JP5446514B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム板を陽極酸化法により部分的に酸化アルミニウムとすることで、絶縁部を形成する配線基板の製造方法に関する。

現在、配線基板として、セラミック基板と樹脂基板とが用いられている。特許文献１には、アルミニウム板を弱い有機酸または無機酸中で陽極酸化を施し選択的に絶縁部分を形成することで、アルミニウム板から配線基板を形成する方法が開示されている。特許文献１では、アルミニウム板に、スルーホールを形成する部位にレジストを形成する。そして、しゅう酸を含む溶液中で陽極酸化を施し、レジスト非形成部を酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の絶縁部分とし、レジストの形成部分の直下は導電性を有するアルミニウムのまま残してスルーホールとする。そして、レジストを剥離して配線基板を完成させる。

配線基板がアルミニウムと酸化アルミニウムとからなることで、樹脂基板より熱膨張係数が低く、熱伝導性、耐熱性に優れるという長所を得ることができる。また、セラミック基板では、上面下面を貫通するスルーホールをＷ等の導電物質を焼成することで形成しているため、スルーホールの抵抗値が高く、大電流を流し難い。しかしながら、アルミニウムと酸化アルミニウムとから成る配線基板は、アルミニウムがスルーホールとなるため、電気抵抗が低い利点がある。

ＵＳ６８９９８１５Ｂ２

数％のしゅう酸水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化した例を図８に示す。図８が示すように、しゅう酸水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化すると、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の絶縁部分が膨張するので、基板を平坦に形成できないという課題がある。酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）部分が膨らみ、アルミニウム部分よりも基板厚みが厚くなる。陽極酸化後の基板を研磨により平坦化しようとすると、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）は堅く、アルミニウムは柔らかいため、基板を平坦に形成することは非常に難しい。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、陽極酸化法を用いてアルミニウムと酸化アルミニウムとからなる略平坦な配線基板を製造できる方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の配線基板の製造方法は、第１面と第１面とは反対側の第２面を有するアルミニウム板の第１面に第１のレジストパターンを形成することと、
前記アルミニウム板の第２面に第２のレジストパターンを、前記第１のレジストパターンに対向させて形成することと、
前記アルミニウム板をしゅう酸チタンカリウムを主成分とする水溶液中で陽極酸化を行い、前記第１と第２のレジストパターンから露出しているアルミニウムを酸化アルミニウムに酸化することと、
前記第１と第２のレジストパターンを除去すること、とからなる配線基板の製造方法であって、
印加電圧は１２０〜１５０Ｖであり、
前記しゅう酸チタンカリウム水溶液のしゅう酸チタンカリウム濃度は２０〜８０ｇ／Ｌであり、
前記しゅう酸チタンカリウム水溶液の温度は２０℃である。

請求項１の配線基板の製造方法では、陽極酸化に用いる溶液がしゅう酸チタンカリウムを主成分とする水溶液である。しゅう酸チタンカリウム水溶液は従来のしゅう酸水溶液より陽極酸化により形成される酸化アルミニウムを溶解する能力もしくはアルミニウムを溶解する能力が高いと考えられる。従って、しゅう酸チタンカリウムを主成分とする水溶液で陽極酸化することで得られる酸化アルミニウムはしゅう酸溶液で陽極酸化することで得られる酸化アルミニウムより多孔質になると考えられる。このため、酸化アルミニウム部分（絶縁部分）が膨らまず、基板を平坦に形成することができる。

本発明の実施例に係る配線基板の製造工程図である。 実施例のプリント配線板の製造工程図である。 陽極酸化浴槽の説明図である。 図４（Ａ）は数％のしゅう酸水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化することで得られた酸化アルミニウムの断面を示す模式図であり、図４（Ｂ）は平面を示す模式図である。図４（Ｃ）は実施例の酸化アルミニウムの断面を示す模式図であり、図４（Ｄ）は平面を示す模式図である。 本実施例の酸化アルミニウム中の孔を拡大して示す模式図である。 実施例１の酸化アルミニウムの顕微鏡写真である。 図７（Ａ）は数％のしゅう酸水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化することで得られた酸化アルミニウムの顕微鏡写真であり、図７（Ｂ）は実施例２の酸化アルミニウムの顕微鏡写真である。 数％のしゅう酸水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化することで得られた配線基板の断面図である。

[実施例１]
本発明の実施例に係る配線基板の製造方法について、図を参照して説明する。厚み３５０μｍの高純度アルミニウム板２０（日本軽金属社製 純度９９．９９ｗｔ％）を用いる（図１（Ａ））。アルミニウム板は第１面と第１面とは反対側の第２面を有している。アルミニウム板２０の第１面と第２面にレジスト（日立化成社製、品番；フォテックＨ−６２００）を形成する。露光・現像することで、スルーホール形成位置に陽極酸化用のレジスト２２を形成する（図１（Ｂ））。第１面に形成されている陽極酸化用のレジストが第１のレジストパターンであり、第２面に形成されている陽極酸化用のレジストが第２のレジストパターンである。図１（Ｂ）に示すように、第１と第２のレジストパターンは対向する位置に形成されている。

下記に示す陽極酸化浴槽１００中で、第１と第２のレジストパターンが形成されているアルミニウム板２０と白金板１０８を接続する（図３参照）。アルミニウム板を陽極、白金板を陰極として、下記の条件により陽極酸化する。図３では、陰極は１枚であるが、アルミニウム板を挟むように陰極を配置してもよい。また、陰極の材質は、陽極酸化水溶液に対して化学的に安定な電極、例えば金、チタンあるいはグラッシーカーボンなどを用いてもよい。
しゅう酸チタンカリウム２水和物 ４０g／L
クエン酸１水和物 １g／L
しゅう酸２水和物 １.２g／L
ほう酸 ８g／L

陽極酸化条件は以下のとおりである。
浴温 ２０〜７０℃
時間 ５分〜２４時間
電圧 ８０〜２００V

浴電圧１２０〜１５０Vの範囲においては、陽極酸化開始とともに電流が急激に増大するが、その後減少し、定常値を示した。すなわち、陽極酸化皮膜が定常的に成長しているものと考えられる。電圧が低い場合、例えば８０V以下では、酸化皮膜の成長速度は極めて遅く、逆に電圧が高い場合、例えば２００V以上では、酸化皮膜に焼けを生じる。

浴温度が５０℃の場合、陽極酸化時間とともに酸化皮膜が厚く成長した。このさい、陽極酸化時間が８時間以下の場合には、酸化皮膜とアルミニウム素地金属界面の高さがほぼ等しいのに対し、酸化時間が２４時間の場合には陽極酸化皮膜部に窪みの形成が認められた。これは、長時間かつ高温の陽極酸化により、酸化皮膜が化学溶解を生じたためである。

一方、浴温度が２０℃の場合、２４時間までの陽極酸化により、いずれの陽極酸化時間においても体積膨張・減少のほとんど無い陽極酸化皮膜の形成が認められた。図６は、本実施例により形成された陽極酸化皮膜の顕微鏡写真である。写真から明らかなように、陽極酸化皮膜がアルミニウムに対して膨らんでおらず、平滑な表面を有する局部陽極酸化皮膜を形成できていることが明らかである。

形成した陽極酸化皮膜の厚さは、いずれの電圧においても陽極酸化時間とともに増大し、２４時間までの陽極酸化により１〜８０ミクロンの値を示すが、浴温度が高いほど酸化皮膜は厚くなる傾向があった。しかしながら、浴温度が高い場合には、酸化皮膜の化学的溶解作用も大きいため、体積減少を生じる場合がある。

[実施例２]
下記に示す陽極酸化浴槽１００中に、第１と第２のレジストパターンが形成されているアルミニウム板２０と白金板１０８を浸漬する（図３参照）。アルミニウム板を陽極、白金板を陰極として、下記の条件で電気分解する。図３では、陰極は１枚だが、アルミニウム板を挟むように陰極を陽極酸化液中に浸漬してもよい。
しゅう酸チタンカリウム２水和物 ４０ｇ／Ｌ
クエン酸１水和物 １ｇ／Ｌ
しゅう酸２水和物 １．２ｇ／Ｌ
ほう酸 ８ｇ／Ｌ

浴温 ２０℃
時間 １８０分
皮膜厚さ ７０μｍ

浴電圧１２０Ｖで陽極酸化を行った。電流密度は、当初３Ａ／ｄｍ²の値から最終的に１．５Ａ／ｄｍ²まで低下した。

陽極酸化により、レジスト２２の非形成部を酸化して酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）とし、絶縁部分２４を形成した（図１（Ｃ））。本実施例の配線基板の製造方法では、陽極酸化により形成される酸化アルミニウムまたはアルミニウムを溶解する能力が高いしゅう酸チタンカリウム水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化するため、多孔質な酸化アルミニウムが形成される。本実施例の陽極酸化により得られる酸化アルミニウム内には孔径が大きく、体積の大きな孔が形成されるので、酸化アルミニウムからなる壁部分の体積が小さくなる。その結果、陽極酸化により形成される酸化アルミニウム部分が膨張し難くなる。このため、酸化アルミニウム部分（絶縁部分）が膨らまず、基板を平坦に形成することができる。

図７（Ｂ）は、当該酸化アルミニウムを更に拡大した電子顕微鏡写真である。孔径が大きく、体積の大きな孔が形成されるので、壁部分の体積が小さくなっていることが分かる。図７（Ａ）は、比較のための、数％のしゅう酸水溶液中でアルミニウム板を陽極酸化することで得られた酸化アルミニウムの電子顕微鏡写真である。孔径が小さく、体積の小さな孔が形成されるので、壁部分の体積が大きくなっていることが分かる。

図４（Ａ）は陽極酸化浴に数％のしゅう酸水溶液を用い得られる酸化アルミニウムの断面を示す模式図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の平面を示す模式図である。上述したように、ポーラス状の孔２５ｈの径が小さく、体積の小さな孔２５ｈが形成されるので、壁２５ｗの体積が相対的に大きくなる。

図４（Ｃ）は実施例の酸化アルミニウムの断面を示す模式図であり、図４（Ｄ）は図４（Ｃ）の平面を示す模式図である。上述したように、ポーラス状の孔２４ｈの径が大きく、体積の大きな孔２４ｈが形成されるので、壁２４ｗの体積が相対的に小さくなる。

図５は、図７（Ｂ）の電子顕微鏡写真中の孔を拡大して示す模式図である。
ポーラス状の孔２４ｈには、更に分岐孔２４ｈｈが多数形成され、孔の体積を大きくしている。

引き続き、陽極酸化後の配線基板の製造方法について説明する。
図２（Ｃ）に示す絶縁部分（酸化アルミニウム）２４を形成後、アルミニウム板２０から、レジスト２２を剥離する。導電性を有するアルミニウム部分が第１面と第２面を接続するスルーホール導体２６として機能する。配線基板４０が完成する（図１（Ｄ））。

配線基板４０の上面及び下面の所定位置に半田ペーストを塗布した後、リフローを行い上面（第１面）側に半田バンプ２８Ｕを形成し、下面（第２面）側に半田バンプ２８Ｄを形成する（図２（Ａ））。配線基板４０の上面側の半田バンプ２８Ｕに電子部品３０を実装する（図２（Ｂ））。そして、配線基板４０の下面側の半田バンプ２８Ｄをプリント配線板３２の実装端子３４に接続する（図２（Ｃ））。

２０ アルミニウム板
２２ レジスト
２４ 絶縁部分（酸化アルミニウム）
２４ｈ 孔
２６ スルーホール
２８Ｕ、２８Ｄ 半田バンプ

Claims (1)

1. 第１面と第１面とは反対側の第２面を有するアルミニウム板の第１面に第１のレジストパターンを形成することと、
   前記アルミニウム板の第２面に第２のレジストパターンを、前記第１のレジストパターンに対向させて形成することと、
   前記アルミニウム板をしゅう酸チタンカリウムを主成分とする水溶液中で陽極酸化を行い、前記第１と第２のレジストパターンから露出しているアルミニウムを酸化アルミニウムに酸化することと、
   前記第１と第２のレジストパターンを除去すること、とからなる配線基板の製造方法であって、
   印加電圧は１２０〜１５０Ｖであり、
   前記しゅう酸チタンカリウム水溶液のしゅう酸チタンカリウム濃度は２０〜８０ｇ／Ｌであり、
   前記しゅう酸チタンカリウム水溶液の温度は２０℃である。