JPH0246312B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 この発明は、印刷回路のための誘導体基板に関
するものであり、特に、熱膨張係数が低く、回路
パツケージングの用途に適した基板とするために
該電体層を生成するため、後に表面処理を行う金
属基板を製作する方法に関するものである。

Ｂ 従来技術 米国特許第4427993号明細書には、熱および電
気的インピーダンスが低く、第１および第２の表
面を有するプレート状のアルミニウムからなる熱
膨張整合エレメントが開示されている。第１の表
面は、熱および電気を伝えるハウジングと接続す
るためのものであり、第２の表面は、熱膨張係数
を変化させた鉄ニツケル合金材料の格子を有す
る。

米国特許第4089709号明細書には、アルミニウ
ムを酸化して薄い非晶質のアルミナを形成させる
ことによりパシベートされたアルミニウム層が開
示されている。

IBMテクニカル・デイスクロジヤ・ブレテイ
ン（IBM Technical Disclosure Bulletin）、
Vol.10、No.２、1967年７月、p.160には、二酸化
シリコン皮膜上のアルミニウム層の酸化が開示さ
れている。

米国特許第4427993号明細書では、膨張率の低
い材料をニツケル・メツキした後、その材料に半
導体を直接取付けた、穴をあけたマトリツクスが
使用されている。他の従来技術では、導電性を与
えるために用いるアルミニウムをスパツタリン
グ、メツキ、その他の方法で付着させている。

回路の製造工程では、銅をクラツドした銅合金
が用いられている。このような材料は高価でしか
も重く、強化材として用いられるが、部品を直接
取付けるには適当ではない。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、熱膨張率が小さく、表面に
部品を取付けることができる、印刷回路用の基板
として用いるのに適した複合体基板を提供するこ
とにある。

Ｄ 問題点を解決するための手段 この発明によれば、複合体基板の熱膨張係数を
低くするために、クラツド材料と、その上の誘電
体層を形成する方法が提供される。この特徴によ
り、基板と、その上に取付けられる半導体デバイ
スの熱的不整合が補償される。この方法は、ニツ
ケル鉄合金上にアルミニウムのストリツプを加熱
したロールを用いることによつて積層し、この複
合構造を熱処理して、アルミニウムを合金中に拡
散させることからなる。得られたクラツド材料
は、回路板の基板として用いるのに適している。

Ｅ 実施例 第１図はこの発明の方法の略図で、ニツケル42
％、鉄58％の合金であるアロイ４２等の合金のス
トリツプまたはシートを、アルミニウムのストリ
ツプまたはシートでクラツドする方法を示す。材
料はべて工程10に示すように表面処理しなければ
ならない。アルミニウムに合金を挟んだ複合構造
を、工程20に示すように、好ましくはホツト・ロ
ールをかけて、クラツド材を形成する。このよう
なホツト・ロールをかけると、上記アルミニウム
と上記合金との間の密着性を著しく向上させるこ
とができる。得られたクラツド構造を、工程30に
示すように、アニールを行う。

表面処理工程10の目的は、酸化物、油、ごみそ
の他の汚染物質の無い粗面を得ることにある。
“金属の熱処理、洗浄および仕上げ（Heat
Treating、Cleaning and Finishing Metals）”、
米国金属学会（American Metals Society）第
８版、1974年等の金属仕上げハンドブツクの“非
鉄金属の洗浄および仕上げ（Cleaning and
Finishing Non−Ferrous Metals）”の章に記載
されているいくつかの化学的もしくは機械的、ま
たはこれら両方を用いた処理方法等の、従来技術
を使用することができる。好ましい処理には、両
材料表面をサンド・ブラストした後、PHが好まし
くは10ないし12の、か性溶液で、３ないし５分
間、140〓（60℃）ないし160〓（71.1℃）の温度
で洗浄することが含まれる。材料を脱酸剤溶液、
好ましくは、硝酸約５容量％、硫酸約10容量％、
残部は水の混合物で処理する。次に、好ましくは
３段階処理で水洗し、最後に材料を空気乾燥す
る。

第２図は、第１図の工程20で、好ましくは熱膨
張係数の低い合金５０を２枚のアルミニウム４０
でサンドイツチした、３枚のストリツプまたはシ
ートの複合構造をホツト・ロールをかけて形成し
たクラツド材料を示す。ホツト・ロール工程は、
アルミニウムと合金を積層するのに用い、好まし
くは還元性雰囲気中で、約600〓（315.6℃）ない
し約900〓（482.2℃）の温度に加熱したステンレ
ス鋼のローラを用いて行う。ローリング圧力は、
使用するアルミニウムの降伏強度の関数として選
択する。この実施例では、アロイ1100を用い、約
1362Kg／2.54²cmの圧力を必要とした。第１図の
手順30のアニーリングは、好ましくは約500〓
（260℃）ないし700〓（371.1℃）の温度で、１な
いし５分間行う。次に得られたクラツド材料を室
温の空気で冷却する。

第２図に断面図で示す得られた材料は、合金５
０の厚みは約500ないし750μｍ、合金５０にクラ
ツドしたアルミニウム４０の厚みは約125ないし
250μｍである。

第２図に示す構造を印刷回路に使用する場合
は、複合材料のコア材料５０により、電子パツケ
ージと基板との間の熱的整合が得られる。アルミ
ニウムのクラツド材４０は、複合材料が印刷回路
の基板として用いられる場合の熱管理問題の制御
を助ける。

印刷回路にこのような基板を使用する利点は、
熱膨張が制御できること、および熱伝導が良好に
なることである。この特性により、表面上に取付
けた部品への熱応力が減少し、信頼性が向上す
る。また、α粒子の放射がなく、この基板に取付
けた記憶素子の信頼性も改善される。基板の製作
工程は簡単で、そのため固有のコストが低減され
る。さらに、ヒート・シンクおよび接地面が内蔵
された形となる。

この発明の方法は、種々の幅の、熱膨張係数の
低いニツケル鉄合金のストリツプ５０を用い、こ
れに厚み５ないし10ミルのアルミニウム４０を、
ホツト・ロールにより積層することを意図したも
のである。積層基板の製作には、コア材料合金の
シートと、アルミニウムのストリツプではなくシ
ートを用いて複合材料とする。必要とする基板寸
法により、ストリツプもシートも用いられてい
る。そして、ホツトロールによる積層によつて層
間の密着性が著しく向上し、その後の熱処理によ
り、アルミニウムが膨張係数の低い合金中に拡散
する。しかし、アルミニウムの積層品は、電気分
解法や、酸素雰囲気中における放電など、他の方
法を用いると、アルミナに変換することができ
る。

得られた構造を印刷回路基板に使用すると、ア
ルミナ合金４２とシリコンの熱膨張係数が比較的
近いので有利である。動作温度では、シリコンの
熱膨張係数は2.3ないし3ppmであり、アルミナ合
金４２の熱膨張係数は４ないし6ppmである。

第１図に示すこの発明の方法により形成した第
２図に示す材料は、各種の回路作製に用いること
ができる。ハイブリツド用途には、第３図に示す
４工程を用いて、第１図に示す方法により作製し
た基板を回路とする。第３図に示す工程は、本質
的に従来からの方法である。ブロツク６０は、誘
電体層の酸化アルミニウムを形成するため、複合
構造中のアルミニウム層の酸化の必要性を示す。
この層に、スクリーニング等の方法により、導電
性材料を付着させる。この工程はブロツク６４で
示す。次に、従来法により、はんだまたは接着剤
を塗布する。この操作はブロツク６８で示す。最
後にブロツク７２で、部品を取付ける。

第４図は、可撓性の回路および重合体の塗布を
必要とする場合に使用する方法を示す。ブロツク
８０は、第２図に示すクラツド材料の表面処理の
必要性を示す。次にブロツク８４に示すように、
少くとも１面に銅を積層する。この銅の上に、ブ
ロツク８８で重合体層を付着させる。その後、ブ
ロツク９２でエツチングを行い、基板上に導電性
ラインを形成させる。ブロツク９６で、スクリー
ニング等によりはんだ塗布し、部品を従来の方法
により取付ける。

Ｆ 発明の効果 以上に説明したように、この発明によれば、複
合材料を構成する材料層間の密着性を著しく向上
させることができ、また、複合材料の熱膨張係数
を低くするため、クラツド材料およびその上に誘
電体層を形成する方法が与えられる。この特長に
より、基板と、基板上に取付けた半導体素子との
熱的不整合が補償される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法を示す工程のブロツ
ク図、第２図は、この発明の方法により作製した
材料の断面図、第３図は、この発明の方法により
作製した基板に部品を取付ける工程を示す図、第
４図は、この発明の方法により作製した基板に部
品を取付ける別の工程を示す図である。 ４０……アルミニウム、５０……合金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 熱膨張率の小さいニツケル鉄合金を表面
   処理し、 (b) 上記合金をアルミニウムからなる平らな部材
   で挟み複合構造を形成するために、還元性雰囲
   気中で、所定の温度に加熱されたローラを用い
   て積層し、 (c) 上記複合構造を熱処理することにより上記ア
   ルミニウムを上記合金中に拡散するようにした
   プリント回路基板の製造方法。 ２ 上記熱膨張率の小さい合金が約500ないし
   750μｍの厚さ範囲の熱膨張率の小さいニツケル
   鉄合金である特許請求の範囲１項記載のプリント
   基板の製造方法。 ３ 上記アルミニウムの部材が約125乃至250μｍ
   の厚さ範囲を持つ特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のプリント回路基板の製造方法。