JPH02191396A - 金属ベース基板の製造方法 - 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］ この発明は金属を基板とするプリント配線板の製造方法
に関するものである。

［従来の技術］ 近年、電子部品の高機能化、小型に伴って、絶縁板の表
面にプリントにより導電回路を形成するプリント基板の
使用が盛んになってきた。これらの中で、以前はステレ
オのパワーアンプ用ハイブリッドＩＣ基板、通信機器用
基板等は、導電回路ばかりでなく、機能素子も一体に装
着したものであり、装着密度が高まるとともに電子回路
から発生する熱の対策が重要になってきた。

このため、従来使用されてきた紙／フェノール樹脂、ガ
ラス布／エポキシ樹脂等の有機樹脂系基板およびアルミ
ナ等のセラミック基板では放熱開場が解決できなくなっ
てきた。そこで解決策として熱伝導性の良い金属を利用
する金属基板が開発され、放熱性の要求されるハイブリ
ッドＩＣ，軽薄短小の先端をいく小型精密モーター、機
械部品を支持するメカトロニクス基板等に用途を拡大し
つつある。さらに実装密度を拡大するため、各セクショ
ン毎にモジュール化したハイブリッド基板を、複数個合
わせて一つの基板上に装備する、いわゆるマザーボード
方式の金属基板の開発も進められつつある。

この場合も最も重要なのは熱放散をいかに良くするかと
いう課題であり、一般に金属モジュール基板を金属マザ
ープレートに接合するのが最も好ましい。このように金
属のマザーボードを使用すれば、放熱性が良く、透磁性
や磁気シールド効果を有し、機械的強度、加工性に優れ
、精密で寸法安定性の良い高集積度回路基板が得られる
。このような基板は高放熱性が要求されるインバーター
用パワーモジュール基板、ハイブリッドＩＣ基板、ＬＥ
Ｄライン光源用基板、自動車用電装部品等に有用である
。

［発明が解決すべき課題］ 従来、銅などヒートシンク材料となる金属同志を接合す
る方法としては高温半田で半田付けする方法が採用され
ている。この場合、マザープレートの厚さがある程度厚
くないと、半田付けする際ソリが大きくなり、時にはモ
ジュール基板を破壊することがある。また、冷熱サイク
ルをくり返すと半田接合面が剥がれる等の現象がおこり
、信頼性の高いパーツが得られないという問題があった
。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本発明ではマザーボードの
接合面の反対側に厚さ１０〜５０μ程度のアルミナ（Ａ
ｇ２０３）の溶射皮膜を形成させ、しかる後裏側の接合
面に高温半田を用いてモジュール基板を接合することと
した。このようにすることにより、マザーボードを薄く
でき、かつマザーボードのソリが少なくなるので信頼性
の高い金属ベース基板が得られる。

次に図面を用いて本発明を説明する。第２図は従来用い
られているヒートシンク付きのモジュール基板を示すも
のであり、第２図（ａ）はＭｏメタライズ層を有するも
の、（ｂ）は金属共晶法による例（ＤＢＣ基板）を示し
たものである。各モジュールは絶縁質のアルミナ基板の
表面に銅回路を形成したり、あるいはシリコン半導体チ
ップを接合して電子回路を構成している。

そして放熱性を良くするために、アルミナ基板の裏側に
銅やアルミニウムといった熱伝導率の良い金属のヒート
シンクを接合して一つのモジュール基板が作られている
。そしてこのようなモジュール基板を複数個ならべてマ
ザーボード上に装着し第３図に示すような金属ベース基
板を構成している。従来の金属ベース基板は第３図に示
すように、マザーボードのモジュール接合面と反対側は
金属面そのものが露出している。これに対して本発明例
では第１図に示すとおり、マザーボードのモジュール接
合面と反対側にはアルミナの溶射皮膜を具備している。

装着するモジュール基板は、裏面に金属ヒートシンクを
備えているものであれば、実装パーツは導電回路ばかり
でなく、ＩＣ等の素子を備えていても良いし、各種素子
を備えていないものでも良い。

マザーボードとしてはヒートシンクと同様に熱伝導率の
良い銅又はアルミニウムが良い。マザーボードの厚さは
特に制限されるものではなく、実装するモジュール基板
の数や、要求される強度等により適宜選択すれば良＜、
１關以下の薄いものでもソリは防げる。次にマザーボー
ドの一面にアルミナを溶射被覆する。溶射に先立って表
面を研削材でブラスティング処理して粗面化しておくと
強固な溶射皮膜が形成できる。アルミナは融点が高いの
で、強固な皮膜を得るには溶射はプラズマ溶射法による
のが良い。溶射皮膜の厚さは１０〜５０−程度が適当で
ある。あまり薄いと皮膜形成の効果が認められず、５０
虜を越えると放熱効果を損うので適当でない。

次に、このようにアルミナ皮膜を形成したマザーボード
の反対側の面に、鉛−錫系の高温半田を使用して、モジ
ュール基板のヒートシンク面を接合すれば良い。

［作　　用］ 本発明によれば、マザーボードの裏側にアルミナ溶射皮
膜を際に歪を与えであるので、半田付処理をしても歪を
打消すように作用するため、ソリが発生しないものと思
われる。

次に実施例をあげて本発明を説明する。

［実　施　例］ 大きさ７Ｇ＋ｎ　Ｘ　５０ｍｍ、厚さ１〜３ｍｍの純銅
板の片面をあらかじめ研削材を吹付けて粗面化したのち
、純アルミナをプラズマ溶射法により溶射してアルミナ
皮膜を形成した。

次に、銅板のアルミナ溶射膜を形成した裏側の面に、ア
ルミナ基板（厚さ０．６３５ｉｎ）の上に抵抗ｔ″Ｆを
装着し、回路を形成した基板であって、厚さ０．６ｍｍ
の銅のヒートシンクを備えたパワーモジュール基板を鉛
−錫系の高温半田を用いて接合し、金属ベース基板を得
た。

このようにして得られた金属ベース基板の外観を観察し
、ソリを測定した。結果を表１に示す。

（以下余白） 外観検査は実体顕微鏡により観察した。

さらにアルミナ溶射層を有しないル、３サンプルと本発
明例の鬼５及び嵐８サンプルにつき、−５５℃×３０分
〜＋１５０℃×３０分を１サイクルとして熱サイクルテ
ストを実施し、外観検査とソリ量ａ１定を実施した。結
果を表２に示す。

（以下余白） 表１１表２の結果から本発明による裏面にアルミナ溶射
膜を鏝えた金属ベース基板は、加工工程におけるソリの
発生も少なく、熱サイクルにも耐えることが明らかであ
る。

［効　　果］ 本発明によれば、大電流容量基板、高集積度基板となっ
ても熱放散効率の良い基板が得られ、また、熱サイクル
にも変形を起こすことなく耐久性に優れた回路基板が得
られ、用途の一層の拡大が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金属ベース基板の構造を示す図、
第２図は従来のヒートシンク付モジュール基板の構造を
示す図、第３図は従来の金属ベース基板の構造を示す図
である。 １・・・モジュール基板　　２・・・マザープレート３
・・・アルミナ溶射層　　４・・・半　田１１・・・絶
縁基板　　　　　１２・・・導電回路１３・・・電子素
子　　　　　１４・・・接着剤１５・・・ヒートシンク
　　　１６・・・ニッケルメッキ層１７・・・モリブデ
ンメタライズ層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属ベース基板の裏面に厚さ１０〜５０μｍのアルミナ
   溶射皮膜を形成したのち、該金属ベース基板の表面に、
   あらかじめ回路を形成してある金属ヒートシンク付きの
   モジュール基板のヒートシンク面を、半田接着すること
   を特徴とする金属ベース基板の製造方法。