JPH03114285A

JPH03114285A - 電子回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH03114285A
Application number: JP25258889A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Tsukada; 輝代隆塚田; Toru Furuta; 徹古田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1991-05-15
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JP2753744B2

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、導体層の密着性、放熱性等に優れた電子回路
基板に関する。

（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２例えばガラス・エボキシ複合体、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、樹脂の占める割合が大きいため
、熱伝導率が小さく、せいぜい０．５Ｗ／ｍ−にである
、それ故、近年の高密度のシリコン集積回路や抵抗部品
が発生する熱を、効率良く熱放散することができない。

また、アルミナ質焼結体やムライト質焼結体は硬度が高
く機械加工性に劣る。そのため１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、
多孔質セラミック焼結体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１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、ａ
械加工が容易で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
に導体層（を子回路）を形成した電子回路基板は、使用
上の信鎖性に乏しい。

即ち、上記樹脂含浸基板は、その表面部分にも含浸樹脂
が存在するため、導体層はこの樹脂の上に形成される。

そのため、導体層において発生した熱が放散され難い、
特に多層電子回路基板においては、放熱性が悪い、また
、含浸樹脂の上に導体層が形成されているため、基板と
導体層の密着性も悪い。

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、基板と導
体層との密着性に優れ、また導体層における発生熱を効
率良（外部へ放出することができる。信顧性の高い電子
回路基板の製造方法を従供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、樹脂を充填した多孔質セラミック焼結体から
なる基板に対して、上記樹脂を優先的に溶解或いは分解
する流体を接触させて、該基板の表面の上記樹脂を除去
し１次いで基板表面に露出したセラミック粒子の表面に
樹脂被膜を形成し。

然る後該基板表面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にある。

本発明において最も注目すべきことは、樹脂含浸多孔質
セラミック焼結体基板において、まず導体層を形成する
部分における基板表面上の含浸樹脂を前記流体により除
去し、これにより露出したセラミック粒子の表面に別の
樹脂被膜を形成し。

その後導体層を形成することにある。

上記樹脂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、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。

また、上記焼結体中に含浸させる含浸樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、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、ウレタン系樹脂、フ
ラン系樹脂などがある。また、これらの樹脂に、アルミ
ナ、シリカ、酸化チタンなどの微細粒子を分散したもの
も用いることができる。

また、これら含浸樹脂を多孔質焼結体の気孔内に含浸さ
せる方法としては、樹脂を加熱溶融しておき、この中に
多孔質焼結体を浸漬する方法がある。また、樹脂を溶媒
に溶かして含浸させる方法。

モノマー状態の樹脂を含浸させた後ポリマー化する方法
などがある。

次に、上記の含浸樹脂を優先的に溶解あるいは分解する
流体としては、クロム酸、クロム酸塩。

過マンガン酸、オゾン、濃硫酸、濃硝酸、リン酸。

王水、フッ酸、ホウフッ酸、ジメチルホルムアミド、溶
融ＫＣｌ、熔融ＫＯＨ，溶融ＮａＯＨなどが使用できる
。

また、上記流体による樹脂の除去方法としては。

常温又は加温された上記流体中に上記樹脂含浸焼結体を
浸漬する方法、加熱蒸気にさらす方法がある。また、上
記浸漬時に超音波を加える方法がある。更に、樹脂含浸
焼結体の表面を火炎にさらして樹脂の一部を分解した後
、上記流体に浸漬する方法もある。

上記除去により、多孔質セラミック焼結体基板の表面に
は含浸樹脂が取り去られた樹脂除去部が形成される。そ
して、この樹脂除去部において露出したセラミック粒子
間の凹凸表面上に、その表面の一部又は全部を被覆する
樹脂被膜を形成する。

そして、その後、その上に導体層を形成する。

上記の樹脂被膜は、基板表面のセラミック粒子で構成さ
れる凹凸表面上の一部分又は全部に形成する。また、該
樹脂被膜の形成は、スピンコーク−、ロールコータ−９
液体塗布、噴霧などの方法により行う、該樹脂被膜用の
樹脂は、多孔質セラミック焼結体中に含浸させる前記含
浸樹脂と同じものを用いることができる。

また、上記樹脂被膜の厚みは、３μｍ以下であることが
好ましい、３μｍを越えると、上記のごとく露出させた
セラミック粒子管の凹凸表面がなだらかとなり、その上
に形成される導体層のアンカー効果による密着性が低下
する。

次に、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、前記セラミック粒子の表面の樹
脂被膜上に、導体層が密着性良く形成され、放熱性を高
めることができる。

次に、前記樹脂除去部の深さは、１〜２０μｍが好まし
い、この理由は、１μｍよりも少ないと。

導体層が多孔質セラミック焼結体の粒子の間に。

樹脂被膜を介してアンカー効果をもって密着することが
難しいからである。一方、２０μｍよりも多いと、アン
カー効果を持った気孔は多くできるが、導体層を最深部
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２本発明においては、焼結体の多孔質部の平均気孔
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。

また、上記のごとく基板表面の含浸樹脂を除去に当たっ
ては、前記樹脂除去部以外の表面に、前記流体に対して
溶解或いは分解し難い樹脂マスクを設け、残部を前記流
体により除去する。これにより、樹脂除去部には、多孔
質セラミック焼結体のセラミック粒子の表面が露出し、
上記樹脂マスク形成部分は当初のまま含浸樹脂が残って
いる。

上記樹脂除去部は、主として導体層を設ける部分である
。

上記のごとく１部分的に被覆する樹脂マスク用の樹脂と
しては、エポキシ樹脂、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少なくとも１種
を使用することができる。

しかし、前記含浸樹脂に対して溶解或いは分解し難い樹
脂マスクの組合わせで使用することが好ましい０例えば
、エポキシ樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、フ
ェノール樹脂に対しては。

樹脂マスクとしてポリイミド樹脂、フッ素樹脂。

フッ素−オレフィン共重合樹脂を使用することができる
。

また、電子回路基板を多層化するために、−層又は積層
化した多層電子回路基板の表裏に、樹脂或いは樹脂と無
機材料との複合材からなる絶縁層を介して導体層を形成
することもできる。

本発明の電子回路基板においては、多孔質セラミック焼
結体の表面の気孔及び凹凸に、導体層が。

前記樹脂被膜を介して、くさび状に入り込んで密着して
いる。一方、その他の基板内部の気孔内には、含浸樹脂
が充填されている。ここに導体層とは、導電性回路、抵
抗体、コンデンサーなど、基板上に形成する電子部品を
いう。

なお、このようにした得られた基板の表裏の導通ば２例
えば多孔質セラミック焼結体に樹脂を含浸した後にスル
ーホールを形成し、無電解銅メツキ等を施すことにより
行う。

〔作用及び効果〕

本発明の電子回路基板は、多孔質セラミック焼結体の表
面に、樹脂被膜を介して直接導体層を形成しているため
、導体層が上記焼結体表面のセラミック粒子の間に（さ
び状に強固に結合している。

そのため、導体層と基板との密着性に優れている。

また、密着性が良いので、導体層で発生した熱は、直ち
にセラミック粒子に伝わる。また、このセラミック粒子
は、多孔質セラミック焼結体中において互いに焼結し合
っているので、上記の熱は各粒子の間、つまり多孔質セ
ラミック焼結体中を効率良く伝わり、電子回路基板の外
部に放出される。

また２本発明においては、露出させたセラミック粒子と
導体層との間に樹脂被膜を形成しているので、導体層形
成時に導体層内部に応力集中を生ずることがない、その
ため、導体層は、内部に歪を生ずることなく、安定した
状態で形成される。

即ち、露出させたセラミック粒子の表面上に直接導体層
を形成する場合には１両者の密着性はセラミック粒子間
の平面度に依存する。また１個々のセラミック粒子は、
その表面が鋭い凹凸面を有し８　これらが三次元的に連
続している。それ故。

セラミック粒子表面に直接接触している導体層部分（下
部）には、その凹凸角部に応力が集中し。

クランクを生ずるおそれがある。しかし５本発明では、
セラミック粒子と導体層との間に樹脂被膜を設けている
ので、該樹脂被膜が緩衝層的な役割を果たす。それ故、
導体層は内部歪を生ずることなく、安定した状態で密着
している。

また、導体層が形成されていない部分は、気孔内に樹脂
が充填されているので、耐高温度性、耐高温度性にも便
れている。。

また、樹脂が充填されていることで基板の強度を増加さ
せ９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、導体層と基板との密着性
が良く、また導体層の発生熱を効率良く外部へ放出でき
るなど信鎖性の高い電子回路基板を提供することができ
る。

〔実施例〕

第１実施例本発明にかかる電子回路基板の製造方法につき第１八図
ないし第１Ｄ図を用いて説明する。

本例方法を実施するに当たっては、まず第１Ａ図に示す
ごとく、樹脂２を充填した多孔質セラミック焼結体から
なる基板ｌを用いる。

該基板１は、セラミック粒子１０を焼結した多孔質セラ
ミック焼結体と、その気孔１１内に含浸。

充填させた樹脂２とから成っている。また、基板１の表
面にも樹脂２が被覆されている。

次に、基板ｌの表面上の上記樹脂２を優先的に溶解また
は分解する流体を、上記基板１の表面に接触させる。こ
れにより、第１Ｂ図に示すごとく。

基板１表面の樹脂２が除去される。そして、該樹脂２が
除去された部分には、セラミック粒子１０の間に気孔１
１が再び現れる。そして、基板ｌの表面には、セラミッ
ク粒子１０による凹凸表面１２が露出する。

次に、第１Ｃ図に示すごとく、露出したセラミック粒子
１０の凹凸表面１２上に樹脂被膜４を形成する。なお、
樹脂被膜４は、前工程で樹脂２が除去された表面近くの
気孔内にも入る。

そこで、第１Ｄ図に示すごとく、基板１のセラミンク粒
子１０上にある樹脂被膜４の表面に、スパッタリング等
により、導体層３０を形成する。

第２実施例本例は、第２Ａ図〜第２Ｅ図に示すごとく、基板１の一
部表面の樹脂２を除去して、その部分に導体層を形成す
るものである。

即ち、まず第２Ａ図に示すごとく、セラミック粒子１０
とその間に形成された気孔１１とからなる多孔質セラミ
ック焼結体１５を準備する。そして、第２Ｂ図に示すご
とく、該多孔質セラミック焼結体１５の気孔ＩＩ内に樹
脂２を含浸させて。

樹脂含浸基板１を作成する。このものは、前記第１Ａ図
と同じである。

次に、この樹脂含浸基板１において、導体層を形成する
部分となる樹脂除去部３５を除いて、樹脂マスク５を被
覆する（第２Ｃ図）、そして、該基板ｌに含浸樹脂２を
除去するための流体を接触させて、樹脂除去部３５にお
ける樹脂２を除去する。これにより、第２Ｃ図に示すご
とく、樹脂除去部３５の表面にセラミック粒子１０の凹
凸表面１２が露出する。

次いで、第２Ｄ図に示すごとく、セラミック粒子１０の
凹凸表面１２に樹脂被膜４を形成する。

なお、樹脂被膜４は、前工程で樹脂２が除去された気孔
部分にも入る。

そこで、第２Ｅ図に示すごとく、上記樹脂除去部３５に
おいて、上記セラミック粒子１０上の樹脂被膜４の表面
に、導体層３０を形成する。

しかして、上記第１及び第２実施例のいずれにおいても
、第１Ｄ図、第２Ｅ図に示すごとく、導体層３０の下部
は、基板１のセラミック粒子１０による凹凸表面１２の
間に、樹脂被膜４を介してくさび状に食い込んでいる。

そのため、導体層３０は基板１に強固に密着している。

また、そのため、導体層３０が発生する熱は。

直ちにセラミック粒子１０に伝達され、互いに焼結し合
っているセラミック粒子１０を伝って外部に効率良く放
出される。また、基板の内部は樹脂２が充填されている
ので、耐高温度性、耐高温性に優れ、また機械加工性に
も優れている。

第３実施例平均粒径が１６８μｍ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／ｃ４の圧力で成形し、大きさが２２０閣×２５０閣
×１．２閣、密度１．５　ｇ／ｃｄ　（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０．２５鵬、密度が１゜８ｇ／
ｄ、気孔率が３０ｖｏｌ　（容量）％、平均気孔径が３
．２μｍであった。

次にこの多孔質セラミック焼結体に対して、二液性のエ
ポキシ樹脂を含浸し、硬化して樹脂含浸基板を得た。こ
の含浸に当たっては、未硬化で液状の樹脂を真空下に上
記焼結体中に含浸させ、更に加圧して充分に含浸させ、
その後加熱硬化する方法を用いた。

この基板を濃硫酸の中で１分、２０分、２００分それぞ
れ浸漬し１表面のエポキシ樹脂を分解除去し、セラミッ
ク粒子を露出させた。

その後、この露出表面にエポキシ樹脂６０％含有のアセ
トン溶液を塗布し２表面に厚さ約１〜２μｍの樹脂被膜
を形成した。その結果、樹脂被膜形成後の凹凸深さは、
それぞれ０．３μｍ、５゜５μｍ、３８μｍであった。

この基板の表面に、無電解銅メツキを３６μｍの厚みに
、約１５時間で形成した。

銅メツキのビール強度を測定した結果、それぞれ１．−
３．　１．　８及び２．５ｋｇ／ｃｍで、その密着強度
は高いものであった。

一方、それぞれの基板の熱伝導率を測定したところ、１
．１，１．２及びＱ、９Ｗ／ｍ・”Ｃであった。

また１表面のエポキシ樹脂を最も多く除去したものにお
いては９表面より１８μｍの深さまで導体層の下部が浸
入しており、それよりも内方と樹脂充填部分との間は気
孔を有する多孔質状態であった。

なお、比較のため１表面のエポキシ樹脂を除去すること
なく、前記と同様に無電解銅メツキを形成した。このも
のの基板の熱伝導率は、０．６Ｗ／ｍ・°Ｃで低かった
。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｄ図は第１実施例における電子回路基板
の製造方法の工程図、第２Ａ図〜第２Ｅ図は第２実施例
における電子回路基板の製造方法の工程図である。１００．多孔質セラミック焼結体の基板。１０、、、セラミック粒子。１１・・・気孔。１２、、、凹凸表面。２３０．樹脂。３、　、　、　を子回路基板。３０・・・導体層。３５・・・樹脂除去部。４０１．樹脂被膜。５１９．樹脂マスク。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）樹脂を充填した多孔質セラミック焼結体からなる
基板に対して上記樹脂を優先的に溶解或いは分解する流
体を接触させて，該基板の表面の上記樹脂を除去し，次
いで基板表面に露出したセラミック粒子の表面に樹脂被
膜を形成し，然る後該基板表面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。
（２）第１請求項において，樹脂除去部の深さは，１μ
ｍないし２０μｍ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又は第２請求項において，樹脂除去部の平均
気孔径は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ないし第３請求項において，セラミック粒子
を被覆する樹脂被膜の厚みは３μｍ以下であることを特
徴とする電子回路基板の製造方法。
（５）第１ないし第４請求項において，基板表面の樹脂
を除去するに当たり，樹脂除去部以外の表面に前記流体
に対して溶解あるいは分解しがたい樹脂マスクを設け，
基板表面上の残部の樹脂を前記流体により除去し，次い
で表面に露出したセラミック粒子の表面に樹脂被膜を形
成することを特徴とする電子回路基板の製造方法。
（６）第１ないし第５請求項において，得られた電子回
路基板の表面に，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介して，更に導体層を形成してなる
ことを特徴とする電子回路基板の製造方法。