JP2002332544A

JP2002332544A - メタルコア基板用金属板およびその製造方法およびそれを用いたメタルコア基板、ビルドアップ基板

Info

Publication number: JP2002332544A
Application number: JP2001137058A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Date; 正芳伊達; Shingo Kumamoto; 晋吾熊本; Koji Sato; 光司佐藤; Nobuyuki Ushifusa; 信之牛房; Takehiko Hasebe; 健彦長谷部
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】冷間圧延金属板に開口処理を施した時に生じ
る変寸現象と、その金属板をコアとするメタルコア基板
を製造したときに生じる変寸現象の問題を解決した、メ
タルコア基板用金属板およびその製造方法、およびそれ
を用いたメタルコア基板、そのメタルコア基板を用いた
ビルドアップ基板を提供する。【解決手段】冷間圧延した金属板に、開口率１５〜６
０％の開口処理を行ったときに生じる金属板の寸法変化
率が、冷間圧延方向および板幅方向でともに０．０５％
以下であるメタルコア基板用金属板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板等の
配線を保持している基板であって、樹脂中にコアとなる
金属板を複合したメタルコア基板用金属板およびその製
造方法、およびそれを用いたメタルコア基板、そのメタ
ルコア基板を用いたビルドアップ基板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板に代表される樹脂基板は、
各種電気・電子回路の配線形成に用いられ、また、最近
では半導体装置の支持とインナーリード確保のためのパ
ッケージ部材としても用いられている。樹脂基板に必要
な特性としては、配線を支持するための絶縁性を基本と
して、各種部材との熱膨張差が少なく、半導体部品に対
して有害な応力を発生させないために、実装部品に近似
した熱膨張係数が求められる。最も一般的な樹脂基板と
しては、エポキシ系の樹脂にガラス繊維が複合されたガ
ラス布エポキシ樹脂基板が知られている。

【０００３】最近、各種電子部品の軽薄短小化が著しく
進み、極めて薄い樹脂基板が求められるようになってき
ており、薄い樹脂基板の強度の確保が大きな課題となっ
ている。この強度を高める一つの方法として、樹脂基板
の内層に金属層を複合しているとともに、樹脂基板の表
裏を電気的に接続するための貫通孔であるスルーホール
を形成するために、金属層に開口処理を施したメタルコ
ア基板が提案されている（特開平８- ２６４９６３号参
照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したメタルコア基
板は、強度の確保という技術としては有効な技術であ
る。しかし、上述したように薄い、例えば厚さ２００μ
ｍ以下の樹脂基板を形成しようとすると、コアとして挿
入する金属層の厚さは１５０μｍ程度以下となる。一
方、コスト等の観点から、金属層としては冷間圧延金属
板を用いるのが適当である。

【０００５】発明者等の検討によれば、冷間圧延金属板
に開口処理を行った場合、金属板の寸法が開口処理前後
で変化することに加え、金属板の寸法変化率が冷間圧延
方向と板幅方向とで異なるという問題に遭遇した。さら
にその金属板を用いてメタルコア基板を作製した場合、
得られた基板においても寸法変化率が冷間圧延方向と板
幅方向とで異なるという問題に遭遇した。金属板におけ
る変寸は、メタルコア基板のスルーホールを金属板の開
口部に形成する際、金属板の開口部とメタルコア基板の
スルーホールの位置が対応しないといった問題が生じ
る。また、開口部に複数のスルーホールを形成するよう
な場合、変寸量がスルーホールの形成数に影響する。さ
らにメタルコア基板における変寸は、電子部品を実装す
る際、アライメント精度が出ないといった製造上の問題
となる。本発明の目的は、冷間圧延金属板に開口処理を
施した時に生じる変寸現象と、その金属板をコアとする
メタルコア基板を製造したときに生じる変寸現象の問題
を解決し、メタルコア基板用金属板およびその製造方
法、およびそれを用いたメタルコア基板、そのメタルコ
ア基板を用いたビルドアップ基板を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、メタルコア基
板用金属板の開口時に生じる変寸現象と、その金属板を
コアとするメタルコア基板の製造時に生じる変寸現象の
根幹が、冷間圧延金属板が持っている歪異方性によるも
のであり、これが開口や基板製造プロセス中の加熱によ
り解放されたためであることを見出した。そして、開口
前に金属板の歪を解放することで、金属板の開口時およ
び基板製造時の寸法変化量および寸法変化率が小さい新
規なメタルコア基板用金属板およびその製造方法、およ
びそれを用いたメタルコア基板を完成した。

【０００７】すなわち本発明は、冷間圧延金属板に開口
率１５〜６０％の開口処理を行ったときに生じる金属板
の寸法変化率が、冷間圧延方向および板幅方向でともに
０．０５％以下であるメタルコア基板用金属板である。
好ましくは、上記金属板における冷間圧延方向と板幅方
向との寸法変化率の差が０．０２％以下であるメタルコ
ア基板用金属板であり、更に好ましくは、上記金属板が
ステンレス鋼、鉄−ニッケル系合金であるメタルコア基
板用金属板である。更に好ましくは、上述のメタルコア
基板用金属板の表面に銅を主体とする層が被覆されてい
るものである。また本発明は、冷間圧延により厚さ１０
〜２００μｍに加工した金属板を２００〜５５０℃で焼
鈍した後、開口処理を施す上記のメタルコア基板用金属
板の製造方法である。

【０００８】また本発明は、上述のメタルコア基板用金
属板の両面に、少なくとも絶縁層および配線層を形成し
ているとともに、メタルコア基板用金属板に形成した開
口部の一部または全部にスルーホールを形成したメタル
コア基板である。好ましくは、常温から２００℃まで加
熱し、２００℃で１０分間以上加熱保持し、常温まで冷
却したときの寸法変化率が、冷間圧延方向および板幅方
向でともに０．０５％以下であるメタルコア基板であ
り、更に好ましくは２０〜２００℃の熱膨張係数が、３
〜１５ｐｐｍ／℃であるメタルコア基板である。また本
発明は、上述のメタルコア基板の両面に、少なくとも一
層の配線層を絶縁層を介して形成し、積層配線したビル
ドアップ基板である。

【０００９】

【発明の実施の形態】上述したように、本発明の特徴
は、コアとなる金属板の歪を除去することで、金属板の
開口時と基板製造時の寸法変化率および寸法変化率の差
が小さいメタルコア基板用金属板およびその製造方法、
さらにそれを用いたメタルコア基板を提供できたことで
ある。

【００１０】本発明のメタルコア基板用金属板には、冷
間圧延をしたものを用いる。そして、この金属板に例え
ばエッチングにより開口処理を行う。この時、金属板の
開口率が１５％未満の場合、開口部に形成するスルーホ
ールの数が少なくなるため、基板の配線を高密度化する
のに限界がある。また６０％を超える場合、基板にした
ときの寸法変化率が大きくなり、スルーホールを形成す
るためのアライメント精度が低下する。このため、金属
板の開口率を１５〜６０％とする。また、金属板に開口
処理を施したときの寸法変化率が０．０５％を超える
と、スルーホールを形成するためのアライメント精度が
低下する。よって、金属板の寸法変化率の上限は０．０
５％以下とする。

【００１１】ところで、上述の金属板に開口処理を施し
たときの冷間圧延方向と板幅方向との寸法変化率の差が
０．０２％を超える場合、寸法変化率が金属板内で均一
でない場合があり、スルーホールを形成するためのアラ
イメント精度が低下する場合がある。具体的には、例え
ばエッチングによる方法で金属板の開口処理をする場
合、エッチングレジスト貼付け、露光、現像、エッチン
グによる開口、レジスト剥離の工程をとる。露光箇所が
最終的に金属板の開口部となるため、開口時の金属板の
寸法変化を予め考慮した上で、露光に使用するメタルマ
スクのマスク穴の位置を補正することで、開口時の寸法
変化を抑制することが可能である。しかし寸法変化率の
差が０．０２％を超える場合、メタルマスクのマスク穴
の補正が容易でなく、寸法変化の抑制が困難となる恐れ
があるため、金属板における変寸差は０．０２％以下で
あることが望ましい。

【００１２】次に、本発明で用いる金属板として、鉄−
ニッケル系合金のようにインバー特性を有する低熱膨張
特性を有する金属を用いれば、実装部品との熱膨張係数
にメタルコア基板の熱膨張係数に近似させることが可能
である。また本発明では、この鉄−ニッケル系合金以外
にも、ステンレス鋼を用いても良く、ステンレス鋼の中
でも、フェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼の
使用が、適度な剛性を有しているので好ましい。オース
テナイト系ステンレス鋼であれば、搬送時の発錆を抑制
できるといった利点がある一方で、熱膨張係数が１８ｐ
ｐｍ／℃と比較的高く、更にエッチング加工で開口し難
いと言った欠点があることから、ステンレス鋼を用いる
のであれば、熱膨張係数が約１０ｐｐｍ／℃と低いフェ
ライト系ステンレス鋼の使用が特に好ましい。

【００１３】以上説明する本発明のメタルコア基板用金
属板は次のようにして製造することができる。メタルコ
ア基板用金属板となる金属板を冷間圧延し、この金属板
の歪を開放するため焼鈍を行う。この歪を開放する工程
は、メタルコア基板に用いられる厚みまで冷間圧延した
厚みで行えば良く、具体的には１０〜２００μｍの厚み
であれば良い。これは金属板の厚さが１０μｍ未満の場
合、メタルコア基板として用いた時に強度が不足し、ま
た２００μｍを超える場合、メタルコア基板全体の厚み
が厚くなり、薄型化が困難となるためである。

【００１４】この厚みの冷間圧延金属板に２００〜５５
０℃の範囲で焼鈍を行う。焼鈍温度が２００℃未満の場
合、メタルコア基板成形時の加熱等で変寸現象が再度誘
発されるため、変寸の抑制効果が意味を成さない。ま
た、焼鈍温度が５５０℃を超える場合、金属板の強度が
急激に低下し、メタルコア基板として使用するのに適さ
ない。よって、焼鈍温度は２００〜５５０℃である。な
お、処理時間は金属板の厚みによって、多少の変化を考
慮する必要があるが、少なくとも１０分は加熱保持する
のが良い。

【００１５】このようにして得られたメタルコア基板用
金属板の表面に、絶縁層との密着性向上及び電気伝導層
や放熱層として活用するために、開口処理したメタルコ
ア基板用金属板上に、銅を主成分とする層を形成しても
良い。この銅を主成分とする層の形成は、種々の方法で
行うことができるが、最も生産性が良いのは、めっき処
理にて銅の層を形成することである。

【００１６】以上説明した、本発明のメタルコア基板用
金属板に絶縁層および配線層を形成し、表裏の配線層を
電気的に接続するためのスルーホールを形成してメタル
コア基板とすることができる。この時、絶縁層および配
線層を形成する方法として、熱プレスによりプリプレグ
をメタルコア基板用金属板の両面に貼り合せる方法があ
る。この場合、金属板に設けた窓に樹脂が流れ込むこと
がある。金属板およびその窓に流れ込んだ樹脂の層を金
属層、金属層の両側に形成された樹脂層を絶縁層と定義
する。なお、スルーホールは電気的に接続する部分に形
成される。スルーホールはメタルコア基板用金属板に形
成された一部の開口部あるいは全部の開口部に形成され
る。

【００１７】本発明のメタルコア基板は、メタルコア基
板用金属板の歪を開放しているので、プリプレグを熱プ
レスにより貼り合せて絶縁層を形成する工程で、常温か
ら２００℃まで加熱し、２００℃で１０分間以上加熱保
持し、常温まで冷却したときの寸法変化率が、冷間圧延
方向および板幅方向でともに０．０５％以下で、しかも
長さ方向と幅方向における寸法変化率の異方性が極めて
軽減されたメタルコア基板とすることができるし、例え
ばメタルコア基板用金属板に鉄−ニッケル系合金あるい
は、フェライト系ステンレス鋼を用いれば、２０〜２０
０℃の熱膨張係数を３〜１５ｐｐｍ／℃のメタルコア基
板とすることもできる。この範囲であれば、シリコンチ
ップの熱膨張係数は約３ｐｐｍ／℃、ガラス布エポキシ
樹脂基板は１５〜１８ｐｐｍ／℃なので、各種部材との
熱膨張差によって生じる有害な応力の発生を低減するこ
とが可能である。

【００１８】この本発明のメタルコア基板の両面に、少
なくとも一層の配線層を形成して積層配線することによ
り、ビルドアップ基板とすることもできる。勿論、本発
明のメタルコア基板を積層すれば寸法変形率が小さく、
しかも実装部品に近似した熱膨張係数を持つものとな
る。図１は金属板（１）メタルコア基板（１０）、ビル
ドアップ基板（１００）の関係を例示している断面図で
ある。図１において、金属板（１）の周囲に、銅めっき
層（２）の付けられたメタルコア基板用金属板の両面
に、第１の樹脂層（３）が形成され、第１の樹脂層はメ
タルコア基板用金属板に形成された開口部（７）を通し
て結合している。上述した絶縁層の表面には、第１の配
線層（５）が形成されて、メタルコア基板（１０）とな
っている。メタルコア基板（１０）の両面に形成された
第１の配線層（５）は、メタルコア基板（１０）に形成
されたスルーホール（４）で電気的に接続されている。
メタルコア基板（１０）の両面には、第２の樹脂層（３
´）が形成され、さらに第２の樹脂層（３´）の表面
に、第２の配線層（５´）が形成され、第２の配線層
（５´）とメタルコア基板上に形成された第１の配線層
（５）とが、ビア（６）で電気的接続が成されている構
造のビルドアップ基板（１００）となっている。

【００１９】

【実施例】（実施例１）質量％で各々Ｆｅ―３６％Ｎｉ
およびＦｅ―４２％Ｎｉの組成からなる、冷間圧延で厚
み５０〜１３０μｍにした３００ｍｍ幅の金属板を用い
て、３００〜４５０℃の範囲で１時間の焼鈍を行い、歪
を開放した本発明のメタルコア基板用金属板となる金属
板と、焼鈍を行っていない比較用メタルコア基板用金属
板を作製した。その後、エッチングにより開口処理を施
し寸法変化率を測定した。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１に示すように、焼鈍を行っていない金
属板（比較例）に開口処理を行った場合では、開口後の
寸法変化率が０．０５％を超えており、冷間圧延方向と
板幅方向との寸法変化率の差が０．０２％を超えた。一
方、焼鈍を行った金属板では、寸法変化率を０．０５％
以下、寸法変化率の差をほぼ０％に抑制することができ
た。

【００２２】（実施例２）組成が質量％でＦｅ―３６％
Ｎｉの材料と、フェライト系ステンレス鋼( ＪＩＳＳＵ
Ｓ４３０) 材から冷間圧延により厚み６５μｍおよび１
３０μm に成形した３００ｍｍ幅の金属板を得て、それ
を４００℃で１時間の焼鈍を行い、歪みを解放した本発
明のメタルコア基板用金属板を作製した。エッチングで
開口率２５％の開口を付けて、寸法変化率を測定した。
次にこの開口処理を施したメタルコア基板用金属板の表
面に、銅層をめっきにより形成したものと、形成してい
ないものを用意し、それぞれ３種のプリプレグＡ，Ｂ，
Ｃ（厚さ：６０μｍと８０μｍ）を熱プレスにより貼り
合せて絶縁層を形成した。熱プレスの条件は、常温から
２００℃まで加熱した後、２００℃で１時間保持し、そ
の後常温まで冷却した。こうして作製した基板におけ
る、プリプレグ貼り合せ前後の寸法変化率を表２に示
す。なお、表２でプリプレグＡはフィラーが添加された
エポキシ樹脂、プリプレグＢはアラミド不織布にエポキ
シ樹脂が含浸されたもの、プリプレグＣはエポキシ樹脂
単体であり、配線層として１２μｍの銅層が形成されて
いる。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２に示す通り、基板の寸法変化率は金属
板の銅めっきの有無や貼り合せるプリプレグの種類によ
り異なるが、０．０５％以下に抑制することができた。
次に、これらのメタルコア基板から、圧延方向が長手方
向になるように、幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍの短冊状試料
を複数本採取し、２０℃から２００℃までの平均熱膨張
係数を測定した。なお、熱膨張係数測定時の昇温速度を
２℃／分とした。これらのメタルコア基板の熱膨張係数
測定結果を表３に示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】表３に示すとおり、基板の熱膨張係数は３
〜１５ｐｐｍ／℃の範囲となり、各種部材との熱膨張差
によって生じる有害な応力の発生を低減することが可能
であることが分かる。本発明のメタルコア基板に配線層
を形成して、図１に示すビルドアップ基板とした。本発
明のビルドアップ基板は、開口処理を施した時に生じる
変寸現象と、金属板をコアとするメタルコア基板を製造
したときに生じる変寸現象を抑制できるため、スルーホ
ールの形成数が多く、しかも電子部品を実装する際、ア
ライメント精度に優れたものとなる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、冷間圧延金属板に開口
処理を施した時および該金属板をコアとするメタルコア
基板を作製したときの変寸現象の問題を飛躍的に改善す
ることができ、メタルコア基板用金属板およびその製造
方法、およびそれを用いたメタルコア基板ならびにビル
ドアップ基板の実用化にとって欠くことの出来ない技術
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビルドアップ基板の一例を示す模式断面図であ
る。

【符号の説明】

１金属板２銅めっき層３、３´ 樹脂層４スルーホール５、５´ 配線層６ビア７開口部１０メタルコア基板１００ビルドアップ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｃ 38/18 Ｃ２２Ｃ 38/18 38/40 38/40 Ｈ０５Ｋ 1/05 Ｈ０５Ｋ 1/05 Ｂ 3/46 3/46 ＢＵ (72)発明者熊本晋吾島根県安来市安来町2107番地２日立金属株式会社冶金研究所内 (72)発明者佐藤光司島根県安来市安来町2107番地２日立金属株式会社冶金研究所内 (72)発明者牛房信之神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者長谷部健彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内Ｆターム(参考） 4K037 EA21 EB13 FG00 FH00 FJ04 JA01 5E315 AA05 AA07 AA11 AA13 BB02 BB05 BB15 CC16 CC21 DD17 DD20 GG22 5E346 AA03 AA12 AA15 AA32 AA43 AA51 CC09 EE06 EE31 FF01 GG15 GG28 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷間圧延した金属板に、開口率１５〜６
０％の開口処理を行ったときに生じる金属板の寸法変化
率が、冷間圧延方向および板幅方向でともに０．０５％
以下であることを特徴とするメタルコア基板用金属板。
【請求項２】金属板における冷間圧延方向と板幅方向
との寸法変化率の差が０．０２％以下であることを特徴
とする請求項１に記載のメタルコア基板用金属板。
【請求項３】金属板がステンレス鋼または鉄−ニッケ
ル系合金であることを特徴とする請求項1 または２に記
載のメタルコア基板用金属板。
【請求項４】請求項1 乃至３の何れかに記載のメタル
コア基板用金属板の表面に銅を主体とする層が被覆され
ていることを特徴とするメタルコア基板用金属板。
【請求項５】冷間圧延により厚さ１０〜２００μｍに
加工した金属板を２００〜５５０℃で焼鈍した後、開口
処理を施すことを特徴とする請求項1 乃至４の何れかに
記載のメタルコア基板用金属板の製造方法。
【請求項６】請求項１乃至４の何れかに記載の金属板
の両面に、少なくとも絶縁層および配線層を形成し、メ
タルコア基板用金属板に形成された開口部の一部または
全部にスルーホールを形成したことを特徴とするメタル
コア基板。
【請求項７】常温から２００℃まで加熱し、２００℃
で１０分間以上加熱保持し、常温まで冷却したときの寸
法変化率が冷間圧延方向および板幅方向でともに０．０
５％以下であることを特徴とする請求項６に記載のメタ
ルコア基板。
【請求項８】２０〜２００℃の熱膨張係数が、３〜１
５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項６または７
に記載のメタルコア基板。
【請求項９】請求項６乃至８の何れかに記載のメタル
コア基板の両面に、少なくとも一層の配線層を絶縁層を
介して形成し、積層配線したことを特徴とするビルドア
ップ基板。