JPH0435051A - 配線基板 - 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〕 本発胡は、配線基板および封止構造に関し、特に、配線
基板や封止構造における高分子材料や有機物などの選択
的な除去や清浄化処理に適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、集積回路素子の実装や封止などに用いられる
セラミックス配線基板などにおいては、当該配線基板の
上における多層配線構造の層間絶縁膜や、配線構造など
の保護膜として、たとえばポリイミドなどの高分子材料
の薄膜を用いることが知られている。

ところで、ポリイミドなどの高分子材料の薄膜は、液状
の原料を回転塗布などの方法によって基板全面に塗着し
、熱硬化処理を施すことによって形成されるため、たと
えば配線構造における外部接続端子領域や、パッケージ
などにおけるキャップとの封着領域を形成するメタライ
ズパターンなどを覆っているポリイミド膜を、半田メッ
キ処理などに先立って選択的に除去することが必要とな
る。

従来、このような高分子材料の薄膜の選択的な除去技術
としては、たとえば、ドライエツチング方法が一般に知
られている。

すなわち、たとえば酸素ガスのプラズマに、金属材料な
どによって、高分子材料の薄膜をマスキングしたセラミ
ックス基板を置き、プラズマ中のイオンや電子などの衝
撃することによって、高分子材料の薄膜を選択的にエツ
チング除去するものである。

また、他の方法としては、たとえば特開昭６２１４５７
９７号公報などに開示されているように、フレキシブル
配線基板における銅箔パターンを覆うポリエステルフィ
ルムに紫外線レーザを照射することによって選択的に除
去し、銅箔パターンの端子部位などを外部に露出させる
ことが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前者のドライエツチング方法の場合には、高
分子材料の薄膜を選択的にマスキングする金属マスクの
表面も同時にエツチング作用を受けて劣化するため、当
該金属マスクから発生するエツチング生成物や破片なと
が異物となって高分子材料の薄膜のエツチング部位に付
着し、当該エツチング部位から露出する下地の金属パタ
ーンの汚染や、酸化などが避けられず、当該金属パター
ンのメッキ特性が劣化するという問題がある。

また、このようなドライエツチング時の汚染や酸化など
の対策として、エツチング作業後に、金属パターン上の
異物や酸化膜などの除去を、機械的、化学的に行う方法
もあるが、金属パターンの表面を劣化させ、その後のメ
ッキ特性を悪化させるので好ましくない。

さらに、ドライエツチングの場合には、エツチング速度
そのものが比較的小さいとともに、金属マスクの形成お
よび除去などの余分な工程が必要となり、作業全体の所
要時間が長くなるという問題もある。

また、セラミックス配線基板の切断は、通常、回転砥石
による研削によって行われるが、切断領域に高分子材料
などの薄膜が存在すると、回転砥石の目詰まりの一因と
なり、切断作業が阻害される。このため、予めドライエ
ツチングによって切断線領域の高分子材料の薄膜を除去
すればよいが、前述のように、ドライエツチングには多
大の工数が必要となり、現実的ではない。

一方、後者の従来技術の場合には、フレキシブル配線基
板の製造工程におけるカバーフィルムの自動被着工程の
途中で、当該カバーテープの不要部位を的確に除去でき
るという効果は得られるものの、露出する銅箔などの金
属パターンにおけるメッキ特性を良好にするた約の、レ
ーザの照射条件などについてはなんら言及していない。

また、集積回路袋の実装においては、効果的な放熱が重
要となり、たとえば、集積回路素子を搭載したセラミッ
クス配線基板に同じくセラミックスなどからなるキャッ
プを封着してなるパッケージの表面に冷却片を接触させ
て、熱伝導によって放熱を図る構造があるが、パッケー
ジと放熱片との界面に、たとえば当該パッケージの半田
などによる封着工程におけるフラックスなどの有機物が
付着していると、当該界面における伝熱抵抗値が大きく
なり、放熱効果が低下するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、金属パターンにおけるメッキ
領域や、切断領域における高分子材料の薄膜を簡単かつ
的確に除去して、メッキ特性や切断特性を良好にした配
線基板を提供することにある。

本発明の他の目的は、放熱片とパッケージとの界面にお
ける伝熱抵抗値を確実に減少させて、良好に放熱効果を
得ることが可能な封止構造を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になる配線基板は、少なくとも、セラ
ミックス基板に金属パターンを形成する第１の段階と、
高分子材料からなる薄膜を形成する第２の段階と、金属
パターンのメッキ領域およびセラミックス基板の切断領
域の少なくとも一方に被着された薄膜にレーザを照射し
て除去する第３の段階とを経て製造されるものである。

また、本発明になる封止構造は、内部に所望の機能の集
積回路素子を封入したパッケージの外面に放熱部材を接
触させ、集積回路素子の作動時に発生する熱の一部を放
熱片を介して外部に放散させるようにした封止構造であ
って、パッケージおよび放熱片の組立作業に先立って、
当該パッケージおよび放熱部材の接触面の少なくとも一
方にレーザを照射することにより、当該接触面の清浄化
処理を行うようにしたものである。

〔作用〕

上記した本発明になる配線基板によれば、たとえば、高
分子材料からなる薄膜の除去部位に照射するレーザの諸
元を、たとえば波長を１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲に
、エネルギ密度を、０．５Ｊ／ｃｕｔ−５，ＯＪ　／ｃ
ｒｌの範囲に、パルス幅を１μｓ以下に設定することに
より、露出する下地の金属パターンの損傷や酸化などに
起因するメッキ特性の劣化などを生じることなく、簡便
かつ的確に高分子材料からなる薄膜の除去を行うことが
でき、メッキ特性や切断特性の良好な配線基板を得るこ
とができる。

また、上記した本発明になる封止構造によれば、パッケ
ージおよび伝熱片の双方の接触界面付着した、フラック
スその他の有機物などをレーザの照射によって確実に分
解除去して清浄化することができ、当該有機物の介在に
起因するパッケージと放熱片との接触界面での伝熱抵抗
の増加が回避され、伝熱片による良好な放熱効果を得る
ことができる。

〔実施例１〕 以下、本発明の一実施例である配線基板の一例を図面を
参照しながら詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例である配線基板の製造工程
の一例を模式的に示す説明図であり、第２図は、その製
造工程の一例を示す流れ図である。

また、第３図および第４図は、本実施例における配線基
板の状態の一例を示す断面図である。

まず、セラミックスのグリーンシー）１ａの上に、たと
えばタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍ○）などの高
融点金属を含む金属ペース）２ａを印刷などの方法によ
って所望のパターンに被着させ（ステップ１０１）、全
体を焼成する（ステン　プ　１０２　）　。

これにより、グリーンシート１ａおよび金属ペース）２
ａは硬化し、高硬度および強度のセラミックス基板１の
上に、金属パターン２が被着形成された状態となる。

次に、こうして金属パターン２が形成されたセラミック
ス基板１の上を全面にわたって覆うように、たとえば液
状のポリイミド樹脂などからなる高分子樹脂３ａを、回
転塗布などの方法によって塗着しくステップ１０３）、
所望の温度に加熱して硬化させることで、高分子材料膜
３を形成する。

なお、説明を簡単にするため、本実施例の場合には特に
図示しないが、上述のようにして形成された高分子材料
膜３の上に、さらに所望の金属パターンおよび高分子材
料膜を交互に被着形成する処理を行うことで、多層配線
構造などを形成してもよいことは言うまでもない。

さらに、第３図の状態のセラミックス基板１の上に、同
じく回転塗布などの方法によってレジスト液を塗布しく
ステップ１０５）、所定の温度で加熱して硬化させるこ
とにより、レジスト膜４を形成する（ステップ１０６）
。この状態が第３図である。

このレジスト膜４は、後に、その下の高分子材料膜３の
選択的な除去工程において発生する異物などから当該高
分子材料膜３の残存領域を保護する働きをする。

次に、第１図に示されるような構成のレーザ照射装置２
０によって、セラミックス基板１に形成された金属パタ
ーン２を全面にわたって覆っている高分子材料膜３の選
択的な除去処理を行う（ステップ１０７）。

すなわち、本実施例におけるレーザ照射装置２０は、た
とえば、レーザ２１を発生する図示しない光源と、この
レーザ２１がセラミックス基板１の表面にほぼ垂直に入
射するように導く反射板２２などからなる光学系と、セ
ラミックス基板ｌに照射されるレーザ２１の断面形状が
、所望の形状となるように透過させる金属製のマスク２
３と、セラミックス基板１が載置され、当該セラミック
ス基板１の所望の部位にマスク２３を透過した所望の形
状のレーザ２１が照射されるように相対的な位置決め動
作を行うステージ２４とを備えている。

そして、ステージ２４の光源側に対する相対的な移動動
作と、当該光源からのレーザ２１の出射の○Ｎ１０　Ｆ
　Ｆの制御とを適宜組み合わせることにより、たとえば
第１図に示されるように、後に、半田付けによる図示し
ない電子部品の実装や、後述のようなキャンプなどの半
田付けによる封着などのた約に所望のメッキ処理が施さ
れる、金属パターン２の目的の領域を覆っている高分子
材料膜３を、レーザ２１の持つエネルギによって選択的
に除去する処理を行う。

すなわち、高分子材料膜３のレーザ２１が照射された領
域は、光化学反応などによって分子間の結合が切断され
、さらに、切断時の個々の分子が大きなエネルギを持つ
状態となるため、いわゆるアブレーション現象によって
、レーザ２１の照射領域にある高分子材料膜３は、瞬時
に分解／飛散して消失する。

このとき、上記の除去作業中に飛散する異物などは、高
分子材料膜３を覆っているレジスト膜４の上に付着し、
当該高分子材料膜３の残存領域に直接付着して汚染する
ことはない。

また、瞬間的に高エネルギを与えることによる除去処理
であるため、レーザ２１の照射領域の高分子材料膜３を
、残滓などを生じることなく確実に除去できるとともに
、下地の金属パターン２の表面の酸化や損傷を生じるこ
ともない。

なお、レーザの照射による高分子材料のアブレーション
などに関しては、たとえば、株式会社新技術］ミュニケ
ーションズ１９８６年７月５日発行ｒｏ　ｐｌｕｓ　Ｅ
ｌ　１９８６年７月号、Ｐ５９〜Ｐ６６に詳述されてい
る。

本実施例の場合には、レーザ２１の波長として、高分子
材料膜３などの分子結合を切断できる充分なエネルギを
有するように、たとえば波長３０８ｎｍのエキシマレー
ザを用いる。

なお、レーザ２１の波長およびパワー（エネルギ密度）
の適値は、金属パターン２や、セラミツクス基板１など
の材質−や厚さ、さらには金属パターン２の形状などに
もよるが、本発明者らの研究によれば、波長が１５０〜
１ｌ１００ｎ、　エネルギ密度が０．５　Ｊ　／ｃｎｆ
−３Ｊ　／ｃｔｌの条件が好ましいことがＮｎめられた
。また、レーザ２１のパルス幅は、たとえば１μｓ以下
にすることが望ましい。

すなわち、レーザ２１の出力が過大な場合には、金属パ
ターン２やセラミックス基板１の損傷や表面のメッキ特
性の劣化などを生じるからである。

こうして、高分子材料膜３を選択的に除去することによ
り、下地の金属パ・ターン２の所望の領域を露出させた
後、前述のように、前記レーザ２１の照射の際に発生す
る異物などから高分子材料膜３を保護していたレジスト
膜４を除去しくステップ１０８）、さらに、第４図に示
されるように、露出した金属パターン２に対して、後の
半田付けなどに備えて、半田に対する濡れ性を向上させ
るなどの目的で、たとえば金（Ａｕ）などのメッキ層５
を形成する（ステップ１ｏ９）。

このメッキ層５の形成に際して、前述のように、金属パ
ターン２のメッキ領域の表面は、高分子材料膜３の除去
の際に、酸化や損傷などを受けておらず、清浄で平坦な
状態を呈しているため、メッキ層５の被着性が良好であ
るとともに、汚染異物や表面の凹凸によって、メッキ層
５に欠陥などが発生ずる懸念がない。

この結果、後の工程における、当該金属パターン２に対
する図示しない電子部品などの半田付けなどにおいて、
十分な接合強度を得ることができる。

〔実施例２〕 第５図は、本発明の他の実施例である配線基板の切断工
程の一例を示す斜視図である。

この実施例２の配線基板の場合には、セラミックス基板
１を覆って被着形成された高分子材料膜３の、切断領域
１ｂを覆う部分を、前述のようなレーザ照射によって選
択的に除去し、その後、高速に回転するダイサブレード
３０の研削作用によって切断作業を行うようにしたもの
である。

これにより、ダイサブレード３０が、切断領域に存在す
る高分子材料膜３の切削屑などによって目詰まりを起こ
し、切断作業に支障をきたしたり、ダイサブレード３０
の寿命が短くなるなどの不具合が無くなり、配線基板の
切断作業を効率良く遂行することができる。

〔実施例３〕 第６図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例である封止
構造の製作工程の一例を工程順に模式的に示す断面図で
ある。

すなわち、この実施例３の場合には、前述の配線基板と
同様にして形成されるセラミックスなどカラするパッケ
ージベース２０１の上には、複数の高分子材料膜２０３
と図示しない金属パターンとを交互に積み重ねることに
よって、図示しない多層配線構造が形成されているとと
もに、この多層配線構造の領域を取り囲むように、所望
の金属パターンからなるメタライズパターン２０２が額
縁状に形成されている（第６図（ａ））。

そして、前述のレーザ照射装置２０によるレーザ２１の
照射によって、メタライズパターン２０２の上部および
、その内側の図示しない接続電極構造を覆っている高分
子材料膜２０３、さらには必要に応じてその外側を覆っ
ている高分子材料膜３を選択的に除去する。すなわち、
パッケージベース２０１は、通常、１枚のセラミックス
基板から多数個取りされるが、パッケージベース２０１
を個別に分断する際の切断領域を覆う高分子材料膜２０
３をもレーザ２１によって選択的に除去する（第６図（
ｂ））。

その後、パッケージベース２０１の中央部に形成されて
いる図示しない多層配線構造部分の図示しない電極構造
などに半導体集積回路素子２０６をボンディングすると
ともに、メタライズパターン２０２の上に金などからな
るメッキ層２０５を形成し、さらに、セラミックスなど
からなるキャップ２０７を、半田２０８を介してパッケ
ージベース２０１に封着する。

なお、キャップ２０７の封着部位にも、パッケージベー
ス２０１の側と同様に、メタライズパターンやメッキ層
が形成されるが、本実施例の要旨に特に関係しないので
図示を省略する。

この時、内部の半導体集積回路素子２０６の背面は、全
域が半田２０９を介してキャンプ２０７の内壁面に接続
され、当該半導体集積回路素子２０６の作動時に発生す
る熱が、キャップ２０７の側に放散されるようにする。

こうしてパッケージベース２０１にキャップ２０７を封
着することによって、内部に所望の機能を有する半導体
集積回路素子２０６を封入した構造の封止構造２００が
形成される（第６図（Ｃ））。

そして、このような封止構造２００の実装に際しては、
たとえばキャップ２０７の背面に、放熱片２１０を接触
させることにより、封止構造２００の内部に封入された
半導体集積回路素子２０６から発生する熱が、半田２０
９．キャップ２０７゜放熱片２１０を伝わって外部に放
散される。

ここで、本実施例の封止構造においては、パッケージベ
ース２０１に対するキャップ２０７の封着後、当該キャ
ンプ２０７および放熱片２１０の双方の接触面に、レー
ザ２１を照射し、当該接触面に残存する有機物などの除
去する清浄化処理を行う。

すなわち、たとえば、半田２０８および２０９などによ
るパッケージベース２０１とキャップ２０７との封着に
際して用いられるフラックスなどの有機物がキャップ２
０７の放熱片２１０に対する接触面に残存していると、
両者間における伝熱抵抗が大きくなり、放熱片２１０に
よる所望の放熱効果が得られない場合があるが、本実施
例のように、レーザ２１の照射によって両者の接触面に
介在する有機物を確実に除去しておくことにより、キャ
ップ２０７および放熱片２１０を介して確実な放熱効果
を得ることができる。

この結果、半導体集積回路素子２０６の動作の信頼性が
向上する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になる配線基板は、少なくとも、セラ
ミックス基板に金属パターンを形成する第１の段階と、
高分子材料からなる薄膜を形成する第２の段階と、前記
金属パターンのメッキ領域および前記セラミックス基板
の切断領域の少なくとも一方に被着された前記薄膜にレ
ーザを照射して除去する第３の段階とを経て製造される
ので、たとえば、高分子材料からなる薄膜の除去部位に
照射するレーザの諸元を、たとえば波長を１５０ｎｍ〜
４００ｎｍの範囲に、エネルギ密度を、０゜５Ｊ／ｃＩ
１１〜５．ＯＪ／ＣＩｌ！の範囲に、パルス幅を１μｓ
以下に設定することにより、露出する下地の金属パター
ンの損傷や酸化などに起因するメッキ特性の劣化などを
生じることなく、簡便かつ的確に高分子材料からなる薄
膜の除去を行うことができ、メッキ特性や切断特性の良
好な配線基板を得ることができる。

また、本発明になる封止構造は、内部に所望の機能の集
積回路素子を封入したパッケージの外面に放熱部材を接
触させ、前記集積回路素子の作動時に発生する熱の一部
を前記放熱片を介して外部に放散させるようにした封止
構造であって、前記パッケージおよび放熱片の組立作業
に先立って、当該パッケージおよび放熱部材の接触面の
少なくとも一方にレーザを照射することにより、当該接
触面の清浄化処理を行うようにしたので、パッケージお
よび伝熱片の双方の接触界面付着した、フラックスその
他の有機物などをレーザの照射によって確実に分解除去
して清浄化することができ、当該有機物の介在に起因す
るパッケージと放熱片との接触界面での伝熱抵抗の増加
が回避され、伝熱片による良好な放熱効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である配線基板の製造工程
の一例を模式的に示す説明図、第２図は、その製造工程
の一例を示す流れ図、第３図は、本発明の一実施例であ
る配線基板の製造工程の途中における構造の一例を模式
的に示す断面図、 第４図は、同じく、本発明の一実施例である配線基板の
製造工程の途中における構造の一例を模式的に示す断面
図、 第５図は、本発明の他の実施例である配線基板の切断工
程の一例を示す斜視図、 第６図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例である封止
構造の製作工程の一例を工程順に模式的に示す断面図で
ある。 １・・・セラミックス基板、１ａ・・・グリーンシート
、１ｂ・・・切断領域、２・・・金属パターン、２ａ・
・・金属ペースト、３・・・高分子材料膜、３ａ・・・
高分子樹脂、４・・・レジスト膜、５・・・メッキ層、
２０・・・レーザ照射装置、２１・・・レーザ、２２・
・・反射板、２３・・・マスク、２４・・・ステージ、
３０・・・グイサブレード、１０１〜１０９・・・配線
基板の形成工程の一例を示すステップ、２００・・・封
止構造、２０１・・・パッケージベース、２０２・・・
メタライズパターン、２０３・・・高分子材料膜、２０
５・・・メッキ層、２０６・・・半導体集積回路素子、
２０７・・・キャンプ、２０８・・・半田、２０９・・
・半田、２１０・・・放熱片。 代理人　弁理士　筒　井　大　和

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも、セラミックス基板に金属パターンを形
   成する第１の段階と、高分子材料からなる薄膜を形成す
   る第２の段階と、前記金属パターンのメッキ領域および
   前記セラミックス基板の切断領域の少なくとも一方に被
   着された前記薄膜にレーザを照射して除去する第３の段
   階とを経て製造されてなる配線基板。 ２、前記レーザの波長が１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲
   に設定されることを特徴とする請求項１記載の配線基板
   。 ３、前記レーザのエネルギ密度が、０．５Ｊ／ｃｍ＾３
   〜５．０Ｊ／ｃｍ＾３の範囲に設定されることを特徴と
   する請求項１または２記載の配線基板。 ４、前記レーザのパルス幅を１μｓ以下とすることを特
   徴とする請求項１、２または３記載の配線基板。 ５、内部に所望の機能の集積回路素子を封入したパッケ
   ージの外面に放熱部材を接触させ、前記集積回路素子の
   作動時に発生する熱の一部を前記放熱片を介して外部に
   放散させるようにした封止構造であって、前記パッケー
   ジおよび放熱片の組立作業に先立って、当該パッケージ
   および放熱部材の接触面の少なくとも一方にレーザを照
   射することにより、当該接触面の清浄化処理を行うよう
   にしたことを特徴とする封止構造。