JP3199193B2 - 半導体搭載用回路基板およびその製造方法 - Google Patents

半導体搭載用回路基板およびその製造方法

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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、高密度実装に適した電
気機器、通信機、自動車等に用いられる半導体搭載用回
路基板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体搭載用回路基板では高密度
実装化および高性能化が要求され、半導体素子の小型
化、高性能化、配線回路の微細化が要求されている。ま
た、電源用金属基板等においては、ハイパワー化が必要
とされ大電流を流すことができる配線回路(以下、パタ
ーンと言う)が要求されている。例えば、従来では35μ
m厚の箔を用い 600μmの幅のパターンを作成していた
ところを、 105μm厚の箔を用いることにより 200μm
幅のパターンを形成し小型化したいという要求がある。
【0003】一方、上記パターンに使用される箔として
半導体素子と回路をワイヤーボンディングにて接合する
ことが可能なアルミニウム付き電解銅箔が使用されてい
る。しかしながら、厚みが 100μmを越える導電箔をエ
ッチングする場合、長時間エッチングを行うため、エッ
チングレジストの剥離や脱落に起因するサイドエッチン
グや配線回路の破壊が生じ、パターン精度の良い 100μ
m以上の回路を有する半導体搭載用回路基板を得ること
ができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
に鑑みてなされたものであって、箔厚と回路幅と安全電
流および形成される回路の精度について検討し、高精度
で高密度実装に適した大電流化が可能な半導体搭載用回
路基板を提供することを目的とするものでる。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は金属
基板に絶縁層を介してアルミニウム−銅接合箔を積層し
てなる回路基板において、前記接合箔によって形成され
た回路の厚さが 100μm以上であり、かつ厚みに対する
回路の幅の比が1〜5であることを特徴とする半導体搭
載用回路基板とその製造方法であって、その製造方法は
前記接合箔をエッチングして回路を形成する際に、該接
合箔を構成する箔のうち絶縁層と接する反対側の箔をレ
ジストとしてエッチングすることを特徴とするものであ
る。
【0006】以下、図面により本発明を詳細に説明す
る。図1(a)〜(d)は本発明の半導体搭載用回路基
板(以下、回路基板と言う)とその製造方法を示す断面
図である。図1(a)は、ベース金属基板1に絶縁層2
を介して導電箔の厚さが 320μmのアルミニウム−銅接
合箔3のアルミニウム箔5を上面として積層したもので
ある。
【0007】回路基板に用いるベース金属基板として
は、良熱伝導性を持つアルミニウムおよびアルミニウム
合金、銅および銅合金、鉄および鉄合金等あるいは銅/
鉄−ニッケル系合金/銅、アルミニウム/鉄−ニッケル
系合金/アルミニウム等の複合材料等が使用可能であ
る。本発明においては、ベース金属基板1しては、
.5mm〜 3.0mmのアルミニウムが用いられ
る。
【0008】また、絶縁層としては、機粉体を含有す
る高分子樹脂絶縁層、よび耐熱性高分子樹脂絶縁層を
用い、その厚みは20μm〜 300μmが好適であ
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
アリングプラスチックが用いられる。本発明においては
エポキシ樹脂が用いられる。
【0009】本発明に用いられるアルミニウム−銅接合
箔3の接合方法としては、圧延法でもメッキ法でもかま
わない。圧延法にてアルミニウム−銅接合箔を作製する
場合、箔と絶縁層の接着強さを保持するため、粗面化処
理を行ってもかまわない。この粗面化処理方法としては
機械的方法あるいは化学的方法のいずれの方法でもかま
わない。さらに接着面には接合箔と絶縁層との接着強さ
を保持するため、銅および銅合金粒子の電着処理を行う
ことができる。また、銅の電着処理のほかに、銅−ニッ
ケル合金、銅−コバルト合金、銅−ニッケル−コバルト
合金等の銅合金を用いてもかまわない。また、電着処理
を行った後、防錆処理等を行ってもかまわない。
【0010】また、本発明のアルミニウム−銅接合箔3
は、 100μm〜1000μmが好ましく、さらに好ましくは
150μm〜 500μmの箔厚が望ましい。箔の厚みが 100
μm未満では箔の厚みが薄すぎて高密度実装に対応でき
る回路幅を形成する事ができない。また、箔の厚みが10
00μmを越えるとサイドエッチングが大きく、精度の良
いパターンを形成することが難しい。
【0011】箔厚が 100μmを越える導電箔の回路を形
成する方法として、アルミニウム−銅接合箔のアルミニ
ウム箔エッチングレジストとして用いる。図1(a)
〜(d)にアルミニウム−銅接合箔のアルミニウム面を
上面とした場合のエッチングの過程を示した。
【0012】まず、アルミニウム箔5上に所望のレジス
ト6を塗布し、アルミニウムのみを選択的にエッチング
するエッチング液、たとえば、水酸化ナトリウム水溶液
等でエッチングを行う。エッチングレジストを除去した
後、アルミニウム層を侵さず、銅のみエッチング可能な
エッチング液、たとえば硫酸−過酸化水素水溶液等で銅
のエッチング行う。
【0013】この際、図1(b)に示すようにアルミニ
ウム箔5が銅のエッチングレジストとなるが銅箔の厚み
が厚いのでエッチング時間が長くかかる。従来使用して
いる有機系のレジスト材料では剥離や脱落等が生じ易い
が、上層のアルミニウム箔をレジスト材料として利用す
るため、レジストの剥離や脱落によるサイドエッチやパ
ターンの破壊等が発生することなく、精度の良いパター
ンを形成することが可能となる。
【0014】つぎに、図1(c)に示すようにアルミパ
ッド等を残したい部分に有機系レジスト7を塗布し、ア
ルミニウムのみ選択的にエッチングする液でエッチング
を行なうことにより、たとえば図1(d)に示すような
ルミパッド8を有する所望のパターンを得る
【0015】図2は、ベース金属基板1として厚さ 3.0
mmのアルミニウム基板上に、絶縁層2となるシリカ含
有エポキシ樹脂を 100μmの厚みで塗布し、アルミニウ
ム20μm−銅 300μmの接合箔をアルミニウム箔を上面
として張り合わせた回路基板を用い、半導体10等を実装
した半導体搭載回路基板の断面図である。
【0016】
【作用および実施例】〔実施例〕図1(a)に示した構
成の基板(アルミニウム基板1;厚さ 3.0mm、絶縁層
2;厚さ100 μm、アルミニウム−銅接合箔3;厚さ20
μm− 300μm、アルミニウム箔5面を上面)にスクリ
ーン印刷法でレジスト6(NAZDAR 205、吉川加工販売)
を塗布し、1500μm幅のラインを形成し乾燥した。つぎ
に、この基板をアルミニウム−銅接合箔3のアルミニム
に対しエッチング可能な水酸化ナトリウム水溶液等でエ
ッチングした。
【0017】レジストを取り除いた後、アルミニウム面
をエッチングレジストとして銅のエッチングが可能な硫
酸−過酸化水素水溶液(商品名:クリーンエッチ、三菱
ガス化学製)でエッチングして銅のパターンを形成す
る。アルミニウムパッドが必要な部分に再びレジスト塗
布、乾燥し不必要なアルミニウム部分を苛性ソーダ水溶
液にて取り除き、銅箔部を露出させ、ワイヤーボンディ
ングできるアルミニウムパッド部を有する厚さ300 μ
m、幅1438μmのパターンを形成した。
【0018】このパターンは約30Aの電流を流すことが
でき、従来の35μm厚の回路を有する基板よりパターン
密度の高い回路基板を得ることができた。また、上述の
とおり形成されたパターンを有する回路基板の温度が40
℃以下で使用できる安全電流は表1に示すとおり45Aで
あった。
【0019】
【表1】
【0020】同様に、ベース金属基板1として厚さ3.0
mmのアルミニウム基板上に、絶縁層2としてシリカ含
有エポキシ樹脂を100 μmの厚みで塗布し、アルミニウ
ム厚20μm−銅厚が 100μm〜1000μmの表1に示した
接合箔を、アルミニウム面を上面として張り合わせ回路
基板用基板を作製し、上記方法と同様にパターン印刷、
エッチングを行なった。パターンの幅は表1に示した通
り、回路幅と箔の厚みとの比が1〜5となるように設計
した。
【0021】エッチング後、回路幅を測長機(東京プロ
セスサービス(株)製TDS-600B)にて測定した実測
値及びそれぞれの条件で形成された回路を有する回路基
板の温度が40℃以下で使用できる安全電流は表1に示す
とおりであった。
【0022】このようにしてエッチングして形成された
回路の断面図を図3に示すが、回路幅の実測値lはパタ
ーン設計値Lに対して近く良好なパターンが得られた。
【0023】〔比較例1〕ベース金属基板1として厚さ
3.0 mmのアルミニウム基板上に、絶縁層2としてシリ
カ含有エポキシ樹脂を100 μmの厚みで塗布し、アルミ
ニウム厚20μm−銅厚が 100μm〜1000μmの表1に示
した接合箔を、アルミニウム面を上面として張り合わせ
基板を作製した。この基板を実施例1と同様な方法でパ
ターン印刷、エッチングを行なった。この時の回路幅と
箔の厚みとの比は 0.5、6となるように設計した。エッ
チング後、回路幅を測長機(東京プロセスサービス
(株)製TDS-600B)にて測定した。その測定結果を
実施例と併せ表1に示した。
【0024】その結果、回路幅と箔の厚みの比が 0.5で
は、サイドエッチングにより、アルミニウム箔が剥離し
てしまい、パターンが形成できなかった。また、回路幅
と箔の厚みの比が6のものでは、箔厚 100μmで回路幅
の実測値が 575μmを示した。また各膜厚に対する回路
幅の実測値は表1に示すとおりであり、それぞれ所望の
電流を流す回路基板として十分な回路密度をとることが
できず電子部品の小型化の要求を満たすには不十分であ
った。
【0025】〔比較例2〕ベース金属基板1として厚さ
3.0 mmのアルミニウム基板上に、絶縁層2としてシリ
カ含有エポキシ樹脂を100 μmの厚みで塗布し、銅厚 3
00μmの箔を張り合わせ基板を作製した。この基板にエ
ッチングレジストとして熱乾燥タイプのインク(GR147
C, サンワ化学工業(株)製)で1500μmの回路パター
ンを形成し、実施例1と同様の方法で硫酸−過酸化水素
水溶液を用いエッチングを行なった。この時の回路の断
面を図4に示した。この図から明らかなように、回路幅
の実測値lはサイドエッチングが激しく、設計値Lに対
してかなり小さく使用することができなかった。
【0026】
【発明の効果】本発明によりアルミニウム−銅接合箔の
厚みに対する回路幅が1〜5の大電流、高密度実装に適
した半導体搭載用回路基板を提供することが可能となる
とともに、その効率よく製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)、(c)、(d)は本発明の回
路基板とその製造工程の、一例を示す断面図である。
【図2】 本発明の回路基板に半導体等を搭載した一例
を模式的に示した図である。
【図3】 本発明の回路基板の製造方法の一例を示す、
アルミニウム箔部をエッチングレジストとしてアルミニ
ウム−銅接合箔をエッチングした際の断面図である。
【図4】 比較例1のエッチング後の回路基板の断面図
である。
【符号の説明】
1 :ベース金属基板 2 :絶縁層 3 :アルミニウム−銅接合箔 4 :銅箔 5 :アルミニウム箔 6、7:エッチングレジスト 8:アルミニウムパッド 9:ワイヤー 10:半導体 11:配線回路(導電回路) 12:半田
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/12 N (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/09 H01L 23/12 H05K 1/05 H05K 3/06 H05K 3/44

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】厚さが0.5〜3.0mmのアルミニウム
    基板に無機粉体を含有するエポキシ樹脂からなる絶縁層
    を介してアルミニウム−銅接合箔を前記銅箔が前記絶縁
    層に接するように積層してなる回路基板において、前記
    接合箔によって形成された回路の厚さが100μm以上
    であり、厚さに対する回路の幅の比が1〜5であり、し
    かも40℃以下で使用できる安全電流が282A以下で
    あることを特徴とする半導体搭載用回路基板
JP31242892A 1992-11-20 1992-11-20 半導体搭載用回路基板およびその製造方法 Expired - Lifetime JP3199193B2 (ja)

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