JPH01266790A - 混成集積回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、異なる２種の金属表面を有し、かつ大電流
を流すことのできる肉厚の回路が形成された混成集積回
路基板およびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 電子部品の高密度実装化が進むなかで、金属板をベース
とした混成集積回路基板は、放熱性および機械強度に優
れることから、近年その需要が高まっている。かかる混
成集積回路基板において、半導体チップと回路を接続す
るには、金線もしくはアルミニウム線を用いてワイヤボ
ンディングが行われるが、一般にパワー素子等について
は安価なアルミニウム線が多用されている。

このアルミニウムボンディングを行うためのボンディン
グパットの形成方法としては、従来から種々の試みがな
されている。即ち、回路表面にＮｉメツキを行う方法（
特公昭５２−３４６１号）、アルミニウムの蒸着メツキ
を行う方法（特開昭５１−２８６６２号）、金属ベレッ
トを接着する方法（特公昭４５−３７１１０号）、アル
ミニウム箔と銅箔が貼り合わされたアルミニウム／銅ク
ラツドシート根基板を用いて、２段階のエツチングによ
って銅箔回路とアルミニウム箔のボンディングバットを
形成する方法（特開昭５８−４８４３２号）等が提案さ
れている。

これらの中で、メツキによってボンディングバットを形
成する方法は、メツキ設備を必要とする上、メツキの表
面状態およびメッキ厚の管理が容易ではなく、また金属
ベレットの接着は作業が極めて繁雑であるゆこれに対し
、２段階のエツチングによる方法は、容易に一定の厚さ
のボンディングバットが多数得られるという点で優れて
いる。

ところが、パワーモジュール等大電流を流す必要がある
場合には、回路の厚みをかなり厚くする必要があり、例
えば１　ｉｎ程度の厚みの回路を工・・ノチングによっ
て形成しようとすると、エツチング時間が非常に長くな
るために、エツチングレジストで保護されていない回路
サイドのエツチングが進行しくいわゆるサイドエツチン
グ）実用できる回路が得られないという問題がある。

そこで、従来このような場合には、第５図に示されるよ
うにＯ，１ｍｍ以下程度のエツチング可能な厚さの銅箔
１０２と薄いアルミニウム箔１０！を貼り合せたタラウ
ドシートを電気絶縁層１０３を介してベース金属板１０
４に貼設した金属板ベースアルミニウム／１ｍクラッド
シート張基板を用い　まず２段階のエツチングによって
銅箔回路１０２ｂとアルミニウムのポンデイ゛ノグバッ
ト１、　ＯＶ　ａを形成し、その後、銅箔回路１０２ｔ
）の所定の部分に打ち抜き等によって所定の形状にｊ■
ニ成した肉厚の銅配線部材１０２ａを半田付け（半田＋
０５）することが行われてきた。

また、回路をエツチングによらないで形成する方法とし
ては、回路の形を押型にしたダイで、片面ｉ、″接着剤
層が形成されｔ′−、銅箔を電気絶縁層上に打ち抜き、
そのまま熱圧着する方法（いわゆるタ′イスタンプ法）
がある。

［発明が解決しようどする課題］ １１．かじ、上記のような肉厚の銅配線部材を銅箔回路
上に半田付する方法は、作業が極めて繁雑で生産性が著
しく悪いという欠点がある。その上、銅配線部材と銅箔
回路の間に半田が介在するためこの半田が熱抵抗となり
、即ち、銅配線部材で発生したジュール熱が放熱のため
のベース金属板に速やかに伝達されないという問題点が
ある。

また、ダイスタンプ法においては押型だけで銅箔を直接
電気絶縁層上に打ち抜くため、銅箔の厚さが０．１ｎｍ
程度までは打ち抜きが問題なく行われるものの、０．２
ｍｍを越えるような場合には押型が損傷したり、打ち抜
きが完全に行われなかったりする。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、異
なる２ｆ！Ｔ！の金属表面と大電流を流すことのできる
単一層の肉厚回路を備えた金属板ベースの混成集積回路
基板およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ この発明においては、異なる金属からなる金属箔と金属
板が貼り合わされたタラウドシートの所定の部分の金属
箔を選択エツチングすることにより除去し、該タラウド
シートの所定の部分を機械加工によって切除することに
より所望の形状に形成した回路部材を電気絶縁層を介し
てベース金属板に貼設したことによって上記の課題を達
成したものである。

［作用］ 大発明においては、金属板と貼り合わされた金属箔の所
定の部分が選択エツチングによって除去さハることによ
り、金属板の所定の部分が露出するどともにとともに所
定の形状の金属箔バッドが形成される。これにより２種
の金属表面が得られることになり、例えば金属箔と金属
板を構成する金属の組合せをアルミニウムと銅にすれば
、同じ基板の中でワイヤボンディングと半田ｆ」の両方
を行うことができる。ここで、金属箔は前述したように
表面でワイヤボンディングや半田付を行うためのもので
あるから肉厚にする必要はなく、金属板を腐食せず、金
属箔のみを溶解するエツチング液を用いることにより短
時間に選択エツチングする、二とができ、サイト、１ツ
ヂングもほとんど問題とならない。

また、この発明にかかる回路部材は、クラッドシートの
不要部分を打ち抜きや切削等の機械加工によって切除す
ることにより形成される。このため、１　ｍｍ程度の厚
い回路を形成する場合でもサイドエツチングの問題が全
くなく、所定の幅の矩形断面の回路を効率良く得ること
ができる。また、グイスタブ法のように直接電気絶縁層
上に金属箔を打ち抜くものではないから、金属板の厚さ
がかなり厚くとも、凹型、凸型を用いて完全に打ち抜き
を行うことができる。そして、得られた回路部材は電気
絶縁層を介してプレス等によってベース金属板に貼設さ
れるので、作業も簡単である。さらに、本発明にかかる
回路部材は肉厚部分が単一層からなっているので、従来
のように間に介在している半田が熱伝導を妨げることも
ない。

［実施例］ 実施例＝１ アルミニウムからなる金属箔の厚さ０．１ｍｍ　、銅か
らなる金属板の厚さ２．０　ｍｍ、　２００　Ｘ　２０
０ｍｍの大きさのクラッドシートの金属箔面に所定の形
状のエツチングレジストを形成し、アルカリ系エツチン
グ液を用いて金属箔を選択的にエツチングしてボンデイ
ンクパッドとなる金属箔パッドを形成した。次に、この
クラッドシートをンヤーリングにより、５ｍｍ幅の短冊
状に２０ｍｍ間隔°℃切断して回路部材とした。そして
、この短冊片より僅かに大きい凹部が形成された凹型に
短冊片をはめこんで位置ずれを防止した上で、アルミナ
繊維シート（商品名：マックスベーパー　開部マイカ製
）にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグを介して、ベー
ス金属板である２５０　Ｘ　２５０ＩＱｍの大きさのア
ルミニウム板に１５０℃で６０分間加熱プレスして回路
部材を貼設した。

なお、本発明においてベース金属板と回路部材の間に介
在させる電気絶縁層は、特に限定されるものではないが
、熱伝導性を向上させるためにはアルミニウム等の金属
やシリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等
の無機物フィラーを樹脂に充填するか、前記無機物から
なるＭｌｌ維に樹脂を含浸させたものを用いるのが望ま
しい。

比較例＝１ アルミニウムからなる金属箔の厚さ０．１ｍｍ　、銅か
らなる金属板の厚さ２　　ｍｍ　、　２００　Ｘ２００
ｍｍの大ぎさのクラッドシートをガラスクロスにエポキ
シ樹脂を含浸させたプリプレグを介して、ベース金属板
であるアルミニウム板に加熱プレスして金属板ベースの
タラットシート張基板とした。そして、２０ｎ＋ｍ間隔
で５ｍｍ幅の短冊状にエツチングレジストを形成した後
、アルミニウムと銅の両方を溶解できる塩化鉄系エツチ
ング液でエツチングを試みた。しかし、サイドエツチン
グがひどく、実用できるような回路が形成されなかった
。

実施例：２ 第１図は、本発明実施例の工程を説明する断面図である
。まず、アルミニウムからなる金属箔１の厚さ０．１ｍ
ｍ　、銅からなる金属板の厚さ１　　ｍｍのクラッドシ
ート１０を用意し、アルカリ系エツチング液を用いて金
属箔１を選択エツチングすることにより、所定の部分の
金属板２の表面を露出させるとともに金属箔パッド１ａ
を形成した。

次にクラッドシートｌＯの不要部分を打ち抜きによって
切除し、所定の形状の回路部材２ａを得た。また、かか
る回路部材２ａを貼設する際の位置決め用として、回路
部材２ａの外形より０．１〜０．５＋ａｆｆｌ程度大き
い寸法に中央部を打ち抜いた同じ厚さめ打ち抜き枠を６
用意し、予め離型剤を塗布しておいた。そして図に示さ
れるようにプレス板８ａ、８ｂの間に離型フィルム７ａ
、７ｂを介して、下から順にアルミニウムからなるベー
ス金属板４、良熱伝導性着剤からなる電気絶縁層３、打
ち抜き枠６にはめこんだ回路部材２ａを積層し、加熱プ
レスを行って、ベース金属板４と回路部材２ａを電気絶
縁層３介して熱圧着した。その後、打ち抜き枠６を取り
外し、ポンディングパッドとなるアルミニウムの金属箔
パッド１ａと銅の肉厚回路を備えた混成集積回路基板を
得た。

ここで、本実施例では金属箔がアルミニウムからなり、
金属板が銅からなるクラッドシートを用いた場合につい
て述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
後述するように銅箔とアルミニウム板を貼り合せたクラ
ッドシートを用いても良いし、他の選択エツチングが可
能な金属の組合せとしても良い。金属箔と金属板の厚さ
についてはエツチングと機械加工を精度良く、効率的に
行うために金属箔は０．２ｎ＋ｍ以下、金属板は０．２
ｖｎ以上であることが望ましい。また、金属箔を選択エ
ツチングする際には、必ずしも金属箔パッドとなる部分
以外をすべて除去する必要はなく、部分的に金属箔と金
属板が積層された状態で機械加工によって回路部材を形
成しても良い。

また、本発明において回路部材を貼設する方法は、特に
この実施例の方法に限定されるものではなく、プレス板
を使用しないオートクレーブ式（ガス圧式）プレスによ
って熱圧着してもよいし、後述するように予め形成され
た電気絶縁層に接着剤を用いて貼設しても良い。

なお、本発明にかかる混成集積回路基板において、半田
付やワイヤボンディングを行わない部分にソルダーレジ
ストを形成する場合には、厚い回路を形成してからソル
ダーレジストインクをスクリーン印刷するのは困難であ
るので、選択エツチング後、比較的平坦な状態で金属板
上にソルダーレジストを形成し、その後に打ち抜き等の
機械加工を行って回路部材を形成するのが良い。

実施例＝３ 厚さ０．１ａ＋ａの銅からなる金属箔と、厚さ１　　ｍ
ｍのアルミニウムからなる金属板が貼り合わされたクラ
ッドシートを用意し、過硫酸アンモニウム系のエツチン
グ液を用いて金属箔を選択的にエツチングすることによ
り、アルミニウムの金属板を一部露出させるとともに半
田付パッドとなる銅の金属パッドを形成した。

その後、実施例２と同様にして、回路部材と打ち抜き枠
を形成し、予め良熱伝導性フィラーを充填した電気絶縁
層を形成した厚さ１．５ｍｍのアルミニウムからなるベ
ース金属板を用意した。そして、電気絶縁層の回路を形
成する部分にのみ金属等を含有させて熱伝導性を向上さ
せた接着剤を塗布し、実施例２と同様に打ち抜き枠には
めこんだ回路部材を電気絶縁層に貼設した。その後打ち
抜ぎ枠を外して、銅の金属箔パッドとアルミニウムの肉
厚回路を備えた混成集積回路基板を得た。

なお本発明にかかる回路部材は、打ち抜きに限らず、切
削等信の機械加工によって不要部分を切除することによ
って形成しても良いが、作業性や精度の点からは凹型と
凸型を用いて打ち抜きによって形成することが望ましい
。このような打ち抜き加工によれば、厚さが１　ｍｍ程
度の場合でもパターン幅Ｉ　ｌｌ１ｍ程度の回路を精度
良く形成することができる。

また、本発明では回路部材を機械加工で別に形成してお
き、後に電気絶縁層を介してベース金属板に貼設するこ
とから、ベース金属板の形状の自由度が大きい。即ち、
本発明による混成集積回路基板は必ずしも全体が平坦な
板状でなくとも良く、場合によってはフィン付きの形状
とすることができる。

実施例：４ 実施例２と同様にして選択エツチングにより金属パッド
１ａを形成した後、第２図に示されるように回路部材２
ａの各回路を支持する支持部１０を設けるように金属板
の厚さが１　ｍｍのクラッドシートを打ち抜いた。また
、支持部１０と回路部材２ａを継いでいる部分には第３
図（第２図Ａ−Ａ線部断面図）に示されるようにＶ溝カ
ット（Ｖ溝カット部９）を施し、切断しやすいようにし
ておいた。そして、支持部１０を備えたままの回路部材
２ａをはめこむための同じ厚さの打ち抜き枠６を用意し
、実施例２と同様にしてプレスを行った。その後、打ち
抜き枠６を取り外し、Ｖ　７７４力ツト部９を放電加工
により溶断して混成集積回路基板を得た。

上記のように回路部材に支持部を設ければ、打ち抜き後
の各回路がこの支持部に支持されて所定の配置が保たれ
るので、配線密度を高くすることができる。また回路部
材とともに電気絶縁層に貼設された支持部は、その形状
によっては混成集積回路基板の変形防止にも効果をかあ
る。

実施例＝５ 実施例４と同様にして金属バッドと支持部を備えた回路
部材を形成し、継ぎ目には■構カットを施した。そして
第４図に示されるように■溝カット部９で折り曲げ、回
路部材２ａの貼合せ面に良熱伝導性の接着剤１１を塗布
して、予め電気絶縁層３が形成されている金属板に貼設
した。その後、支持部１０を折り曲げて除去し、混成集
積回路基板を得た。

［発明の効果］ この発明においては、クラッドシートの金属箔の所定の
部分を選択エツチングによって除去し、クラッドシート
の不要部分を機械加工によって切除することによって回
路を形成しているので、異なる２種の金属表面を有する
矩形断面の肉厚の回路部材を精度良く、かつ非常に効率
的に形成することができる。そして、かかる回路部材は
加熱プレス等により電気絶縁層を介してベース金属板に
貼設されるので、作業も簡単である。

さらに、本発明にかかる混成集積回路基板の肉厚回路は
単一層であり、半田等の熱抵抗となるものが介在してい
ないので、発生したジュール熱が速やかにベース金属板
に伝達され、放熱性に（会れている。

かかる混成集積回路基板は、パワー素子を塔載し、アル
ミニウム線によるワイヤボンディングを行う場合等に極
めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の工程を説明する断面図、第２図
は別の実施例を説明するための平面図、第３図は第２図
Ａ−Ａ線部の断面図、第４図はさらに別の実施例を説明
する断面図、第５図は従来の混成集積回路基板の製造工
程を説明喝゛る１重面図である。 ［主要部の符号の説明コ ト・・・・・金属箔 ｌａ・・・金属箔パッド ２・・・・・・金属板 ２ａ・・・回路部材 ３・・・・・・電気絶縁層 ４・・・・・・ベース金属板 ６・・・・・・打ち抜ぎ枠 ９・・・・・・■溝カット部 １０・・・・・・支持部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なる金属からなる金属箔と金属板が貼り合わさ
   れたクラッドシートの所定の部分を機械加工によって切
   除することにより所望の形状に形成された回路部材が電
   気絶縁層を介してベース金属板に貼設され、かつ前記金
   属箔の所定の部分が選択エッチングにより除去されてい
   ることを特徴とする混成集積回路基板。
2. （２）異なる金属からなる金属箔と金属板が貼り合わさ
   れたクラッドシートの所定の部分の金属箔を選択エッチ
   ングすることにより除去した後、該クラッドシートの所
   定の部分を機械加工によって切除することにより所望の
   形状の回路部材を形成し、その後、該回路部材を電気絶
   縁層を介してベース金属板に貼設することを特徴とする
   混成集積回路基板の製造方法。