JPS63134694A - アルミニウム合金の絶縁皮膜の形成方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は半導体装置などの電子部品に用いられる急冷
アルミニウム合金の絶縁皮膜の形成方法に関するもので
ある。

〈従来の技術とその問題点〉 オーディオ機器、通信機器、コンピュータ等に使用され
る集積回路は、一般にはトランジスタ抵抗、コンデンサ
により構成されており、最近ではＩＣ，ＬＳＩチップを
組み込んだ混成集積回路も提供されている。

このような集積回路の基板としては、（１）電気絶縁性
が大きいこと、　（２１耐熱性を有していること。

（３）熱膨張係数が小さいこと。（４）ある程度の機械
的強度を有していること。（５）寸法精度がよいこと。

などが要求されている。

この種の基板としては、従来アルミナセラミック基板が
最も多く使用されてきた。

しかしながら、高周波、高出力用トランジスタＪ３よび
抵抗等を組み込んだ回路については、動作時に；ｊｊけ
る発熱が非常に多く、コンデンサ等の熱に弱い周辺部品
はもとより、抵抗体やトランジス夕自体も破損してしま
う恐れがあり、または破損に至らなくても電気的特性が
大きく変化してしまうという問題があった。

このような問題を解決するために、アルミニウムに陽極
酸化処理を施し、さらに充分な絶縁特性を確保でるため
に、樹脂をコーティングする方法、あるいはセラミック
をコーティングする方法などが行なわれてきた。

しかしながら、前者の樹脂をコーティングする方法では
樹脂が熱伝導のバリヤーとなり、充分な熱伝導特性が得
られないこと、また温度が上昇すると、絶縁特性が劣化
するなどの問題があった。

また後ものセラミックをコーティングする方法では、充
分な絶縁特性を得るために必要な膜厚を得るのに多大な
コストがかかり、また得られた皮膜と基材との間の密着
性、あるいは両者の熱膨張係数の差に起因する割れなど
の問題があった。

く問題点を解決するための手段〉 本光明者らは上記した集積回路基板としての様々の問題
点を解決するべく検討の結果、けい素の含有量が３０〜
６０申争％であるアルミニウム合金の表面に［ｌＷ化法
によって酸化アルミニウム皮膜層を形成し、さらにその
上にセラミックコーティングを施すことによって、密着
性、熱伝導性が良好でなおかつ絶縁性、耐熱性にすぐれ
た皮膜を経済的に形成することができることを見出した
ものである。

〈作用〉 この発明の絶縁皮膜の形成方法によれば、集積回路用の
基板を製造することができる。

即ち、レプい素含有良が３０〜６０重Φ％のアルミニウ
ム合金を使用することによって、熱膨張係数が小さく、
なおかつ熱伝導性にすぐれた母材を得ることができるの
である。このような母材は粉末冶金法によって作製され
たものを使用することが望ましい。その理由は、粉末冶
金法によって冑られた合金がその冷却速度が１０３〜ｂ に速く、＠細な初晶けい素を含有しているために、同一
組成の鋳造法で作られたものよりも（１）靭性、強度に
すぐれること、（２）　　均一な陽極酸化皮膜が青られ
ること、という特徴を有するからである。

次に上記の方法によって得られたアルミニウム合金母材
の表面に［酸化法により酸化アルミニウムの皮膜を形成
する。この酸化アルミニウム皮膜層の厚さは４〜１０μ
ｍが望ましい。４μｍ以下であると、絶縁性が著しく乏
しく、絶縁性を確保するために次工程のセラミックコー
ティングにおいて、その膜厚を増加させなければならず
、著しく静流性が劣る。まｌζ１０μＬ以上では陽極酸
化処理時間が著しく長くなるばかりでなく、絶縁性の向
上も期待できず、かつ熱伝導性も劣化する。

また、この発明で使用するアルミニウム合金中に含まれ
るけい素粒子としては粒径５μｍ以下が好ましい。これ
は５μｍ以上では■良好な機械的性質が得られないこと
、■均質な陽極酸化皮膜が得られず、そのような皮膜の
上にセラミックコーティングを施しても絶縁性が確保で
きないこと、のためである。

〈実施例〉 以下、実施例によりこの光間を３Ｔ細に説明する。

実施例１ 空気アトマイズされたけい素を４０重量％含有するアル
ミニウム合金粉末を静水圧成形法によって円柱状に押し
固め、脱ガス処理をしたのち、熱間で押出しを行ない、
板状の試片を作製した。このアルミニウム合金試片を硫
酸水浴中で処理時間を種々に変化させて陽極酸化処理し
、２μｍ、４μｍ１６μｍ、１０μｍ１１６μｍの膜厚
とした。これらに夫々鍜ペーストを塗布し、その絶縁性
を調べたところ第１図のような結果を得た。

上記にて陽極酸化皮膜を形成した試片にセラミックとし
てＭ２Ｏ，をコーティングしてその膜厚を一様に増加さ
せ、夫々４μ乳、６μｍ、８μｍ、１２μｍ１１８μｍ
とし、再度上記と同じ方法で絶縁性テストを行ない、膜
１９の増加と絶縁性の関係を調べたところ第２図に示す
結果を青だ。

これら第１図と第２図の結果から、陽極酸化皮膜の膜厚
を厚くすることによってそのリーク電流は大幅に減少し
ていくが、膜厚が１０μｍ以上になると、はぼ一定とな
ることがわかる。しかし、それらのレベルは不十分であ
る。絶縁性は陽極酸化処理にさらにセラミックコーティ
ングを行なうことによって得られるが、その際の全体の
膜厚としては第２図から６μｍ以上を必要とすることが
認められた。

実施例２ 実施例１で作製した膜厚８μ汎の試片と、Ｎ−４０Ｓ、
板に陽極酸化処理し、さらに樹脂をコーティングして同
じ８μｍの膜厚とした比較試片について、その耐熱性テ
ストを行ない、各温度でのリーク電流を測定したところ
第３図に示す結果を得、この発明のセラミックコーテイ
ング品が樹脂コーティングした比較品よりも良好な耐熱
性を示すことが認められた。

実施例３ 実施例１にて作製した膜厚４μ乳、６μｍ、８μｍ、１
２μ肌、１８μｍの各試片より厚さ１關、φ１０闇の試
片を削り出し、レーザーフラッシュ法にて室温における
熱伝導度を測定したところ第１表に示す結果を得た。

なお比較品として表面処理をしていない４０％ＳＬ−＃
１４０％ＳＬ　−＃を陽極酸化処理後樹脂コーティング
したもの、およびＡ７２０ｓセラミツクについても熱伝
導度を測定し、第１表に示した。

これらの結果からセラミックコーティングを施したこの
発明の方法によるものが著しく良好な熱伝導性を示すこ
とが認められｌζ。

第　　　　　１　　　　　表 〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明の急冷アルミニウム合金
の絶縁皮膜の形成方法によれば、熱伝導性を損うことな
く良好な絶縁性を有する皮膜を経済的に形成することが
できるのである。

また３０〜６０重Φ％のけい素を含有する低膨張係数の
アルミニウム合金にこの発明の技術を応用することにに
って低熱膨張、高熱伝導性であって良好な絶縁性を有す
る集積回路用基板を育ることがでさるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は陽極酸化皮膜を形成した４０％Ｓ、−Ｎ合金材
料の絶縁性を示す図表、第２図はこの発明の方法にて陽
極酸化−セラミックコーティングを行なった材料の膜厚
とリーク電流との関係を示す図表、第３図は同じくこの
発明の方法による陽極酸化処理とセラミックコーティン
グにて８μｍの皮膜を形成した材料の測定温度とリーク
電流との関係を示す図表である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）けい素を３０〜６０重量％含有し、残部が実質的
   にアルミニウムよりなるアルミニウム合金表面を陽極酸
   化して酸化アルミニウム皮膜層を形成させた後、該皮膜
   上にセラミックコーティングを施すことを特徴とする急
   冷アルミニウム合金の絶縁皮膜の形成方法。
2. （２）アルミニウム合金中のけい素粒子の粒径が５０μ
   ｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の急冷アルミニウム合金の絶縁皮膜の形成方法。
3. （３）セラミックコーティングがＡｌ＿２Ｏ＿３、Ａｌ
   Ｎ、ＳｉＣ、ＢＮの何れか１種であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の急冷アルミニウム合金の絶
   縁皮膜の形成方法。