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技術 銅張積層板の製造方法

出願人 日本タングステン株式会社
発明者 折田昂優祝迫恭上野祐貢
出願日 2018年8月6日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2018-147941
公開日 2020年2月13日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-023070
状態 特許登録済
技術分野 積層体(2) プリント板の材料
主要キーワード 実装用プリント基板 加熱加圧接合 高熱伝導基板 接合形態 真空加圧 半導体リレー 溶液滴 絶縁塗料
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年2月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

高い放熱性を有する銅張積層板の製造方法を提供する。

解決手段

オルガノポリシロキサンマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料銅箔1上に塗布し、銅箔1上で絶縁塗料を乾燥処理し、乾燥処理された絶縁塗料よりなる絶縁層2上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布し、絶縁層2上で接合塗料を乾燥処理し、乾燥処理された接合塗料よりなる接合層3と基板4とを加熱および加圧した状態で接合することにより、絶縁層2が銅層1と基板4にそれぞれ直接接合されている、銅張積層板とする。

概要

背景

銅張積層板は、回路パターン形成のための銅箔を表面に有し、この銅箔にエッチング等の手段によってパターンを形成して使用されるものである。
かかる銅張積層板として本発明者らは特許文献1において、「銅層白色層接着層および熱伝導率が200W/m・K以上の高熱伝導基板をこの順に有し、前記白色層がオルガノポリシロキサンマトリックス中に、BN、ZrO2、SiO2、CaF2、ダイヤモンドのうちいずれか1種または2種以上のフィラーを有する組成であり、前記接着層が熱硬化性樹脂である銅張積層板」を開示した。

この特許文献1の銅張積層板は、エッチングにより銅層が除去されて露出する白色層が可視光および紫外光に対して高い反射率を有し、紫外光耐性耐熱性にも優れていることから、発光ダイオードLED)実装用プリント基板に特に好適である。
しかし、この特許文献1の銅張積層板は、白色層と高熱伝導基板との間に熱硬化性樹脂である接着層(典型的にはエポキシ樹脂層)を有することから、銅層および白色層から高熱伝導基板への放熱性が十分とは言えなかった。

概要

高い放熱性を有する銅張積層板の製造方法を提供する。オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を銅箔1上に塗布し、銅箔1上で絶縁塗料を乾燥処理し、乾燥処理された絶縁塗料よりなる絶縁層2上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布し、絶縁層2上で接合塗料を乾燥処理し、乾燥処理された接合塗料よりなる接合層3と基板4とを加熱および加圧した状態で接合することにより、絶縁層2が銅層1と基板4にそれぞれ直接接合されている、銅張積層板とする。

目的

本発明が解決しようとする課題は、高い放熱性を有する銅張積層板とその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

銅層絶縁層および基板をこの順に有し、前記絶縁層は、オルガノポリシロキサンマトリックス中に無機フィラーが分散した組織を有し、前記絶縁層が前記銅層と前記基板にそれぞれ直接接合されている、銅張積層板

請求項2

前記絶縁層と前記基板との接合界面または前記絶縁層と前記銅層との接合界面の少なくとも一部が、無機フィラーを含まない前記絶縁層で構成されている、請求項1に記載の銅張積層板。

請求項3

前記無機フィラーが、BN、ZrO2、Al2O3、SiO2、CaF2、MgF2、ダイヤモンドのいずれか1種または2種以上である、請求項1または2に記載の銅張積層板。

請求項4

前記無機フィラーが、AlN、ダイヤモンド、SiC、c−BNのいずれか1種または2種以上であり、前記基板が150W/m・K以上の熱伝導率を有する、請求項1または2に記載の銅張積層板。

請求項5

オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料銅箔上に塗布する工程と、前記銅箔上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と基板とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。

請求項6

オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を基板上に塗布する工程と、前記基板上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と銅箔とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、パワー半導体半導体リレー発光ダイオードLED)等を実装するためのプリント基板として好適に使用される銅張積層板とその製造方法に関する。

背景技術

0002

銅張積層板は、回路パターン形成のための銅箔を表面に有し、この銅箔にエッチング等の手段によってパターンを形成して使用されるものである。
かかる銅張積層板として本発明者らは特許文献1において、「銅層白色層接着層および熱伝導率が200W/m・K以上の高熱伝導基板をこの順に有し、前記白色層がオルガノポリシロキサンマトリックス中に、BN、ZrO2、SiO2、CaF2、ダイヤモンドのうちいずれか1種または2種以上のフィラーを有する組成であり、前記接着層が熱硬化性樹脂である銅張積層板」を開示した。

0003

この特許文献1の銅張積層板は、エッチングにより銅層が除去されて露出する白色層が可視光および紫外光に対して高い反射率を有し、紫外光耐性耐熱性にも優れていることから、発光ダイオード(LED)実装用プリント基板に特に好適である。
しかし、この特許文献1の銅張積層板は、白色層と高熱伝導基板との間に熱硬化性樹脂である接着層(典型的にはエポキシ樹脂層)を有することから、銅層および白色層から高熱伝導基板への放熱性が十分とは言えなかった。

先行技術

0004

特許第6089144号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明が解決しようとする課題は、高い放熱性を有する銅張積層板とその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明によれば、次の(1)ないし(4)の銅張積層板と、(5)ないし(6)の銅張積層板の製造方法が提供される。
(1)
銅層、絶縁層および基板をこの順に有し、
前記絶縁層は、オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散した組織を有し、
前記絶縁層が前記銅層と前記基板にそれぞれ直接接合されている、銅張積層板。
(2)
前記絶縁層と前記基板との接合界面または前記絶縁層と前記銅層との接合界面の少なくとも一部が、無機フィラーを含まない前記絶縁層で構成されている、(1)に記載の銅張積層板。
(3)
前記無機フィラーが、BN、ZrO2、Al2O3、SiO2、CaF2、MgF2、ダイヤモンドのいずれか1種または2種以上である、(1)または(2)に記載の銅張積層板。
(4)
前記無機フィラーが、AlN、ダイヤモンド、SiC、c−BNのいずれか1種または2種以上であり、
前記基板が150W/m・K以上の熱伝導率を有する、(1)または(2)に記載の銅張積層板。
(5)
オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を銅箔上に塗布する工程と、
前記銅箔上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、
前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と基板とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。
(6)
オルガノポリシロキサンのマトリックス中に無機フィラーが分散された絶縁塗料を基板上に塗布する工程と、
前記基板上で前記絶縁塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記絶縁塗料よりなる絶縁層上にオルガノポリシロキサンよりなる接合塗料を塗布する工程と、
前記絶縁層上で前記接合塗料を乾燥処理する工程と、
乾燥処理された前記接合塗料よりなる接合層と銅箔とを加熱および加圧した状態で接合する工程と、をこの順に含む、銅張積層板の製造方法。

発明の効果

0007

本発明の銅張積層板によれば、絶縁層が銅層と基板にそれぞれ直接接合されているので、高い放熱性を実現できる。
また、本発明の銅張積層板の製造方法によれば、絶縁層が銅層と基板にそれぞれ直接接合された本発明の銅張積層板を容易に製造することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の銅張積層板の製造方法の一実施形態を示す模式図。
本発明の銅張積層板の製造方法の他の実施形態を示す模式図。
本発明の一実施例である銅張積層板の断面写真
本発明の他の実施例である銅張積層板の断面写真。

0009

図1に、本発明の銅張積層板の製造方法の一実施形態を模式的に示している。

0010

この実施形態では、まず、オルガノポリシロキサンを有機溶媒にて希釈し無機フィラーを分散させ、絶縁塗料を得る。この際、有機溶媒は塗料の塗布方法に合わせて適した粘度となる量を添加する。場合によっては有機溶媒の添加はなくてもよい。

0011

次に、銅箔1上に絶縁塗料を乾燥状態で例えば20〜150μmの厚みとなるよう塗布し、乾燥させて有機溶媒を揮発させ、絶縁層2を銅箔1上に形成する。絶縁塗料の塗布方法(コーティング方法)は、ディップコート法スクリーン印刷法溶液滴下法、印刷法ロール・ツー・ロール法スピンコート法転写法バーコート法スキージ法インクジェット法などが挙げられるが、絶縁塗料を塗布できれば塗布方法は限定されない。乾燥する温度は20〜110℃であることが好ましく、より好ましくは70〜100℃である。

0012

乾燥させた絶縁層2上にオルガノポリシロキサンよりなる(オルガノポリシロキサンを有機溶媒にて希釈してなる)接合塗料を乾燥状態で例えば0.1〜20μmの厚みになるよう塗布し、乾燥させてオルガノポリシロキサンよりなる接合層3を絶縁層2上に形成する。この接合層3を構成するオルガノポリシロキサンは、絶縁層2のマトリックスを構成するオルガノポリシロキサンと同成分であることが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。また、接合塗料の塗布方法(コーティング方法)は、ディップコート法、スクリーン印刷法、溶液滴下法、印刷法、ロール・ツー・ロール法、スピンコート法、転写法、バーコート法、スキージ法、インクジェット法などが挙げられるが、接合塗料を薄く塗布できれば塗布方法は限定されない。乾燥する温度は20〜110℃であることが好ましく、より好ましくは70〜100℃である。

0013

このように絶縁層2および接合層3が順に形成された銅箔1上に接合したい基板4を置き、真空加圧加熱装置を用いて加熱および加圧した状態で接合(積層)すると、絶縁層2が銅箔1(銅層)と基板4にそれぞれ直接接合されている、本発明の銅張積層板が得られる。すなわち、接合層3はオルガノポリシロキサンよりなり、絶縁層2のマトリックスもオルガノポリシロキサンよりなるので、前述の加熱加圧接合により接合層3が絶縁層2に吸収されて、接合層3と絶縁層2が混然一体となった絶縁層2’(図1(b)参照)となり、その結果、絶縁層2が基板4に直接接合されることになる。一方、絶縁層2は銅箔1上に塗布および乾燥により形成されているので、両者は直接接合されている。

0014

この加熱加圧接合は2段階で行うことができる。まず第1段階として、真空雰囲気にて90〜155℃の温度で20〜60分加熱する。その際に加える圧力は例えば2MPa以下である。好ましくは100〜140℃の温度で1MPa程度の圧力を加える。次に第2段階として、170℃〜250℃の温度で30〜120分加熱する。その際に加える圧力は例えば2〜7MPaである。好ましくは175〜200℃の温度で3〜5MPaの圧力を加える。その後任意の冷却速度にて冷却する。なお、第2段階において160℃以上の温度で真空雰囲気から大気圧に戻すとより密着性の良好な銅張積層板を得ることができるが、真空雰囲気のまま昇温を続けても構わない。また、加熱加圧接合は2段階でなく1段階で行うこともできる。

0015

図2に、本発明の銅張積層板の製造方法の他の実施形態を模式的に示している。図1の実施形態では銅箔1上に絶縁層2および接合層3を形成し、この銅箔1上の接合層3と基板4とを加熱加圧接合するようにしたが、図2に示すように、基板4上に絶縁層2および接合層3を形成し、この基板4上の接合層3と銅箔1とを加熱加圧接合するようにしてもよい。この図2の製造方法によっても、絶縁層2が銅箔1(銅層)と基板4にそれぞれ直接接合されている、本発明の銅張積層板が得られる。すなわち、接合層3はオルガノポリシロキサンよりなり、絶縁層2のマトリックスもオルガノポリシロキサンよりなるので、前述の加熱加圧接合により接合層3が絶縁層2に吸収されて、接合層3と絶縁層2が混然一体となった絶縁層2’(図2(b)参照)となり、その結果、絶縁層2が銅箔1に直接接合されることになる。一方、絶縁層2は基板4上に塗布および乾燥により形成されているので、両者は直接接合されている。

0016

ここで、絶縁層2に分散させる無機フィラーは、所望の特性に応じて適宜選択することができる。例えば、特許文献1と同様に可視光および紫外光に対する高い反射率を得たい場合には、無機フィラーは、BN、ZrO2、Al2O3、SiO2、CaF2、MgF2、ダイヤモンドのいずれか1種または2種以上とすることができる。一方、高い熱伝導率(放熱性)を得たい場合には、AlN、ダイヤモンド、SiC、c−BNのいずれか1種または2種以上とすることができる。またこの場合、基板4は150W/m・K以上の熱伝導率を有するものとすることが好ましい。150W/m・K以上の熱伝導率を有する基板としては、アルミニウム、銅、銀、タングステン炭素カーボングラファイト炭素繊維カーボンナノチューブを含む。))、ダイヤモンドの単体または混合体などが挙げられる。なお、絶縁層2中の無機フィラーの割合は、例えば10〜85体積%とすることができる。

0017

図3および図4に、図1の製造方法により製造した銅張積層板の断面写真を示している。図3の銅張積層板(以下「実施例1」という。)、図4の銅張積層板(以下「実施例2」という。)ともに、基板4はアルミニウム基板とし、絶縁層2中に分散させる無機フィラーはZrO2粉末とし、絶縁層2中に最終的な乾燥処理後に約60体積%の割合となるように調整し、分散させた。また、絶縁層2上に形成する接合層3(図1(a)参照)の厚みは、実施例1は約5μm、実施例2は約15μmとした。

0018

図3および図4より、実施例1、2ともに、絶縁層2が銅層1と基板2にそれぞれ直接接合されていることが確認された。また、実施例1、2において、絶縁層2と基板4との接合界面に注目すると、接合層3(図1(a)参照)の厚みが比較的薄い実施例1では、絶縁層2と基板4との接合界面の一部が無機フィラーを含まない絶縁層2aで構成されていた。一方、接合層3(図1(a)参照)の厚みが比較的厚い実施例2では、絶縁層2と基板4との接合界面のほぼ全部が無機フィラーを含まない絶縁層2aで構成されていた。
なお、図1の製造方法では絶縁層2上に接合層3を形成するが、前述のとおり加熱加圧接合により接合層3が絶縁層2に吸収されて混然一体となる。すなわち、図3および図4において絶縁層2と基板4との接合界面に表れている無機フィラーを含まない絶縁層2aは、前述の加熱加圧接合により接合層3と絶縁層2が混然一体となった絶縁層2’(図2(b)参照)の一部であり、本発明において「直接接合されている」とは、このような接合形態を含む概念である。

実施例

0019

また、本発明において、「銅箔上」、「絶縁層上」、「基板上」とは、上下の位置関係を限定するものではない。すなわち、「銅箔上」、「絶縁層上」、「基板上」とは、言い換えれば「銅箔の一面側」、「絶縁層の一面側」、「基板の一面側」という意味であり、図1および図2を上下逆転した形態や、図1および図2を鉛直にした形態を含む概念である。

0020

1銅箔(銅層)
2絶縁層
2’接合層と絶縁層が混然一体となった絶縁層
2a無機フィラーを含まない絶縁層
3 接合層
4 基板

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