JP4154303B2

JP4154303B2 - 回路基板材料の製造方法

Info

Publication number: JP4154303B2
Application number: JP2003326062A
Authority: JP
Inventors: 信芳塚口; 昌宏原
Original assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-09-18
Also published as: JP2005093782A

Description

本発明は、特にパワーモジュールなどに使用される、高い信頼性が要求されるチップ実装に好適な回路基板材料、その回路基板材料を用いたパワーモジュール、および、回路基板材料の製造方法に関するものである。

近年、ロボットやモーター等の産業機器の高性能化に伴い、大電力・高能率部品等の実装のためパワーデバイス搭載用回路基板の開発・改良が盛んに行なわれてきている。このような回路基板材料としては、電気的絶縁性に優れたセラミックス板材等の絶縁体の一方の主面に回路形成用の金属層を、また、他方の主面にヒートシンク用の金属層を形成した金属−絶縁体複合部材が用いられている。また、この種の回路基板材料に対する回路パターンの形成に当たっては、セラミック板材等と金属層との熱膨張差への対策、複合部材における熱応力集中の抑制、耐熱衝撃性の向上等、もっぱら熱的な面への配慮がなされてきている。その一例として、回路基板にかかるヒートサイクルやヒートショックによるクラック発生の対策として、熱応力の集中を抑制するべく、回路を形成する金属層に多数のスリット（切り込み）を設ける技術の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−３４３２８７号公報

しかしながら、従来では、そのような目的のスリットを金属層に設ける場合、主に加工方法の制約から、スリットの幅が金属層の厚さに応じて大きくなってしまい、厚さの割りに幅の狭い高精度のスリットを有する回路基板材料を得られないという問題があった。

その理由は、従来一般に、前記のようなスリットを有した回路基板材料を得る場合には、セラミックス基板に金属層を形成してからエッチングレジストを形成してエッチング加工によりスリットを形成する方法や、プレスであらかじめ金属板にスリットを形成しておきこれを絶縁板に接合する方法などが主として用いられると考えられるが、このような方法で回路基板材料を製造する場合、次のような問題点があったからである。

例えば、エッチングだけでスリット加工を行う方法には、次のような問題点があった。すなわち、スリットの幅に対して金属層が厚い場合（例えば０．３ｍｍ以上の場合）には、エッチング加工に多くの時間がかかる。このため、エッチング液のかかり方が不均一な場合に寸法精度にバラツキが発生しやすいし、また、形成したスリットの上端（トップ）の幅と下端（ボトム）の幅に差が生じやすい。また、安定かつ安全な薬液処理を行なうためには薬液の温度を上げる必要があるが、それは実際には難しく、その結果、多くの加工時間が必要となる。さらに、エッチング液によっては、例えばアルミニウム等の溶解によりエッチング液の寿命が短くなるという問題もある。

また、近年では回路基板サイズが小さくなっており、このダウンサイジングに対応した幅のスリットを形成しなければならないが、エッチングの際には、実際のマスキングサイズより大きな寸法でレジスト印刷をしなければならないため、金属層の厚みがスリット幅に相対して厚い場合には、細かいスリットのエッチングが非常に困難であった。そのため、ダウンサイジングにも限界が生じていた。

また、プレスであらかじめ金属板にスリットを形成しておいて、後からそれを絶縁体に接合するというプレスによる方法は、プレス金型の作製がいちいち必要であるため、少量多品種生産には不向きであるという問題がある。また、金属板の厚いものに微細なスリットをプレス加工してから絶縁体に加熱接合すると、熱膨張や絶縁体との位置ズレ等が生じ、寸法精度を確保することが困難である。

このように、従来のエッチングやプレスによる方法では、特に金属層が厚い場合に微細なスリットを高精度に加工することが困難であり、結果として金属層の厚さの割りにスリットの幅が大きくならざるを得なくなり、ダウンサイジングの限界を招いていた。

本発明は、上記事情を考慮し、金属層の厚さの割りにスリット等の凹状部の幅や径を小さく形成することで、ダウンサイジング化が可能な回路基板材料、および、その回路基板材料を用いたパワーモジュールを提供することを目的とする。また、金属層の厚さに影響されずに、スリット等の凹状部の幅や径の細小化が可能で、それにより、エッチング加工する際の加工負荷の軽減、レジスト工程負荷の軽減を図ることができて、寸法精度の向上が図れる回路基板材料の製造方法を提供することを目的とする。

第１の発明に係る回路基板材料は、絶縁体の少なくとも一方の面に金属層が形成された金属−絶縁体複合部材の前記金属層に、該金属層の表面から凹状部が形成されており、その凹状部の少なくとも一つに関し、凹状部の幅または径ｃと金属層の厚さｄとの間に、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係が成立していることを特徴とする。

第２の発明に係る回路基板材料は、第１の発明において、前記凹状部の上端の幅または径をａ、下端の幅または径をｂとするとき、
（ａ＋ｂ）／ｄ≦５
の関係が成立していることを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明に係る回路基板材料であって、前記凹状部はスリットおよび／または孔および／またはシンボルであることを特徴とする。

第４の発明に係る回路基板材料は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、前記金属層の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。

第５の発明に係る回路基板材料は、第１〜第４の発明のいずれかにおいて、前記金属層が、銅、アルミニウム、銀、ニッケル、または、少なくともそれらの一つを主成分とする合金からなることを特徴とする。

第６の発明に係る回路基板材料は、第１〜第５の発明のいずれかにおいて、前記絶縁体が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、または、少なくともそれらの一つを主成分とする絶縁体からなることを特徴とする。

第７の発明に係る回路基板材料は、第１〜第６の発明のいずれかにおいて、前記金属層の表面の少なくとも一部にメッキまたは防錆処理が施されていることを特徴とする。

第８の発明に係る回路基板材料は、第１〜第７の発明のいずれかにおいて、パワーモジュール用のものであることを特徴とする。

第９の発明に係るパワーモジュールは、第１〜第８の発明のいずれかに記載の回路基板材料によって回路基板が構成されていることを特徴とする。

第１０の発明に係る回路基板材料の製造方法は、絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、金属層にミリング加工を施すことによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする。

第１１の発明に係る回路基板材料の製造方法は、絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、金属層にミリング加工を施し、次いでエッチング加工を施すことによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする。

第１２の発明に係る回路基板材料の製造方法は、絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、金属層の全面または一部にエッチングレ
ジストを形成してから、金属層の少なくとも一部にミリング加工を施し、次いでエッチング加工を施し、その後に前記エッチングレジストを除去することによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする。

第１３の発明に係る回路基板材料の製造方法は、絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、金属層の少なくとも一部にミリング加工
を施してから、金属層の全面または一部にエッチングレジストを形成し、次いでエッチング加工を施し、その後、前記エッチングレジストを除去することによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする。

第１４の発明に係る回路基板材料の製造方法は、絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、金属層の全面または一部にエッチングレ
ジストを形成してから第１のエッチング加工を施し、次いで金属層の少なくとも一部をミリング加工してから第２のエッチング加工を施し、その後に前記エッチングレジストを
除去することによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする。

第１５の発明に係る回路基板材料の製造方法は、第１０〜第１４の発明のいずれかに記載の回路基板材料の製造方法であって、
前記凹状部は、スリットおよび／または孔および／またはシンボルであることを特徴とする。

請求項１〜８の発明によれば、金属層に形成した凹状部の幅または径ｃを、金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満足するように設定してあるので、つまり、金属層の厚さの割りに細小の凹状部を形成してあるので、回路基板のダウンサイジングに寄与することができる。

請求項９の発明によれば、耐熱衝撃性が高く、ダウンサイジングされたパワーモジュールなので、産業機器の各分野へ好個に適用できる。

請求項１０〜１３の発明によれば、ミリング加工によって凹状部の大半の加工を行うことができるので、加工時間の短縮と効率化が図れる。また、ミリング加工の後にエッチング加工を続けて行う場合には、そのエッチングの時間、エッチング液の劣化等、エッチング加工における負荷を軽減することができる。従って、幅や径に比して深さ（つまり金属層の厚さ）のある凹状部の加工、つまり、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係にあるような凹状部の加工を、高精度かつ高効率に行うことができる。しかも、凹状部の加工により例えば金属層で回路パターンを形成する場合、エッチング法のみによる場合に比して、回路形成処理の均一性をすぐれたものにできるため、回路パターン間隔の寸法精度、パターンの直線性の向上を図ることができる。また、ミリング加工を、凹状部の加工の主体とすることができるために、凹状部の内側面のテーパ角度を任意に設定できるし、エッチング法のみの場合に比べて、スカートを立てることができて、微細パターンの形成が可能となる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１はパワーモジュール用の回路基板を構成する実施形態の回路基板材料１の概略構成図で、（ａ）は全体構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ部の拡大図である。この回路基板材料１は、絶縁体基板（絶縁体）２の両主面に、金属層（金属膜あるいは金属板とも言う）３、４を、一方は回路形成用、他方はヒートシンク用として、形成した金属−絶縁体複合部材を基板材料として加工したものであり、回路形成用の金属層３に、その表面側からミリング加工を主体として形成した凹状部１０を備えることを特徴としている。この場合の凹状部１０の概念の中には、回路パターン形成のための、金属層３を貫通する開口やスリットの他、位置決めなどのための小孔、あるいは、文字や記号等のシンボルを描くためのスリット、孔、開口、更には、金属層３を貫通しない深さのディンプル等も含まれる。

特に、ここで問題とする凹状部１０は、その幅または径ｃ（スリットの場合は幅、孔の場合は径）と、金属層３の厚さｄとの間に、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係が成立するサイズのものであり、通常のエッチングでは得られないレベルの、深さ（金属層３の厚さ）の割りに幅や孔の小さいものである。ここで、ｃは、凹状部１０の最大幅（または最大径）を有する断面方向における幅（または径）を指している。

また、図１（ｂ）に拡大して示すように、凹状部１０の上端（トップ）の幅（または径）ａと、下端（ボトム）の幅（または径）ｂとが所定以上に異なる場合には、
ｃ＝（ａ＋ｂ）／２
と見なす。つまり、（ａ＋ｂ）／２は上下端の幅の平均値であるから、ｃ／ｄは、数値的には、凹状部１０の断面を長方形と近似した時の縦横比に相当する。
なお、ｃ／ｄが２．５を超える凹状部、例えば
ｃ／ｄ≧３
の範囲の凹状部は、ミリング加工によらない通常のレジスト印刷およびエッチング加工でも得られるレベルのものであり、それ以下の値にｃ／ｄを制限できることに、ミリング加工を導入することの意義がある。

ところで、
〔（ａ＋ｂ）／２〕／ｄ≦２．５
の条件式は、書き換えると、
（ａ＋ｂ）／ｄ≦５
となる。

ミリング加工は、除去すべき金属層部分を、コンピュータなどで正確に位置制御したミリングカッタ（エンドミルカッタやフライスカッタともよばれる）で物理的に切削除去する加工方法である。例えば、無地の基板材料の回路側金属層の不要部分をミリング加工で切削除去することによって、残された金属層３により回路パターンを形成することができる。

このミリング加工を行う場合、不要金属部分の厚さ方向の全てを１個のミリングカッタだけで削除することも可能であると考えられるが、実際には、基板材料は完全に平坦ではなく、反りやうねりのあるのが普通であり、また、加工によって基板材料に反りを発生させる場合もある。従って、金属層を全てミリング加工で取り除こうすると、ミリングカッタがその下層の絶縁体に接触して、絶縁体にクラック等を生じさせる危険がある。

そこで、金属層の全厚さをミリング加工するのではなく、ある所定の深さ（厚さ）までをミリング加工し、その残りの部分をエッチング加工により除去するのが望ましい。つまり、ミリングカッタで極薄い層を残すまで不要部分の大部分を除去し、次いで、残った金属層残層をエッチング加工で除去する。そうすることにより、基板材料の反り等に起因するクラックの発生を防止しつつ、金属層３の厚さの割りに幅（または径）の小さい凹状部１０を形成することができる。但し、その場合も、基板材料の反り量の影響や加工時の振動などを考慮して、ミリング加工の深さを決めることが好ましい。なお、ミリングマシンに取り付けられたミリングカッタと、被加工物である基板材料との位置関係を三次元同時制御することにより、極力、カッタと絶縁体との接触を避けることができ、深い位置までミリング加工の範囲を拡大することができる。

ミリング加工後に行うエッチング加工は、公知の方法で行うことができる。例えば、塩化銅、塩化鉄エッチング液などでエッチングすることができる。その場合の金属層３の材料としては、アルミニウム、銅、ニッケル、銀、または、少なくともそれらの１つを主成分とする合金が採用できる。ここで、金属層３はクラッド材でも良い。
また、金属層３の厚さは、厚い方が本発明の効果が発揮されるという観点より、０．１ｍｍ以上、好ましくは０．１５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上がよい。また、絶縁体基板２の材料としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素などのセラミック、絶縁性樹脂、あるいは、絶縁樹脂中にセラミックス粉がフィラーとして分散しているものなどを挙げることができる。また、絶縁体基板２と金属層３、４の接合は、両部材を直接接触させて加熱接合する直接接合、ろう材を介在させて加熱処理するろう材接合、金属溶湯中で絶縁体基板の表面を被覆する溶湯接合、メッキ法、等の公知手段を採用することができる。また、金属層３の全表面または所定箇所に、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、錫、またはそれらの合金をメッキして、導電性や半田濡れ性の向上を図ってもよい。また、金属層３に防錆処理を施してもよい。

次に回路基板材料１を得るための２つの製造方法について図２、図３を用いて説明する。
回路基板材料１を得る第１の製造方法では、まず、図２（イ）、（ロ）に示すように、絶縁体基板２の両主面に所定厚さの金属層（金属板）３、４を接合して、金属−絶縁体複合部材を作成する。次に、（ハ）に示すように、この複合部材の回路形成用の金属層３の全表面にエッチングレジスト６を塗布する。次いで、この基板材料をミリングマシーンに取り付け、コンピュータでミリングカッタを三次元同時制御することにより、（ニ）に示すように所定深さまでミリング加工し、僅かの金属残層３ａを残して凹状部１０を形成する。その後、（ホ）に示すようにエッチングを行なって、凹状部１０の底部の金属残層３ａを除去し、最後に（ヘ）に示すように金属層３の表面のエッチングレジスト６を除去し、これにより回路基板材料１を得る。

この場合のミリング加工は、凹状部１０の底部の金属残層３ａの厚さが、金属層３の全厚さの１／４以下になるまで行うのが好ましい。１／４以上だと、エッチングしなければならない量が多くなり、その結果、凹状部１０の幅が大きくなってしまうおそれがあるからである。また、エッチング時間が増えたり、エッチング液の劣化が進行したりするなどの不具合が生じるおそれがあるからである。エッチング加工の負荷を減らすためには、金属残層３ａの量ができるだけ少なくなる、ぎりぎりのところを狙うのが好ましい。

エッチングレジスト６の形成は、公知の方法を採ることができる。その場合のレジストの種類としては、ＵＶ硬化型、熱硬化型のいずれを採用してもよい。また、レジスト６の除去は、アルカリ、有機溶剤剥離タイプのどちらを使用してもよい。

回路基板材料１を得る第２の製造方法では、まず、図３（イ）、（ロ）に示すように、絶縁体基板２の両主面に所定厚さの金属層（金属板）３、４を接合して、金属−絶縁体複合部材を作成する。次に、この基板材料をミリングマシーンに取り付け、コンピュータでミリングカッタを三次元同時制御することにより、（ハ）に示すように所定深さまでミリング加工し、僅かの金属残層３ａを残して凹状部１０を形成する。次に、（ニ）に示すように、金属層３の表面にエッチングレジスト６を形成し（凹状部１０の底部はレジストせず）、その後、（ホ）に示すようにエッチングを行なって、凹状部１０の底部の金属残層３ａを除去し、最後に（ヘ）に示すように金属層３の表面のエッチングレジスト６を除去し、これにより回路基板材料１を得る。この方法の場合は、ミリングパターンとレジストパターンを位置合わせすることが好ましい。この位置合わせを行うことにより、ミリング加工で掘ったところ（凹状部１０の内面）にレジストが流れ込み、エッチング加工の際に不要部がエッチングされず、パターンがゆがむ可能性を回避することができる。

なお、ここで問題とする凹状部１０とは別の部分をエッチング加工する場合には、例えば、金属層３の全面または一部にエッチングレジスト６を形成してから、まず、その別の部分に対する第１のエッチング加工を行い、次いで金属層３の少なくとも一部をミリング加工して凹状部１０を形成し、その後、第２のエッチング加工を行って凹状部１０の底部の金属残層３ａを除去し、最後にエッチングレジスト６を除去する、という工程で回路基板材料１を製造してもよい。

このようにミリング加工とエッチング加工とで、金属層３にスリットや孔等の凹状部１０を有した回路基板材料１を製造する場合、エッチング加工に先立って行うミリング加工によって、凹状部１０の大半の加工を行うことができるので、加工時間の短縮と効率化が図れる。また、後段のエッチング加工の時間、エッチング液の劣化等、エッチング加工における負荷を軽減することができる。また同様に、エッチングレジストを形成する際の負担についても、エッチング処理時間が短いことにより、軽減できる。従って、幅や径に比して深さ（つまり金属層３の厚さ）のある凹状部１０の加工、つまり、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、ｃ／ｄ≦２．５の関係にあるような凹状部１０の加工を高精度かつ高効率に行うことができ、回路基板のダウンサイジングに寄与することができる。また、これらスリットや孔等の凹状部１０を組み合わせることで、文字や記号等のシンボルを作製することもできる。
また、所望により、上述の回路基板材料の製造方法を用いて、パターンの外周部に凹状部を設けたり、ｃ／ｄ≧２．５の関係にあるような凹状部を設けることも可能である。

なお、ミリングカッタの種類を目的に応じて使い分けることにより、種々の断面形状の凹状部１０を形成することができる。例えば、図４（イ）〜（ニ）に示すように、
（イ）円柱形状（直胴状）のミリングカッタ２０Ａを使用することにより、凹状部１０の内側面部を垂直に加工することができる。
（ロ）先細りテーパ状のミリングカッタ２０Ｂを使用することにより、凹状部１０の内側面を傾斜面に加工することができる。傾斜面に加工した場合、応力緩和のメリットが得られる。
（ハ）先拡がりテーパ状のミリングカッタ２０Ｃを使用することにより、凹状部１０の内側面を逆傾斜面に加工することができる。この逆傾斜面に加工した場合、絶縁距離（ｂ）を確保し易いというメリットを得ることが出来る。
（ニ）先端に段差を有するミリングカッタ２０Ｄを使用することにより、１個のミリングカッタ加工で、凹状部１０の内側面に段差を付けることができる。この段差を付けた場合、セラミック基板への応力緩和が大きくなり、耐熱衝撃性向上というメリットを得ることが出来る。

また、ミリング加工に伴って金属層３にバリが発生するおそれがある場合には、次のようにすることで、バリの発生を抑制することができる。
・第１にミリングカッタの回転数を上げる。
・第２にミリングカッタの切刃のすくい角を大きくとる。
・第３に被加工材とミリングカッタの接触する刃先先端の潤滑を行う。
・第４にミリングカッタの刃先の局所冷却を実施する。

〔実施例１〕
実施例１では、図２に示した工程に従って、ミリングマシーン（ミッツ株式会社製：ＳＰＲ−２１Ｔ）を使用して、金属−絶縁体複合部材の金属層３に孔（凹状部１０）の形成を行った。

まず、（イ）、（ロ）の工程で、絶縁体基板２として、厚さ０．６３５ｍｍ、純度９８．８％以上の窒化アルミニウム製のセラミック板に、厚さ０．５ｍｍで同一形状の同一面積のアルミニウム板を回路形成用金属膜材（金属層３）およびヒートシンク用金属膜材（金属層４）としてそれぞれ接触させ、不活性雰囲気中で７４０℃に６０分間加熱し、その後冷却するという直接接合法により複合部材を作製した。その後、（ハ）の工程で、この複合部材の回路形成用のアルミニウム板（金属層３）の全表面に、アクリル樹脂系からなるエッチングレジスト６を塗布した。次いで、（ニ）の工程で、この基板をミリングマシーンに取り付け、コンピュータでミリングドリルを三次元同時制御することにより、ミリング加工を施した。即ち、０．４ｍｍ径のミリングドリルでアルミニウム板の所定部分に、１００μｍ厚さにアルミニウム残層３ａを残して、孔（凹状部１０）を形成した。

その後、（ホ）の工程で、塩化第二鉄３０〜４０％、塩酸５〜１５％、残部が水からなるエッチング液を用い、５分間のエッチングを行って、残したアルミニウム残層３ａを除去する。次に、（ヘ）の工程で、３％水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を用い、５分間のエッチングを行ってアルミニウム板の表面のエッチングレジスト６を除去し、回路基板材料１を得た。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合、０．５ｍｍという大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例２〕
実施例２では、ミリングドリル径を０．６ｍｍにした以外は、実施例１と同様の条件で処理を行った。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合も、大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例３〕
実施例３では、アルミニウム板の厚さを０．４ｍｍ、ミリングドリル径を０．３ｍｍにした以外は、実施例１と同様の条件で処理を行った。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合も、大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例４〕
実施例４では、ミリングドリル径を０．４ｍｍにした以外は、実施例３と同様の条件で処理を行った。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合も、大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例５〕
実施例５では、ミリングドリル径を０．６ｍｍにした以外は、実施例３と同様の条件で処理を行った。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合も、大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例６〕
実施例６では、図３に示した工程に従って、ミリングマシーン（ミッツ株式会社製：ＳＰＲ−２１Ｔ）を使用して、金属−絶縁体複合部材の金属層に孔の形成を行った。

まず、（イ）、（ロ）の工程で、絶縁体基板２として、厚さ０．６３５ｍｍ、純度９８．８％以上の窒化アルミニウム製のセラミック板に、厚さ０．４ｍｍで同一形状の同一面積のアルミニウム板を回路形成用金属膜材（金属層３）およびヒートシンク用金属膜材（金属層４）としてそれぞれ接触させ、不活性雰囲気中で７４０℃に６０分間加熱し、その後冷却するという直接接合法により複合部材を作製した。その後、（ハ）の工程で、この基板をミリングマシーンに取り付け、コンピュータでミリングドリルを三次元同時制御することにより、ミリング加工を施した。即ち、０．６ｍｍ径のミリングドリルでアルミニウム板の所定部分に、１００μｍ厚さにアルミニウム残層３ａを残して、孔（凹状部１０）を形成した。次いで、（ニ）の工程で、回路形成用のアルミニウム板（金属層３）の必要箇所の表面（少なくとも凹状部１０の底面を除く面）に、アクリル樹脂系からなるエッチングレジスト６を塗布した。

その後、（ホ）の工程で、塩化第二鉄３０〜４０％、塩酸５〜１５％、残部が水からなるエッチング液を用い、５分間のエッチングを行って、残したアルミニウム残層３ａを除去する。次に、（ヘ）の工程で、３％水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を用い、５分間のエッチングを行ってアルミニウム板の表面のエッチングレジスト６を除去し、回路基板材料１を得た。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合も、大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例７〕
実施例７では、アルミニウム板の厚さを０．５ｍｍにした以外は、実施例６と同様の条件で処理した。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合も、大きな板厚のアルミニウム板に、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔実施例８〜１０〕
実施例８〜１０では、表１のアルミニウム板の厚みとミリングドリルの径の組合せにて、実施例１の工程で孔部以外の箇所が通常のレジスト形成、次いでエッチング処理で所定の寸法が出るような条件でエッチングした。即ち、実施例８及び９では、実施例１の３倍のエッチング時間とし、実施例１０では、実施例１の２．５倍のエッチング時間とした。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合、大きな板厚のアルミニウム板でも、外径寸法を維持しながら、小径の貫通孔（凹状部）を高精度に形成することができた。

〔比較例１〕
比較例１では、実施例と異なり、ミリングマシーンを使用せず、金属−絶縁体複合部材の金属層に孔（凹状部）の形成を行った。

まず、絶縁体基板として、厚さ０．６３５ｍｍ、純度９８．８％以上の窒化アルミニウム製のセラミック板に、厚さ０．４ｍｍで同一形状の同一面積のアルミニウム板を回路形成用金属膜材およびヒートシンク用金属膜材としてそれぞれ接触させ、不活性雰囲気中で７４０℃に６０分間加熱し、その後冷却するという直接接合法により複合部材を作製した。その後、この複合部材の回路形成用のアルミニウム板の表面に、φ０．３ｍｍのレジスト抜き径を設けたアクリル樹脂系からなるエッチングレジストを塗布した。
その後、ミリング加工を施すことなく、塩化第二鉄３０〜４０％、塩酸５〜１５％、残部が水からなるエッチング液を用いて、実施例１０と同時間のエッチングを行ない、アルミニウム層を除去し、３％水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を用いアルミニウム板の表面のエッチングレジストを除去し、回路基板材料を得た。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合、貫通孔を形成することはできなかった。

〔比較例２〕
複合部材のエッチング時間を、比較例１の２．３倍とした以外は、比較例１と同様の処理をおこなって、回路基板材料を得た。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合、貫通孔は形成できたが、過剰なエッチングのためエッチングレジストが剥がれてしまった結果、スカート長さが大きくなり（ａ＋ｂ）／２の値が５を超えてしまいファイン化が出来なかった。

〔比較例３〕
レジスト塗布の際に設けるレジスト抜き径を、φ０．６ｍｍとした以外は、比較例１と同様の処理をおこなって、回路基板材料を得た。孔径（トップ・ボトム）及び（ａ＋ｂ）／ｄ値を表１に示す。この場合、貫通孔は形成できたが、過剰なエッチングのためサイドエッチングが進行した結果、（ａ＋ｂ）／２の値が５を超えてしまいファイン化が出来なかった。

本発明の実施形態の回路基板材料の概略構成図で、（ａ）は全体構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ部の拡大図である。本発明の製造方法の一例の工程図である。本発明の製造方法の他の例の工程図である。ミリングカッタの例を示す側断面図である。

符号の説明

１回路基板材料
２絶縁体基板（絶縁体）
３，４金属層
６エッチングレジスト
１０凹状部

Claims

絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、前記金属層の少なくとも一部にミリング加工を施してから、前記金属層の全面または一部にエッチングレジストを形成し、次いでエッチング加工を施し、その後、前記エッチングレジストを除去することによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする回路基板材料の製造方法。
絶縁体の少なくとも一方の面に金属層を形成して金属−絶縁体複合部材を得た後に、該金属層の全面または一部にエッチングレジストを形成してから第１のエッチング加工を
施し、次いで該金属層の少なくとも一部をミリング加工してから第２のエッチング加工を施し、その後に前記エッチングレジストを除去することによって、幅または径ｃが金属層の厚さｄに対して、
ｃ／ｄ≦２．５
の関係を満たす凹状部を形成することを特徴とする回路基板材料の製造方法。
前記凹状部は、スリットおよび／または孔および／またはシンボルであることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の回路基板材料の製造方法。