WO2016047702A1 - 電子部品搭載用基板およびそれを用いた発光装置 - Google Patents

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electronic component
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crack
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征一朗 伊藤
東條　哲也
毅 小山田
芳紀 小西
直樹 堀之内
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京セラ株式会社
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    • H05K3/381—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the substrate

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component mounting board on which a high heat-generating component such as a light emitting element is mounted, and a light emitting device using the same.
  • the present invention relates to an electronic component mounting substrate suitably used for an in-vehicle LED (Light Emitting Diode) lamp and a light emitting device using the same.
  • LED Light Emitting Diode
  • LED lamps are being adopted for automobile headlights. Since a high-power LED chip is used for an in-vehicle LED lamp, a high heat dissipation property is required for a substrate on which the LED chip is mounted. Therefore, conventionally, an aluminum nitride substrate having high thermal conductivity has been used for an in-vehicle LED lamp. However, recently, there is a demand for a substrate that has high thermal conductivity and can be manufactured at a lower cost. Such a substrate has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-166571.
  • the substrate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-166571 is formed by forming an alumite layer on the surface of an aluminum substrate and applying a thermal stress to the anodized layer to form a crack. It is comprised by forming the heat conductive resin insulation layer in the surface of this.
  • the heat conductive resin insulation layer is made of resin and has hygroscopicity, ion migration may occur. Also, since the difference in thermal expansion coefficient between resin and anodized is large, if thermal history is applied, peeling may occur between the anodized layer and the thermal conductive resin insulation layer, leading to a decrease in thermal conductivity. There is.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electronic component mounting board that has excellent migration resistance and can maintain high thermal conductivity and insulation over a long period of time. It is in providing the used light-emitting device.
  • An electronic component mounting substrate includes a metal substrate made of aluminum or an aluminum-based alloy, an alumite layer formed on the metal substrate and having a mesh-like crack on an upper surface, and the anodized layer And a ceramic layer partially formed in the crack.
  • a light emitting device includes an electronic component mounting substrate according to one aspect of the present invention and a light emitting element mounted on the electronic component mounting substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an electronic component mounting board 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic component mounting substrate 10 releases heat to the outside.
  • an LED lamp is mounted.
  • it can be used to mount an in-vehicle LED lamp.
  • the amount of light emitted from the LED lamp must be increased, and the amount of emitted light is increased.
  • the calorific value increases. Therefore, in order to efficiently dissipate heat to the outside, the electronic component mounting board 10 according to the embodiment of the present invention is used.
  • the electronic component mounting substrate 10 of the present embodiment includes a metal substrate 11 made of aluminum or an aluminum-based alloy, an alumite layer 12 formed on the metal substrate 11 and having a mesh-like crack 22 on the upper surface 21, and an anodized layer. And a ceramic layer 13 formed on the layer 12 and partially covering the anodized layer 12 and entering the crack 22.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the electronic component mounting board 10 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A shows the metal substrate 11.
  • the metal substrate 11 is a plate-like body whose material is metal aluminum or an aluminum-based alloy. Suitable examples of the aluminum-based alloy include an Al—Cu alloy, an Al—Mn alloy, an Al—Si alloy, an Al—Mg alloy, an Al—Mg—Si alloy, and an Al—Zn—Mg alloy. Can be used.
  • the metal substrate 11 for example, one having a thickness of 0.3 [mm] or more and 5 [mm] or less is preferably used.
  • the thickness of the metal substrate 1 By setting the thickness of the metal substrate 1 to 0.3 [mm] or more, it is possible to effectively absorb the heat of the LED lamp and easily radiate the heat to the outside. Further, by setting the thickness of the metal substrate 1 to 5 [mm] or less, there is an effect that the wiring board can be thinned while exhibiting the same effect as the heat sink.
  • FIG. 2B shows a state in which the alumite layer 12 is formed on one surface in the thickness direction of the metal substrate 11 in FIG.
  • the alumite layer 12 is formed by anodizing the one surface of the metal substrate 11 in a treatment bath of an electrolytic solution such as sulfuric acid or oxalic acid.
  • the thickness of the alumite layer 12 can be adjusted by adjusting the electrolysis conditions in the anodic oxidation, and is adjusted to a range of, for example, 3 [ ⁇ m] or more and 20 [ ⁇ m] or less.
  • the thickness of the alumite layer 12 corresponds to the thickness of a portion excluding a portion where a crack 22 described later is formed.
  • FIG. 2C shows a state in which cracks 22 are formed on the upper surface 21 of the alumite layer 12 in FIG. 2B, that is, the surface opposite to the metal substrate 11.
  • the crack 22 is formed so as to open in the upper surface 21 of the alumite layer 12.
  • the mesh-like crack 22 is intentionally formed.
  • the formation method it may be formed by applying a mechanical impact to a plurality of fine holes formed on the surface of the alumite layer 12, or it is assumed when the electronic component mounting substrate is used. You may form by giving the thermal stress (thermal shock) of a temperature change larger than a temperature change.
  • the mesh-shaped crack 22 is a hole or a crack, and includes one in which one crack is branched into a plurality.
  • FIG. 2D shows a state in which the ceramic layer 13 is formed on the alumite layer 12 in FIG.
  • the ceramic layer 13 is formed using a technique such as a sol-gel method.
  • a sol-gel method a slurry that becomes the basis of the ceramic layer 13 is prepared, and the slurry is coated on the upper surface 21 of the alumite layer 12 by using a coating method such as a dip coating method or a spray coating method. Thereafter, the coated film is cured together with the metal substrate 11 by, for example, heat treatment in a range of 100 [° C.] to 300 [° C.].
  • the ceramic layer 13 covering the upper surface 21 of the alumite layer 12 is formed in a state where a part thereof enters the crack 22. From the viewpoint of ensuring higher insulation with respect to the surface of the metal substrate 11, as shown in FIG. 1, the ceramic layer 13 enters the entire area of the crack 22 so as to cover the surface of the metal substrate 11 exposed to the crack 22. It is out.
  • the ceramic layer 13 when the ceramic layer 13 enters at least the vicinity of the opening of the crack 22, the ceramic layer 13 structurally reinforces the alumite layer 12. Therefore, it is possible to suppress the formation of further cracks in the alumite layer 12 due to temperature change or the like, and as a result, it is possible to maintain the insulation with respect to the surface of the metal substrate 11 for a long time.
  • a part of the ceramic layer 13 is preferably filled in a crack 22 formed up to the interface between the metal substrate 11 and the alumite layer 12. Since the ceramic layer 13 enters the cracks 22, the air in the cracks 22 is reduced, so that it is possible to further suppress the deterioration of the insulation on the surface of the metal substrate 11 caused by the moisture in the air. Furthermore, the adhesion between the ceramic layer 13 and the alumite layer 12 becomes strong, and the ceramic layer 13 is hardly peeled off due to thermal contraction or expansion of the ceramic layer 13.
  • the ceramic layer 13 is composed of a mixture of alumina and silica. Therefore, since the temperature of the heat treatment at the time of forming the ceramic layer 13 can be lowered, it is possible to manufacture a highly reliable electronic component mounting substrate 10 with low thermal stress. Moreover, since the crystal structure of the ceramic layer 13 and the alumite layer 12 which entered the crack 22 is similar due to containing alumina, it is possible to realize the electronic component mounting substrate 10 having higher thermal conductivity. it can.
  • the mixture of alumina and silica can be prepared, for example, by preparing a slurry in which alumina silane, silica powder, alcohol, and water are mixed with alkoxysilane. Using this mixture, the ceramic layer 13 made of alumina and silica can be formed by hydrolysis and polycondensation reaction.
  • the mixing ratio of alumina and silica is set to 10:90, for example.
  • the coefficient of thermal expansion can also be adjusted by adding zirconia powder or the like instead of alumina powder or silica powder.
  • the thickness of the ceramic layer 13 is preferably adjusted within a range of 0.5 [ ⁇ m] to 10 [ ⁇ m], for example. By setting the thickness of the ceramic layer 13 to 0.5 [ ⁇ m] or more, the plurality of cracks 22 formed in the alumite layer 12 can be filled. Further, by setting the thickness of the ceramic layer 13 to 20 [ ⁇ m] or less, there is an effect that the thermal conductivity of the electronic component mounting board 10 is increased.
  • the ceramic layer 13 is provided with a recess 13 b so as to overlap the crack 22.
  • the wiring conductor 14 is provided from the main surface of the ceramic layer 13 to the inside of the recess 13b, the coefficient of thermal expansion between the metal substrate 11 and the wiring conductor 14 when the electronic device is operated. Even if a stress is generated due to the difference, the stress is dispersed at the portion corresponding to the recess 13b and the crack 22 in the wiring conductor 14, and the wiring conductor 14 is prevented from being peeled off from the electronic component mounting board 10. It becomes possible.
  • the concave portion 13b is provided in the ceramic layer 13 so that the concave portion 13b overlaps the crack 22, and the thickness of the portion corresponding to the concave portion 13b in the ceramic layer 13 is suppressed, and the concave portion in the ceramic layer 13 is suppressed. It becomes difficult for cracks or the like to occur at the portion corresponding to 13b, and the ceramic layer 13 can be prevented from peeling off.
  • the recessed part 13b can change a width
  • the recess 13b may have a width larger than the width of the crack 22 as shown in FIG. 4A, but if the width is smaller than the width of the crack 22 as shown in FIG.
  • the ceramic layer 13 effectively suppresses a decrease in thickness at a portion corresponding to the recess 13b, and a portion of the ceramic layer 13 corresponding to the recess 13b is less likely to generate cracks. It becomes possible to suppress that 13 peels.
  • the wiring conductor 14 is provided on the ceramic layer 13 and is mounted with the light emitting element 2 such as a light emitting element, and has, for example, an adhesion metal layer and a barrier layer.
  • An adhesion metal layer constituting the wiring conductor 14 is provided on the ceramic layer 13.
  • the adhesion metal layer is made of, for example, tantalum nitride, nickel-chromium, nickel-chromium-silicon, tungsten-silicon, molybdenum-silicon, tungsten, molybdenum, titanium, chromium, etc., and vapor deposition, ion plating, and sputtering.
  • the thin film forming technique such as the above is applied to the ceramic layer 13.
  • the metal substrate 11 provided with the alumite layer 12 and the ceramic layer 13 is installed in a film forming chamber of a vacuum evaporation apparatus, and an adhesion metal layer is attached to the evaporation source in the film forming chamber. Place a metal piece. Thereafter, the film formation chamber is evacuated (pressure of 10 ⁇ 2 Pa or less), and the metal piece disposed in the vapor deposition source is heated and vapor-deposited. And the adhesion
  • the excess adhesion metal layer is removed by etching.
  • a barrier layer is deposited on the upper surface of the adhesion metal layer.
  • the barrier layer has good adhesion and wettability between the adhesion metal layer and the plating layer, and the adhesion metal layer and the plating layer are firmly bonded and the adhesion metal layer and the plating layer are plated. It acts to suppress interdiffusion with the layer.
  • the barrier layer is made of, for example, nickel-chromium, platinum, palladium, nickel, cobalt, and the like, and is deposited on the surface of the adhesion metal layer by a thin film forming technique such as a vapor deposition method, an ion plating method, and a sputtering method.
  • the thickness of the adhesion metal layer is preferably about 0.01 to 0.5 [ ⁇ m]. If the thickness of the adhesion metal layer is less than 0.01 [ ⁇ m], it tends to be difficult to firmly adhere the adhesion metal layer to the ceramic layer 13. On the other hand, when the thickness of the adhesion metal layer exceeds 0.5 ⁇ m, peeling of the adhesion metal layer is likely to occur due to internal stress during the formation of the adhesion metal layer.
  • the thickness of the barrier layer is preferably about 0.05 to 1 [ ⁇ m]. If the thickness of the barrier layer is less than 0.05 [ ⁇ m], defects such as pinholes are generated and the function as the barrier layer tends to be difficult to be achieved. On the other hand, when the thickness of the barrier layer exceeds 1 ⁇ m, peeling of the barrier layer is likely to occur due to internal stress during film formation.
  • a metal layer such as copper or gold may be disposed on the barrier layer so that the metal layer is favorably formed on the wiring conductor 14.
  • a metal layer is formed by a method similar to that for the wiring conductor 14.
  • the metal layer is formed by depositing a plating layer such as copper or silver on the wiring conductor 14 provided on the metal substrate 11 via the alumite layer 12 and the ceramic layer 13.
  • a plating layer such as copper or silver
  • the metal layer is made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the wiring conductor 14, the heat conduction by the metal layer is increased.
  • a metal plating layer is applied to the exposed surface of the wiring conductor 14 by electroplating or electroless plating.
  • the metal plating layer is made of a metal having excellent corrosion resistance, such as nickel, gold or silver, and connectivity with the connection member 3.
  • the metal plating layer has a thickness of about 0.5 to 5 ⁇ m and a thickness of about 5 to 5 ⁇ m.
  • a gold plating layer with a thickness of about 0.1 to 3 [ ⁇ m], or a nickel plating layer with a thickness of about 1 to 10 [ ⁇ m] and a silver plating layer with a thickness of about 0.1 to 1 [ ⁇ m] Are sequentially deposited.
  • the hardness of the region on the alumite layer 12 side is higher than the hardness of the region on the wiring conductor 14 side.
  • the hardness of the main surface side of the ceramic layer 13 is 0.5 [GPa] to 1.8 [GPa], and the hardness of the other main surface side is 1.8 [GPa] to 2.5 [GPa]. It is.
  • the hardness of the ceramic layer 13 can be measured using a nanoindenter.
  • the ceramic layer 13 is made of the slurry that becomes the ceramic layer 13 by using the above-described coating method.
  • the heat treatment may be performed so that heat is transmitted from the alumite layer 12, and the slurry to be the ceramic layer 13 may be formed as described above.
  • a plurality of layers are formed on the main surface (upper surface) of the alumite layer 12 by using the coating method, it may be formed by being cured by heat treatment at the time of forming each layer.
  • the ceramic layer 13 is gradually increased in hardness from the region on the wiring conductor 14 side to the region on the alumite layer 12 side, when the light emitting element 2 is mounted, an external force such as stress is applied to the electronic component mounting.
  • the stress is absorbed in the region of the ceramic layer 13 having low hardness on the wiring conductor 14 side, and even if the stress is not completely absorbed, the hardness gradually increases toward the region of the alumite layer 12 side. Therefore, the ceramic layer 13 is effectively dispersed between the region on the wiring conductor 14 side of the ceramic layer 13 and the region on the alumite layer 12 side, and cracks are generated or deformed more effectively in the alumite layer 12. It becomes possible to suppress.
  • the ceramic layer 13 in the crack 22 has a portion whose hardness on the side wall side of the crack 22 is higher than the hardness on the center side of the crack 22, when the light emitting element 2 is mounted, an external force such as stress is seen through the plane.
  • stress is applied to a portion of the electronic component mounting substrate 10 that overlaps the crack 22, the stress is absorbed in the region of the ceramic layer 13 on the wiring conductor 14 side of the low hardness, and further in the portion of the crack 22 on the center side where the hardness is low, The remaining stress that cannot be absorbed is dispersed in the portion having high hardness on the side wall side of the crack 22, and it is possible to suppress the occurrence of cracks, deformation, and the like in the crack 22 of the alumite layer 12.
  • the hardness on the center side of the crack 22 is 0.5 [GPa] to 1.8 [GPa]
  • the hardness on the side wall of the crack 22 is 1.8 [GPa]. -2.5 [GPa].
  • the hardness of the ceramic layer 13 in the crack 22 is gradually increased from the center side of the crack 22 toward the side wall side of the crack 22, when the light emitting element 2 is mounted, an external force such as stress is seen through the plane.
  • stress is applied to a portion of the electronic component mounting substrate 10 that overlaps the crack 22, the stress is absorbed in the region of the ceramic layer 13 on the wiring conductor 14 side of the low hardness, and further in the portion of the crack 22 on the center side where the hardness is low, Even if the stress is not completely absorbed, the hardness gradually increases from the center side of the crack 22 toward the side wall side of the crack 22, so that it is effective between the center side of the crack 22 and the side wall side of the crack 22. It becomes possible to more effectively suppress the generation or deformation of cracks in the alumite layer 12.
  • the ceramic layer 13 includes SiO bonds, and the concentration of SiO bonds in the ceramic layer 13 is higher on the other main surface side than on the main surface side, and the hardness of the region of the ceramic layer 13 on the alumite layer 12 side is high.
  • the stress is applied to the ceramic layer 13.
  • the remaining stress that is absorbed in the region on the wiring conductor 14 side and is not completely absorbed is dispersed in the region on the alumite layer 12 side of the ceramic layer 13, so that cracking or deformation in the alumite layer 12 is effectively prevented. It becomes possible to suppress.
  • the hardness of the ceramic layer 13 is determined by the ratio of the three-membered ring and the multi-membered ring of SiO bonds in the ceramic layer 13. For example, when the ratio of the three-membered ring to the multi-membered ring is 100: 100 to less than 100: 115, the hardness is high and hard, and when the ratio of the three-membered ring to the multi-membered ring is 100: 115 or more, the hardness is low. soft.
  • the electronic component mounting board 10 covers a part of the anodized layer 12 while entering a part of the mesh-shaped crack 22 provided on the upper surface 21 of the anodized layer 12.
  • the ceramic layer 13 is formed. Therefore, it is possible to realize the electronic component mounting substrate 10 that is superior in migration resistance as compared with the case where the alumite layer 12 is covered with a layer made of resin.
  • the recess 13b is provided from the main surface (upper surface) of the ceramic layer 13 to the inside of the crack 22, so that the wiring conductor 14 extends from the main surface of the ceramic layer 13 into the recess 13b.
  • the recess 13 b in the wiring conductor 14 and The stress is effectively dispersed at the cracks 22, and the wiring conductor 14 can be more effectively suppressed from being peeled from the electronic component mounting board 10.
  • the wiring conductor 14 provided from the main surface of the ceramic layer 13 to the inside of the recess 13b is provided.
  • the metal substrate is provided. Even if a stress is generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the wiring conductor 14 and the wiring conductor 14, the stress is more favorably distributed in the portion corresponding to the recess 13 b and the crack 22 in the wiring conductor 14, and the wiring conductor 14 is It is possible to more effectively suppress the peeling from the component mounting board 10.
  • the concave portion 13b is also mesh-shaped, so that the wiring conductor 14 provided from the main surface of the ceramic layer 13 to the concave portion 13b has a mesh-shaped portion, and the electronic device is operated. Even when stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the metal substrate 11 and the wiring conductor 14 when the wiring is formed, the stress is effectively dispersed in the portion corresponding to the recess 13b and the crack 22 in the wiring conductor 14. Thus, it is possible to more effectively suppress the wiring conductor 14 from being peeled off from the electronic component mounting board 10.
  • the wiring Stress is effectively dispersed at portions corresponding to the recesses 13b and the cracks 22 in the entire conductor 14, and it is possible to effectively suppress the wiring conductor 14 from being peeled from the electronic component mounting board 10.
  • the stress is effectively dispersed in the portion corresponding to the recess 13b and the crack 22 in the entire wiring conductor 14, and the wiring conductor 14 can be effectively prevented from being peeled off from the electronic component mounting board 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting device 1 in which the light emitting element 2 is mounted on the electronic component mounting substrate 10 shown in FIG.
  • a wiring conductor 14 is formed on a ceramic layer 13 formed on the electronic component mounting substrate 10, and Au (gold) bumps are connected to the wiring conductor 14 via connection pads 41.
  • the light emitting element 2 is mounted, and the wiring conductor 14 and the lead frame 3 are electrically joined to each other.
  • the light emitting element 2 is realized by, for example, an LED chip.
  • the light-emitting device 1 according to the present embodiment can be suitably used for an in-vehicle LED lamp. That is, since the light-emitting device 1 uses the electronic component mounting substrate 10 shown in FIG. 1 as the substrate on which the light-emitting element 2 is mounted, even if a high-power LED chip is mounted, high thermal conductivity is maintained for a long time. Furthermore, since the ceramic layer 13 is not deteriorated by phosphorus or the like contained in the exhaust gas discharged from the automobile, the insulating property by the ceramic layer 13 can be maintained for a long period of time.

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Abstract

　耐マイグレーション性に優れ、高い熱伝導性および絶縁性を長期にわたって維持することができる電子部品搭載用基板を提供する。電子部品搭載用基板１０は、アルミニウムまたはアルミニウム基合金で構成される金属基板１１と、金属基板１１上に形成され、上面２１に網目状の割れ目２２を有するアルマイト層１２と、アルマイト層１２上に形成され、一部が割れ目２２内に入り込んだセラミック層１３とを備える。

Description

電子部品搭載用基板およびそれを用いた発光装置
　本発明は、例えば発光素子などの高発熱部品が実装される電子部品搭載用基板およびそれを用いた発光装置に関する。特に、車載用のＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプに好適に用いられる電子部品搭載用基板およびそれを用いた発光装置に関する。
　近年、自動車のヘッドライトにＬＥＤランプが採用されつつある。車載用のＬＥＤランプには高出力のＬＥＤチップが用いられるため、ＬＥＤチップが実装される基板には高い放熱性が求められる。そのため、車載用のＬＥＤランプには、従来から、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウム基板が用いられている。しかしながら、最近では、高い熱伝導性を有しつつ、より安価に製造可能な基板が求められている。このような基板が、例えば特開２００７－１６５７５１号公報に提案されている。
　特開２００７－１６５７５１号公報に開示されている基板は、アルミニウム基板の表面にアルマイト層を形成し、このアルマイト層に熱応力を付与するなどしてクラックを形成した後、クラックを形成したアルマイト層の表面に熱伝導樹脂絶縁層を形成することによって構成されている。
　しかしながら、熱伝導樹脂絶縁層は樹脂からなるものであって、吸湿性を有していることから、イオンマイグレーションが発生するおそれがある。また、樹脂とアルマイトとは熱膨張率の差が大きいために、熱履歴が加わると、アルマイト層と熱伝導樹脂絶縁層との間で剥離が発生し、熱伝導性の低下を招いてしまうおそれがある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐マイグレーション性に優れ、高い熱伝導性および絶縁性を長期にわたって維持することができる電子部品搭載用基板およびそれを用いた発光装置を提供することにある。
　本発明の１つの態様による電子部品搭載用基板は、アルミニウムまたはアルミニウム基合金で構成される金属基板と、前記金属基板上に形成され、上面に網目状の割れ目を有するアルマイト層と、前記アルマイト層上に形成され、一部が前記割れ目内に入り込んだセラミック層とを備えたものである。
　また、本発明の１つの態様による発光装置は、本発明の１つの態様による電子部品搭載用基板と、前記電子部品搭載用基板上に実装された発光素子とを備えたものである。
本発明の実施形態に係る電子部品搭載用基板の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電子部品搭載用基板の製造過程の一例を示す断面図であり、（ａ）は金属基板を示し、（ｂ）は金属基板の一方の面にアルマイト層を形成した状態を示し、（ｃ）はアルマイト層の上面に割れ目を形成した状態を示し、（ｄ）はアルマイト層上にセラミック層を形成した状態を示している。 図１に示す電子部品搭載用基板上に発光素子を実装した発光装置の構成の一例を示す断面図である。 図３のＡ部を拡大した電子部品搭載用基板の構成を示す断面図であり、（ａ）は一例であり、（ｂ）は（ａ）の変形例である。 図３のＡ部を拡大した電子部品搭載用基板の構成を示す断面図の他の例である。 アルマイト層の上面に形成された、網目状の割れ目の例を示す平面図である。
　図１は、本発明の実施形態に係る電子部品搭載用基板１０の構成を示す断面図である。電子部品搭載用基板１０は、熱を外部に放出するものであって、具体例としては、ＬＥＤランプを実装するものである。特に、車載用のＬＥＤランプを実装するのに用いることができる。車載用のヘッドライトに適用したときには、ＬＥＤランプの発光量を大きくしなければならず、発光量を大きくするとともに、通常の携帯端末等に実装されているＬＥＤランプと比較して、ＬＥＤランプの発熱量が大きくなる。そこで、効率よく熱を外部に放熱するために、本発明の実施形態に係る電子部品搭載用基板１０を用いる。本実施形態の電子部品搭載用基板１０は、アルミニウムまたはアルミニウム基合金で構成される金属基板１１と、金属基板１１上に形成され、上面２１に網目状の割れ目２２を有するアルマイト層１２と、アルマイト層１２上に形成され、一部が割れ目２２内に入り込んだ、アルマイト層１２を覆うセラミック層１３とを備えている。
　図２は、本発明の実施形態に係る電子部品搭載用基板１０の製造過程の一例を示す断面図である。図２（ａ）は金属基板１１を示している。金属基板１１は、その材料を金属アルミニウムまたはアルミニウム基合金とする板状体である。アルミニウム基合金には、例えば、Ａｌ－Ｃｕ系合金、Ａｌ－Ｍｎ系合金、Ａｌ－Ｓｉ系合金、Ａｌ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金およびＡｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金等を好適に用いることができる。金属基板１１としては、例えば０．３［ｍｍ］以上５［ｍｍ］以下の厚みを有するものが好適に用いられる。金属基板１の厚みを０．３［ｍｍ］以上にすることで、ＬＥＤランプの熱を効果的に吸収して、外部に放熱しやすくすることができる。また、金属基板１の厚みを５［ｍｍ］以下の厚みにすることで、放熱板と同様の効果を発揮しつつ配線基板を薄型化できるという作用効果を奏する。
　図２（ｂ）は、図２（ａ）における金属基板１１の厚み方向における一方側の面にアルマイト層１２を形成した状態を示している。アルマイト層１２は、硫酸またはシュウ酸等の電解液の処理浴中で金属基板１１の前記一方側の面を陽極酸化することによって形成される。
　アルマイト層１２の厚みは、陽極酸化の際の電解条件を調整することによって調整可能であり、例えば３［μｍ］以上２０［μｍ］以下の範囲に調整される。このアルマイト層１２の厚みは、後述する割れ目２２が形成されている部分を除く部分の厚みに相当する。アルマイト層１２の厚みを３［μｍ］以上にすることで、金属基板１１との絶縁性を高くするという作用効果を奏する。また、アルマイト層１２の厚みを２０［μｍ］以下の厚みにすることで、電子部品搭載用基板１０の熱伝導性を高くするという作用効果を奏する。
　図２（ｃ）は、図２（ｂ）におけるアルマイト層１２の上面２１、すなわち金属基板１１とは反対側の表面に割れ目２２を形成した状態を示している。割れ目２２は、アルマイト層１２の上面２１に開口するように形成されている。網目状の割れ目２２は、意図的に形成される。その形成方法としては、アルマイト層１２の表面に形成されている、複数の微細孔に機械的な衝撃を付与することによって形成されてもよく、あるいは、電子部品搭載用基板使用時の想定される温度変化よりも大きな温度変化の熱応力（熱衝撃）を付与することによって形成されてもよい。アルマイト層１２に意図的に割れ目２２を設けることで、割れ目２２が無い状態におけるアルマイト層の内部応力を解放することができる。なお、割れ目２２の深さは、アルマイト層１２の厚みに相当するものまで存在する。ここで、網目状の割れ目２２とは、図６に示すように、空孔またはクラックであって、１つの割れ目が複数に分岐している状態のものも含まれる。
　図２（ｄ）は、図２（ｃ）におけるアルマイト層１２上に、セラミック層１３を形成した状態を示している。セラミック層１３は、例えばゾルゲル法などの手法を用いて形成される。ゾルゲル法では、セラミック層１３のもととなるスラリーを作製し、それをディップコーティング法またはスプレーコーティング法などのコーティング方法を用いて、アルマイト層１２の上面２１にコーティングする。その後、コーティングした膜を金属基板１１ごと例えば１００［℃］以上３００［℃］以下の範囲で加熱処理することで硬化させる。これにより、アルマイト層１２の上面２１を覆うセラミック層１３が、その一部が割れ目２２内に入り込んだ状態で形成される。金属基板１１表面に対するより高い絶縁性を確保する観点からは、図１に示すように、セラミック層１３が、割れ目２２に露出した金属基板１１の表面を被覆するように割れ目２２内の全域に入り込んでいる。
　このように、セラミック層１３が少なくとも割れ目２２の開口付近に入り込んだ状態になると、セラミック層１３はアルマイト層１２を構造的に補強することとなる。よって、温度変化等によってアルマイト層１２にさらなるクラックが形成されるのを抑制でき、その結果、金属基板１１の表面に対する絶縁性を長期間維持できる。なお、セラミック層１３の一部は、金属基板１１とアルマイト層１２との界面にまで形成された割れ目２２に充填されていることが好ましい。セラミック層１３が割れ目２２内に入り込むことによって、割れ目２２内の空気が少なくなるため、その空気中の水分に起因して生じる金属基板１１表面の絶縁性低下を、さらに抑制できる。さらに、セラミック層１３とアルマイト層１２との密着性が強固となり、セラミック層１３の熱収縮あるいは膨張等によってもセラミック層１３が剥がれ難くなる。
　セラミック層１３は、本実施形態では、アルミナとシリカとの混合物で構成される。これにより、セラミック層１３を形成する際の加熱処理の温度を低くすることができるため、熱応力が小さく、高信頼性の電子部品搭載用基板１０を作製することができる。また、アルミナを含んでいることにより、割れ目２２内に入り込んだセラミック層１３とアルマイト層１２との結晶構造が類似であるため、より高熱伝導性を有する電子部品搭載用基板１０を実現することができる。
　アルミナとシリカの混合物は、例えば、アルコキシシランに、アルミナ粉末、シリカ粉末、アルコール、および水を配合したスラリーを調製することで作製することができる。この混合物を用いて、加水分解と重縮合反応とによって、アルミナとシリカとからなるセラミック層１３を形成することができる。アルミナとシリカとの混合割合としては、例えば１０：９０に設定される。また、アルミナ粉末やシリカ粉末の代わりにジルコニア粉末などを添加することで熱膨張率を調整することもできる。
　セラミック層１３の厚みは、例えば０．５［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲に調整されるのが好ましい。セラミック層１３の厚みを０．５［μｍ］以上にすることで、アルマイト層１２に形成した複数の割れ目２２に充填することができる。また、セラミック層１３の厚みを２０［μｍ］以下の厚みにすることで、電子部品搭載用基板１０の熱伝導性を高くするという作用効果を奏する。
　セラミック層１３は、割れ目２２に重なるように凹部１３ｂが設けられている。このような構成とすることによって、配線導体１４がセラミック層１３の主面から凹部１３ｂ内にかけて設けられることにより、電子装置を作動させた際に、金属基板１１と配線導体１４との熱膨張率の差によって応力が発生したとしても、配線導体１４における凹部１３ｂおよび割れ目２２に対応する部分で応力が分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのを抑制することが可能となる。また、凹部１３ｂが割れ目２２に重なるようにセラミック層１３に凹部１３ｂが設けられており、セラミック層１３における凹部１３ｂに対応する部分で厚みが小さくなるのを抑制するものとなり、セラミック層１３における凹部１３ｂに対応する部分でクラック等が発生し難いものとなって、セラミック層１３が剥がれるのを抑制することが可能となる。なお、凹部１３ｂは、セラミック層１３となるアルミナとシリカとの混合物の粘度等を適宜調整することによって、幅および深さを変更することが可能である。
　なお、凹部１３ｂは、図４（ａ）に示すように、幅が割れ目２２の幅よりも大きくてもよいが、図４（ｂ）に示すように幅が割れ目２２の幅よりも小さいと、セラミック層１３における凹部１３ｂに対応する部分で厚みが小さくなるのを効果的に抑制するものとなり、セラミック層１３における凹部１３ｂに対応する部分でクラック等がより発生し難いものとなって、セラミック層１３が剥がれるのを抑制することが可能となる。
　配線導体１４は、セラミック層１３上に設けられ、発光素子等の発光素子２が搭載されるものであり、例えば、密着金属層とバリア層とを有している。配線導体１４を構成する密着金属層は、セラミック層１３上に設けられる。密着金属層は、例えば窒化タンタル、ニッケル－クロム、ニッケル－クロム－シリコン、タングステン－シリコン、モリブデン－シリコン、タングステン、モリブデン、チタン、およびクロム等から成り、蒸着法、イオンプレーティング法、およびスパッタリング法等の薄膜形成技術を採用することにより、セラミック層１３に被着される。
　例えば真空蒸着法を用いて形成する場合には、アルマイト層１２およびセラミック層１３が設けられた金属基板１１を真空蒸着装置の成膜室内に設置して、成膜室内の蒸着源に密着金属層となる金属片を配置する。その後、成膜室内を真空状態（１０－２Ｐａ以下の圧力）にするとともに、蒸着源に配置された金属片を加熱して蒸着させる。そして、この蒸着した金属片の分子をアルマイト層１２およびセラミック層１３が設けられた金属基板１１に被着させることにより、密着金属層を形成する。さらに、密着金属層が形成された金属基板１１にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、エッチングによって余分な密着金属層を除去することにより形成される。密着金属層の上面にはバリア層が被着され、バリア層は密着金属層とめっき層と接合性および濡れ性が良く、密着金属層とめっき層とを強固に接合させるとともに密着金属層とめっき層との相互拡散を抑制する作用をなす。バリア層は、例えばニッケル－クロム、白金、パラジウム、ニッケル、およびコバルト等から成り、蒸着法、イオンプレーティング法、およびスパッタリング法等の薄膜形成技術によって密着金属層の表面に被着される。
　密着金属層の厚さは０．０１～０．５［μｍ］程度がよい。密着金属層の厚さが０．０１［μｍ］未満では、セラミック層１３に密着金属層を強固に密着させることが困難となる傾向がある。一方、密着金属層の厚さが０．５μｍを超える場合は、密着金属層の成膜時の内部応力によって密着金属層の剥離が生じ易くなる。また、バリア層の厚さは０．０５～１［μｍ］程度がよい。バリア層の厚さが０．０５［μｍ］未満では、ピンホール等の欠陥が発生してバリア層としての機能を果たしにくくなる傾向がある。一方、バリア層の厚さが１μｍを超える場合は、成膜時の内部応力によってバリア層の剥離が生じ易くなる。
　また、バリア層上に、銅または金等のメタル層を配置し、配線導体１４上に金属層が良好に形成されるようにしても構わない。このようなメタル層は、配線導体１４と同様な方法によって形成される。
　金属層は、金属基板１１にアルマイト層１２およびセラミック層１３を介して設けられた配線導体１４上に、銅または銀等のめっき層を被着することによって形成される。金属層は、配線導体１４の材質よりも熱伝導率が高い材質が用いられると、金属層による熱伝導が大きくなる。
　配線導体１４の露出する表面には、電気めっき法または無電解めっき法によって金属めっき層が被着される。金属めっき層は、ニッケル、金または銀等の耐食性や接続部材３との接続性に優れる金属からなるものであり、例えば、厚さが０．５～５［μｍ］程度のニッケルめっき層と厚さが０．１～３［μｍ］程度の金めっき層とが、あるいは厚さが１～１０［μｍ］程度のニッケルめっき層と厚さが０．１～１［μｍ］程度の銀めっき層とが順次被着される。これによって、配線導体１４が腐食することを効果的に抑制できるとともに、配線導体１４と発光素子２との接合、または配線導体１４と金属バンプまたはボンディングワイヤ等の接続部材３との接合を、および配線導体１４とモジュール用基板４に形成された接続用の接続パッド４１との接合を強固にできる。
　セラミック層１３は、アルマイト層１２側の領域の硬度が、配線導体１４側の領域の硬度よりも高くなっている。このような構成とすることによって、発光素子２を搭載する場合において、応力等の外力が電子部品搭載用基板１０に加わった場合に、応力が硬度の低いセラミック層１３の配線導体１４側の領域で吸収され、吸収し切れない残りの応力が硬度の高いセラミック層１３のアルマイト層１２側の領域で分散されるものとなり、アルマイト層１２においてクラックの発生または変形等を抑制することが可能となる。なお、例えばセラミック層１３の主面側の硬度は０．５[ＧＰａ]～１．８［ＧＰａ］であり、他の主面側の硬度は１．８［ＧＰａ］～２．５［ＧＰａ］である。このセラミック層１３の硬度は、ナノインデンターを用いて測定することができる。
　なお、セラミック層１３は、アルマイト層１２側の領域の硬度を配線導体１４側の領域の硬度よりも高くするには、セラミック層１３となるスラリーを上述のコーティング方法を用いて、アルマイト層１２の主面（上面）に形成した後、上述のように加熱処理する場合に、アルマイト層１２から熱が伝わるようにして硬化させて形成してもよいし、また、セラミック層１３となるスラリーを上述のコーティング方法を用いてアルマイト層１２の主面（上面）に複数層形成する場合に、各層の形成時に加熱処理することによって硬化させて形成してもよい。
　また、セラミック層１３は、配線導体１４側の領域からアルマイト層１２側の領域に向かって硬度が漸次高くなっていると、発光素子２を搭載する場合において、応力等の外力が電子部品搭載用基板１０に加わった場合に、応力が硬度の低いセラミック層１３の配線導体１４側の領域で吸収され、応力が吸収し切れなかったとしても、アルマイト層１２側の領域に向かって硬度が漸次高くなっているため、セラミック層１３の配線導体１４側の領域とアルマイト層１２側の領域との間で効果的に分散されるものとなり、アルマイト層１２においてクラックの発生または変形等をより効果的に抑制することが可能となる。
　なお、割れ目２２内のセラミック層１３は、割れ目２２の中央側の硬度よりも割れ目２２の側壁側の硬度が高い部分を有すると、発光素子２を搭載する場合において、応力等の外力が平面透視で電子部品搭載用基板１０の割れ目２２に重なる部分に加わった場合に、応力が硬度の低いセラミック層１３の配線導体１４側の領域、さらに割れ目２２の中央側の硬度の低い部分で吸収され、吸収し切れない残りの応力が割れ目２２の側壁側の硬度の高い部分で分散されるものとなり、アルマイト層１２の割れ目２２においてクラックの発生、変形等を抑制することが可能となる。なお、割れ目２２内のセラミック層１３において、例えば割れ目２２の中央側の硬度は０．５［ＧＰａ］～１．８［ＧＰａ］であり、割れ目２２の側壁側の硬度は１．８［ＧＰａ］～２．５［ＧＰａ］である。
　なお、割れ目２２内のセラミック層１３は、割れ目２２の中央側から割れ目２２の側壁側に向かって硬度が漸次高くなっていると、発光素子２を搭載する場合において、応力等の外力が平面透視で電子部品搭載用基板１０の割れ目２２に重なる部分に加わった場合に、応力が硬度の低いセラミック層１３の配線導体１４側の領域、さらに割れ目２２の中央側の硬度の低い部分で吸収され、応力が吸収し切れなかったとしても、割れ目２２の中央側から割れ目２２の側壁側に向かって硬度が漸次高くなっているため、割れ目２２の中央側と割れ目２２の側壁側との間で効果的に分散されるものとなり、アルマイト層１２においてクラックの発生または変形等をより効果的に抑制することが可能となる。
　また、セラミック層１３はＳｉＯ結合を含んでおり、セラミック層１３におけるＳｉＯ結合の濃度は主面側よりも他の主面側の方が高く、セラミック層１３のアルマイト層１２側の領域の硬度が、配線導体１４側の領域の硬度よりもより高いものとなっており、発光素子２を搭載する場合において、応力等の外力が電子部品搭載用基板１０に加わった場合に、応力がセラミック層１３の配線導体１４側の領域で吸収され、吸収し切れない残りの応力がセラミック層１３のアルマイト層１２側の領域で分散されるものとなり、アルマイト層１２においてクラックの発生または変形等を効果的に抑制することが可能となる。なお、セラミック層１３の硬度は、セラミック層１３におけるＳｉＯ結合の三員環および多員環の比率で決まる。例えば、三員環と多員環の比率が１００：１００～１００：１１５未満のときは硬度が高くて硬く、三員環と多員環の比率が１００：１１５以上のときは硬度が低くて柔らかい。
　このように、本実施形態に係る電子部品搭載用基板１０は、アルマイト層１２上に、アルマイト層１２の上面２１に設けられた網目状の割れ目２２内に一部が入り込むとともにアルマイト層１２を覆うセラミック層１３を形成することによって構成されている。したがって、アルマイト層１２を樹脂から成る層で覆う場合と比較して、耐マイグレーション性に優れた電子部品搭載用基板１０を実現することができる。
　なお、図４および図５に示すように、凹部１３ｂがセラミック層１３の主面（上面）から割れ目２２内にかけて設けられていることにより、配線導体１４がセラミック層１３の主面から凹部１３ｂ内に加えて割れ目２２内に設けられることによって、電子装置を作動させた際に、金属基板１１と配線導体１４との熱膨張率の差によって応力が発生したとしても、配線導体１４における凹部１３ｂおよび割れ目２２で応力が効果的に分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのをより効果的に抑制することが可能となる。
　また、凹部１３ｂがセラミック層１３に設けられていることにより、セラミック層１３の主面から凹部１３ｂ内にかけて設けられた配線導体１４が設けられるものとなり、電子装置を作動させた際に、金属基板１１と配線導体１４との熱膨張率の差によって応力が発生したとしても、配線導体１４における凹部１３ｂおよび割れ目２２に対応する部分で応力がより良好に分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのをより効果的に抑制することが可能となる。
　また、平面視において、凹部１３ｂも網目状となっていることにより、セラミック層１３の主面から凹部１３ｂ内にかけて設けられた配線導体１４が網目状となる部分を有するものとなり、電子装置を作動させた際に、金属基板１１と配線導体１４との熱膨張率の差によって応力が発生したとしても、配線導体１４における凹部１３ｂおよび割れ目２２に対応する部分で応力が効果的に分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのをより効果的に抑制することが可能となる。また、取扱い時の外力が配線導体１４に対して水平方向に加わったとしても、配線導体１４における凹部１３ｂおよび割れ目２２に対応する、網目状となった部分で応力が効果的に分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのを効果的に抑制することが可能となる。
　また、凹部１３ｂがアルマイト層１２の全体にわたって設けられていることにより、電子装置を作動させた際に、金属基板１１と配線導体１４との熱膨張率の差によって応力が発生したとしても、配線導体１４の全体における凹部１３ｂおよび割れ目２２に対応する部分で応力が効果的に分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのを効果的に抑制することが可能となる。また、取扱い時の外力が配線導体１４に対して水平方向に加わったとしても、配線導体１４の全体における凹部１３ｂおよび割れ目２２に対応する部分で応力が効果的に分散されるものとなり、配線導体１４が電子部品搭載用基板１０から剥がれるのを効果的に抑制することが可能となる。
　また、発光素子などの高発熱部品が実装されたとしても、アルマイト層１２を樹脂から成る層で覆う場合と比較して、アルマイト層１２とセラミック層１３との間での剥離が生じ難く、高い熱伝導性を長期にわたって確保することができる。さらに、窒化アルミニウム基板を用いて作製する場合と比較して、安価に製造することができる。
　図３は、図１に示す電子部品搭載用基板１０上に発光素子２を実装した発光装置１の構成の一例を示す断面図である。図３に示す発光装置１においては、電子部品搭載用基板１０に形成されたセラミック層１３上に配線導体１４が形成され、その配線導体１４上にＡｕ（金）バンプである接続パッド４１を介して発光素子２が実装されて成り、配線導体１４とリードフレーム３とを電気的に接合することによって構成されている。発光素子２は、例えばＬＥＤチップによって実現される。
　本実施形態に係る発光装置１は、車載用のＬＥＤランプに好適に用いることができる。すなわち、発光装置１は、発光素子２が実装される基板として、図１に示す電子部品搭載用基板１０を用いているので、高出力のＬＥＤチップを実装したとしても、高い熱伝導性を長期にわたって確保することができ、さらには、自動車から排出される排ガスに含まれているリン等によってセラミック層１３が劣化することがないので、セラミック層１３による絶縁性を長期にわたって維持することができる。

Claims (8)

  1. 　アルミニウムまたはアルミニウム基合金で構成される金属基板と、
    前記金属基板上に形成され、上面に網目状の割れ目を有するアルマイト層と、
    前記アルマイト層上に形成され、一部が前記割れ目内に入り込んだセラミック層とを備えたことを特徴とする電子部品搭載用基板。
  2. 　前記セラミック層が、アルミナとシリカとの混合物で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載用基板。
  3. 　前記割れ目は、前記金属基板と前記アルマイト層との界面にまで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品搭載用基板。
  4. 　前記セラミック層は、上面の前記割れ目に重なる位置に凹部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品搭載用基板。
  5. 　前記セラミック層上に、発光素子が搭載される配線導体が設けられているとともに、
    前記セラミック層は、前記アルマイト層側の領域の硬度が前記配線導体側の領域の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の電子部品搭載用基板。
  6. 　前記セラミック層の厚みが、前記割れ目内に入り込んだ部分を除き、０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の電子部品搭載用基板。
  7. 　前記アルマイト層の厚みが、前記割れ目が形成されている部分を除き、３μｍ以上２０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１～６のいずれか１つに記載の電子部品搭載用基板。
  8. 　請求項１～７のいずれか１つに記載の電子部品搭載用基板と、
    前記電子部品搭載用基板上に実装された発光素子とを備えたことを特徴とする発光装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235132A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 日東電工株式会社 配線回路基板およびその製造方法
JP2021052119A (ja) * 2019-09-26 2021-04-01 富士フイルム株式会社 Ｌｅｄ発光素子用反射基板、及びｌｅｄパッケージ
TWI843728B (zh) 2018-06-06 2024-06-01 日商日東電工股份有限公司 配線電路基板及其製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109147654A (zh) * 2018-10-30 2019-01-04 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6075462U (ja) * 1983-10-26 1985-05-27 日産ディーゼル工業株式会社 アルミ合金材
JPS63137157A (ja) * 1986-11-28 1988-06-09 Mitsubishi Electric Corp アルミニウム部材の被膜形成法
JP2014116351A (ja) * 2012-12-06 2014-06-26 Nippon Multi Kk 高熱伝導性プリント配線板及びその製造方法
JP2015137401A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 イビデン株式会社 複層コートアルミニウム基材及び複層コートアルミニウム基材の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5922395B2 (ja) * 1981-02-02 1984-05-26 株式会社フジクラ 印刷配線基板の製造方法
CA1212073A (en) * 1981-02-02 1986-09-30 Seizo Murayama Impregnating anodic oxide film with polymerizable compound and polymerizing and resulting wiring board
JPS59123297A (ja) * 1982-12-27 1984-07-17 インタ−ナショナル　ビジネス　マシ−ンズ　コ−ポレ−ション プリント回路板のための基板の形成方法
JPS60122522A (ja) * 1983-12-07 1985-07-01 早川　哲夫 長波長赤外線による調理用鍋
JPS63222468A (ja) * 1987-03-11 1988-09-16 Showa Alum Corp アモルフアスシリコン太陽電池用基板
JPS63230887A (ja) * 1987-03-18 1988-09-27 Toyo Metal Kk アルミニウム−セラミツク複合材
JPH03112193A (ja) * 1989-09-26 1991-05-13 Matsushita Electric Works Ltd 回路基板の製法
US5534356A (en) * 1995-04-26 1996-07-09 Olin Corporation Anodized aluminum substrate having increased breakdown voltage
JPH0957903A (ja) * 1995-08-21 1997-03-04 Toshiba Corp 多層セラミックス基板およびその製造方法
JP2000269380A (ja) * 1999-03-19 2000-09-29 Nec Corp 多層セラミックチップサイズパッケージ及びその製造方法
JP2007165751A (ja) 2005-12-16 2007-06-28 Multi:Kk 配線板およびその製造法
JP2009267104A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Kyocera Corp 配線基板及びその製造方法
WO2012008569A1 (ja) * 2010-07-15 2012-01-19 シャープ株式会社 放熱板、電子機器
KR101890966B1 (ko) * 2011-02-08 2018-08-22 캠브리지 나노썸 리미티드 비금속성 코팅 및 이의 제조방법
JP6470493B2 (ja) * 2014-01-23 2019-02-13 イビデン株式会社 複層コートアルミニウム基材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6075462U (ja) * 1983-10-26 1985-05-27 日産ディーゼル工業株式会社 アルミ合金材
JPS63137157A (ja) * 1986-11-28 1988-06-09 Mitsubishi Electric Corp アルミニウム部材の被膜形成法
JP2014116351A (ja) * 2012-12-06 2014-06-26 Nippon Multi Kk 高熱伝導性プリント配線板及びその製造方法
JP2015137401A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 イビデン株式会社 複層コートアルミニウム基材及び複層コートアルミニウム基材の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3200571A4 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235132A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 日東電工株式会社 配線回路基板およびその製造方法
JP2019212791A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 日東電工株式会社 配線回路基板およびその製造方法
CN112237052A (zh) * 2018-06-06 2021-01-15 日东电工株式会社 布线电路基板及其制造方法
JP7262183B2 (ja) 2018-06-06 2023-04-21 日東電工株式会社 配線回路基板およびその製造方法
TWI843728B (zh) 2018-06-06 2024-06-01 日商日東電工股份有限公司 配線電路基板及其製造方法
JP2021052119A (ja) * 2019-09-26 2021-04-01 富士フイルム株式会社 Ｌｅｄ発光素子用反射基板、及びｌｅｄパッケージ

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