JPS60106189A

JPS60106189A - ホ−ロ被覆金属板の製造法

Info

Publication number: JPS60106189A
Application number: JP21435883A
Authority: JP
Inventors: 善博渡辺; 敦西野; 正樹池田; 将浩平賀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-11-14
Filing date: 1983-11-14
Publication date: 1985-06-11

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】産業上の利用分野本発明は、集積回路やプリント基板などの電子部品用基
板などに利用されるホーロ被覆金属板の製造法に関する
。

従来例の構成とその問題点従来、厚膜バイブリソ）ＩＣやプリント基板の基板には
アルミナ基板やエポキシ・ガラス基板が用いられている
。アルミナ基板の欠点は、小さくて壊れやすいことであ
り、他方、エポキシ・ガラス基板では、導電材料を焼き
付ける上で向・ｊ熱性に１■ｌ百端；　ゴに７、− これらの従来の基板に対して、最近、金属−板をホーロ
で被覆したホーロ基板が注目されている。

このホーロ基板を用いた場合の特徴は機械的、熱的特性
に優れていることであり、さらに大量に使うと、エポキ
シ・ガラス基板に比べても、低価格になる特徴を持って
いる。

ホーロ基板は、少なくとも１プリント基板と同じ大きさ
で、放熱器と接地用導体層を２内蔵し、１ｏｏ。

個以上のチップを搭載できる可能性を有している０さら
に熱的特性が良いので、このホーロ基板の上に直接導電
性や抵抗性のインクを印刷して焼き付けることができる
。これによってほとんどの部品のアセンブリだけでなく
、現在必要なメッキやエソチップ工程を１つたく省略し
て、コストヲ大幅に削減できる。さらに、このホーロ基
板の特徴は、ホーロ加工前に、金属基板を簡単に曲げた
り成形したりすることにより、任意の形状にできること
である。また、このホーロ基板はセラミックやプラスチ
ックの両方に対して有害な環境にも耐えられる特徴を有
している。

しかし、従来のホーロ基板は、電気絶縁特性に問題があ
る。その１つは、金属基板上に形成するため、基材金属
の膨張率に適合させるために、ガラスフリット中にＮａ
２Ｏ，に２０．Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ成分を２０〜３
５重量％含有しており、これらアルカリ成分によって絶
縁抵抗が著しく劣化することである。このことからガラ
スフリットはアルカリ成分の少ない低アルカリフリット
もしくは無アルカリフリットで構成すればよいわけであ
るが、この種のガラスをホーロ焼成すると、ガラス被覆
層としての流動性に乏しく、いわゆる半流動状態でホー
ロ層が形成されるため、金属基板中から発生したガスが
ホーロ１中にボイドとして存在し、絶縁破壊を起こしや
すくなる問題を有している。

ホーロに用いら扛る金属基板には、ホーロ用鋼板、低炭
素鋼板、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミナイズド
鋼板、鋳鉄などがあるが、いずれも若干のカーボンを含
有しており、このカーボンがホーロ層の焼成中にＣＯ２
ガスとなり、このガスによシ、ホーロ層中あるいはホー
ロ表面にボイドあるいはブリスターを発生することにな
る。特に低アルカリフリットあるいは無アルカリフリッ
トは、一般に用いられているアルカリ成分の含有量が多
いホーロフリットに比べ、製薬の粘性や表面張力がより
大であるので、ホーロ層よりガスの逸散が困難となり、
Ｃ０２ガスに起因するボイドｉやブリスターの発生がよ
り顕著となる毛したがって、低アルカリフリットや無アルカリフリッ）
ｆ用いれば、ホーロ層の絶縁抵抗は向上するが、絶縁耐
圧が低いので、ホ−ロ用板は実用性に乏しかった０発明の目的本発明は、前記のようにホーロ層中に介在するボイドの
問題を解消し、電気的特性、特に絶縁耐圧を改善し、信
頼性、量産性に優れたホーロ被覆金属板を提供すること
を目的とする。

発明の構成本発明は、金属板を非酸化性雰囲気中で熱処理した後そ
の表面に前記熱処理温度より低い温度で焼成してホーロ
層を形成することを特徴とする。

実施例の説明第１図に本発明によるホーロ基板の製造工８を示す。

以下、この製造工程について詳しく説明する。

（１）金属基板本発明に用いられる金属基板には、アルミニウム、アル
ミダイキャスト、鋳鉄、アルミナイズド鋼、低炭素鋼、
ホーロ用鋼板、あるいはステンレス鋼板が使用され、そ
の選択にあたっては使用条件、使用温度、基板の形状、
加工性より決定される。

（２）金属基板の熱処理金属基板の種類が選択されｎば、金属基板を非酸化性雰
囲気炉中で熱処理を施す。これによって金属基板は脱炭
処理されたことになる。酸化性雰囲気中で熱処理した場
合は、雀属基板中のカーボンは脱炭処理されるが、金属
基板表面に酸化スケールが付着し、この酸化スケールが
原因でホーロ酸化スケールがホーロ層に介在し、ホーロ
の電気的特性に悪影響を及ぼしたりするＯ非酸化性雰囲気炉中での熱処理の温度、時間は、金属基
板の材質、カーボンの含有量、板厚、形状等、及び後述
するホーロの焼成温度によって決定される。

すなわち、熱処理の温度ＩＴ１　とし、ホーロの焼成温
度をＴ２としたとき、Ｔ１＞Ｔ、２でなければならない
。

これは、熱処理の温度が、ホーロの焼成温度と同じかも
しくはそｎよりも低い場合は、ホーロの焼成の際に、金
属基板を熱処理の温度よりも同じかそれ以上の温度で焼
成することになるので、金属基板からさらにＣＯ２ガス
が発生し、ホーロ層中にボイドが生じてしまう。従って
、熱処理の温度は、ホーロ焼成温度よりも高くしなくて
はならない０なお、非酸化性雰囲気とは、窒素、アルコ゛ン。

ヘリウノ・、水素ガス雰囲気または真空中が適し、コス
ト、量産性、安全性の観点からは窒素を用いるのが最も
好ましい。

（３）ホーロ層ホーロ層に用いら扛るガラスフリットは、電ご的性質（
絶縁抵抗、絶縁耐力）が重要なポインとなる。

電気的性質、例えば絶縁抵抗を決定する重要７因子とし
ては、ホーロ層の膜厚の他に、ガラス６体積固有抵抗が
ある。そ註は次の式によって表）Ｒ１：絶縁抵抗 ρシ：体積固有抵抗Ａ：電極面積ｄ：ホーロ層の膜厚ここで、ホーロ層の膜厚ば、ホーロ密着性の観ハから決
定されるもので、たがだが１００〜５００μｍ程度であ
る。この点が、らホーロ層の電気的特性を向上させるた
めには、体辣−布抵抗の優れたガラスフリットでホーロ
層を構成する必要があり、スラスフリットの選択が重要
となってくる〇本発明は、ガラスフリット組成を規制す
るものではないが、前述したように、Ｎａ２Ｏ，に２０
゜札Ｌｉ２°のアルカリ成分の少な７低アルカリガラ７
フリツトやこれらを含まない無アルカリガラスフリット
が好ましい。その代表的な組成を第１表にと　示す。

、　第　１　表次にホーロの製造法について述べる。

ホーロ基板の製造法は、第１図にも示したように、まず
金属基板を非酸化性雰囲気炉中で熱射」」１１する。そ
の後、こｎに前処理（酸洗およびニッケル処理）を行う
。次に、ガラスフリットとミル添加剤、さらには溶媒を
混合し、ミル引きしてスリップとする。ここで、ミル添
加剤は、スリップの安定性や電気的特性を向上させるた
めの添加剤で、ＭｇＯ、ＴｌＯ２，Ｓｔ、２．　Ａｌ２
Ｏ２，ＺｎＯ、ＭｃｉＣ０３等がある。また溶媒は水ま
たは有機質溶液等がある。これらを少なくとも１種以上
添加することができる。

このスリップを、前処理後の金属基板に塗布し、乾燥後
焼成を行う。この時の焼成温［は、金属基板の熱処理温
度よりも低くする必要がある。

実施例１金属基板として大きさ１００Ｘ１００躇のホーロ用鋼板
を用いた。こｎを窒素、アルゴン、水素、へ！ｌムｌ’
ｌ”ｌにおいて９００″Ｃで５時間熱処理シタ。

なお、比較のため、空気中において９００’Ｃで５時間
熱処理したものと、熱処理を施さないものも試作した。

次ＶＣ１これらの試料を通常ホーロで用いらｎている前
処理条件で前処理奪１行い、さらに、第１表のＡのガラ
スフリットを用いて第２表に示したミル配合組成のスリ
ップを膜厚１５０１ＪｍＫなるようにスフツーで塗布し
、乾燥後、８３０°Ｃで１０分間焼成した。

第２表フリット　１００重量部Ｍｇｏ　１．０　１Ｓ　ｚ０２　（微粉）　２．Ｏｒｒ水　４０　〃これらのホーロ基板について、ホーロ層の電気的特性（
絶縁抵抗、絶縁耐圧）を測定した。その結果を第３表に
示す０なお、絶縁抵抗、絶縁耐圧の測定はＩ　Ｉ　５−
Ｃ−２１４１に準じた。

第　３　表第３表より、金属基板を熱処理しなかったものや空気中
で熱処理したものは、ボイドの発生が多いことから、電
気的特性が非酸化性雰囲気中で熱処理したものよりも明
らかに悪いことがわかる。

番曇母子唸判為蛸→−←１１シーに１服＋〒→→５１、
　”　ゝ〜　争ここで、これらの試料の断面写真を取り、ボイドの発生
状態を見てみた。その断面模式図を第２図に示す。ａは
金属基板を熱処理しないもの、ｂは非酸化性雰囲気で熱
処理したものを表ずｏｌは金属基板、２はホーロ層、３
はボイドである。第３表の結果と第２図の結果が一致し
ており、非酸化性雰囲気で熱処理したものはボイドが少
ないことから絶縁耐圧が向上したことがわかる０実施例
２金属基板として大きさ１００Ｘ１００Ｊｍのホーロ用鋼
板を用いた。これをアルゴン雰囲気中におい”ｃ、７ｏ
ｏ°Ｃ２８００″Ｇ、９００°Ｃ，１０００°Ｃで各６
時間熱処理を行い、通常ホーロで用いられている前処理
条件で前処理をした。次に、第１表のガラスフリットの
Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄｉ用いた各スリップを第２表の組成で作
成した０これらのスリップを、前記の試料にスプレーで
膜厚が１５０μｍになるように塗布し、乾燥後、以下の
ような温度で焼成した。

これらのホーロ基板について、電気的特性を実施例１と
同様にして測定した。その結果を第４表に示す。

第　４　表第４表のようＶこ、熱処理温度がホーロの焼成温度より
も高いものは、すべて絶縁耐圧が５．ＯＫＶ以上あるが
、熱処理温度がホーロの焼成温度よりも低いものは、前
記の条件と比較して低かった。

発明の効果以上のように、本発明によれば、金属板に被覆したホー
ロ層の電気的特性、特に絶縁耐圧を著しく改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホーロ基板の製造工程を示す図、
第２図はホーロ基板の断面全比較した模式図である。１・・・・・・金属基板、２・・・・・・ホーロ層、３
・・・・・・ボイド０

Claims

【特許請求の範囲】

金属板を非酸化性雰囲気中で熱処理した後、その表面に
前記熱処理温度より低い温度で焼成してホーロ層を形成
することを特徴とするホーロ被覆金属板の製造法。