツク基板の欠点である耐衝撃性、機械加
工性が大幅に改善され、さらに500〜600℃の耐熱
性を有し、かつ不燃性であるという特徴を有しており、
従来からセラミツク基板しか用いることが出来なかつた
領域の回路用基板として安価に供給できるのである。
以下本発明について実施例により具体的に説明する。な
お部数はすべて重量部である。
実施例 1 2mmの厚さのアルミニウム板の片面に501tm厚さ
の平織りガラスクロス(4)東紡績社製WE一05E)
を載せ、B3O33.3部、SlO236.l部、Na
2OlO部、PbO5l.6部からなる低融点フリツト
に325メッシュのKMg3AlSi3OlOF2l5
部とAl2O3l5部を混合した混合物をガラスクロス
重量に対して500重量%になるように自動スプレーガ
ンでガラスタロス上から塗着したのち、120℃で15
分間加熱乾燥した。
次に上記塗工面に35μm厚さの銅箔を載せ、窒素ガス
気流中で温度550℃、圧力100kg/Cm2の条件
で10分間加熱、加圧を行ない、銅張り無機質絶縁金属
基板を得た。
実施例 2 2mm厚さのアルミニウム板の片面に100μm厚さの
平織りガラスクロス(4)東紡績社製WElOG)を載
せ、SlO224.8部、K2O8.9部、Na2Ol
O部、Ll2O2.4部、TlO29.7部、PbO4
4.l部からなる低融点フリツトに350メツシユのK
Mg3AlSi3OlOF23O部とAl2O3ll.
6部を混合した混合物をガラスクロス重量に対して35
0重量%になるように自動スプレーによりガラスクロス
面に塗着したのち、120℃で20分間加熱乾燥し、次
いで550℃、100kg/醪の条件で10分間加熱加
圧を行なつて無機質絶縁金属基板を得た。
実施例 3 N1013部、Ll2O22部、B2O32l部、P2
O542.4部からなる低融点フリツトに350メツシ
ユのKAlMgSl4OlO(0H)234.3部とA
l2O32O部を混合した混合物を、表面を酸洗浄した
1.5mm厚の鉄板の片面にスプレーガンで薄く塗工し
、その上に厚さ50μmの平織りガラスクロスを載せた
のち、さらにこのガラスクロス上にガラスクロスの重量
に対して450重量%となるように前記混合物を塗着さ
せ、150℃で15分間加熱乾燥した。
次いでこの上に35μm厚さの銅箔を載せ、窒素ガス気
流中で700℃、100kg/CTn2の条件で10分
間加熱加圧を行ない、銅張り無機質絶縁金属基板を得た
以上の実施例1〜3により得られた本発明による無機質
絶縁金属基板と現在使用されているアルミナセラミツク
基板、エポキシガラス絶縁層を持つアルミニウム芯材絶
縁基板およびホーロー質を絶縁材とした鉄芯材絶縁基板
などとの特性比較を行なつたところ第1表の如き結果を
得た。
※ 絶縁層厚さ 100μm1 ※※厚さ16W11 上表から本発明の無機質電気絶縁層を有する金属基板は
いずれも熱伝導率が良好でかつ加工性にもすぐれている
ことが認められた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属板とガラスクロスとを低融点フリットあるいは
    低融点酸化物100重量部に対して雲母族化合物の1種
    以上を5〜100重量部と金属酸化物あるいは金属窒化
    物の1種以上を3〜50重量部含有してなる混合物を用
    いて、且つ加熱加圧、熔着によつて一体化せしめたこと
    を特徴とする無機質電気絶縁層を有する金属基板。 2 金属板とガラスクロスおよび金属箔とを低融点フリ
    ットあるいは低融点酸化物100重量部に対して雲母族
    化合物の1種以上を5〜100重量部と金属酸化物ある
    いは金属窒化物の1種以上を3〜50重量部含有してな
    る混合物を用いて、且つ加熱加圧、熔着によつて一体化
    せしめたことを特徴とする無機質電気絶縁層を有する金
    属基板。
JP8187680A 1980-06-16 1980-06-16 無機質電気絶縁層を有する金属基板 Expired JPS5951904B2 (ja)

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