JP2753744B2 - 電子回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，導体層の密着性，放熱性等に優れた電子回
路基板に関する。

〔従来技術〕

近年，電子回路基板としては種々のものが知られ，か
つ実用化されており，例えばガラス・エポキシ複合体，
アルミナ質焼結体およびムライト質焼結体等を材料とす
る電子回路基板が提案され使用されている。そして，高
集積化を促進する１つの方法として，シリコン集積回路
などを直接基板に搭載する実装方法が検討されている。

しかしながら，ガラス・エポキシ複合体はシリコン集
積回路と熱膨張率が大きく異なるため，該基板に直接搭
載することのできるシリコン集積回路は極めて小さいも
のに限られている。そればかりでなく，ガラス・エポキ
シ複合体のみからなる基板は，回路形成工程において寸
法が変化し易いため，特に微細で精密な回路が要求され
る基板には適用が困難である。

また，これらの基板は，樹脂の占める割合が大きいた
め，熱伝導率が小さく，せいぜい0.5W/m・ｋである。そ
れ故，近年の高密度のシリコン集積回路や抵抗部品が発
生する熱を，効率良く熱放散することができない。

また，アルミナ質焼結体やムライト質焼結体は硬度が
高く機械加工性に劣る。そのため，例えばスルーホール
等を設けるような機械加工が必要な場合には，生成形体
の段階で加工した後焼成する方法が行われている。しか
し，焼成時の収縮を均一に生じさせることは困難であ
り，特に高い寸法精度を要求されるものや寸法の大きな
ものを製造することは困難であった。

そこで，これらの問題に対処するため，特開昭61−28
7190号あるいは特開昭64−82689号には，多孔質セラミ
ック焼結体の気孔内に樹脂を含浸した基板が提案されて
いる。

この基板は，セラミックの気孔率を種々変化させるこ
とで，実装する部品，例えばシリコン集積回路等の熱膨
張に合わせ，低膨張で寸法安定性に優れている。また，
機械加工が容易で大型化及び軽量化に対応できる。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら，上記の樹脂含浸多孔質セラミック焼結
体に導体層（電子回路）を形成した電子回路基板は，使
用上の信頼性に乏しい。

即ち，上記樹脂含浸基板は，その表面部分にも含浸樹
脂が存在するため，導体層はこの樹脂の上に形成され
る。そのため，導体層において発生した熱が放散され難
い。特に多層電子回路基板においては，放熱性が悪い。
また，含浸樹脂の上に導体層が形成されているため，基
板と導体層の密着性も悪い。

本発明は，かかる従来の問題点に鑑み，上記の樹脂含
浸多孔質セラミック焼結体基板の長所を生かし，基板と
導体層との密着性に優れ，また導体層における発生熱を
効率良く外部へ放出することができる，信頼性の高い電
子回路基板の製造方法を提供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕 本発明は，樹脂を充填した多孔質セラミック焼結体か
らなる基板に対して，上記樹脂を優先的に溶解或いは分
解する流体を接触させて，該基板の表面の上記樹脂を除
去し，次いで基板表面に露出したセラミック粒子の表面
に樹脂被膜を形成し，然る後該基板表面上に導体層に形
成することを特徴とする電子回路基板の製造方法にあ
る。

本発明において最も注目すべきことは，樹脂含浸多孔
質セラミック焼結体基板において，まず導体層を形成す
る部分における基板表面上の含浸樹脂を前記流体により
除去し，これにより露出したセラミック粒子の表面に別
の樹脂被膜を形成し，その後導体層を形成することにあ
る。

上記樹脂多孔質セラミック焼結体の材質としては，コ
ージェライト，アルミナ，窒化アルミニウム，ムライ
ト，チタン酸マグネシウム，チタン酸アルミニウム，二
酸化ケイ素，酸化鉛，酸化亜鉛，酸化ベリリウム，酸化
錫，酸化バリウム，酸化マグネシウム，酸化カルシウム
のいずれか少なくとも１種を主成分とするセラミックス
などがある。この中，コージェライトは，熱膨張率がシ
リコン集積回路のそれに近く，好ましい材料である。

また，上記焼結体中に含浸させる含浸樹脂としては，
エポキシ樹脂，ビスマレイミド・トリアジン樹脂，ポリ
エステル樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹
脂，シリコン樹脂，エポキシシリコン樹脂，アクリル酸
樹脂，メタクリル酸樹脂，アニリン酸樹脂，フェノール
樹脂，ウレタン系樹脂，フラン系樹脂などがある。ま
た，これらの樹脂に，アルミナ，シリカ，酸化チタンな
どの微細粒子を分散したものも用いることができる。

また，これら含浸樹脂を多孔質焼結体の気孔内に含浸
させる方法としては，樹脂を加熱溶融しておき，この中
に多孔質焼結体を浸漬する方法がある。また，樹脂を溶
媒に溶かして含浸させる方法，モノマー状態の樹脂を含
浸させた後ポリマー化する方法などがある。

次に，上記の含浸樹脂を優先的に溶解あるいは分解す
る流体としては，クロム酸，クロム酸塩，過マンガン
酸，オゾン，濃硫酸，濃硝酸，リン酸，王水，フッ酸，
ホウフッ酸，ジメチルホルムアミド，溶融KCl,溶融KOH,
溶融NaOHなどが使用できる。

また，上記流体による樹脂の除去方法としては，常温
又は加温された上記流体中に上記樹脂含浸焼結体を浸漬
する方法，加熱蒸気にさらす方法がある。また，上記浸
漬時に超音波を加える方法がある。更に，樹脂含浸焼結
体の表面を火炎にさらして樹脂の一部を分解した後，上
記流体に浸漬する方法もある。

上記除去により，多孔質セラミック焼結体基板の表面
には含浸樹脂が取り去られた樹脂除去部が形成される。
そして，この樹脂除去部において露出したセラミック粒
子間の凹凸表面上に，その表面の一部又は全部を被覆す
る樹脂被膜を形成する。そして，その後，その上に導体
層を形成する。

上記の樹脂被膜は，基板表面のセラミック粒子で構成
される凹凸表面上の一部分又は全部に形成する。また，
該樹脂被膜の形成は，スピンコーター，ロールコータ
ー，液体塗布，噴霧などの方法により行う。該樹脂被膜
用の樹脂は，多孔質セラミック焼結体中に含浸させる前
記含浸樹脂と同じものを用いることができる。

また，上記樹脂被膜の厚みは,3μｍ以下であることが
好ましい。３μｍを越えると，上記のごとく露出させた
セラミック粒子管の凹凸表面がなだらかとなり，その上
に形成される導体層のアンカー効果による密着性が低下
する。

次に，導体層の形成方法としては，無電解メッキによ
る方法，蒸着，スパッタリングによる方法が有効であ
る。これらの方法によれば，前記セラミック粒子の表面
の樹脂被膜上に，導体層が密着性良く形成され，放熱性
を高めることができる。

次に，前記樹脂除去部の深さは,1〜20μｍが好まし
い。この理由は,1μｍよりも少ないと，導体層が多孔質
セラミック焼結体の粒子の間に，樹脂被膜を介してアン
カー効果をもって密着することが難しいからである。一
方,20μｍよりも多いと，アンカー効果を持った気孔は
多くできるが，導体層を最深部まで形成し難くなり，セ
ラミック粒子と密着しがたくなるからである。なかで
も,2〜10μｍがより好適な条件である。

また，本発明においては，焼結体の多孔質部の平均気
孔径は５μｍ以下であることが好ましい。その理由は,5
μｍよりも大きいと導体層の接着面の凹凸が激しくなる
ので，微細な導体回路が得難くなるからである。

また，上記のごとく基板表面の含浸樹脂を除去に当た
っては，前記樹脂除去部以外の表面に，前記流体に対し
て溶解或いは分解し難い樹脂マスクを設け，残部を前記
流体により除去する。これにより，樹脂除去部には，多
孔質セラミック焼結体のセラミック粒子の表面が露出
し，上記樹脂マスク形成部分は当初のまま含浸樹脂が残
っている。上記樹脂除去部は，主として導体層を設ける
部分である。

上記のごとく，部分的に被覆する樹脂マスク用の樹脂
としては，エポキシ樹脂，ビスマレイミド・トリアジン
樹脂，ポリエステル樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド
イミド樹脂，シリコン樹脂，エポキシシリコン樹脂，ア
クリル酸樹脂，メタクリル酸樹脂，アニリン酸樹脂，フ
ェノール樹脂，ウレタン樹脂，フラン系樹脂，フッ素樹
脂，フッ素−オレフィン共重合樹脂から選ばれる何れか
少なくとも１種を使用することができる。

しかし，前記含浸樹脂に対して溶解或いは分解し難い
樹脂マスクの組合わせで使用することが好ましい。例え
ば，エポキシ樹脂，ビスマレイミド・トリアジン樹脂，
フェノール樹脂に対しては，樹脂マスクとしてポリイミ
ド樹脂，フッ素樹脂，フッ素−オレフィン共重合樹脂を
使用することができる。

また，電子回路基板を多層化するために，一層又は積
層化した多層電子回路基板の表裏に，樹脂或いは樹脂と
無機材料との複合材からなる絶縁層を介して導体層を形
成することもできる。

本発明の電子回路基板においては，多孔質セラミック
焼結体の表面の気孔及び凹凸に，導体層が，前記樹脂被
膜を介して，くさび状に入り込んで密着している。一
方，その他の基板内部の気孔内には，含浸樹脂が充填さ
れている。ここに導体層とは，導電性回路，抵抗体，コ
ンデンサーなど，基板上に形成する電子部品をいう。

なお，このようにした得られた基板の表裏の導通は，
例えば多孔質セラミック焼結体に樹脂を含浸した後にス
ルーホールを形成し，無電解銅メッキ等を施すことによ
り行う。

〔作用及び効果〕

本発明の電子回路基板は，多孔質セラミック焼結体の
表面に，樹脂被膜を介して直接導体層を形成しているた
め，導体層が上記焼結体表面のセラミック粒子の間にく
さび状に強固に結合している。そのため，導体層と基板
との密着性に優れている。

また，密着性が良いので，導体層で発生した熱は，直
ちにセラミック粒子に伝わる。また，このセラミック粒
子は，多孔質セラミック焼結体中において互いに焼結し
合っているので，上記の熱は各粒子の間，つまり多孔質
セラミック焼結体中を効率良く伝わり，電子回路基板の
外部に放出される。

また，本発明においては，露出させたセラミック粒子
と導体層との間に樹脂被膜を形成しているので，導体層
形成時に導体層内部に応力集中を生ずることがない。そ
のため，導体層は，内部に歪を生じることなく，安定し
た状態形成される。

即ち，露出させたセラミック粒子の表面上に直接導体
層を形成する場合には，両者の密着性はセラミック粒子
間の平面度に依存する。また，個々のセラミック粒子
は，その表面が鋭い凹凸面を有し，これらが三次元的に
連続している。それ故，セラミック粒子表面に直接接触
している導体層部分（下部）には，その凹凸角部に応力
が集中し，クラックを生ずるおそれがある。しかし，本
発明では，セラミック粒子と導体層との間に樹脂被膜を
設けているので，該樹脂被膜が緩衝層的な役割を果た
す。それ故，導体層は内部歪を生ずることなく，安定し
た状態で密着している。

また，導体層が形成されていない部分は，気孔内に樹
脂が充填されているので，耐高湿度性，耐高湿度性にも
優れている。。

また，樹脂が充填されていることで基板の強度を増加
させ，割れにくくすると同時に機械加工を容易にし，カ
ケ，チッピング等の加工欠陥を防ぐことができる。ま
た，気体の透過を防ぎ使用環境からの影響を低減するこ
とに効果的である。

したがって，本発明によれば，導体層と基板との密着
性が良く，また導体層の発生熱を効率良く外部へ放出で
きるなど信頼性の高い電子回路基板を提供することがで
きる。

〔実施例〕

第１実施例 本発明にかかる電子回路基板の製造方法につき，第1A
図ないし第1D図を用いて説明する。

本例方法を実施するに当たっては，まず第1A図に示す
ごとく，樹脂２を充填した多孔質セラミック焼結体から
なる基板１を用いる。

該基板１は，セラミック粒子10を焼結した多孔質セラ
ミック焼結体と，その気孔11内に含浸，充填させた樹脂
２とから成っている。また，基板１の表面にも樹脂２が
被覆されている。

次に，基板１の表面上の上記樹脂２を優先的に溶解ま
たは分解する流体を，上記基板１の表面に接触させる。
これにより，第1B図に示すごとく，基板１表面の樹脂２
が除去される。そして，該樹脂２が除去された部分に
は，セラミック粒子10の間に気孔11が再び現れる。そし
て，基板１の表面には，セラミック粒子10による凹凸表
面12が露出する。

次に，第1C図に示すごとく，露出したセラミック粒子
10の凹凸表面12上に樹脂被膜４を形成する。なお，樹脂
被膜４は，前工程で樹脂２が除去された表面近くの気孔
内にも入る。

そこで，第1D図に示すごとく，基板１のセラミック粒
子10上にある樹脂被膜４の表面に，スパッタリング等に
より，導体層30を形成する。

第２実施例 本例は，第2A図〜第2E図に示すごとく，基板１の一部
表面の樹脂２を除去して，その部分に導体層を形成する
ものである。

即ち，まず第2A図に示すごとく，セラミック粒子10と
その間に形成された気孔11とからなる多孔質セラミック
焼結体15を準備する。そして，第2B図に示すごとく，該
多孔質セラミック焼結体15の気孔11内に樹脂２を含浸さ
せて，樹脂含浸基板１を作成する。このものは，前記第
1A図と同じである。

次に，この樹脂含浸基板１において，導体層を形成す
る部分となる樹脂除去部35を除いて，樹脂マスク５を被
覆する（第2C図）。そして，該基板１を含浸樹脂２を除
去するための流体を接触させて，樹脂除去部35における
樹脂２を除去する。これにより，第2C図に示すごとく，
樹脂除去部35の表面にセラミック粒子10の凹凸表面12が
露出する。

次いで，第2D図に示すごとく，セラミック粒子10の凹
凸表面12に樹脂被膜４を形成する。なお，樹脂被膜４
は，前工程で樹脂２が除去された気孔部分にも入る。

そこで，第2E図に示すごとく，上記樹脂除去部35にお
いて，上記セラミック粒子10上の樹脂被膜４の表面に，
導体層30を形成する。

しかして，上記第１及び第２実施例のいずれにおいて
も，第1D図，第2E図に示すごとく，導体層30の下部は，
基板１のセラミック粒子10による凹凸表面12の間に，樹
脂被膜４を介してくさび状に食い込んでいる。そのた
め，導体層30は基板１に強固に密着している。

また，そのため，導体層30が発生する熱は，直ちにセ
ラミック粒子10に伝達され，互いに焼結し合っているセ
ラミック粒子10を伝って外部に効率良く放出される。ま
た，基板の内部は樹脂２が充填されているので，耐高湿
度性，耐高温性に優れ，また機械加工性にも優れてい
る。

第３実施例 平均粒径が1.8μｍのコージェライト粉末100重量部に
対してポリビニールアルコール２重量部，ポリエチレン
グリコール１重量部，ステアリン酸0.5重量部及び水100
重量部を配合し，ボールミル中で３時間混合した後，噴
霧乾燥した。

この乾燥物を適量採取し，金属製押し型を用いて1.0t
/cm²の圧力で成形し，大きさが220mm×250mm×1.2mm,密
度1.5g/cm³（60vol％）のセラミックス生形成体を得
た。

この生成形体を大気中,1400℃で焼成して多孔質コー
ジェライト焼結体とした。

得られた焼結体は，厚み0.25mm,密度が1.8g/cm³,気孔
率が30vol（容量）％，平均気孔径が3.2μｍであった。

次にこの多孔質セラミック焼結体に対して，二液性の
エポキシ樹脂を含浸し，硬化して樹脂含浸基板を得た。
この含浸に当たっては，未硬化で液状の樹脂を真空下に
上記焼結体中に含浸させ，更に加圧して充分に含浸さ
せ，その後加熱硬化する方法を用いた。

この基板を濃硫酸の中で１分,20分,200分それぞれ浸
漬し，表面のエポキシ樹脂を分解除去し，セラミック粒
子を露出させた。

その後，この露出表面にエポキシ樹脂60％含有のアセ
トン溶液を塗布し，表面に厚さ約１〜２μｍの樹脂被膜
を形成した。その結果，樹脂被膜形成後の凹凸深さは，
それぞれ0.3μm,5.5μm,38μｍであった。

この基板の表面に，無電解銅メッキを36μｍの厚み
に，約15時間で形成した。

銅メッキのピール強度を測定した結果，それぞれ1.3,
1.8及び2.5kg/cmで，その密着強度は高いものであっ
た。

一方，それぞれの基板の熱伝導率を測定したところ,
1.1,1.2及び0.9W/m・℃であった。

また，表面のエポキシ樹脂を最も多く除去したものに
おいては，表面より18μｍの深さまで導体層の下部が浸
入しており，それよりも内方と樹脂充填部分との間は気
孔を有する多孔質状態であった。

なお，比較のため，表面のエポキシ樹脂を除去するこ
となく，前記と同様に無電解銅メッキを形成した。この
ものの基板の熱伝導率は,0.6W/m・℃で低かった。

【図面の簡単な説明】

第1A図〜第1D図は第１実施例における電子回路基板の製
造方法の工程図，第2A図〜第2E図は第２実施例における
電子回路基板の製造方法の工程図である。 １……多孔質セラミック焼結体の基板， 10……セラミック粒子， 11……気孔， 12……凹凸表面， ２……樹脂， ３……電子回路基板， 30……導体層， 35……樹脂除去部， ４……樹脂被膜， ５……樹脂マスク，

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂を充填した多孔質セラミック焼結体か
   らなる基板に対して上記樹脂を優先的に溶解或いは分解
   する流体を接触させて，該基板の表面の上記樹脂を除去
   し，次いで基板表面に露出したセラミック粒子の表面に
   樹脂被膜を形成し，然る後該基板表面上に導体層を形成
   することを特徴とする電子回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】第１請求項において，樹脂除去部の深さ
   は,1μｍないし20μｍであることを特徴とする電子回路
   基板の製造方法。
3. 【請求項３】第１又は第２請求項において，樹脂除去部
   の平均気孔径は５μｍ以下であることを特徴とする電子
   回路基板の製造方法。
4. 【請求項４】第１ないし第３請求項において，セラミッ
   ク粒子を被覆する樹脂被膜の厚みは３μｍ以下であるこ
   とを特徴とする電子回路基板の製造方法。
5. 【請求項５】第１ないし第４請求項において，基板表面
   の樹脂を除去するに当たり，樹脂除去部以外の表面に前
   記流体に対して溶解あるいは分解しがたい樹脂マスクを
   設け，基板表面上の残部の樹脂を前記流体により除去
   し，次いで表面に露出したセラミック粒子の表面に樹脂
   被膜を形成することを特徴とする電子回路基板の製造方
   法。
6. 【請求項６】第１ないし第５請求項において，得られた
   電子回路基板の表面に，樹脂あるいは樹脂と無機材料と
   の複合材からなる絶縁層を介して，更に導体層を形成し
   てなることを特徴とする電子回路基板の製造方法。