JPS64838B2

JPS64838B2 -

Info

Publication number: JPS64838B2
Application number: JP5681681A
Authority: JP
Inventors: Seizo Murayama; Kazuo Isawa; Seiju Maejima
Original assignee: Fujikura Cable Works Ltd
Current assignee: Fujikura Cable Works Ltd
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1989-01-09
Also published as: JPS57172797A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は高い放熱性、耐熱性、電気絶縁性を
有する印刷配線基板の製造方法に関するものであ
る。

近年、IC、LSIを始めプリント配線板等の電子
部品が高密度化されるに伴い、消費電力が増大
し、多量の熱を発生するようになつた。このよう
な温度上昇は回路部品の信頼性や寿命を低下させ
る原因となる。これを解決するために種々の放熱
方法が考案されているが、なかでもアルミニウム
などのような熱伝導性の高い金属を基板とし、こ
の金属の陽極酸化皮膜を絶縁物として利用する方
法が基板強度が高い利点もあり、極めて有効な方
法として注目されている。この方法は例えばアル
マイト皮膜に封孔処理を施した後、アルマイト皮
膜表面に数10μの厚みの接着剤を用いて銅箔など
の配線用導体を貼りつけるものであるが、接着剤
が有機物であるため金属基板の最大の利点である
放熱性および耐熱性を充分に生かすことができな
い欠点があつた。また、アルマイトに直接回路を
付けるタイプの配線基板では、電子部品からの熱
で加熱されたり、半田付けの際に加熱されたりす
ると、絶縁層である陽極酸化皮膜にクラツクが入
り、配線用導体が切断して回路が切断したり、こ
のクラツクより空気中の水分が侵入して電気絶縁
性が低下すると云う不都合もあつた。この陽極酸
化皮膜のクラツクの発生の原因は酸化皮膜と素地
金属との熱膨脹率の差が大きいためである。例え
ば、アルミニウムの熱膨脹率が約25×10^-6である
のに対して、陽極酸化皮膜の主成分である酸化ア
ルミニウムの熱膨脹率は約６×10^-6であり、大幅
に異なり、加熱された際の熱応力がクラツクとな
つて発生するものである。

ところで、電子部品などからの熱を速やかに基
板金属に伝えて放熱を行うには、陽極酸化皮膜上
に有機物層を極力形成しないことが望ましい。し
かし、陽極酸化皮膜には皮膜の厚さ方向に多数の
微細孔が存在するため、これに直接配線用導体を
形成しても充分な電気絶縁性を得ることができな
い。これは配線用導体を湿式化学メツキで酸化皮
膜上に形成する時に、メツキ液が微細孔中に侵入
し、素地金属と導通状態になるためである。従つ
て基板の放熱性と絶縁性を同時に満足するために
は、酸化皮膜中の微細孔を閉塞することが必要に
なる。この方法には、まず封孔処理が挙げられ
る。封孔処理は高圧水蒸気や沸とう水で処理し、
酸化皮膜を水和変質させその体積膨脹により微細
孔を閉塞するものであるが、微細孔の入口付近が
先に体積膨脹を起すための孔の奥部は閉塞されに
くく、孔の周囲から体積膨脹が起るので微細孔の
中心に微細な空隙が残り、メツキ液の侵入を完全
に防止することは不可能である。さらに、この封
孔処理を行うと陽極酸化皮膜はわずかの加熱によ
りクラツクが入りやすくなるという重大な欠点を
伴うようになる。次の方法としては樹脂の微細孔
への含浸が考えられるが、微細孔は直径百Åと極
めて小径で且つ深さが数10μ程度であるため、樹
脂の粘性等の為に充分に孔の最奥部まで含浸する
ことは事実上不可能である。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
放熱性、耐熱性、電気絶縁性の優れた印刷配線基
板の製造方法を提供することを目的とし、その要
旨は、Si含有量が10〜30重量％のAl−Si系合金
の金属板体の表面にアルミニウムを0.4mm以下の
厚さでクラツドしてクラツド材を形成し、これを
陽極酸化処理したのち、陽極酸化皮膜の表面およ
び（または）微細孔中に重合性有機金属化合物を
付着、含浸し、重合させ、ついで配線用導体を形
成することを特徴とするものである。

以下、この発明を詳しく説明する。

この発明に用いられる金属板材としては、Si
（ケイ素）含有量が10〜30重量％のAl−Si系合金
からなる金属板材であつて、その熱膨張率が15×
10^-6〜20×10^-6／℃と比較的低いものである。

この金属板材の表面にはアルミニウムがクラツ
ドされる。クラツドの方法は通常の強圧延などの
方法が用いられる。金属板材にクラツドされたア
ルミニウムの厚みは、クラツド加工後の仕上り厚
みで0.4mm以下とされる。アルミニウムの仕上り
厚みは素地金属の熱膨脹率と関係し、0.4mm以下、
好ましくは0.25mm以下としなければ後工程で形成
される陽極酸化皮膜の加熱によるクラツクが発生
して好ましくない。

ついで、Al−Si系合金からなる金属板材にア
ルミニウムがクラツドされたクラツド材は陽極酸
化処理される。この陽極酸化処理は、通常の蓚
酸、硫酸などの水溶液の酸性浴の他、アルカリ浴
などを用いて通常行われるものである。陽極酸化
処理によつて厚み10〜100μｍの陽極酸化皮膜が
形成される。

このようにして形成された陽極酸化皮膜は、熱
膨脹率の低いAl−Si系合金からなる金属板材上
にクラツドされた薄いアルミニウム表面に一体と
なつて形成されているので、加熱されても、熱膨
脹率の差による熱応力の発生が少なく、クラツド
の発生がほとんどない。

陽極酸化皮膜が形成されたクラツド材は、つぎ
に重合性有機金属化合物で処理されるが、必要に
応じて、あらかじめ、高圧水蒸気、沸とう水など
を用いた封孔処理を施こされることもある。

この重合性有機金属化合物としては、金属原子
に加水分解基、ハロゲン基、有機官能基が結合さ
れた重合性を有するもので、一般式 XnMRm Ｍ：Si、Ti、Al、Zr、Ge、Ｂ、Ｐ、Sn、など
の金属原子Ｘ：ビニル基、アミノ基、メルカプト基、エポ
キシ基などの有機官能基Ｒ：アルコオキシ基、アセトオキシ基などの加
水分解しうる有機基ｎ＋ｍ＝３，４，５あるいは６で表わされるものである。この有機金属化合物と
しては、例えば、フエニルトリエトキシシラン、
メチルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−
メトキシエトキシ）シラン、β−（3.4−エポキシ
−シクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、
γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン
などの有機ケイ素化合物、テトライソプロピルビ
ス（ジオクチルフオスフアイト）チタネート、テ
トラオクチルビス（ジトリデシルフオスフアイ
ト）チタネート、チタンアセチルアセトネート、
チタンオクチレングリコレート、ジヒドロキシビ
ス（ラクタト）チタン、テトラステアロキシチタ
ンなどの有機チタン化合物、アルミニウムトリｎ
−ブトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシ
ド、メチルアルミニウムセスキクロライドなどの
有機アルミニウム化合物、ジルコニウムテトラｎ
−ブトキシド、ジルコニウムテトライソプロポキ
シドなどの有機ジルコニウム化合物、さらに、リ
ン酸トリｎ・ブチルエステル、亜リン酸ジエチル
エステルなどの有機リン化合物、ホウ酸トリ・
ｎ・ブチルエステル、ホウ酸トリイソプロピルエ
ステルなどの有機ホウ素化合物、ジメチルオキシ
ジメチルゲルマニウム、メチルゲルマニウムトリ
メトキシド等の有機ゲルマニウム化合物、さらに
ジメチルオキシエチル錫、等の有機金属化合物お
よびこれら化合物の誘導体、低重合体（オリゴマ
ー）を用いることができるが、有機官能基中にメ
チル基および／またはフエニル基を有するもの
が、耐熱性の向上がより大きいので好ましい。さ
らに、加水分解が徐々に起るものがよい。これら
重合性有機金属化合物はメタノール、エタノー
ル、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン
などの有機溶剤、もしくは水、もしくは水と水溶
性有機溶剤との混合液に溶解される。この水溶性
有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イ
ソプロパノール、アセトン、ジオキサン、酢酸メ
チル、メチルエチルケトン、エチレングリコー
ル、蟻酸エチル、ジアセトンアルコール、ジメチ
ルホルムアミドなどが用いられ、これに必要に応
じて触媒界面活性剤などの添加剤を加えることが
できる。

そして重合性有機金属化合物溶液による処理
は、陽極酸化皮膜を前記溶液中に浸漬して、微細
孔中等に重合性有機金属化合物を拡散、浸透させ
たり、前記溶液を酸化皮膜表面に塗布して酸化皮
膜表面に重合性有機金属化合物層を形成させた
り、あるいは真空含浸法を利用したりして行われ
る。また、重合性有機金属化合物を水、もしくは
水と水溶性有機溶剤との混合液に溶解した溶液中
に酸化皮膜を浸漬し、酸化皮膜を陽極とし、適当
な不活性導体を陰極として直流電流を通電するこ
とによつて酸化皮膜の微細孔の底から孔口まで充
分に重合性有機金属化合物を泳動、浸透等によつ
て含浸することもできる。そして得られる印刷配
線基板に、より高い熱伝導性を必要とする時に
は、酸化皮膜表面に付着している重合性有機金属
化合物溶液は完全に拭き取られ、より高い電気絶
縁性を要する時には酸化皮膜の表面の付着してい
る重合性有機金属化合物溶液は拭き取らずにその
ままにされる。こうして陽極酸化皮膜の表面およ
び（または）微細孔に重合性有機金属化合物が十
分付着、沈着されたならば、酸化皮膜は乾燥さ
れ、余分な水や有機溶剤が除去される。

以上のようにして陽極酸化皮膜の表面あるいは
微細孔等に付着、沈着した重合性有機金属化合物
は、加熱などの重合手段によつて重合される。こ
の重合により、重合性有機金属化合物は緻密な有
機金属化合物ポリマーに変化し、酸化皮膜の表
面、微細孔内に強固に固着する。これは、重合性
有機金属化合物が酸化皮膜との親和性に優れてい
ることによるものである。

つづいて、有機金属化合物ポリマーが付着、含
浸された陽極酸化皮膜の表面に配線用導体が形成
される。これには無電解メツキ法、蒸着法、イオ
ンスパツタリング法、イオンプレーテイング法な
どによつて直接回路を形成するか、或いは金属薄
層をまず生成させついで電気メツキ法によつて厚
み数10μの銅、ニツケルなどの配線用導体を形成
する方法が用いられ、目的の印刷配線基板が得ら
れる。

以上のようにして重合性有機金属化合物で処理
されたクラツド材表面のアルミニウム上の陽極酸
化皮膜は、有機金属化合物ポリマーによつて微細
孔および酸化皮膜表面が実密に埋められ、被覆さ
れているので、非常に高い電気絶縁性が得られ
る。また、微細孔のみを前記ポリマーで埋めるこ
とができるので、高い熱伝導性を維持しつつ、酸
化皮膜の絶縁耐圧を大きくできる。また、金属板
材としてAl−Si系合金を用いているので、これ
の表面のアルミニウムをすべて陽極酸化処理する
ことができ、さらに素地までも陽極酸化処理しう
るので、厚膜の陽極酸化皮膜が形成でき、耐電圧
を十分高めることができる。さらに、配線用のス
ルーホール等の穴を金属板材に穿設しても、この
穴の内面も同様に酸化皮膜が形成でき、絶縁皮膜
を形成することができる。

以下、実施例に基づいてこの発明を具体的に説
明する。

〔実施例１〕 Si含有量20％のAl−Si系合金板の両面にアル
ミニウムを強圧延によつてクラツドして、Al0.1
mm／Al−Si系合金1.5mm／Al0.1mmの貼合せ構成を
有するクラツド材を形成した。これらのクラツド
材から50mm×100mmの大きさの板を切り出し、15
％硫酸水溶液を電解浴とし、浴温30℃、電流密度
2A／ｄm²で陽極酸化し、20μの厚さの陽極酸化皮
膜を作成した。この陽極酸化皮膜を陽極として、
メチルトリエトキシシランCH₃Si（OC₂H₅）₃70vol
％、イソプロパノール25vol％、醋酸4vol％、水
1vol％の混合溶液中で直流200V一定で１時間通
電した。この時、初期電流密度は25ｍＡ／ｄm²、
通電終りの電流密度は15ｍＡ／ｄm²であつた。混
合溶液から陽極酸化皮膜を取り出し、表面に付着
している溶液を完全に拭き取り、温風乾燥したの
ち、130℃、２時間加熱して重合させた。得られ
た基板の表面にレジスト材で回路パターンを描い
たのち、SnCl₂5ｇ／ｌ水溶液に30秒浸漬し、セ
ンシタイジングを行い、ついでPdCl₂0.5ｇ／ｌ水
溶液に１分浸漬し、活性化処理を行つたのち、日
本カニゼン社のシユーマ無電解ニツケルメツキ液
で無電解ニツケルメツキを施こし、配線用導体を
形成して、印刷配線基板を得た。この配線基板の
配線用導体と素地クラツド材との間の絶縁耐圧を
測定したころ、600V以上の耐圧を得た。また、
この配線基板を300℃で30分間加熱しても、酸化
皮膜には全くクラツクは発生せず、電気特性の低
下は見られなかつた。

〔実施例２〕実施例１と同様1.5mmのクラツド材を形成し、
これより50mm×100mmの板を切り出し、実施例１
と同一条件で陽極酸化処理を行い、20μの陽極酸
化皮膜を得た。この陽極酸化皮膜を陽極とし、チ
タンオクチレングリコレート（C₄H₉O）Ti
（C₈H₁₆O₂）₂60vol％、イソプロパノール40vol％
の混合溶液中で真空含浸処理した。ついで、陽極
酸化皮膜の表面に付着している溶液をよく拭き取
つてから温風乾燥し、ついで130℃、２時間加熱
して重合させて、基板を得た。この基板を実施例
１と同様に処理して、配線用導体を形成し、配線
用導体と素地クラツド材との間の絶縁耐圧を測定
したところ、600Vの耐圧を得た。また、この配
線基板を300℃で30分間加熱しても酸化皮膜には
全くクラツクは発生せず、電気特性の低下は見ら
れなかつた。

〔実施例３〕実施例１と同様にして、陽極酸化皮膜を形成し
たクラツド材の板を用意した。メチルアルミニウ
ムブトキシドCH₃Al（C₄H₉O）₂60vol％、イソプロ
パノール40vol％の混合溶液中に前記クラツド板
を浸漬し、真空含浸処理を行つた。ついで、陽極
酸化皮膜表面に付着している溶液をよく拭き取つ
たのち温風乾燥し、130℃で２時間加熱して重合
させた。この基板に実施例１と同様の処理を行
い、配線用導体を形成し、配線基板を得た。この
配線基板の配線用導体と素地クラツド板との間の
絶縁耐圧を測定したところ、600Vの耐圧を得た。
また、固有抵抗は６×10¹²Ω・cmであつた。さら
に、この配線基板を300℃で30分間加熱してもク
ラツクの発生はなく電気特性の低下は見られなか
つた。

〔実施例４〕実施例１の材料の両面に0.4mmのアルミニウム
材を強圧延によつてクラツド材とした。このクラ
ツド材から50×100mmの大きさの試料を作成し、
15％（wt）蓚酸水溶液を電解液として、20μｍの
厚さの陽極酸化皮膜を生成した。

この皮膜を陽極として、メチルトリエトキシシ
ラン70％（vol）、イソプロパノール25％（vol）、
酢酸４％（vol）、水１％（vol）の混合液中で
200V定電圧で１時間通電含浸を行なつた。

通電後、皮膜を拭いた後温風乾燥し、ついで
130℃で２時間加熱して連合した。得られた基板
の表面のレジスト材で回路パターンを描いたの
ち、塩化錫５ｇ／ｌ水溶液中に30秒間浸漬して感
受性化ついで塩化パラジウム0.5ｇ／ｌ水溶液中
に60秒間浸漬して活性化処理を行なつた。つい
で、シユーマー無電解ニツケルメツキ液（日本カ
ニゼン社）中でニツケルメツキを施し回路を形成
して印刷配線基板を得た。

この基板の配線用導体と素地クラツド材との間
の絶縁耐圧を測定したところ600V以上であつた。
また、この配線基板を300℃で30分間加熱したが、
酸化皮膜にクラツクの発生は見られなかつた。

〔実施例５〕実施例１と同様のクラツド材を形成し、同様に
陽極酸化皮膜を形成した。これらの皮膜に対し
て、ジルコニウムテトライソプロポキシド、リン
酸トリｎ−ブチルエステル、ホウ酸トリｎ−ブチ
ルエステル、メチルゲルマニウムトリメトキシ
ド、ジメチルオキシエチル錫を微細孔中に真空含
浸し、24時間大気中に放置して加水分解を行つた
のち、130℃で２時間加熱して重合した。これら
の処理クラツド板に実施例１と同様にして配線用
導体を形成し、印刷配線基板を作成した。これら
の基板の交流絶縁耐圧を求めたところ、いずれも
500V以上であつた。また、これらの基板を300℃
で30分間加熱したが、酸化皮膜にクラツクの発生
は認められなかつた。

以上説明したように、この発明の印刷配線基板
の製造法は、Si含有量が10〜30重量％のAl−Si
系合金からなる金属板材の表面にアルミニウムを
0.4mm以下の厚さでクラツドしてクラツド材を形
成し、このクラツド材を陽極酸化処理したのち、
陽極酸化皮膜の表面もしくは微細孔に重合性有機
金属化合物を付着、含浸し、重合させ、ついで配
線用導体を形成するものであるので、クラツド材
表面のアルミニウムに形成された陽極酸化皮膜は
加熱されても、素地クラツド材の熱膨脹率が低い
ので、加熱クラツクが発生しにくい。また、陽極
酸化皮膜の表面、微細孔に有機金属ポリマーが付
着、含浸されているので、電気絶縁性が向上す
る。従つて、酸化皮膜あるいは前記ポリマー皮膜
上に直接配線用導体を形成でき、金属基板の特質
である優れた放熱性を十分に生かすことができ
る。さらに、この配線基板は、その強度が素地の
金属板材の強度と等しいので、重量の大きな電子
部品を搭載することができる。また、金属板材と
してAl−Si系合金を用いているので、これの表
面のアルミニウムをすべて陽極酸化処理すること
ができ、さらに素地までも陽極酸化処理しうるの
で、厚膜の陽極酸化皮膜が形成でき、耐電圧を十
分高めることができる。さらに、配線用のスルー
ホール等の穴を金属板材に穿設した場合にも、こ
の穴の内面も同様に酸化皮膜が形成でき、良質の
絶縁皮膜を形成することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Si含有量が10〜30重量％のAl−Si系合金か
らなる金属板材の表面にアルミニウムを0.4mm以
下の厚さでクラツドしてクラツド材を形成し、こ
のクラツド材を陽極酸化処理したのち、陽極酸化
皮膜の表面もしくは微細孔中に重合性有機金属化
合物を付着含浸し、重合させ、ついで配線用導体
を形成することを特徴とする印刷配線基板の製造
方法。