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JPH06232549A - Manufacture of metal base board - Google Patents

Manufacture of metal base board

Info

Publication number
JPH06232549A
JPH06232549A JP2003293A JP2003293A JPH06232549A JP H06232549 A JPH06232549 A JP H06232549A JP 2003293 A JP2003293 A JP 2003293A JP 2003293 A JP2003293 A JP 2003293A JP H06232549 A JPH06232549 A JP H06232549A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
metal
ceramic
aluminum
sprayed layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hasegawa
寛士 長谷川
Tokuo Okano
徳雄 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP2003293A priority Critical patent/JPH06232549A/en
Publication of JPH06232549A publication Critical patent/JPH06232549A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a metal base board which is excellent in heat dissipating properties and enhanced in adhesion between a flame spraying ceramic layer and a metal board and between a flame spraying ceramic layer and a conductor layer by a method wherein an adhesive agent is interposed between the flame spraying metal layer of the metal plate and the flame spraying ceramic layer of a copper foil. CONSTITUTION:One surface of an aluminum board 1 is roughened, composite powder of nickel and aluminum is flame-sprayed on the roughened surface of the board 1 to form a nickel-aluminum layer 2 on the board 1. Then, alumina is flame-sprayed on the roughened surface of a copper foil 3 to form an aluminum layer 4 on it, whereby the copper foil 3 provided with the aluminum layer 4 on its one side can be obtained. Anhydride hardening epoxy resin is applied onto the surface of the aluminum layer 4 of the copper layer 3, the aluminum board 1 provided with the nickel-aluminum layer 2 is made to overlap the applied anhydride hardening epoxy resin making the aluminum layer 4 confront the nickel-aluminum layer 2 to form a laminate, and the laminate is pressed into a metal base board composed of the copper foil 3, the aluminum layer 4, the nickel-aluminum layer 2, and the aluminum board 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板に用い
られる金属ベース基板の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a metal base board used for a printed wiring board.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、電子機器の小型化、高密度化が進
につれて、プリント配線板に実装される部品は従来の挿
入型から面付け型に移行してきている。そのため、プリ
ント配線板への実装方式も表面実装方式が主流になりつ
つある。さらに、実装される部品も小型化や高出力化が
進み、実装密度も高くなってきている。したがって、部
品から放出される熱をいかに処理するかが大きな問題に
なってきている。
2. Description of the Related Art Recently, as electronic devices have become smaller and higher in density, components mounted on a printed wiring board have been changed from a conventional insertion type to an imposition type. Therefore, the surface mounting method is becoming the mainstream as the mounting method on the printed wiring board. Furthermore, the components to be mounted are becoming smaller and higher in output, and the mounting density is also increasing. Therefore, how to deal with the heat emitted from the components has become a big problem.

【0003】この問題に対して、プリント配線板として
広く使われているガラス布基材エポキシ樹脂積層板など
の有機系基板は、熱伝導率が極めて低いために熱放散性
が悪く、実装された部品から発生する熱を速やかに処理
することができず、熱を多量に発生する部品の実装には
不適である。
In response to this problem, an organic substrate such as a glass cloth-based epoxy resin laminated plate, which is widely used as a printed wiring board, has a very low thermal conductivity and thus has a poor heat dissipation property, and thus is mounted. It is not suitable for mounting components that generate a large amount of heat because the heat generated from the components cannot be quickly processed.

【0004】したがって、このような用途には、有機系
基板に比べて熱伝導率が高く、熱放散性に優れたアルミ
ナ基板に代表されるセラミック基板や、金属板の表面に
絶縁層を設けた金属ベース基板が使われている。しか
し、高熱放散性の要求は、ますます強くなってきてお
り、これらの基板にも、より高い熱放散性が要求される
ようになってきている。
Therefore, for such applications, an insulating layer is provided on the surface of a ceramic substrate typified by an alumina substrate, which has a higher thermal conductivity than that of an organic substrate and is excellent in heat dissipation, or a metal plate. A metal base substrate is used. However, the demand for high heat dissipation is becoming stronger, and higher heat dissipation is also required for these substrates.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】高熱放散性の要求に対
して、セラミック基板では、従来のアルミナ基板よりも
熱伝導率の高いベリリア基板、窒化アルミニウム基板、
あるいは炭化ケイ素基板がある。しかし、ベリリア基板
については毒性の課題、窒化アルミニウム基板と炭化ケ
イ素基板については高価格であるという課題があり、広
く使われるには到っていない。また、セラミック基板に
ついては、焼成の関係から基板の大きさに制限があり、
大型の基板ができないという課題がある。
In order to meet the demand for high heat dissipation, a ceramic substrate has a higher thermal conductivity than conventional alumina substrates, such as beryllia substrate, aluminum nitride substrate,
Alternatively there is a silicon carbide substrate. However, the beryllia substrate has a problem of toxicity, and the aluminum nitride substrate and the silicon carbide substrate have a problem of high price, so that they have not been widely used. Regarding the ceramic substrate, there is a limit to the size of the substrate due to firing,
There is a problem that a large substrate cannot be formed.

【0006】これに対して、金属ベース基板は、熱伝導
率の高い銅やアルミニウムなどの金属板の表面に、エポ
キシ樹脂やガラス布基材エポキシ樹脂等の絶縁層を形成
したもので、金属層の存在により従来の有機系基板に比
べて高い熱放散性を示す。しかし、表面の絶縁層が熱伝
導率の低い樹脂を主体とするものであるため、その下の
金属板の高熱伝導性を十分に生かすことができず、さら
に熱放散性の改良が要求されている。この要求に対し
て、絶縁層の樹脂にアルミナ粉などのセラミック粉を高
充填したものがあり、すでに広く使われている。しか
し、この方法では充填量を増やすことが考えられるが、
金属板や導体となると同箔と絶縁層との密着性の関係か
ら充填剤の添加量には限界があり、ますます強くなる高
放熱性の要求を満たすことができない。
On the other hand, the metal base substrate is a metal plate having a high thermal conductivity such as copper or aluminum, on the surface of which an insulating layer such as epoxy resin or glass cloth base material epoxy resin is formed. Due to the presence of the above, the heat dissipation property is higher than that of the conventional organic substrate. However, since the insulating layer on the surface is mainly composed of resin with low thermal conductivity, it is not possible to fully utilize the high thermal conductivity of the metal plate below it, and further improvement of heat dissipation is required. There is. In order to meet this demand, there is a resin in which an insulating layer is highly filled with ceramic powder such as alumina powder, and it is already widely used. However, although it is possible to increase the filling amount by this method,
In the case of a metal plate or conductor, there is a limit to the amount of filler that can be added due to the adhesiveness between the foil and the insulating layer, and it is not possible to meet the ever-increasing demand for high heat dissipation.

【0007】一方、特開昭49ー68255号公報、特
開昭57ー73991号公報をはじめとして、ベースと
なる金属板の表面にセラミックを溶射してセラミック層
を形成しその上に金属を溶射するか、またはめっき層を
形成する方法で回路を作製する金属ベース基板が多く提
案されている。ところが、これらについてみると、溶射
によつて形成されたセラミック層が気孔を有するために
吸湿時の絶縁特性の低下が大きい、回路を溶射によって
形成した場合にやはり気孔が存在するために電気抵抗が
高い、また微細なパターンの形成が困難である、さらに
金属板に対するセラミック溶射層の密着性及びセラミッ
ク溶射層に対する銅溶射層あるいは銅めっき層の密着性
が、基板として要求される熱衝撃性等の信頼性試験に耐
えるほど十分高くないなどの欠点がある。セラミック溶
射層の気孔に関しては、例えば、特開昭55ー1563
92号公報や特開昭57ー122593号公報などにみ
られるように、樹脂を含浸して封孔する方法が発明され
ているが、含浸後、表面に熱伝導率の低い樹脂層が残
り、基板の熱放熱性を低下させてしまう。これを改良す
るには表面の樹脂層を研磨して除去する等の後処理が必
要になり工程が煩雑になり、量産には不利である。
On the other hand, as in JP-A-49-68255 and JP-A-57-73991, ceramics are sprayed on the surface of a metal plate as a base to form a ceramic layer, and a metal is sprayed thereon. Many metal base substrates have been proposed in which a circuit is produced by a method of forming a plating layer. However, looking at these, the ceramic layer formed by thermal spraying has pores, which causes a large decrease in insulation characteristics when absorbing moisture.When the circuit is formed by thermal spraying, the electrical resistance is also due to the presence of pores. High, it is difficult to form a fine pattern, and further, the adhesion of the ceramic sprayed layer to the metal plate and the adhesion of the copper sprayed layer or the copper plated layer to the ceramic sprayed layer are There are drawbacks such as not being high enough to withstand reliability testing. Regarding the pores of the ceramic sprayed layer, see, for example, JP-A-55-1563.
No. 92 and JP-A-57-122593, a method of impregnating and sealing a resin has been invented, but after impregnation, a resin layer having a low thermal conductivity remains on the surface, This lowers the heat dissipation of the substrate. To improve this, post-treatment such as polishing and removal of the resin layer on the surface is required, which complicates the process and is disadvantageous for mass production.

【0008】これらの欠点を解決すべく、本発明者ら
は、以前、導体となる同箔にセラミックを溶射してセラ
ミックを形成し、これをベースとなる金属板に接着剤を
介して接着する方法を発明し特許出願をした。(特開昭
62ー187034号公報)この方法によれば、前記の
従来から提案されているセラミック溶射を使った金属ベ
ース基板の全ての欠点を改良することができる。すなわ
ち、接着剤がセラミック溶射層の気孔に含浸して、これ
を封孔することができ、さらに接着剤がセラミック溶射
層の連続気孔を通って銅箔とセラミック溶射層の界面に
まで達することによつて銅箔とセラミック溶射層との密
着性を強固なものにし、また金属板とセラミック溶射層
との間には接着剤層が存在するために、この間の密着性
も確保される。また、回路の形成は、従来の金属ベース
基板と同様に表面の銅箔をエッチングすることによつて
行うことができるので微細パターンの形成も容易であ
る。
In order to solve these drawbacks, the inventors of the present invention have previously formed a ceramic by spraying a ceramic on the same foil as a conductor, and adhere the ceramic to a base metal plate via an adhesive. He invented the method and filed a patent application. According to this method, all the drawbacks of the metal base substrate using the previously proposed ceramic spraying can be improved by this method. That is, the adhesive can impregnate the pores of the ceramic sprayed layer and seal the pores, and further, the adhesive can reach the interface between the copper foil and the ceramic sprayed layer through the continuous pores of the ceramic sprayed layer. Therefore, the adhesiveness between the copper foil and the ceramic sprayed layer is strengthened, and the adhesive layer is provided between the metal plate and the ceramic sprayed layer, so that the adhesiveness between them is also secured. Further, since the circuit can be formed by etching the copper foil on the surface similarly to the conventional metal base substrate, it is easy to form a fine pattern.

【0009】ところが、この方法においても回路の真下
は熱伝導率の高いセラミック層であるが、セラミック層
と金属板との間には依然として熱伝導率の低いエポキシ
樹脂やガラス布基材エポキシ樹脂等の樹脂を主体とする
層が存在する。そのために、ベース金属の高熱伝導率を
十分に生かしきれない。そこで、接着剤層を極力薄くす
ると熱放散性は向上するが、ベース金属とセラミック層
との密着性が低下してしまう。
However, even in this method, a ceramic layer having a high thermal conductivity is provided just below the circuit, but an epoxy resin having a low thermal conductivity or a glass cloth base epoxy resin is still present between the ceramic layer and the metal plate. There is a layer mainly composed of the above resin. Therefore, the high thermal conductivity of the base metal cannot be fully utilized. Therefore, if the adhesive layer is made as thin as possible, the heat dissipation is improved, but the adhesion between the base metal and the ceramic layer is reduced.

【0010】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、セラミック層を絶縁層として熱放散性に優れ、
しかもセラミック溶射層と金属板、及びセラミック溶射
層と導体層との密着性に優れた金属ベース基板の製造方
法を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and is excellent in heat dissipation by using a ceramic layer as an insulating layer,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a method for producing a metal base substrate having excellent adhesion between the ceramic sprayed layer and the metal plate and the ceramic sprayed layer and the conductor layer.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成を実施例に対応する図1を用いて説明す
ると、本発明は、ベースとなる金属板に金属溶射層を形
成する第1工程、銅箔にセラミックを溶射してセラミッ
ク溶射層を形成する第2工程、上記工程で得られた金属
溶射層とセラミツク溶射層との間に接着剤を介在させて
これらを熱圧着して一体化することを特徴とするもので
ある。
The structure of the present invention for achieving the above object will be described with reference to FIG. 1 corresponding to an embodiment. According to the present invention, a metal sprayed layer is formed on a metal plate serving as a base. First step, second step of spraying ceramic on copper foil to form ceramic sprayed layer, thermocompression-bonding the metal sprayed layer obtained in the above step and ceramic sprayed layer with an adhesive interposed It is characterized by integrating as one.

【0012】ベースとなる金属板としては、銅、アルミ
ニウム、鉄、ニッケル、モリブデン、42合金、インバ
ー、ステンレス鋼等の金属、あるいはそれらの合金を用
いることができる。その中では、高熱放散性を実現する
には、熱伝導率の高い銅、あるいはアルミニウムが好適
である。
As the base metal plate, metals such as copper, aluminum, iron, nickel, molybdenum, 42 alloy, Invar, stainless steel, or alloys thereof can be used. Among them, copper or aluminum, which has high thermal conductivity, is suitable for achieving high heat dissipation.

【0013】その金属板の表面に溶射する金属として
は、ニッケル、アルミニウム、銅、鉄、銀、モリブデ
ン、タングステン、クロム、亜鉛、鉛等の金属単体やこ
れらの合金を用いることができ、プラズマ溶射法、ガス
溶射法あるいはアーク溶射法等で溶射することができ
る。また、金属溶射層と金属板との密着性をさらに向上
させるには、一般の溶射で広く行われている母材である
金属板のブラスト処理、あるいは薬液やめっきによる粗
化処理、樹脂に骨剤としてセラミックや金属等の粉末を
高充填したものをスプレー等で塗布する粗化処理などを
施すことができる。
As the metal sprayed on the surface of the metal plate, simple metals such as nickel, aluminum, copper, iron, silver, molybdenum, tungsten, chromium, zinc, lead and alloys thereof can be used. Plasma spraying Method, gas spraying method, arc spraying method or the like. Further, in order to further improve the adhesion between the metal sprayed layer and the metal plate, blasting of the metal plate, which is a base material that is widely used in general thermal spraying, or roughening treatment with a chemical solution or plating, a resin is used. A roughening treatment in which a highly filled powder of ceramic, metal, or the like is applied as an agent by spraying or the like can be performed.

【0014】銅箔に溶射するセラミックとしては、シリ
カ、アルミナ、コージェライト、ジルコニア、ムライ
ト、スピネル、カルシア、マグネシア、ステアタイト、
フォルステライトなどの電気絶縁性セラミック粉末を用
いることができるが、その中でも放熱性を向上するには
熱伝導率の高いアルミナが好適である。セラミック溶射
層の厚さは特にに限定するものではないが、20μm乃
至300μmの範囲が好適である。20μmより薄いと
セラミック層が連続になりにくいために導体層とベース
金属間の絶縁信頼性が不十分になりやすく、300μm
より厚くなると熱抵抗が高くなり高熱放散性が阻害され
るためである。
Ceramics that are sprayed onto copper foil include silica, alumina, cordierite, zirconia, mullite, spinel, calcia, magnesia, steatite,
An electrically insulating ceramic powder such as forsterite can be used, and among them, alumina having a high thermal conductivity is suitable for improving heat dissipation. The thickness of the ceramic sprayed layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 μm to 300 μm. If the thickness is less than 20 μm, the ceramic layer is less likely to be continuous, and the insulation reliability between the conductor layer and the base metal is likely to be insufficient.
This is because as the thickness becomes thicker, the heat resistance becomes higher and the high heat dissipation property is hindered.

【0015】金属溶射層とセラミック溶射層とを接着す
る接着剤の樹脂は、接着力や電気特性、耐熱性、耐薬品
性等の点からエポキシ樹脂が好適であるが、その他にポ
リイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹
脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポ
リエーテルエーテルケトン、ポリスルフォン、ポリフェ
ニレンオキサイド等のエンジニアリング熱可塑性樹脂を
用いることができる。
Epoxy resin is suitable as the adhesive resin for adhering the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer from the viewpoint of adhesive strength, electrical characteristics, heat resistance, chemical resistance, etc. A thermosetting resin such as a saturated polyester resin, a melamine resin or a vinyl ester resin, or an engineering thermoplastic resin such as a polyether ether ketone, polysulfone or polyphenylene oxide can be used.

【0016】なお、接着剤の樹脂に充填剤として銅、ア
ルミニウム、銀、ニッケル、鉄等の金属粉、あるいはア
ルミナ、マグネシア、シリカ、ジルコニア、窒化アルミ
ニウム、炭化ケイ素、チタニア、スピネル、ムライト、
ジルコン等のセラミック粉、またはこれらの混合物を添
加すると、さらに熱伝導率を高くすることができる。
As a filler for the resin of the adhesive, metal powder such as copper, aluminum, silver, nickel, iron, or alumina, magnesia, silica, zirconia, aluminum nitride, silicon carbide, titania, spinel, mullite,
The thermal conductivity can be further increased by adding a ceramic powder such as zircon or a mixture thereof.

【0017】接着剤は、金属板上の金属溶射層と銅箔上
のセラミック溶射層のどちらか片方、あるいは両方に塗
布してもよい。このように金属溶射層とセラミック溶射
層との間に接着剤を介在させて重ね合わせ、熱プレスや
熱ロールで熱圧着して一体化する。熱圧着により接着剤
は、金属溶射層及びセラミック溶射層の気孔に含浸し、
その気孔を封孔する。
The adhesive may be applied to either one or both of the metal sprayed layer on the metal plate and the ceramic sprayed layer on the copper foil. In this way, the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer are superposed with an adhesive agent interposed therebetween, and thermocompression bonded by a hot press or a heat roll to integrate them. By thermocompression bonding, the adhesive impregnates the pores of the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer,
The pores are sealed.

【0018】[0018]

【作用】セラミツク溶射層を有する銅箔のセラミック溶
射層をベースとなる金属板に接着する場合、セラミツク
溶射層と金属板の間にある程度の厚さの接着剤層がない
と良好な密着性が得られない。これは、接着剤層が薄く
なるとセラミック溶射層と金属板との間に接着剤層がな
く、セラミック溶射層と金属板が直接接触する部分が増
えるためである。そこで、接着剤層を十分な密着性が得
られる程度に厚くすると、接着剤層の熱伝導率が低いた
めに基板の熱放散性が低下し、せっかくのセラミック層
とベース金属板の高い熱伝導率を有効に生かすことがで
きなくなってしまう。
[Function] When a ceramic sprayed layer of copper foil having a ceramic sprayed layer is adhered to a base metal plate, good adhesion can be obtained unless an adhesive layer having a certain thickness is provided between the ceramic sprayed layer and the metal plate. Absent. This is because when the adhesive layer becomes thin, there is no adhesive layer between the ceramic sprayed layer and the metal plate, and there are more portions where the ceramic sprayed layer and the metal plate are in direct contact with each other. Therefore, if the adhesive layer is thick enough to obtain sufficient adhesion, the heat dissipation of the substrate is reduced due to the low thermal conductivity of the adhesive layer, and the high thermal conductivity of the ceramic layer and the base metal plate. You will not be able to utilize the rate effectively.

【0019】これに対して、本発明のようにベースとな
る金属板に金属溶射層を形成し、その上に接着剤を介し
てセラミック溶射層を形成すれば接着剤を薄くしても良
好な密着性を得ることができる。すなわち、金属溶射層
とセラミック溶射層は、気孔を有し、接着剤はこれらの
気孔に含浸する。そのために金属溶射層とセラミック溶
射層との間の接着剤層が極端に薄くなってもお互いの気
孔に含浸した接着剤でつながることになり、密着性は低
下しないのである。したがって、熱放散性を低下させる
原因となる接着剤層を極力薄くすることができ、セラミ
ック層とベース金属板の高熱伝導率を生かした高熱放散
性の金属ベース基板を得ることができるのである。ま
た、接着剤に金属粉やセラミック粉を充填すると金属溶
射層とセラミック溶射層との間に薄く残った接着剤層の
熱伝導率を高くすることができるので、得られる基板の
熱放散性をさらに高めることができる。
On the other hand, when the metal sprayed layer is formed on the base metal plate as in the present invention and the ceramic sprayed layer is formed on the metal sprayed layer through the adhesive, the adhesive may be thinned. Adhesion can be obtained. That is, the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer have pores, and the adhesive impregnates these pores. Therefore, even if the adhesive layer between the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer becomes extremely thin, they will be connected by the adhesive impregnated into the pores of each other, and the adhesiveness will not decrease. Therefore, the adhesive layer, which causes a decrease in heat dissipation, can be made as thin as possible, and it is possible to obtain a highly heat-dissipative metal base substrate that takes advantage of the high thermal conductivity of the ceramic layer and the base metal plate. Further, when the adhesive is filled with metal powder or ceramic powder, the thermal conductivity of the adhesive layer left thinly between the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer can be increased, so that the heat dissipation of the obtained substrate can be improved. It can be further increased.

【0020】金属溶射層とセラミック溶射層との間の接
着剤は、熱圧着時にそれぞれ気孔に含浸し、溶射層の気
孔が連続気孔のため、接着剤はそれぞれの気孔をほぼ完
全に封孔し素地まで達する。そのために銅箔とセラミッ
ク溶射層との密着性、及び金属板と金属溶射層との密着
性もより強固なものとなる。ここで、ベースとなる金属
板に形成する溶射層は、金属のほかにセラミツクである
ことも考えられるが、金属を用いた方がベース金属との
密着性や得られる基板の熱放散性を良好なものにするこ
とができる。すなわち、金属に対する溶射層の密着性
は、セラミック溶射層より金属溶射層の方が高い。一般
にも金属の上にセラミック溶射層を形成するに際して密
着性改善のために下地溶射としてニッケルやアルミニウ
ム等の金属溶射層を形成している。これは金属同志の方
が同種材料であるためにお互いのなじみがよく、熱膨張
係数も大きく異ならないためである。また、セラミック
に比べて金属の方が熱伝導率が高いので、金属溶射にし
た方が基板の熱放散性を高くすることができるのであ
る。
The adhesive between the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer impregnates pores during thermocompression bonding, and since the pores of the sprayed layer are continuous pores, the adhesive almost completely seals each pore. Reach the foundation. Therefore, the adhesion between the copper foil and the ceramic sprayed layer and the adhesion between the metal plate and the metal sprayed layer become stronger. Here, the thermal spray layer formed on the base metal plate may be a ceramic in addition to the metal, but the use of a metal improves the adhesion to the base metal and the heat dissipation of the obtained substrate. It can be anything. That is, the adhesiveness of the thermal sprayed layer to the metal is higher in the metal thermal sprayed layer than in the ceramic thermal sprayed layer. Generally, when forming a ceramic sprayed layer on a metal, a metal sprayed layer of nickel, aluminum or the like is formed as a base spray to improve adhesion. This is because the metals are the same kind of material, so they are more compatible with each other and the thermal expansion coefficients do not differ greatly. Further, since metal has a higher thermal conductivity than ceramic, metal spraying can improve the heat dissipation of the substrate.

【0021】なお、従来のセラミック溶射層を絶縁層と
した金属ベース基板では、セラミック溶射層に気孔が存
在するため、吸湿時の絶縁特性の低下が大きいという課
題がたった。これに対して、本発明の方法では、表面に
金属溶射層を有する金属板とセラミック溶射層を有する
銅箔とを接着剤で接着する際、接着剤がセラミック溶射
層の気孔に含浸し、これを封孔する。したがって、吸湿
時の絶縁特性の低下はなくなり、耐電圧性などの電気特
性も良好である。
In the conventional metal base substrate having a ceramic sprayed layer as an insulating layer, there is a problem in that the ceramic sprayed layer has pores, so that the insulating property is greatly deteriorated when absorbing moisture. On the other hand, in the method of the present invention, when bonding the metal plate having the metal sprayed layer on the surface and the copper foil having the ceramic sprayed layer with the adhesive, the adhesive impregnates the pores of the ceramic sprayed layer, To seal. Therefore, the insulation characteristics are not deteriorated when absorbing moisture, and the electric characteristics such as withstand voltage are good.

【0022】さらに、従来の方法においての回路形成
は、セラミック溶射層の表面に回路形状の逆パターンの
メタルマスクを当接するか、銅箔のエッチング時に使わ
れるレジスト剤を印刷してその上から銅を溶射する方
法、セラミック溶射層の上に銅や銀系のペーストを塗布
して焼成する方法、あるいは無電解めっきで銅回路を形
成する方法が行われていた。ところが、これらの方法で
は種々の課題がある。即ち、銅を溶射する方法である
が、溶射した銅が気孔を有し、しかも一部酸化するため
に電気抵抗が高くなる。そのために回路として必要な低
い電気抵抗のパターンを得るには、ある程度の厚さと幅
が必要となる。また、メタルマスクを使用した場合で
は、マスクとセラミック溶射層間への銅の回り込みがあ
り、これらのことから微細パターンの形成が困難であ
る。さらに、セラミック溶射層との密着性も十分ではな
い。セラミック溶射層の上に導体ペーストを塗布、焼成
する方法や無電解めっきを行う方法では、工程が煩雑に
なることやセラミック溶射層との密着性が低い等の課題
がある。
Further, in the circuit formation in the conventional method, a metal mask having an inverse pattern of the circuit shape is brought into contact with the surface of the ceramic sprayed layer, or a resist agent used at the time of etching the copper foil is printed and the copper is then applied. Has been used, a method of applying a copper or silver based paste on the ceramic sprayed layer and firing, or a method of forming a copper circuit by electroless plating. However, these methods have various problems. That is, although this is a method of spraying copper, the sprayed copper has pores and is partially oxidized, so that the electric resistance is increased. Therefore, in order to obtain a pattern of low electric resistance required as a circuit, a certain thickness and width are required. Further, when a metal mask is used, copper wraps around between the mask and the ceramic sprayed layer, which makes it difficult to form a fine pattern. Further, the adhesion with the ceramic sprayed layer is not sufficient. The method of coating and firing the conductor paste on the ceramic sprayed layer and the method of performing electroless plating have problems such as complicated processes and low adhesion to the ceramic sprayed layer.

【0023】それに対して、本発明においては、すでに
セラミック溶射層の気孔に含浸した接着剤によりセラミ
ック溶射層との強化な密着性を有する銅箔があるため、
従来の金属ベース基板と同様に銅箔にエッチングレジス
トを印刷してエッチングすることにより容易に回路を形
成することができ、従来の方法に比べて工程上や微細パ
ターンの形成上、格段に優れている。
On the other hand, in the present invention, since there is a copper foil having a strong adhesiveness with the ceramic sprayed layer by the adhesive which has already impregnated the pores of the ceramic sprayed layer,
Circuits can be easily formed by printing an etching resist on a copper foil and etching as in the case of conventional metal-based substrates, which is significantly superior to conventional methods in terms of process and formation of fine patterns. There is.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 厚さ1mmのアルミニウム板1の片面をサンドブラスト
処理して粗面化した後、その面にニッケル80重量%、
アルミニウム20重量%からなる複合粉末(ショウコー
トMAー81、昭和電工(株)製)をプラズマ溶射機(プ
ラズマダインシステム3600ー80R型、米国プラズ
マダイン社製)で溶射して厚さ20μmのニッケルーア
ルミニウム層2を形成した。次に、厚さ35μmの電解
銅箔3(古河サーキツトフォイル(株)製)の粗化面にプ
ラズマ溶射機(プラズマダインシステム3600ー80
R型、米国プラズマダイン社製)によりアルミナ(ショ
ウコートKー16T、昭和電工(株)製)を溶射して厚さ
100μmのアルミナ層4を形成し、片面にアルミナ層
を有する銅箔を得た。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Example 1 One surface of an aluminum plate 1 having a thickness of 1 mm was sandblasted to roughen it, and then 80% by weight of nickel was applied to the surface.
A composite powder consisting of 20% by weight of aluminum (Showcoat MA-81, manufactured by Showa Denko KK) was sprayed with a plasma spraying machine (Plasmadyne System 3600-80R, manufactured by US Plasmadyne Co., Ltd.) to a thickness of 20 μm. A roux aluminum layer 2 was formed. Next, a plasma sprayer (Plasma Dyne System 3600-80) was applied to the roughened surface of the electrolytic copper foil 3 (manufactured by Furukawa Circuit Kit Foil Co., Ltd.) having a thickness of 35 μm.
Alumina (Showcoat K-16T, Showa Denko KK) was sprayed by R type, manufactured by Plasmadyne Co., USA to form an alumina layer 4 having a thickness of 100 μm, and a copper foil having an alumina layer on one side was obtained. It was

【0025】このようにして得たアルミナ層を有する銅
箔のアルミナ層の表面に酸無水物硬化型エポキシ樹脂
(KEー578、日立化成工業(株)製)を塗布し、その
上にニッケルーアルミニウム溶射層を有するアルミニウ
ム板をアルミナ層とニッケルーアルミニウム層とが向か
い合うように重ねて、圧力20Kgf/cm2、温度1
30℃で1時間プレス成形して、エポキシ樹脂を硬化さ
せて銅箔、アルミナ層、ニッケルーアルミニウム層及び
アルミニウム板からなる図1に示す構成の金属ベース基
板を得た。この金属ベース基板の熱抵抗、銅箔引きはが
し強さ、耐熱衝撃性、絶縁層の常態及び煮沸後の絶縁抵
抗の測定値を表1に示す。
An acid anhydride-curable epoxy resin (KE-578, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was coated on the surface of the alumina layer of the copper foil having the alumina layer thus obtained, and nickel-coated on it. An aluminum plate having an aluminum sprayed layer is laminated so that the alumina layer and the nickel-aluminum layer face each other, and the pressure is 20 Kgf / cm 2 and the temperature is 1
Press molding was carried out at 30 ° C. for 1 hour to cure the epoxy resin to obtain a metal base substrate having a structure shown in FIG. 1 consisting of a copper foil, an alumina layer, a nickel-aluminum layer and an aluminum plate. Table 1 shows the measured values of thermal resistance, copper foil peeling strength, thermal shock resistance, normal state of the insulating layer and insulation resistance after boiling of this metal base substrate.

【0026】実施例2 実施例1のエポキシ樹脂に銅粉を30体積%混合したも
のを接着剤として用い、他は実施例1と同様にして金属
ベース基板を作成した。このものの特性を表1に示す。 比較例1 エポキシ樹脂にアルミナを50体積%混合したものをア
ルミニウム板の表面に塗布し、その上に銅箔を重ねて熱
ロールで圧着して厚さ100μmの絶縁層を有する金属
ベース基板を作成した。 比較例2 アルミニウム板をサンドブラスト後、その上にアルミナ
を溶射して厚さ100μmのアルミナ層を形成し、さら
にその上に銅を厚さ50μmに溶射して基板を作成し
た。 比較例3 アルミニウム板をサンドブラスト後、アルミナを厚さ1
00μmに溶射し、その上にエポキシ樹脂を塗布して、
真空加熱含浸させて溶射層の気孔を封孔した。硬化後ア
ルミナ層の表面は厚さ20μmのエポキシ樹脂層が存在
した。次に、エポキシ樹脂層の表面に無電解銅めっきを
行い、銅層を形成した。
Example 2 A metal base substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin of Example 1 mixed with 30% by volume of copper powder was used as an adhesive. The characteristics of this product are shown in Table 1. Comparative Example 1 A mixture of 50% by volume of alumina in an epoxy resin is applied on the surface of an aluminum plate, a copper foil is laid on the surface of the aluminum plate, and pressure bonding is performed with a hot roll to form a metal base substrate having an insulating layer with a thickness of 100 μm. did. Comparative Example 2 After sandblasting an aluminum plate, alumina was sprayed thereon to form an alumina layer having a thickness of 100 μm, and further copper was sprayed thereon to a thickness of 50 μm to prepare a substrate. Comparative Example 3 After sandblasting an aluminum plate, the thickness of alumina is 1
Thermal spraying to 00 μm, applying epoxy resin on it,
Vacuum impregnation was performed to seal the pores of the sprayed layer. After curing, an epoxy resin layer having a thickness of 20 μm was present on the surface of the alumina layer. Next, electroless copper plating was performed on the surface of the epoxy resin layer to form a copper layer.

【0027】比較例4 実施例で得たアルミナ層を有する銅箔のアルミナ層にエ
ポキシ樹脂を塗布した後、アルミニウム板を重ね合わせ
てプレス成形した。アルミナ層とアルミニウム板との間
の接着剤層の厚さ5μmであり、アルミナ層とアルミニ
ウム板とが直接接触している部分が多くみられた。 比較例5 アルミニウム板の表面に厚さ50μmのガラス布基材エ
ポキシ樹脂プリプレグを載置し、さらにその上に実施例
で得たアルミナ層を有する銅箔をアルミナ層がプリプレ
グと接するように載置して熱プレス成形して金属ベース
基板を作成した。表1に示すように、本発明の方法によ
って作成した金属ベース基板は、熱抵抗が低く放熱性に
優れ、しかも導体と絶縁層との密着性、絶縁層とベース
となる金属板との密着性が高く、吸湿時の絶縁特性も良
好であった。
Comparative Example 4 After applying an epoxy resin to the alumina layer of the copper foil having the alumina layer obtained in the example, aluminum plates were laminated and press-molded. The thickness of the adhesive layer between the alumina layer and the aluminum plate was 5 μm, and there were many parts where the alumina layer and the aluminum plate were in direct contact. Comparative Example 5 A glass cloth-based epoxy resin prepreg having a thickness of 50 μm was placed on the surface of an aluminum plate, and the copper foil having the alumina layer obtained in the example was placed thereon so that the alumina layer was in contact with the prepreg. Then, the metal base substrate was prepared by hot press molding. As shown in Table 1, the metal base substrate produced by the method of the present invention has low heat resistance and excellent heat dissipation, and further, the adhesion between the conductor and the insulating layer and the adhesion between the insulating layer and the metal plate serving as the base. Was high, and the insulation characteristics when absorbing moisture were also good.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【発明の効果】以上、述べてきたように本発明によれ
ば、従来の方法で得られなかった放熱性の高い金属ベー
ス基板を得ることができ、しかも、従来セラミック溶射
法を用いて高熱放散性の金属ベース基板を製造するとき
に問題であった、セラミック溶射層とベース金属板や導
体層との密着性が不十分であった点、溶射層の気孔の存
在による吸湿時の絶縁特性の低下が大きかった点、さら
には各層を接着するときの接着剤の存在により熱伝導率
が低下してセラミック層とベース金属の高熱伝導率を十
分に生かしきれなかった点を解決することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a metal base substrate having a high heat dissipation property that cannot be obtained by the conventional method, and further, a high heat dissipation is achieved by using the conventional ceramic spraying method. That was a problem when manufacturing a metal base substrate with high thermal conductivity, the adhesion between the ceramic sprayed layer and the base metal plate or conductor layer was insufficient, and the insulation characteristics when absorbing moisture due to the presence of pores in the sprayed layer It is possible to solve the problem that the decrease is large, and further that the thermal conductivity is decreased due to the presence of the adhesive when the layers are bonded, and the high thermal conductivity of the ceramic layer and the base metal cannot be fully utilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1において得られた基板の構成
を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a substrate obtained in Example 1 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.アルミニウム板 2.ニッケル
ーアルミニウム層 3.銅箔 4.アルミナ
1. Aluminum plate 2. Nickel-aluminum layer 3. Copper foil 4. Alumina layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属板の表面に金属溶射層を形成する第
1工程、銅箔の粗化面にセラミックを溶射してセラミッ
ク溶射層を形成する第2工程、第1工程で得た金属板の
金属溶射層と第2工程で得た銅箔のセラミック溶射層と
の間に接着剤を介在させて熱圧着し、これらを一体化す
る第3工程からなることを特徴とする金属ベース基板の
製造方法。
1. A metal plate obtained in the first step of forming a metal sprayed layer on the surface of a metal plate, the second step of spraying ceramic on a roughened surface of a copper foil to form a ceramic sprayed layer, and the metal plate obtained in the first step. Of the metal base substrate, which comprises a third step of thermocompression-bonding an adhesive between the metal sprayed layer and the ceramic sprayed layer of the copper foil obtained in the second step, and integrating them. Production method.
【請求項2】 接着剤が、エポキシ樹脂を主成分とする
ものであることを特徴とする請求項1記載の金属ベース
基板の製造方法。
2. The method for producing a metal base substrate according to claim 1, wherein the adhesive contains an epoxy resin as a main component.
【請求項3】 接着剤が、充填剤として金属粉及び/ま
たはセラミックを含むものであることを特徴とする請求
項1記載の金属ベース基板の製造方法。
3. The method for manufacturing a metal base substrate according to claim 1, wherein the adhesive contains metal powder and / or ceramic as a filler.
【請求項4】 溶射するセラミックが、アルミナを主成
分とするものであることを特徴とする請求項1記載の金
属ベース基板の製造方法。
4. The method for producing a metal base substrate according to claim 1, wherein the ceramic to be sprayed has alumina as a main component.
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