JP2007123382A - 配線板及びその製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かした、現実に製品化できる配線板を提供する。
【解決手段】アルミニウム基板１面にアルマイト層２が形成され、アルマイト層２は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層２Ａとなり、アルミニウム基板１と当接する側の面とは反対側の高絶縁層２Ａの面上に、配線部１１が配される。そして、高絶縁層２Ａ表面と配線部１１を構成する導電層１３との間に、スパッタリング法等の物理気相成長法、または化学気相成長法により金属層１２が形成されている。アルマイト層２は、硬質アルマイトからなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線板及びその製造法に関する。

近年、電子機器を構成する電子部品の高密度実装化や、発光ダイオードの普及に伴い、放熱性の良い配線板の要求が高まっている。放熱性の良い配線板には、セラミック基板、ほうろう基板およびアルミニウム基板を用いたものがある。これらのうち、セラミック基板と、ほうろう基板は、重量が重い上に加工性が良好でない欠点がある。

そこで、軽量で加工性の良好なアルミニウム基板を用いた、放熱性の良い配線板に関する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、その技術の改良として、アルミニウム基板表面に酸化アルミニウム膜および金属ニッケルを形成し、アルミニウム基板の耐蝕性を高めるものが知られている（特許文献２参照）。

特公昭４６−１３２３４号公報（特許請求の範囲） 特開平９−１８１２２１号公報（段落［００１１］）

特許文献１や２に示されているように、アルミニウム基板の一面に酸化アルミニウム（アルマイト）層を形成し、さらにそのアルマイト層の表面に導電路を形成する技術は十分知られている。しかしこの技術は、アルマイト層の絶縁性の問題と、メッキに対する耐蝕性の問題を依然として解決できないことから、製品化には至っていない。現在製品化されているアルミニウムをベースとした基板は、絶縁体に有機物である樹脂を使用したものである。ところが、この製品化されているアルミニウム配線板は、樹脂の絶縁体が断熱層となり、アルミニウム金属の高い熱伝導率を生かしきれないものとなっている。

そこで本発明が解決しようとする課題は、アルミニウム基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かした、現実に製品化できる配線板およびその製造法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の配線板は、アルミニウム基板面にアルマイト層が形成され、アルマイト層は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層となり、高絶縁層のアルミニウム基板とは反対となる表面に、物理気相成長法または化学気相成長法により金属層が形成され、金属層の高絶縁層とは反対の面上に、金属層と共に導電層となる配線部が配されている。

この発明の配線板によれば、高絶縁層は、通常、樹脂等の層に比して３倍から５倍の熱伝導率を有している。そのため、この発明の配線板は、アルミニウム基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かし得る。また、アルマイト層を封孔処理することにより、アルマイト層が形成されたアルミニウム基板面における微細な、導電性を有する金属アルミニウムの露出が抑制される。すると、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁性を向上させることができる。そのため、配線板面に絶縁部分を設けることができる。さらに、金属の多くは物理気相成長法または化学気相成長法により、高絶縁層面と強固に固着する。ここで、高絶縁層の表面にはメッキ等の手段で配線部を構成する導電層を形成するのが困難である。しかし、金属層の表面には銅メッキ等の処理を施しやすい。よって、この金属層を高絶縁層の表面上に形成すれば、導電層を形成する手段の選択肢が広がり、高絶縁層の表面上に導電層を形成する工程が容易となり得る。

また、本発明の配線板は、アルミニウム基板面にアルマイト層が形成され、アルマイト層は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層となり、高絶縁層の厚みが３０μｍを超え５００μｍまでの範囲にあり、アルミニウム基板と当接する側の面とは反対側の高絶縁層の面上に、配線部が配されている。

この発明の配線板によれば、高絶縁層は、通常、樹脂等の層に比して３倍から５倍の熱伝導率を有している。そのため、この発明の配線板は、アルミニウム基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かし得る。また、アルマイト層を封孔処理することにより、アルマイト層が形成されたアルミニウム基板面における微細な、導電性を有する金属アルミニウムの露出が抑制される。すると、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁性を向上させることができる。そのため配線板面に絶縁部分を設けることができる。この高絶縁層の厚みが３０μｍを超えることとしているため、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁が、十分なものとなる。また、この高絶縁層の厚みを５００μｍ以下としているので、高絶縁層が剥がれてしまう危険性が少ないものとなる。

他の発明の配線板は、上述の発明に加え、アルマイト層は、硬質アルマイトからなることとしている。この構成を採用することにより、アルマイト層を、容易かつ効率良く厚く形成できる。ここで、高絶縁層の厚みは厚い方が、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁を十分にできるため、硬質アルマイトを形成するのが有利である。特に、高絶縁層の厚みを５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３５μｍ、１００μｍまたは５００μｍのように、厚めに、または厚く形成する場合には、硬質アルマイトを形成するのが有利である。

他の発明の配線板は、上述の発明に加え、金属層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄのいずれか、または、これらの金属のうち複数が、高絶縁層に接触するように形成されている。これらの金属は、物理気相成長法または化学気相成長法により、高絶縁層の面と強固に固着する。高絶縁層は絶縁物故、その表面にはメッキ等の手段で導電層を形成するのが困難だが、これらの金属の表面にはメッキ等の処理を施しやすい。よって、これらの金属層を形成すれば、導電層を形成する手段の選択肢が広がり、導電層を形成する工程が容易となり得る。

なお、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄは、それぞれの金属単体、または、それぞれの金属を基とする合金（たとえば、Ｃｒ−Ｆｅ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金等）であって、物理気相成長法または化学気相成長法により形成された場合に、高絶縁層と配線部との接着を担う役割を有するものを含む。

また、他の発明は、上述の発明に加え、配線部は、前記金属層と、その金属層の表面に、メッキ法により形成された銅層を有している。ここで銅を、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄのいずれか、または、これらの金属のうち複数から構成されている金属層に被着するようにメッキをすると、銅と金属層との間のメッキ固着強度を高くすることができる。

さらに、本発明の配線板は、アルミニウム基板面に硬質アルマイトからなるアルマイト層が形成され、アルマイト層は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層となり、アルミニウム基板と当接する側の面とは反対側の高絶縁層の面上に、配線部が配されている。

この発明の配線板によれば、高絶縁層は、通常、樹脂等の層に比して３倍から５倍の熱伝導率を有している。そのため、この発明の配線板は、アルミニウム基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かし得る。また、アルマイト層を封孔処理することにより、アルマイト層が形成されたアルミニウム基板面における微細な、導電性を有する金属アルミニウムの露出が抑制される。すると、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁性を向上させることができる。そのため、配線板面に絶縁部分を設けることができる。さらに、アルマイト層を、通常よりも大きな厚みにしやすい硬質アルマイトからなることとしているため、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁が十分なものとなる。

なお、「高絶縁」の語は、配線板を構成するに十分な程度に、配線部とアルミニウム基板との絶縁を実現する対象について用いている。また「絶縁性が向上した高絶縁層」は、配線部とアルミニウム基板との絶縁を、より確実にした、封孔処理後のアルマイト層である。また、「アルミニウム基板」には、金属アルミニウムまたはアルミニウム基合金からなるものを含む。また、「硬質アルマイト」は、硬度が概ね２５０ＨＶ以上のアルマイトをいう。そしてその硬度は、封孔処理後の高絶縁層の状態でも概ね維持される。また、この硬度は、アルミニウム基板にアルマイト層または高絶縁層が付いたものの断面における、アルマイト層または高絶縁層部分を、市販のマイクロビッカース硬度計を用い、１００ｇの荷重で測定したものである（以下、硬度は同じ測定方法によるものである）。

本発明の配線板の製造法は、アルミニウム基板面にアルマイト層を形成する第１の工程と、アルマイト層を封孔処理して絶縁性を向上させた高絶縁層とする第２の工程と、アルミニウム基板と当接する側の面とは反対側の、高絶縁層の面上に、物理気相成長法または化学気相成長法により、金属層を形成する第３の工程と、高絶縁層と当接する側の面とは反対側の、金属層の表面に、導電層を形成する第４の工程と、金属層のうち、導電層と当接する部分以外の部分を除去して配線部を形成する第５の工程とを経る。

この発明によれば、第１の工程で形成したアルマイト層を、第２の工程で封孔処理した高絶縁層の面が、第３の工程で金属層により被覆されている。よって第３の工程より後の工程で、酸性溶液等の高絶縁層を侵す薬品中に、高絶縁層を浸漬させるような工程があったとしても、高絶縁層は保護され、配線板面の絶縁性及び高絶縁層の構造的強度は維持される。また第２の工程で封孔処理することにより、アルマイト層が形成されたアルミニウム基板面における微細な、導電性を有する金属アルミニウムの露出が抑制される。すると、高絶縁層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁性を向上させることができる。そのため、配線板面に絶縁部分を設けることができる。さらに第５の工程により、高絶縁層の表面に配される配線部が複数存在しても、各配線部の電気的独立性が実現される。

他の発明の配線板の製造法は、上述の発明における第１の工程を、アルミニウム基板面に硬質アルマイトからなるアルマイト層を形成する工程としている。この構成を採用することで、厚くアルマイト層を形成する場合に、第１の工程が容易化・効率化される。

他の発明の配線板の製造法は、上述の発明の第３の工程における前記金属層の形成が、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄのいずれか、またはこれらの金属のうち複数からなる層を形成し、その後Ｃｕ層を形成する過程を経ることとしている。この構成を採用することで、Ｃｕ層によりＣｒ層が被覆されてＣｒ層表面の酸化が抑制され、第４の工程で、Ｃｒ層表面に導電層を形成したときの、Ｃｒ層と導電層との固着強度が強くなる。

他の発明の配線板の製造法は、上述の発明における第４の工程の導電層である銅層を、メッキ法により形成している。この構成を採用することにより、第３の工程で形成した金属層と、銅層とが強固に固着される。

本発明により、アルミニウム基板が有する放熱性の良い特性を十分に生かした、現実に製品化できる配線板を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る配線板１０について、その製造過程の一例を示す図１における、製造の最終段階を経た図１（Ｇ）に示す配線板１０を参照しながら説明する。

本実施の形態の配線板１０は、アルミニウム基板１の面にアルマイト層２が形成されている。このアルマイト層２は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層２Ａとなり、アルミニウム基板１と当接する側の面とは反対側の高絶縁層２Ａの面上に、配線部１１が配される。そして、高絶縁層２Ａの表面には、物理気相成長法または化学気相成長法により金属層１２が形成されている。また、高絶縁層２Ａと当接する側の表面とは反対側の、金属層１２の表面には、配線部１１を構成する導電層１３が、メッキ法により形成されている。

ここで、アルミニウム基板１の材料は、金属アルミニウムまたはアルミニウム基合金とすることができる。アルミニウム基合金は、たとえば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、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金等である。また、アルミニウム基板１の面にアルマイト層２を形成するには、アルミニウム基板１を陽極酸化する等の処理を行う。このアルマイト層２の厚みを調整するには、たとえば、その陽極酸化の際の電気量や酸化時間等を適宜調整する。

高絶縁層２Ａの厚みは、厚くするに従い、高絶縁層２Ａを介したアルミニウム基板１と配線部１１との絶縁を確実にする。しかし、その厚みが５００μｍを越える場合には、高絶縁層２Ａ自身の構造が比較的脆いため、高絶縁層２Ａとアルミニウム基板１との固着性を高く維持し難い。よって、高絶縁層２Ａの厚みは、５００μｍ以下とする。なお、高絶縁層２Ａとアルミニウム基板１との固着性をより良くする観点からは、高絶縁層２Ａの厚みを３００μｍ以下とするのが好ましく、１００μｍ以下とすることがさらに好ましい。他方、高絶縁層２Ａを介したアルミニウム基板１と配線部１１との絶縁を確実にする観点からは、高絶縁層２Ａの厚みを１０μｍ以上もしくは２０μｍ以上とすることが好ましく、また３０μｍを超える値とすることが、さらに好ましい。

アルマイト層２を封孔処理する方法には、たとえば、アルマイト層２を酢酸ニッケル系溶液に浸漬する方法、または酢酸ニッケル系溶液の蒸気に接触させる方法等がある。これらの方法によれば、アルマイト層２が溶融・再結晶化（再成長化）するため、アルマイト層２に微細な孔があっても、その孔をアルマイト等からなる絶縁物が封孔する。その他の封孔処理方法には、高い耐蝕性を付与できる加圧水蒸気による蒸気封孔、耐摩耗性をあまり低下させずに耐蝕性を付与できる重クロム酸封孔、また、フッ化物による低温封孔等がある。

このような封孔処理の結果、アルミニウム基板１の表面の微少領域に露出している、もしくは露出しているに等しい状態の、導電性を有する金属アルミニウムが絶縁物で覆われる。よって、封孔処理によりアルマイト層２の絶縁性が向上する。そして、この高絶縁層２Ａを介したアルミニウム基板１と配線部１１との絶縁を確実にする。また、封孔処理の結果、その露出している、もしくは露出しているに等しい状態の、金属アルミニウム部分を防触することができる。さらに、封孔処理の結果、構造が比較的脆いアルマイト層２が補強される。

ここで、封孔処理によって孔を塞ぐ物質は、主として金属化合物（金属酸化物や金属水酸化物等）であり、アルマイト、アルミナ、水酸化アルミニウム等を含む。さらには窒化アルミニウム等の金属窒化物等であってもよい。また、アルミニウム基板１がアルミニウム合金からなるものであって、そのアルミニウム基板１を陽極酸化してアルマイト層２を形成した後、酢酸ニッケル溶液等に浸漬して封孔処理する場合には、アルミニウム合金のアルミニウム以外の金属の酸化物や水酸化物も孔を塞ぐ物質となり得る。さらには、孔を塞ぐ物質として、樹脂等を用いることができる。孔はアルミニウム基板１の表面に部分的に存在するから、従来のように、樹脂等が膜としてアルミニウム基板１を覆うことにはならない。よって、樹脂等の断熱効果はアルミニウム基板１の表面において部分的に発揮されるに過ぎないから、アルミニウム基板１が有する放熱性の良い特性を十分に生かし得る配線板１０が得られる。

Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄのいずれか、または、これらの金属のうち複数が高絶縁層に接触するよう形成される金属層１２は、通常、導電層１３として用いられる銅層との固着性が良好である。また、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄは、蒸着、スパッタリング等の物理気相成長法、または化学気相成長法により形成することで、高絶縁層２Ａとの固着性を良好にすることができる。他方、物理気相成長法または化学気相成長法ではないメッキ法等は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄを、高絶縁層２Ａに固着させることが殆どできない。

そして、高絶縁層２Ａと当接する側の面とは反対側の金属層１２の表面に、導電層１３として通常用いられる銅層が、メッキ法により形成されることで、銅層の導電層１３と金属層１２の表面とが強固に固着する。よって、銅層を導電層１３の構成の一部とする配線部１１が、その構成の一部となる金属層１２を介して高絶縁層２Ａに高い固着力で配される。ここで導電層１３は、銅層に代えてエポキシ系やアクリル系の樹脂ペースト中に銀粉を分散させた導電性接着剤を硬化させたもの等からなるものを用いることができる。ここで用いられる樹脂も断熱材として機能し得るが、従来のように樹脂等の大きな膜としてアルミニウム基板面を被覆している訳ではなく、高絶縁層２Ａの表面に部分的に（線状に）存在するに過ぎないので、配線板１０の放熱性を大きくは阻害しない。

本実施の形態の配線板１０の製造法は、アルミニウム基板１の面にアルマイト層２を形成する第１の工程と、アルマイト層２を封孔処理して絶縁性を向上させた高絶縁層２Ａとする第２の工程と、アルミニウム基板１と当接する側の面とは反対側の、高絶縁層２Ａの面上に、物理気相成長法または化学気相成長法により、金属層１２を形成する第３の工程と、高絶縁層２Ａと当接する側の面とは反対側の、金属層１２の表面に、配線部１１を構成する導電層１３を形成する第４の工程と、金属層１２のうち、導電層１３と当接する部分以外の部分を除去して配線部１１を形成する第５の工程とを経る。そして第３の工程における金属層１２の形成は、Ｃｒ層とＣｕ層とをこの順に形成する過程を経ることとしている。また第４の工程の導電層１３である銅層を、メッキ法により形成している。

以下、図１を用いて、本実施の形態の配線板１０の製造過程の一例を説明する。図１において（Ａ）から（Ｇ）に進むに従い、配線板１０の製造が進行する。

図１（Ａ）は、アルミニウム基板１を示している。図１（Ｂ）は、アルミニウム基板１の一方の面に、厚み２０μｍのアルマイト層２を形成した状態を示している。形成したアルマイト層２は、硬度が２５０ＨＶを下回る、いわゆるリン酸アルマイトである。これが第１の工程に相当する。

その後、アルマイト層２の封孔処理を行う。この封孔処理は、約９０℃の酢酸ニッケル系溶液に数十分間、アルマイト層２を有するアルミニウム基板１を浸漬させる処理である。これが第２の工程に相当する。この処理により、アルマイト層２が溶融・再結晶化（再成長化）して、アルマイト層２の微細な孔をアルマイト等からなる絶縁物で封孔することができ、高絶縁層２Ａとなる。なお、高絶縁層２Ａの厚みも、封孔処理前のアルマイト層２の厚みと同じく２０μｍとなる。

図１（Ｃ）は、高絶縁層２Ａの表面に、金属層１２となるＣｒ層３とＣｕ層４とを、この順に形成した状態を示している。Ｃｒ層３とＣｕ層４は、それぞれ厚み０．１から１μｍの範囲でスパッタリング法で形成する。これが第３の工程に相当する。Ｃｒ層３は、高絶縁層２Ａと強固に密着し、後に形成される、導電層１３としてのメッキ銅層６との固着を強固にする。すなわちＣｒ層３は、高絶縁層２Ａとメッキ銅層６との接着を担う役割をする。またＣｒ層３は、常温大気中で表面が酸化し、メッキ銅層６との接着に支障を来たすおそれがある。よって、Ｃｕ層４は、Ｃｒ層３の酸化を防止する役割を担っている。

図１（Ｄ）は、ドライフィルム５をＣｕ層４の上に貼り付け、配線部１１位置に相当する部分以外に対して露光し、露光部分以外、すなわち配線部１１位置に相当する部分のドライフィルム５を除去し、ドライフィルム５に孔部５ａが形成された状態を示している。ドライフィルム５は、市販のものを用いることができる。図１（Ｅ）は、配線部１１位置に相当するドライフィルム５の孔部５ａに、メッキ銅層６、メッキＮｉ層７、メッキＡｕ層８からなる導電層１３をこの順に形成した状態を示している。

メッキ銅層６を形成する際のメッキ浴は、硫酸銅からなる酸性浴である。電解銅メッキで形成されるメッキ銅層６は、Ｃｒ層３との密着性が良好な状態で形成される。メッキ銅層６の厚みは約１０μｍとした。これが第４の工程に相当する。

メッキＮｉ層７は、メッキ銅層６が、電子部品実装時に使用する、ハンダと過剰に合金化するのを防ぐための障壁として電解ニッケルメッキにより形成されている。また、メッキＮｉ層７は、メッキ銅層６とメッキＡｕ層８とが、過剰に合金化するのを防止する障壁としての役割もある。メッキＮｉ層７は、たとえば弱酸の硫酸ニッケル溶液をメッキ浴として用い、形成される。メッキＡｕ層８は、配線部１０と、ハンダとの濡れ性を良好にするものとして電解金メッキにより形成されている。メッキＡｕ層８は、たとえば亜硫酸金塩を含む弱酸性溶液メッキ浴として用い、形成される。

図１（Ｆ）は、ドライフィルム５を除去した状態を示している。ドライフィルム５の除去には、アミン系の剥離液を用いる。通常の、ガラス繊維混入エポキシ系樹脂基板を用いた場合は、ＮａＯＨやＫＯＨの強アルカリ溶液を用いてドライフィルムを剥離する。しかし、これら強アルカリ溶液は、アルミニウム基板１を溶解して、ダメージを与えるため、本実施の形態では、その使用を避けている。

図１（Ｇ）は、Ｃｕ層４とＣｒ層３とを、この順に、各々の層の除去に適したエッチング液を用いて除去した状態を示している。この除去の結果、Ｃｒ層３とＣｕ層４とが、高絶縁層２Ａ表面の配線部１１位置にのみ残され、Ｃｒ層３、Ｃｕ層４、メッキ銅層６、メッキＮｉ層７およびメッキＡｕ層８からなる配線部１１が形成される。これが第５の工程に相当する。この配線部１１は通常、配線板１０面に複数離隔して存在する。各々の配線部１１は、第５の工程により他の配線部１１とは互いに電気的に独立した配線部１１となる。なお、これらの層の境界は、便宜的に図示したように、明確に表れず、たとえばＣｕ層４とメッキ銅層６が一つの層として表れる場合もある。Ｃｒ層３とＣｕ層４との除去は、銅アンモニアクロライドとアンモニアからなる、弱アルカリ性のエッチング剤に約３秒浸漬することで行う。この除去処理により、エッチング剤と、アルミニウム基板１や高絶縁層２Ａとが接触することとなる。しかし、エッチング剤が弱アルカリ性であること、浸漬時間が約３秒と非常に短いことから、アルミニウム基板１や高絶縁層２Ａが侵されることは殆ど無く、配線板１０の諸特性には悪影響は無い。

以上の工程を経ることで、本実施の形態の配線板１０を得ることができる。得られた配線板１０は、従来の、樹脂等の層を介したアルミニウム基板と配線部との絶縁を実現した配線板の熱伝導率（３から５Ｗ／ｍ・Ｋ）に比して、３倍から５倍の熱伝導率（１０から１５Ｗ／ｍ・Ｋ）を有していることが確認された。

また得られた配線板１０に対し、導体引き剥がし試験（ＪＩＳ Ｃ ５０１２ ８．１）を行った。その結果、十分にＪＩＳの基準を満たす、導体引き剥がし強度を有する配線板１０が得られていることが確認された。

このＪＩＳの試験終了後に、配線板１０の引き剥がされた部分を観察した。すると、引き剥がされて崩壊しているのは、高絶縁層２Ａの部分であることがわかった。また、高絶縁層２Ａの厚みを変えて、同様の試験を行った結果、高絶縁層２Ａの厚みが厚くなるに従い、引き剥がし強度が低下することがわかった。この引き剥がし強度の低下は、高絶縁層２Ａの厚みが５００μｍを越えると、アルミニウム基板１との固着性を高く維持できなくなるのと同様の理由（高絶縁層２Ａの構造が比較的脆いこと）によるものと考えられる。よって、高絶縁層２Ａの厚みは、ＪＩＳの基準を満たす、導体引き剥がし強度を有する配線板１０を得る観点からも、５００μｍ以下であることを要し、好ましくは１００μｍ以下であることがわかった。つまり、本実施の形態の配線板１０が、ＪＩＳの基準を満たす程の引き剥がし強度を備えることができた第１の理由は、高絶縁層２Ａの厚みを適正なものとしたためである。

本実施の形態の配線板１０が、ＪＩＳの基準を満たす程の引き剥がし強度を備えることができた第２の理由は、製造過程にある。アルマイト層２は酸性溶液に侵され易く、侵された結果、その一部が溶解された場合には、構造的に脆くなってしまい、引き剥がし強度が低下する。しかし、本実施の形態に係る製造過程を経た場合、高絶縁層２Ａが酸性溶液に接触することはないため、ＪＩＳの基準を満たす程の引き剥がし強度を備えることができた。なお、この引き剥がし強度は、上述の封孔処理の有無に影響される。その理由は、封孔処理で、アルマイト層２の微細な孔をアルマイト等で封孔することにより、アルマイト層２が緻密化する結果、引き剥がし強度が向上するためである。なお、封孔処理によってアルミニウム基板１の耐候性・耐蝕性が向上したことは言うまでもない。

配線板１０の製造過程において、高絶縁層２Ａを酸性溶液に接触させないことができた理由は、図１（Ｃ）において、Ｃｒ層３及びＣｕ層４を、高絶縁層２Ａ表面に、スパッタリング法で形成したためである。Ｃｒ層３及びＣｕ層４は、その後の工程で使用する酸性溶液を高絶縁層２Ａに接触するのを阻んでいる。たとえば、第４の工程における、メッキ銅層６の形成は、メッキ浴を硫酸銅溶液とする酸性溶液中に、Ｃｒ層３及びＣｕ層４を高絶縁層２Ａ表面に形成した状態のものを浸漬することを伴う。第４の工程における、メッキＮｉ層７とメッキＡｕ層８の形成過程でも同様の浸漬を伴う。それによっても高絶縁層２Ａが崩壊しなかったのは、Ｃｒ層３及びＣｕ層４の酸性溶液浸入防止機能が発揮されたためであることが裏付けられた。

このＣｒ層３に相当する部材を、たとえばガラス繊維混入エポキシ基板面に形成する際には、通常、メッキ法による。このメッキの前には、脱脂処理を強アルカリ溶液および強酸溶液で行う。そのような脱脂処理を要しないスパッタリング法の採用は、前述した高絶縁層２ＡとＣｒ層３との強固な密着の実現ばかりでなく、高絶縁層２Ａの強酸溶液からの保護にも寄与している。なお、スパッタリング法に代えて、蒸着法その他の物理気相成長法、または化学気相成長法を用いても、同様の効果を得ることができる。

本実施の形態では、Ｃｒ層３とＣｕ層４とを銅アンモニアクロライドとアンモニアからなるエッチング剤により除去している（図１（Ｇ））。ここで、そのエッチング剤に代えて、塩素系酸化剤とアンモニアからなるエッチング剤を好適に用いることができる。

また本実施の形態では、アルミニウム基板１の一方の面にアルマイト層２を形成している（図１（Ｂ））。しかし、アルミニウム基板１の両面にアルマイト層２（高絶縁層２Ａ）を形成することができる。その場合、基板両面に電子部品を実装可能な配線部を配した配線板（両面配線板）を得ることができる。両面配線板において、基板にスルーホールを有する場合には、そのスルーホール内壁面にもアルマイト層２（高絶縁層２Ａ）を形成することができる。しかし、スルーホール内壁面は通常面積が小さく、放熱性に殆ど影響しない場合がある。その場合にはスルーホール内壁面を、樹脂等で被覆することができる。

また本実施の形態では、高絶縁層２Ａの表面にＣｒ層３とＣｕ層４とを、この順に形成している（図１（Ｃ））。ここで、Ｃｒ層３に代えて、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄのいずれかからなる金属層を形成させることができる。これらの金属層は、Ｃｒ層３同様に、高絶縁層２Ａとメッキ銅層６との接着を担う。また、金属層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄから選ばれる異なる２以上の金属（たとえばＣｒとＮｉ等）からなる２層以上の層とすることもできる。また、ＮｉとＣｒとの合金層等とすることもできる。

また本実施の形態では、高絶縁層２Ａの表面にＣｒ層３を形成している（図１（Ｃ））。しかし、高絶縁層２Ａの表面にＣｒ層３を形成しないことが工程簡略化の観点から好ましい。Ｃｒ層３を形成しないためには、Ｃｕ層４を物理気相成長法または化学気相成長法により高絶縁層２Ａの表面に形成した場合に、Ｃｕ層４と高絶縁層２Ａとが強固に接着することを要する。Ｃｒ層３を形成しないことにより、Ｃｒ層３を形成する工程を省略できる利点、及びＣｒ層３等の除去（図１（Ｇ））工程を簡易化できる利点を得ることができる。

また本実施の形態では、アルミニウム基板１をリン酸溶液中で陽極酸化して、リン酸アルマイトからなるアルマイト層２を形成している。しかし、他の電解浴、たとえば硫酸溶液、しゅう酸溶液、クエン酸溶液、芳香族スルホン酸溶液、クロム酸溶液、これら２以上の混合溶液等を、適宜選択して使用することができる。そして、形成するアルマイト層２は、いわゆる白アルマイト、クロム酸アルマイト等からなるものとすることができる。またアルマイト層２として、リン酸アルマイト、白アルマイト、クロム酸アルマイト等とは異なる、硬質アルマイトを形成する場合には、これらの電解浴の温度、濃度、通電する電流密度を適宜調整する。

硬質アルマイトを形成するための形成方法は、電解浴温度を０℃付近の低温にし、通電電流密度を、通常のアルマイト（リン酸アルマイト、白アルマイト、クロム酸アルマイト等）を形成する場合よりも高める方法である。この通電電流密度の高さが、厚いアルマイト層の形成を効率良くする。ここで、通電電流密度が高いため、アルミニウム基板１と電解浴の界面では大きなジュール熱が発生し、当該界面における電解浴温度が高くなる場合がある。そのような場合には、必要に応じ撹拌羽根等で電解浴を撹拌する。このような形成方法を採用すると、通常のアルマイトよりも容易に、かつ効率的に厚いアルマイト層を形成できる。

以下、硬質アルマイトの形成方法の具体例を示す。電解浴に硫酸を用いる場合の例は、硫酸濃度を１０から２０％とし、電解浴温度を０から１０℃とし、通電電流密度を２から５Ａ／ｄｍ^２とする。電解浴にしゅう酸を用いる場合の例は、しゅう酸濃度を３から８％とし、電解浴温度を５から１５℃とし、通電電流密度を２から１０Ａ／ｄｍ^２とする。電解浴に硫酸と、しゅう酸との混合溶液を用いる場合の例は、硫酸濃度を１０から２０％、しゅう酸濃度を１から２％とし、電解浴温度を０から１５℃とし、通電電流密度を２から５Ａ／ｄｍ^２とする。

なお、硬質アルマイトは、その構造の緻密さから、封孔処理をしなくても、硬質アルマイト層を介したアルミニウム基板１と配線部１１との絶縁を確実にできる可能性がある。その場合には、封孔処理の工程を省略でき得るため、工程設計上極めて好ましい。また、硬質アルマイトは、その構造の緻密さから、封孔処理の工程を省略しないまでも、それを形成することで、封孔処理に要する時間を短縮できる可能性がある。その場合には、封孔処理の工程を短時間化できるため、工程設計上好ましい。

さらに硬質アルマイトは、その表面が硬いため、電子部品実装時の配線板の固定治具等による引っ掻き等による衝撃によっても、高絶縁層が損傷し難く、高絶縁層の絶縁性が低下し難い。高絶縁層が損傷することにより、高絶縁層の耐蝕性が低下することも考えられる。しかし同一の、電子部品実装時の配線板の固定治具等による引っ掻き等による衝撃を受けた場合には、高絶縁層の耐蝕性の低下よりも、絶縁性の低下の方にその影響が大きいと考えられる。なぜなら、固定治具は通常金属からなるため、引っ掻き等の際に、その金属の一部が粉末状または片状として、引っ掻き傷の中に入り込み易い。すると、その粉末状または片状の金属の導電性が、高絶縁層の導電性を低下させることとなるが、高絶縁層の耐蝕性の低下にまで至る孔は形成されない場合が多いと考えられるためである。よって、引っ掻き傷の深さを小さくして、高絶縁層の絶縁性低下をし難くする観点から、高絶縁層の硬度は、３００ＨＶ以上が好ましく、３５０ＨＶ以上がより好ましく、４００ＨＶ以上がさらに好ましい。

本発明の実施の形態に係る配線板の製造方法を示す図であり、（Ａ）はアルミニウム基板を示し、（Ｂ）はアルミニウム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Ｃｒ層とＣｕ層とを高絶縁層表面に、この順に形成した状態を示し、（Ｄ）はドライフィルムをＣｕ層の上に形成した状態を示し、（Ｅ）はドライフィルムの孔部に、メッキ銅層、メッキＮｉ層、メッキＡｕ層をこの順に形成した状態を示し、（Ｆ）はドライフィルムを除去した状態を示し、（Ｇ）はＣｒ層とＣｕ層とを除去した状態を示すと共に、本発明の実施の形態に係る配線板を示している。

符号の説明

１ アルミニウム基板
２ アルマイト層
２Ａ 高絶縁層
３ Ｃｒ層（金属層の一部、配線部の一部）
４ Ｃｕ層（金属層の一部、配線部の一部）
５ ドライフィルム
５ａ 孔部
６ メッキ銅層（導電層の一部、配線部の一部）
７ メッキＮｉ層（導電層の一部、配線部の一部）
８ メッキＡｕ層（導電層の一部、配線部の一部）
１０ 配線板
１１ 配線部
１２ 金属層
１３ 導電層

Claims (10)

1. アルミニウム基板面にアルマイト層が形成され、当該アルマイト層は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層となり、当該高絶縁層の上記アルミニウム基板とは反対となる表面に、物理気相成長法または化学気相成長法により金属層が形成され、上記金属層の上記高絶縁層とは反対の面上に、上記金属層と共に導電層となる配線部が配されることを特徴とする配線板。
2. アルミニウム基板面にアルマイト層が形成され、当該アルマイト層は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層となり、当該高絶縁層の厚みが３０μｍを超え５００μｍまでの範囲にあり、上記アルミニウム基板と当接する側の面とは反対側の上記高絶縁層の面上に、配線部が配されることを特徴とする配線板。
3. 前記アルマイト層は、硬質アルマイトからなることを特徴とする請求項１または２記載の配線板。
4. 前記金属層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｄのいずれか、または、これらの金属のうち複数が、前記高絶縁層に接触するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線板。
5. 前記配線部は、前記金属層と、その金属層の表面に、メッキ法により形成された銅層を有していることを特徴とする請求項１記載の配線板。
6. アルミニウム基板面に硬質アルマイトからなるアルマイト層が形成され、当該アルマイト層は、封孔処理により絶縁性が向上した高絶縁層となり、上記アルミニウム基板と当接する側の面とは反対側の上記高絶縁層の面上に、配線部が配されることを特徴とする配線板。
7. アルミニウム基板面にアルマイト層を形成する第１の工程と、
   上記アルマイト層を封孔処理して絶縁性を向上させた高絶縁層とする第２の工程と、
   上記アルミニウム基板と当接する側の面とは反対側の、上記高絶縁層の面上に、物理気相成長法または化学気相成長法により、金属層を形成する第３の工程と、
   上記高絶縁層と当接する側の面とは反対側の、上記金属層の表面に、導電層を形成する第４の工程と、
   上記金属層のうち、上記導電層と当接する部分以外の部分を除去して配線部を形成する第５の工程とを経ることを特徴とする配線板の製造法。
8. 前記第１の工程が、前記アルミニウム基板面に硬質アルマイトからなる前記アルマイト層を形成する工程であることを特徴とする請求項７記載の配線板の製造法。
9. 前記第３の工程における前記金属層の形成は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄのいずれか、またはこれらの金属のうち複数からなる層を形成し、その後Ｃｕ層を形成する過程を経ることを特徴とする請求項７記載の配線板の製造法。
10. 前記第４の工程の前記導電層が銅層であり、当該銅層をメッキ法により形成することを特徴とする請求項７記載の配線板の製造法。

Images