JPH02209793A - Manufacture of circuit board - Google Patents

Manufacture of circuit board

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Publication number
JPH02209793A
JPH02209793A JP1030663A JP3066389A JPH02209793A JP H02209793 A JPH02209793 A JP H02209793A JP 1030663 A JP1030663 A JP 1030663A JP 3066389 A JP3066389 A JP 3066389A JP H02209793 A JPH02209793 A JP H02209793A
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JP
Japan
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plate
metal plate
conductive
circuit board
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP1030663A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yumiko Kouno
有美子 河野
Nobuo Totsuka
戸塚 信夫
Masato Kumagai
正人 熊谷
Kenichi Otsuka
大塚 研一
Hiroshi Konuma
小沼 洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP1030663A priority Critical patent/JPH02209793A/en
Publication of JPH02209793A publication Critical patent/JPH02209793A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent an etching agent from spreading to an unetched metallic plate by coating the ceramics plate and the metallic plate of a laminated body on a conductive plate with an insulator liquidtightly, performing electrical connection only between the conductive plate and the metallic plate with a conductive substance, and making a current flow. CONSTITUTION:A metallic plate 2 is stuck to one face of a ceramics plate 1 to form a laminated body. Said laminated body is mounted on a conductive plate 20 and an electrically-insulating screen 11 which is made of a material not reacting to corrosion solvent 7 and has a pattern to be etched corresponding to a circuit pattern is tightly adhered to the surface of the metallic plate 2. The corrosion solvent 7 after pasting is applied to the metallic plate 2 through the pattern of the screen 11. An electrode 8 is installed on the face to which the pre-corrosion solvent 7 is applied. The ceramics plate 1 and the other metallic plate 3 of the laminated body on the conductive plate 20 are covered liquidtightly by an insulator 21. Electrical connection only between the conductive plate 20 and the metallic plate 2 is performed with a conductive substance 22, a current is caused to flow between the electrode 8 and the conductive plate 20, and electrolytic etching is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 未発明は電気的絶縁性を有するセラミ−ツクス板上に金
属板を接合してなる放熱性、耐熱性に優れた回路基板の
製造方法の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Field of Application> What has not yet been invented is a method for manufacturing a circuit board with excellent heat dissipation and heat resistance, which is formed by bonding a metal plate onto a ceramic plate having electrical insulation properties. Regarding improvements.

〈従来の技術〉 パワースイッチ、パワーの制御回路、モータの制御回路
、高周波発振出力、広帯域電力増幅などに用いられるパ
ワー半導体モジュールは、近年、高密度集積化、大電流
制御化の傾向にあり、それらモジュールに用いられる基
板には素子から出る多量の熱を速やかに放出する放熱性
とモジュールの高密度集積化に対応する導体回路パター
ンの微細化・高精度化が求められている。
<Conventional technology> In recent years, power semiconductor modules used for power switches, power control circuits, motor control circuits, high-frequency oscillation output, broadband power amplification, etc. have been trending toward higher density integration and higher current control. The substrates used in these modules are required to have heat dissipation properties that quickly dissipate a large amount of heat emitted from the elements, and to have finer and more precise conductor circuit patterns to accommodate the high density integration of modules.

従来このような半導体モジュール基板として、第4図に
示すように、電気的絶縁性を有するセラミックス板1の
1つの面に回路パターンを有する金属板2を接合し、そ
の上に素子4を搭載し、発生した熱を金属板2からセラ
ミックス板1を伝導させ他方の側に接合した金属板3を
介して放熱板5へと放散させる機構が用いられており、
例えば、金属板としてあらかじめ所要のパターンに切り
ぬかれた銅板を、絶縁性を有するセラミックスとして、
Al203を用いて加熱によりCuO共晶を発生させる
いわゆる共晶法で接合したものが商品化されている。
Conventionally, as shown in FIG. 4, such a semiconductor module substrate is made by bonding a metal plate 2 having a circuit pattern to one surface of a ceramic plate 1 having electrical insulation properties, and mounting an element 4 on the metal plate 2. A mechanism is used in which the generated heat is conducted from the metal plate 2 through the ceramic plate 1 and dissipated to the heat sink 5 via the metal plate 3 bonded to the other side.
For example, a copper plate cut out in a predetermined pattern as a metal plate can be used as an insulating ceramic.
A product bonded using Al203 using the so-called eutectic method in which CuO eutectic is generated by heating has been commercialized.

このような、半導体モジュール基板の放熱性を改良する
手段としては、セラミックスの熱伝導性を向上させる傾
向にあり、Al2203に替ってBeO,A42Nなど
熱伝導率のより高い材料の使用が試みられている。 こ
のような新材料の中にはパターン化した銅板を、共晶法
により接合する方法を直接応用することがむずかしいも
のもあり、たとえば、AuNは熱伝導率こそBeOに劣
るものの、BeOのような毒性を心配する必要もなく、
期待される材料であるが、共晶法を応用するためには、
基板を予じめ酸化処理して表面にAl120.層を形成
することが必要である。 そのため、AJ2Nについて
は、活性金属を含有するろう材を用いて銅板と接合する
方法が試みられている。
As a means of improving the heat dissipation properties of semiconductor module substrates, there is a tendency to improve the thermal conductivity of ceramics, and attempts have been made to use materials with higher thermal conductivity such as BeO and A42N in place of Al2203. ing. For some of these new materials, it is difficult to directly apply the method of bonding patterned copper plates using the eutectic method.For example, although AuN has a thermal conductivity inferior to that of BeO, No need to worry about toxicity
Although it is a promising material, in order to apply the eutectic method,
The substrate is oxidized in advance and the surface is coated with Al120. It is necessary to form a layer. Therefore, attempts have been made to bond AJ2N to a copper plate using a brazing filler metal containing an active metal.

このように金属板とセラミックス板とを接合して得た積
層体は、その一方の金属板に導体回路パターンを形成す
るためにエツチングに供される。 このとぎ重要なこと
は、第1にはエツチングすべき金属板のみに電気的な接
続を行ない、第2にはエツチングしない方の金属板には
エツチング剤が回りこまないようにすることである。
The laminate obtained by bonding the metal plate and the ceramic plate in this manner is subjected to etching to form a conductive circuit pattern on one of the metal plates. The important thing here is, first, to make electrical connections only to the metal plate to be etched, and second, to prevent the etching agent from getting to the metal plate that is not to be etched.

第1の点は、金属板自体が非常に薄いためにリード線な
どで電気的に接続を行うことは困難である上、i産に適
するものがない。  また、第2の点は、エツチング剤
が従来のように溶液であると、粘度が小さいためにエツ
チングしない側に流れ込みやすく、そのマスキングには
煩雑な手間を要する。
The first point is that since the metal plate itself is very thin, it is difficult to make electrical connections using lead wires or the like, and there is no material suitable for industrial use. The second point is that if the etching agent is a solution as in the past, it has a low viscosity and therefore tends to flow into the non-etched side, requiring complicated masking.

〈発明が解決しようとする課題〉 一方、導体回路パターンの微細化・高精度化を達成する
手段としては、金属板を接合した後にフォトエツチング
によりパターンを形成する方法がある。 この場合にエ
ツチングは接合層メタル部分および金属板を完全に除去
することが要求され、エツチング深さとしては金属板の
厚さ(通常は0.1〜0.4mm)に接合層厚さを加え
て0.1〜0.5mmにもおよぶため、エツチングが完
了するまでに、長時間を要する上、マスクしである部分
のふちだれ(サイドエッチ)、マスクの損傷などの問題
が生ずる可能性があり、また、このような片面エツチン
グの深さ/巾(=d/W)はd/w<0.5であること
から、エツチングの巾は、接合する金属板厚さにより制
限を受けたとえば金属板厚さ0.2mm、接合層厚さ0
.05mmのときエツチング可能な間隙の最小値は0.
5mmとなる。
<Problems to be Solved by the Invention> On the other hand, as a means for achieving miniaturization and high precision of a conductor circuit pattern, there is a method of forming a pattern by photoetching after joining metal plates. In this case, etching is required to completely remove the bonding layer metal part and the metal plate, and the etching depth is the thickness of the metal plate (usually 0.1 to 0.4 mm) plus the bonding layer thickness. Since the etching ranges from 0.1 to 0.5 mm, it takes a long time to complete etching, and there is a possibility that problems such as side etching at the edges of the mask and damage to the mask may occur. Also, since the depth/width (=d/W) of such single-sided etching is d/w<0.5, the etching width is limited by the thickness of the metal plates to be joined, and for example, Plate thickness 0.2mm, bonding layer thickness 0
.. When the diameter is 0.05 mm, the minimum value of the gap that can be etched is 0.05 mm.
It will be 5mm.

さらに、金属板の接合方法として、上述の活性金属を含
有するろう材を用いて行った場合に、フォトエツチング
により金属板部分を除去しパターンを形成するこの従来
方法は金属板とろう材部分とでエツチング液を変える必
要があり、工程が複雑になる、活性金属がセラミックス
と安定な化合物を生成しエツチングの負荷が犬とくなる
などの問題が発生する可能性がある。
Furthermore, when joining metal plates using a brazing filler metal containing the above-mentioned active metal, this conventional method of removing the metal plate portion and forming a pattern by photo-etching is a method for bonding the metal plates and the brazing filler metal. It is necessary to change the etching solution, which may complicate the process, and problems may occur, such as the active metal forming a stable compound with the ceramic and increasing the etching load.

たとえば、AλNセラミックスに銅板を活性金属として
Tiを含むAg−Cuろう材で接合してなる基板は、銅
板のエツチングに用いた塩化鉄系エツチング液ではろう
材部分の完全な除去は行われず、硝酸系に液を改める必
要がある。 またこの時、AuNとろう材の界面には導
電性を有して、しかも安定な化合物(TjN)が形成さ
れ、その完全な除去にはフッ硝酸などかなり活性の高い
エツチング液を使用しなければならない。
For example, in the case of a board made by bonding a copper plate to AλN ceramics using an Ag-Cu brazing filler metal containing Ti as an active metal, the iron chloride-based etching solution used to etch the copper plate does not completely remove the brazing filler metal, and the nitric acid It is necessary to change the liquid to the system. Also, at this time, a conductive and stable compound (TjN) is formed at the interface between the AuN and the brazing metal, and to completely remove it, a highly active etching solution such as hydrofluoric nitric acid must be used. It won't happen.

本発明は、セラミックス板に接合された金7萬板を、エ
ツチングして導体回路パターンを形成する場合に従来の
フォトエツチングプロセスで生じる上述した問題を解決
しようとするものであり、エツチングすべき金属板のみ
への電気的接続およびエツチングしない金属板へのエツ
チング剤の回り込み防止を簡潔かつ量産に適する方法で
行うことのできる特に大電力用の回路基板の製造方法を
提供することを目的とする。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems that occur in the conventional photoetching process when etching 70,000 gold plates bonded to a ceramic plate to form a conductive circuit pattern. To provide a method for manufacturing a circuit board, especially for high power, which can electrically connect only the board and prevent etching agent from going around to a metal plate that is not etched, in a simple manner and suitable for mass production.

く課題を解決するための手段〉 本発明によれば、電気的絶縁性を有するセラミックス板
の少なくとも片側に金属板を接合してなる積層体で構成
され、該金属板上に導体回路パターンを有する回路基板
を製造するに際し、この積層体を導電板に載置し、前記
金属板表面に電気的絶縁性を有し、腐食用溶媒と反応し
ない物質で構成されかつ前記回路パターンに対応するエ
ツチングされるべき模様を有するマスクを密接させ、該
金属板上に前記マスクの模様を介してペースト化した腐
食用溶媒を塗布し、さらに前記腐食用溶媒の塗布面に電
極を設置したのち、前記導電板上の積層体のセラミック
ス板および他方の金属板を絶縁体により液密に被覆する
とともに前記導電板と前記金属板との間のみを導電性物
質により電気的に接続し、前記電極と前記導電体との間
に通電して前記電極と前記金属板との間に前記腐食用溶
媒を介して電解エツチングし、該金属板を前記マスクの
模様に応じて蝕刻して前記絶縁性セラミックス板上に導
体回路パターンを形成することを特(J′2とする回路
基板の製造方法が提供される。
Means for Solving the Problems According to the present invention, a laminate is formed by bonding a metal plate to at least one side of an electrically insulating ceramic plate, and has a conductive circuit pattern on the metal plate. When manufacturing a circuit board, this laminate is placed on a conductive plate, and an etched plate is formed on the surface of the metal plate, which is made of a substance that has electrical insulation properties and does not react with a corrosive solvent, and corresponds to the circuit pattern. A mask having a pattern to be applied is placed in close contact with the metal plate, a corrosive solvent made into a paste is applied onto the metal plate through the pattern of the mask, an electrode is installed on the surface coated with the corrosive solvent, and then the conductive plate is The ceramic plate of the upper laminate and the other metal plate are liquid-tightly coated with an insulator, and only the conductive plate and the metal plate are electrically connected by a conductive substance, and the electrode and the conductor are electrically connected only between the conductive plate and the metal plate. Electricity is applied between the electrode and the metal plate to perform electrolytic etching through the corrosive solvent, and the metal plate is etched according to the pattern of the mask to form a conductor on the insulating ceramic plate. A method for manufacturing a circuit board is provided in which the special feature (J'2) is to form a circuit pattern.

絶縁体は熱可塑性ワックスが好ましく、導電性物質は樹
脂中に導電性粒子を分散させた導電性ペーストが好まし
い。
The insulator is preferably a thermoplastic wax, and the conductive substance is preferably a conductive paste in which conductive particles are dispersed in a resin.

そして、セラミックス板と金属板との接合は活性金属を
含むろう材を用いて真空または不活性7囲気中で行うの
がよい。
The ceramic plate and the metal plate are preferably bonded using a brazing filler metal containing an active metal in a vacuum or an inert atmosphere.

前記ペースト化腐食用溶媒が硝酸、硫酸、塩酸およびふ
つ酸から選ばれた少なくとも1 fffiの酸および/
または塩化第2鉄および塩化第2銅から選ばれた少なく
とも1種の塩類を単独または混合したものに、水あるい
はポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、ザンサン
ガム、二酸化ケイ素、アルミナおよび水ガラスから選ば
れた少なくとも1種のペースト化剤を加えてなるペース
トであるのが好ましい。
The pasting corrosion solvent contains at least 1 fffi acid selected from nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and hydrofluoric acid and/or
or at least one salt selected from ferric chloride and cupric chloride, alone or in combination, with water or sodium polyacrylate, sodium alginate, xanthan gum, silicon dioxide, alumina, and water glass. Preferably, the paste is prepared by adding at least one pasting agent.

また、電解エツチングは直流または交番電流で行なうこ
とができる。
Also, electrolytic etching can be performed with direct current or alternating current.

以下に本発明を添付の図面を参照しながらさらに詳細に
説明する。
The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明による方法で、上記の絶縁性を有するセ
ラミックス板1に金属板2および3を接合してなる積層
体の金属板をエツチングして導体回路パターンを形成し
ているところを線図的に示す図である。 エツチングさ
れる金属板2の表面に、エツチングされるべきパターン
(模様)すなわち、腐食用溶媒透過部分11aおよび不
透過部分11bを有するスクリーン11を密接させ、こ
のスクリーンを介して、ペースト化した腐食用溶媒7を
塗布している。
Figure 1 shows a method according to the present invention in which a conductive circuit pattern is formed by etching a metal plate of a laminate made by bonding metal plates 2 and 3 to the above-mentioned insulating ceramic plate 1. FIG. A screen 11 having a pattern to be etched, that is, a corrosive solvent permeable portion 11a and an impermeable portion 11b, is brought into close contact with the surface of the metal plate 2 to be etched. Solvent 7 is being applied.

6はスクリーンの固定枠である。6 is a fixed frame of the screen.

セラミックス板1と金属板2.3との接合は、一般に用
いられているAg−Cu系のろう材を用いてもよいが、
Ti、Zr、Hfなどのセラミックスとの結合を促進す
る活性金属を含むAg−Cu系のろう材を用いてもよい
。 本発明は特に活性金属を含むろう材を用いて接合し
た積層体をエツチングするのに好適である。
The ceramic plate 1 and the metal plate 2.3 may be joined using a commonly used Ag-Cu brazing filler metal.
An Ag-Cu-based brazing material containing an active metal such as Ti, Zr, or Hf that promotes bonding with ceramics may be used. The present invention is particularly suitable for etching a laminate bonded using a brazing material containing an active metal.

セラミックス板と金属板との接合を行なうときには、酸
化を防止するため、Ar、He。
When bonding a ceramic plate and a metal plate, Ar or He is used to prevent oxidation.

N2などの不活性雰囲気を用いるのがよい。It is preferable to use an inert atmosphere such as N2.

また真空を用いてもよい。Alternatively, a vacuum may be used.

用いるろう材はAg%Cuなどを含むペースト、あるい
はAg、Cuなどを含む箔を用いてもよく、上記ろう材
中には上記活性金属を含ましめることもできる。
The brazing material used may be a paste containing Ag%Cu or the like, or a foil containing Ag, Cu, etc. The brazing material may also contain the active metal.

このエツチングされるべきパターンを有するスクリーン
11は電気的絶縁性を有し腐食用溶媒と反応しない物質
で構成されていれば、通常のスクリーン印刷に使用され
る様なナイロン、テトロン、ポリエステル等のスクリー
ン上にレジストを印刷したものでも、ナイロン、塩ビ、
テフロン、ステンレス等のシートを印刻したものでも良
い。 このスクリーン11は適当な固定枠6に固定され
、たわみなく、スクリーン自体に適度な弾性をもって、
エツチングされる金属板表面に密着できるものであるこ
とが望ましい。
If the screen 11 having the pattern to be etched is made of a material that is electrically insulating and does not react with corrosive solvents, it may be made of a material such as nylon, tetron, polyester, etc. used in ordinary screen printing. Even if a resist is printed on it, nylon, PVC,
A stamped sheet of Teflon, stainless steel, etc. may also be used. This screen 11 is fixed to a suitable fixed frame 6, without bending, and with the screen itself having appropriate elasticity.
It is desirable to be able to adhere closely to the surface of the metal plate to be etched.

また、上記スクリーンに代えて、テープを用いることも
できる。 テープを用いるときには、パターンを形成す
るのに、カッターなど機械的手段を用いてもよいし、レ
ーザー光を用いて行フてもよく、フォトエツチングによ
る方法に比べると簡潔である。 テープを用いると、ス
クリーンよりも金属板に密着させることができ、安価で
使い捨ても可能であるので試作などに適している。
Moreover, a tape can also be used in place of the screen. When a tape is used, a mechanical means such as a cutter may be used to form the pattern, or a laser beam may be used to form the pattern, which is simpler than a photo-etching method. If tape is used, it can be attached more closely to the metal plate than the screen, and it is inexpensive and disposable, making it suitable for prototyping.

また、このペースト化した腐食用溶媒7としては、硝酸
、硫酸、塩酸、ぶつ酸等の酸および/または塩化第2鉄
、塩化第2銅等の塩類を単独または混合したものに水を
加えてペースト化されるものは勿論、さらにポリアクリ
ル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、ザンサンガムあるいは
二酸化ケイ素、アルミナ、水ガラスの如きペースト化剤
を加えて成るペーストであればどのような方法で製造さ
れたものでも用いることができる。
The paste-formed corrosive solvent 7 can be prepared by adding water to a mixture of acids such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, butic acid, and/or salts such as ferric chloride and cupric chloride. Not only can it be made into a paste, but it can also be made by any method as long as it is made by adding a pasting agent such as sodium polyacrylate, sodium alginate, xanthan gum, silicon dioxide, alumina, or water glass. be able to.

このように腐食用溶媒をペースト化することにより、そ
の流動性や反応性を適宜調整することができる。 かく
してエツチングに際して、従来技術のように特に、被処
理材の表面に密着したフォトレジスト層を設けなくとも
、蝕刻用模様付きスクリーンあるいはテープを密接させ
るという簡便な方法によって、サイドエッチのない鮮明
なエツチング模様を得ることができる。
By forming the corrosive solvent into a paste in this manner, its fluidity and reactivity can be adjusted as appropriate. Thus, during etching, it is possible to achieve clear etching without side etching by using a simple method of closely contacting a patterned etching screen or tape, without having to provide a photoresist layer that is in close contact with the surface of the material to be processed as in the prior art. You can get the pattern.

かかるペースト化による腐食用溶媒の反応性や流動性は
、被処理材の材質、使用するスクリーンの材質、模様の
大きさや要求される精度、スクリーンのメツシュ間隔、
処理時間、被処理方法(連続処理、バッチ処理等)等に
応じて、適宜選択することができる。
The reactivity and fluidity of the corrosive solvent used in pasting will depend on the material of the material to be treated, the material of the screen used, the size of the pattern and required precision, the mesh spacing of the screen,
It can be selected as appropriate depending on the processing time, method to be processed (continuous processing, batch processing, etc.).

しかし、活性金属としてTi%Zr、Hfなどを含むと
きには、硝酸、硝ぶつ酸などを含むペースト状腐食用溶
媒を用いるのがよい。
However, when the active metal contains Ti%Zr, Hf, etc., it is preferable to use a paste-like corrosive solvent containing nitric acid, nitric acid, etc.

また、ペーストの粘度は5000〜50000c p 
s程度にしておくのがよい。
In addition, the viscosity of the paste is 5000 to 50000cp
It is best to keep it at around s.

第1図に示すように、腐食用溶媒7の塗布面に通電可能
なように電fi8が設置され、電極8および金属板2と
もにそれぞれリード線9を介して電解用電源10に接続
され、この電極8と金属板2との間に、スクリーン11
の透過部分11aを透過した腐食用溶媒7を介して電流
を通じることにより、金属板2の中でスクリーン11の
エツチングですべき部分11aを介して、腐食用溶媒7
と接している部分のみが電解エツチングされる。 電極
は固定式でも8動式でもよい。 第4図に本発明により
製造された回路基板を示す。
As shown in FIG. 1, an electric fi 8 is installed on the surface to which the corrosive solvent 7 is applied so that it can be energized, and both the electrode 8 and the metal plate 2 are connected to an electrolytic power source 10 via lead wires 9, respectively. A screen 11 is provided between the electrode 8 and the metal plate 2.
By passing an electric current through the corrosive solvent 7 that has passed through the permeable portion 11a of the metal plate 2, the corrosive solvent 7 is passed through the etched portion 11a of the screen 11 in the metal plate 2.
Only the parts that are in contact with are electrolytically etched. The electrodes may be fixed or octagonal. FIG. 4 shows a circuit board manufactured according to the present invention.

電極には銅、ニッケル、ステンレス鋼、普通鋼、チタン
その他の金属のほかに、カーボン、導電性セラミック等
を使用することができ、形状も被処理材の形状にあわせ
て任意に選択できる。
In addition to copper, nickel, stainless steel, common steel, titanium, and other metals, carbon, conductive ceramic, and the like can be used for the electrode, and the shape can be arbitrarily selected according to the shape of the material to be treated.

電源には、通常のメツキ電源、ポテンショスタット、ガ
ルバノスタット等を用いることができ、目的に応じて選
択できる。
As the power source, a normal electric power source, potentiostat, galvanostat, etc. can be used, and can be selected depending on the purpose.

その際極性、通電パターンは、金属板や腐食、溶媒によ
り適宜選択すればよいが、交番電流を印加するとサイド
エツチング防止に効果がある場合がある。 直流電解を
行う場合には、エツチングされる金属板を陽極、対極を
陰極とするのが良い。
At this time, the polarity and current pattern may be appropriately selected depending on the metal plate, corrosion, and solvent, but applying an alternating current may be effective in preventing side etching. When performing direct current electrolysis, it is preferable to use the metal plate to be etched as an anode and the counter electrode as a cathode.

本発明を第3図を参照しつつ更に具体的に説明する。The present invention will be explained in more detail with reference to FIG.

セラミックス板1および金属板2.3よりなる積層体を
金属板のような導電体20上にのせ、まず、セラミック
ス板1および金属板3の全周面を絶縁体21で覆う。 
次いで、金属板2と導電体20との間を導電性物質22
で接続する。 そして、導体回路パターンに相当する模
様を有するスクリーン、テープのようなマスクを金属板
3に密着させ、上述したペースト7をマスクを介して供
給し、このペースト7上に電極8を配設し、電極8と導
電体20との間に電源10により電圧を印加して電解エ
ツチングを行う。
A laminate consisting of ceramic plate 1 and metal plate 2.3 is placed on a conductor 20 such as a metal plate, and first, the entire circumferential surface of ceramic plate 1 and metal plate 3 is covered with insulator 21.
Next, a conductive substance 22 is inserted between the metal plate 2 and the conductor 20.
Connect with. Then, a mask such as a screen or tape having a pattern corresponding to a conductive circuit pattern is brought into close contact with the metal plate 3, the above-mentioned paste 7 is supplied through the mask, and an electrode 8 is arranged on this paste 7, A voltage is applied between the electrode 8 and the conductor 20 by a power source 10 to perform electrolytic etching.

このとき、マスクとしてスクリーンを用いる場合には、
スクリーン11と金属板2とは完全にエツチングを行う
には全体にわたって密着させる必要がある。 そのため
には、導電体22は金属板22の水準より低い水準にな
くてはならない。 これにより金属板2の全体上にスク
リーンは密着され、金属板2から浮くことはなく、エツ
チングは金属板全体に良好になされる。
At this time, when using a screen as a mask,
The screen 11 and the metal plate 2 must be brought into close contact over the entire area in order to perform complete etching. For this purpose, the conductor 22 must be at a lower level than the level of the metal plate 22. As a result, the screen is brought into close contact with the entire surface of the metal plate 2, so that it does not float off the metal plate 2, and the etching is performed well on the entire metal plate.

マスクとしてテープを用いるときには、テープは金属板
に貼着されるのでスクリーンの場合のようにする必要は
必ずしもない。
When using tape as a mask, the tape is attached to a metal plate, so it is not necessarily necessary to do so as in the case of a screen.

上記導電体としては、銅板、鉄板、ステンレス板などを
用いることができる。
As the conductor, a copper plate, an iron plate, a stainless steel plate, etc. can be used.

上記絶縁体としては、可塑性のあるものが好ましく、通
常切断試料の仮とめ用に用いられるような前回望性のワ
ックスであって、積層体を4B成する物質と反応するこ
となく、ホットプレートなどを用いて200℃以下の低
温で積層体を変質させることなく、容易に取りつけ取り
はずしできる接着剤、たとえばマルト−味製グリーンワ
ックスなどを用いるのが好適である。
The above-mentioned insulator is preferably a plastic one, such as a flexible wax that is usually used for temporary fixing of cut samples, and which does not react with the material that makes up the 4B of the laminate, such as a hot plate, etc. It is preferable to use an adhesive that can be easily attached and removed without deteriorating the laminate at a low temperature of 200 DEG C. or lower, such as Green Wax manufactured by Malto Aji.

また、導電性物質としては、樹脂中に金属粉などの導電
性粒子を分散させたもので、常温で溶媒などの乾燥によ
り硬化し導電性を発現する導電性ペーストを用いるのが
簡便であり、常温硬化型導電性ペースト(商品名ドータ
イト 藷倉化成■製)などを用いるのがよい。
In addition, as the conductive substance, it is convenient to use a conductive paste, which is made by dispersing conductive particles such as metal powder in a resin, and which hardens and develops conductivity by drying a solvent at room temperature. It is preferable to use a room-temperature curing conductive paste (trade name: Dotite, manufactured by Takura Kasei).

〈実施例〉 以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。<Example> The present invention will be specifically described below based on Examples.

(実施例1) セラミックス板としてアルミナ(厚さ0.635mm、
直径20mm)を用い、金属板として銅板(厚さ0.2
mm、直径20 mm)を用い、共晶法により1070
℃に加熱接合して積層体を得た。 接合の条件は以下の
通りである。
(Example 1) Alumina (thickness 0.635 mm,
A copper plate (thickness 0.2 mm) was used as the metal plate.
mm, diameter 20 mm) and 1070 mm by the eutectic method.
A laminate was obtained by heating and bonding at ℃. The bonding conditions are as follows.

N2−0゜(0,2%)混合ガス7囲気、1070℃に
5分保持 この積層体を下記組成の従来のエツチング液および本発
明におけるペーストを用いて長さ20mm%幅0.2m
mの十字形状をエツチングした。 導電体としてステン
レス板を用い、絶縁体としてマルト−味製グリーンワッ
クスを用い、導電性ペーストとして農倉化成■製ドータ
イトを用い、第3図に示すようにして電解エツチングを
行った。 その結果、ペースト状腐食用溶媒(ペースト
)を用いたときには、ペーストの粘度を調節することに
よりペーストがスクリーンあるいはマスクの透過部にと
どまり、作業性よくエツチングでき、エツチング幅とし
て銅板表面0.3mm、基板界面0.17mmを得たが
、従来のエツチング液ではエツチング液がスクリーンま
たはマスクの下にしみこんでゆき、エツチングする予定
のなかった部分の銅板が腐食された。
The laminate was heated to a length of 20 mm% and a width of 0.2 m using a conventional etching solution having the composition shown below and the paste of the present invention in an N2-0° (0.2%) mixed gas atmosphere of 7 atmospheres and held at 1070°C for 5 minutes.
A cross shape of m was etched. Electrolytic etching was carried out as shown in FIG. 3 using a stainless steel plate as a conductor, green wax manufactured by Malto Aji as an insulator, and dotite manufactured by Nokura Kasei as a conductive paste. As a result, when a paste-like corrosive solvent (paste) is used, by adjusting the viscosity of the paste, the paste stays in the transparent part of the screen or mask, allowing for efficient etching.The etching width is 0.3 mm on the copper plate surface. Although a substrate interface of 0.17 mm was obtained, using a conventional etching solution, the etching solution seeped under the screen or mask, corroding the copper plate in areas that were not intended to be etched.

(1)従来のエツチング液の組成 20wt%塩化第2鉄水溶液 (2)本発明におけるペーストの組成 20+vt%塩化S2鉄水溶液+3wt%ポリアクリル
酸ソーダ水溶ン夜 ペーストを用いたときの電解条件 電流 200mA 電圧   4v 時間  15分 (実施例2) セラミックス板としてAl1N板(厚さ0.635mm
、直径20mm)を用い、金属板として銅板(厚さ0.
2mm、直径20mm)を用い、ろう材として活性金属
Tiを含むAg−Cuろう材72Ag−27Cu−IT
iを用いて、セラミック板の両側に銅板を接合して積層
体を得た。 接合の条件は以下の通りである。
(1) Composition of conventional etching solution 20wt% ferric chloride aqueous solution (2) Composition of paste in the present invention 20+vt% S2 iron chloride aqueous solution + 3wt% sodium polyacrylate aqueous electrolytic condition current when using paste 200 mA Voltage: 4v Time: 15 minutes (Example 2) An Al1N plate (thickness: 0.635 mm) was used as the ceramic plate.
, diameter 20 mm), and a copper plate (thickness 0.2 mm) as the metal plate.
2 mm, diameter 20 mm), and Ag-Cu brazing material 72Ag-27Cu-IT containing active metal Ti as a brazing material.
A laminate was obtained by bonding copper plates to both sides of the ceramic plate using i. The bonding conditions are as follows.

真空炉 800℃ 5分保持 800℃に到達時真空度 5 X 10−5Torrこ
の積層体を下記組成の従来のエツチング液および本発明
におけるペーストを用いて長さ20mm、幅0.2mm
の十字形状をエツチングした。 導電体としてステンレ
ス板を用い、絶縁体として試料切断用接着剤マルト−味
製、商品名アドフィルタス導電性ペーストとして常温硬
化型導電性ペースト藤倉化成■製、商品名ドータイトを
用い第3図に示すようにして電解エツチングを行った。
Vacuum furnace: Hold at 800°C for 5 minutes. Vacuum level: 5 x 10-5 Torr when reaching 800°C. This laminate was etched into a length of 20 mm and a width of 0.2 mm using a conventional etching solution with the following composition and the paste of the present invention.
A cross shape is etched on the surface. A stainless steel plate was used as the conductor, and as the insulator, a sample cutting adhesive manufactured by Marutami Co., Ltd. (trade name) Adfiltus was used as a conductive paste (trade name), a room temperature curing conductive paste manufactured by Fujikura Kasei ■ (trade name: Dotite) was used, as shown in Figure 3. Electrolytic etching was performed as shown.

その結果、ペースト状腐食用溶媒(ペースト)を用いた
ときには、粘度を調整することによりペーストがスクリ
ーンまたはマスクの透過部にとどまり、作業性よくエツ
チングでき、エツチング幅として、銅板表面部で0.3
2mm基板界面部で0.18mmを得た。
As a result, when a paste-like corrosive solvent (paste) is used, by adjusting the viscosity, the paste stays in the transparent area of the screen or mask, making it possible to perform etching with good workability.
0.18 mm was obtained at the 2 mm substrate interface.

ところが、従来のエツチング液はスクリーンおよびマス
クの下に流れ出し、エツチングする予定でなかった部分
の銅板を腐食したばかりでなく、導電性ペーストおよび
導電体であるステンレス板にまで達して腐食してしまっ
た。
However, the conventional etching solution flowed out under the screen and mask, not only corroding the copper plate in areas that were not intended to be etched, but also reaching the conductive paste and the stainless steel plate, which is a conductor, and corroding it. .

(1)従来のエツチング液の組成 20wt%塩化第2鉄水溶液 (2)本発明におけるペーストの組成 20wt%塩化第2鉄水溶液+3wt%ポリアクリル酸
ソーダ水(8液 ペーストを用いたとぎの電解条件 電流 200mA 電圧   4v 時間  15分 〈発明の効果〉 本発明においては、エツチング剤としてペーストを用い
るので従来のようなエツチング液におけるような操作性
の悪さが解決され、工程か簡潔になる。
(1) Composition of conventional etching solution 20 wt% ferric chloride aqueous solution (2) Composition of paste in the present invention 20 wt% ferric chloride aqueous solution + 3 wt% sodium polyacrylate water (electrolytic conditions when using 8-part paste) Current: 200 mA Voltage: 4 V Time: 15 minutes (Effects of the Invention) In the present invention, since a paste is used as the etching agent, the poor operability of conventional etching solutions is solved and the process is simplified.

また、セラミック板と金属材との接合強度が大となる活
性金属を含むろう材を用いても、エツチング精度および
エツチング操作性を向上させることができる。
Furthermore, etching precision and etching operability can be improved by using a brazing material containing an active metal that increases the bonding strength between the ceramic plate and the metal material.

さらに、エツチングすべき金属板のみを電気的に接続し
、エツチングしない方の金属板にはペーストを回り込ま
ないようにしているので、エツチングしない方の金属板
は劣化せず、品質のよい回路基板が得られる。
Furthermore, only the metal plates to be etched are electrically connected, and the paste is prevented from getting around to the metal plates that are not to be etched, so the metal plates that are not to be etched do not deteriorate and a high-quality circuit board is produced. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による方法で、セラミック板に接合され
た金属板にエツチングする方法の一例を示す説明図であ
る。 第2図は本発明による方法で製造された回路基板を示す
断面図である。 第3図は本発明方法を実施する一具体例を示す線図的断
面図である。 第4図は従来使用されていた半導体モジュール基板を示
す断面図である。 6・・・スクリーン固定枠、 7・・・ペースト化した腐食用溶媒、 8・・・電極、 9・・・リード線、 10・・・電源、 11・・・スクリーン、 +1a・・・腐食用溶媒透過部分、 11b・・・腐食用溶媒不透過部分 20・・・導電体、 21・・・絶縁体、 22・・・導電性物質 符号の説明 1・・・絶縁性を有するセラミック板、2・・・回路パ
ターンを有する金属板、3・・・金属板、 4・・・素子、 5・・・放熱板、 F I G、 1 FIG、3 ノ
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a method of etching a metal plate bonded to a ceramic plate according to the method of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a circuit board manufactured by the method according to the invention. FIG. 3 is a diagrammatic sectional view showing a specific example of carrying out the method of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing a conventionally used semiconductor module substrate. 6... Screen fixing frame, 7... Pasted solvent for corrosion, 8... Electrode, 9... Lead wire, 10... Power supply, 11... Screen, +1a... For corrosion Solvent permeable portion, 11b...Corrosion solvent impermeable portion 20...Conductor, 21...Insulator, 22...Conductive substance Explanation of symbols 1...Ceramic plate having insulation properties, 2 ... Metal plate having a circuit pattern, 3... Metal plate, 4... Element, 5... Heat sink, FI G, 1 FIG, 3 No.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気的絶縁性を有するセラミックス板の少なくと
も片側に金属板を接合してなる積層体で構成され、該金
属板上に導体回路パターンを有する回路基板を製造する
に際し、この積層体を導電板に載置し、前記金属板表面
に電気的絶縁性を有し、腐食用溶媒と反応しない物質で
構成されかつ前記回路パターンに対応するエッチングさ
れるべき模様を有するマスクを密接させ、該金属板上に
前記マスクの模様を介してペースト化した腐食用溶媒を
塗布し、さらに前記腐食用溶媒の塗布面に電極を設置し
たのち、前記導電板上の積層体のセラミックス板および
他方の金属板を絶縁体により液密に被覆するとともに前
記導電板と前記金属板との間のみを導電性物質により電
気的に接続し、前記電極と前記導電体との間に通電して
前記電極と前記金属板との間に前記腐食用溶媒を介して
電解エッチングし、該金属板を前記マスクの模様に応じ
て蝕刻して前記絶縁性セラミックス板上に導体回路パタ
ーンを形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
(1) Consisting of a laminate formed by bonding a metal plate to at least one side of an electrically insulating ceramic plate, when manufacturing a circuit board having a conductive circuit pattern on the metal plate, the laminate is conductive. A mask made of a material that has electrical insulation properties and does not react with corrosive solvents and has a pattern to be etched corresponding to the circuit pattern is brought into close contact with the surface of the metal plate. After applying a pasted corrosive solvent onto the plate through the pattern of the mask and further installing an electrode on the surface coated with the corrosive solvent, the ceramic plate of the laminate on the conductive plate and the other metal plate are applied. is liquid-tightly covered with an insulator, and only the conductive plate and the metal plate are electrically connected by a conductive substance, and current is passed between the electrode and the conductor to connect the electrode and the metal plate. A circuit board characterized in that a conductor circuit pattern is formed on the insulating ceramic plate by electrolytically etching the metal plate through the corrosive solvent between the plate and the metal plate according to the pattern of the mask. manufacturing method.
(2)前記絶縁体が熱可塑性ワックスである請求項1に
記載の回路基板の製造方法。
(2) The method for manufacturing a circuit board according to claim 1, wherein the insulator is a thermoplastic wax.
(3)前記導電性物質が樹脂中に導電性粒子を分散させ
た導電性ペーストである請求項1または2に記載の回路
基板の製造方法。
(3) The method for manufacturing a circuit board according to claim 1 or 2, wherein the conductive substance is a conductive paste in which conductive particles are dispersed in a resin.
(4)セラミックス板と金属板との接合は活性金属を含
むろう材を用いて真空または不活性雰囲気中で行う請求
項1〜3のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
(4) The method for manufacturing a circuit board according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic plate and the metal plate are bonded together in a vacuum or in an inert atmosphere using a brazing material containing an active metal.
(5)前記ペースト化腐食用溶媒が硝酸、硫酸、塩酸お
よびふっ酸から選ばれた少なくとも1種の酸および/ま
たは塩化第2鉄および塩化第2銅から選ばれた少なくと
も1種の塩類を単独または混合したものに、水あるいは
ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、ザンサンガ
ム、二酸化ケイ素、アルミナおよび水ガラスから選ばれ
た少なくとも1種のペースト化剤を加えてなるペースト
である請求項1〜4のいずれかに記載の回路基板の製造
方法。
(5) The paste-forming corrosion solvent contains at least one acid selected from nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid and/or at least one salt selected from ferric chloride and cupric chloride. or a paste obtained by adding water or at least one pasting agent selected from sodium polyacrylate, sodium alginate, xanthan gum, silicon dioxide, alumina, and water glass to the mixture. The method for manufacturing a circuit board according to the invention.
(6)電解エッチングは直流または交番電流で行なう請
求項1〜5のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
(6) The method for manufacturing a circuit board according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrolytic etching is performed using direct current or alternating current.
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