JP3392594B2 - アルミニウム−セラミックス複合基板のエッチング処理方法およびエッチング液 - Google Patents
アルミニウム−セラミックス複合基板のエッチング処理方法およびエッチング液Info
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Description
ックス複合基板に電子回路を形成するためのエッチング
処理方法、より詳しくは適切なエッチング液により複合
基板の金属面に所望の電子回路を形成するためのエッチ
ング処理方法およびそのためのエッチング液に関する。
縁性、高硬度などの特性と、金属の高強度、高靭性、易
加工性、導電性などの特性を生かした金属−セラミック
ス複合部材は、自動車、電子装置などに広く使用されて
いる。その代表的な例として自動車ターボチャージャー
用のローター、大電力電子素子実装用の基板およびパッ
ケージが挙げられる。
には接着、めっき、メタライズ、溶射、ろう接、DBC
(ダイレクトボンドカッパー)などの方法が知られてい
る。接着法は有機系または無機系接着剤で金属部材とセ
ラミックス部材とを接着する方法であり、めっき法には
溶融金属中に浸漬する溶融めっきもあるが、一般には電
気めっきあるいは無電解めっき法が用いられる。
セラミックス部材の表面に塗布した後焼結し、金属層を
形成する方法であり、溶射法はサーモスプレーガンを利
用し、燃焼ガスを酸素で燃焼した焔で金属粉末を溶融し
セラミックス部材に吹きつけて皮膜を形成する。
は、直接接合法であるDBC法とろう接法が主流となっ
ている。前者は酸化物セラミックスと銅との接合のため
に開発された技術で、酸素を含有する銅板を使って、不
活性雰囲気中で加熱することにより銅とセラミックスを
接合するものであり、一方後者は銅とセラミックスの間
に活性金属のろう材を介在させて接合する方法であり、
この場合ろう材としては一般にAg−Cu−Ti系ろう
材が使用されている。
路を形成する手段には、普通、所望の回路パターンを設
けたレジスト膜を銅板面に塗布した後、塩化第二鉄を主
成分とするエッチング液で処理して回路を形成する方法
が採られている。
る金属が銅に限られ、かつ接合温度がCu−Oの共晶点
近くの1065〜1083℃という狭い範囲に限られる
ため、膨れ、未接のような接合欠陥が発生しやすいとの
問題点があり、一方、ろう接法の場合は、高価なろう材
を使用し、かつ接合を真空中で行わなければならないた
めコストが非常に高く、応用範囲が限られている。また
ろう材には、一般に接合する金属と他の金属さらには非
金属を添加した共晶合金が使用され、それ自体は一般に
接合する金属より硬いので、直接接合体に比べてろう接
体の耐ヒートサイクル寿命が短いなどの問題点がある。
ターや、大電力電子素子実装用の基板およびパッケージ
の用途が拡大することによって耐ヒートサイクル性の高
い基板の開発が望まれていたが、上記銅−セラミックス
複合基板では限度があった。
優れた金属−セラミックス複合基板として、特願平4−
355211号「セラミックス電子回路基板の製造方
法」や、特願平6−96941号「金属−セラミックス
複合部材の製造方法」において、溶融アルミニウムをセ
ラミックス基板上に直接凝固させて、アルミニウム金属
板を直接接合した複合基板を開示した。
ウム−セラミックス複合基板は、従来の銅−セラミック
ス複合基板に比べて耐ヒートサイクル性に優れるもので
あるが、アルミニウム板上に電子回路を形成する際のエ
ッチング処理によっては、図3(a)の斜視図に示すよ
うに、電子回路面端部の直線性を悪化させ凹凸が生じる
ことがあった。
ラミックス複合基板のアルミニウム金属板上にエッチン
グ処理によって形成される電子回路の端部に凹凸が生じ
たりせず、回路の直線性が良好で、かつ複合基板の優れ
た耐ヒートサイクル性を損なうことのない電子回路形成
のためのエッチング処理方法およびエッチング液を提供
することにある。
達成すべく研究の結果、セラミックス基板を、アルミニ
ウム溶湯中を通過させて、セラミックス基板上に直接ア
ルミニウム板を接合してアルミニウム−セラミックス複
合基板を形成し、このアルミニウム板上に所定回路をレ
ジスト膜で印刷、露光してからエッチング処理を行う
際、塩化第二鉄と塩酸を主成分とする特定範囲の組成液
をもってエッチング液とすれば、アルミニウム−セラミ
ックス複合基板の優れた耐ヒートサイクル性を損なうこ
となく、該複合基板の金属面に電子回路を形成できるこ
とを見い出し本発明に到達した。
なくとも一主面に電気導通および電子部品搭載のための
アルミニウム板を接合してなるアルミニウム−セラミッ
クス複合基板に電子回路を形成する方法において、セラ
ミックス基板をアルミニウム溶湯中を移動せしめて該セ
ラミックス基板表面にアルミニウムを凝固させてセラミ
ックス基板とアルミニウムを直接接合し、次に得られた
複合基板の金属面に所定回路または放熱板の形状を印刷
したレジスト膜を塗布した後、露光処理を施し、次いで
塩化第二鉄、塩酸および水からなるエッチング液、好ま
しくは無水物に換算して塩化第二鉄30〜40重量%、
塩酸5〜15重量%、残部水からなる混合液を吹きつけ
ることにより所定形状の電子回路を該金属面に形成する
ことを特徴とするアルミニウム−セラミックス複合基板
のエッチング処理方法およびそのエッチング液を提供す
るものである。
ミニウムを加熱してアルミニウム溶湯にした後、入口側
鋳型(ダイス)からセラミックス基板を連続的に供給し
て、その表裏にアルミニウムを直接接合する接合工程、
該アルミニウム板の表面を研磨して均一にする研磨工
程、研磨されたアルミニウム板表面に所望の電子回路形
状を印刷したレジスト膜を塗布するとともに露光処理す
る露光工程およびレジスト膜の上からエッチング処理し
て所望の回路を得るエッチング工程からなり、セラミッ
クス基板には、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪
素、ジルコニア等の酸化物、窒化物および炭化物系のセ
ラミックスが用いられる。
算して塩化第二鉄30〜40重量%、塩酸5〜15重量
%、残部水からなる混合液を用いるので、得られる電子
回路形状がその端面が基板に垂直であり、エッチングに
よる侵食が良好である。
40重量%、塩酸5〜15重量%、残部が水からなる6
種類のエッチング液を用意した。
さ0.5mm)に所定の電子回路を印刷したレジスト膜を
塗布するとともに露光処理を施した後、上記のエッチン
グ液でエッチング処理したところ、いずれも電子回路の
形状がその端面において直線性があり凹凸がなく、ほぼ
アルミニウム板に対して垂直に侵食されていた。
40重量%、塩酸5〜15重量%のいずれかがこの組成
範囲を逸脱し、残部水からなる組成の混合液をエッチン
グ液として、実施例と同様にエッチング処理したとこ
ろ、電子回路の端面に、図3(a)の斜視図に見られる
ように、スカート9が発生したり直線性を悪化させる凹
凸が生じた。
エッチング処理するのにスカートや凹凸がなく直線性が
得られるのは、無水物に換算して塩化第二鉄30〜40
%、塩酸5〜15%、残部水からなる組成のエッチング
液が好ましいことが確認された。
せず、電子回路の端面が良好である場合の斜視図であ
る。
示で◎印はスカートが全く発生せず、端面がアルミニウ
ム板に対し垂直であるもの、〇印はほとんどスカートが
見られないもの、×印はスカートが発生したものを、ま
た直線性の状態欄で◎印は端面に凹凸がなく直線的なも
の、〇印は凹凸が少なく直線と見なし得るもの、×印は
凹凸が生じていて直線性が悪化しているものを示してい
る。
−セラミックス複合基板の製造装置の模式断面図、図1
は本実施例で得られた電子回路が形成されたアルミニウ
ム−セラミックス複合基板の正面図であって、これらの
図を参照して以下説明する。
にセットした後、ヒーター4で660℃以上に加熱し、
アルミニウムを溶融してアルミニウム溶湯1としてか
ら、るつぼ3内に設けたガイド一体型ダイス6Aの矢印
で示す左側入口からセラミックス基板2として寸法が3
6mm×52mm×0.635mmのアルミナ基板を順番に挿
入した。
においてアルミニウムを凝固させることによって厚さ
0.5mmのアルミニウム板5が両面に直接接合したアル
ミニウム−アルミナ複合基板を得た。
ッチングレジストを加熱圧着し、遮光、現像処理を行っ
て所望のパターンを形成し、実施例4で得られたエッチ
ング液(40ボーメ(Be)、FeCl3 35%、−H
Cl10%−水)にて35℃、12分間エッチング処理
を行った。
カートの発生や過溶解がなく、アルミナ基板7上に電子
回路としてアルミニウム回路8が形成された複合基板を
得ることができた。
れば、アルミニウム−セラミックス複合基板の金属面を
エッチング処理する際、塩化第二鉄と塩酸を主成分とす
る特定範囲の組成液をエッチング液として用いることに
より、形成される電子回路の端面にスカートの発生や過
溶解がなく、その端面が基板面に垂直で直線性も良好で
ある回路が形成できるので、耐ヒートサイクル性に優れ
たアルミニウム−セラミックス複合基板を安価に製造す
ることができる。
ミニウム−セラミックス複合基板の正面図である。
ス複合基板の製造装置の模式断面図である。
状に形成されたアルミニウム回路端に発生したスカート
を示す斜視図、同図(b)はエッチング処理でスカート
が発生せず、直線性が良好なアルミニウム回路の斜視図
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミックス基板の少なくとも一主面に
電気導通および電子部品搭載のためのアルミニウム板を
接合してなるアルミニウム−セラミックス複合基板に電
子回路を形成する方法において、セラミックス基板をア
ルミニウム溶湯中を移動させ、その表面にアルミニウム
を凝固させて直接接合し、次に得られた複合基板の金属
面に所定電子回路または放熱板の形状を印刷したレジス
ト膜を塗布した後、露光処理を施し、次いで塩化第二
鉄、塩酸および水からなるエッチング液を吹きつけるこ
とによって所望の形状の電子回路または放熱板を該金属
面に形成することを特徴とするアルミニウム−セラミッ
クス複合基板のエッチング処理方法。 - 【請求項2】 無水物に換算して、塩化第二鉄30〜4
0重量%、塩酸5〜15重量%、残部水から構成される
混合液であることを特徴とするアルミニウム−セラミッ
クス複合基板用エッチング液。
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