基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法
【課題】過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することができる基板用金属材料、基板用金属材料表面粗化処理方法および基板用金属材料製造方法を提供する。
【解決手段】基板用の金属材料であって、略球状の金属粒子７が金属板６の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化される。前記金属粒子７が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、または２種類以上の合金から形成されるのが好ましい。
【解決手段】基板用の金属材料であって、略球状の金属粒子７が金属板６の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化される。前記金属粒子７が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、または２種類以上の合金から形成されるのが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法に関するものであり、特に、大電流通電基板に用いられる片面または両面粗化処理付き基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年まで、大電流通電用の部品には、主にバスバーが使われてきた。前記バスバーによる配電方法は、厳しい温度変化に強く、信頼性が求められる車載用の通電方法に適しているためである。
【０００３】
しかし、近年では空間的な制限による省スペース化やコスト面での改善が求められている。特に、自動車業界におけるエレクトロニクス化の進行は目覚しいものがあり、今後ますますエレクトロニクス化が進行していくと考えられる。
【０００４】
そのため、前記バスバーなどの従来の大電流通電用部品に取って代わる製品が求められている。
このニーズを満たす方法の１つに、従来の大電流通電用部品を基板化することが挙げられる。しかし、そのためには厳しい環境下で一定の電流を流しても、基板上の配線が切れたり剥がれたりしないような信頼性が求められる。すなわち、基板化には、前記バスパーのような従来の大電流通電用部品と同等の、厳しい環境変化への耐性が求められる。
【０００５】
一方、基板化する際には、プリント配線板とＦＲ−４のようなプリプレグの樹脂シートとをホットプレス接合する必要がある。そして、前記ホットプレス接合を行うためには、プリント配線板における基板用金属の銅条表面を粗化する必要がある。そして、前記銅条表面を粗化するには、粗化めっき処理を行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、前記基板用金属の板厚が大きい圧延銅箔だと、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）のような配線板などに多く使用されているような板厚が小さい圧延銅箔に比べて、圧延銅箔表面に凹凸が少ない。そのため、板厚が大きい圧延銅箔に対して前記粗化めっき処理を行ったとしても、樹脂と圧延銅箔を貼り合わせた際に接着強度を維持できるアンカー効果があまり期待できない。
よって、従来の板厚が小さい圧延銅箔の表面粗化技術を、板厚の大きい圧延銅箔に適用しようとしても適合させるのは難しい。そのため、厚い銅条や銅箔に対しては、薄い銅条や銅箔の場合とは異なる粗化処理を行う必要がある。
【０００７】
さらに、これらの基板を車のエンジンルーム等のように温度変化が激しい過酷な環境で使用する場合、回路や放熱材が樹脂から剥離しないような接着強度を維持することは難しい。つまり、従来の技術で作製した基板を過酷な環境下に置くと、プリント配線板と樹脂との密着性が低下するおそれがある。そのため、接着強度において信頼性の高い基板が必要とされる。
【０００８】
なお、配線板と樹脂との接着強度を維持する技術として、最初にエッチング液で圧延銅箔表面を削ることにより金属粒界に凹部を形成し複数の丘陵状凸部を形成して圧延銅箔表面に凹凸を形成し、次に電気粗化めっきによって微細粒子を前記丘陵状凸部に付着させることにより、配線板と樹脂との接着強度を維持することが知られている（例えば、特許文
献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２００５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術では、「エッチング」と「電気粗化めっき」の２段階の工程が必要となる。この場合、少なくとも２種類の液を管理する必要があり、プリント配線板における基板用金属のような長尺な金属板の表面形状を維持し続けることが困難となるおそれがある。
【００１１】
本発明の目的は、過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することができる基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の態様は、基板用の金属材料であって、略球状の金属粒子が金属板の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載の発明において、前記金属粒子が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、または２種類以上の合金から形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第三の態様は、第一または第二の態様に記載の発明において、前記金属粒子の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第四の態様は、第一ないし第三のいずれかの態様に記載の基板用金属材料に対し、平均粒子径が０．２μｍ以下の微細金属粒子を付着させたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第五の態様は、第一ないし第四のいずれかの態様に記載の発明において、前記表面粗化の後に、さらに防錆処理、シランカップリング処理のいずれか１つまたは２つの処理が組み合わせて行われることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第六の態様は、第一ないし第五のいずれかの態様に記載の発明において、前記金属板の厚さが７０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第七の態様は、基板用の金属材料の表面粗化処理方法であって、電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の表面粗化処理方法である。
【００１９】
本発明の第八の態様は、基板用の金属材料の製造方法であって、電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前
記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における基板用金属材料を用いた片面一層板の大電流基板の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における表面粗化の概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態における表面粗化の概略図である。
【図４】本発明の一実施例における引き剥がし強度測定を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上述の通り、板厚の大きい圧延銅箔の表面粗化において、従来技術では「エッチング」と「電気粗化めっき」の２段階の工程を行ってきた。なぜなら、板厚の大きい圧延銅箔は、板厚が小さい圧延銅箔に比べて、圧延銅箔表面に凹凸が少なく、板厚が大きい圧延銅箔に対して粗化処理を行ったとしても、樹脂と基板を貼り合わせた際に接着強度を維持できるアンカー効果があまり期待できないと考えられていたためである。
【００２３】
しかしながら、板厚の大きい基板用金属材料にはエッチングを用いないと十分な引きはがし強さが得られないと考えられる状況の中で、本発明者らは、板厚が大きい基板用金属材料に対してエッチングを行わなくとも、接着強度を維持できることを見出した。
すなわち、本発明者らは、板厚が大きい基板用金属材料のように、例えその表面に凹凸が少なかったとしても、略球状の金属粒子が金属板の表面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されれば、エッチングを行わなくとも、過酷な環境変化に耐えうるくらいの接着強度を有することができることを見出した。
この知見を基に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いながら説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態にかかる基板用金属材料を用いた片面一層板の大電流通電基板の断面図を示す。
図１に示されるように、本実施形態にかかる片面一層板の大電流通電基板１（以降、単に基板１ともいう）は、ベースメタル２の上に樹脂からなる絶縁層３を形成し、さらに前記絶縁層の上に所定の配線パターンを有する基板用金属材料４を貼り付けることにより作製される。このように作製された基板１では、絶縁層上に貼り付けられた基板用金属材料４全体が導体回路５を形成する。なお前記基板１はどのような形状であってもかまわないが、例えば長尺の形状を有し、ロール・トウ・ロール（Ｒｏｌｅ−ｔｏ−ｒｏｌｅ）法を用いて製造される。
【００２５】
まず、前記ベースメタル２の材料としては、例えば、アルミや銅が挙げられる。導体回路５で発生した熱を放熱する働きにおいて、優れているためである。また、アルミや銅以外にも、銅を原料とした銅合金、鉛・亜鉛・ニッケル・マンガンなどの非鉄原料、そして銅と非鉄原料等との銅合金も挙げられる。
【００２６】
次に、前記ベースメタル２上に形成される絶縁層３について説明する。前記絶縁層３は絶縁性及び過酷な環境変化への耐性に優れた樹脂を使用することができ、例えば、ＦＲ−４プレプリグが挙げられる。これ以外にも、テフロン（登録商標）樹脂、液晶ポリマ樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイドトリアジン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン等多種多様な樹脂を使用することができる。
【００２７】
次に、前記絶縁層３（以降、樹脂３ともいう）に貼り付けられる基板用金属材料４について、後で詳述する図２を用いて説明する。
前記基板用金属材料４は、所定の配線パターンを有する金属板６と、前記金属板６における前記樹脂３との貼り付け面６１（以降、単に貼り付け面６１ともいう）を粗化処理するために、前記金属板６の貼り付け面に付着される金属粒子７とからなる。また、前記基板用金属材料４は、例えば銅条により形成されている。
【００２８】
第１に、前記金属板６は、例えば、圧延によって製造された銅箔または銅合金板である。なお、圧延以外にも、電解析出によって銅箔または銅合金板が形成されてもよい。
前記金属板６の材料としては、銅以外にも、各種の金属、金属化合物、これらの酸化物が挙げられ、金、銀、銅、鉄、白金、アルミニウム、ニッケル、スズ、チタン、マンガン、インジウム、ガリウム、亜鉛、マグネシウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンなどが挙げられる。さらに、これらの金属の合金、金属間化合物を用いてもよく、これらの金属・合金の酸化物、窒化物、炭化物を用いてもよい。
【００２９】
第２に、前記金属粒子７は略球状を有しており、例えば表面粗化のための電気粗化めっきにより前記金属板６の貼り付け面６１の一部または全面に付着される。
前記略球状とは、球体状ないし楕円球体状であることをいい、一つの金属粒子７が全体として球状であれば、一部球状でなくともよい。
前記金属粒子７の材料としては、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、又は２種類以上の合金から形成される。優れた導電性を示し、機械的特性にも優れるためである。
また、前記金属板６の厚さは、７０μｍ以上であることが好ましい。大電流通電基板１は大電流を流すが故に発熱量が多くなる。結果、基板１の発熱量を減少させることが重要となり、前記金属板６の厚さを７０μｍ以上にする方が、電気抵抗を少なくすることができるため、結果として発熱量が少なくなる。また、基板１の一部である金属板６が厚い方が、基板１の放熱性を高くすることができる。さらに、前記金属板６の厚さが１００μｍ以上であれば、電気抵抗がより少なくなるためなお好ましい。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る基板用金属材料４においては、前記金属板６の表面の一部または全面に、金属粒子７を３段以上積み重ねることにより表面粗化を行っている。この表面粗化について、表面粗化の概略図を示す図２を用いて以下に詳述する。
【００３１】
まず、前記金属板６の貼り付け面６１を表面粗化するために、図２（ａ）に示すように、前記金属粒子７の材料として挙げた銅、ニッケル、亜鉛等の金属を含有するめっき液中で電流を流すことで、電気粗化めっきを行う。
【００３２】
このとき、電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて電気粗化めっきを行うのが好ましい。電流密度が２５Ａ／ｄｍ２以上ならば平滑化ではなく表面を十分粗化することができ、一方５０Ａ／ｄｍ２以下ならば後述するアンカー効果を損なうことなく表面を粗化することができるためである。
また、電気粗化めっきは上記電流密度範囲にて８〜３６秒間行うのが好ましい。８秒間以上だと十分な処理効果が得られ、一方３６秒間以下だとアンカー効果を損なうことなく表面を粗化することができるためである。
なお、以降に記載される電気粗化めっきの諸条件については、上述の通りである。
【００３３】
その結果、図２（ｂ）に示すように、前記金属板６の貼り付け面６１上に、金属粒子７が付着する。ここで、前記金属板６に直接付着させた金属粒子７を１次金属粒子７１と定
義する。
【００３４】
その後、必要に応じて、平滑めっきを行い、前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする。平均粒子径が０．３μｍ未満だと、例え金属板が粗化されていても、金属粒子が小さすぎるためにアンカー効果に必要な表面積が得られず、金属板６と樹脂３との密着性が低下するためである。また、平均粒子径が５μｍを越えると、金属粒子７が大きすぎるために、金属粒子７が樹脂３へのアンカー効果をもたらすことができないためである。
なお、前記平均粒径とは、透過型電子顕微鏡により測定した粒子径の粒度分布から求めた平均径のことであって、平均径は、粒度分布を小粒子径側から積算した積算値５０％の粒度のことである。
【００３５】
このとき、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて平滑めっきを行うのが好ましい。電流密度が１Ａ／ｄｍ２以上ならば十分な処理効果が得られ、一方１５Ａ／ｄｍ２以下ならば前記金属板６の貼り付け面６１上に金属粒子７が付着するのを抑え、前記金属板６の貼り付け面６１上を平滑化することができるためである。
また、平滑めっきは上記電流密度範囲にて８〜２４秒間行うのが好ましい。８秒間以上だと十分な処理効果が得られ、一方２４秒間以下だと前記平均粒子径の範囲に金属粒子の平均粒子径を設定することができるためである。
なお、以降に記載される平滑めっきの諸条件については、上述の通りである。
【００３６】
そして、本実施形態においては、前記平滑めっきの後、さらに電気粗化めっきを行う。これにより、前記１次金属粒子７１の上に、優先的に別の金属粒子７２が形成される。この現象が起こるのは、前記１次金属粒子７１が、金属板６表面において凸部を形成するため、エッジ効果が発生し、この凸部の電流密度が他の部分よりも高くなるためである。ここで、前記１次金属粒子７１に直接付着させた金属粒子を２次金属粒子７２と定義する。
【００３７】
その後、再び必要に応じて、平滑めっきを行い、前記金属粒子７２の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする。なお、前記平滑めっきは、金属粒子７を積み重ねた後に行ってもよい。
【００３８】
そしてさらに電気粗化めっきを行い、前記２次金属粒子７２の上に、別の金属粒子７３を形成する。
ここで、前記２次金属粒子７２に直接付着させた金属粒子を３次金属粒子７３と定義する。以降、同様に４次金属粒子、５次金属粒子というように定義する。
このとき、前記３次金属粒子７３は、図２（ｄ）に示されるように、１次金属粒子７１に対して１つの２次金属粒子７２が付着し、さらに２次金属粒子７２に対して１つの３次金属粒子７３が付着してもよい（以降、直列積み重ねともいう）。
また、本発明の他の実施形態における表面粗化の概略図を示す図３の（ａ）に示されるように、１次金属粒子７１に対して２つの以上２次金属粒子７２が付着し、さらに２次金属粒子７２に対して２つ以上の３次金属粒子７３が付着してもよい（以降、並列積み重ねともいう）。
また、図３（ｂ）に示されるように、直列積み重ねと並列積み重ねを組み合わせた形で金属粒子７が積み重ねられてもよい。
【００３９】
金属粒子７を直列に積み重ねる方法と並列に積み重ねる方法との違いについて考察する。
先にも述べたように、電気粗化めっきは電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間行うのが好ましく、平滑めっきは電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間行うのが好ましい。以上のことから、電流密度１５〜２５Ａ／ｄｍ２の範囲に、表面粗化が起こ
り始める電流密度が存在すると推測される。本発明者の把握する範囲では、この表面粗化が起こり始める電流密度よりもわずかに高い電流密度で長時間表面処理を行う場合、金属粒子７を直列に積み重ねることができる傾向にある。
【００４０】
電気粗化めっきと平滑めっきとを組み合わせた粗化処理において、このように金属板６における貼り合わせ面６１に金属粒子７を３段以上積み重ねることにより、前記金属板６と樹脂３との接着面積を増やすことができる。さらに、金属板６と樹脂３を貼り合わせのために加熱する工程において、前記樹脂３の表面が融解し、金属粒子７の隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができる。さらに、このような処理は、エッチングを用いる場合に比べて比較的低コストで行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては３次金属粒子７３まで設けたが、めっき時間、金属粒子７の平均粒子径、重ねる金属粒子７の数、密度を調整して、４次金属粒子７４やそれ以上の金属粒子を積み重ねてもよい。金属板６と樹脂３との接着面積をより増やすことができ、またこのように高次の金属粒子７によって形成された複雑な隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができるためである。
【００４２】
さらに、図３（ｃ）に示されるように、２次金属粒子７２や３次金属粒子７３同士が付着するように電気粗化めっきを行ってもよく、共通する２次金属粒子７２や３次金属粒子７３を有するように電気粗化めっきを行ってもよい。このように高次の金属粒子７によって形成された複雑な隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができるためである。
【００４３】
さらに、各次金属粒子７の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下であることが好ましいことは上述の通りであるが、図３（ｄ）に示されるように、１次金属粒子７１の平均粒子径よりも２次金属粒子７２の平均粒子径を大きくし、さらに２次金属粒子７２の平均粒子径よりも３次金属粒子７３の平均粒子径を大きくしてもよい。金属板６の貼り付け面６１近傍において大きな隙間が発生し、この隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができるためである。
【００４４】
さらに、図３（ｅ）に示されるように、金属粒子７を付着させた金属板６に対し、前記電気粗化めっきと同様の手法を用いて、平均粒子径が０．２μｍ以下の微細金属粒子８を付着させてもよい。これにより、金属板６と樹脂３との接着面積をさらに増やすことができ、ひいては基板用金属材料４と樹脂３との接着強度をさらに高めることができる。
【００４５】
また、図３（ｆ）に示されるように、金属板６に金属粒子８を付着させた後の基板用金属材料４に対して防錆処理を行ってもよい。例えば、ニッケルによる防錆が挙げられる。これにより、ニッケル防錆めっき９によって基板用金属材料４が錆びるのを抑制することができ、ひいては金属板６と樹脂３との接着強度の信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、防錆処理と同様に、金属板６に金属粒子８を付着させた後の基板用金属材料４に対してシランカップリング処理を行ってもよい。シランカップリング処理に起因する化学的結合により、基板用金属材料４と樹脂３とが貼り合わされる際の接着力を向上させることができるためである。また、前記防錆処理、前記シランカップリング処理の２つの処理を組み合わせて行ってもよい。
【００４７】
本実施形態に係る基板用金属材料は、以下のように粗化処理される。そして、本実施形態に係る片面一層板の大電流通電基板は、以下のように製造される。
まず、長尺のベースメタル２と、絶縁層３をホットプレス接合により貼り合わせる。
その一方で、所定の配線パターンを有する基板用金属材料４を製造するために、金属板
６における貼り合わせ面６１に対して電気粗化めっきを行い金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着させ、必要が有れば平滑めっきを行う。これらの粗化処理工程を組み合わせることにより、金属板６の上に金属粒子７を３段以上積み重ねる。
その後、金属板６における貼り合わせ面６１において、基板用金属材料４と絶縁層３を、ホットプレス接合により貼り合わせ、基板１を製造する。
最後に、前記基板１から大電流通電基板として所望の部分をエッチングや切り出しなどにより形成し、大電流通電基板を製造する。
なお、本実施形態においては、金属板６の片面のみを粗化処理したが、両面を粗化処理してもよい。
また、本実施形態においては、片面一層板の大電流通電基板を製造したが、両面板の大電流通電基板についても、上述の方法で製造できる。
【００４８】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、略球状の金属粒子７が金属板６の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されると、前記金属板６と前記金属粒子７とからなる基板用金属材料４と絶縁層３とを貼り合わせるとき、前記絶縁層の一部が、前記基板用金属材料４に対して立体的に食い込むことになる。その結果、前記基板用金属材料４と前記絶縁層３とが、極めて強力に接合されることとなる。その結果、前記基板用金属材料４と前記絶縁層３との接合についての高い耐久性や信頼性を維持することが可能となる。
よって、過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することが可能となる。
なお、本実施形態に係る基板用金属材料は、車輌のエンジンルーム、大型電気機器などの大電流通電基板に好適である。
【実施例】
【００４９】
次に、本実施例について説明する。
【００５０】
（実施例１〜６）
まず、長尺である厚さ０．２ｍｍ、幅６００ｍｍの基板用金属材料である無酸素銅条４に対して、ロール・トウ・ロールにより、電解脱脂、酸洗、銅粗化めっき、平滑めっきを連続処理で行い、最後の防錆処理としてニッケルめっきを行った。各工程における液成分、液濃度、液温度については、下記の表１に示す通りである。なお、銅粗化めっきに用いる添加剤には硫酸鉄を用いた。また、電気粗化めっきは電流密度２５Ａ／ｄｍ２にて３６秒間行い、平滑めっきは電流密度１５Ａ／ｄｍ２にて８秒間行った。
【表１】
【００５１】
前記各工程により無酸素銅条４に表面粗化処理を行う際、実施例毎に処理時間、電流密度を変化させた。これにより、下記の表２に示すように、実施例毎に前記無酸素銅条４表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）及び各次金属粒子の平均粒子径を変化させた。実施例１〜５においては、少なくとも３次金属粒子または４次金属粒子まで作製した。
このように作製した２枚の無酸素銅条４によって、絶縁層としての樹脂基材３（日立化成製ＧＥＡ−６７Ｎ）を挟み、ホットプレス接合し、実施例１〜５に係る基板１を得た。
【表２】
【００５２】
前記実施例１〜６に係る基板１に対して、図４に示される方法で、引き剥がし強度の測定を行った。引き剥がし強度の測定は９０度Ｔ−ピール法（テスト方法ＩＰＣ−ＴＭ−６５０参照）によって行った。
【００５３】
さらに、前記実施例１〜６に係る基板に対して、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）を行った。ＰＣＴの条件は、温度１２１℃、湿度９７％、圧力１９６ｋＰａを２４時間保持するという条件で行った。そして、ＰＣＴ後の接着強度を測定し、ＰＣＴ前の接着強度に対する割合として、保持率を求めた。その結果を表２に示す。
【００５４】
（比較例１〜３）
２次金属粒子までしか作製しなかった以外は、実施例１〜６と同様の手法で、金属粒子が表２に示す平均粒子径を有するように無酸素銅条を表面粗化して、比較例１〜３に係る基板を得た。また、実施例１〜６と同様の手法で、引き剥がし強度及び保持率を求めた。その結果を表２に示す。
【００５５】
表２より、実施例１〜６においては、大電流通電基板として実用に耐えうる引き剥がし強度及び保持率が得られた。特に、各次金属粒子の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下である実施例１〜５においては、より良好な接着強度および信頼性が得られた。
一方、比較例１〜３においては、引き剥がし強度においても保持率においても実施例１〜６の結果に及ばなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基板
２ ベースメタル
３ 絶縁層
４ 基板用金属材料
５ 導体回路
６ 金属板
６１ 貼り合わせ面
７ 金属粒子
７１ １次金属粒子
７２ ２次金属粒子
７３ ３次金属粒子
８ 微細金属粒子
９ ニッケル防錆めっき
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法に関するものであり、特に、大電流通電基板に用いられる片面または両面粗化処理付き基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年まで、大電流通電用の部品には、主にバスバーが使われてきた。前記バスバーによる配電方法は、厳しい温度変化に強く、信頼性が求められる車載用の通電方法に適しているためである。
【０００３】
しかし、近年では空間的な制限による省スペース化やコスト面での改善が求められている。特に、自動車業界におけるエレクトロニクス化の進行は目覚しいものがあり、今後ますますエレクトロニクス化が進行していくと考えられる。
【０００４】
そのため、前記バスバーなどの従来の大電流通電用部品に取って代わる製品が求められている。
このニーズを満たす方法の１つに、従来の大電流通電用部品を基板化することが挙げられる。しかし、そのためには厳しい環境下で一定の電流を流しても、基板上の配線が切れたり剥がれたりしないような信頼性が求められる。すなわち、基板化には、前記バスパーのような従来の大電流通電用部品と同等の、厳しい環境変化への耐性が求められる。
【０００５】
一方、基板化する際には、プリント配線板とＦＲ−４のようなプリプレグの樹脂シートとをホットプレス接合する必要がある。そして、前記ホットプレス接合を行うためには、プリント配線板における基板用金属の銅条表面を粗化する必要がある。そして、前記銅条表面を粗化するには、粗化めっき処理を行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、前記基板用金属の板厚が大きい圧延銅箔だと、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）のような配線板などに多く使用されているような板厚が小さい圧延銅箔に比べて、圧延銅箔表面に凹凸が少ない。そのため、板厚が大きい圧延銅箔に対して前記粗化めっき処理を行ったとしても、樹脂と圧延銅箔を貼り合わせた際に接着強度を維持できるアンカー効果があまり期待できない。
よって、従来の板厚が小さい圧延銅箔の表面粗化技術を、板厚の大きい圧延銅箔に適用しようとしても適合させるのは難しい。そのため、厚い銅条や銅箔に対しては、薄い銅条や銅箔の場合とは異なる粗化処理を行う必要がある。
【０００７】
さらに、これらの基板を車のエンジンルーム等のように温度変化が激しい過酷な環境で使用する場合、回路や放熱材が樹脂から剥離しないような接着強度を維持することは難しい。つまり、従来の技術で作製した基板を過酷な環境下に置くと、プリント配線板と樹脂との密着性が低下するおそれがある。そのため、接着強度において信頼性の高い基板が必要とされる。
【０００８】
なお、配線板と樹脂との接着強度を維持する技術として、最初にエッチング液で圧延銅箔表面を削ることにより金属粒界に凹部を形成し複数の丘陵状凸部を形成して圧延銅箔表面に凹凸を形成し、次に電気粗化めっきによって微細粒子を前記丘陵状凸部に付着させることにより、配線板と樹脂との接着強度を維持することが知られている（例えば、特許文
献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２００５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術では、「エッチング」と「電気粗化めっき」の２段階の工程が必要となる。この場合、少なくとも２種類の液を管理する必要があり、プリント配線板における基板用金属のような長尺な金属板の表面形状を維持し続けることが困難となるおそれがある。
【００１１】
本発明の目的は、過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することができる基板用金属材料、基板用金属材料の表面粗化処理方法および基板用金属材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の態様は、基板用の金属材料であって、略球状の金属粒子が金属板の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載の発明において、前記金属粒子が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、または２種類以上の合金から形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第三の態様は、第一または第二の態様に記載の発明において、前記金属粒子の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第四の態様は、第一ないし第三のいずれかの態様に記載の基板用金属材料に対し、平均粒子径が０．２μｍ以下の微細金属粒子を付着させたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第五の態様は、第一ないし第四のいずれかの態様に記載の発明において、前記表面粗化の後に、さらに防錆処理、シランカップリング処理のいずれか１つまたは２つの処理が組み合わせて行われることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第六の態様は、第一ないし第五のいずれかの態様に記載の発明において、前記金属板の厚さが７０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第七の態様は、基板用の金属材料の表面粗化処理方法であって、電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の表面粗化処理方法である。
【００１９】
本発明の第八の態様は、基板用の金属材料の製造方法であって、電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前
記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における基板用金属材料を用いた片面一層板の大電流基板の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における表面粗化の概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態における表面粗化の概略図である。
【図４】本発明の一実施例における引き剥がし強度測定を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上述の通り、板厚の大きい圧延銅箔の表面粗化において、従来技術では「エッチング」と「電気粗化めっき」の２段階の工程を行ってきた。なぜなら、板厚の大きい圧延銅箔は、板厚が小さい圧延銅箔に比べて、圧延銅箔表面に凹凸が少なく、板厚が大きい圧延銅箔に対して粗化処理を行ったとしても、樹脂と基板を貼り合わせた際に接着強度を維持できるアンカー効果があまり期待できないと考えられていたためである。
【００２３】
しかしながら、板厚の大きい基板用金属材料にはエッチングを用いないと十分な引きはがし強さが得られないと考えられる状況の中で、本発明者らは、板厚が大きい基板用金属材料に対してエッチングを行わなくとも、接着強度を維持できることを見出した。
すなわち、本発明者らは、板厚が大きい基板用金属材料のように、例えその表面に凹凸が少なかったとしても、略球状の金属粒子が金属板の表面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されれば、エッチングを行わなくとも、過酷な環境変化に耐えうるくらいの接着強度を有することができることを見出した。
この知見を基に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いながら説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態にかかる基板用金属材料を用いた片面一層板の大電流通電基板の断面図を示す。
図１に示されるように、本実施形態にかかる片面一層板の大電流通電基板１（以降、単に基板１ともいう）は、ベースメタル２の上に樹脂からなる絶縁層３を形成し、さらに前記絶縁層の上に所定の配線パターンを有する基板用金属材料４を貼り付けることにより作製される。このように作製された基板１では、絶縁層上に貼り付けられた基板用金属材料４全体が導体回路５を形成する。なお前記基板１はどのような形状であってもかまわないが、例えば長尺の形状を有し、ロール・トウ・ロール（Ｒｏｌｅ−ｔｏ−ｒｏｌｅ）法を用いて製造される。
【００２５】
まず、前記ベースメタル２の材料としては、例えば、アルミや銅が挙げられる。導体回路５で発生した熱を放熱する働きにおいて、優れているためである。また、アルミや銅以外にも、銅を原料とした銅合金、鉛・亜鉛・ニッケル・マンガンなどの非鉄原料、そして銅と非鉄原料等との銅合金も挙げられる。
【００２６】
次に、前記ベースメタル２上に形成される絶縁層３について説明する。前記絶縁層３は絶縁性及び過酷な環境変化への耐性に優れた樹脂を使用することができ、例えば、ＦＲ−４プレプリグが挙げられる。これ以外にも、テフロン（登録商標）樹脂、液晶ポリマ樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイドトリアジン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン等多種多様な樹脂を使用することができる。
【００２７】
次に、前記絶縁層３（以降、樹脂３ともいう）に貼り付けられる基板用金属材料４について、後で詳述する図２を用いて説明する。
前記基板用金属材料４は、所定の配線パターンを有する金属板６と、前記金属板６における前記樹脂３との貼り付け面６１（以降、単に貼り付け面６１ともいう）を粗化処理するために、前記金属板６の貼り付け面に付着される金属粒子７とからなる。また、前記基板用金属材料４は、例えば銅条により形成されている。
【００２８】
第１に、前記金属板６は、例えば、圧延によって製造された銅箔または銅合金板である。なお、圧延以外にも、電解析出によって銅箔または銅合金板が形成されてもよい。
前記金属板６の材料としては、銅以外にも、各種の金属、金属化合物、これらの酸化物が挙げられ、金、銀、銅、鉄、白金、アルミニウム、ニッケル、スズ、チタン、マンガン、インジウム、ガリウム、亜鉛、マグネシウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンなどが挙げられる。さらに、これらの金属の合金、金属間化合物を用いてもよく、これらの金属・合金の酸化物、窒化物、炭化物を用いてもよい。
【００２９】
第２に、前記金属粒子７は略球状を有しており、例えば表面粗化のための電気粗化めっきにより前記金属板６の貼り付け面６１の一部または全面に付着される。
前記略球状とは、球体状ないし楕円球体状であることをいい、一つの金属粒子７が全体として球状であれば、一部球状でなくともよい。
前記金属粒子７の材料としては、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、又は２種類以上の合金から形成される。優れた導電性を示し、機械的特性にも優れるためである。
また、前記金属板６の厚さは、７０μｍ以上であることが好ましい。大電流通電基板１は大電流を流すが故に発熱量が多くなる。結果、基板１の発熱量を減少させることが重要となり、前記金属板６の厚さを７０μｍ以上にする方が、電気抵抗を少なくすることができるため、結果として発熱量が少なくなる。また、基板１の一部である金属板６が厚い方が、基板１の放熱性を高くすることができる。さらに、前記金属板６の厚さが１００μｍ以上であれば、電気抵抗がより少なくなるためなお好ましい。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る基板用金属材料４においては、前記金属板６の表面の一部または全面に、金属粒子７を３段以上積み重ねることにより表面粗化を行っている。この表面粗化について、表面粗化の概略図を示す図２を用いて以下に詳述する。
【００３１】
まず、前記金属板６の貼り付け面６１を表面粗化するために、図２（ａ）に示すように、前記金属粒子７の材料として挙げた銅、ニッケル、亜鉛等の金属を含有するめっき液中で電流を流すことで、電気粗化めっきを行う。
【００３２】
このとき、電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて電気粗化めっきを行うのが好ましい。電流密度が２５Ａ／ｄｍ２以上ならば平滑化ではなく表面を十分粗化することができ、一方５０Ａ／ｄｍ２以下ならば後述するアンカー効果を損なうことなく表面を粗化することができるためである。
また、電気粗化めっきは上記電流密度範囲にて８〜３６秒間行うのが好ましい。８秒間以上だと十分な処理効果が得られ、一方３６秒間以下だとアンカー効果を損なうことなく表面を粗化することができるためである。
なお、以降に記載される電気粗化めっきの諸条件については、上述の通りである。
【００３３】
その結果、図２（ｂ）に示すように、前記金属板６の貼り付け面６１上に、金属粒子７が付着する。ここで、前記金属板６に直接付着させた金属粒子７を１次金属粒子７１と定
義する。
【００３４】
その後、必要に応じて、平滑めっきを行い、前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする。平均粒子径が０．３μｍ未満だと、例え金属板が粗化されていても、金属粒子が小さすぎるためにアンカー効果に必要な表面積が得られず、金属板６と樹脂３との密着性が低下するためである。また、平均粒子径が５μｍを越えると、金属粒子７が大きすぎるために、金属粒子７が樹脂３へのアンカー効果をもたらすことができないためである。
なお、前記平均粒径とは、透過型電子顕微鏡により測定した粒子径の粒度分布から求めた平均径のことであって、平均径は、粒度分布を小粒子径側から積算した積算値５０％の粒度のことである。
【００３５】
このとき、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて平滑めっきを行うのが好ましい。電流密度が１Ａ／ｄｍ２以上ならば十分な処理効果が得られ、一方１５Ａ／ｄｍ２以下ならば前記金属板６の貼り付け面６１上に金属粒子７が付着するのを抑え、前記金属板６の貼り付け面６１上を平滑化することができるためである。
また、平滑めっきは上記電流密度範囲にて８〜２４秒間行うのが好ましい。８秒間以上だと十分な処理効果が得られ、一方２４秒間以下だと前記平均粒子径の範囲に金属粒子の平均粒子径を設定することができるためである。
なお、以降に記載される平滑めっきの諸条件については、上述の通りである。
【００３６】
そして、本実施形態においては、前記平滑めっきの後、さらに電気粗化めっきを行う。これにより、前記１次金属粒子７１の上に、優先的に別の金属粒子７２が形成される。この現象が起こるのは、前記１次金属粒子７１が、金属板６表面において凸部を形成するため、エッジ効果が発生し、この凸部の電流密度が他の部分よりも高くなるためである。ここで、前記１次金属粒子７１に直接付着させた金属粒子を２次金属粒子７２と定義する。
【００３７】
その後、再び必要に応じて、平滑めっきを行い、前記金属粒子７２の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする。なお、前記平滑めっきは、金属粒子７を積み重ねた後に行ってもよい。
【００３８】
そしてさらに電気粗化めっきを行い、前記２次金属粒子７２の上に、別の金属粒子７３を形成する。
ここで、前記２次金属粒子７２に直接付着させた金属粒子を３次金属粒子７３と定義する。以降、同様に４次金属粒子、５次金属粒子というように定義する。
このとき、前記３次金属粒子７３は、図２（ｄ）に示されるように、１次金属粒子７１に対して１つの２次金属粒子７２が付着し、さらに２次金属粒子７２に対して１つの３次金属粒子７３が付着してもよい（以降、直列積み重ねともいう）。
また、本発明の他の実施形態における表面粗化の概略図を示す図３の（ａ）に示されるように、１次金属粒子７１に対して２つの以上２次金属粒子７２が付着し、さらに２次金属粒子７２に対して２つ以上の３次金属粒子７３が付着してもよい（以降、並列積み重ねともいう）。
また、図３（ｂ）に示されるように、直列積み重ねと並列積み重ねを組み合わせた形で金属粒子７が積み重ねられてもよい。
【００３９】
金属粒子７を直列に積み重ねる方法と並列に積み重ねる方法との違いについて考察する。
先にも述べたように、電気粗化めっきは電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間行うのが好ましく、平滑めっきは電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間行うのが好ましい。以上のことから、電流密度１５〜２５Ａ／ｄｍ２の範囲に、表面粗化が起こ
り始める電流密度が存在すると推測される。本発明者の把握する範囲では、この表面粗化が起こり始める電流密度よりもわずかに高い電流密度で長時間表面処理を行う場合、金属粒子７を直列に積み重ねることができる傾向にある。
【００４０】
電気粗化めっきと平滑めっきとを組み合わせた粗化処理において、このように金属板６における貼り合わせ面６１に金属粒子７を３段以上積み重ねることにより、前記金属板６と樹脂３との接着面積を増やすことができる。さらに、金属板６と樹脂３を貼り合わせのために加熱する工程において、前記樹脂３の表面が融解し、金属粒子７の隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができる。さらに、このような処理は、エッチングを用いる場合に比べて比較的低コストで行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては３次金属粒子７３まで設けたが、めっき時間、金属粒子７の平均粒子径、重ねる金属粒子７の数、密度を調整して、４次金属粒子７４やそれ以上の金属粒子を積み重ねてもよい。金属板６と樹脂３との接着面積をより増やすことができ、またこのように高次の金属粒子７によって形成された複雑な隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができるためである。
【００４２】
さらに、図３（ｃ）に示されるように、２次金属粒子７２や３次金属粒子７３同士が付着するように電気粗化めっきを行ってもよく、共通する２次金属粒子７２や３次金属粒子７３を有するように電気粗化めっきを行ってもよい。このように高次の金属粒子７によって形成された複雑な隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができるためである。
【００４３】
さらに、各次金属粒子７の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下であることが好ましいことは上述の通りであるが、図３（ｄ）に示されるように、１次金属粒子７１の平均粒子径よりも２次金属粒子７２の平均粒子径を大きくし、さらに２次金属粒子７２の平均粒子径よりも３次金属粒子７３の平均粒子径を大きくしてもよい。金属板６の貼り付け面６１近傍において大きな隙間が発生し、この隙間に樹脂３が浸透することにより、高いアンカー効果を得ることができるためである。
【００４４】
さらに、図３（ｅ）に示されるように、金属粒子７を付着させた金属板６に対し、前記電気粗化めっきと同様の手法を用いて、平均粒子径が０．２μｍ以下の微細金属粒子８を付着させてもよい。これにより、金属板６と樹脂３との接着面積をさらに増やすことができ、ひいては基板用金属材料４と樹脂３との接着強度をさらに高めることができる。
【００４５】
また、図３（ｆ）に示されるように、金属板６に金属粒子８を付着させた後の基板用金属材料４に対して防錆処理を行ってもよい。例えば、ニッケルによる防錆が挙げられる。これにより、ニッケル防錆めっき９によって基板用金属材料４が錆びるのを抑制することができ、ひいては金属板６と樹脂３との接着強度の信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、防錆処理と同様に、金属板６に金属粒子８を付着させた後の基板用金属材料４に対してシランカップリング処理を行ってもよい。シランカップリング処理に起因する化学的結合により、基板用金属材料４と樹脂３とが貼り合わされる際の接着力を向上させることができるためである。また、前記防錆処理、前記シランカップリング処理の２つの処理を組み合わせて行ってもよい。
【００４７】
本実施形態に係る基板用金属材料は、以下のように粗化処理される。そして、本実施形態に係る片面一層板の大電流通電基板は、以下のように製造される。
まず、長尺のベースメタル２と、絶縁層３をホットプレス接合により貼り合わせる。
その一方で、所定の配線パターンを有する基板用金属材料４を製造するために、金属板
６における貼り合わせ面６１に対して電気粗化めっきを行い金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着させ、必要が有れば平滑めっきを行う。これらの粗化処理工程を組み合わせることにより、金属板６の上に金属粒子７を３段以上積み重ねる。
その後、金属板６における貼り合わせ面６１において、基板用金属材料４と絶縁層３を、ホットプレス接合により貼り合わせ、基板１を製造する。
最後に、前記基板１から大電流通電基板として所望の部分をエッチングや切り出しなどにより形成し、大電流通電基板を製造する。
なお、本実施形態においては、金属板６の片面のみを粗化処理したが、両面を粗化処理してもよい。
また、本実施形態においては、片面一層板の大電流通電基板を製造したが、両面板の大電流通電基板についても、上述の方法で製造できる。
【００４８】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、略球状の金属粒子７が金属板６の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されると、前記金属板６と前記金属粒子７とからなる基板用金属材料４と絶縁層３とを貼り合わせるとき、前記絶縁層の一部が、前記基板用金属材料４に対して立体的に食い込むことになる。その結果、前記基板用金属材料４と前記絶縁層３とが、極めて強力に接合されることとなる。その結果、前記基板用金属材料４と前記絶縁層３との接合についての高い耐久性や信頼性を維持することが可能となる。
よって、過酷な環境変化を受けても、樹脂との接着強度を維持することが可能となる。
なお、本実施形態に係る基板用金属材料は、車輌のエンジンルーム、大型電気機器などの大電流通電基板に好適である。
【実施例】
【００４９】
次に、本実施例について説明する。
【００５０】
（実施例１〜６）
まず、長尺である厚さ０．２ｍｍ、幅６００ｍｍの基板用金属材料である無酸素銅条４に対して、ロール・トウ・ロールにより、電解脱脂、酸洗、銅粗化めっき、平滑めっきを連続処理で行い、最後の防錆処理としてニッケルめっきを行った。各工程における液成分、液濃度、液温度については、下記の表１に示す通りである。なお、銅粗化めっきに用いる添加剤には硫酸鉄を用いた。また、電気粗化めっきは電流密度２５Ａ／ｄｍ２にて３６秒間行い、平滑めっきは電流密度１５Ａ／ｄｍ２にて８秒間行った。
【表１】
【００５１】
前記各工程により無酸素銅条４に表面粗化処理を行う際、実施例毎に処理時間、電流密度を変化させた。これにより、下記の表２に示すように、実施例毎に前記無酸素銅条４表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）及び各次金属粒子の平均粒子径を変化させた。実施例１〜５においては、少なくとも３次金属粒子または４次金属粒子まで作製した。
このように作製した２枚の無酸素銅条４によって、絶縁層としての樹脂基材３（日立化成製ＧＥＡ−６７Ｎ）を挟み、ホットプレス接合し、実施例１〜５に係る基板１を得た。
【表２】
【００５２】
前記実施例１〜６に係る基板１に対して、図４に示される方法で、引き剥がし強度の測定を行った。引き剥がし強度の測定は９０度Ｔ−ピール法（テスト方法ＩＰＣ−ＴＭ−６５０参照）によって行った。
【００５３】
さらに、前記実施例１〜６に係る基板に対して、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）を行った。ＰＣＴの条件は、温度１２１℃、湿度９７％、圧力１９６ｋＰａを２４時間保持するという条件で行った。そして、ＰＣＴ後の接着強度を測定し、ＰＣＴ前の接着強度に対する割合として、保持率を求めた。その結果を表２に示す。
【００５４】
（比較例１〜３）
２次金属粒子までしか作製しなかった以外は、実施例１〜６と同様の手法で、金属粒子が表２に示す平均粒子径を有するように無酸素銅条を表面粗化して、比較例１〜３に係る基板を得た。また、実施例１〜６と同様の手法で、引き剥がし強度及び保持率を求めた。その結果を表２に示す。
【００５５】
表２より、実施例１〜６においては、大電流通電基板として実用に耐えうる引き剥がし強度及び保持率が得られた。特に、各次金属粒子の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下である実施例１〜５においては、より良好な接着強度および信頼性が得られた。
一方、比較例１〜３においては、引き剥がし強度においても保持率においても実施例１〜６の結果に及ばなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基板
２ ベースメタル
３ 絶縁層
４ 基板用金属材料
５ 導体回路
６ 金属板
６１ 貼り合わせ面
７ 金属粒子
７１ １次金属粒子
７２ ２次金属粒子
７３ ３次金属粒子
８ 微細金属粒子
９ ニッケル防錆めっき
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板用の金属材料であって、
略球状の金属粒子が金属板の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されることを特徴とする基板用金属材料。
【請求項２】
前記金属粒子が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、または２種類以上の合金から形成されることを特徴とする請求項１に記載の基板用金属材料。
【請求項３】
前記金属粒子の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板用金属材料。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの基板用金属材料に対し、平均粒子径が０．２μｍ以下の微細金属粒子を形成させたことを特徴とする基板用金属材料。
【請求項５】
前記表面粗化の後に、さらに防錆処理、シランカップリング処理のいずれか１つまたは２つの処理が組み合わせて行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板用金属材料。
【請求項６】
前記金属板の厚さが７０μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板用金属材料。
【請求項７】
基板用の金属材料の表面粗化処理方法であって、
電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、
電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の表面粗化処理方法。
【請求項８】
基板用の金属材料の製造方法であって、
電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、
電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の製造方法。
【請求項１】
基板用の金属材料であって、
略球状の金属粒子が金属板の表面の一部または全面に３段以上積み重ねられることにより表面粗化されることを特徴とする基板用金属材料。
【請求項２】
前記金属粒子が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、モリブデン、タングステンの中の１種類、または２種類以上の合金から形成されることを特徴とする請求項１に記載の基板用金属材料。
【請求項３】
前記金属粒子の平均粒子径が０．３μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板用金属材料。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの基板用金属材料に対し、平均粒子径が０．２μｍ以下の微細金属粒子を形成させたことを特徴とする基板用金属材料。
【請求項５】
前記表面粗化の後に、さらに防錆処理、シランカップリング処理のいずれか１つまたは２つの処理が組み合わせて行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板用金属材料。
【請求項６】
前記金属板の厚さが７０μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板用金属材料。
【請求項７】
基板用の金属材料の表面粗化処理方法であって、
電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、
電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の表面粗化処理方法。
【請求項８】
基板用の金属材料の製造方法であって、
電流密度２５〜５０Ａ／ｄｍ２にて８〜３６秒間、電気粗化めっきにより金属板の表面の一部または全面に金属粒子を付着する工程と、
電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ２にて８〜２４秒間、平滑めっきにより前記金属粒子の平均粒子径を０．３μｍ以上５μｍ以下とする工程とを組み合わせ、前記金属粒子を３段以上積み重ねることを特徴とする基板用金属材料の製造方法。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２１８９０５（Ｐ２０１０−２１８９０５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６４７４２（Ｐ２００９−６４７４２）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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