(57)【要約】  本発明は、陽極酸化層が誘電体を形成するメタルコアプリント回路基板における使用向け陽極酸化アルミニウム製品を提供する。得られたメタルコアプリント回路基板は、代替の誘電体層を用いる従来のメタルコアプリント回路基板よりも熱伝導率が高く、熱抵抗が低いサンドイッチ構造を有し、電気絶縁特性が向上している。本発明は、金属基板を有するリジッドおよびフレキシブルプリント回路基板の製造、半導体デバイス用熱伝導性基板の製造、ならびに電子デバイスにおいて適用される。本発明の使用をメタルコアプリント回路基板に関して説明しているが、本発明の陽極酸化プロセスおよび陽極酸化アルミニウムはこの技術を超えた他の用途に適用することができる。本発明はまた、このような陽極酸化アルミニウム製品を製造する方法も提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に陽極酸化アルミニウム層を有する陽極酸化アルミニウムを含む製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする、製品。
【請求項２】
少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するアミニウム基板を備える製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする、製品。
【請求項３】
アルミニウム基板と、その少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層とを有するメタルコアプリント回路基板とを備える製品であって、
前記各陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする、製品。
【請求項４】
前記陽極酸化層が、１００ボルト以上の電極電位差で行われる電気分解によって形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製品。
【請求項５】
前記電気分解がアルカリ性電解液中で行われる、請求項４に記載の製品。
【請求項６】
表面に陽極酸化アルミニウム層を有する陽極酸化アルミニウムを含む製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする、製品。
【請求項７】
少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するアルミニウム基板を備える製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする、製品。
【請求項８】
アルミニウム基板と、その少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層とを有するメタルコアプリント回路基板とを備える製品であって、
前記各陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする、製品。
【請求項９】
前記アルカリ性電解液が、アルカリ金属ケイ酸塩を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１０】
前記アルミニウム基板が、０．２５ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有するシート材料を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１１】
前記アルミニウム基板が、０．８ｍｍ〜３．２ｍｍの厚さを有するシート材料を含む、請求項１０に記載の製品。
【請求項１２】
前記陽極酸化層が、１０〜３００ミクロンの厚さを有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１３】
前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、４Ｗ／ｍＫ〜６Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１４】
前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、２０Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１５】
前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、０．０２０℃．ｉｎ２／Ｗ〜０．０５０℃．ｉｎ２／Ｗの熱抵抗を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１６】
前記電気分解が、１５０ボルト〜６００ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１７】
前記電気分解が、３００ボルト〜４５０ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１８】
前記電気分解中に引き込まれる最小電流が約１アンペア／ｄｍ２である、請求項１７に記載の製品。
【請求項１９】
陽極酸化するステップの後、前記陽極酸化アルミニウムに水和ステップを施し、その後ベーキングステップを施す、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の製品。
【請求項２０】
前記水和ステップが、９０℃〜１００℃の温度で少なくとも５分間水中で行われる、請求項１９に記載の製品。
【請求項２１】
前記ベーキングステップが、少なくとも１５０℃〜２５０℃の温度で行われる、請求項２０に記載の製品。
【請求項２２】
前記メタルコアプリント回路基板が、前記陽極酸化層を接着させた銅層を備える、請求項３または８に記載の製品。
【請求項２３】
プラズマ蒸着技法を用いて前記陽極酸化層上に銅層を形成することができる、請求項３または８に記載の製品。
【請求項２４】
前記メタルコアプリント回路基板が、その各（対向）表面に前記陽極酸化層を備える、請求項２２または２３に記載の製品。
【請求項２５】
陽極酸化アルミニウム材料を製造する方法であって、
アルミニウム材料を設けるステップと、前記アルミニウム材料の少なくとも１つの表面に陽極酸化層を形成するステップと
を含み、
前記陽極酸化層が、実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする、方法。
【請求項２６】
陽極酸化アルミニウム材料を製造する方法であって、
アルミニウム材料を設けるステップと、前記アルミニウム材料の少なくとも１つの表面に陽極酸化層を形成するステップと
を含み、１００ボルト以上の電極電位差で電気分解が行われることを特徴とする、方法。
【請求項２７】
前記アルミニウム基板がアルカリ性電解液中で陽極酸化される、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記アルカリ性電解液がアルカリ金属ケイ酸塩を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記陽極酸化するステップが２０℃〜５０℃の温度で行われる、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記電気分解が１５０ボルト〜６００ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項２５〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記電気分解が３００ボルト〜４５０ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電解液が以下の成分、
５ｇ／リットル〜１０ｇ／リットルのＫ２ＳｉＯ３、
４ｇ／リットル〜６ｇ／リットルのＮａ２Ｏ２、
０．５ｇ／リットル〜１ｇ／リットルのＮａＦ、
１ｇ／リットル〜３ｇ／リットルのＮａ３ＶＯ３、
２ｇ／リットル〜３ｇ／リットルのＣＨ３ＣＯＯＮａ
を有する、請求項２５〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記陽極酸化するステップが、電圧を３００Ｖまで上昇させ、前記電圧を３００Ｖレベルで５〜１５秒間保持し、その後前記電圧を４５０Ｖまで上昇させ、前記電圧を５〜１０分間保持するよって進行する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記陽極酸化するステップが複数の段階で進行し、第１の段階では、前記電解液が、０．５≦ｎ≦３．５であるＫ２Ｏ・ｎＳｉＯ２を約（無水で起算）２００ｇ／リットル（±１０％）含み、第２の段階では、前記電解液がＮａ４Ｐ２Ｏ７を７０ｇ／リットル（±１０％）含む、請求項２５〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の段階では、約１Ａ／ｄｍ２で約５分間電流を維持する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第２の段階では、約１Ａ／ｄｍ２で約１５分間電流を維持する、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
陽極酸化するステップの後、前記陽極酸化アルミニウムに水和ステップを施し、その後ベーキングステップを施す、請求項２５〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記水和ステップが、９０℃〜１００℃の温度で少なくとも５分間水中で行われる、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ベーキングステップが、１５０℃〜２５０℃の温度で行われる、請求項３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】
実施形態の説明を参照して、実質的に本明細書中に記載されているアルミニウムを陽極酸化する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、陽極酸化アルミニウム、陽極酸化アルミニウム誘電体、および陽極酸化アルミニウムを作製する方法に関する。特に、本発明は、エレクトロニクスにおいて、特に大量の熱を消散させる必要がある場合に適用される誘電体に関するが、本発明の陽極酸化アルミニウムを他の用途に適用することもできる。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス産業が発展したため、コンピュータ用ＣＰＵなどの電子デバイスの性能がかなり向上し、またこのようなデバイスの寸法が縮小されてきた。オプトエレクトロニクス、特に、従来の白熱電球に置き換わるような発光ダイオードをベースとするデバイスの開発の分野において、これらのデバイスの性能が向上してきた。
【０００３】
このような性能向上は、このようなデバイスによって発生する熱の増加を犠牲にして成り立っているが、この熱は、これらのデバイスを確実に機能させようとする場合には放出させなければならない。絶縁金属基板向けの現在の誘電溶液が、熱放散の点で上限に達している可能性がある。この特性を決定するために使用されるパラメータが熱伝導率、Ｗ／ｍＫ（Ｗ．ｍ−１．Ｋ−１）である。エポキシガラス充てん材、セラミック充てん材および他の多くのタイプの熱伝導性充てん材の組合せが多くの場合使用される、既存の誘電材料の上限値は、おそらく４Ｗ／ｍＫ〜６Ｗ／ｍＫである。
【０００４】
本発明の目的は、４Ｗ／ｍＫ〜６Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を実現することができる改善された誘電体を提供することである。
【０００５】
本明細書を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除いて、単語「備える（含む）」（“ｃｏｍｐｒｉｓｅ”、または“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”や“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）などの変形は、記載の整数または整数群を含むが、他の任意の整数または整数群を排除するものではないことを示唆するものと理解されよう。また、本明細書を通して、試薬の重量についての言及はすべて、言及されている化合物の重量についてのものであり、結晶水が存在しても含まれないことにも留意されたい。
【発明の開示】
【０００６】
本発明によれば、その表面に陽極酸化アルミニウム層を有する陽極酸化アルミニウムが提供される。前記陽極酸化アルミニウム層は、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有することを特徴とし、また実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明によれば、その少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するアミニウム基板が提供される。前記陽極酸化アルミニウム層は、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有することを特徴とし、また実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明によれば、アルミニウム基板と、その少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するメタルコアプリント回路基板が提供される。前記各陽極酸化アルミニウム層は、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有することを特徴とし、また実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記陽極酸化層が、１００ボルト以上の電極電位差で行われる電気分解によって形成される。
【００１０】
好ましくは、前記電気分解がアルカリ性電解液中で行われる。
【００１１】
また、本発明によれば、その表面に陽極酸化アルミニウム層を有する陽極酸化アルミニウムが提供される。前記陽極酸化アルミニウム層は、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有することを特徴とし、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明によれば、その少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するアウミニウム基板が提供される。前記陽極酸化アルミニウム層は、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有することを特徴とし、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明によれば、アルミニウム基板と、その少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するメタルコアプリント回路基板が提供される。前記各陽極酸化アルミニウム層は、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有することを特徴とし、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする。
【００１４】
陽極酸化層はまた、陽極酸化アルミニウムにおける通常の陽極酸化層よりも酸性およびアルカリ性条件に耐えることができることも特徴とする。本発明の陽極酸化層は、従来公知の陽極酸化アルミニウム層よりもセラミックに類似した特性を有する。
【００１５】
好ましくは、前記アルカリ性電解液が、アルカリ金属ケイ酸塩を含む。
【００１６】
好ましくは、前記アルミニウム基板が、０．２５ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有するシート材料を含む。
【００１７】
好ましくは、前記アルミニウム基板が、０．４ｍｍ〜４．５ｍｍの厚さを有するシート材料を含む。
【００１８】
好ましくは、前記アルミニウム基板が、０．８ｍｍ〜３．２ｍｍの厚さを有するシート材料を含む。
【００１９】
好ましくは、前記陽極酸化層が、１０〜３００ミクロンの厚さを有する。
【００２０】
好ましくは、前記陽極酸化層が、５００ボルトから最大２０００ボルトの絶縁破壊電圧を有する。
【００２１】
好ましくは、前記陽極酸化層が、少なくとも１０００ボルトの絶縁破壊電圧を有する。
【００２２】
好ましくは、前記陽極酸化層が、少なくとも１２００ボルトの絶縁破壊電圧を有する。
【００２３】
好ましくは、前記陽極酸化層が、少なくとも１３００ボルトの絶縁破壊電圧を有する。
【００２４】
好ましくは、前記陽極酸化層が、少なくとも１５００ボルトの絶縁破壊電圧を有する。
【００２５】
好ましくは、前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、４Ｗ／ｍＫ〜６Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する
【００２６】
好ましくは、前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、２０Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する。
【００２７】
好ましくは、前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、０．０２０℃．ｉｎ２／Ｗ〜０．０５０℃．ｉｎ２／Ｗの熱抵抗を有する。
【００２８】
好ましくは、前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、０．０３０℃．ｉｎ２／Ｗ〜０．０５０℃．ｉｎ２／Ｗの熱抵抗を有する。
【００２９】
好ましくは、１５０ボルト〜６００ボルトの前記電極電位差で電気分解が行われる。
【００３０】
好ましくは、２００ボルト〜５００ボルトの前記電極電位差で電気分解が行われる。
【００３１】
好ましくは、３００ボルト〜４５０ボルトの前記電極電位差で前記電気分解が行われる。
【００３２】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる電流が最大４０アンペア／ｄｍ２である。
【００３３】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる電流が最大３０アンペア／ｄｍ２である。
【００３４】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる電流が最大２０アンペア／ｄｍ２である。
【００３５】
好ましくは、電気分解中に引き込まれるピーク電流が１５アンペア／ｄｍ２〜２０アンペア／ｄｍ２である。
【００３６】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる最小電流が約０．５アンペア／ｄｍ２である。
【００３７】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる最小電流が約０．８アンペア／ｄｍ２である。
【００３８】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる最小電流が約１アンペア／ｄｍ２である。
【００３９】
好ましくは、陽極酸化するステップの後、陽極酸化アルミニウムに水和ステップを施し、その後ベーキングステップを施す。これにより、誘電体層中におけるピンホールの形成が最小限に抑えられると考えられる。
【００４０】
好ましくは、水和ステップは、９０℃〜１００℃の温度で少なくとも５分間水中で行われる。
【００４１】
好ましくは、水和ステップは９５℃〜１００℃の温度で行われる。
【００４２】
好ましくは、水和ステップは９８℃±２℃の温度で行われる。
【００４３】
好ましくは、水和ステップは少なくとも１０分間行われる。
【００４４】
好ましくは、水和ステップは少なくとも１５分間行われる。
【００４５】
好ましくは、水和ステップは２０分±１分間行われる。より長い時間も有効となり得るが、必要であるかどうかわからない。
【００４６】
好ましくは、ベーキングステップが少なくとも１５０℃〜２５０℃の温度で行われる。
【００４７】
好ましくは、ベーキングステップが２００℃〜３００℃の温度で行われる。
【００４８】
好ましくは、ベーキングステップが２２０℃±５℃の温度で行われる。
【００４９】
好ましくは、ベーキングステップが少なくとも３０分間行われる。
【００５０】
好ましくは、ベーキングステップが少なくとも５０分間行われる。
【００５１】
好ましくは、ベーキングステップが６０分〜７０分間行われる。この場合もやはり、より長い時間も有効となり得るが、必要であるかどうかわからない。
【００５２】
好ましくは、前記メタルコアプリント回路基板が、前記陽極酸化層に接着させた銅層を備える。この銅層は、接着剤の薄膜を用いて陽極酸化層に接着させた銅箔を含むことができる。このような技法を用いると、完成した構造において４Ｗ／ｍＫ〜２０Ｗ／ｍＫの熱伝導率が提供される。
【００５３】
あるいは、プラズマ蒸着技法を用いて陽極酸化層上に銅層を形成することができる。この場合、完成した構造において２６Ｗ／ｍＫ〜４０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を実現することができる。
【００５４】
好ましくは、前記メタルコアプリント回路基板が、その各（対向）表面に前記陽極酸化層を備える。
【００５５】
また、本発明によれば、陽極酸化アルミニウム材料を製造する方法が提供される。この方法は、アルミニウム材料を設けるステップと、前記アルミニウム材料の少なくとも１つの表面に陽極酸化層を形成するステップとを含み、前記陽極酸化層が、実質的に均一な結晶構造を有することを特徴とする。
【００５６】
また、本発明によれば、陽極酸化アルミニウム材料を製造する方法が提供される。この方法は、アルミニウム材料を設けるステップと、前記アルミニウム材料の少なくとも１つの表面に陽極酸化層を形成するステップとを含み、１００ボルト以上の電極電位差で電気分解が行われることを特徴とする。
【００５７】
好ましくは、アルミニウム基板がアルカリ性電解液中で陽極酸化される。
【００５８】
陽極酸化層は、従来の酸性電解液による陽極酸化アルミニウムよりも優れた誘電特性を有することを特徴とする。
【００５９】
陽極酸化層はまた、陽極酸化アルミニウムにおける通常の陽極酸化層よりも酸性およびアルカリ性条件に耐えることができることも特徴とする。
【００６０】
好ましくは、アルカリ性電解液がアルカリ金属ケイ酸塩を含む。
【００６１】
好ましくは、陽極酸化するステップが２０℃〜５０℃の温度で行われる
【００６２】
好ましくは、電気分解が１５０ボルト〜６００ボルトの前記電極電位差で行われる。
【００６３】
好ましくは、電気分解が２００ボルト〜５００ボルトの前記電極電位差で行われる。
【００６４】
好ましくは、電気分解が３００ボルト〜４５０ボルトの前記電極電位差で行われる。
【００６５】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる電流が最大４０アンペア／ｄｍ２である。
【００６６】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる電流が最大３０アンペア／ｄｍ２である。
【００６７】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる電流が最大２０アンペア／ｄｍ２である。
【００６８】
好ましくは、電気分解中に引き込まれるピーク電流が１５アンペア／ｄｍ２〜２０アンペア／ｄｍ２である。
【００６９】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる最小電流が約０．５アンペア／ｄｍ２である。
【００７０】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる最小電流が約０．８アンペア／ｄｍ２である。
【００７１】
好ましくは、電気分解中に引き込まれる最小電流が約１アンペア／ｄｍ２である。
【００７２】
一構成において、好ましくは、電解液は以下の成分、
５ｇ／リットル〜１０ｇ／リットルのＫ２ＳｉＯ３、
４ｇ／リットル〜６ｇ／リットルのＮａ２Ｏ２、
０．５ｇ／リットル〜１ｇ／リットルのＮａＦ、
１ｇ／リットル〜３ｇ／リットルのＮａ３ＶＯ３、
２ｇ／リットル〜３ｇ／リットルのＣＨ３ＣＯＯＮａ
を有する。
【００７３】
好ましくは、電解液はｐＨ１１〜１３を有する。
【００７４】
好ましくは、陽極酸化するステップが、電圧を３００Ｖまで上昇させ、電圧をこのレベルで５〜１５秒間保持し、その後電圧を４５０Ｖまで上昇させ、この電圧を５〜１０分間保持するよって進行する。
【００７５】
好ましくは、電気分解中に消散する電力は１５Ａ／ｄｍ２〜２０Ａ／ｄｍ２で最高に達し、陽極酸化するステップが進行するにつれて降下する。
【００７６】
代替の構成において、好ましくは、陽極酸化するステップが複数の段階で進行し、第１の段階では、電解液が、０．５＜ｎ＜３．５であるＫ２Ｏ・ｎＳｉＯ２を約（無水で起算）２００ｇ／リットル（±１０％）含み、第２の段階では、電解液がＮａ４Ｐ２Ｏ７を７０ｇ／リットル（±１０％）含む。
【００７７】
好ましくは、ｎは１〜３．５の範囲にある。
【００７８】
好ましくは、ｎは１．５〜３．５の範囲にある。
【００７９】
好ましくは、ｎは２〜３の範囲にある。
【００８０】
ｎがより大きい値になると、Ｋ２Ｏ・ｎＳｉＯ２が溶液となるように大気圧よりも高い圧力で陽極酸化のステップを行う必要があることがある。
【００８１】
好ましくは、第１の段階では、電流を約１Ａ／ｄｍ２で安定させて維持する。
【００８２】
好ましくは、第１の段階では、約１Ａ／ｄｍ２で約５分間電流を維持する。
【００８３】
好ましくは、第２の段階では、電流を約１Ａ／ｄｍ２で安定させて維持する。
【００８４】
好ましくは、第２の段階では、約１Ａ／ｄｍ２で約１５分間電流を維持する。
【００８５】
陽極酸化プロセスに続いて、このアルミニウムを脱イオン水中で洗浄し、その後製造に使用することができる。
【００８６】
好ましくは、陽極酸化するステップの後、陽極酸化アルミニウムに水和ステップを施し、その後ベーキングステップを施す。これにより、誘電体層中に形成されるピンホールの発生率が最小限に抑えられると考えられる。
【００８７】
好ましくは、水和ステップは、９０℃〜１００℃の温度で少なくとも５分間水中で行われる。
【００８８】
好ましくは、水和ステップは９５℃〜１００℃の温度で行われる。
【００８９】
好ましくは、水和ステップは９８℃±２℃の温度で行われる。
【００９０】
好ましくは、水和ステップは少なくとも１０分間行われる。
【００９１】
好ましくは、水和ステップは少なくとも１５分間行われる。
【００９２】
好ましくは、水和ステップは２０分±１分間行われる。より長い時間も有効となり得るが、必要であるかどうかわからない。
【００９３】
好ましくは、ベーキングステップは、１５０℃〜２５０℃の温度で行われる。
【００９４】
好ましくは、ベーキングステップが２００℃〜３００℃の温度で行われる。
【００９５】
好ましくは、ベーキングステップが２２０℃±５℃の温度で行われる。
【００９６】
好ましくは、ベーキングステップが少なくとも２０分間行われる。
【００９７】
好ましくは、ベーキングステップが少なくとも３０分間行われる。
【００９８】
好ましくは、ベーキングステップが少なくとも５０分間行われる。
【００９９】
好ましくは、ベーキングステップが６０分〜７０分間行われる。この場合もやはり、より長い時間も有効となり得るが、必要であるかどうかわからない。
【０１００】
本発明は、陽極酸化層が誘電体を形成するメタルコアプリント回路基板における使用向けの陽極酸化アルミニウム製品を提供する。得られたメタルコアプリント回路基板は、代替の誘電体層を用いる従来のメタルコアプリント回路基板よりも熱伝導率が高く、熱抵抗が低いサンドイッチ構造を有し、電気絶縁特性が向上している。本発明は、金属基板を有するリジッドおよびフレキシブルプリント回路基板の製造、半導体デバイス用熱伝導性基板の製造、ならびに電子デバイスにおいて適用される。本発明の使用をメタルコアプリント回路基板に関して説明しているが、本発明の陽極酸化プロセスおよび陽極酸化アルミニウムはこの技術を超えた他の用途に適用することができる。
【本発明を実施するための最良の形態】
【０１０１】
これから、本発明の好ましい諸実施形態について以下の記載でいくつか説明するが、ここでは陽極酸化誘電体材料を調製するための好ましい２つの技法についても説明する。
【０１０２】
以下の方法に従って、アルミニウム基板上に陽極酸化アルミニウム誘電体を調製する。通常アルミニウムのシートであるアルミニウム基板を、６０℃±２０℃の温度の脱脂溶液中で１〜３分間脱脂する。この脱脂溶液は、無水クロムを２〜１０重量％程度添加した硫酸の５〜２５（体積）％水溶液である。
【０１０３】
この後室温で水洗し、６５℃±１５℃の温度の熱風中で乾燥させる。この水洗および乾燥ステップは、毎分１〜５メートルの速度でコンベヤを走行させることによって行うことができる。
【０１０４】
その後、アルミニウム基板を陽極酸化するステップへと進める。２０℃〜５０℃の温度のアルカリ性条件下で陽極酸化を行う。
【０１０５】
同じように好ましい陽極酸化の方法が２つある。第１の方法は、１０ｇ／リットルのＫ２ＳｉＯ３、６ｇ／リットルのＮａ２Ｏ２、１ｇ／リットルのＮａＦ、３ｇ／リットルのＮａ３ＶＯ３および３ｇ／リットルのＣＨ３ＣＯＯＮａを含む水性電解液中でステンレス鋼カソードを用いる電気分解を含む単一の段階を含む。アルミニウム基板をアノードとして接続し、アノードとカソードとの間の電圧を３００ボルトに上昇させ、このレベルで１０秒間保持した後、４５０ボルトまで上昇させ１０分間保持する。この後、アルミニウムを電気分解槽から取り除き、脱イオン水中で洗浄する。
【０１０６】
第２の陽極酸化方法では、２段階のプロセスを使用する。第１の段階では、１Ａ／ｄｍ２の維持に十分な電圧で５分間行う電気分解において、０．５≦ｎ≦３．５であるＫ２Ｏｎ・ＳｉＯ２を２００ｇ／リットル含む水性電解液を使用し、その後洗浄を行う。次いで第２の段階では、１Ａ／ｄｍ２の維持に十分な電圧で１５分間行う電気分解において、Ｎａ４Ｐ２Ｏ７を７０ｇ／リットル含む水性電解液を使用する。この後、アルミニウムを電気分解槽から取り除き、脱イオン水中で洗浄する。
【０１０７】
その後、９８℃±２℃の温度の水浴中で陽極酸化アルミニウムに２０分間加水分解ステップを施し、次いで、２２０℃で６０〜７０分間乾燥ステップを施す。
【０１０８】
陽極酸化アルミニウムは、メタルコアプリント回路基板用の基板を形成することができる。このような場合には、アルミニウム基板の両面を上述のように陽極酸化することになる。複数ある公知のプラズマ蒸着技法のうちの１つを用いて、両面に銅を堆積させることができる。メタルコアプリント回路基板に穴を通してめっきを施す場合には、陽極酸化を行う前に、アルミニウム基板にドリルで穴を開ける。
【０１０９】
ローラによってまたはスクリーン印刷によって塗布された接着剤の薄膜を用いて銅を付着させることができる。適切な接着剤には、エポキシポリイミドにかわ系、あるいはＦＲ４および他の従来のプリント回路基板技術において使用されるような他の任意の結合剤が含まれる。メタルコアプリント回路基板に穴を通してめっきを施す場合には、接着剤により、銅層とアルミニウム基板との間に絶縁層が提供される。
【０１１０】
本発明の陽極酸化アルミニウムは、酸性電解液中で陽極酸化された従来公知の陽極酸化アルミニウムと比較して向上した特性を示す。下記の表は、酸性電解液中で陽極酸化された公知の陽極酸化アルミニウムと比較した本発明の陽極酸化アルミニウムの特性の比較を示す。
【０１１１】
【表１】
2009526130.tif 000002
【０１１２】
メタルコアプリント回路基板への使用には、家庭用および商業用照明用途における使用向けの高輝度発光ダイオードの製造、ならびに熱を急速に放散させることが重要となる他の任意の電子デバイスの製造が含まれる。
【０１１３】
本発明の範囲は、本明細書中に記載されている特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月20日(2007.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に陽極酸化アルミニウム層を有する陽極酸化アルミニウムを含む製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、実質的に均一な結晶構造を有しており、前記陽極酸化層が、１００ボルト以上の電極電位差で行われる電気分解によって形成され、前記電気分解がアルカリ性電解液中で行われることを特徴とする、製品。
【請求項２】
少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するアルミニウム基板を備える製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、実質的に均一な結晶構造を有しており、前記陽極酸化層が、１００ボルト以上の電極電位差で行われる電気分解によって形成され、前記電気分解がアルカリ性電解液中で行われることを特徴とする、製品。
【請求項３】
アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層とを有するメタルコアプリント回路基板を備える製品であって、
前記各陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、実質的に均一な結晶構造を有しており、前記陽極酸化層が、１００ボルト以上の電極電位差で行われる電気分解によって形成され、前記電気分解がアルカリ性電解液中で行われることを特徴とする、製品。
【請求項４】
表面に陽極酸化アルミニウム層を有する陽極酸化アルミニウムを含む製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有すとともに、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする、製品。
【請求項５】
少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層を有するアルミニウム基板を備える製品であって、
前記陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする、製品。
【請求項６】
アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の少なくとも１つの表面に陽極酸化アルミニウム誘電体層とを有するメタルコアプリント回路基板を備える製品であって、
前記各陽極酸化アルミニウム層が、少なくとも１０ミクロン（０．０１ｍｍ）の厚さを有するとともに、１００ボルト以上の電極電位差で行われるアルカリ性電解液中の電気分解によって形成されることを特徴とする、製品。
【請求項７】
前記アルカリ性電解液が、アルカリ金属ケイ酸塩を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製品。
【請求項８】
前記アルミニウム基板が、０．２５ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有するシート材料を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製品。
【請求項９】
前記アルミニウム基板が、０．８ｍｍ〜３．２ｍｍの厚さを有するシート材料を含む、請求項８に記載の製品。
【請求項１０】
前記陽極酸化層が、１０〜３００ミクロンの厚さを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１１】
前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、４Ｗ／ｍＫ〜６Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１２】
前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、２０Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１３】
前記アルミニウム基板および前記陽極酸化層が共に、０．０２０℃．ｉｎ２／Ｗ〜０．０５０℃．ｉｎ２／Ｗの熱抵抗を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１４】
前記電気分解が、１５０ボルト〜６００ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１５】
前記電気分解が、３００ボルト〜４５０ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１６】
前記電気分解中に引き込まれる最小電流が約１アンペア／ｄｍ２である、請求項１５に記載の製品。
【請求項１７】
陽極酸化するステップの後、前記陽極酸化アルミニウムに水和ステップを施し、その後ベーキングステップを施す、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１８】
前記水和ステップが、９０℃〜１００℃の温度で少なくとも５分間水中で行われる、請求項１７に記載の製品。
【請求項１９】
前記ベーキングステップが、少なくとも１５０℃〜２５０℃の温度で行われる、請求項１８に記載の製品。
【請求項２０】
前記メタルコアプリント回路基板が、前記陽極酸化層に接着させた銅層を備える、請求項３または６に記載の製品。
【請求項２１】
プラズマ蒸着法を用いて前記陽極酸化層上に銅層を形成する、請求項３または６に記載の製品。
【請求項２２】
前記メタルコアプリント回路基板が、その各（対向）表面に前記陽極酸化層を備える、請求項２０または２１に記載の製品。
【請求項２３】
陽極酸化アルミニウム材料を製造する方法であって、
アルミニウム材料を設けるステップと、前記アルミニウム材料の少なくとも１つの表面に陽極酸化層を形成するステップと
を含み、
前記陽極酸化層が、実質的に均一な結晶構造を有し、前記アルミニウム基板がアルカリ性電解液中で陽極酸化されることを特徴とする、方法。
【請求項２４】
陽極酸化アルミニウム材料を製造する方法であって、
アルミニウム材料を設けるステップと、前記アルミニウム材料の少なくとも１つの表面に陽極酸化層を形成するステップと
を含み、
１００ボルト以上の電極電位差で電気分解が行われ、前記アルミニウム基板がアルカリ性電解液中で陽極酸化されることを特徴とする、方法。
【請求項２５】
前記アルカリ性電解液がアルカリ金属ケイ酸塩を含む、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記陽極酸化するステップが２０℃〜５０℃の温度で行われる、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記電気分解が１５０ボルト〜６００ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記電気分解が３００ボルト〜４５０ボルトの前記電極電位差で行われる、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記電解液が以下の成分、
５ｇ／リットル〜１０ｇ／リットルのＫ２ＳｉＯ３、
４ｇ／リットル〜６ｇ／リットルのＮａＯＨ（Ｎａ２Ｏとして計算）、
０．５ｇ／リットル〜１ｇ／リットルのＮａＦ、
１ｇ／リットル〜３ｇ／リットルのＮａ３ＶＯ３、
２ｇ／リットル〜３ｇ／リットルのＣＨ３ＣＯＯＮａ
を有する、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記陽極酸化するステップが、電圧を３００Ｖまで上昇させ、前記電圧を３００Ｖレベルで５〜１５秒間保持し、その後前記電圧を４５０Ｖまで上昇させ、該電圧を５〜１０分間保持するよって進行する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記陽極酸化するステップが複数の段階で進行し、第１の段階では、前記電解液が、０．５≦ｎ≦３．５であるＫ２Ｏ・ｎＳｉＯ２を約（無水で起算）２００ｇ／リットル（±１０％）含み、第２の段階では、前記電解液がＮａ４Ｐ２Ｏ７を７０ｇ／リットル（±１０％）含む、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の段階では、約１Ａ／ｄｍ２で約５分間電流を維持する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２の段階では、約１Ａ／ｄｍ２で約１５分間電流を維持する、請求項３１または３２に記載の方法。
【請求項３４】
陽極酸化するステップの後、前記陽極酸化アルミニウムに水和ステップを施し、その後ベーキングステップを施す、請求項２３〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記水和ステップが、９０℃〜１００℃の温度で少なくとも５分間水中で行われる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ベーキングステップが、１５０℃〜２５０℃の温度で行われる、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
実施形態の説明を参照して、実質的に本明細書中に記載されているアルミニウムを陽極酸化する方法。
【国際調査報告】
2009526130.tif 000003
2009526130.tif 000004
2009526130.tif 000005