基板の製造方法及び回路基板の製造方法
【課題】本発明は絶縁接着層中にマイクロボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板を効率良く生産する製造方法を提供する。
【解決の手段】金属ベース材、絶縁接着層、導体箔よりなる基板の製造方法であり、絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する工程、ロール状である導体箔を連続的に繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を連続成形する工程、連続的に供給される導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる工程を有することを特徴とする。更に、絶縁接着剤が少なくともエポキシ樹脂及び無機フィラーを主成分とし、Ｂステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度が６０℃以上であり、Ｃステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【解決の手段】金属ベース材、絶縁接着層、導体箔よりなる基板の製造方法であり、絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する工程、ロール状である導体箔を連続的に繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を連続成形する工程、連続的に供給される導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる工程を有することを特徴とする。更に、絶縁接着剤が少なくともエポキシ樹脂及び無機フィラーを主成分とし、Ｂステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度が６０℃以上であり、Ｃステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発熱電子部品実装用の基板の製造方法及び回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
品質が良く安価な基板及び金属ベース回路基板を効率良く製造する製造方法が求められており、例えば、金属ベースに絶縁層組成物を塗布し、金属ベース回路基板を製造する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、金属ベースに絶縁層を塗布する方法であるため、金属ベースが厚い場合はロールでの連続塗布が難しく、生産性が向上しないという問題があった。
【０００３】
また、金属基板上に接着シートと金属箔を配置し、一体化することで金属ベース回路基板を製造する方法が提案されている（特許文献２）。しかし、金属基板、接着シート、金属箔が何れも枚葉状のシートでの取り扱いであるため、生産性の面から不利であった。
【０００４】
また、絶縁接着剤の放熱性を向上させるために無機フィラーを多量に添加すると、絶縁接着剤の硬化後にボイドが残存し、耐電圧及び放熱性が低下する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８４０５号公報
【特許文献２】特開２００９−４９０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、絶縁接着層中にボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である発熱電子部品実装用の基板の製造方法及び回路基板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、
金属ベース材、絶縁接着層及び導体箔を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する分散工程と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を積層する積層工程と、
導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程と、
導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体をシート状に裁断するシート状裁断工程と、
硬化工程１後又は裁断工程後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程と、
積層体を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる硬化２工程と
を有する基板の製造方法である。
【０００８】
絶縁接着剤は、エポキシ樹脂及び無機フィラーであることが好ましい。
【０００９】
硬化１工程でのＢステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度は、６０℃以上２５０℃以下であることが好ましい。
【００１０】
硬化２工程でのＣステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率は、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましい。
【００１１】
他の発明は、上述の基板の製造方法によって製造された基板の導体箔に、導体パターンを形成するパターン形成方法と、パターン上に被膜を形成する被膜形成方法を有する回路基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、絶縁接着層中にボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板を効率良く生産する製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る基板の製造方法の積層工程、硬化１工程、シート状裁断工程、金属ベース材積層工程を示す模式図。
【図２】本発明に係る基板の製造方法の他の実施例を示す模式図。
【図３】本発明に係る基板の製造方法の硬化２工程を示す模式図。
【図４】本発明に係る基板の製造方法によって製造された基板の断面図。
【図５】本発明に係る回路基板の製造方法によって製造された回路基板の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１及至図５に基づいて本発明を詳細に解説する。
本発明の基板は、図１に示すように
金属ベース材６、絶縁接着層及び導体箔１を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤２の各組成物を均一に分散する分散工程２１と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔１の上に絶縁接着層を積層する積層工程２２と、
導体箔１上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程２３と、
導体箔１とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体７をシート状に裁断するシート状裁断工程２４と、
硬化工程２３後又は裁断工程２４後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程２５と、
積層体７を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層ａをＣステージ状態の絶縁接着層ｂにまで硬化させる硬化２工程２６と
を有する基板の製造方法である。
【００１５】
＜分散工程＞
分散工程は、湿潤分散剤を有する絶縁接着剤２の各組成物を均一に分散する工程であって、絶縁接着剤２を分散媒と分散層に分けて考えると、分散媒中に、分散相を均一に分散させる工程であって、例えば剪断力を主とする機械的な力によって、分散相を解砕しつつ分散媒中に練り込む過程と分散相表面を分散媒が濡らす過程である。分散工程は、分散相を分散媒が濡らす過程と、分散媒中の分散相が再凝集及び沈降せずに安定化する過程、具体的にはフィラーが再凝集、沈降しない過程を有するのが好ましい。
【００１６】
湿潤分散剤
分散工程には、湿潤分散剤を加えることで分散相表面へ濡れと安定性を向上させ、ボイドの低減を図ることができる。湿潤分散剤としては、分散相表面に配向し、分散媒中での十分な濡れ及び安定化を得ることができるものであり、具体的には、吸着基としてアミノ基、アマイド基、アミノアマイド基、リン酸、カルボキシル基等の酸基や塩基を持つ共重合体化合物がある。本分散工程には、表面調整剤、消泡剤、シランカップリング剤等と併用することが好ましい。
【００１７】
分散媒
分散媒は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化触媒、溶媒で構成されるのが好ましく、分散層は無機フィラーで構成されるのが好ましい。
【００１８】
エポキシ樹脂
分散媒におけるエポキシ樹脂は、発熱電子部品実装用のプリント配線板として必要な電気特性、導体箔や金属ベース材との密着性、耐熱性等を与えるものであり、具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂（クレゾールのボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等）、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂がある。この中でも、密着性、耐熱性、電気特性、柔軟性、コストを含めて特性のバランスが取れているビスフェノールＡ又はＦ型エポキシ樹脂が好ましく、これらの樹脂のうちエポキシ当量が４００以下であることがさらに好ましい。
【００１９】
エポキシ樹脂には、上述のエポキシ樹脂に加えてＢステージ状態の絶縁接着層の保存安定性及び加熱加圧工程での成形性を向上するために、高分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を添加しても良い。この場合のエポキシ当量、８００以上であることが好ましい。
【００２０】
エポキシ樹脂は単体で硬化触媒のみを用いて硬化反応させることができるし、さらに硬化剤を加えてもよい。硬化剤を加える場合は、エポキシ樹脂のエポキシ当量１に対して硬化剤の活性水素当量（または酸無水物当量）が０．０１〜３．０になるように配合することが望ましい。
【００２１】
硬化剤
分散媒における硬化剤は、エポキシ基と反応する活性水素化合物（アミノ基、カルボキシル基、水酸基、チオール基等を有する化合物）や酸無水物基を有する化合物であり、エポキシ基との反応開始温度の高い水酸基、カルボキシル基、酸無水物の一種類を有する化合物又はそれらを両方或いは全部有する物質を含むものが好ましい。
【００２２】
硬化剤は、Ｂステージ状態の絶縁接着層にハンドリング性を付与させる場合、硬化剤の主鎖中に柔軟性に優れる脂肪族環、脂肪族鎖、ポリアルキレングリコール等を有するものが好ましい。具体的には、３−ドデシル無水コハク酸、脂肪族二塩基酸ポリ無水物があげられる。
【００２３】
硬化触媒
分散媒における硬化触媒は、エポキシ基の自己重合反応、エポキシ基と活性水素化合物の付加反応、エポキシ基と酸無水物基との共重縮合反応を促進するものであり、反応開始温度を６０℃に制御できるものが好ましい。具体的には３級アミン、イミダゾール類、オニウム化合物のボロン塩がある。
【００２４】
溶剤
分散媒における溶剤は、エポキシ樹脂及び硬化剤と相溶するものであり、具体的にはエチレングリコールモノブチルエーテルがある。エポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーに対し１０重量部以下であることが好ましい。あまりに多いと、積層工程での減圧下でのマイクロボイドの除去が困難になる傾向にある。
【００２５】
分散相
分散相は、電気絶縁性で熱伝導性の良好な無機フィラーが好ましく、無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムがある。
【００２６】
無機フィラーの含有率としては、絶縁層の総体積に対して無機フィラーが３５体積％以上８０体積％以下であること望ましい。３５体積％以下であると必要な熱伝導率を得ることが困難であり、８０体積％を超えると高粘度になり絶縁接着層形成時にマイクロボイドが発生し易くなり、耐電圧、密着性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、無機フィラーによる増粘をさけ、マイクロボイドの発生を抑制するため２種以上の粒径の異なる無機フィラーを混合することが更に望ましい。
【００２７】
分散工程で用いる分散装置としては、分散相が解砕され分散媒中に練り込まれるのに十分な剪断力を与えるものであり、具体的には、ビーズミル、ニーダー、三本ロール、単軸混練押し出し機、二軸混練押し出し機、遊星式撹拌機の装置がある。
【００２８】
分散工程後に、真空、超音波、遠心力、振動、加熱等の手法を単一又は複数組み合わせて、更にボイドを低減することが好ましい。
【００２９】
＜積層工程＞
この工程はロール状の導体箔１を繰り出しながら、導体箔上に絶縁接着層を積層する工程であり、絶縁接着層連続成形部８の方式としては、ダイコーター、コンマコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビヤコーター、同時ダイコーター、カーテンコーター、ドクターブレードコーター、スプレーコーター、スクリーン印刷等の方法がある。
【００３０】
導体箔の絶縁接着層積層面への絶縁接着剤２の濡れ性を向上させることで、絶縁接着層積層時の絶縁接着層／導体箔界面でのボイドの巻き込みを低減することが好ましい。その方法は次の２つの方法が有り、単独で行っても良いし、組み合わせても良い。
１．絶縁接着層を成形する前に、ロール状の導体箔１の塗工面にプラズマ処理、コロナ処理、エキシマ光洗浄処理を連続的に行うことで、絶縁接着剤２の導体箔塗工面への濡れ性を向上させる方法。
２．絶縁接着層連続成形部８を加熱することで、絶縁接着剤２を低粘度化し、導体箔の絶縁接着層連続成形面への濡れ性を向上させる方法。
【００３１】
＜硬化１工程＞
硬化１工程２３は、図１及び図２に示すように連続的に供給される導体箔上の絶縁接着層を、加熱することでＢステージ状態まで硬化させる工程であり、絶縁接着層を加熱する加熱炉８としては、熱風式、遠赤外線式、またはそれらの併用式である。
【００３２】
＜シート状裁断工程＞
シート状裁断工程は、導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体をシート状に加工する工程である。導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体５をシート状に裁断する裁断部１１の方式としては、回転鋸刃、ナイフ刃、シャー刃がある。また、Ｂステージ状態の絶縁接着層上にポリエチレンテレフタラート，ポリエチレン等の表面保護フィルムをラミネートしても良い。
【００３３】
＜金属ベース材積層工程＞
金属ベース材積層工程２５は、図１及び図２に示すようにシート状裁断肯定２４の後又は前に、絶縁接着層上に金属ベース材を積層し、積層体とする工程である。金属ベース材積層工程２５は、生産性の向上の観点から裁断前に行うことが望ましい（図２）。
【００３４】
＜硬化２工程＞
硬化２工程は、図３に示すように積層体を加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる工程であり、積層体７を加熱加圧板１３ａ、ｂにて加熱加圧することが好ましい。更に硬化工程における雰囲気を３０ｍｍＨｇ以下に減圧することがさらに好ましい。積層体７を同時に加熱加圧することで、溶融したＢステージ状態の絶縁接着剤が金属ベース材６表面を十分に濡らすことができる。また、積層体７を３０ｍｍＨｇ以下の減圧雰囲気下に置くことで、Ｂステージ状態の絶縁接着層表面と金属ベース材４界面の空気を脱気することができる。その結果、絶縁接着層の硬化反応終了後、Ｃステージ状態の絶縁接着層１５と金属ベース材６界面にボイドが無く、密着性が良好な基板を得ることができる。
【００３５】
無機フィラーの熱伝導率、耐電圧
Ｃステージ状態の絶縁接着層２ｂの伝熱は１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることがより好ましい。さらにＣステージ状態の絶縁接着層２ｂの耐電圧は、１．０ｋＶ以上であることが好ましく、より好ましくは２．０ｋＶ以上である。
【００３６】
絶縁接着層の厚み
Ｃステージ状態の絶縁接着層２ｂの厚みは、耐電圧及び放熱性特性の観点から、４０μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。４０μｍ以下であると所望の耐電圧値を得ることが困難となり、２５０μｍ以上であると熱抵抗が大きくなり、放熱特性が低下する。
【００３７】
他の発明である回路基板の製造方法は、上記の基板の製造方法によって製造された基板の導体箔に、導体パターンを形成するパターン形成方法と、パターン上に被膜を形成する被膜形成方法を有する回路基板の製造方法によって、金属ベース回路基板が製造される。
【００３８】
＜パターン形成方法＞
パターン形成方法は、基板上の導体箔上にスクリーン印刷法乃至は写真現像法でエッチングレジストを形成し、導体箔表面をマスクした後に、導体箔の一部を塩化第二鉄エッチング液、塩化第二銅エッチング、過酸化水素／硫酸エッチング液、アルカリエッチャント等で腐食溶解し、エッチングレジストを剥離して、導体パターンを形成する工程である。
【００３９】
＜被膜形成方法＞
被膜形成方法は、図は省略したが、絶縁接着層及び導体箔上１に図５に示す有機絶縁被膜１９を所望の電子部品接続用の開口部を持つように形成する工程であって、スクリーン印刷法又は写真現像法で作製することができる。
【００４０】
導体箔の材質
図１乃至４における導体箔１を構成する金属は、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス及びこれらの合金やクラッド箔である。電気伝導度、放熱性の面から銅が好ましい。また、絶縁接着層との密着性を向上させるために、絶縁接着層と接着面に、脱脂処理、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤等のプライマー処理等の表面処理を行うことが望ましい。
【００４１】
導体箔 表面粗さ
導体箔１の絶縁接着層との接着面の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）で０．１μｍ〜１５μｍが好ましい。あまりに粗いと絶縁接着層と十分な密着性を確保することが困難であり、あまりに密であると絶縁接着層界面でマイクボイドが発生し易くなり、耐電圧が低下する可能性がある。
【００４２】
導体箔の厚み
導体箔１の厚さは、金属ベース回路基板１７に対する要求特性により適宜変化するが、０．０１８ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましく、０．０３５ｍｍ〜０．１４ｍｍが特に好ましい。あまりに薄いと製造工程上のハンドリング時に発生する皺や折れに起因する不良が発生する。あまりに厚いと生産性が悪く。
【００４３】
金属ベース材
金属ベース材６を構成する金属は、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス及びこれらの合金が好ましく、放熱性、価格、軽量性、加工性の面でバランスが取れているという点でアルミニウムが好ましい。また、絶縁接着層との密着性を向上させるために、絶縁接着層と接着面に、アルマイト処理、脱脂処理、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤等のプライマー処理等の表面処理を行うことが好ましい。金属ベース材４の厚さは、金属ベース回路用基板１５に対する要求特性により適宜変化するが、０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上が特に好ましい。あまりに薄いと製造工程上のハンドリング時に発生する中間材料の皺や折れを生じやすくなり、あまりに厚いと必要以上に重量が増えるためである。
【００４４】
金属ベース材の表面粗さ
金属ベース材６の絶縁接着層との接着面の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）で０．１μｍ〜１５μｍが好ましい。あまりに薄いと絶縁接着層と十分な密着性が低下し、あまりに厚いと１５μｍであると絶縁接着層界面でマイクボイドが発生し易くなり、耐電圧が低下する可能性がある。
【００４５】
有機絶縁被膜
金属ベース回路基板１７の有機絶縁被膜１９には、電子部品接続用の開口部を持つもつことが好ましい。有機絶縁被膜は部品実装時の半田からの基板表面の保護等金属ベース回路基板の要求を満たすものであれば特に制限無く使用できる。ＬＥＤ等発光部品の輝度向上の為には、酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料を添加することができし、放熱性を向上させるためには、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム等の熱伝導率に優れた無機フィラーを添加しても良い。
【００４６】
硬化率
硬化率とは、未反応の絶縁接着剤が加熱硬化する時の発熱量を１００に対する加熱処理後の絶縁接着剤が加熱硬化する時の発熱量の割合である。なお発熱量はＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ＝示差走査熱量測定）によって測定した。
【００４７】
Ｂステージ状態
Ｂステージ状態とは、加熱処理によって進行させた、絶縁接着剤中のエポキシ樹脂と硬化剤及び硬化触媒の反応を途中で停止させた半硬化状態である。具体的には、常温（２５℃）で固体状態であり、高温（６０℃以上）で加熱すると再溶融する状態である。定量的には、硬化率の項で記述した硬化率が５〜８０％の状態である。また、Ｂステージ状態の反応率を調整することで、製造時の生産性を改善することができる。具体的には、硬化反応率を５０〜７０％にすることで、タックフリーなＢステージ状態の絶縁接着層表面を得ることができる。タックフリーであれば、保護フィルムを使用しなくても良く作業、コスト面から望ましい。
【００４８】
Ｃステージ状態
Ｃステージ状態とは絶縁接着剤中のエポキシ樹脂と硬化剤及び硬化触媒の反応がほぼ終了した、不溶、不融の状態である。具体的には、ＤＳＣにて加熱硬化した場合に、発熱がほとんど観察できない場合であり、硬化率の項で記述した硬化率が８０％の以上状態である。
【００４９】
反応開始温度
反応開始温度とは、絶縁接着剤をＤＳＣにて加熱硬化した場合に得られる、発熱曲線において、ベースラインと曲線の立ち上がりから引いた外挿線の交点から求めた温度である。
【００５０】
反応開始温度
Ｂステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度は６０℃以上であることが望ましい、反応開始温度が６０℃以下であると、作業環境によっては、金属ベース材積層〜硬化２工程間で硬化反応が進行し、硬化２工程において、溶融したＢステージ状態の絶縁接着剤が金属ベース材４表面を十分に濡らすことができなくなる。そのため、硬化反応終了後にＣステージ状態の絶縁接着層と金属ベース材４界面にボイドや剥離が発生し、耐電圧特性や密着性が低下する。
【実施例】
【００５１】
本発明は、金属ベース材、絶縁接着層及び導体箔を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する分散工程と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を積層する積層工程と、
導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程と、
導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体をシート状に裁断するシート状裁断工程と、
硬化工程後又は裁断工程後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程と、
積層体を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる硬化２工程と
を有する基板の製造方法である。
次に、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。
【００５２】
以下の実施例では、基板及び金属ベース回路基板を作製し、評価を実施した。
【００５３】
評価方法を示す。
＜耐電圧、銅箔引き剥がし強さ＞
耐電圧：基板の導体箔／金属ベース材間の印可開始電圧を０．５０ｋＶとし、２０秒ごとに０．２０ｋＶづつ昇圧した場合に、Ｃステージ状態の絶縁接着層が絶縁破壊しない最大の電圧。
銅箔引き剥がし強さ：基板の幅１０ｍｍの導体箔を５０ｍｍ／分で５０ｍｍ剥がした時の荷重の最低値。
＜熱伝導率＞
Ｃステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率は、基板から金属ベース材と導体箔を腐食溶解によって除去してＣステージ状態の絶縁接着層を取り出し、キセノンフラッシュ法（ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＬＦＡ ４４７ Ｎａｎｏｆｌａｓｈ）法にて評価した。
＜空隙率＞
空隙率とは以下の評価方法で算出する。基板から金属ベース材と導体箔を腐食溶解によって除去してＣステージ状態の絶縁接着層を取り出す。その後、１ｃｍ角のＣステージ状態の絶縁接着層表面を光学顕微鏡（１００倍）で表面観察を行い、ボイドの数と直径を観察し、下記式より算出する。
空隙率（％）＝（ボイドの体積／ Ｃステージ状態の絶縁接着層）×１００
＜最高温度＞
金属ベース回路基板にＬＥＤを実装し、電圧を印可した場合のＬＥＤ又は基板の最高温度。温度は赤外線サーモグラフィ（山武商会 ＦＬＩＲ ＳＣ６００）にて測定した。
【００５４】
（実施例１）
以下、本発明に係る実施例と比較例を示し、表１を具体的に説明する。
【表１】
Ａステージ状態の絶縁接着剤原料として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製ＥＰＩＣＬＯＮ−８２８）に対して、硬化剤としてフェノールノボラック（明和化成社製ＨＦ−４Ｍ）を等量比０．９になるように加えて、均粒子径が１．２μｍの破砕状粗粒子の酸化珪素（龍森社製Ａ−１）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化珪素（林化成社製ＳＱ−１０）を合わせて絶縁接着剤中５９体積％（粗粒子と微粒子は質量比が９：１）となるように配合し、エポキシ樹脂と硬化剤と無機フィラーの合計１００重量部に対して、イミダゾール系の硬化触媒を０．１重量部（四国化成社製 ２ＰＺ）、湿潤分散剤を０．０５重量部（楠本化成社製ディスパロン１８５０）、溶剤としてエチレングリコールモノブチルエーテルを７重量部（三協化学社製ブチルセロソルブ）、シランカップリング剤として３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラを２重量部（東レ・ダウコーニング社製Ｚ−６０２０）加えた。
【００５５】
ロール状の導体箔１４として、幅５００ｍｍ／厚さ７０μｍの銅箔を採用し、連続的に繰り出しながら、銅箔上にＡステージ状態の絶縁接着剤２をドクターブレードコーターにて幅４８０ｍｍ／厚み１００μｍに連続成形しながら、加熱硬化炉７にて連続的にＢステージ状態に硬化させた後、銅箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体をシート状に裁断した（幅５００ｍｍ／長さ５００ｍｍ）。この時の Ｂステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は９５℃であり、硬化率は６４％であった。
【００５６】
シート状に裁断した導体箔（銅箔）とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体３上に金属ベース材４として脱脂処理したアルミ板 厚み１．０ｍｍ／幅５００ｍｍ／長さ５００ｍｍを積層した後、減圧下２５ｍｍＨｇにて１９０℃／３ＭＰａで３時間加熱加圧処理を行い、基板１２を得た。
基板１２上の導体箔（銅箔）上にスクリーン印刷でエッチングレジストを形成し、塩化第二鉄エッチング液で導体箔を腐食溶解し、アルカリ水溶液でエッチングレジストを剥離し導体パターン１６とした。
【００５７】
写真現像法によって、有機絶縁被膜１７を形成し、金型により所望の大きさ（１０ｍｍ×４６０ｍｍ）に加工し金属ベース回路基板１５とした。次に、ＬＥＤを実装するため、導体パターン上にスクリーン印刷によって電子部品実装部に半田ペーストを印刷し、ＬＥＤ（日亜化学社製 ＮＥＳＷ４２５Ｃ）を積載した後、リフロー加熱を行った。
【００５８】
（実施例２）
アルミ板 厚み１．０ｍｍ／幅５００ｍｍ／長さ５００ｍｍを、銅箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体をシート状に裁断する前に積層した以外は実施例１と同様に作製した。
【００５９】
（実施例３）
大気圧（７６０ｍｍＨｇ）にて１９０℃／３ＭＰａで３時間加熱加圧処理を行った以外は実施例１と同様に作製した。
【００６０】
（実施例４）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製ＥＰＩＣＬＯＮ−８２８）１００重量部に対して、フェノキシ樹脂（東都化成製ＦＸ３１６）を７０重量部加えた以外は実施例１と同じにした。この時のＢステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は１１０℃、反応率は６３％であった。
【００６１】
（実施例５）
フェノールノボラック（明和化成社製ＨＦ−４Ｍ）１００重量部に対して、３−ドデシル無水コハク酸４０重量部を加えた以外は実施例１と同じにした。この時のＢステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は９０℃、反応率は６４％であった。
【００６２】
（比較例１）
絶縁接着剤を、加熱硬化炉７にて連続的にＢステージ状態に硬化させた後の硬化率が３％である以外は実施例１と同じにした。
【００６３】
（比較例２）
絶縁接着剤を、加熱硬化炉７にて連続的にＢステージ状態に硬化させた後の硬化率が８３％である以外は実施例１と同じにした。
【００６４】
（比較例３）
硬化剤としてトリエチレンテトラミン（東ソー社製ＴＥＴＡ）をもちいた以外は実施例１と同じにした。この時のＢステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は５２℃、反応率は６６％であった。
【００６５】
（比較例４）
均粒子径が１．２μｍの破砕状粗粒子の酸化珪素（龍森社製Ａ−１）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化珪素（林化成社製ＳＱ−１０）を合わせて絶縁接着剤中２５体積％（粗粒子と微粒子は質量比が９：１）となるように配合した以外は実施例１と同様にした。
【００６６】
実施例１〜５及び比較例１〜３の評価結果を表１を参照にしつつ説明する。実施例１〜５では耐電圧、銅箔引き剥がし強さとも良好な値を示した。また、ボイドの割合を表す空隙率も０．０１％以下であり、最高温度も低く放熱性は良好であった。したがって、本発明は絶縁接着層中にボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板の製造方法として好適である。
【００６７】
比較例１〜３では空隙率も１．２％以上であり、耐電圧、熱伝導率が悪く、放熱性も不十分であった。また、比較例４は熱伝導率が悪く、放熱性も不十分である。したがって、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板の製造方法として不適である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 導体箔
２ 絶縁接着剤
２ａ Ｂステージ状態の絶縁接着層
２ｂ Ｃステージ状態の絶縁接着層
５ 導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体
６ 金属ベース材
７ 積層体
８ 絶縁接着層連続成形部
９ 加熱炉
１０ ニップロール
１１ 裁断部
１３ａ、１３ｂ 加熱加圧板
１４ 基板
１７ 金属ベース回路基板
１９ 有機絶縁被膜
２１ 分散工程
２２ 積層工程
２３ 硬化１工程
２４ シート状裁断工程
２５ 金属ベース材積層工程
２６ 硬化２工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発熱電子部品実装用の基板の製造方法及び回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
品質が良く安価な基板及び金属ベース回路基板を効率良く製造する製造方法が求められており、例えば、金属ベースに絶縁層組成物を塗布し、金属ベース回路基板を製造する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、金属ベースに絶縁層を塗布する方法であるため、金属ベースが厚い場合はロールでの連続塗布が難しく、生産性が向上しないという問題があった。
【０００３】
また、金属基板上に接着シートと金属箔を配置し、一体化することで金属ベース回路基板を製造する方法が提案されている（特許文献２）。しかし、金属基板、接着シート、金属箔が何れも枚葉状のシートでの取り扱いであるため、生産性の面から不利であった。
【０００４】
また、絶縁接着剤の放熱性を向上させるために無機フィラーを多量に添加すると、絶縁接着剤の硬化後にボイドが残存し、耐電圧及び放熱性が低下する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８４０５号公報
【特許文献２】特開２００９−４９０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、絶縁接着層中にボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である発熱電子部品実装用の基板の製造方法及び回路基板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、
金属ベース材、絶縁接着層及び導体箔を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する分散工程と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を積層する積層工程と、
導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程と、
導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体をシート状に裁断するシート状裁断工程と、
硬化工程１後又は裁断工程後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程と、
積層体を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる硬化２工程と
を有する基板の製造方法である。
【０００８】
絶縁接着剤は、エポキシ樹脂及び無機フィラーであることが好ましい。
【０００９】
硬化１工程でのＢステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度は、６０℃以上２５０℃以下であることが好ましい。
【００１０】
硬化２工程でのＣステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率は、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましい。
【００１１】
他の発明は、上述の基板の製造方法によって製造された基板の導体箔に、導体パターンを形成するパターン形成方法と、パターン上に被膜を形成する被膜形成方法を有する回路基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、絶縁接着層中にボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板を効率良く生産する製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る基板の製造方法の積層工程、硬化１工程、シート状裁断工程、金属ベース材積層工程を示す模式図。
【図２】本発明に係る基板の製造方法の他の実施例を示す模式図。
【図３】本発明に係る基板の製造方法の硬化２工程を示す模式図。
【図４】本発明に係る基板の製造方法によって製造された基板の断面図。
【図５】本発明に係る回路基板の製造方法によって製造された回路基板の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１及至図５に基づいて本発明を詳細に解説する。
本発明の基板は、図１に示すように
金属ベース材６、絶縁接着層及び導体箔１を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤２の各組成物を均一に分散する分散工程２１と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔１の上に絶縁接着層を積層する積層工程２２と、
導体箔１上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程２３と、
導体箔１とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体７をシート状に裁断するシート状裁断工程２４と、
硬化工程２３後又は裁断工程２４後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程２５と、
積層体７を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層ａをＣステージ状態の絶縁接着層ｂにまで硬化させる硬化２工程２６と
を有する基板の製造方法である。
【００１５】
＜分散工程＞
分散工程は、湿潤分散剤を有する絶縁接着剤２の各組成物を均一に分散する工程であって、絶縁接着剤２を分散媒と分散層に分けて考えると、分散媒中に、分散相を均一に分散させる工程であって、例えば剪断力を主とする機械的な力によって、分散相を解砕しつつ分散媒中に練り込む過程と分散相表面を分散媒が濡らす過程である。分散工程は、分散相を分散媒が濡らす過程と、分散媒中の分散相が再凝集及び沈降せずに安定化する過程、具体的にはフィラーが再凝集、沈降しない過程を有するのが好ましい。
【００１６】
湿潤分散剤
分散工程には、湿潤分散剤を加えることで分散相表面へ濡れと安定性を向上させ、ボイドの低減を図ることができる。湿潤分散剤としては、分散相表面に配向し、分散媒中での十分な濡れ及び安定化を得ることができるものであり、具体的には、吸着基としてアミノ基、アマイド基、アミノアマイド基、リン酸、カルボキシル基等の酸基や塩基を持つ共重合体化合物がある。本分散工程には、表面調整剤、消泡剤、シランカップリング剤等と併用することが好ましい。
【００１７】
分散媒
分散媒は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化触媒、溶媒で構成されるのが好ましく、分散層は無機フィラーで構成されるのが好ましい。
【００１８】
エポキシ樹脂
分散媒におけるエポキシ樹脂は、発熱電子部品実装用のプリント配線板として必要な電気特性、導体箔や金属ベース材との密着性、耐熱性等を与えるものであり、具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂（クレゾールのボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等）、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂がある。この中でも、密着性、耐熱性、電気特性、柔軟性、コストを含めて特性のバランスが取れているビスフェノールＡ又はＦ型エポキシ樹脂が好ましく、これらの樹脂のうちエポキシ当量が４００以下であることがさらに好ましい。
【００１９】
エポキシ樹脂には、上述のエポキシ樹脂に加えてＢステージ状態の絶縁接着層の保存安定性及び加熱加圧工程での成形性を向上するために、高分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を添加しても良い。この場合のエポキシ当量、８００以上であることが好ましい。
【００２０】
エポキシ樹脂は単体で硬化触媒のみを用いて硬化反応させることができるし、さらに硬化剤を加えてもよい。硬化剤を加える場合は、エポキシ樹脂のエポキシ当量１に対して硬化剤の活性水素当量（または酸無水物当量）が０．０１〜３．０になるように配合することが望ましい。
【００２１】
硬化剤
分散媒における硬化剤は、エポキシ基と反応する活性水素化合物（アミノ基、カルボキシル基、水酸基、チオール基等を有する化合物）や酸無水物基を有する化合物であり、エポキシ基との反応開始温度の高い水酸基、カルボキシル基、酸無水物の一種類を有する化合物又はそれらを両方或いは全部有する物質を含むものが好ましい。
【００２２】
硬化剤は、Ｂステージ状態の絶縁接着層にハンドリング性を付与させる場合、硬化剤の主鎖中に柔軟性に優れる脂肪族環、脂肪族鎖、ポリアルキレングリコール等を有するものが好ましい。具体的には、３−ドデシル無水コハク酸、脂肪族二塩基酸ポリ無水物があげられる。
【００２３】
硬化触媒
分散媒における硬化触媒は、エポキシ基の自己重合反応、エポキシ基と活性水素化合物の付加反応、エポキシ基と酸無水物基との共重縮合反応を促進するものであり、反応開始温度を６０℃に制御できるものが好ましい。具体的には３級アミン、イミダゾール類、オニウム化合物のボロン塩がある。
【００２４】
溶剤
分散媒における溶剤は、エポキシ樹脂及び硬化剤と相溶するものであり、具体的にはエチレングリコールモノブチルエーテルがある。エポキシ樹脂、硬化剤、無機フィラーに対し１０重量部以下であることが好ましい。あまりに多いと、積層工程での減圧下でのマイクロボイドの除去が困難になる傾向にある。
【００２５】
分散相
分散相は、電気絶縁性で熱伝導性の良好な無機フィラーが好ましく、無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムがある。
【００２６】
無機フィラーの含有率としては、絶縁層の総体積に対して無機フィラーが３５体積％以上８０体積％以下であること望ましい。３５体積％以下であると必要な熱伝導率を得ることが困難であり、８０体積％を超えると高粘度になり絶縁接着層形成時にマイクロボイドが発生し易くなり、耐電圧、密着性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、無機フィラーによる増粘をさけ、マイクロボイドの発生を抑制するため２種以上の粒径の異なる無機フィラーを混合することが更に望ましい。
【００２７】
分散工程で用いる分散装置としては、分散相が解砕され分散媒中に練り込まれるのに十分な剪断力を与えるものであり、具体的には、ビーズミル、ニーダー、三本ロール、単軸混練押し出し機、二軸混練押し出し機、遊星式撹拌機の装置がある。
【００２８】
分散工程後に、真空、超音波、遠心力、振動、加熱等の手法を単一又は複数組み合わせて、更にボイドを低減することが好ましい。
【００２９】
＜積層工程＞
この工程はロール状の導体箔１を繰り出しながら、導体箔上に絶縁接着層を積層する工程であり、絶縁接着層連続成形部８の方式としては、ダイコーター、コンマコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビヤコーター、同時ダイコーター、カーテンコーター、ドクターブレードコーター、スプレーコーター、スクリーン印刷等の方法がある。
【００３０】
導体箔の絶縁接着層積層面への絶縁接着剤２の濡れ性を向上させることで、絶縁接着層積層時の絶縁接着層／導体箔界面でのボイドの巻き込みを低減することが好ましい。その方法は次の２つの方法が有り、単独で行っても良いし、組み合わせても良い。
１．絶縁接着層を成形する前に、ロール状の導体箔１の塗工面にプラズマ処理、コロナ処理、エキシマ光洗浄処理を連続的に行うことで、絶縁接着剤２の導体箔塗工面への濡れ性を向上させる方法。
２．絶縁接着層連続成形部８を加熱することで、絶縁接着剤２を低粘度化し、導体箔の絶縁接着層連続成形面への濡れ性を向上させる方法。
【００３１】
＜硬化１工程＞
硬化１工程２３は、図１及び図２に示すように連続的に供給される導体箔上の絶縁接着層を、加熱することでＢステージ状態まで硬化させる工程であり、絶縁接着層を加熱する加熱炉８としては、熱風式、遠赤外線式、またはそれらの併用式である。
【００３２】
＜シート状裁断工程＞
シート状裁断工程は、導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体をシート状に加工する工程である。導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体５をシート状に裁断する裁断部１１の方式としては、回転鋸刃、ナイフ刃、シャー刃がある。また、Ｂステージ状態の絶縁接着層上にポリエチレンテレフタラート，ポリエチレン等の表面保護フィルムをラミネートしても良い。
【００３３】
＜金属ベース材積層工程＞
金属ベース材積層工程２５は、図１及び図２に示すようにシート状裁断肯定２４の後又は前に、絶縁接着層上に金属ベース材を積層し、積層体とする工程である。金属ベース材積層工程２５は、生産性の向上の観点から裁断前に行うことが望ましい（図２）。
【００３４】
＜硬化２工程＞
硬化２工程は、図３に示すように積層体を加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる工程であり、積層体７を加熱加圧板１３ａ、ｂにて加熱加圧することが好ましい。更に硬化工程における雰囲気を３０ｍｍＨｇ以下に減圧することがさらに好ましい。積層体７を同時に加熱加圧することで、溶融したＢステージ状態の絶縁接着剤が金属ベース材６表面を十分に濡らすことができる。また、積層体７を３０ｍｍＨｇ以下の減圧雰囲気下に置くことで、Ｂステージ状態の絶縁接着層表面と金属ベース材４界面の空気を脱気することができる。その結果、絶縁接着層の硬化反応終了後、Ｃステージ状態の絶縁接着層１５と金属ベース材６界面にボイドが無く、密着性が良好な基板を得ることができる。
【００３５】
無機フィラーの熱伝導率、耐電圧
Ｃステージ状態の絶縁接着層２ｂの伝熱は１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることがより好ましい。さらにＣステージ状態の絶縁接着層２ｂの耐電圧は、１．０ｋＶ以上であることが好ましく、より好ましくは２．０ｋＶ以上である。
【００３６】
絶縁接着層の厚み
Ｃステージ状態の絶縁接着層２ｂの厚みは、耐電圧及び放熱性特性の観点から、４０μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。４０μｍ以下であると所望の耐電圧値を得ることが困難となり、２５０μｍ以上であると熱抵抗が大きくなり、放熱特性が低下する。
【００３７】
他の発明である回路基板の製造方法は、上記の基板の製造方法によって製造された基板の導体箔に、導体パターンを形成するパターン形成方法と、パターン上に被膜を形成する被膜形成方法を有する回路基板の製造方法によって、金属ベース回路基板が製造される。
【００３８】
＜パターン形成方法＞
パターン形成方法は、基板上の導体箔上にスクリーン印刷法乃至は写真現像法でエッチングレジストを形成し、導体箔表面をマスクした後に、導体箔の一部を塩化第二鉄エッチング液、塩化第二銅エッチング、過酸化水素／硫酸エッチング液、アルカリエッチャント等で腐食溶解し、エッチングレジストを剥離して、導体パターンを形成する工程である。
【００３９】
＜被膜形成方法＞
被膜形成方法は、図は省略したが、絶縁接着層及び導体箔上１に図５に示す有機絶縁被膜１９を所望の電子部品接続用の開口部を持つように形成する工程であって、スクリーン印刷法又は写真現像法で作製することができる。
【００４０】
導体箔の材質
図１乃至４における導体箔１を構成する金属は、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス及びこれらの合金やクラッド箔である。電気伝導度、放熱性の面から銅が好ましい。また、絶縁接着層との密着性を向上させるために、絶縁接着層と接着面に、脱脂処理、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤等のプライマー処理等の表面処理を行うことが望ましい。
【００４１】
導体箔 表面粗さ
導体箔１の絶縁接着層との接着面の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）で０．１μｍ〜１５μｍが好ましい。あまりに粗いと絶縁接着層と十分な密着性を確保することが困難であり、あまりに密であると絶縁接着層界面でマイクボイドが発生し易くなり、耐電圧が低下する可能性がある。
【００４２】
導体箔の厚み
導体箔１の厚さは、金属ベース回路基板１７に対する要求特性により適宜変化するが、０．０１８ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましく、０．０３５ｍｍ〜０．１４ｍｍが特に好ましい。あまりに薄いと製造工程上のハンドリング時に発生する皺や折れに起因する不良が発生する。あまりに厚いと生産性が悪く。
【００４３】
金属ベース材
金属ベース材６を構成する金属は、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス及びこれらの合金が好ましく、放熱性、価格、軽量性、加工性の面でバランスが取れているという点でアルミニウムが好ましい。また、絶縁接着層との密着性を向上させるために、絶縁接着層と接着面に、アルマイト処理、脱脂処理、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤等のプライマー処理等の表面処理を行うことが好ましい。金属ベース材４の厚さは、金属ベース回路用基板１５に対する要求特性により適宜変化するが、０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上が特に好ましい。あまりに薄いと製造工程上のハンドリング時に発生する中間材料の皺や折れを生じやすくなり、あまりに厚いと必要以上に重量が増えるためである。
【００４４】
金属ベース材の表面粗さ
金属ベース材６の絶縁接着層との接着面の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）で０．１μｍ〜１５μｍが好ましい。あまりに薄いと絶縁接着層と十分な密着性が低下し、あまりに厚いと１５μｍであると絶縁接着層界面でマイクボイドが発生し易くなり、耐電圧が低下する可能性がある。
【００４５】
有機絶縁被膜
金属ベース回路基板１７の有機絶縁被膜１９には、電子部品接続用の開口部を持つもつことが好ましい。有機絶縁被膜は部品実装時の半田からの基板表面の保護等金属ベース回路基板の要求を満たすものであれば特に制限無く使用できる。ＬＥＤ等発光部品の輝度向上の為には、酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料を添加することができし、放熱性を向上させるためには、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム等の熱伝導率に優れた無機フィラーを添加しても良い。
【００４６】
硬化率
硬化率とは、未反応の絶縁接着剤が加熱硬化する時の発熱量を１００に対する加熱処理後の絶縁接着剤が加熱硬化する時の発熱量の割合である。なお発熱量はＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ＝示差走査熱量測定）によって測定した。
【００４７】
Ｂステージ状態
Ｂステージ状態とは、加熱処理によって進行させた、絶縁接着剤中のエポキシ樹脂と硬化剤及び硬化触媒の反応を途中で停止させた半硬化状態である。具体的には、常温（２５℃）で固体状態であり、高温（６０℃以上）で加熱すると再溶融する状態である。定量的には、硬化率の項で記述した硬化率が５〜８０％の状態である。また、Ｂステージ状態の反応率を調整することで、製造時の生産性を改善することができる。具体的には、硬化反応率を５０〜７０％にすることで、タックフリーなＢステージ状態の絶縁接着層表面を得ることができる。タックフリーであれば、保護フィルムを使用しなくても良く作業、コスト面から望ましい。
【００４８】
Ｃステージ状態
Ｃステージ状態とは絶縁接着剤中のエポキシ樹脂と硬化剤及び硬化触媒の反応がほぼ終了した、不溶、不融の状態である。具体的には、ＤＳＣにて加熱硬化した場合に、発熱がほとんど観察できない場合であり、硬化率の項で記述した硬化率が８０％の以上状態である。
【００４９】
反応開始温度
反応開始温度とは、絶縁接着剤をＤＳＣにて加熱硬化した場合に得られる、発熱曲線において、ベースラインと曲線の立ち上がりから引いた外挿線の交点から求めた温度である。
【００５０】
反応開始温度
Ｂステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度は６０℃以上であることが望ましい、反応開始温度が６０℃以下であると、作業環境によっては、金属ベース材積層〜硬化２工程間で硬化反応が進行し、硬化２工程において、溶融したＢステージ状態の絶縁接着剤が金属ベース材４表面を十分に濡らすことができなくなる。そのため、硬化反応終了後にＣステージ状態の絶縁接着層と金属ベース材４界面にボイドや剥離が発生し、耐電圧特性や密着性が低下する。
【実施例】
【００５１】
本発明は、金属ベース材、絶縁接着層及び導体箔を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する分散工程と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を積層する積層工程と、
導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程と、
導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体をシート状に裁断するシート状裁断工程と、
硬化工程後又は裁断工程後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程と、
積層体を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる硬化２工程と
を有する基板の製造方法である。
次に、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。
【００５２】
以下の実施例では、基板及び金属ベース回路基板を作製し、評価を実施した。
【００５３】
評価方法を示す。
＜耐電圧、銅箔引き剥がし強さ＞
耐電圧：基板の導体箔／金属ベース材間の印可開始電圧を０．５０ｋＶとし、２０秒ごとに０．２０ｋＶづつ昇圧した場合に、Ｃステージ状態の絶縁接着層が絶縁破壊しない最大の電圧。
銅箔引き剥がし強さ：基板の幅１０ｍｍの導体箔を５０ｍｍ／分で５０ｍｍ剥がした時の荷重の最低値。
＜熱伝導率＞
Ｃステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率は、基板から金属ベース材と導体箔を腐食溶解によって除去してＣステージ状態の絶縁接着層を取り出し、キセノンフラッシュ法（ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＬＦＡ ４４７ Ｎａｎｏｆｌａｓｈ）法にて評価した。
＜空隙率＞
空隙率とは以下の評価方法で算出する。基板から金属ベース材と導体箔を腐食溶解によって除去してＣステージ状態の絶縁接着層を取り出す。その後、１ｃｍ角のＣステージ状態の絶縁接着層表面を光学顕微鏡（１００倍）で表面観察を行い、ボイドの数と直径を観察し、下記式より算出する。
空隙率（％）＝（ボイドの体積／ Ｃステージ状態の絶縁接着層）×１００
＜最高温度＞
金属ベース回路基板にＬＥＤを実装し、電圧を印可した場合のＬＥＤ又は基板の最高温度。温度は赤外線サーモグラフィ（山武商会 ＦＬＩＲ ＳＣ６００）にて測定した。
【００５４】
（実施例１）
以下、本発明に係る実施例と比較例を示し、表１を具体的に説明する。
【表１】
Ａステージ状態の絶縁接着剤原料として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製ＥＰＩＣＬＯＮ−８２８）に対して、硬化剤としてフェノールノボラック（明和化成社製ＨＦ−４Ｍ）を等量比０．９になるように加えて、均粒子径が１．２μｍの破砕状粗粒子の酸化珪素（龍森社製Ａ−１）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化珪素（林化成社製ＳＱ−１０）を合わせて絶縁接着剤中５９体積％（粗粒子と微粒子は質量比が９：１）となるように配合し、エポキシ樹脂と硬化剤と無機フィラーの合計１００重量部に対して、イミダゾール系の硬化触媒を０．１重量部（四国化成社製 ２ＰＺ）、湿潤分散剤を０．０５重量部（楠本化成社製ディスパロン１８５０）、溶剤としてエチレングリコールモノブチルエーテルを７重量部（三協化学社製ブチルセロソルブ）、シランカップリング剤として３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラを２重量部（東レ・ダウコーニング社製Ｚ−６０２０）加えた。
【００５５】
ロール状の導体箔１４として、幅５００ｍｍ／厚さ７０μｍの銅箔を採用し、連続的に繰り出しながら、銅箔上にＡステージ状態の絶縁接着剤２をドクターブレードコーターにて幅４８０ｍｍ／厚み１００μｍに連続成形しながら、加熱硬化炉７にて連続的にＢステージ状態に硬化させた後、銅箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体をシート状に裁断した（幅５００ｍｍ／長さ５００ｍｍ）。この時の Ｂステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は９５℃であり、硬化率は６４％であった。
【００５６】
シート状に裁断した導体箔（銅箔）とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体３上に金属ベース材４として脱脂処理したアルミ板 厚み１．０ｍｍ／幅５００ｍｍ／長さ５００ｍｍを積層した後、減圧下２５ｍｍＨｇにて１９０℃／３ＭＰａで３時間加熱加圧処理を行い、基板１２を得た。
基板１２上の導体箔（銅箔）上にスクリーン印刷でエッチングレジストを形成し、塩化第二鉄エッチング液で導体箔を腐食溶解し、アルカリ水溶液でエッチングレジストを剥離し導体パターン１６とした。
【００５７】
写真現像法によって、有機絶縁被膜１７を形成し、金型により所望の大きさ（１０ｍｍ×４６０ｍｍ）に加工し金属ベース回路基板１５とした。次に、ＬＥＤを実装するため、導体パターン上にスクリーン印刷によって電子部品実装部に半田ペーストを印刷し、ＬＥＤ（日亜化学社製 ＮＥＳＷ４２５Ｃ）を積載した後、リフロー加熱を行った。
【００５８】
（実施例２）
アルミ板 厚み１．０ｍｍ／幅５００ｍｍ／長さ５００ｍｍを、銅箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体をシート状に裁断する前に積層した以外は実施例１と同様に作製した。
【００５９】
（実施例３）
大気圧（７６０ｍｍＨｇ）にて１９０℃／３ＭＰａで３時間加熱加圧処理を行った以外は実施例１と同様に作製した。
【００６０】
（実施例４）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製ＥＰＩＣＬＯＮ−８２８）１００重量部に対して、フェノキシ樹脂（東都化成製ＦＸ３１６）を７０重量部加えた以外は実施例１と同じにした。この時のＢステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は１１０℃、反応率は６３％であった。
【００６１】
（実施例５）
フェノールノボラック（明和化成社製ＨＦ−４Ｍ）１００重量部に対して、３−ドデシル無水コハク酸４０重量部を加えた以外は実施例１と同じにした。この時のＢステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は９０℃、反応率は６４％であった。
【００６２】
（比較例１）
絶縁接着剤を、加熱硬化炉７にて連続的にＢステージ状態に硬化させた後の硬化率が３％である以外は実施例１と同じにした。
【００６３】
（比較例２）
絶縁接着剤を、加熱硬化炉７にて連続的にＢステージ状態に硬化させた後の硬化率が８３％である以外は実施例１と同じにした。
【００６４】
（比較例３）
硬化剤としてトリエチレンテトラミン（東ソー社製ＴＥＴＡ）をもちいた以外は実施例１と同じにした。この時のＢステージ状態の絶縁接着層の反応開始温度は５２℃、反応率は６６％であった。
【００６５】
（比較例４）
均粒子径が１．２μｍの破砕状粗粒子の酸化珪素（龍森社製Ａ−１）と平均粒子径が１０μｍである破砕状粗粒子の酸化珪素（林化成社製ＳＱ−１０）を合わせて絶縁接着剤中２５体積％（粗粒子と微粒子は質量比が９：１）となるように配合した以外は実施例１と同様にした。
【００６６】
実施例１〜５及び比較例１〜３の評価結果を表１を参照にしつつ説明する。実施例１〜５では耐電圧、銅箔引き剥がし強さとも良好な値を示した。また、ボイドの割合を表す空隙率も０．０１％以下であり、最高温度も低く放熱性は良好であった。したがって、本発明は絶縁接着層中にボイドが残存しない、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板の製造方法として好適である。
【００６７】
比較例１〜３では空隙率も１．２％以上であり、耐電圧、熱伝導率が悪く、放熱性も不十分であった。また、比較例４は熱伝導率が悪く、放熱性も不十分である。したがって、高品質且つ高放熱である基板及び金属ベース回路基板の製造方法として不適である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 導体箔
２ 絶縁接着剤
２ａ Ｂステージ状態の絶縁接着層
２ｂ Ｃステージ状態の絶縁接着層
５ 導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との複合体
６ 金属ベース材
７ 積層体
８ 絶縁接着層連続成形部
９ 加熱炉
１０ ニップロール
１１ 裁断部
１３ａ、１３ｂ 加熱加圧板
１４ 基板
１７ 金属ベース回路基板
１９ 有機絶縁被膜
２１ 分散工程
２２ 積層工程
２３ 硬化１工程
２４ シート状裁断工程
２５ 金属ベース材積層工程
２６ 硬化２工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベース材、絶縁接着層及び導体箔を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する分散工程と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を積層する積層工程と、
導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程と、
導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体をシート状に裁断するシート状裁断工程と、
硬化工程後又は裁断工程後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程と、
積層体を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる硬化２工程と
を有する基板の製造方法。
【請求項２】
絶縁接着剤がエポキシ樹脂及び無機フィラーを有する請求項１記載の基板の製造方法。
【請求項３】
硬化１工程でのＢステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度が６０℃以上２５０℃以下である請求項１又は２に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
硬化２工程でのＣステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の基板の製造方法によって製造された基板の導体箔に、導体パターンを形成するパターン形成方法と、パターン上に被膜を形成する被膜形成方法を有する回路基板の製造方法。
【請求項１】
金属ベース材、絶縁接着層及び導体箔を有する基板の製造方法であり、
湿潤分散剤を有する絶縁接着剤の各組成物を均一に分散する分散工程と、
ロール状である導体箔を繰り出しながら、前記導体箔上に絶縁接着層を積層する積層工程と、
導体箔上の絶縁接着層を加熱することで、Ｂステージ状態まで硬化させる硬化１工程と、
導体箔とＢステージ状態の絶縁接着層との積層体をシート状に裁断するシート状裁断工程と、
硬化工程後又は裁断工程後の絶縁接着層に金属ベース材を積層する金属ベース材積層工程と、
積層体を温度範囲７０℃以上２６０℃以下、圧力範囲０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の条件で加熱加圧することで、Ｂステージ状態の絶縁接着層をＣステージ状態にまで硬化させる硬化２工程と
を有する基板の製造方法。
【請求項２】
絶縁接着剤がエポキシ樹脂及び無機フィラーを有する請求項１記載の基板の製造方法。
【請求項３】
硬化１工程でのＢステージ状態の絶縁接着剤の反応開始温度が６０℃以上２５０℃以下である請求項１又は２に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
硬化２工程でのＣステージ状態の絶縁接着層の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の基板の製造方法によって製造された基板の導体箔に、導体パターンを形成するパターン形成方法と、パターン上に被膜を形成する被膜形成方法を有する回路基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３８７２９（Ｐ２０１１−２３８７２９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０８０５１（Ｐ２０１０−１０８０５１）
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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