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    公开号:WO1985005242A1
    申请号:PCT/JP1985/000235
    申请日:1985-04-25
    公开日:1985-11-21
    发明作者:Atsushi Nishino；Yoshihiro Watanabe；Masaki Ikeda；Masahiro Hiraka
    申请人:Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.；
    IPC主号:H05K1-00
    专利说明:
    [0001] • 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] 導電回路基板およびその製造法
    [0004] 技術分野
    [0005] 5 本発明は、 各種の電子機器に用いられる導電回路基板、 特に、 高精度の導電回路を有し、 比較的大電流に耐える導電回路基板 及びその製造法に関する。
    [0006] 背景技術
    [0007] 従来、 市販されている代表的 回路基板は、 フ X ノ ー ル樹脂、 l O ガ ラス繊維入 ]9 エポキシ樹脂を用いたものである。 これらの基 板は、 熱放散性が悪いものが大きる欠点とるっている。 大電流 を流すよ うに設計された抵抗体や電力用 ト ラン ジスタを組み込 んだ集積回路では、 発熱量が大きいため、 その熱によ って、 コ ンデンサ どの熱に弱い周辺の部品や、 抵抗体 ， ト ラ ンジス タ
    [0008] 1 5 自身を破損させることがある。 また、 破損に至ら までも、 それら部品の電気特性を大き く変化させる不都合が生じる。
    [0009] 最近では、 基材と して金属板を用いたものが脚光を浴び始め ている。 金属基板を用いたものと しては、 エポキシ樹脂で被覆 したもの、 ホー口層を設けたもの どがある。 特に、 ホ— 口基 0 板は、 機械的強度 強く、 耐熱性や熱放散性に優れてお i？、 ま た、 電磁シ ール ド効果があることから、 大電力用の回路基板と して有効とされている。
    [0010] しかし、 ホー口基板を用いた回路の形成法は、 Au ， A g , P t， ' C u 等の粉末を結合剤と混合してペース ト状にし、 これをスク 5 リ ー ン印刷し、 熱処理して回路を形成する方法である。 このよ • う ペース トを用いた回路は、 電気抵抗が高く、 かつ回路抵抗 誤差も大きいことから、 大電流や微小電流を通電する回路では、 回路の発熱や誤動作等の問題が生じる。
    [0011] 上記のように、 ホ ー口基板を高密度 ， 高精度の回路用基 に
    [0012] 5 応用した 要請があるが、 回路形成に問題があるため、 実用化 されていな 。
    [0013] 発明の開示
    [0014] 本発明は、 以上に鑑み、 比較的大電流の通電が可能 ¾高精度 の導電回路を有する回路基板を提供することを目的とする。 i o 本発明はまた、 高精度の導電バタ一ンを形成する金属箔をそ のパターンを変形させることる く 、 基板上に固定して回路基板 を得る方法を提供することを目的とする。
    [0015] 本発明の導電回路基板は、 表面にガ ラス質被覆層を有する基 板と、 前記ガラス質層の表面に溶着されて、 導電回路パターン
    [0016] 1 5 を形成して る金属箔とから構成される。
    [0017] ここで、 前記の基板としては、 ホ— 口被覆層を有する金属板 が好ま しいが、 アル ミ ナ ， ベリ リアなどのセラ ミ ック基板にガ ラ ス質層を形成したものを用いることができる。
    [0018] 本発明の導電回路基板を製造する方法を大別すると 2つある。
    [0019] 20 その 1 つは、 表面にガラ ス質層を有する基板の前記ガ ラス質層 表面に、 回路パターンを形成している金属箔を設置し、 前記ガ ラス質層を檮成するガラ スの軟化する温度に加熱して前記金属 箔をガ ラス質層に溶着する方法である。 前記の加熱する雰囲気 は、 銅のよ うに酸化されやすい金属箔を用いる場合は、 非酸化
    [0020] 25 性雰囲気であるのがよい。 非酸化性雰囲気と しては、 各種の不 • 活性ガス雰囲気を利用できるが、 窒素 ， アル ゴ ン及び水素よ ] る群から選んだ 1 種のガス又は 2種以上の混合ガス雰囲気を 用いるのが便利である。
    [0021] . 導電回路基板を製造する方法の他の 1 つは、 表面にガ ラ ス質
    [0022] 5 層を有する基板の前記ガ ラス質層の表面に、 熱収縮が小さくか つ燃焼性に富む樹脂膜に支持された導電回路パタ —ンを設置し、 加熱によ U前記樹脂膜を燃焼させて除去するとともに、 前記ガ ラス質層を構成するガ ラスを軟化させて前記導電回路パタ ー ン を前記ガ ラ ス質層に溶着する方法である。
    [0023] i o ここで、 前記樹脂膜に支持された回路パタ ー ンを形成するに は、 金属箔の片面に前記樹脂膜を被覆した後、 前記金属箔をヱ ツ チ ングして所定の回路パタ ー ンに形成する方法と、 金属箔の 片面に前記樹脂膜を被覆した後この樹脂膜と一体の金属箔を打 ち抜き加工によ i9所定の回路パタ ー ンにする方法とがある。 前
    [0024] 1 5 者の方法では、 樹脂膜は完全 シー ト の形態を維持しているの で、 特に微細る部分を含む回路パタ ーンの場合に 回路パタ ー ンの形状を変形させることな く基板上に固定するのに有利であ る o
    [0025] 図面の簡単な説明
    [0026] 0 第 1 図は本発明の導電回路基板の例を示す縦断面図、 第 2図 はその製造工程を示す図、 第 3図及び第 4図は回路パタ ーンの 例を示す平面図である。
    [0027] 発明を実施するための最良の形態
    [0028] 第 1 図は本発明の導電回路基板の構成例を示す。 1 は金属基 5 板、 2はその表面を被覆するガラス質層、 この例ではホー口層 • である。 3はホ—口層 2の表面に溶着された金属箔で、 所定の パターンを有するものである。
    [0029] 第 2図は上記の導電回路基板を得る工程を示している。 3 a は金属箔であ 、4はその片面に被覆した樹脂膜である。 この樹
    [0030] 5 脂膜 4は熱による変形、 特に熱収縮が小さく、 しかも燃焼性に 富むものである。 この樹脂膜 4の形成方法と しては、 樹脂を適 当な溶剤に溶かした溶液を金属箔 3 aの表面に塗布するか、 ス ク リ —ン印刷によ 一様の厚さに付着させ、 乾燥する方法と、 あらかじめ形成した樹脂膜を、 燃焼によ 除去可能る結着剤に i o よ つて金属箔に接着する方法とがある。
    [0031] 次に、 金属箔 3 aをエッ チングすることによ 所定のパター ンの導電回路を有する金属箔.3にする。 樹脂膜 4 と一体の金属 箔 3を上記のホ— 口層 2の上に設置し、 ホー口層 2を構成する ガラスの軟化する温度で熱処理をする。 この熱処理によ j 樹脂
    [0032] 1 5 膜 4は燃焼によ ] 除去され 金属箔 3はホー口層 2に溶着され
    [0033] o
    [0034] 第 2図の例では、 熱処理に先立つて金属箔 3がホ—口層 2と 接するよ うにしたが、 樹脂膜 4がホ一口層 2 と接するようにし ても よい。 また、 ホー口層は金属板 1 の両面に形成したが、 片
    [0035] 20 面にのみ形成しても よい。
    [0036] 第 2図に示した方法は、 特に第 3図に示すよ うな複雑なバタ —ンの回路を形成するのに有利である。
    [0037] 次に、 本発明の導電回路基板の製造に用いられる材料につい て説明する。
    [0038] 25 (a) 基 板 金属板と しては、 アル ミ ニ ウ ム板 ， アル ミ ナ ィ ズ ド鋼板 ， 低 炭素鋼板 ， ホ — 口用鋼板 ， ステ ン レス鋼板 ， ニ ッ ケルク ロ ム鋼 板 ， ニ ッ ケルク ロ ム アル ミ鋼板などが用いられる。
    [0039] —方、 セ ラ ミ ッ ク板と しては、 アル ミ ナ ， ベ リ リアなどが用 いられる力 大きな基板の作成が困難であ！）、 機械的 ¾ ス ト レ スで破壤しゃすいので、 使用が限定される。
    [0040] (¾ ガ ラス質層
    [0041] 基板に被覆するガ ラ ス質層は、 電気絶縁性に優れていること が要求される。 従ってガ ラス質層を構成するガ ラ ス フ リ ッ トは、 電気絶緑性の優れた低アル力 リ ガ ラスが好ま し 。 第 1 表は、 金属板に適用するのに適したガ ラ ス組成と、 以下の実施例で用 いるガ ラス組成とを示している。
    [0042] (重量^ )
    [0043]
    [0044] また、 第 2表は、 ガラ ス質層を形成するためのス リ ッ プ組成の 例を示している。 通常の一般ガ ラ ス質層を形成するときのス リ ツプ組成とは異 、 溶媒として有機溶剤を用い、 安定剤とし てェチルセル ロ ー スを用いている。 これは、 通常用いられてい る粘土や亜硝酸ソ一ダ等を添加すると、 ガラス質層の電気絶緣 性が劣化するためである。
    [0045] 第 2 表 フ リ ッ ト 1 OO直量部
    [0046] 有機溶剤 （ベンジノレアルコール） 50 " コロイ ド安定斉 [](ェチノ Hs/½i—ス ) 2 η
    [0047] なお、 ス リ ッ プに用いる有機溶剤はベ ン ジルアル コ ー ルの他 に 、 イ ソ ホ ロ ン ， シク ロへキサノ 一 ノレ ， カノレ ビ ト ーノレ , ェチレ ン グ リ コー ル等でも よい。 また、 安定剤と しては、 有機溶剤に 可溶で、 1 5 ο〜 3 5 o °cで酸化燃焼する増粘剤を少量用いる こ とができる。 また、 ガラス質層の電気絶緣性をさらに高める ために、 S ί02 ， A 203，MgO , Zr02 やこれらを含む化合物 をミ ル添加剤と して用いることも できる。
    [0048] 金属基板にガラス質層 （ ホ一 口層 ） を形成するに際しては、 第 2表のよ うるス リ ップを調合し、 ボールミル等で混合して、 スブレーガン等で金属基板に塗布する。 その後乾漦して焼成す る。 焼成温度は、 8 O O〜8 5 0°Cが適当であるが、 時間が短 い場合は温度を高く し、 長時間かけて焼成する場合は温度を低 くすることができる。 また、 ホー口層の膜厚は、 表面状態ゃ電 気絶緣性から 1 0 0 ~ 3 0 0 uw が好ま しい。
    [0049] ここでは、 スプレー法によるホー口基板の製造法について記 述したが、 第 1 表のガラス組成のものをマイ クロ力ブセル化し て粉体静電施釉方法や電気泳動施釉方法によ つても ホ— 口基板 を製造するこ とができ る。 次にセ ラ ミ ックにガラ ス質層を被覆する場合について述べる。 本発明に用いられるセ ラ ミ ックは、 アル ミ ナ基板が最も適し ている。 アル ミ ナ基板の片面にガ ラ ス質層を被覆する。 ここで 用いられるガラ ス質は前記第 1 表のガラ ス組成とは異な ] 、 了 ルミ ナの膨張係数に合ったガラ ス組成を選択し ¾ければ らる い。 適したガラ ス組成を第 3表に示す。
    [0050] 第 3 表
    [0051] (重量^ )
    [0052] ガラス質層を形成する場合は、 上記ガラスフ リ ッ ト を油剤 (ス キ一 ジオイ ル ） でペー ス ト状ィ ンキに合成してスク リ ー ン印刷 し、 乾燥後、焼成する。 このときの膜厚は 5 0 ~ 1 O O i m にす るのが好ま しい。
    [0053] (C) 樹脂膜 本発明に用いる樹脂膜の役割は、 回路パターンを形成する金 属箔の固定に用いるも ので、 樹脂膜を被 Sした金属箔の回路パ タ一ンを基板へ設置した後は、 焼成に よ つて除去される。 従つ て、 ここに用いる樹脂膜は、 燃焼性に富み、 かつガラ ス質層や • 金属箔に悪影響を及ぼさ ¾い も のでなければならない。 ァク リ ル樹脂 ，塩化ビニル樹脂がその例である。 ァク リル樹脂として は、 ポリ メ タ ク リ ル酸エステルやポ リ ァク リ ル酸エステルを用 いる。 また塩化ビュルとァクリル酸エステルの共重合体も用い られる ο
    [0054] これらの樹脂は、 ポリ エステルゃポリイ ミ ドあるいはエポキ シ 樹脂といった通常プリ ン ト基板の材料に用いられているものに 比べ、 熱収縮が小さ 燃焼性に富んでいるので、 金属箔の回路 パタ ー ンを高精度に、 基板上へ形成させることができる。
    [0055] 上記の樹脂を、 適当を溶剤に溶解して粘度を調整し、 スプ レ 一または印刷法で金属箔に被覆するか、 あるいは、 これら樹脂 の膜を用いて金属箔とラ ミ ネ ー トする。
    [0056] (d) 金属箔
    [0057] 銅 ， アル ミ ニ ウ ム ，鉄 ， ニ ッ ケル ， ク ロ ム ，亜鉛等の単体金5 属またはこれらの合金から ¾る薄帯が好ま しい。 単体金属とし て銅を例示すれば、 薄帯として電解銅薄帯はコ ス ト高と ¾るた め圧延銅薄帯が好ま しい。 本発明では圧延薄帯を甩いても従来 のブリ ン ト基板のぞれよ はるかに接着強度が大とるるので、 接合強度改善の目的で電解銅薄帯を用いる必要はない。 また合0 金の例と して、 ステン レス鋼の SUS 3 O 4 , 3 1 6 , 430 ，
    [0058] 4 4 4や、 Ni— Cr 合金、 Cu— P合金等の圧延薄帯が用いられ る。 また圧延薄帯の厚さは、 2 O 〜 2 O O iw 、 特に 2 0〜 Λ 2. 0 ixm の範囲が好ま しい。 圧延薄帝が 2 O O iw 以上にる ると薄帯の有する張力や弾性によ ] 、 ガラス質層に亀裂が生じ5 やすく 、 薄帯が剝離してしま う。 また 以下の薄帯では 作業性が逆に悪く なる。
    [0059] 次に、 回路パ タ ー ンを形成する金属箔をガラ ス質層に溶着す ると きの条件について説明する。
    [0060] まず、 温度は、 ガラス質層を構成するガラ スフ リ ッ ト の軟化 点よ 高く しなければる らるい。 加熱時の雰囲気は非酸化性雰 囲気が好ま しい。 殊に銅箔は空気中で加熱すると、 1 00〜200 で程度以上では、 表面が酸化され、 抵抗に不揃いが生じ、 また 電子部品のハ ング付け性が悪く る。 しか し、 金属箔を支持す る樹脂膜を用いる場合は、 これを燃焼によ 除去するのに必要 酸素を有する雰囲気で ¾ければ ¾ら ¾いこ とはい う までも な い o
    [0061] 以下、 本発明の好ま しい実施例の説明をするが、 本発明はこ れらの実施例に限定される ものでは ¾い。
    [0062] 実施例 1 .
    [0063] ガ ラス質層を形成する基板と してステン レス鋼 S U S 4 3 0 とアル ミ ナ基板を用いる。 いずれも大き さは 1 1 O X 1 1 O mm, 厚さは 0.8議である 0
    [0064] ステ ンレス鋼はサン ドブラス ト処理を施した後、 第2表のス リ ッ プを膜厚が約 1 5 O μΐη となる よ うに、 両面にス プレーし、 乾燥後 8 2 O °Cで 1 O分間焼成してホー π基板を得た。 また、 アル ミ ナ基板の片面には、 第 3表のガラ スをスキー ジオイ ルで ペース ト状にしたものをスク リ ーン印刷によ 膜厚が約 SO iW となるよ うに塗布 し、 乾燥後 S O O°Cで 1 O分間焼成した。
    [0065] —方、 厚さ 5 O jam の電解銅箔の片面に、 三菱レー ヨ ン㈱よ ) L R — 7 5 8 Nの名で販売されているァク リ ル樹脂の有機溶 • 剤溶液を口 一ルコ ーターによ ] 9膜厚が3 O i に ¾るよ うに塗 布し、 1 O 0 Cで乾燥して樹脂膜を形成した。 比較例と して、 市販の銅張ボ リ エステルフ ィ ルム及び銅張ポリ イ ミ ドフ ィ ルム を用いる。
    [0066] 5 これら 3種の銅箔をエ ッ チ ング して、 長さが 1 O O醒で幅が
    [0067] 0.3龍 ， 1 .0匪 ， 2.0匪の 3本の回路部分を 1 O mm間隔に形成 した。 これらの銅箔パタ一ンを有する澍脂フィルムを銅箔側が ガラス質層と接するよ うに、 上記の基板上にのせて半密閉の電 気炉内へ揷入し、 電気炉内へ体積比で 9 5 %の窒素と 5 %の水 !O 素を混合したガスを流しながら、 7 8 0 Cの温度で 1 O分間熱 処理した。 ¾お、 このときの電気炉内の酸素濃度は 2 〜 3 %で <2>つた o
    [0068] その結杲、 アク リ ル樹脂で被覆した銅箔パター ンは、 ガラス 質層に密着してお )、 樹脂の未燃澳物もる く、 銅箔の表面に酸 化膜は ¾ く 、 ガラス質層にも異常はなかった。 一方、 比較例の ポリ エステルフ イ ルム ， ポリ ィ ミ ドフ イ ル ムを用いたものは、 銅箔の一部がガラ ス質層と溶着せず、 また銅箔の表面やガラ ス 質層表面に未燃焼物が残] 5 、 ガラ ス質層に亀裂が生じていた。 実施例 2 .
    [0069] 0 実施例1 と同様な方法でステンレス鋼 S U S 4 3 〇に ガラ ス 質層を形成し、 これに実施例 1 で用いたものと同じアク リ ル樹 脂被覆銅箔パター ンをのせて電気炉に入れ、 実施例 1 と同様の 窒素一水素混合ガスを流し がら、 ら 8 O ¾ ， 7 O o°C , 20°C, ァ 4 O °C , 7 6 0°Cの各温度で各 1 O分間焼成した。 6 8 0"C, 25 7 O 0°Cで焼成したものはガラス質層と銅箔が接着されるかつ † o 7 2 0 °C ， T 4 O °C ， 7 6 0 °Cで焼成したも のはガラ ス質 層に銅箔が溶着され、 特に 7 6 0 ¾で焼成したも のは密着性が 他のものに比べ強かった。
    [0070] 実施例 3
    [0071] ガラス質層を形成させる基材と して厚さ O.Smmの S P P鋼板 を用い、 前処理を施した後、 第2表のス リ ッ プを膜厚が約 15〇 t に ¾る よ う に両面に塗布し、 乾燥後 8 2 0 °Cで 1 O分間焼 成した o
    [0072] 次に、 厚さ 6 O ^ のステ ンレス鋼 S U S 4 3 0の片面に、 塩化ビニルとァク リル酸ェチルの共重合樹脂の溶液をロ ー ルコ —ターによ 膜厚が 3 O xm になるよ う に塗布 し、 1 O 0°Cで 乾燥させた。 このステ ン レス鋼をエ ッ チングして第 4図のパタ ―ンを形成させた。
    [0073] 次に前記ガ ラ ス質層を有した基板上に上記樹脂被覆されたパ ター ンを設置し、 さらにその上に保護層と して第 2表のス リ ッ プを塗布 し、 乾燥後、 窒素ガスを流通させた電気炉で 8 O 0 °C の温度で焼成した。
    [0074] その結果、 ガラス質層およびステンレス鋼箔パター ンと も変 化はな く 、 両者の密着 した回路基板が得られた。
    [0075] 実施例 4
    [0076] 5 O μτη 厚の圧延銅箔に、 実施例 1 で用いたァク リ ル樹脂の 溶液をスク リ ー ン印刷 し、 で乾燥した後、 エ ッ チ ング によ ] 第 3図の回路パタ ーンを形成させた。
    [0077] これを、 実施例 1 のホ— 口基板に設置し、 実施例 1 と同様に 窒素と水素の混合ガスを流通させている電気炉で、 S O Oでの 温度で5分間焼成し、 電子カメラ用ホー口回路基板を得た。 この回路基板は、 極めて回路抵抗の安定したものであ ]9、 ま た、 大電流に対しても、 微小電流に対しても回路誤差を生じる ことがなかった。
    [0078] 産業上の利用可能性
    [0079] 本発明によれば、 熱放散性や強度に優れ、 微小電流はも とよ ]9大電流にも耐え、 しかも高精度 ，高密度の回路基板が得られ る。 また、 金属基板を用いることによ 、 電界や 磁界 に対し ても シー ル ド効果を有する。 従って電子カメラを始め、 各種の 電子機器に有用である。
    权利要求:
    Claims• 請 求 の 範 囲
    1 . 表面にガラ ス質層を有する基板と、 前記ガラス質層表面に 溶着されて、 回路パター ンを形成している金属箔とからなる導 電回路基板。
    2 . 請求の範囲第 1 項において、 前記基板が金属板である導電 回路基板。
    3 . 請求の範囲第 1 項において、 前記基板がセラ ミ ック基板で ある導電回路基板。
    4 . 表面にガラ ス質層を有する基板の前記ガラ ス質層表面に、 回路パター ンを形成している金属箔を設匱し、 前記ガラ ス質層 を構成するガラ スの軟化する温度に加熱して前記金属箔をガラ ス質層に溶着する ことを特徵とする導電回路基板の製造 i¾ o
    5 . 請求の範囲第 4項において、 前記基板が金属.板である導電 回路基板の製造法。
    6 . 請求の範囲第 4項に いて、 前記基板がセ ラ ミ ッ ク基板で ある導電回路基板の製造法。
    マ . 請求の範囲第 4項において、 前記加熱工程を非酸化性雰囲 気下で行う導電回路基板の製造法。
    8 . 請求の範囲第 7項において、 非酸化性雰囲気が窒素 ， アル ゴン及び水素よ j る群から選んだ 1 種のガス又は 2種以上の 混合ガス雰囲気である導電回路基板の製造法。
    9 . 表面にガラス質層を有する基板の前記ガラ ス質層の表面に、 熱収縮が小さ く かつ燃焼性に富む樹脂膜に支持された導電回路 パター ンを設置し、 加熱によ 前記樹脂膜を燃焼させて除去す る と ともに、 前記ガラ ス質層を構成するガラ スを軟化させて前 • 記導電回路パターンを前記ガラス質層に溶着することを特徵と する導電回路基板の製造法。
    10. 請求の範囲第 9項において、 前記樹脂膜に支持された回路 パターンを形成する工程が、 金属箔の片面に前記樹脂膜を被覆 5 する工程と、 前記金属箔をエッ チングして所定の回路パター ン に形成する工程とからなる導電回路基板の製造法。
    11 - 請求の範囲第 9項において、 前記樹脂膜に支持された回路 パター ンを形成する工程が、 金属箔の片面に前記樹脂膜を被覆 する工程と、 この樹脂膜と一体の金属箔を打ち抜いて所定の回0 路パター ンに形成する工程とからなる導電回路基板の製造法。
    12. 請求の範囲第 9項において、 前記基板が金属板である導電 回路基板の製造法。
    13. 請求の範囲第 9項において、 前記基板がセラミック基板であ る導電回路基板の製造法。
    5 14. 金属箔の片面に、 熱収縮が小さ ぐ、 かつ燃焼性に富む树脂 膜を形成する工程と、 前記金属箔をエ ッ チングして所定の回路 パターンにする工程と、 前記金属箔を前記樹脂膜とともに基板の ホー口被覆層の表面に設置し、 加熱処理によ 前記樹脂膜を燃 焼除去するとともに、 前記ホー口層を檮成しているガラスを軟0 化させて、 前記金属箔をホー口層に溶着するこ とを特徵とする 導電回路基板の製造法。
    5
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    公开号 | 公开日
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    KR900006976B1|1990-09-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-11-21| AK| Designated states|Designated state(s): KR US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP59086415A|JPS60229390A|1984-04-27|1984-04-27|Method of producing porcelain circuit board|
    JP59/86415||1984-04-27||
    JP59/141901||1984-07-09||
    JP59141901A|JPS6120395A|1984-07-09|1984-07-09|Method of producing porcelain circuit board|KR8570351A| KR900006976B1|1984-04-27|1985-04-25|도전회로기판 및 그 제조법|
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