(57)【要約】【課題】金属皮膜と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア基板を提供する。金属皮膜に形成した回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が優れている金属コア配線板を提供する。【解決手段】アルミ又はアルミ合金からなる基体１の周囲に絶縁層４を形成し、この絶縁層４の表面に金属皮膜５を形成している金属コア基板６において、絶縁層４が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であることを特徴とする金属コア基板。この金属コア基板の金属皮膜６に回路７を形成して製造した金属コア配線板。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板において、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であることを特徴とする金属コア基板。
【請求項２】
セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であることを特徴とする請求項１記載の金属コア基板。
【請求項３】
基体が貫通孔を備えていることを特徴とする請求項２記載の金属コア基板。
【請求項４】
セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属コア基板。
【請求項５】
金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属コア基板。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路を形成して製造した金属コア配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度集積回路、トランジスタなどの電子部品を搭載し、半導体素子、トランジスタで発生する熱を効率良く放熱できる金属コア配線板を製造する際に使用される金属コア基板及びこの金属コア基板を用いて製造した金属コア配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高密度集積回路、トランジスタなどの電子部品を搭載し、半導体素子、トランジスタで発生する熱を効率良く放熱できる金属コア配線板を製造するための基板として、金属コアの周囲に絶縁層を形成し、さらに、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板が実用化されている。絶縁層の形成法としては、金属コアの周囲を樹脂でコートして形成する方法が一般的である。
【０００３】
このような金属コア基板の従来の製造方法の一例が下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている方法では、図５に示すように、金属コアとする基体として、アルミ板である基体１を準備する（図５（ａ））。ＮＣドリルやプレス加工により貫通孔２を形成する（図５（ｂ））。基体１に陽極酸化処理を施し、基体１の表面及び貫通孔２内に陽極酸化層皮膜３（アルミナ層）を形成する（図５（ｃ））。この陽極酸化皮膜３を形成した基体１の表面及び貫通孔２内を樹脂で被覆して絶縁層４を形成する。その際、貫通孔２内は、絶縁層４を形成する樹脂で穴埋めされた状態にする（図５（ｄ））。次いで、再度穴あけ加工して新たな貫通孔２’を形成し（図５（ｅ））、次いで、メッキ処理等により基体１の表面及び新たな貫通孔２’内の絶縁層４上に銅の金属皮膜５を形成して、金属コア基板６を作製する（図５（ｆ））。
【０００４】
そして、特許文献１には記載されていないが、得られた金属コア基板６の表面の銅皮膜５をエッチング加工して回路７を形成して、図５（ｇ）に示すような金属コア配線板８は作製される。
【０００５】
以上のようにして作製される金属コア配線板８は、優れた放熱性を有するが、絶縁層４が樹脂で形成されるため、耐熱性について不十分な場合があり、耐熱性の要求レベルが極めて高い用途においては、その改善が求められている。
【０００６】
なお、特許文献１においては、陽極酸化皮膜３はアルミ板（基体１）と、樹脂で形成する絶縁層４との密着性を向上させるために形成しているが、この陽極酸化皮膜３の絶縁性能を向上させる提案が下記の特許文献２で行われている。しかし、特許文献２においても、陽極酸化皮膜上に樹脂で形成すると推定される絶縁層を配置して金属コア基板を構成するようになっている。従来のアルミ板の周囲に形成する陽極酸化皮膜は、割れが生じやすいため、樹脂で形成した絶縁層の代りに、陽極酸化皮膜を絶縁層として利用することは困難であったため、特許文献２でも陽極酸化皮膜上に樹脂で形成すると推定される絶縁層を配置した後、この絶縁層上に金属皮膜を形成するようにしていると考えられる。
【０００７】
以上述べたように、樹脂で形成した絶縁層の上に回路形成のための金属皮膜を形成した従来の金属コア基板は、優れた放熱性を有するが、絶縁層を樹脂で形成するため、耐熱性について不満足な場合があり、より耐熱性が優れた金属コア配線板を製造することができる耐熱性が改良された金属コア基板が求められている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−６９４５号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平５−１１４６６８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板であって、金属皮膜と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア基板を提供すること及びこの金属コア基板を用いて製造した、金属皮膜に形成した回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が優れている金属コア配線板を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の金属コア基板は、アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板において、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であることを特徴とする。
【００１２】
なお、ここでいう独立ポアとは、いわゆる独立気泡のことで、開口部を有していない穴（細孔）を表している。また内部に独立ポアが散在する状態とは、顕微鏡を用いて絶縁層の断面を観察をしたときに、開口部を有していない穴であって、その最大長さ（穴内壁間の最大距離）が０．５μｍ以上の穴が複数観察される状態を表している。
【００１３】
このように、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であると、絶縁層はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成した場合、この絶縁層によって金属皮膜と基体との間の絶縁性を確保することができ、且つ絶縁層がセラミックスで形成されているため耐熱性に優れる金属コア基板となる。
【００１４】
請求項２に係る発明の金属コア基板は、請求項１記載の金属コア基板において、セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であることを特徴とする。
【００１５】
基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によってセラミックス皮膜を形成すると、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜を容易に形成することができる。従って、セラミックス皮膜を、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化によって形成したセラミックス皮膜とすると、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜である金属コア基板を容易に製造することが可能となる。
【００１６】
なお、ここでいうプラズマ化学的陽極酸化法とは、電解液中で酸素プラズマを発生させながら基体の表面に陽極酸化皮膜を形成する方法を表している。
【００１７】
請求項３に係る発明の金属コア基板は、請求項２記載の金属コア基板において、基体が貫通孔を備えていることを特徴とする。
【００１８】
このように基体が貫通孔を備えているとスルホールタイプの金属コア配線板を容易に製造することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属コア基板において、セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであることを特徴とする。
【００２０】
このように、セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであると、より放熱性の優れた金属コア基板となる。
【００２１】
請求項５に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属コア基板において、金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であることを特徴とする。
【００２２】
このように、金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であると、銅又はアルミで形成する皮膜はそれを形成することが容易であるため、容易に金属コア基板を製造することが可能となる。
【００２３】
請求項６に係る発明の金属コア配線板は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路を形成して製造した金属コア配線板である。
【００２４】
このように、請求項１〜請求項５の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路を形成して製造した金属コア配線板は、金属皮膜に形成した回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
金属コア基板及び金属コア配線板の第１実施形態を図１の工程図に基づいて説明する。
【００２６】
第１実施形態の金属コア基板６は、図１（ａ）に示すように、アルミ又はアルミ合金からなる基体１を準備し、この基体１の周囲に、図１（ｂ）に示すように、絶縁層４を形成し、さらに、この絶縁層４の表面に、図１（ｃ）に示すように、金属皮膜５を形成している金属コア基板６であり、基体１の片面のみに金属皮膜５を形成している。そして、この第１実施形態の金属コア基板６の金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが第１実施形態の金属コア配線板８である（図１（ｄ）参照）。
【００２７】
第１実施形態の金属コア基板６において基体１の周囲に形成する絶縁層４は、図２に模式的に示した断面図に示すように、その内部に独立ポア９が散在している多孔質構造のセラミックス皮膜である。そして、独立ポア９が散在している状態とは、顕微鏡を用いて絶縁層４の断面を観察をしたときに、開口部を有していない最大長さ（穴内壁間の最大距離）が０．５μｍ以上である穴が複数（多数）観察される状態を表している。このように、絶縁層４が、その内部に独立ポア９が散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であると、絶縁層４はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなり、優れた絶縁性を有するものとなる。
【００２８】
第１実施形態の金属コア基板６における、絶縁層４となるセラミックス皮膜は、基体１の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であり、基体１がアルミ板である場合にはセラミックス皮膜の組成はアルミナとなり、基体１がアルミ合金の場合には、セラミックス皮膜の組成は基体１を構成する金属に応じた組成のセラミックスとなる。プラズマ化学的陽極酸化法によって形成するセラミックス皮膜は、電極間に発生する酸素プラズマと基体１を構成する金属のイオンとが反応して生成するセラミックス皮膜であり、この反応の際に発生するガスによって独立ポア９が生成されるものと考えられる。
【００２９】
プラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜を絶縁層４として備える基板は、植田アルマイト工業（株）より、「ケプラーコート」処理されたアルミニウム製品として入手することができる。
【００３０】
ここで、プラズマ化学的陽極酸化法ではなく、従来から行われている陽極酸化法によって形成する陽極酸化皮膜について説明する。酸素プラズマが発生することのない、従来の陽極酸化法によって基体１（アルミ板）の表面に形成した陽極酸化皮膜３（アルミナ層）の断面図を、図３に模式的に示すが、従来の陽極酸化法によって得られる陽極酸化皮膜３は、その内部に独立ポアが散在している構造ではない。そのため、基体１（アルミ板）との熱膨張係数の差によって、陽極酸化皮膜３には割れが生じやすく、その上に金属皮膜を形成した場合、金属皮膜と基体１間の電気絶縁が達成しにくいものであった。従って、従来の陽極酸化法によって基体１（アルミ板）の表面に形成した陽極酸化皮膜３単独では、絶縁層とすることができなかったものである。
【００３１】
第１実施形態の金属コア基板６における絶縁層４を形成するセラミックス皮膜の厚みは、５〜３０μｍであることが好ましい。セラミックス皮膜の厚みが、５μｍ未満であると絶縁性が低下するおそれがあり、３０μｍを越えると放熱性が低下する傾向があるためである。
【００３２】
第１実施形態の金属コア基板６における金属皮膜５は、銅又はアルミで形成した皮膜であると、銅又はアルミで形成する皮膜はそれを形成することが容易であるため、容易に金属コア基板６を製造することが可能となる。金属皮膜５の形成は、例えばスパッタ、蒸着等の気相法や、メッキ法等によって形成する。また、金属皮膜６の厚みは１〜３５μｍとすることが好ましい。１μｍ未満では良好な電気伝導性が得られないおそれがあり、３５μｍを越えると微細回路の形成が難しくなるからである。
【００３３】
第１実施形態の金属コア基板６では、基体１の周囲に形成する絶縁層４は、その内部に独立ポア９が散在している多孔質構造のセラミックス皮膜であり、この絶縁層４はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、この絶縁層４の表面に金属皮膜５を形成している第１実施形態の金属コア基板６では、この絶縁層４によって金属皮膜５と基体１との間の絶縁性を確保される。また、第１実施形態の金属コア基板６では、絶縁層４がセラミックスであるため、絶縁層４が樹脂であった従来の金属コア基板６より耐熱性が優れたものとなる。
【００３４】
そして、図１（ｄ）に示すように、第１実施形態の金属コア基板６の金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが、第１実施形態の金属コア配線板８である。絶縁層４によって金属皮膜５と基体１との間の絶縁性が確保され、且つ耐熱性が優れる第１実施形態の金属コア基板６を用いて製造される第１実施形態の金属コア配線板８は、金属皮膜に形成した回路７と基体１との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板８となる。
【００３５】
次に、金属コア基板及び金属コア配線板の第２実施形態を図４の工程図に基づいて説明する。
【００３６】
第２実施形態の金属コア基板では、図４（ｂ）に示すように、基体１として貫通孔２を備えているものを用いる。そして、第２実施形態の金属コア基板は、基体１が貫通孔２を備えている以外は、第１の実施形態の金属コア基板と同様の構成を備えるものである。
【００３７】
第２の実施形態の金属コア基板６を作製する工程を説明すると、図４（ａ）に示すように、アルミ又はアルミ合金からなる基体１を準備する。次に、基体１に、ドリル加工やプレス加工等により貫通孔２を形成する（図４（ｂ））。次に、この基体１の周囲に、図４（ｃ）に示すように、絶縁層４を形成する。この絶縁層４は、第１実施形態で説明したように、基体１の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成するセラミックス皮膜であるため、貫通孔２の内壁は絶縁層４で被覆されるが、貫通孔２は穴埋めされずに貫通空間が形成されたままの状態となる。
【００３８】
次に、この絶縁層４の表面に、図４（ｄ）に示すように、メッキ等の方法で金属皮膜５を形成して第２の実施形態の金属コア基板６を作製する。第２の実施形態の金属コア基板６は、絶縁層４で被覆されている貫通孔２の内壁にも金属皮膜５を形成しているので、基体１の一方の表面の金属皮膜５と、他方の表面の金属皮膜とは貫通孔２の内壁に形成した金属皮膜５によって電気的に接続されている。なお、第２の実施形態の金属コア基板６が備える絶縁層４、金属皮膜５は、第１実施形態で説明したものと同じものであるので詳しい説明は省略する。
【００３９】
図４（ｄ）に示すように、第２実施形態の金属コア基板６では、基体１の貫通孔２の内壁を絶縁層４で被覆しても、貫通孔２は穴埋めされずに貫通空間が形成されたままの状態となる。従って、基体１の一方の表面に形成する金属皮膜５と、他方の表面に形成する金属皮膜５とを導通させるために、再度の穴あけ加工を施すことは第２実施形態の金属コア基板６では必要ない。そのため、第２実施形態の金属コア基板６を用いてスルホールタイプの金属コア配線板を製造する場合には、従来必要であった、貫通孔を穴埋めしている絶縁層に、新たな貫通孔を形成する再度の穴あけ加工工程を省略することができる。また、貫通孔２の内壁を被覆する絶縁層４は、プラズマ化学的陽極酸化法によって形成されるセラミックス皮膜であり、その厚みを５〜３０μｍと薄く形成しても絶縁性が確保できるため、金属コアである基体１の貫通孔２の寸法を小さくすることができるので、第２実施形態の金属コア基板６を用いると、より高密度な回路を有するスルホールタイプの金属コア配線板を製造することが可能となる。
【００４０】
そして、第２実施形態の金属コア基板６では、基体１の周囲に形成する絶縁層４は、その内部に独立ポア９が散在している多孔質構造のセラミックス皮膜であり、この絶縁層４はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、この絶縁層４の表面に金属皮膜５を形成している第２実施形態の金属コア基板６では、この絶縁層４によって金属皮膜５と基体１との間の絶縁性を確保される。また、第２実施形態の金属コア基板６では、絶縁層４がセラミックスであるため、絶縁層が樹脂であった従来の金属コア基板より耐熱性が優れたものとなる。
【００４１】
次に、第２実施形態の金属コア基板６を用いて製造するスルホールタイプの第２実施形態の金属コア配線板８について説明する。図４（ｄ）に示す第２実施形態の金属コア基板６の表面に形成している金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが第２実施形態の金属コア配線板８である（図４（ｅ）参照）。
【００４２】
第２実施形態の金属コア基板６の表面に形成している金属皮膜５にエッチング加工を施して回路７を形成したものが第２実施形態の金属コア配線板８であるので、第２実施形態の金属コア配線板８はスルホールタイプの金属コア配線板であって、回路７と基体１との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板８となる。
【００４３】
【実施例】
次に、具体的な実施例と比較例により、本発明を説明する。
（実施例１）
厚み１．０ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍのアルミ板（ＪＩＳ呼称Ａ１０５０）の全周に、プラズマ化学的陽極酸化法によって膜厚１０μｍのセラミックス皮膜を絶縁層として形成した基板（植田アルマイト工業（株）製、「ケプラーコート」処理アルミニウム製品）を準備した。この基板から３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの試料を切りだし、一方の表面の全面にスパッタ法により１．７μｍ厚の銅の金属皮膜を形成して金属コア基板を得た。
【００４４】
金属コア基板について、アルミ板の部分と金属皮膜間の電気絶縁性をテスターを用いて測定した結果を表１に示す。
【００４５】
金属皮膜を形成する前の試料について、その絶縁層の断面を電子顕微鏡を用いて、５０００倍の倍率で観察して、絶縁層の内部に最大長さが０．５μｍ以上の独立ポアが多数存在しているかどうかを調べその結果を表１に示した。
【００４６】
また、金属皮膜を形成する前の試料について、絶縁層の表面を、１０００倍の倍率で観察し、絶縁層に割れが発生しているかどうかを調べその結果を表１に示した。さらに、金属皮膜を形成する前の試料に、−５５℃の液に１５分、１２５℃の液に１５分浸漬するヒートサイクル処理を５０サイクル施し、ヒートサイクル処理後の試料について、絶縁層の表面を、１０００倍の倍率で観察し、絶縁層に割れが発生しているかどうかを調べ、その結果を表１に示した。
（比較例１）
厚み１．０ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍのアルミ板（ＪＩＳ呼称Ａ１０５０）の全周に、電解液中で酸素プラズマを発生させることをしない、通常の陽極酸化法によって膜厚１０μｍのセラミックス皮膜を絶縁層として形成した基板（植田アルマイト工業（株）製、アルマイト処理基板）を準備した。この基板から３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの試料を切りだし、一方の表面の全面にスパッタ法により１．７μｍ厚の銅の金属皮膜を形成して金属コア基板を得た。
【００４７】
金属コア基板及び金属皮膜を形成する前の試料について実施例１と同様の試験を行い、その結果を表１に示した。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１の結果から、本発明の実施例の金属コア基板は、絶縁層がセラミック皮膜であって、且つ基体（アルミ板）と金属皮膜との絶縁性が良好な金属コア基板となっていることが確認された。一方、通常の陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜を絶縁層としている比較例１では、基体（アルミ板）と金属皮膜とが短絡していた。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の金属コア基板は、アルミ又はアルミ合金からなる基体の周囲に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に金属皮膜を形成している金属コア基板において、絶縁層が、その内部に独立ポアが散在する多孔質構造のセラミックス皮膜であるので、絶縁層はセラミックスで形成していても割れが生じにくいものとなる。そのため、請求項１に係る発明の金属コア基板は、金属皮膜と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア基板となる。
【００５１】
請求項２に係る発明の金属コア基板は、請求項１記載の金属コア基板において、セラミックス皮膜が、基体の表面にプラズマ化学的陽極酸化法によって形成したセラミックス皮膜であるので、請求項１記載の発明の効果を奏すると共に、容易に製造可能な金属コア基板となる。
【００５２】
請求項３に係る発明の金属コア基板は、請求項２記載の金属コア基板において、基体が貫通孔を備えているので、請求項２記載の発明の効果を奏すると共に、スルホールタイプの金属コア配線板を容易に製造することができるという効果も奏する。
【００５３】
請求項４に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属コア基板において、セラミックス皮膜の厚みが、５〜３０μｍであるので、請求項１記載の発明の効果を奏すると共に、より放熱性の優れた金属コア基板となる。
【００５４】
請求項５に係る発明の金属コア基板は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の金属コア基板において、金属皮膜が、銅又はアルミで形成した皮膜であるので、請求項１記載の発明の効果を奏すると共に、容易に製造することが可能な金属コア基板となる。
【００５５】
請求項６に係る発明の金属コア配線板は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の金属コア基板の金属皮膜に回路形成して製造した金属コア配線板であるので、回路と基体との絶縁性が確保されていて、且つ耐熱性が改良されている金属コア配線板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属コア基板及び金属コア配線板に関する第１実施形態を説明するための工程図である。
【図２】本発明の金属コア基板の第１実施形態における絶縁層の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の陽極酸化皮膜の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の金属コア基板及び金属コア配線板に関する第２実施形態を説明するための工程図である。
【図５】従来の金属コア基板及び金属コア配線板を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１  基体
２、２’  貫通孔
３  陽極酸化皮膜
４  絶縁層
５  金属皮膜
６  金属コア基板
７  回路
８  金属コア配線板
９  独立ポア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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