JPS6221732A - 不均質構造を有するエナメル処理物 - Google Patents

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】 ［本発明の技術的背景１ 本発明は少なくとも二種の異なった相を有する不均質な
構造をもったエナメル処理物（ｅｎａｍｅｌｌｉｎｇｓ
）に関する。これらのエナメル処理物は機械的及び熱的
安定性が高いこと、熱膨張係数が小さいこと、絶縁抵抗
が大きく、優れた電気的性質を有する。直において格別
のものである。

このようなエナメルで被覆された金属コア（ｓｅｔ−ａ
ｌ　　ｃｏｒｅｓ）はプリント回路基板及１電子回路の
組み立て物用の基材としての用途に特に好適である。

エナメル層は金属性の回路構造物を装着することができ
る絶縁材として作用する。ｎ動回路素子（ＩＣ”）及び
受動回路素子を取り付けることにより、このようなプリ
ント回路基板は電子部品群の構成に使用することができ
る。

長年の間電子回路関係の専門家には、電子回路板がフェ
ノール樹脂含浸紙及びエポキシガラス並びにＡｌ２Ｏ３
のような基材から構成できることは周知であった。上記
の各基材は電子回路板用基材として用いるにはそれぞれ
固有の欠点を持っている。

例えば通常の合成樹脂回路基板は、新しい半導体部品と
しての多くの用途から生ずる物理的及び電気的！求をも
はや満足しない。とりわけ或種の電子部品の高い漂遊電
力（ｓｔｒａｙ　　ｐｏｗｅｒ）のために、熱の除去用
として補助的な構造物が必要となっている。

ハイブリッド技術に使用されているＡ１□０．基材は、
この点で物理的及び電気的性質に改善がみられる。しか
しＡ　Ｉ、０　、セラミックスの適用でさる範囲は、そ
の脆弱性のために１０Ｘ１０ｃ＋ａ以下の寸法の基材に
限られている。

これら技術に関する上述の困難を克服する見地から、エ
ナメルで被８［された金属基材がプリント回路板用の基
板として最近用いＣ）れるようになっ゛た。これにより
有利な物理的及び電気的性質が優れた機械的安定性と合
致し得ることが見出された。

エナメルは他の総てのガラス質と同じく温度に依存する
広範囲の軟化領域を有している。その結果従来のエナメ
ル引き技術では、エナメル層の焼成に際してはエナメル
粒子を相互に融Ｍさせるために充分に粘度を下げなけれ
ばならないが、満足できる硬度又は強度はかなり低温度
まで冷却することによってのみを得ることが可能である
。焼成温度と最高使用温度との差は通常３００ないし４
００℃である。

従ってエナメル引きされた鋼基村上にプリント回路を製
作するために、例えばスクリーン印刷技術を用いる、エ
ナメル層を８５０℃の温度で焼成するならば、そのとき
は導電配線部（ｃｏ’ｎｄｕｃｔｉｖｅｔｒａｃｋｓ）
を５５０°Ｃを超えない温度で焼き付けなければならな
い。

特殊な型のエナメルの開発は可能であるが、これらでさ
え約６２０ないし６５０℃より高い温度では軟化するの
でこのような最高温度で用いるに適したスクリーン印刷
用ペーストを開発する必要がある。セラミック基材に通
常使用されるペーストを用いることが望ましいものと思
われるであろう。しかし軟化範囲を単により高温度に移
動させただけでは、９００℃及びそれ以上の温度で鋼中
にＷＩｔ′ｉＬ変化が起こり、これらの変化は必然的に
基材に残留するある種の永久変形をもたらし、その結果
基材はもはや必要な平坦状態を保持できなくなると言う
事態に透過する。

［本発明の要約１ もしエナメル処理物がガラス和から形成された少なくと
も二種の異なった相から成る構造を有するならば、エナ
メル層の焼成と導電配線部（ｅｏｎｄｕａｌｉｖｅ　　
ｔｒａｃｋｓ）の焼き付けとの温度差を減少させること
かで軽、平滑かつ緊密な、即ち空隙の無いエナメル層を
９００℃以下の温度で生成させることができ、金属層は
このエナメル層に８５０℃で焼き付けることができると
いう意外な事実が本発明者により見出だされた。

［詳細な説明１ 本発明は水性懸濁液から均質なアルカリ含有工ナメルを
電気泳動的に析出、させ、８００ないし１０００℃の範
囲で熱処理することによって得られるガラス和から成る
少なくとも二種の異なった相の不均質構造を有するｆｒ
規エナメル処理物に関する。

エナメルの組成は本発明に従うこれらのエナメル処理物
の特殊な性質を定める上で決定的に重要であると思われ
る。このエナメルについて認められる有利な性状は、熔
融してエナメル７リツトにした後、均質なプラス状とし
て存在する下記のような酸化物組成により得られる： ５ｉｎ２　　　　　４０　５０％（重量％）Ａ１□０３
　　　　　　８−１５％ Ｎ　ｎ２０　　　　　　　０−１５％ に、０　　　　　　　４−１４％ ＣａＯ９−−３２％ ＢａＯ０−２０％ Ｂ２Ｏ３０−１０％ Ｎ　ｎ２０　＋　Ｋ　２０　　４−１６％ＣａＯ＋Ｂａ
Ｏ２５−３５％ ″随伴酸化物”としてＭｇＯｌＭｏ５ｓ及１／　Ｔ　ｉ
　Ｏ２は最高３％まで存在することができる。

下記の組成を有するエナメル７リツトが特に好適である
： Ｓ　ｉ　Ｏ２４０−４５％（重量％） Ａｌ２Ｏ２１０−１４％ Ｎａ２Ｏ０−３％ に２０　　　　　　５−１２％ ＣａＯ＋［３ａ０　　２６−３０％ ｎ２ｏ、　　　　　　　　ｏ−ｓ％。

エナメル粉末は粉末の＃電ａＦｔ法によっても、又はエ
ナメル粉末を含むペーストによりでも同様に良好に適用
することができるが、エナメル処理は一般に電気泳動的
に行われる。

無機性酸化物の表面保護層の電気泳動的塗装法はドイツ
特許第１，６２１，４０６．５号に開示されている。プ
リント回路板用の基板としてのエナメル引きされた鋼基
材製造の際に要求される均質性、及び有孔壁の被覆に関
して、高品質の施什を得るためにはＷ１５Ａ！！＊動的
方法が゛最適である。

本発明に従うエナメル処理物は上記特許の方法の品質上
の利点を充分に活用で外るものである。

本方法の火規俣な工業的利用は、近年エナメル処理工業
において高品質被覆法の発展をもたらし、実際の応用面
でその価値を証明した。この方法の実行を可能とした必
須の特徴のひとつは水性懸濁液からのエナメルの析出で
ある。有機溶媒を用いるエナメル懸濁液からの電気泳動
的塗装も実験室段階では既知であるが、その実際的利用
は者しく困難である。

これに類した系統の方法は米国特許ｆｊＳ４，３５５．
１５５号及び米国特許第４．３５８．５４１号に従い、
回路板製造用の鋼基材上へのエナメル層の９１造に使用
されている。しかしこれらの工程で使用されるエナメル
類は上記特許の方法によって析出できるものに限られ、
分散媒として水を用いた懸濁液からでは、電気泳動的に
析出する層は得られない。

本発明に従うエナメル処理は、水性懸濁液から電気泳動
的に析出可能であるというドイツ特許第１．６２１．４
０６号に従う方法上の卓越した特質を有し、アルカリ分
を含有するにも拘わらず優れた電気的諸性質を確保でき
るという長所を有している。

鋼基材に適用し約８０−１００℃で層を乾燥した後、エ
ナメルを加熱処理、即ち焼成工程にかける。この加熱処
理には９００℃以下、好適には８５０−９００″Ｃの温
度が用いられる。本発明に従うｍ酸物は焼成処理の始め
においてガラス構造が充分に流動性となり、エナメル粒
子が相互に融着し、緊密な空隙の無い層を確実に形成す
ることができる。驚くべきことには、焼成により結晶相
が発達し、残っているガラスマトリックス相と共に、温
度に依存する軟化範囲の高温化を招き、焼成処理後層が
何等変化すること無く高温度に耐えられる程度にまでな
り得ることが見出だされた。従って続いて取り付けられ
るプリント回路は、例えば８５０℃において熱処理する
ことができる。

エナメルの特殊な組成及び適切な焼成工程によって、均
質なエナメル粒子から不均質な、多相型のエナメル層が
形成される。

本発明に従うエナメル貿で被覆した鋼基材は広ｌ＠囲の
用途に使用できる。

上記のエレクトロニクス関連の用途以外に、本発明の生
成物は、構造上の理由から又は使用材料の関係で、焼き
付は温度を９００℃以上に上げられない他の高い温度条
件が要求される用途に対しても使用することが出来よう
。

更に本発明を下記実施例に基ずいてより詳細に説明する
が、本発明はこれにより限定されるものではない。

実施例　　１ 下記の酸化物組成（１）を有するエナメルにクレー、ベ
ントナイト等のような浮遊剤を加えてボールミル中で微
粉砕し、水性患濁液を調製する。微粉砕の細かさは、バ
イエル（Ｂａｙｅｒ）社の測定装置によれば、１６，９
００メツシュ／Ｃ−のスクリーン上での残渣量として３
単位である。

この懸濁液を電気泳動的に処理するが、その際焼成後！
！Ｌさ約１４０μ論の充分な層厚を得るために、外部ｌ
ｄｌ源から１００■の電圧をかけるとエナメル粒子は１
７秒以内に陽極上に析出する。単に浸漬の結果として表
面に緩く付着したエナメル粒子を、水で満たした洗浄用
水盤中で洗い落とし、目的物上に残った電気泳動的に析
出した屑を乾燥し、８９０℃で３０分間焼成する。

この焼成の過程で、層は熔融し、緊密な、空隙の無い表
面を形成する。層が熔融すると同時に、結晶相がガラス
から分離し、焼成処理工程中の系全体に占める割合が高
くなり、この方法によって！ｌｌ造されたエナメル引き
された金属基材は、繰り返し９００℃までの温度にＪｌ
露されてもエナメル層に何の損傷も受けないようになる
。

上記のようにして９Ｉ造された基材に市販のＡｇ／Ｐｄ
ペーストをプリントする。ペースト焼き付けの最高温度
は８５０℃であり、焼き付は経過時間は１０分間である
。この方法によって得られた導電配線ｇ（ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｖｅ　　ｔｒａｃｋｓ）は優れた接着性、はんだ付
は特性及１接合性を有している。

（１）　　５ｉｆｔ　　　　　　４４．８Ａｈａ、　　
　　　　　　１３．０ Ｎａ２０　　　　　　　　　３．８ に２０　　　　　　　　　１２．０ ＣａＯ１０，５ Ｂａ０　　　　　　　　　１５．９ 実施例　　２ 下記の組成（２）のエナメルを電気泳動的に析出させ、
実施例１記載の方法と同様に洗浄しかつ乾燥する。最高
温度を８９０℃とし２０分かけて通過する方式の連続加
熱炉を通す場合とｗ１似した温度曲線に従って、回分式
に炉中で焼き付けを行う。

この方法によってＳｌ遺したエナメル引きされた鋼基材
上に、スクリーン印刷技術によって市販のＡＵペースト
を用いてスクリーン印刷し、次いで８５０℃で１０分間
連続炉中で焼き付けする。

次ぎに電気的接続用として、導電配線部（ｃｏｎｄｕ−
ｅｔｉｖｅ　　ｔｒａｃｋｓ）の末端にＡｕ／Ｐｄペー
ストのはんだ付は点を取り付けるための第二の印刷工程
を実施し、再度８５０℃で１０分間焼き付けを行う。

Ａｕ導電配線部（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　ｔｒａｃｋ
ｓ）はｗ、遺者の仕様書に表記された表面電気抵抗を示
し、Ａｕ／Ｐｄ接着、αは優れたはんだ付は性を持って
いる。

（２）　　　５ｉ０２　　　　　４０．２ＡＩｚＯｓ　
　　　　　　１２．　Ｏ Ｋ、０　　　　　　　　５．２ ＣａＯ２６，７ Ｍｇ０　　　　　　　　２．２ Ｂ２０．　　　　　　　９．ａ ＭＯＯ３２，９ ＴｉＯ２１，２ 実施例　　３ 実施例１記載の方法に従い電気泳動的被覆用に組成（１
）を有するエナメルを製造する。

穿孔を有する鋼支持板を被覆用に用いる。これらの穿孔
は直径１．２１で、表面に向がって直角に、即ち丸みを
付けずに開孔している。電気泳動的被覆処理（５０Ｖ、
２４秒）の後、表面に緩（付着しているエナメル粒子を
洗浄して除き、エナメル引きされた基材を８９０℃で３
０分間焼成する。

基材の表面上及び穿孔内に得られた層の厚さは約１７０
μｍであり、穿孔の開口部における絶縁抵抗はＩＫＶよ
り大である。

導電構造物の作成及び穿孔の貫通接続部品の取り付けの
ために、上記基材の各面に市販のＡｇ／Ｐｄペーストを
用いて各面にプリント配線し、引き続いて連続式炉中で
８５０℃で１０分子ｌＩ！焼成して焼き付けを行う。こ
うして製造された回路基板に線状の電子素子を取り付け
る。電子素子のはんだ付けは市販のＰｂ／Ｓｎはんだを
用い、ウェーブ式はんだ付は機中で行なわれる。

実施例　　４ 酸化物組成（２）を有するエナメルを０．１５％のシリ
コーン油（Ｓｉ　　Ｈ官能基）と共に４０μ曽のメツシ
ュを有するスクリーン上で残渣が０．５ないし１％残る
程度に乾式微粉砕する。

ついで松浦（ｐｉｎｅ　　ｏｉｌ）を基剤としたスクリ
ーン印刷油を、エナメル粉末の量に対し３５％用いてべ
一人ト状に練る。この混合物をロールミル上で充分混和
し、均質なペーストを造る。

このエナメルペーストを実施例１に記載された方法で製
造されたエナメル引きされた鋼基材の表面全体を被覆す
るために用いる。エナメルペーストを１１１１！１１さ
幅２００メツシュの特殊鋼のスクリーンを用いて、スク
リーン印刷技法により適用する。

エナメルベースＦを２００℃で１時間乾燥し、ついで最
高温度８９０°Ｃの連続加熱炉内で１０分間焼成する。

この方“法により電気泳動的方法によっては容易には得
られない厚さく例えば５００μ鎗）にエナメル層を積み
上げることが可能である。

実施例　　５ 実施例１に記載されたような組成（１）を持つエナメル
を用いて製造したエナメル引きされた鋼基材に、市販の
Ａｕペーストを使用したスクリーン印刷法により導電配
線部（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　ｔｒａｃｋｓ）を取り
付け、８９０℃の連続式加熱炉内で　　分間焼き付ける
。第二段階としてこれらの導電配線部（ｃｏｎｃｌｕｃ
ｔｉｖｅ　　ｔｒａｃｋｓ）を、はんだ付け、αだけを
除外して実施例４に記載されたエナメルペーストを用い
印刷法により完全に被覆する。このエナメルペーストを
同一条件下で焼成した後、層の厚さは約５０μ鐘となる
。第三段階として、エナメルペーストにより印刷法で被
覆された表面に対し、再度Ａｕペーストを使用して導電
配線部（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｔｒａｃｋｓ）を文差形
に取り付け、この交差状配線部を同じ（８９０℃で１０
分間焼き付ける。

これらの導電配＃Ｊ部（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　ｔｒ
ａｃｋｓ）は相互に高い絶＃を耐力を有し、エナメル上
の厚膜状ペーストは絶縁用ペーストとして使用できるこ
とを示した。

実施例　　６ 酸化物組成（２）を有するエナメルを０．６％のシリコ
ーン油と共に乾式で粉砕し、目開き４０μｍのメツシュ
を持つスクリーン上の残渣が０．５ないし１％残る程度
まで微粉砕する。

かくして得られた粉末を適当な粉体用の静電装置の流動
化容器に入れる。静電的に粉末に荷電を与えるスプレー
ガンを用い、鋼基材上に粉末を沈着させる。常法に従い
該粉末を８９０℃で３０分間焼成する。

この方法で製造されたエナメル引きされた鋼基材は前記
（実施例１．２．３及び５）のような厚膜技術により回
路用構造物の製造に使用できる。

実施例　　７ 電子技術分野では、しばしば三次元的形状をもつた回路
板の使用が望ましいことがある。二種の異なった金属物
体、即ちひとつは４５°の角度に設定され、他は直角で
ある稜辺を持つ板がこの目的に使用される。Ｊｉｌ成（
１）を有するエナメルでエナメル処理を行ない、実施例
３に記載されたようにして焼成を行う、熔融の瞬間に起
こる結晶生成による結果として粘度が増大し、このエナ
メルは直交辺（ＩＩＩち曲率半径の小さい辺）を完全に
被覆することが可能である。

特許出願人　バイエル・アクチェンデゼルシャ７ト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）下記のごとき組成： ＳｉＯ＿２４０−５０重量％ Ａｌ＿２Ｏ＿３８−１５重量％ Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ４−１６重量％ ＣａＯ＋ＢａＯ２５−３５重量％ ＭｇＯ０−３重量％ Ｂ＿２Ｏ＿３０−１０重量％ を有しアルカリ分を含有する均質なエナメル粉末を基材
   に適用し、ついで８５０ないし１０００℃で焼成するこ
   とにより得られる、少なくとも二種類の異なった相を含
   有する不均質な構造を持ったエナメル層を有する基材。 ２）該エナメル粉末を水性懸濁液から電気泳動的に基材
   上に析出させることにより適用する特許請求の範囲１に
   従うエナメル引きされた基材。 ３）該エナメル粉末を粉末静電塗装法により基材に適用
   する特許請求の範囲１に従うエナメル引きされた基材。 ４）該エナメル粉末を該粉末を含むペーストの形態で基
   材に適用する特許請求の範囲１に従うエナメル引きされ
   た基材。 ５）該基材がガラスまたはセラミック質である特許請求
   の範囲４に従うエナメル引きされた基材。 ６）該基材が金属基材である特許請求の範囲１に従うエ
   ナメル引きされた基材。 ７）該基材が電気プリント回路基板用の穿孔された金属
   コアである特許請求の範囲１に従うエナメル引きされた
   基材。 ８）該基材が多層形電気回路用の導電構造物である特許
   請求の範囲１に従うエナメル引きされた基材。 ９）特許請求の範囲１に従うエナメル引きされた基材上
   に厚膜法または薄膜法により取り付けられた受動電子素
   子を含んで成る電子回路連結物（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
   　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）。 １０）受動電子素子が該エナメル引きされた層にスクリ
   ーン印刷法により適用された電気的導電路（ｃｏｎｄｕ
   ｃｔｉｖｅ　ｐａｔｈｓ）を含んでなる特許請求の範囲
   ９に従う電子回路連結物。