JPH03114284A

JPH03114284A - 電子回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH03114284A
Application number: JP25161789A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Tsukada; 輝代隆塚田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1991-05-15
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JP2753743B2

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〕本発明は、放熱性及び導体層の密着性に優れた電子回路
基板の製造方法に関する。

〔従来技術〕

近年、電子回路基板としては種々のものが知られ、かつ
実用化されており５例えばガラス・エポキシ複合体、ア
ルミナ質焼結体およびムライト質焼結体等を材料とする
電子回路基板が提案され使用されている。そして、高集
積化を促進する１つの方法として、シリコン集積回路な
どを直接基板に搭載する実装方法が検討されている。

しかしながら、ガラス・エポキシ複合体はシリコン集積
回路と熱膨張率が大きく異なるため、該基板に直接搭載
することのできるシリコン集積回路は極めて小さいもの
に限られている。そればかりでなく、ガラス・エポキシ
複合体のみからなる基板は１回路形成工程において寸法
が変化し易いため、特に微細で精密な回路が要求される
基板には適用が困難である。

また、これらの基板は、その中に占める樹脂の割合が大
きいため、その熱伝導率はせいぜい０゜５Ｗ／ｍ−にで
あり、最近の高密度シリコン集積回路や抵抗部品などの
発熱を充分に熱放散させることができない。

また、アルミナ質焼結体やムライト質焼結体は。

比較的熱伝導率が大きいが、硬度が高く機械加工性に劣
る。そのため２例えばスルーホール等を設けるような機
械加工が必要な場合には、生成形体の段階で加工した後
焼成する方法が行われている。

しかし、焼成時の収縮を均一に生じさせることは困難で
あり、特に高い寸法精度を要求されるものや寸法の大き
なものを製造することは困難であった。

そこで、これらの問題に対処するため、特開昭６１−２
８７１９０号あるいは特開昭６４−８２６８９号には、
多孔質セラミックの気孔内に樹脂を含浸した基板が提案
されている。

この基板は、セラミックの気孔率を種々変化させること
で、実装する部品９例えばシリコン集積回路等の熱膨張
に合わせ、低膨張で寸法安定性に優れている。また１機
械加工が容易で基板の大型化及び軽量化に対応できる。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の樹脂含浸多孔質セラミック焼結体
基板に膜状素子を形成した電子回路基板は９使用上の信
軌性に乏しい。

即ち、上記樹脂含浸基板は、多孔質セラミック焼結体を
構成するセラミック粒子と導体層との間に樹脂が多く含
まれた層が介在するために、導体層で発生した熱はこれ
らの樹脂層で遮断されてしまい放熱性が悪い。特に、多
層化すればするほど樹脂層が増加するため、外部に速や
かに熱が放出されない欠点があった。

また、この従来基板においては、導体層は樹脂層の上に
接着形成されているので、導体層と多孔質セラミック焼
結体との密着強度は０．５〜１゜５ｋｇ／ｃｍ程度で、
接着強度が低い。また、その接着強度にバラツキがある
。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、上記の樹脂含浸
多孔質セラミック焼結体基板の長所を生かし、放熱性及
び導体層の密着性に優れた電子回路基板の製造方法を提
供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、多孔質セラミック焼結体に、硬化時に収縮を
伴う樹脂を充填し１次いで該樹脂を硬化収縮させて、多
孔質セラミック焼結体表面にセラミック粒子によって形
成される凹凸表面を露出させ、その後該凹凸表面に導体
層を形成することを特徴とする電子回路基板の製造方法
にある。

本発明において最も注目すべきことは、多孔質セラミッ
ク焼結体に含浸させる樹脂として、硬化時に収縮する樹
脂を用い、この硬化収縮によって露出した凹凸表面の上
に導体層を形成することにある。

本発明において、凹凸表面の深さは１〜２０μｍが好ま
しい、その理由は１μｍよりも少ないと。

セラミック粒子の間に導体層を密着させるアンカー効果
を形成し難いからである。一方２０μｍよりも大きいと
、アンカー効果を持った気孔は多（できるが、導体層を
それ以上深くまで形成し難くなり、セラミック粒子と密
着しがたくなるからである。なかでも、２〜１０μｍが
より好適な条件である。

また、多孔質セラミック焼結体の平均気孔径は５μｍ以
下であることが好ましい、その理由は。

５μｍよりも大きいと導体層の接着面の凹凸が激しくな
るので、微細な導体回路が得難くなるからである。

次に、硬化時に収縮を伴う未硬化の樹脂としては、エポ
キシ樹脂２．ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、
シリコン樹脂、エポキシシリコン樹脂、アクリル酸樹脂
、メタクリル酸樹脂。

アニリン酸樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂。

フラン系樹脂、フッ素樹脂、フッ素−オレフィン共重合
樹脂から選ばれる何れか１種を使用することができる。

これらの樹脂は、その溶解液２分散液あるいは前駆体を
使用する。

この充填樹脂は、硬化して外気と遮断できるように、気
孔内に充分に充填する。この理由は、外気と遮断するこ
とによって基板の耐湿性が向上し信頼性の高い回路が形
成できるからである。

そして、充填された樹脂の硬化時の収縮量は。

体積収縮率が１％以上であることが好ましい、その理由
は、１％よりも小さいと５例えば、極めて薄い基板を製
作しようとすると、充填される樹脂量が少なくなり、収
縮によって露出する凹凸表面が極めて薄くなるからであ
る。なかでも２体積収縮率が３％以上であることが好ま
しい。

樹脂の硬化方法としては、加熱、あるいは常温にて硬化
材を添加する方法、紫外線による光硬化などがある。ま
た、熱可塑性の樹脂に対しては溶融状態で含浸して２次
いで、冷却によって硬化させる。この硬化によって、多
孔質セラミック焼結体内に充填された樹脂は、硬化収縮
する。そのため、多孔質セラミック焼結体の表面には、
セラミック粒子のみが露出した凹凸表面が形成される。

そして、この露出した凹凸表面上に導体層を形成する。

前記導体層の形成方法としては、無電解メツキによる方
法、蒸着、スパッタリングによる方法が有効である。こ
れらの方法によれば、前記凹凸表面のセラミック粒子に
直接導体層が接触し、放熱性を高めることができるから
である。

なお、上記導体層形成に先立って、前記凹凸表面に含浸
樹脂が残留付着している場合には、濃硫酸等によってそ
の残留樹脂を除去しておくことが好ましい（実施例参照
）。

また、多層電子回路基板を得るためには、上記のごとく
形成した電子回路基板を積層して多層状となす。

更に、ｉ！電子回路基板表裏に樹脂あるいは樹脂と無機
材料との複合材からなる絶縁層を形成し。

更にその上に導体層を形成することもできる。これらの
絶縁層は、前記凹凸表面に充填され、−層信較性の高い
回路を形成することに効果的である。

また、上記多孔質セラミック焼結体の材質としては、コ
ージェライト、アルミナ、窒化アルミニウム７ムライト
、チタン酸マグネシウム、チタン酸アルミニウム、二酸
化ケイ素、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ベリリウム、酸化錫
、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウムの
いずれか少なくとも１種を主成分とするセラミックスな
どがある。この中、コージェライトは、熱膨張率がシリ
コン集積回路のそれに近く、好ましい材料である。

本発明によって得られる電子回路基板においては、多孔
質セラミック焼結体の凹凸表面の気孔及び凹凸部分に、
導体層の下方部がくさび状に入り込んでセラミック粒子
と直接密着している。一方。

その他の基板内部の気孔内には、硬化した樹脂が充填さ
れている。

〔作用及び効果〕

本発明においては、多孔質セラミック焼結体の気孔内に
硬化収縮性の樹脂を含浸させ１次いで硬化させる。これ
により、多孔質セラミック焼結体内の樹脂が収縮する。

そのため、上記焼結体表面に、セラミック粒子によって
形成される凹凸表面が露出する。そこで、該凹凸表面上
に導体層を形成する。

このようにして得られた電子回路基板は、多孔質セラミ
ック焼結体の凹凸表面に、直接、導体層を形成させてい
るため、該導体層が上記セラミック粒子の間にくさび状
に強固に密着結合している。

そのため、導体層で発生した熱は、直接に効率良くセラ
ミック粒子に伝熱される。また、各セラミック粒子は互
いに焼結し合って多孔質セラミック焼結体を構成してい
るので、上記の熱はこれらのセラミック粒子の間を速や
かに伝って外部に放散される。

また、上記のごとく導体層がくさび状に結合しているの
で、導体層が剥離することはない。

また、導体層が形成されていない部分は、樹脂が充填さ
れているので、電子回路基板は耐高温度性、耐高温度性
にも優れている。。

更に、樹脂を充填させていることで基板の強度を増加さ
せ１割れにくくすると同時に機械加工を容易にし、カケ
、チッピング等の加工欠陥を防ぐことができる、また、
気体の透過を防ぎ使用環境からの影響を低減することに
効果的である。

したがって１本発明によれば、放熱性及び導体層の密着
性に優れた。信幀性の高い電子回路基板の製造方法を提
供することができる。

〔実施例〕

第１実施例本発明における電子回路基板の製造方法につき第１図〜
第３図を用いて説明する。

まず、第１図に示すごとく、多孔質セラミック焼結体１
の気孔ｌｌ内に樹脂２を含浸する。多孔質セラミック焼
結体１は、多数のセラミック粒子１０を互いに焼結した
ものである。この段階では。

多孔質セラミック焼結体１の表面にも樹脂２が膜状に存
在している。

次に、これらを加熱して、上記樹脂２を硬化させる。こ
の硬化によって樹脂２は、第２図に示すごとく収縮する
。そのため、多孔質セラミック焼結体１の表面には、セ
ラミック粒子の凹凸表面１５が露出する。

そこで、第３図に示すごとく、上記凹凸表面１５上に導
体層３を形成する。これにより電子回路基板を得る。

この電子回路基板において、導体層３は、第３図に示す
ごとく、その下方部が上記凹凸表面１５の中にくさび状
に食い込み、密着結合している。

そのため、前述のごとく、導体層３の熱は急速に各セラ
ミック粒子１０に伝熱され、外部へ早急に放散される。

また、導体層３は多孔質セラミック焼結体に強固に接合
され、剥がれることもない。

また、多孔質セラミック焼結体の内部には、樹脂２が充
填されている。

第２実施例平均粒径が１．８μｍのコージェライト粉末１００重量
部に対してポリビニールアルコール２重量部、ポリエチ
レングリコール１重量部、ステアリン酸０．　５重量部
及び水１００重量部を配合し。

ボールミル中で３時間混合した後、噴霧乾燥した。

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて１．Ｏ
ｔ／ｃｄの圧力で成形し、大きさが２２０膿×２５０簡
×１．２園、密度１．　５　ｇ／ｄ　（６Ｑｖｏ　１％
）のセラミックス生成形体を得た。

この生成形体を大気中、１４００’Ｃで１時間焼成して
多孔質コージェライト焼結体とした。

得られた焼結体は、厚みが１．１５Ｍ、密度が１．８ｇ
／ｄ、気孔率が３０（容量）％、平均気孔径が３．２μ
ｍであった。

次に、二液性で無溶媒タイプのエポキシ樹脂を。

上記多孔質セラミック焼結体中に含浸した。このエポキ
シ樹脂は硬化時に５％体積収縮する樹脂である。この含
浸は、基板を真空下において脱泡した後、予め真空下で
脱泡しておいた樹脂中に浸漬し２次いでこれらを５　ｋ
ｇ／Ｃ１ｉで加圧し、その後取り出して８０℃で１２時
間加熱することにより行った。

次いで、この含浸体の表面の樹脂をアセトンにて洗浄し
て１表面の樹脂を熔解せしめた０次いで。

１５０℃、２時間加熱して、上記樹脂を硬化、収縮させ
た。これにより１表面にセラミック粒子の凹凸表面が露
出した。

なお９念のため、この基板を濃硫酸の中に５分浸漬し３
表面の残留エポキシ樹脂を１分解し、セラミック粒子の
みからなる凹凸表面を露出させた。

この凹凸表面の深さは４．２μｍであった。

次に、この基板の凹凸表面に、導体層としての無電解銅
メツキを３６μｍ形成した。そのメツキに要した時間は
１４時間であった。これにより。

電子回路基板を作成した。

この電子回路基板について、ＳＪＡメツキのビール強度
を測定した結果、　　１．　９ｋｇ／ｅ１１で高いもの
であった。また、ビール強度のバラツキはσ＝０゜１　
ｋｇ　／　Ｃａｌで極めて安定していた。

一方、基板の熱伝導率を測定したところ、１゜２Ｗ／ｍ
−にであり、極めて高いものであった。

更に、この基板を８５℃・８５％ＲＨ（相対湿度）で１
０００時間、高温、高温寿命試験を行った。その結果、
導体間の抵抗値の変化率は０．３％であり、優れた安定
性を有していた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、第１実施例の電子回路基板の製造工
程を示し、第１図は多孔質セラミック焼結体に樹脂を含
浸した状態の断面図、第２図は樹脂を硬化収縮させた状
態の断面図、第３図は導体層を形成した状態の断面図で
ある。１゜１０゜１１゜１５゜２゜３゜多孔質セラミック焼結体。セラミック粒子。気孔。凹凸表面樹脂。導体層。出代願人イビデ埋入

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多孔質セラミック焼結体に，硬化時に収縮を伴う
樹脂を充填し，次いで該樹脂を硬化収縮させて，多孔質
セラミック焼結体表面にセラミック粒子によって形成さ
れる凹凸表面を露出させ，その後該凹凸表面に導体層を
形成することを特徴とする電子回路基板の製造方法。
（２）第１請求項において，凹凸表面の深さは１〜２０
μｍであることを特徴とする電子回路基板の製造方法。
（３）第１請求項又は第２請求項において，多孔質セラ
ミック焼結体は，平均気孔径が５μｍ以下であることを
特徴とする電子回路基板の製造方法。
（４）第１請求項ないし第３請求項において，電子回路
基板の表面に，樹脂又は樹脂と無機材料との複合材から
なる絶縁層を形成し，更にその上に導体層を形成するこ
とを特徴とする電子回路基板の製造方法。