JPH0654833B2 - Method for manufacturing insulating substrate - Google Patents
Method for manufacturing insulating substrateInfo
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- JPH0654833B2 JPH0654833B2 JP9413986A JP9413986A JPH0654833B2 JP H0654833 B2 JPH0654833 B2 JP H0654833B2 JP 9413986 A JP9413986 A JP 9413986A JP 9413986 A JP9413986 A JP 9413986A JP H0654833 B2 JPH0654833 B2 JP H0654833B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は熱伝導性にすぐれ、耐熱性のあるメタルコア絶
縁基板の製造方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a metal core insulating substrate having excellent heat conductivity and heat resistance.
(従来の技術) 従来、プリント配線板としてはフェノール樹脂積層板、
エポキシ樹脂積層板が多く用いられてきた。しかし、最
近、電子機器の高性能化、小型化に伴い、部品の高密度
実装化が望まれ、それによって生ずる熱の高密度発生を
いかに処理するかということが問題になってきた。(Prior Art) Conventionally, as a printed wiring board, a phenol resin laminated board,
Epoxy resin laminates have been widely used. However, recently, with higher performance and smaller size of electronic devices, high density mounting of components has been desired, and how to deal with high density generation of heat generated thereby has become a problem.
これに対して、従来の有機質系基板は熱伝導性が悪いた
め、熱放散性に欠け、また耐熱性に乏しいなどのため
に、高密度実装化は困難であった。そのため、熱伝導性
にすぐれた基板として、アルミナ、窒化アルミ、炭化ケ
イ素などのセラミック基板、あるいは金属板を芯として
その表面に絶縁層を設けたメタルコア基板などが注目さ
れている。特にメタルコア基板は、セラミック基板に比
べて安価であり、加工性にもすぐれ、さらに熱伝導率の
大きなアルミなどの金属を芯としているので、熱放散性
が大きいことなどから注目されており、盛んに用いられ
るようになってきた。そのための性能向上の研究開発も
活発に行われている。On the other hand, the conventional organic substrate has poor heat conductivity, lacks heat dissipation, and has poor heat resistance. Therefore, high-density mounting is difficult. Therefore, as a substrate having excellent thermal conductivity, a ceramic substrate made of alumina, aluminum nitride, silicon carbide, or the like, or a metal core substrate having a metal plate as a core and an insulating layer formed on the surface of the metal substrate has attracted attention. In particular, metal core substrates are cheaper than ceramic substrates, have excellent workability, and are made of metal such as aluminum, which has a high thermal conductivity, as the core, and are attracting attention because of their large heat dissipation properties. It has come to be used for. Research and development of performance improvement for that purpose are also actively carried out.
(発明が解決しようとする問題点) 一般的なメタルコア基板は、アルミなどの金属板の表面
に50μ〜100μの厚さのガラス/エポキシ樹脂層の
絶縁層を設け、さらにその上に回路を形成する銅箔を張
りつけたものである。すなわち、回路と直接に接してい
るのは熱伝導性の悪い樹脂層である。したがって回路に
発生した熱は、熱伝導性の悪い樹脂層を介して芯である
金属板に伝わることになる。そのために、金属芯の熱伝
導性を十分に活かすことができず、十分な熱放散性は得
られない。(Problems to be Solved by the Invention) In a general metal core substrate, an insulating layer of a glass / epoxy resin layer having a thickness of 50 to 100 μ is provided on the surface of a metal plate such as aluminum, and a circuit is further formed thereon. It is made by sticking copper foil. That is, the resin layer having poor thermal conductivity is in direct contact with the circuit. Therefore, the heat generated in the circuit is transferred to the metal plate which is the core through the resin layer having poor thermal conductivity. Therefore, the thermal conductivity of the metal core cannot be fully utilized, and sufficient heat dissipation cannot be obtained.
このようなことからこれを改良するために樹脂層を用い
ずに、芯となる金属板の表面にアルミナなどのセラミッ
クを溶射してセラミックの絶縁層を設けようとする考え
方がある。このようにすると、熱の伝導は樹脂に比べて
十分に熱伝導率の高いセラミック層を通して金属芯に伝
わるため、大きな熱放散効果が得られる。しかし、この
ような基板においては次のような欠点がある。For this reason, in order to improve this, there is an idea to provide a ceramic insulating layer by spraying a ceramic such as alumina on the surface of a metal plate as a core without using a resin layer. By doing so, heat conduction is transmitted to the metal core through the ceramic layer having a sufficiently higher thermal conductivity than that of resin, so that a large heat dissipation effect can be obtained. However, such a substrate has the following drawbacks.
第1は溶射により得られたセラミック層には気孔が存在
し、絶縁層の耐電圧特性が不十分である点である。すな
わち、セラミック絶縁層の耐電圧が劣り、しかもその下
は導電性の金属であるためである。第2はセラミック層
と金属芯の密着性の問題である。金属にセラミックを溶
射した場合、その密着、結合はセラミックの溶融粉が高
速で金属粗面に突きささる、いわゆるアンカー効果によ
るものである。したがって化学的な結合力は得られず、
さらに金属とセラミックは熱膨張率も異なるために、熱
衝撃に耐え得るような密着力は得られにくい。First, the ceramic layer obtained by thermal spraying has pores, and the withstand voltage characteristic of the insulating layer is insufficient. That is, this is because the withstand voltage of the ceramic insulating layer is inferior and the underlying layer is a conductive metal. The second is the problem of adhesion between the ceramic layer and the metal core. When the ceramic is sprayed on the metal, the adhesion and the bonding are due to the so-called anchor effect, in which the molten powder of the ceramic sticks to the rough surface of the metal at a high speed. Therefore, no chemical bond is obtained,
Further, since the coefficients of thermal expansion of metals and ceramics are different, it is difficult to obtain an adhesion force capable of withstanding thermal shock.
これらの欠点については、セラミック溶射後、セラミッ
ク層に樹脂を浸透させて気孔を封孔するなどの方法が考
えられているが、十分な効果は得られず、また、工程も
煩雑なものとなってしまう。Regarding these drawbacks, a method of sealing the pores by infiltrating a resin into the ceramic layer after spraying the ceramic has been considered, but a sufficient effect cannot be obtained, and the process becomes complicated. Will end up.
本発明は、これらの欠点を改良し、熱放散性にすぐれ、
しかも特性、量産性にすぐれたメタルコア基板の製造方
法を提供するものである。The present invention has improved these drawbacks, has excellent heat dissipation,
Moreover, the present invention provides a method of manufacturing a metal core substrate having excellent characteristics and mass productivity.
(問題点を解決するための手段) すなわち、本発明は金属板Aにセラミックを溶射して絶
縁層を形成し、該セラミック層と金属板Bを接着剤層を
介して一体化後、金属板Aをセラミック層から剥離する
ことを特徴とするものである。(Means for Solving Problems) That is, according to the present invention, a metal plate A is sprayed with a ceramic to form an insulating layer, the ceramic layer and the metal plate B are integrated via an adhesive layer, and then the metal plate is formed. It is characterized in that A is separated from the ceramic layer.
本発明においてセラミックを溶射する金属板Aとして
は、鉄、銅、アルミ、ニッケル、ステンレスなどの金属
板を用いることができる。In the present invention, as the metal plate A on which the ceramic is sprayed, a metal plate made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel or the like can be used.
また、セラミックはその電気絶縁性、熱伝導率、溶射の
容易さなどからアルミナが最適であるが、その他に電気
絶縁性を有するスピネル、ムライト、ベリリア、ジルコ
ニア等を用いることができる。このセラミック層の厚み
は、30μ以上500μ以下の範囲にすることが好まし
い。30μ未満では溶射層が不均一になりやすく、熱放
散効果が十分でなく、500μ以上にするとコストアッ
プになるとともに、溶射層にクラック等の欠陥が発生し
やすくなるためである。Alumina is most suitable as the ceramic because of its electrical insulation, thermal conductivity, and ease of thermal spraying, but spinel, mullite, beryllia, zirconia, etc., which have electrical insulation, may be used. The thickness of this ceramic layer is preferably in the range of 30 μ or more and 500 μ or less. This is because if the thickness is less than 30 μm, the sprayed layer tends to be non-uniform, the heat dissipation effect is not sufficient, and if it is 500 μm or more, the cost increases and defects such as cracks are likely to occur in the sprayed layer.
溶射法としてはガラス溶射、プラズマ溶射、水プラズマ
溶射、減圧プラズマ溶射法などが適用できる。As the thermal spraying method, glass thermal spraying, plasma thermal spraying, water plasma thermal spraying, reduced pressure plasma thermal spraying, etc. can be applied.
セラミック溶射層と芯となる金属板2を一体化するため
の接着剤層としては、接着剤層の均一な厚みの確保およ
び接着強度の信頼性の点から、ガラス繊維あるいはケブ
ラー繊維にエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含浸さ
せたプリプレグを用い、熱圧成形することにより接着す
ることが望ましい。このようにすることによって電気絶
縁性にすぐれ、しかも均一な厚みをもった接着剤層を介
してセラミック層と芯となる金属板を一体化することが
できるために、従来のセラミック溶射基板では問題であ
った耐電圧など信頼のできるものを得ることができるの
である。As an adhesive layer for integrating the ceramic sprayed layer and the metal plate 2 serving as a core, glass fiber or Kevlar fiber with an epoxy resin or an epoxy resin is used from the viewpoint of ensuring a uniform thickness of the adhesive layer and reliability of adhesive strength. It is desirable to use a prepreg impregnated with a polyimide resin and perform thermocompression molding for bonding. By doing so, it is possible to integrate the ceramic layer and the core metal plate with the adhesive layer having excellent electric insulation and having a uniform thickness. It is possible to obtain reliable products such as withstanding voltage.
なお、セラミック溶射層と接着剤層との密着性は、セラ
ミック溶射層の表面が粗面でしかも気孔が存在すること
により接着面積が大きいことから、極めて強固であり、
それに比べてセラミック溶射層と金属板Aとの密着性
は、低いため、接着作業後に金属板Aをセラミック溶射
層から剥離することは、容易に可能である。さらに剥離
を容易にするためには、金属板Aの溶射前のサンドブラ
スト処理などの粗面化処理を行わないか、またはごく軽
く行うか、あるいは離型処理を施す等の手段が可能であ
る。The adhesion between the ceramic sprayed layer and the adhesive layer is extremely strong because the surface of the ceramic sprayed layer is rough and the pores are present so that the adhesion area is large.
On the other hand, since the adhesion between the ceramic sprayed layer and the metal plate A is low, it is possible to easily peel the metal plate A from the ceramic sprayed layer after the bonding work. Further, in order to facilitate the peeling, it is possible to perform no roughening treatment such as sandblasting before the thermal spraying of the metal plate A, or to perform it very lightly, or to perform a releasing treatment.
このように金属板Aを剥離した側のセラミック層表面
は、金属板Aの表面状態を転写した面であるために、平
滑性にすぐれ、そのままメッキ、印刷法などにより導体
回路を形成することが可能である。Since the surface of the ceramic layer on the side where the metal plate A is peeled off is a surface on which the surface state of the metal plate A is transferred, the surface is excellent in smoothness and a conductor circuit can be directly formed by plating, printing, or the like. It is possible.
なお、芯となる金属板Bは、アルミ、鉄、銅、ステンレ
ス、ニッケルなどを用いることができる。The core metal plate B may be made of aluminum, iron, copper, stainless steel, nickel, or the like.
(作用) 本発明では、従来の溶射基板のように芯となる金属板に
直接セラミックを溶射するのではなく、セラミック溶射
層と芯となる金属板を接着剤層を用いて接着することに
より、強固な密着性を得ることができる。さらにセラミ
ック溶射層の表面は粗面であり、しかも気孔が存在する
ために、接着面積が大きく、接着剤層が溶射層の内部ま
で浸透していくためにいっそう密着性が高まるのであ
る。(Operation) In the present invention, instead of directly spraying the ceramic to the core metal plate as in the conventional sprayed substrate, by bonding the ceramic sprayed layer and the core metal plate using the adhesive layer, It is possible to obtain strong adhesion. Further, the surface of the ceramic sprayed layer is rough, and since the pores are present, the adhesion area is large, and the adhesive layer penetrates into the inside of the sprayed layer, so that the adhesion is further enhanced.
また、このようにして得たメタルコア基板の表面は最初
の工程でセラミックを溶射する金属板Aの表面を転写し
たものであるために、従来の方法で得られる溶射基板に
比べて、非常に平滑な面となる。そのためにメッキ、あ
るいは印刷法などにより、そのままで微細な導体回路パ
ターンを形成することが可能である。Further, the surface of the metal core substrate thus obtained is a transfer of the surface of the metal plate A on which the ceramic is sprayed in the first step, so that it is much smoother than the sprayed substrate obtained by the conventional method. It will be a face. Therefore, it is possible to form a fine conductor circuit pattern as it is by plating or a printing method.
このようにして得られたメタルコア基板は、導体回路の
下は熱伝導性にすぐれたセラミック層であるために、熱
放散性、耐熱性にすぐれたものである。The metal core substrate thus obtained is excellent in heat dissipation and heat resistance because the ceramic layer under the conductor circuit is excellent in heat conductivity.
(実施例) 厚さ2mmのステンレス板1の片面に、プラズマ溶射装置
を用いてアルミナを溶射して、厚さ約100μのアルミ
ナ溶射層2を形成した。次に第1図のごとく、アルミナ
溶射層2を形成したステンレス板1のアルミナ溶射層2
と厚さ1mmのアルミ板4の間にエポキシ樹脂含浸ガラス
クロスプリプレグ3(成形時厚み50μ)を配置し、こ
れを熱圧成形して一体化した。(Example) Alumina sprayed layer 2 having a thickness of about 100 μ was formed on one surface of a stainless steel plate 1 having a thickness of 2 mm by spraying alumina using a plasma spraying device. Next, as shown in FIG. 1, the alumina sprayed layer 2 of the stainless steel plate 1 on which the alumina sprayed layer 2 is formed.
An epoxy resin-impregnated glass cloth prepreg 3 (thickness: 50 μ at the time of molding) was placed between the aluminum plate 4 having a thickness of 1 mm and the aluminum plate 4 and was thermocompressed to be integrated.
樹脂硬化完了後、これを冷却し、ステンレス板1をアル
ミナ溶射層2から引きはがした。アルミナ溶射層2はエ
ポキシ樹脂によりアルミ板4と強固に接着しているた
め、ステンレス板1は鋼べらでこじあけることにより簡
単に引きはがすことができた。After the resin was cured, it was cooled and the stainless steel plate 1 was peeled off from the alumina sprayed layer 2. Since the alumina sprayed layer 2 is firmly adhered to the aluminum plate 4 with an epoxy resin, the stainless steel plate 1 can be easily peeled off by prying it with a steel blade.
このようにして得た基板は、第2図のようにアルミナ溶
射層2の表面が最初にアルミナを溶射したステンレス板
1の表面状態を転写しているため、平滑であり、このま
まの状態で無電解銅メッキ→エッチング処理により回路
の形成が可能であった。また、回路の真下は従来のメタ
ルコア基板とは異なり、熱伝導性にすぐれたアルミナ溶
射層2であるため、その熱放散性は非常にすぐれたもの
であった。さらにアルミナ溶射層2は、ガラスエポキシ
樹脂接着層5により芯となるアルミ板4と強固に接着し
ているため、耐熱性、耐熱衝撃性も良好であり、中間に
耐電圧にすぐれたガラスエポキシ層が存在するために、
耐電圧特性も良好なものであった。The substrate thus obtained is smooth because the surface of the alumina sprayed layer 2 transfers the surface condition of the stainless steel plate 1 on which alumina was first sprayed, as shown in FIG. The circuit could be formed by electrolytic copper plating → etching. Further, unlike the conventional metal core substrate, the area directly under the circuit is the alumina thermal sprayed layer 2 having excellent thermal conductivity, so that its heat dissipation property is very excellent. Further, since the alumina sprayed layer 2 is firmly bonded to the aluminum plate 4 serving as the core by the glass epoxy resin adhesive layer 5, the glass epoxy layer has excellent heat resistance and thermal shock resistance, and has an intermediate withstand voltage. Because of the existence of
The withstand voltage characteristics were also good.
(発明の効果) 本発明の方法によれば、熱放散性、耐熱性にすぐれ、し
かも信頼性の高いメタルコア基板を簡単な工程で安価に
量産することができる。これによって、さらに部品の基
板への高密度実装化が可能となり、電子部品の小型化へ
の効果は、極めて大きなものである。(Effects of the Invention) According to the method of the present invention, it is possible to mass-produce a highly reliable metal core substrate having excellent heat dissipation and heat resistance at a low cost in a simple process. As a result, high density mounting of components on a substrate becomes possible, and the effect of miniaturizing electronic components is extremely large.
第1図は本発明の実施例の接着層形成時の積層構成図、
第2図は得られたメタルコア絶縁基板の断面模式図であ
る。 符号の説明 1……ステンレス板、2……アルミナ溶射層 3……ガラス/エポキシ樹脂プリプレグ、4……アルミ
板 5……ガラス/エポキシ樹脂接着層FIG. 1 is a laminated constitution diagram when an adhesive layer is formed according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic sectional view of the obtained metal core insulating substrate. Explanation of symbols 1 ... Stainless steel plate, 2 ... Alumina sprayed layer 3 ... Glass / epoxy resin prepreg, 4 ... Aluminum plate 5 ... Glass / epoxy resin adhesive layer
Claims (4)
を設けた絶縁基板の製造において、 a.金属板Aにセラミックを溶射してセラミック層を形
成する第1工程、 b.該セラミック層と基板の芯となる金属板Bとの間に
接着剤層を介在させ、これらを一体化する第2工程、 c.第1工程においてセラミックを溶射した金属板Aを
セラミック層から剥離する第3工程、 からなることを特徴とする絶縁基板の製造方法。1. A method of manufacturing an insulating substrate in which an insulating layer made of ceramic is provided on the surface of a metal plate, comprising: a. A first step of spraying a ceramic onto the metal plate A to form a ceramic layer, b. A second step of interposing an adhesive layer between the ceramic layer and the metal plate B serving as the core of the substrate and integrating them, c. 3. A method for manufacturing an insulating substrate, comprising: a third step of peeling the metal plate A on which the ceramic is sprayed in the first step from the ceramic layer.
分とするものである特許請求の範囲第1項記載の絶縁基
板の製造方法。2. The method for producing an insulating substrate according to claim 1, wherein the electrically insulating ceramic contains alumina as a main component.
にエポキシ樹脂を含浸したものである特許請求の範囲第
1項記載の絶縁基板の製造方法。3. The method for producing an insulating substrate according to claim 1, wherein the adhesive layer is glass fiber or Kevlar fiber impregnated with an epoxy resin.
にポリイミド樹脂を含浸したものである特許請求の範囲
第1項記載の絶縁基板の製造方法。4. The method for producing an insulating substrate according to claim 1, wherein the adhesive layer is glass fiber or Kepler fiber impregnated with a polyimide resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9413986A JPH0654833B2 (en) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | Method for manufacturing insulating substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9413986A JPH0654833B2 (en) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | Method for manufacturing insulating substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62250689A JPS62250689A (en) | 1987-10-31 |
| JPH0654833B2 true JPH0654833B2 (en) | 1994-07-20 |
Family
ID=14102052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9413986A Expired - Lifetime JPH0654833B2 (en) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | Method for manufacturing insulating substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654833B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1035164A (en) * | 1996-04-25 | 1998-02-10 | Samsung Aerospace Ind Ltd | IC card and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5231751A (en) * | 1991-10-29 | 1993-08-03 | International Business Machines Corporation | Process for thin film interconnect |
-
1986
- 1986-04-23 JP JP9413986A patent/JPH0654833B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1035164A (en) * | 1996-04-25 | 1998-02-10 | Samsung Aerospace Ind Ltd | IC card and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62250689A (en) | 1987-10-31 |
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