JPS6376399A - 金属回路基板装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム等の金属ベースに直接印刷回路を
多層形成する金属回路基板装置に係り、導体層間の絶縁
性能が良好で、■つこれの乾燥条件も大気中で行っても
他の形成済回路部材層に化学的な影響を与えることがな
いようにした金属回路基板装置に関する。

（従来の技術） 近年、金属をペースとして印刷回路を形成する所謂金属
回路基板は、電気様器のシャーシとなる筐体を直接利用
することができ、従来の機器組立て工程を更に簡略化す
る手段として注口されようとしている。このような台底
回路基板も、ヰ木的には厚膜回路す板等に基づく膜技術
を利用しており、抵抗体、導体類による回路部材層を印
刷形成し、更にチップ部品をマウン１−シて機能回路を
構成するものである。また、多層配線構造とすることも
可能であり、各層部材を印刷、乾燥′、硬化工程を繰り
返して形成する。

第５図は、従来の金属回路基板の一例を説明する工程図
である。第５図（ａ）はアルミニウム。

鉄、ステンレス等の金属材料で形成された金属製基板１
を示し、第５図（ｂ）は前記金属製基板１の一面に絶縁
基層２が形成されたものである。絶縁基層２は、ポリイ
ミド等の絶縁ペーストを用いてスクリーン印刷を行い、
大気中又は窒素中で乾燥及び熱硬化して形成される。

そして、上記絶縁１層２上に以下の如き銅系（以下Ｃｌ
）ペーストを主要材料とした印刷回路を多層形成してい
く。なお、Ｃｕペーストは低温硬化形のものを用いてい
る。

第５図（Ｃ）は一番下層となる導体層３，３・・・（以
下第１導体層）が形成された状態を示し、これら第１導
体層３に対して上層導体（後形成導体層）となる第２導
体層６ａ（第５図（ｆ）参照）は、第５図（ｄ）に示す
居間絶縁層４により絶縁される。なお、第５図では、第
２右体層６ａ、６ｂ、６ｂ（総称するときは６とする）
のうら導体層６ａが第１導体層３の１つに実質的に上層
導体となっている。ただし、居間絶縁層４から第２ヌク
体層６を形成する間には、第５図（０）のように抵抗体
病を形成する工程がある。

さて、層間絶縁層４は、前記絶縁基層２と同様に印刷、
乾燥、ＶＪ！化の過程を経て形成されるが、乾燥は、絶
縁基層２を乾燥する場合に比し、窒素ガス中で行なわな
ければならないという制約がある。これは、ポリイミド
等の樹脂ペーストを乾燥する温度が、Ｃｕの大気中乾燥
温度（一般に１３０＠）より高いからである。ここでの
乾燥が完全でないと、硬化時に残留蒸気が発生して第２
導体層ペーストの印刷を良好に行えないものである。

なお、各２２体層３．３・、６ａ、６ｂ、６ｂは、表面
に第５図（Ｑ）の如くメッキ層７が形成されて被覆され
、チップ部品８はメッキ処理済みの第１導体層３の所定
位置に半田９で固定される〔第５図（ｈ）参照〕。

このように従来のＣｕペーストを用いた金属回路基板は
、層間絶縁層４を形成する工程において、大気中乾燥を
行おうとすると、形成流第１３９体層３に及ぼす化学的
影響が問題であった。そこで、やむを得ず居間絶縁層４
の乾燥工程は、硬化工程と同様に窒素ガス中で行ってい
る。しかし、居間絶縁層４の乾燥を窒素ガス中で行う場
合は、硬化のための３５０℃、窒素ガス雰囲気出炉と、
乾燥のための１３０℃、窒素ガス雰囲気用の炉との２つ
も炉が必要となり、膜幅規模が増大するという欠点があ
る。

そこで考えられる対策としては、絶縁層の素材として用
いる絶縁ペーストを乾燥温度の低いものを選ぶことであ
る。そして、好ましくは、絶縁基層２の素材とも一致す
ることが、絶縁ペーストを２種類確保（管理）する必要
もないので有利である。従来の絶縁基層２に用いた絶縁
ペーストは、ポリイミドであるが、ポリイミドは乾燥湿
度が１３０℃以上必要であり、上記条件を満足していな
い。

また、例えば硬化後の絶縁性が良いとされているポリブ
タジェン樹脂は、乾燥温度が１８０℃であり、大気中で
の乾燥はできない。

乾燥温度が１３０°前後である樹脂としてエポキシ変性
ポリブタジェン樹脂が提唱されているが、このエポキシ
変性ポリブタジェン樹脂は、耐熱性が十分でなく、硬化
温度（３５０℃）付近で熱分解反応が進み、乾燥、硬化
を繰り返した場合に不純ガスを発生することがある。こ
のガスは、抵抗体層の樹脂やカーボン粉末と反応して抵
抗体特性に影響を与え、抵抗値の変りＪを誘発覆るとい
う問題がある。第６図は抵抗変動を示ずグラフであり、
ｒｉｌ軸は抵抗値の変動幅（％）、横軸は抵抗値を示す
。横軸の各抵抗値に対応した傍線から分るように、１［
＃２１四方でそれぞれ、１００［Ω］。

１［ｋΩ］、１０［ｋΩ］、１００［ｋΩ］を呈Ｊる各
抵抗体が、高抵抗はど初期抵抗値からの変動が顕著とな
り、例えば１００［ｋΩ］の抵抗体では、抵抗値の変動
が略（±）７０［％］と大きく、歩留り低下の原因とな
っていた。

ざらに、エポキシ変性ポリブタジェン樹脂を用いた余尺
回路基板にプレッシャークツカー試験（ＰＣＴ）等の環
境試験を行うと、第７図に示すように、負荷電圧ｉ　ｏ
ｏｖの測定電圧下では、ＰＣＴ試験試験２問 て絶縁性能が低下し、絶縁不良を起こすという問題があ
り、余病回路基板の信頼性を著しく低下させる。むお、
第７図の縦軸は絶縁抵抗値，横軸は時間を示す。ＰＣＴ
試験は、１２０″Ｇ．２気圧の条件で電圧負荷の状態で
規定時間放置する一種の負荷寿命試験である。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の金属回路基板装置は、居間絶縁層４の乾燥のため
に、温度プロファイルの異る２つの炉を用いて窒素ガス
中で行わないと、Ｃｕ導体が酸化してチップ部品等の半
田付けの際に接続不良を起こしたり、居間絶縁層４の素
材によっては居間絶縁不良を起こしたり、樹脂が硬化中
に熱分解を起し、抵抗体層の抵抗値を変動させるという
問題があった。

本発明は上記問題点を除去し、居間絶縁層の乾燥条件が
下層導体層の性質に影響されることのないようにした金
属回路基板装置の提供を目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、工程が前後して形成される関係にある第１及
び第２の回路部材層と、これら第１及び第２の回路部材
層の層間絶縁層として形成される絶縁体層と、前形成層
となる前記第１の回路部材層のうち少なくとも前記導体
類上と前記絶縁体層との間に形成され、前記絶縁体層の
乾燥時、第１の回路部材層を保護づるメッキ層とを具備
している。

（作用） 本発明によれば、メッキ層により前形成導体層が保護さ
れ、メッキ層の酸化温度にまで層間絶縁層の乾燥混成を
高めることができる。したがって、銅ど導体層の酸化温
度を考慮づることなく、熱硬化特性（例えば硬化後の絶
縁性能）の良好なことのみを条件に、居間絶縁層の素材
としての絶縁ペーストを選ぶことができ、層間絶縁性の
良好な高信頼度の金属回路基板装置を提供づることがで
きる。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例について説明する。

第１図は本発明の金属回路基板装置の一実施例を説明す
るための側断面図である。

第１図において、符号１１は金属製基板、１２は金属製
基板１１の上面に形成された絶縁基層、１３・・・はＣ
ｕペーストを用いた第１導体層、１４ａ，１４ｂは同じ
＜Ｃｕペーストを用いた第２導体層であって、導体層１
４ａは前記第１導体層１３・・・のうち３つ連なった真
中の）９休に１に対して実質的な上層導体層となる。そ
して、居間絶縁層１６は、上記真中の導体層１３と棚体
ＦＪ１４ａとを絶縁している。

□本実施例は、上記層間絶縁層１６を形成する前段階、
即ち、第１尋体層１３．１３・・・を形成した後に、こ
れら各導体層１３・・・を被覆するように、メッキ層１
５を形成する。これにより、前記真中の導体層１３の部
分は、絶縁基層１２を含めて５層構造となる。また、導
体層１４ａは、真中の導体ＦＪ１３を跨いで両側の第１
導体層１３．１３に形成されたメッキ層１５の上に印刷
形成されることになる。

なお、抵抗体層１７は第２導体層１４ａ．１４ｂの形成
後に構成され、更にチップ部品１８は、メッキ層１５に
塗布された半田ペースト１９を介して所定の第１専休Ｆ
ｒ１１３．１３に半田付（）固定される。

次に上記実施例に係る金属回路基板装置の形成工程の一
例を第２図に基づいて説明する。

第２図において、まず（ａ）に示すように平滑。

硬質な金属製基板１１どなるアルミニウムベースを用意
する。次に第２図（ｂ）に示すようにポリブタジェン樹
脂等を含む絶縁ペーストを用いてスクリーン印刷を行い
、１８０℃．３０分間空気中で乾燥後、３５０℃，３０
分間窒素中′ｃ硬化して絶＃！基層１２を形成する。さ
らに第２図（Ｃ）の如く、上記絶縁基層１２上に第１導
体層１３を形成する。これはＣＬＪ系ペーストを用いて
スクリーン印刷し、１２０℃、１０分間乾燥した侵、窒
素雰囲気中で３５０℃、３０分間硬化することによって
形成される。その後、形成済み第１導体層１３０表面を
ニッケルメッキにて被覆し、メッキ層１５を形成する。

このメッキ層１５は無電解メッキ法を用いてメッキ浴温
度６５℃、メッキ時間１０分間行われる〔第２図（ｄ）
参照〕。

そして、第２図（ｅ）に示すように、メッキ済み第１導
体層１３の所定部分に前記絶縁基層ペーストと同一のペ
ーストを用いて居間絶縁層１６を形成し、１８０℃、３
０分間大気中乾燥の後、３５０℃、３０分間窒素ガス中
で硬化する。この時、メッキ層１５は、居間絶縁層１６
による表面酸化が進行せず、導体抵抗、半田付は性も劣
化することがないことが確認された。続いて、第２図（
ｆ）の如く、絶縁済み第１導体層１３及び絶Ｒ基層１２
上に前記第１導体層１３と同様の手法を用いて第２尋体
ＦＡ１４ａ、１４ｂを印刷する。その後、七′１体層１
４ｂ上にカーボン粉末、樹脂等を含んで成る抵抗体ペー
ストを印刷し、１７０℃、１時間大気中で乾燥後、同じ
く大気中で硬化して抵抗体層１７を形成する〔第２図（
Ｑ）参照〕。このような乾燥、硬化条件を経た後におい
ても、ニッケルメッキ処理済みの下層導体層１３は、導
体抵抗、半田付は性が良好に保たれていた。このため、
第１導体層１３上にチップ部品１８を第２図（ｈ）の如
く搭載し、リフロー半田付Ｇノ法により′−１′田付け
を行っても、接続不良を起こずことはなかった。

本実施例の金属回路基板装置によれば、第１導体層１３
・・・にメッキ層１５を形成しているので、居間絶縁層
１６は大気中で乾燥を行うことができる。これは、第１
導体層１３上に積層される居間絶縁層１６の乾燥温度を
、Ｃｕど）体層の酸化温度を化虞することなく、メッキ
層１５の酸化温度まで高めることができるためである。

それ故、居間絶縁層１６の素材としての絶縁ペーストは
、乾燥温度は高くても、熱硬化特性（硬化後の絶縁性）
の良好なものを選択でき、ＰＯＴ試験、あるいは上層導
体層の形成過程における熱によって、絶縁不良となるこ
とを回避できる。

また、本実施例では、抵抗体層１７を層間絶縁層１６が
硬化された後に形成しているため、従来のように抵抗体
層が居間絶縁層の硬化中に発生する不純ガスと接づ゛る
ことはないので、第３図に示すように、抵抗値の変動幅
は、各１００［Ω］〜１００［ｋΩ］で±２０％以内に
おさまっている。

この変動幅は、抵抗体層１７の硬化工程で発生する抵抗
値変動幅とほぼ同じであり、抵抗値の正確さが得られ、
回路試験等における歩留りが向上する。なお、抵抗体層
１７の形成は、従来と同様に第１導体層１３の形成後に
行ってもよい。ただし、本実施例のような順に行えば、
硬化過程で不純ガスを発生する絶縁ペーストでも使用が
可能となる。

第４図は第７図に対応したＰＣＴ試験を行った場合の層
間絶縁層１６の絶縁特性を示すグラフである。このよう
に絶縁抵抗は、ＰＣＴ試験試験４問 回路基板装置の絶縁性は劣化しないことが分る。

また、本実施例は、絶縁基層１２と同一の絶縁ペースト
を用いて居間絶縁層１６を形成することができ、ペース
トを２種類用意づる必要がない。

さらに居間絶縁層１６の乾燥は、大気中で行なえるため
、温度プロファイルの異る窒素用乾燥炉を２本も設ける
必要もない。このように本実施例は製造過程における設
備，材料の点でも多くの利点がある。

また、実施例で用いたニッケルメッキ層はｉＪ　Ｍ化性
があり、窒素雰囲気中の硬化温度にあっても表面酸化は
進行せず、半田付は性は良好であることが確認された。

尚、以上説明した実施例は一例であり、例えば絶縁ペー
ストはポリブタジェン樹脂に限られるしのではない。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、居間絶縁層の乾燥
工程において、形成流導体層が保護され、大気中乾燥を
行うことができるとともに、硬化時の温度により絶縁劣
化を起こすことのない高信頼度の絶縁ペーストを選ぶこ
とができるので、絶縁性能が良好となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る金属回路基板装置の一実施例を示
す説明図、第２図は上記実施例の製造工程の一例を示す
工程図、第３図及び第４図は本発明の抵抗値変動特性及
び絶縁性能特性を測定した結果を示すグラフ、第５図は
従来の金属回路基板装置を示す説明図、第６図及び第７
図は第３図及び第４図に対応する従来の金属回路基板装
置における各特性の測定結果を示すグラフである。 １１・・・金属製基板　　　１２・・・絶縁基層１３．
１４ａ、１４ｂ・１係属 １５・・・メッキ層　　　　１６・・・層間絶縁層１７
・・・抵抗体層 代理人　弁理士　　則　近　憲　右 同　　　　　　　　宇　　治　　　　　弘第２図 第２図 翌賽型９枢； 禦′Ｈ報解 第５図 第５図 潤署豐９枢鵞 禦唸寧解

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製基板上に絶縁基層を形成し、この絶縁基層
   の上に抵抗体若しくは導体類による回路部材層を複数積
   層形成することにより印刷回路を構成する金属回路基板
   装置において、 工程が前後して形成される関係にある第１及び第２の回
   路部材層と、 これら第１及び第２の回路部材層の層間絶縁層として印
   刷、乾燥、硬化の過程を経て形成される絶縁体層と、 前形成層となる前記第１の回路部材層のうち少なくとも
   前記導体類上と前記絶縁体層との間に形成され、前記絶
   縁体層の乾燥時、第１の回路部材層を保護するメッキ層
   とを具備したことを特徴とする金属回路基板装置。
2. （２）前記メッキ層はニッケルメッキ層であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属回路基板装置
   。