JPS63261732A - 表面実装用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、金属ベースのプリント配線板等に用いられる
表面実装用基板に関する。

〈従来の技術〉 金属ベースの表面実装用基板は、熱放散性、加工性に優
れるため、半導体素子等を実相する基板等に多用されて
いる。

従来、このような表面実装用基板には、表面に絶縁層が
設けられたＡｊ２基板が一般に使用され、また、その絶
縁層としてはアルミニウム酸化膜、セラミックス系膜、
ポリイミド系フィルム等が使用される。

しかしながら、表面実装用基板のメタルコア基板として
アルミニウム基板を使用する場合には、表面実装として
の集積度の高度化、高密度化によるは発熱量の増大に伴
い、Ａｌ基板と実装するＳｉチップ等との熱膨張系数の
ミスマツチングがへ１基板にクラックを発生させてしま
うという問題を有していた。

さらに、Ａｌの融点は比較的低いので（融点約６６０℃
）、セラミックス抵抗体の焼付等を行う際の高温での半
田付性及び耐熱性の低下が問題となっていた。

一方、表面実装用基板の表面を構成する絶縁層として、
アルミニウム酸化膜は電気絶縁性には優れるが硬いので
、金型摩耗によるプレス加工が困難であり、さらにアル
ミニウム酸化膜の形成コストが高いという問題点を有し
ており、また、セラミックス系膜は加工性が困難である
という問題点を有しており、さらにまたポリイミド系フ
ィルムは金属基板への接着が悪いという問題点を有して
いた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、上記の従来技術に伴う問題点を解決すること
を目的としている。　即ち、本発明の目的は、熱膨張係
数がＳｉチップ等に近似し、かつ耐熱性、熱放散性、加
工性に優れた表面実装用基板を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者は、熱膨張係数がＳｉチップ等に近似し、かつ
耐熱性、熱放散性、加工性に優れた表面実装用基板につ
いて鋭意研究を続けた結果、好ましくはＣｕ層、Ｆｅ−
Ｎｉ系合金層を構成層とする３層構造クラッド材をメタ
ルコア基板とし、その表面に設けられたＡｌまたはＡｌ
系金属層の少なくとも表面部分をＡｌ１．２０３を主体
とする酸化皮膜層にして絶縁層とすることにより優れた
表面実装用基板が得られることを知見し、本発明を完成
させるに至った。

すなわち、本発明の第１の態様によれば、メタルコア基
板上にＡＩｔまたはＡｌ系金属層が形成され、このＡｌ
またはＡｌ系金属層の少なくとも表面部分が酸化されて
酸化皮膜となり絶縁層となっていることを特徴とする表
面実装用基板が提供される。

また、本発明の第２の態様によれば、メタルコア基板上
にＴｉ層が形成され、このＴｉ層上にＡｌまたはＡｊｌ
Ｌ系金属層が形成され、このＡｌまたはＡＬ系金金属層
少なくとも表面部分が酸化されて酸化皮膜となり絶縁層
となっていることを特徴とする表面実装用基板が提供さ
れる。

一ト記発明においては、メタルコア基板がＣｕ　／　Ｆ
　ｅ　−Ｎ　ｉ系合金／　ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉ系合金
／　Ｃｕ　／　Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ系合金の３層構造クラ
ッド材であることが好ましい。

また、ＡｌまたはＡＬＬＬ金属の厚さが０．１〜２００
−であることが好ましい。

ＡＬＬＬ金属がＭｇおよび／またはＺｎを含んでいるこ
とが好ましい。

ＡｌまたはＡｌ系金属層が気相めっき法または圧延圧接
法によりメタルコア基板上に形成されていることが好ま
しい。

ＡｌまたはＡｌ系金属層の少なくとも表面部分が陽極酸
化により酸化されていることが好ましい。

以下、本発明の表面実装用基板を詳細に説明する。

本発明の表面実装用基板のメタルコア基板としては、Ａ
ｌまたはＡＬ系金金属接合できるものであって、Ｓｔチ
ップ等と熱膨張係数が近似し、比較的融点が高いもので
あれば、特に制限的でなく、適当なものを使用できるが
、Ｃｕ／Ｆｅ−Ｎｉ系合金／　Ｃｕの３層構造クラッド
材またはＦｅ−Ｎｉ系合金／　Ｃｕ　／　Ｆ　ｅ　−Ｎ
　ｉ系合金の３層構造クラッド材を使用するのが好適で
ある。　Ｆｅ−Ｎｉ系合金としては、インバー（Ｆｅ−
約３６．５％Ｎｉ合金）が特に好ましい。

Ｆｅ−Ｎｉ系合金のかわりにＦｅ−Ｎｉ−Ｃ０系合金を
使用することもできる。　また、３層構造クラッド材の
Ｃｕ層は、純銅に限らず、銅系合金で構成されたもので
もよい。

クラッド材の構成比は使用目的に応じて任意のものが可
能である。

このような３層構造クラッド材をメタルコア基板とする
ことにより、熱放散性に著しく優れた表面実装用基板を
得ることができる。

本発明の表面実装用基板の絶縁層は、まず上記の３層構
造クラッド材の表面にＡＬＬまたはＡｌ系金属層を設け
、次にこのＡｉＬまたはＡｌ系金属層の少なくとも表面
部分をＡｌ１２０３を主体とする酸化皮膜にしたもので
構成される。

Ａｕ系金属層は純Ａｌに限らすＡｉＬを主体とするＡｌ
系合金で構成されたものでよい。　但し、特に、Ａｌを
速やかに酸化したい場合には、Ａｌ系金属層はＭｇおよ
び／またはＺｎを含むＡｌ系金属で構成されることが重
要である。　Ｍｇおよび／またはＺｎがＡｌ系金属に含
有されることにより、Ａｌ系金属層を陽極酸化する場合
に、Ａｌ１２　ｏ３を主体とする酸化皮膜層が容易に形
成される。

ここで、Ｍｇおよび／またはＺｎの含有割合は０．１〜
８．０％が好ましい。

一方、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ等が含有されていると陽
極酸化が困難になるので好ましくない。

また、特に高温での使用においてもＡｌまたはＡｌ系金
属層とメタルコア基板との密着性を向上させ、剥離を防
止したい場合には、ＡｆｔまたはＡｌ系金属層はメタル
コア基板上に形成されたＴｉ層上に形成されていること
が重要である。　Ｃｕ層またはＦｅ−Ｎｉ系合金層とＡ
ｌまたはＡｕ系金属層とが直接に接合されていると、高
温状態において、ＡＩｔまたはＡｌ系金属層のＡｌがＣ
ｕ層またはＦｅ−Ｎｉ系合金層に拡散し、剥離しやすい
金属間化合物が生成されるので好ましくない。　Ａｌま
たはＡｌ系金属層の下地として設けられたＴｉ層により
このような金属間化合物の生成が防止され、Ｃｕ層また
はＦｅ−Ｎｉ系合金層とＡｎまたはＡｌ系金属層との接
着性が向上する。

本発明において、３層構造クラッド材の表面に設けられ
るＡｌまたはＡｌ系金属層の厚さは０．１〜２００−が
好ましい。　厚さが０．１−未満では、ＡｎまたはＡＬ
Ｌ系金属層をＡｌ　ｏ３を主体とする酸化皮膜層した際
の酸化皮膜層の絶縁層安定性が不十分となるので好まし
くない。　一方、厚さが２００−より大きいと、半導体
素子等を実装する際の加熱時に、ＡｌまたはＡｌ系金属
層とそれに隣接するＣｕ層またはＦｅ−Ｎｉ系合金層と
の間に脆性剥離しやすい金属間化合物層が生成されるの
で好ましくない。

ＡｌまたはＡｌ系金属層の下地としてＴｉ層を形成する
場合には、Ｔｉ層の厚さは０．０５〜３．ｏ＃ａが好ま
しい。　０．０５−未満だとバリヤーの効果が少なくな
るので好ましくなく、一方３．０−を超えると膜質が脆
くなるので好ましくない。　ＡｌまたはＡＬＬ系金属層
の形成方法は、特に限定されないが、気相めっき法、圧
延圧接法等により形成するのが好ましい。　ここで気相
めっき法とは、蒸着法、スパッタリング、イオンブレー
ティング、ＣＶＤ、またはこれに類する方法をいう。

圧延圧接法によりＡｌまたはＡｌ系金属層を形成する場
合には、３層構造クラッド材の圧延面にＡＬＬまたはＡ
ＬＬ系金属層を直接形成してもよいが、形成の前処理と
して、圧延面表面をブラシ等で機械的に研摩し、あるい
は従来のエツチング粗面化処理を行った後にＡｌまたは
Ａｌ系金属層の形成を行ってもよい。

また、ＡｉＬまたはＡｌ系金属層の下地としてＴｉ層を
形成する場合には、Ｔｉ層はスパッタリング、真空蒸着
、イオンブレーティング等により形成される。

上記のように３層構造クラッド材の表面に設けられたＡ
ｌまたはＡＩｔ系金属層は、少なくともその表面がＡｌ
１２　ｏ３を主体とする酸化皮膜になるように酸化され
る。

Ａｌ２０３は優れた電気絶縁性を有するので、この酸化
皮膜は３層構造クラッド材の表面に設けられた絶縁層と
して機能する。

ＡｌまたはＡｌ系金属層は、必ずしもその層全体がＡｌ
２０３を主体とする酸化皮膜へ酸化される必要はないが
、少なくともＡｌまたはＡｌ系金属層の表面は酸化皮膜
で被覆されるように酸化皮膜層が形成されることが必要
である。

る。

酸化皮膜層の厚さは必要に応じて所望の厚さにすること
ができるが、０．１〜２００−が好ましい。

ＡｌまたはＡｌ系金属層の酸化方法は、特に限定されな
いが電解液中での陽極酸化法によることが好ましい。　
陽極酸化する際の設定条件は常法による。

このようにして形成される酸化皮膜層の形成態様として
は、所望により３層構造クラッド材の片面のみならず両
面に形成されることもできる。　また、所望により、３
層構造クラッド材の表面全体のみならず、回路形成部分
に応じて部分的にも形成されることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定さ
るるものではない。

〈実施例１〉 第１図に示すような真空蒸着装置で、Ｃｕ／Ｆｅ−Ｎｉ
合金／　Ｃｕの３層構造クラッド材（板厚１．０ｍｍ、
１００ｍｍ角）２を基板として基板ホルダ１に設置し、
蒸着材料のＡｌ１３を１０−５ｔｏｒｒの減圧下で加熱
ヒーター４により加熱しながら、成膜速度５０人／ｗｉ
ｎで厚さ１３０−に上記３層構造クラッド材の銅表面に
成膜した。　次に第１表に示す反応条件で成膜したＡｌ
層を陽極酸化させ、Ａｌ２ｏ３を主体とする酸化皮膜層
を絶縁層として形成し、本発明の表面実装用基板を製造
した。　この絶縁層の耐電圧を測定したところ２〜３に
Ｖであり、本発明の表面実装用基板は従来の絶縁層とし
てアルミナ（ＡＪＬ２０３　）板をロウ付したものに近
い絶縁性を示した。

〈実施例２〉 第２図に示すようなイオンスパッタ装置で、Ｃｕ　／　
Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ合金／　Ｃｕの３層構造クラット材（
板厚１．０ｍｍ、１００ｍｍ角）２を基板として、Ｔｉ
をカソード７とし、１０−！〜１０　”　ｔｏｒｒのＡ
ｒ雰囲気下で成膜速度１０人／Ｓで３層構造クラッド材
の銅表面に最小厚さ０．５−を成膜した後、Ａｌをカソ
ード７として成膜速度１５人／Ｓで最小厚さ３０ｐｎと
Ｔｉ上に成膜した。　次に第１表に示す反応条件でＡｌ
層を陽極酸化させ、ＡＩｔ２０３を主体とする酸化皮膜
層を絶縁層として形成し、本発明の表面実装用基板を製
造した。　この絶縁層の耐電圧を測定したところ１．５
〜２にＶであり、本発明の表面実装用基板は、従来のホ
ーロー厚１４０−を絶縁層とする表面実装用基板と同等
の特性を示した。

〈実施例４〉 仕事ロール径２００ｍｍの圧延機でＡｌ／Ｃｕ　／　Ｆ
　ｅ　−Ｎ　ｉ合金／　Ｃｕの４層構造のクラッド材を
冷間圧延圧接法で作成した。　この時のＡ４金属層の厚
さは１５０Ｐであり、残りのＣｕ　／　Ｆ　ｅ　−Ｎ　
ｉ合金／　Ｃｕの３層の厚さは・　１・Ｏｍｍであった
。

この４層構造クラッド材を１００ｍｍ角に切断し、Ａｌ
金属層を第１表に示す反応条件で陽極酸化させ、厚さ１
３０＃ｍのＡｌ２Ｏ３を主体とする酸化皮膜層を絶縁層
として形成した。

この絶縁層の耐電圧を測定したところ２〜３ＫＶを示し
た。

〈発明の効果〉 本発明によれば、熱膨張係数がＳｉに近いＣｕ　／　Ｆ
　ｅ　−Ｎ　ｉ系合金／　ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉ系合金
／　Ｃｕ　／　Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ系合金の３層構造クラ
ッド材をメタルコア基板として使用しているので、基板
と実装するＳｉチップ等との熱膨張係数のミスマツチン
グが生ぜず、高温状態においても基板にクラックが発生
することはない。　また、このような３層構造クラッド
材を使用することにより、熱放散性、耐熱性に優れた表
面実装用基板が提案される。

さらに、本発明によれば、Ｃｕ　／　Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ
系合金／　ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉ系合金／　Ｃｕ　／Ｆ
ｅ−Ｎｉ系合金の３層構造クラッド材の表面に設けられ
たＡｌまたはＡｌ系金属層の少なくとも表面部分を酸化
皮膜にして絶縁層が形成されるので、絶縁層と３層構造
クラッド材との接着性が優れているのみならず、その製
造方法に関しては従来のように予め用意したアルミナ（
Ａｌ２０３　）基板を温度８００〜９５０℃に加熱して
ロウ付する必要もなく、工業生産工程においても容易に
製造でき、量産性加工性に優れた表面実装用基板が提供
される。　ま　たＡｌ２Ｏ２を主体とする酸化皮膜を絶
縁層としているので、絶縁性に優れた表面実装用基板が
提供される。

さらにまた、ＡｌまたはＡｌ系金属層の下地としてＴｉ
層を有する本発明の態様によれば、温度上昇下において
も絶縁層とメタルコア基板との間に剥離しやすい金属間
化合物が生成されることを妨げることができ、絶縁層と
メタルコア基板との接着性を一層向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ａｌ層の形成に用いる真空蒸着装置の構造を
模式的に示す断面図である。 第２図は、Ｔｉ層およびＡｌ層の形成に用いるイオンス
パッタ装置の構造を模式的に示す断面図である。 符号の説明 １・一基板ホルダ、 ２−−−　Ｃｕ　／　Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ合金／　Ｃｕの
３層構造クラッド材基板、 ３・・・蒸着材料のＡｌ． ４・−・加熱ヒータ、 ５・・・排気系、 ６・・・アノード、 ７・・・カソード Ｆ　Ｉ　Ｇ、１ 手続ネｒｅ正書（自発） 昭和６２年　５月２１日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 事件との関係　　　特許出願人 住　　所　　東京都千代田区丸の内２丁目１番２号名　
称　　（ｓ　１２）日立電線株式会社代表者橋本博治 ４、代理人　〒１０１電話８６４−４４９８住　　所　
　東京都千代田区岩本町３丁目２番２号５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第４頁第８行の「実相」を「実装」と訂正
する。 （２）同第４頁第１８行の「は発熱量」を「発熱量」と
訂正する。 （３）同第５頁第２行のｒ／Ｍ２基板にクラック」を「
半田接続部の破断」と訂正する。 （４）同第５頁第５行の「抵抗体の焼付」を「系絶縁体
のロウ材」と訂正する。 （５）同第５頁第６行の「高温・・・・・・・・低下」
を「ロウ材が制限されること」と訂正する。 （６）同第５頁第１０行〜第１１行の「硬い・・・・・
・・・さらに」を削除する。 （７）同第９頁第１３行のｒＡｌを速やかに酸化」を「
良好な酸化膜を形成」と訂正する。 （８）同第１１頁第７行〜第１０行の「半導体素子・・
・・・・・・生成される」を「熱膨張のミスマツチング
をコントロールすることが困難となる」と訂正する。 （９）同第１２頁第７行の「従来の」を削除する。 （１０）同第１５頁第１８行の「実施例４」を「実施例
３」と訂正する。 （１１）同第１８頁第７行〜第８行の「高温・・・・・
・・・クラック」を「半田接続部の破断」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）メタルコア基板上にＡｌまたはＡｌ系金属層が形
   成され、このＡｌまたはＡｌ系金属層の少なくとも表面
   部分が酸化されて酸化皮膜となり絶縁層となっているこ
   とを特徴とする表面実装用基板。 （２）前記メタルコア基板がＣｕ／Ｆｅ−Ｎｉ系合金／
   ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉ系合金／Ｃｕ／Ｆｅ−Ｎｉ系合金
   の３層構造クラッド材であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の表面実装用基板。 （３）前記ＡｌまたはＡｌ系金属層の厚さが０．１〜２
   ００μｍであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の表面実装用基板。 （４）前記Ａｌ系金属がＭｇおよび／またはＺｎを含ん
   でいることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれか１項に記載の表面実装用基板。 （５）前記ＡｌまたはＡｌ系金属層が気相めっき法また
   は圧延圧接法により前記メタルコア基板上に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか１項に記載の表面実装用基板。 （６）前記ＡｌまたはＡｌ系金属層の少なくとも表面部
   分が陽極酸化により酸化されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載
   の表面実装用基板。 （７）メタルコア基板上にＴｉ層が形成され、このＴｉ
   層上にＡｌまたはＡｌ系金属層が形成され、このＡｌま
   たはＡｌ系金属層の少なくとも表面部分が酸化されて酸
   化皮膜となり絶縁層となっていることを特徴とする表面
   実装用基板。 （８）メタルコア基板がＣｕ／Ｆｅ−Ｎｉ系合金／Ｃｕ
   またはＦｅ−Ｎｉ系合金／Ｃｕ／ Ｆｅ−Ｎｉ系合金の３層構造クラッド材であることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の表面実装用基板。 （９）ＡｌまたＡｌ系金属層の厚さが ０．１〜２００μｍであることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項または第８項に記載の表面実装用基板。 （１０）Ａｌ系金属がＭｇおよび／またはＺｎを含んで
   いることを特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第９
   項のいずれか１項に記載の表面実装用基板。 （１１）ＡｌまたはＡｌ系金属層が気相めっき法または
   圧延圧接法によりメタルコア基板上に形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７ないし第９項のいず
   れか１項に記載の表面実装用基板。 （１２）ＡｌまたはＡｌ系金属層の少なくとも表面部分
   が陽極酸化により酸化されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第７ないし第９項のいずれか１項に記載の表
   面実装用基板。