JPS6330799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱伝導性に優れた金属コアー絶縁基板
に関するものである。

従来電子工業、電気工業界で広く用いられてい
る絶縁基板としてはフエノール樹脂積層板、エポ
キシ樹脂積層板のような有機基板、およびラミツ
ク基板がある。これ等は優れた絶縁性を有してい
るが、熱伝導性が悪いため熱放散性に欠けるとい
う大きな欠点を有していた。

この為熱伝導性と絶縁性という相反する性能を
兼ね備えた基板の出現が当業界で広く望まれて来
た。この要望に沿つて近年金属板上に、基材に各
種樹脂を含浸しＢステージ状態迄半硬化せしめた
謂ゆるプリプレグを載せ、その上に金属箱を配し
た積層物を熱圧して得られる基板が用いられ始め
ている。

しかしながらこのような積層物の場合以下のよ
うな欠点がある。

基材に含浸した謂ゆるプリプレグを接着層兼
絶縁層として使用するため、プリプレグ基材に
厚みがあり、薄くしたくても限界が生じてしな
い、この為金属コアーの熱伝導性が樹脂プリプ
レグ絶縁層により相殺されてしまう。

これを避けるため基材厚みを薄くして高圧下
で積層しようとしても、完全密着化が困難とな
るため、ピンホールが発生してしまい、絶縁信
頼性、接着信頼性に欠けるという欠点が生ず
る。従つて両性能の信頼性を得るためには、い
きおい樹脂絶縁層を厚くすることになり、現実
的に絶縁層は100〜200μ位の厚みにしたものが
一部市販されている。

一方上記の欠点を避ける目的で基材を用いない
方法も検討されてはいる。即ち金属基板上もしく
は金属箔裏面に絶縁層ワニスを塗布し、こねを乾
燥させた後両者を重ね合わせて熱圧接着せしめ、
絶縁層兼接着層として使用せんとする方法であ
る。

この方法は前述のプリプレグを用いる方法と異
なり基材を用いない方法であるため、絶縁層厚み
は任意に薄くすることは原理的には可能である。

しかしながら絶縁信頼性という点から考慮した
場合塗布乾燥によりピンホール皆無の絶縁層を得
ることは全く不可能と言つても良く、この為２度
〜３度と重ね塗りを行いその后乾燥しても金属箔
もしくは金属板を熱圧により貼りつけるという煩
雑な方法で検討されている。またこの方法におい
ては数回の塗布後均一な層が得られたとしても、
熱圧に際して金属箔の凹凸、熱圧時の接着絶縁層
の樹脂のフロー等による絶縁層の厚みの均一性、
ピンホールレス信頼性という点からは依然として
不満足で、これとても均一な極端に薄い層を作る
ことは常に不安がつきまとつている。

以上の記載からも明白であるが、金属コアー絶
縁基板としてはいかに薄くて、いかに絶縁信頼性
の高い層を得るかにかかつていると言つても過言
ではない。言い換えればピンホールが全くない均
一な絶縁層をいかにして得るかにかかつている。

このような現状を認識した上で、本発明者らは
鋭意研究を行い本発明に到達することが出来た。

即ち予め金属箔上に所望の厚みが得られるよう
に耐熱高分子ワニスを塗布し、得られた塗布物か
ら乾燥により溶剤を除去し、必要ならばこれを更
に加熱硬化せしめて謂ゆるキヤストラミネートを
得る。この方法の場合金属箔が可撓性を有してい
ること、希釈されたワニスを用いること等から所
望の厚みに精度良く塗布を行うこと、ピンホール
の少ない塗膜を得ることが可能である。次に得ら
れたラミネート品を接着剤を用いて金属基板上に
接着せしめる。この場合予め絶縁層が存している
ため、接着剤の役割は絶縁塗膜上の数少ないピン
ホールを埋めることおよび基板との接着が主たる
役割となるため、薄い接着層で良く、極端な場合
点または線接着等の部分接着でも絶縁機能を充分
果し得るものであるため、工程が簡略化出来る上
に、確率的に存在するピンホールは接着剤により
埋め込まれるため、金属の熱伝導性を損うことの
ない絶縁信頼性の高い薄い絶縁層が得られ、優れ
た金属コアー絶縁基板が容易に得られるといつた
従来考えられなかつた画期的な方法である。

以下に本発明につき詳細に述べる。

本発明に用いられる金属板は謂ゆる金属板であ
ればすべて使用可能であるが、一般的には普通の
アルミ板、各種耐蝕アルミ板、銅板、鋼板、ステ
ンレス板、真鍮板、硅素鋼板、ジユラルミン板等
に代表される各種合金板等が一般に使用される。
特に熱伝導性、軽量性、価格、耐蝕性等を考えた
場合アルミ板が望ましい。また金属板の厚みは、
基板としの自己支持性という観点から考えた場
合、0.5mm以上の厚みが必要であり、これ以下の
場合外的な力による変形が大きく実用上不都合な
ことがある。

次に絶縁層を形成せしめる樹脂としてはエポキ
シ系樹脂、ウレタン系樹脂、フエノール系樹脂、
シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、イミド系
樹脂等に代表される熱硬化型樹脂、およびポリス
ルフオン系樹脂、ポリアミド系樹脂等に代表され
る耐熱性であればすべて使用可能であるが、(1)耐
熱性であること、(2)キヤストラミネート後の金属
箔との接着性が良好であること、(3)最終加工工程
での金属箔のエツチング液に耐えること、(4)エツ
チングされて露出した絶縁層がソルダーレジスト
等の加工用インクとの密着性が良好であること、
(5)耐溶剤性に優れていること、(6)塗膜形成時にピ
ンホール発生が少ないこと、(7)金属板との接着に
際して用いられる接着剤との接着性が良好なこ
と、(8)電気的性能が良好であること等を考慮した
場合、複素環を有する耐熱性樹脂が優れている。

この様な樹脂の中でも特に分子量が5000以上の
複素環を有する耐熱性樹脂と分子量が1000以上の
少なくとも水酸基を１つ以上含むエポキシ樹脂及
び／又はフエノキシ樹脂を主成分とした樹脂の有
機溶剤溶液を金属箔面上に塗布乾燥硬化せしめて
得られる樹脂を用いた場合、複素環を有する耐熱
性樹脂がエポキシ樹脂、フエノキシ樹脂等により
架橋されて三次元構造を取り得るし、水酸基を含
む架橋剤であるため極性が高いことに起因して上
記要件をすべて満足させる他、硬化収縮が小さい
ためカールが少ないとか、機械的強度が優れてい
るとか、接着性が優れているとか、キヤスト時の
造膜性が良好であるとかの利点も生じるため特に
好ましい。

この場合複素環を有する耐熱性樹脂とエポキシ
樹脂及び／又はフエノキシ樹脂の混合割合は適宜
選択出来るが、好ましくは耐熱性樹脂100重量部
に対しエポキシ及び／又はフエノキシ樹脂0.1〜
40重量部の割合が、得られたフイルムの可撓性、
フイルム形成性、相溶性、機械的強度、耐熱性と
いつた観点から特に良好な絶縁塗膜が得られる。

またこの場合の塗膜厚みは、必要とされる絶縁
層の耐電圧信頼性と関連するが、可及的に薄いも
のが熱放散性という観点から望まれ、実用上
100μ以下であることが望ましい。

これ以上の厚みになると絶縁信頼性は向上する
が、熱放散性が極度に低下する。

使用される金属箔についてもすべて使用可能で
あるが、(1)回路加工工程においてエツチングし易
いこと、(2)電気伝導性が高いこと、(3)メツキ可能
であること等を考慮した場合、銅箔、アルミ箔が
好んで用いられる。なおこの場合キヤスト絶縁層
との密着性改良のため、裏面粗化銅箔、化成処理
銅箔等も必要に応じて使用出来る。

また金属箔の厚は、得られた回路基板の加工時
のエツチング精度を考慮した場合、150μ以下で
あることが望ましい。

次に得られた樹脂コート金属箔を金属板に接着
剤を用いて接着するが、この場合に用いられる接
着剤は耐熱性を有し且つ金属箔コート樹脂と基板
金属との接着性が良好であればすべて使用可能で
あるが、一般に金属コアーと絶縁層とは加熱に際
して熱膨張係数が大きく異なるのが通例であり、
絶縁基板としての使用に際しての冷熱繰り返しに
対応出来るようなクツシヨン性のある接着剤が要
求されるため、特に熱硬化型シリコン樹脂接着剤
が用いられる。

従来シリコン接着剤はエツチング後露出した場
合、インク密着性が悪くフレキシブルプリント基
板用接着剤としては不適であつた。

しかしながら、本願発明はその構成が金属板／
接着剤層／絶縁層／金属箔となつておるためエツ
チング面が絶縁層となりこのような問題は生じな
い。

また接着剤層は接着信頼性の面からは可及的に
厚いことが望ましいが、熱放散性を考慮した場合
50μ以下であることが好ましい。

製造方法としてはまず金属箔上にホイラー、ロ
ールコーター、各種塗布装置等を用いて樹脂を塗
布するが、この場合塗布するワニスは樹脂含有量
（ワニス粘度）を調整することにより、塗布厚み
を調整することが出来る。次に溶剤を完全に乾燥
により除去し、必要ならば更に加熱により完全に
硬化せしめる。

かくして金属箔片面に均一に樹脂コートが施さ
れた謂ゆるキヤストラミネートが得られる。この
様にまずキヤストラミネートを得た後、これを金
属板上に接着せしめるという工程が本工程の特徴
である。

次に接着を行うが、この場合すでに絶縁層が取
り付けられているので特に条件は厳しくはない
が、これも均一に塗布することが望ましい。

接着剤の塗布はラミネート側、金属板側、両者
への塗布いずれに行なつても良く、適宜工程に合
わせて行うことが可能である。

かくして金属板／接着剤層／絶縁層／金属箔と
いつた構成の金属コアー絶縁基板が得られる。得
られた基板は以下の特徴を有する回路板用絶縁基
板であつた。

絶縁層／金属箔間に接着剤層がないため、エ
ツチングに際して接着剤層の露出がなく、絶縁
層の性質がそのまま利用出来る。

金属箔上へのキヤストラミネートであるた
め、ピンホールが少ない上に極く薄い絶縁層を
取り付けることが可能である。

絶縁層にたまたまピンホールが存在していて
も、接着剤層によりカバーされるため、金属板
〜金属箔間の導通ピンホールは皆無であり、高
絶縁信頼性が得られ極薄化が可能となる。

接着剤層はエツチングに際して直接エツチン
グ液に触れることはなく、また回路加工後も表
面に露出しないので、可撓性、柔軟性を有する
接着剤の使用が可能な為、実際の使用に際して
の熱クツシヨン層とすることが可能である。

絶縁層を薄くすることが出来るため、熱放散
性が非常に優れている。

この様にキヤストラミネートフイルムを用いる
ことにより優れた基板を得ることが出来た。

以下に実施例につき述べる。

実施例 １ 箔厚1oz・／ft²（35μ）の処理銅箔粗化面に、ホ
イラーを用いてポリアミドイミド樹脂（ローヌプ
ーラン社製Rodeftal200）をキヤストし、これを
窒素ガス循環高温乾燥機中において、300℃、１
時間硬化させることによつて、厚さ30μの耐熱性
樹脂層がコートされたキヤストラミネートを得
た。

次に厚さ２mmのアルミ板上に、同様にホイラー
を用いてトルエンに希釈した加熱硬化型シリコー
ン接着剤（東レ社製SE−1700）をキヤストし、
溶剤を揮散させることによつて厚さ12μのシリコ
ーン樹脂接着剤層がコートされたアルミ板を得、
これに上記キヤストラミネートを、銅箔／耐熱性
樹脂層／接着剤層／アルミ板という構成となるよ
うに積層し、更にプレス圧力50Kg／cm²にて150℃
において15分間加圧成形を行い、アルミコアー銅
張絶縁基板を得た。得られた基板は、絶縁層厚み
40.5μ、貫層耐電圧4.5KVの性能を有するもので
あつた。

実施例 ２ 箔厚20μのアルミ箔表面に、ホイラーを用いて
耐熱エポキシ樹脂（フエノールノボラツク型エポ
キシ樹脂）をキヤストし、これを熱風循環型乾燥
機中において、150℃、10分間、更に200℃、１時
間加熱硬化させることによつて、厚さ20μの耐熱
性樹脂層がコートされたキヤストラミネートを得
た。

更に該耐熱性樹脂層表面に、ホイラーを用いて
トルエンに希釈した加熱硬化型シリコーン接着剤
をキヤストし、溶剤を揮散させることによつて厚
さ7μのシリコーン樹脂接着剤層が塗布された耐
熱性樹脂コートアルミ箔を得た。次に該耐熱性樹
脂コートアルミ箔を接着剤層を介して、厚さ１mm
のアルミ板と共に積層し、プレス圧力50Kg／cm²に
て150℃において10分間加圧接着を行い、アルミ
コアーアルミ箔張絶縁基板を得た。得られた基板
は絶縁層（耐熱性樹脂層＋接着剤樹脂層）に絶縁
性能低下の主因となるボイドはなく、絶縁層厚み
26μ、貫層耐電圧2.2KVの性能を有するものであ
つた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属板上に絶縁層および金属箔層が取りつけ
   られた絶縁基板の製造方法において、予め金属箔
   上に絶縁層を形成するための高分子物質ワニスを
   塗布乾燥後の厚さが100μ以下となるように塗布
   し、これを乾燥硬化せしめてキヤストラミネート
   を作り、該キヤストラミネートしたものの上及
   び／又は金属板上に熱硬化型シリコン樹脂接着剤
   が50μ以下となるように塗布乾燥した後、金属板
   上と接着せしめることを特徴とする金属コアー絶
   縁基板の製造方法。 ２ 金属板が0.5mm以上の厚みを有するアルミ板、
   鉄板、真鍮板、表面処理されたアルミ板、鉄板、
   真鍮板、各種合金板の中から選択された自己支持
   能を有する金属板である特許請求の範囲第１項記
   載の金属コアー絶縁基板の製造方法。真鍮。 ３ 高分子物質ワニスは分子量が5000以上の複素
   環を有する耐熱性樹脂とエポキシ樹脂および／ま
   たはフエノキシ樹脂の混合物である特許請求の範
   囲第１項及び２項記載の金属コアー絶縁基板の製
   造方法。 ４ 金属箔が銅箔、アルミ箔又は鉄箔の中から選
   択された150μ以下である特許請求の範囲第１項、
   ２項および３項記載の金属コアー絶縁基板の製造
   方法。