JP2023050449A - Circuit board and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板およびその製造方法に関し、特に、セラミックス基板上に回路パターンを備えた回路基板およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a circuit board and its manufacturing method, and more particularly to a circuit board having a circuit pattern on a ceramic substrate and its manufacturing method.
従来から、複数の半導体チップを回路基板に搭載した半導体モジュールが生産されている。一般的な回路基板では、セラミックス基板の表面に金属材料からなる回路パターンが接合され、セラミックス基板の裏面に放熱板が接合されている。回路パターンの一部は、ソルダレジストによって覆われ、回路パターンのうちソルダレジストから露出した領域には、半導体チップおよびワイヤボンディングなどが設けられる。例えば、回路パターンの表面上に半導体チップを設ける場合、半田などの導電性ペーストを用いることで、半導体チップの裏面電極と回路パターンとが電気的に接続される。また、ワイヤボンディングによって、半導体チップの表面電極と回路パターンとを電気的に接続させるなど、回路パターン上では、様々な配線手法が行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor modules in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a circuit board have been produced. In a general circuit board, a circuit pattern made of a metal material is bonded to the front surface of a ceramic substrate, and a radiator plate is bonded to the rear surface of the ceramic substrate. A part of the circuit pattern is covered with a solder resist, and a semiconductor chip, wire bonding, and the like are provided in a region of the circuit pattern exposed from the solder resist. For example, when a semiconductor chip is provided on the surface of a circuit pattern, a conductive paste such as solder is used to electrically connect the back electrode of the semiconductor chip and the circuit pattern. Moreover, various wiring methods are performed on the circuit pattern, such as electrically connecting the surface electrode of the semiconductor chip and the circuit pattern by wire bonding.
例えば、特許文献1には、鉛レス半田を使用したワイヤボンディングとの接触を考慮して、回路パターンの表面の濡れ性および耐腐食性を向上させた回路基板が開示されている。この回路パターンの表面には、化学研磨が施された後に、防錆剤を付与する処理が施されている。また、特許文献1には、このような処理が施された回路パターンの表面粗さRaは、0.1~1.0μmであると開示されている。
For example,
半導体モジュールの実装時では、回路基板には、様々な実装工程によって熱負荷がかかる。この熱負荷などが原因となって、ソルダレジストが回路パターンから剥離するという恐れがある。ソルダレジストの剥離が発生すると、回路パターン、半導体チップ、ワイヤボンディングおよび導電性ペーストの間の絶縁が保てなくなり、ショート不良が発生する恐れがある。すなわち、半導体モジュールの信頼性が低下する恐れがある。 When mounting a semiconductor module, a heat load is applied to the circuit board due to various mounting processes. The heat load and the like may cause the solder resist to peel off from the circuit pattern. When the solder resist peels off, the insulation between the circuit pattern, the semiconductor chip, the wire bonding and the conductive paste cannot be maintained, and short circuits may occur. That is, the reliability of the semiconductor module may deteriorate.
従って、ソルダレジストの剥離を抑制することで、信頼性の高い回路基板を提供することが求められる。その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。 Therefore, it is desired to provide a highly reliable circuit board by suppressing peeling of the solder resist. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態における回路基板は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の表面に接合され、且つ、金属材料からなる回路パターンと、前記セラミックス基板の表面上に形成され、且つ、前記回路パターンの一部を覆うソルダレジストと、を備える。ここで、前記回路パターンの表面粗さRzは、2.0μm以上、6.5μm以下であり、前記回路パターンの光沢度(60°)は、10以上、120以下である。 A circuit board in one embodiment comprises a ceramic substrate, a circuit pattern bonded to the surface of the ceramic substrate and made of a metal material, and a part of the circuit pattern formed on the surface of the ceramic substrate. and a solder resist covering the Here, the surface roughness Rz of the circuit pattern is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the circuit pattern is 10 or more and 120 or less.
一実施の形態における回路基板の製造方法は、(a)セラミックス基板を用意する工程、(b)前記(a)工程後、前記セラミックス基板の表面に、金属材料からなる金属板を接合する工程、(c)前記(b)工程後、前記金属板の表面粗さが均一化されるように、前記金属板に対して前処理を行う工程、(d)前記(c)工程後、前記金属板の表面粗さが大きくなるように、前記金属板に対して粗化処理を行う工程、(e)前記(d)工程後、前記金属板をパターニングすることで、回路パターンを形成する工程、(f)前記(e)工程後、前記回路パターンの一部を覆うように、前記セラミックス基板の表面上に、ソルダレジストを形成する工程、を備える。ここで、前記(d)工程後、前記金属板の表面粗さRzは2.0μm以上、6.5μm以下になり、且つ、前記金属板の光沢度(60°)は10以上、120以下になり、前記(f)工程は、前記回路パターンの表面粗さRzが2.0μm以上、6.5μm以下であり、且つ、前記回路パターンの光沢度(60°)が10以上、120以下である状態で行われる。 A method for manufacturing a circuit board according to one embodiment comprises: (a) a step of preparing a ceramic substrate; (b) a step of bonding a metal plate made of a metal material to the surface of the ceramic substrate after the step (a); (c) after the step (b), pre-treating the metal plate so that the surface roughness of the metal plate is uniform; (d) after the step (c), the metal plate (e) after the step (d), patterning the metal plate to form a circuit pattern, ( f) After the step (e), forming a solder resist on the surface of the ceramic substrate so as to cover part of the circuit pattern. Here, after the step (d), the surface roughness Rz of the metal plate is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the metal plate is 10 or more and 120 or less. In the step (f), the surface roughness Rz of the circuit pattern is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the circuit pattern is 10 or more and 120 or less. done in the state.
一実施の形態における回路基板の製造方法は、(a)セラミックス基板を用意する工程、(b)前記(a)工程後、前記セラミックス基板の表面に、金属材料からなる金属板を接合する工程、(c)前記(b)工程後、前記金属板の表面粗さが均一化されるように、前記金属板に対して前処理を行う工程、(d)前記(c)工程後、前記金属板の表面粗さが大きくなるように、前記金属板に対して粗化処理を行う工程、(e)前記(d)工程後、前記金属板をパターニングすることで、回路パターンを形成する工程、(f)前記(e)工程後、前記回路パターンの一部を覆うように、前記セラミックス基板の表面上に、ソルダレジストを形成する工程、を備える。ここで、前記(d)工程後、前記金属板の表面粗さRzは2.0μm以上、6.5μm以下になり、且つ、前記金属板の光沢度(60°)は10以上、120以下になる。 A method for manufacturing a circuit board according to one embodiment comprises: (a) a step of preparing a ceramic substrate; (b) a step of bonding a metal plate made of a metal material to the surface of the ceramic substrate after the step (a); (c) after the step (b), pre-treating the metal plate so that the surface roughness of the metal plate is uniform; (d) after the step (c), the metal plate (e) after the step (d), patterning the metal plate to form a circuit pattern, ( f) After the step (e), forming a solder resist on the surface of the ceramic substrate so as to cover part of the circuit pattern. Here, after the step (d), the surface roughness Rz of the metal plate is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the metal plate is 10 or more and 120 or less. Become.
一実施の形態によれば、ソルダレジストの剥離を抑制することで、信頼性の高い回路基板を提供できる。 According to one embodiment, it is possible to provide a highly reliable circuit board by suppressing peeling of the solder resist.
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings. In addition, in all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
また、本願において説明されるX方向、Y方向およびZ方向は、互いに交差し、互いに直交している。本願では、Z方向をある構造体の上下方向、高さ方向または厚さ方向として説明する。 Also, the X-, Y-, and Z-directions described herein cross each other and are orthogonal to each other. In the present application, the Z direction is described as the vertical direction, height direction, or thickness direction of a certain structure.
(実施の形態1)
<本願発明者らによる検討事項>
本願発明者らは、上述のようなソルダレジストの剥離を抑制する方法として、回路パターンの基となっている金属板の表面を粗くする処理(粗化処理)を行い、回路パターンとソルダレジストとの密着力を向上させる方法を検討した。結果的に、この方法でも従来技術に対して効果を奏することが判明したが、本願発明者らは、単に粗化処理を行うだけでは、種々の問題があることを見出した。以下に図1~図4を用いて、本願発明者らが検討を行った検討例について詳細に説明する。
(Embodiment 1)
<Matters studied by the inventors of the present application>
As a method for suppressing the peeling of the solder resist as described above, the inventors of the present application performed a treatment (roughening treatment) to roughen the surface of the metal plate serving as the basis of the circuit pattern, thereby separating the circuit pattern and the solder resist. A method for improving the adhesion of the adhesive was investigated. As a result, it has been found that this method is also effective in comparison with the conventional technique, but the inventors of the present application have found that simply performing the roughening treatment causes various problems. 1 to 4, examples of studies conducted by the inventors of the present application will be described in detail below.
図1は、セラミックス基板2の表面に、ロウ材層3を介して金属板4を接合した直後の状態であり、且つ、粗化処理を行う前の状態を示している。図2は、金属板4に対して粗化処理を行った後の状態を示している。なお、金属板4は、例えば、圧延処理によって形成された圧延銅箔である。
FIG. 1 shows the state immediately after the
図1に示されるように、金属板4の表面には、複数の圧延痕20(複数の凹部)が存在し、各圧延痕20の深さは不均一になっている。この状態で、図2に示されるように、金属板4に対して粗化処理を行う。粗化処理は、例えば、水、過酸化水素、硫酸およびリン酸によって構成される水溶液を用いて行われる。なお、この水溶液において、過酸化水素の質量パーセント濃度は3%であり、硫酸の質量パーセント濃度は5%であり、リン酸の質量パーセント濃度は3%である。この粗化処理によって、圧延痕20から結晶粒界に沿ってウェットエッチングが進行し、金属板4の表面の凹部が深くなる。
As shown in FIG. 1, a plurality of rolling marks 20 (a plurality of concave portions) are present on the surface of the
次に、図3に示されるように、レジストパターンをマスクとしたエッチング処理を行うことで、金属板4およびロウ材層3のパターニングを行い、回路パターン4aを形成する。次に、回路パターン4aの一部を覆うように、セラミックス基板2の表面上に、ソルダレジスト6を形成する。粗化処理によって深くなった回路パターン4aの表面の凹部を埋め込むように、ソルダレジスト6が形成されるので、ソルダレジスト6と回路パターン4aとの密着力が向上し、ソルダレジスト6が回路パターン4aから剥離され難くなる。
Next, as shown in FIG. 3, an etching process is performed using a resist pattern as a mask to pattern the
その後、セラミックス基板2を分割することで、複数の回路基板が製造される。図4に示されるように、その回路基板を用いて半導体モジュールを製造する際には、例えば、回路パターン4aのうちソルダレジスト6から露出した領域に、導電性ペースト10を介して半導体チップ11が搭載される。
Thereafter, by dividing the
ここで、回路パターン4aの表面は粗化処理によって粗くなっており、回路パターン4aの表面の凹部が深くなっている。更に、複数の凹部の深さが不均一になっている。このような状態で回路パターン4aの表面に導電性ペースト10を形成すると、凹部に導電性ペースト10が完全に埋め込まれていない箇所が発生するという恐れがある。すなわち、図4に示されるようなボイド21が発生する恐れがある。
Here, the surface of the
このようなボイド21が発生していると、例えば、半導体モジュールの実装時における熱負荷によって、ボイド21内に溜まった空気が膨張し、ボイド21を起点として導電性ペースト10にクラックが発生するという恐れがある。すなわち、検討例では、粗化処理によってソルダレジスト6の剥離は改善できるが、ボイド21の発生を引き起こし易くなってしまうという問題がある。
If
従って、ソルダレジスト6の剥離を抑制できる共に、ボイド21の発生も抑制できるような技術が求められる。以下で説明する回路基板1は、検討例での問題点も考慮して、本願発明者らによって発案されたものである。
Therefore, there is a demand for a technique that can suppress the peeling of the solder resist 6 and also suppress the generation of
<実施の形態1における回路基板>
以下に、図5~図16を用いて、実施の形態1における回路基板1の製造方法について説明し、図17、図18および図20~図22を用いて、その製造方法によって製造された回路基板1の特徴について説明する。図5は、回路基板1の製造方法を示すフローチャートである。図5に示される各ステップS1~S9を説明する際に、必要に応じて図6~図16を用いる。
<Circuit board in
5 to 16, a method for manufacturing the
まず、ステップS1では、図6に示されるようなセラミックス基板2を用意する。セラミックス基板2は、熱伝導率が高く、且つ、放熱効果が高い材料の焼結体によって構成され、例えば窒化珪素の焼結体によって構成されている。
First, in step S1, a
ステップS2では、図7に示されるように、セラミックス基板2の表面に、ロウ材層3を介して金属板4を接合し、セラミックス基板2の裏面に、ロウ材層3を介して放熱板(金属板)5を接合する。金属板4および放熱板5は、例えば、圧延処理によって形成された圧延銅箔である。より具体的には、金属板4および放熱板5を構成する金属材料は、例えば、銅(Cu)、または、Cu-Zr若しくはCu-Niのような銅を主体とする銅合金からなる。
In step S2, as shown in FIG. 7, a
ロウ材層3を構成するロウ材は、例えばTi、ZrまたはHfを含有したAg-Cuのような導電性材料からなる。金属板4および放熱板5は、ロウ付け法によってセラミックス基板2に接合される。まず、セラミックス基板2の表面にロウ材を塗布した後、ロウ材に金属板4を接着し、Ag/Cuの組成比に応じて例えば700~900℃の熱処理を行うことで、金属板4がロウ材層3を介してセラミックス基板2の表面に接合される。放熱板5についても同様の方法を行うことで、放熱板5がロウ材層3を介してセラミックス基板2の裏面に接合される。
The brazing material forming the
なお、図8は、図7の金属板4の表面を拡大した要部断面図である。図8に示されるように、金属板4の表面には、複数の圧延痕20が存在している。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part, enlarging the surface of the
ステップS3では、金属板4に対して、金属板4の表面粗さを均一化するための処理(前処理)を行う。すなわち、複数の圧延痕20の深さ(複数の凹部の深さ)が不均一になっているので、複数の圧延痕20をなるべく除去し、複数の凹部の深さを均一化する。
In step S<b>3 , the
前処理は、例えば、水、過酸化水素および硫酸によって構成される第1水溶液を用いて行われる。なお、この第1水溶液において、過酸化水素の質量パーセント濃度は3%であり、硫酸の質量パーセント濃度は8%である。なお、第1水溶液に、質量パーセント濃度が0.3%以下のリン酸が含まれていてもよい。このような第1水溶液では、金属板4の深さ方向に対して化学研磨する作用が小さく、金属板4の平面方向に対して化学研磨する作用が大きい。従って、金属板4の表面粗さを均一化する作用が大きくなる。
The pretreatment is performed using, for example, a first aqueous solution composed of water, hydrogen peroxide and sulfuric acid. In this first aqueous solution, the mass percent concentration of hydrogen peroxide is 3%, and the mass percent concentration of sulfuric acid is 8%. The first aqueous solution may contain phosphoric acid with a mass percent concentration of 0.3% or less. In such a first aqueous solution, the effect of chemically polishing the
図9は、前処理を行った後の金属板4の状態を示している。第1水溶液によって金属板4を所定の時間でウェットエッチング処理することで、図8よりも、金属板4の厚さが若干薄くなると共に、金属板4の表面粗さが均一化する。
FIG. 9 shows the state of the
ステップS4では、金属板4に対して、金属板4の表面を粗くするための粗化処理を行う。言い換えれば、粗化処理は、金属板4の表面粗さが大きくなるようにするための処理である。
In step S<b>4 , the
粗化処理は、例えば、水、過酸化水素、硫酸およびリン酸によって構成される第2水溶液を用いて行われる。なお、この第2水溶液において、過酸化水素の質量パーセント濃度は3%であり、硫酸の質量パーセント濃度は5%であり、リン酸の質量パーセント濃度は3%である。第2水溶液に含まれるリン酸の質量パーセント濃度は、第2水溶液に含まれるリン酸の質量パーセント濃度よりも大きいことが好ましい。このような第2水溶液では、金属板4の深さ方向に対する化学研磨する作用が大きいので、複数の凹部の深さが深くなる。
The roughening treatment is performed using, for example, a second aqueous solution composed of water, hydrogen peroxide, sulfuric acid and phosphoric acid. In this second aqueous solution, the mass percent concentration of hydrogen peroxide is 3%, the mass percent concentration of sulfuric acid is 5%, and the mass percent concentration of phosphoric acid is 3%. The mass percent concentration of phosphoric acid contained in the second aqueous solution is preferably higher than the mass percent concentration of phosphoric acid contained in the second aqueous solution. In such a second aqueous solution, the effect of chemical polishing in the depth direction of the
図10は、粗化処理を行った後の金属板4の状態を示している。第2水溶液によって金属板4を所定の時間でウェットエッチング処理することで、金属板4の表面粗さが大きくなる。ここでは、金属板4の表面粗さRzが2.0μm以上、6.5μm以下になるまで、粗化処理を行った。
FIG. 10 shows the state of the
前処理によって、金属板4の表面粗さが均一化され、複数の凹部の深さが均一化された状態で、粗化処理によって、金属板4の表面粗さRzを大きくしている。このため、凹部の深さが極端に深い箇所が形成され難くなっているので、導電性ペーストを形成した際に、ボイドの発生が起こり難くなっている。
The surface roughness of the
ステップS5およびステップS6では、金属板4をパターニングすることで、回路パターン4aを形成する。まず、ステップS5では、図11に示されるように、フォトリソグラフィ法によって、金属板4に直接接し、且つ、金属板4の一部を覆うように、金属板4の表面上にレジストパターンRP1を形成する。
In steps S5 and S6, the
次に、ステップS6では、図12に示されるように、レジストパターンRP1から露出している金属板4に対してエッチング処理を行うことで、回路パターン4aを形成する。続けて、エッチングされた金属板4の下に形成されていたロウ材層3に対してもエッチング処理を行うことで、ロウ材層3を除去し、セラミックス基板2を露出させる。その後、水酸化ナトリウム水溶液などを用いて、レジストパターンRP1を除去する。
Next, in step S6, as shown in FIG. 12, the
なお、ステップS4の粗化処理によって金属板4の表面を粗くしておくことで、ステップS5およびステップS6で使用されるレジストパターンRP1と、金属板4との密着性を高めることができる。従って、エッチング処理中にレジストパターンRP1の位置がずれる、または、レジストパターンRP1の剥離が発生するなどの不具合を防止できる。
By roughening the surface of the
ステップS7では、セラミックス基板2に対してレーザスクライブ工程を行う。図13に示されるように、セラミックス基板2の表面上には、複数の回路パターン4aが形成されている。最終的にセラミックス基板2は分割されるが、分割される箇所であるスクライブラインSLに沿って、予めレーザを照射しておくことで、セラミックス基板2に溝が形成される。この溝が形成されていることで、後のステップS9における分割処理を容易に行うことができる。
In step S7, the
ステップS8では、図14に示されるように、回路パターン4aの一部を覆うように、セラミックス基板2の表面上に、ソルダレジスト6を形成する。まず、セラミックス基板2の表面全体を覆うように、例えばスクリーン印刷法または塗布法によってソルダレジスト6を形成する。次に、露光処理および現像処理を行うことで、ソルダレジスト6の一部を除去する。
In step S8, as shown in FIG. 14, a solder resist 6 is formed on the surface of the
なお、ソルダレジスト6は以下のように形成されてもよい。例えば、ソルダレジスト6を形成する領域に対応する印刷版を使用して、ソルダレジストパターンを形成し、このソルダレジストパターンに露光処理を行うことで、ソルダレジスト6を形成してもよい。この場合、現像処理を省略できる。 Note that the solder resist 6 may be formed as follows. For example, the solder resist 6 may be formed by forming a solder resist pattern using a printing plate corresponding to the region where the solder resist 6 is to be formed, and exposing the solder resist pattern. In this case, development processing can be omitted.
このようにして形成されたソルダレジスト6は、回路パターン4aに直接接している。回路パターン4aの表面粗さRzは、前処理および粗化処理によって、2.0μm以上、6.5μm以下になっている。従って、ソルダレジスト6が高い密着力で回路パターン4aに接しているので、ソルダレジスト6が回路パターン4aから剥離され難くなっている。
The solder resist 6 thus formed is in direct contact with the
ステップS9では、図15に示されるように、スクライブラインSLに沿ってセラミックス基板2を分割することで、複数の回路基板1を製造する。図16は、図15のA-A線に沿った断面図であり、1つの回路基板1を示している。回路パターン4aのうちソルダレジスト6から露出している領域には、例えば、導電性ペーストを介して半導体チップを形成するための領域が含まれている。
In step S9, as shown in FIG. 15, a plurality of
その後、ステップS10では、複数の回路基板1に対して、外観検査などを行う。良品と判定された回路基板1に対して、梱包作業などが行われ、回路基板1が出荷される。
After that, in step S10, the plurality of
<回路基板1の主な特徴>
図17は、図16の回路基板1に半導体チップ11およびヒートシンク12を搭載した状態を示し、図18は、図17の半導体チップ11の周囲を拡大した要部断面図である。図17および図18に示されるように、半導体チップ11は、回路パターン4aのうちソルダレジスト6から露出している領域に、導電性ペースト10を介して搭載される。なお、導電性ペースト10は、例えば鉛フリー半田からなる。また、ヒートシンク12は、放熱板5に接合される。また、図示はしないが、ワイヤボンディングなどの外部接続用端子によって、半導体チップ11の表面電極と回路パターン4aとを電気的に接続させるなど、回路パターン4a上では、他の配線形態も行われている。
<Main Features of
FIG. 17 shows a state in which a
上述の検討例の図4で説明したように、回路基板1には、ソルダレジスト6の剥離を抑制すると共に、ボイド21の発生も抑制することが求められる。本願発明者らは、これらを対策するための指標として、表面粗さRzおよび光沢度(60°)に着目し、表面粗さRzおよび光沢度(60°)と、ソルダレジスト6の剥離およびボイド21の発生との関係性について、実験を行った。
As described with reference to FIG. 4 in the study example above, the
図19および図20は、ステップS4の粗化処理を行った後の金属板4の表面を示すSEM像であり、図19は検討例を示し、図20は実施の形態1を示している。なお、図19および図20には、それぞれ拡大倍率が250倍のSEM像(1目盛りが200μmのスケールを付記)と、拡大倍率が2500倍のSEM像(1目盛りが20.0μmのスケールを付記)とを示す。図21および図22は、実施の形態1における実験データを示す表およびグラフである。
FIGS. 19 and 20 are SEM images showing the surface of the
図19および図20を比較すると、実施の形態1では、ステップS4の粗化処理の前にステップS3の前処理を行っていることで、金属板4の表面の粗さが均一化されていることが確認できた。
Comparing FIGS. 19 and 20, in
また、図21および図22に示されるように、光沢度(60°)が120以下であれば、ソルダレジスト6の剥離を抑制でき、表面粗さRzが6.5μm以下であれば、ボイド21の発生を抑制できることが判った。また、表面粗さRzが小さくなりすぎると、ソルダレジスト6の剥離が発生し易くなる。ソルダレジスト6と回路パターン4aとの密着性を確保するためには、表面粗さRzは2.0μm以上であることが好ましい。また、光沢度(60°)は10以上であれば、表面粗さRzが大きくなり過ぎることを抑制できる。
Further, as shown in FIGS. 21 and 22, when the glossiness (60°) is 120 or less, peeling of the solder resist 6 can be suppressed, and when the surface roughness Rz is 6.5 μm or less, voids 21 It was found that the occurrence of Also, if the surface roughness Rz is too small, the solder resist 6 is likely to peel off. In order to secure the adhesion between the solder resist 6 and the
なお、本願で説明している表面粗さRzは、JISB0601:2001に準拠したものであり、本願で説明している光沢度(60°)は、JIS Z 8741に準拠したものである。また、表面粗さRzの測定装置には、表面粗さ計(TOUCH50:東京精密製)を使用し、光沢度の測定装置には、ハンディ型光沢計(PG―IIM:日本電色工業製)を使用した。そして、金属板4での表面粗さRzおよび光沢度(60°)の測定位置は、中央部(1箇所)および縁部(4箇所)の合計5箇所である。中央部は、金属板4の表面における4つの角部からの対角線が交差する位置であり、縁部は、金属板4の各角部から中央部へ向かう方向に15mm内側とした位置である。本願で説明している表面粗さRzおよび光沢度(60°)の各数値は、上記5箇所の平均値としている。
The surface roughness Rz described in this application conforms to JISB0601:2001, and the glossiness (60°) described in this application conforms to JIS Z8741. In addition, a surface roughness meter (TOUCH50: manufactured by Tokyo Seimitsu) is used as a measuring device for surface roughness Rz, and a handy type gloss meter (PG-IIM: manufactured by Nippon Denshoku Kogyo) is used as a measuring device for glossiness. It was used. The surface roughness Rz and the glossiness (60°) of the
纏めると、ステップS3の前処理と、ステップS4の粗化処理とを行った後で、金属板4の表面粗さRzは2.0μm以上、6.5μm以下になっていることが好ましく、金属板の光沢度(60°)は10以上、120以下になっていることが好ましい。
In summary, after performing the pretreatment in step S3 and the roughening treatment in step S4, the surface roughness Rz of the
そして、ステップS8のソルダレジスト6の形成は、回路パターン4aの表面粗さRzが2.0μm以上、6.5μm以下であり、且つ、回路パターン4aの光沢度(60°)が10以上、120以下である状態で行われる。また、回路パターン4aに導電性ペースト10を介して半導体チップ11を搭載する際にも、回路パターン4aの表面粗さRzおよび光沢度(60°)が、上記範囲内になっている。
The formation of the solder resist 6 in step S8 is such that the surface roughness Rz of the
以上のように、金属板4に対して、ステップS3の前処理と、ステップS4の粗化処理とを行い、その金属板4をパターニングして形成された回路パターン4aを用いることで、ソルダレジスト6の剥離を抑制できると共に、導電性ペースト10の形成時にボイド21の発生を抑制できる。従って、実施の形態1によれば、信頼性の高い回路基板1を提供することができる。
As described above, the pretreatment of step S3 and the roughening treatment of step S4 are performed on the
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 Although the present invention has been specifically described above based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the invention.
1 回路基板
2 セラミックス基板
3 ロウ材層
4 金属板
4a 回路パターン
5 放熱板(金属板)
6 ソルダレジスト
10 導電性ペースト
11 半導体チップ
12 ヒートシンク
20 圧延痕
21 ボイド
RP1 レジストパターン
SL スクライブライン
REFERENCE SIGNS
6 solder resist 10
Claims (10)
前記セラミックス基板の表面に接合され、且つ、金属材料からなる回路パターンと、
前記セラミックス基板の表面上に形成され、且つ、前記回路パターンの一部を覆うソルダレジストと、
を備え、
前記回路パターンの表面粗さRzは、2.0μm以上、6.5μm以下であり、
前記回路パターンの光沢度(60°)は、10以上、120以下である、回路基板。 a ceramic substrate;
a circuit pattern bonded to the surface of the ceramic substrate and made of a metal material;
a solder resist formed on the surface of the ceramic substrate and covering a portion of the circuit pattern;
with
The surface roughness Rz of the circuit pattern is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less,
The circuit board, wherein the glossiness (60°) of the circuit pattern is 10 or more and 120 or less.
前記回路パターンのうち前記ソルダレジストから露出している領域は、導電性ペーストを介して半導体チップを搭載するための領域を含む、回路基板。 In the circuit board according to claim 1,
A circuit board, wherein a region of the circuit pattern exposed from the solder resist includes a region for mounting a semiconductor chip via a conductive paste.
前記ソルダレジストは、前記回路パターンに直接接している、回路基板。 In the circuit board according to claim 1 or 2,
The circuit board, wherein the solder resist is in direct contact with the circuit pattern.
前記金属材料は、銅または銅を主体とする合金である、回路基板。 In the circuit board according to any one of claims 1 to 3,
The circuit board, wherein the metal material is copper or a copper-based alloy.
(b)前記(a)工程後、前記セラミックス基板の表面に、金属材料からなる金属板を接合する工程、
(c)前記(b)工程後、前記金属板の表面粗さが均一化されるように、前記金属板に対して前処理を行う工程、
(d)前記(c)工程後、前記金属板の表面粗さが大きくなるように、前記金属板に対して粗化処理を行う工程、
(e)前記(d)工程後、前記金属板をパターニングすることで、回路パターンを形成する工程、
(f)前記(e)工程後、前記回路パターンの一部を覆うように、前記セラミックス基板の表面上に、ソルダレジストを形成する工程、
を備え、
前記(d)工程後、前記金属板の表面粗さRzは2.0μm以上、6.5μm以下になり、且つ、前記金属板の光沢度(60°)は10以上、120以下になり、
前記(f)工程は、前記回路パターンの表面粗さRzが2.0μm以上、6.5μm以下であり、且つ、前記回路パターンの光沢度(60°)が10以上、120以下である状態で行われる、回路基板の製造方法。 (a) preparing a ceramic substrate;
(b) a step of joining a metal plate made of a metal material to the surface of the ceramic substrate after the step (a);
(c) after the step (b), pre-treating the metal plate so that the surface roughness of the metal plate is uniform;
(d) after the step (c), roughening the metal plate so as to increase the surface roughness of the metal plate;
(e) forming a circuit pattern by patterning the metal plate after the step (d);
(f) forming a solder resist on the surface of the ceramic substrate so as to cover part of the circuit pattern after the step (e);
with
After the step (d), the surface roughness Rz of the metal plate becomes 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the metal plate becomes 10 or more and 120 or less,
In the step (f), the surface roughness Rz of the circuit pattern is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the circuit pattern is 10 or more and 120 or less. A method of manufacturing a circuit board, which is carried out.
前記(e)工程は、
(e1)前記金属板に直接接し、且つ、前記金属板の一部を覆うように、前記金属板の表面上にレジストパターンを形成する工程、
(e2)前記(e1)工程後、前記レジストパターンから露出している前記金属板に対してエッチング処理を行うことで、回路パターンを形成する工程、
(e3)前記(e2)工程後、前記レジストパターンを除去する工程、
を有する、回路基板の製造方法。 In the method for manufacturing a circuit board according to claim 5,
The step (e) is
(e1) forming a resist pattern on the surface of the metal plate so as to be in direct contact with the metal plate and partially cover the metal plate;
(e2) forming a circuit pattern by etching the metal plate exposed from the resist pattern after the step (e1);
(e3) removing the resist pattern after the step (e2);
A method of manufacturing a circuit board, comprising:
前記回路パターンのうち前記ソルダレジストから露出している領域は、導電性ペーストを介して半導体チップを搭載するための領域を含む、回路基板の製造方法。 In the method for manufacturing a circuit board according to claim 5 or 6,
The method of manufacturing a circuit board, wherein the area of the circuit pattern exposed from the solder resist includes an area for mounting a semiconductor chip via a conductive paste.
前記(f)工程では、前記ソルダレジストは、前記回路パターンに直接接する、回路基板の製造方法。 In the method for manufacturing a circuit board according to any one of claims 5 to 7,
In the step (f), the method of manufacturing a circuit board, wherein the solder resist is in direct contact with the circuit pattern.
前記金属材料は、銅または銅を主体とする合金である、回路基板の製造方法。 In the method for manufacturing a circuit board according to any one of claims 5 to 8,
The method for manufacturing a circuit board, wherein the metal material is copper or an alloy mainly composed of copper.
(b)前記(a)工程後、前記セラミックス基板の表面に、金属材料からなる金属板を接合する工程、
(c)前記(b)工程後、前記金属板の表面粗さが均一化されるように、前記金属板に対して前処理を行う工程、
(d)前記(c)工程後、前記金属板の表面粗さが大きくなるように、前記金属板に対して粗化処理を行う工程、
(e)前記(d)工程後、前記金属板をパターニングすることで、回路パターンを形成する工程、
(f)前記(e)工程後、前記回路パターンの一部を覆うように、前記セラミックス基板の表面上に、ソルダレジストを形成する工程、
を備え、
前記(d)工程後、前記金属板の表面粗さRzは2.0μm以上、6.5μm以下になり、且つ、前記金属板の光沢度(60°)は10以上、120以下になる、回路基板の製造方法。
(a) preparing a ceramic substrate;
(b) a step of joining a metal plate made of a metal material to the surface of the ceramic substrate after the step (a);
(c) after the step (b), pre-treating the metal plate so that the surface roughness of the metal plate is uniform;
(d) after the step (c), roughening the metal plate so as to increase the surface roughness of the metal plate;
(e) forming a circuit pattern by patterning the metal plate after the step (d);
(f) forming a solder resist on the surface of the ceramic substrate so as to cover part of the circuit pattern after the step (e);
with
After the step (d), the surface roughness Rz of the metal plate is 2.0 μm or more and 6.5 μm or less, and the glossiness (60°) of the metal plate is 10 or more and 120 or less. Substrate manufacturing method.
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