JP2957791B2 - 半導体搭載回路基板 - Google Patents

半導体搭載回路基板

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気機器、通信機、自動
車等に用いられる半導体搭載回路基板に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】抵抗、その他の回路素子と各種半導体等
を同一半導体搭載回路基板上に接合する場合、被接合部
品に応じてワイヤー接合と半田接合が併用される。
【０００３】このワイヤー接合を形成する回路部の接合
部面を形成する方法として、従来基板の絶縁層上に銅箔
層を形成するとともに、この表面にメッキ法にてニッケ
ルメッキ層を設けて選択的にエッチングして所望の回路
接合部面を形成したもの（特公昭５２−３４６１号公報
および特公昭５３−１７７４７号公報）、アルミニウム
蒸着法により所望の回路接合部面を形成したもの（特開
昭５１−２８６６２号公報）またはアルミニウム箔と銅
箔との接合箔を用いエッチングして所望の回路接合部面
を形成したもの（実公平２−９１４号公報）が知られて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法に
おいては、次のような問題点がある。すなわち、ニッケ
ルメッキ法ではメッキ層とワイヤー線間との接合力が弱
く、ボンディング条件が制約されるという問題があり、
アルミニウム蒸着法では、蒸着設備を必要とするほか、
アルミニウム層と銅との接合強度が弱いため超音波ボン
ディングの信頼性が低いという問題点があった。
【０００５】また、アルミニウム箔と銅箔との接合箔で
は箔の製造上、剛性を有すアルミニウム合金箔が一般に
用いられているが、ワイヤーボンディングを行う際、ワ
イヤーのアルミニウム箔へのしずみ込みが小さいため接
合出来ない事がしばしば発生するという問題点があっ
た。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アルミニウム接合部面を有する配線回路と
半導体とをリード線によってワイヤーボンディングする
にあたって、信頼性の高いワイヤーボンディング性を有
する半導体搭載回路基板を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体搭載回路
基板は、金属基板に絶縁層および導電性金属接合箔を順
に積層してなる積層物の導電性金属接合箔をエッチング
して配線回路を形成させた半導体搭載回路基板におい
て、前記導電性金属接合箔が少なくとも、高純度アルミ
ニウム箔と銅箔との接合箔からなり、かつ前記高純度ア
ルミニウム箔がＭｎを０．０２〜０．０５重量％、Ｍｇ
を０．０２〜０．１０重量％、Ｓｉを０．１０〜１．０
重量％含有する工業用純アルミニウムであることを特徴
とするものである。
【０００８】以下、さらに本発明の詳細について説明す
る。本発明でいう導電性金属接合箔は高純度アルミニウ
ム箔と銅箔との接合箔が最も好ましいが、高純度アルミ
ニウム箔と銅箔との間に同材質または他材質のメッキ層
か蒸着層が介在する複合箔でもよい。また、例えば高純
度アルミニウム箔と銅箔とアルミニウム合金箔のように
三層以上の構造の複合箔であってもよい。回路形成を行
なう銅箔の厚みに関しては、使用する回路の電気容量に
より９〜1000μｍまで任意に選択する事が可能である。
【０００９】高純度アルミニウム箔としては、工業的に
ＪＩＳ規格に示される工業用純アルミニウムが知られて
いる（アルミニウムハンドブック、社団法人軽金属協会
編、第４版、１９９０年出版、１５頁、表２．１参
照）。すなわち、工業用純アルミニウムにはアルミニウ
ム成分以外に、Ｃｕ０．０３〜０．２０重量％、Ｍｎ
０．０２〜０．０５重量％、Ｍｇ０．０２〜０．１０重
量％、Ｓｉ０．１０〜１．０重量％、Ｆｅ０．００４〜
０．４０重量％を含む種々のものがある。本発明におい
ては、前記工業用純アルミニウムのうち、後述する実施
例より明らかなとおりに、Ｍｎを０．０２〜０．０５重
量％、Ｍｇを０．０２〜０．１０重量％、Ｓｉを０．１
０〜１．０重量％含有するものが本発明の効果を達成す
る目的で選択される。この高純度アルミニウム箔の厚さ
は３．０μｍ〜５０μｍの範囲をとることができる。
【００１０】また、この少なくとも高純度アルミニウム
箔と銅箔からなる接合箔の金属基板への接着面は高純度
アルミニウム箔面でも、銅箔面でもかまわない。また、
三層以上の構造の複合箔の場合は前述の二層以外の材質
の面でもよい。また、リード線の種類は金線、アルミニ
ウム線が使用される。
【００１１】本発明に用いる金属基板としては、良伝導
性を持つ0.5〜3.0mmのアルミニウムおよびアルミニウム
合金、銅、鉄等が用いられ、絶縁層としては、各種セラ
ミックス、無機粉体を含有する高分子樹脂絶縁層、ガラ
ス繊維を含有する高分子樹脂絶縁層、および耐熱性高分
子樹脂絶縁層を用い、その厚みは20μｍ以上である。前
記無機粉体としては、アルミナ、ベリリヤ、ボロンナイ
トライド、マグネシア、シリカ、窒化ケイ素、窒化アル
ミ等が好ましく、高分子樹脂としては、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、各種エンジニアプラ
スチックが用いられる。
【００１２】本発明の半導体回路基板の製造方法として
は、例えば金属基板に絶縁層および高純度アルミニウム
箔と銅箔の接合箔を積層した後、高純度アルミニウム
箔、銅箔の両者に対してエッチング可能なエッチング液
を使用して配線回路を形成させ、次いで選択的に高純度
アルミニウム箔、または銅箔をエッチングする方法、も
しくは、高純度アルミニウム箔または銅箔の一方をまず
選択的にエッチングして、配線回路を形成し、その後残
りの一方を選択的にエッチングする事により回路パター
ンを形成する方法、いずれの方法も可能である。
【００１３】高純度アルミニウム箔、銅箔の両者に対し
エッチング可能なエッチング液としては、塩化第二鉄エ
ッチング液、塩化第二銅エッチング液等が用いられ、高
純度アルミニウム箔の選択エッチング液としては苛性ソ
ーダ水溶液等のアルカリエッチング液が用いられる。ま
た、銅箔の選択エッチング液としては過酸化水素と硫酸
の混合液等が用いられる。
【００１４】
【作用および実施例】本発明において、配線回路を形成
する少なくとも高純度アルニウム箔と銅箔からなる接合
箔は、配線回路の接合部面を高純度アルミニウム箔で形
成することができる。高純度アルミニウム箔はアルミニ
ウム合金に比較してアルミニウムの純度が高いので硬度
が軟らかく、箔の延性が高い。従って、前記接合部面と
半導体とを金線またはアルミニウム線でワイヤーボンデ
ィングするときに、ある程度の変形がおこり、広いワイ
ヤーボンディング条件でリード線を結合することがで
き、ワイヤーボンディング信頼性が高い良好な半導体搭
載回路基板をえることができる。
【００１５】〔実施例１〕次に、この発明の半導体搭載
回路基板の一例について図面に基づき説明する。図１
は、厚さ1.5mmのアルミニウム基板１上に絶縁層を介し
て、半田接合に好適な銅箔部２とボンディングに好適な
高純度アルミニウム箔接合部面３を形成した場合の断面
図を示したものである。
【００１６】図２（イ）〜（ハ）は回路基板製造方法の
工程を示したものである。図２（イ）は厚さ1.5mm,のア
ルミニウム絶縁基板上に高純度アルミニウム箔と銅箔の
接合箔を張り合わせた基板の構成を示した。この高純度
アルミニウム箔と銅箔の接合箔の表面にスクリーン印刷
法によりエッチングレジストで回路パターンを形成した
後、高純度アルミニウム箔３’を苛性ソーダ水溶液でエ
ッチングしたあと上記エッチングレジストを除去し（図
２（ロ））、スクリーン印刷法にて銅回路を形成し、硫
酸−過酸化水素水溶液でエッチングして、エッチングレ
ジストを除去したものである（図２（ハ））。
【００１７】ここで、高純度アルミニウム箔は、アルミ
ニウムが99.5重量％、Si:0.25重量％、Mn：0.05重量
％、Mg：0.05重量％の組成のものを用いた。このように
して得られた半導体搭載用基板の高純度アルミニウム箔
接合部面のワイヤーボンディング性を 300μｍのアルミ
ニウム線を使って調べた結果を表１に示す。ワイヤーボ
ンディングは超音波工業ワイヤーボンダＵＳＷ−５Ｚ６
０Ｓにより、1.8Ｗ、0.3秒のボンディング条件で行なっ
た。
【００１８】ワイヤーボンディング性の測定は、高純度
アルミニウムボンディング接合部面へボンディングした
ワイヤーの破断強度、破壊モードをテンシロン（（株）
東洋ボールドウィン製：型式ＲＴＭ−１Ｔ）にて引っ張
ることにより行った。接合面へ十分にボンディングされ
ている場合、ワイヤーで切断するが、不十分であれば接
合面とワイヤーとの界面で剥離する。
【００１９】〔実施例２〕実施例１の高純度アルミニウ
ム箔にかえて、その組成がアルミニウム：99.8重量％、
Si：0.15重量％、Mn：0.02重量％、Mg：0.02重量％の高
純度アルミニウム箔を用い、実施例１と同様な方法で回
路を形成し、超音波ワイヤーボンディング性を調べた結
果を表１に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】〔比較例１〕実施例１の高純度アルミニウ
ム箔にかえて、その組成がアルミニウム：96.0重量％、
Si：0.25重量％、Mn：0.10重量％、Mg：2.80重量％、F
e：0.40重量％、Cu:0.10重量％、Cr：0.35重量％のアル
ミニウム合金箔を用い、実施例１と同様な方法で回路を
形成し、ワイヤーボンディング性を調べた結果を表１に
示した。
【００２２】〔比較例２〕実施例１の高純度アルミニウ
ム箔にかえて、その組成がアルミニウム：96.9重量％、
Si：0.60重量％、Mn：1.50重量％、Fe：0.70重量％、C
u:0.20重量％、Zn：0.10重量％のアルミニウム合金箔を
用い、実施例１と同様な方法で回路を形成し、ワイヤー
ボンディング性を調べた結果を表１に示した。
【００２３】
【発明の効果】本発明の半導体搭載回路基板によれば、
配線回路の接合部面が高純度アルミニウム箔で形成され
るので、接合部面が軟らかく、ワイヤーボンディング条
件を広くとることができ、高い接合強度と高いボンディ
ング信頼性を有する回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導体搭載回路基板の断面図であ
る。
【図２】 本発明の半導体搭載回路基板の形成工程を説
明する回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１ ：アルミニウム基板 ２ ：銅回路部 ３ ：高純度アルミニウム箔接合部面 ３’：高純度アルミニウム箔 ４ ：絶縁層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属基板に絶縁層および導電性金属接合箔
    を順に積層してなる積層物の導電性金属接合箔をエッチ
    ングして配線回路を形成させた半導体搭載回路基板にお
    いて、前記導電性金属箔が、少なくとも高純度アルミニ
    ウム箔と銅箔との接合箔とからなり、かつ前記高純度ア
    ルミニウム箔がＭｎを０．０２〜０．０５重量％、Ｍｇ
    を０．０２〜０．１０重量％、Ｓｉを０．１０〜１．０
    重量％含有する工業用純アルミニウムであることを特徴
    とする半導体搭載回路基板。
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