JPH10125824A - バイアホールを有する回路基板及びその製造方法 - Google Patents
バイアホールを有する回路基板及びその製造方法Info
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Abstract
の製造方法においては、耐ヒートサイクル特性が悪く大
電力用セラミックス絶縁板としては使用できない欠点が
あった。 【解決手段】 本発明のバイアホールを有する回路基板
及びその製造方法においては、直径が0.2mm以上の
大きさである貫通孔を有するセラミックス絶縁板をアル
ミニウム溶湯中を通過させることにより貫通孔内部をア
ルミニウムで充填した後、該セラミックス絶縁板の少な
くとも一面以上にアルミニウム材を接合せしめ、次いで
エッチング処理を施すことにより所定形状の回路面を形
成する。上記セラミックス絶縁板の上下面の一方を回路
面、他方を放熱面とする。
Description
板に関し、更に詳しくはバイアホールを有するセラミッ
クス絶縁板の両面並びに貫通孔をアルミニウム材で導通
せしめた回路基板及びその製造方法に関するものであ
る。
C用基板として使用される回路基板は、セラミックス基
板上に銅板を直接接合する直接接合法や、窒化アルミニ
ウムや窒化珪素等の窒化物セラミックス基板上に活性金
属を含むろう材で銅板を接合する活性金属接合法によっ
て製造され、エッチング処理によって所定の回路を形成
している。
小型化や高実装化が要求されるようになり、この対策と
して特開平5−105528号公報「ピアを有する銅板
接合AIN基板」や特開平6−13726号公報「セラ
ミックス回路基板」に開示するように、セラミックス基
板の貫通孔に活性金属ろう材を充填した後、セラミック
ス基板上に活性金属ろう材を塗布して銅板を加熱接合
し、エッチング処理を施して所定の回路を形成したセラ
ミックス回路基板が公知となっている。
ス回路基板は、セラミックス基板の両主面に金属回路板
を接合形成しているため、実装面積を大幅に増加させる
ことが出来るほか、貫通孔に導電材料を充填することに
よって高密度実装ができるとされている。
ラミックス回路基板は、耐ヒートサイクル特性の面から
みれば問題があって、近年、自動車や電車用の大電力用
セラミックス基板としての用途には使用出来ないという
欠点があった。
は、金属活性ろう材を用いて銅板を接合するため通常数
十回から数百回程度の耐ヒートサイクル特性しかないた
め、高信頼性が要求されている場合には使用できなかっ
た。
ために上記銅板に代わる新規な金属を用いると共に、貫
通孔の充填も従来のようなろう材を用いないで充填さ
せ、高信頼性大電力用セラミックス回路基板を提供する
ことを目的とする。
鋭意研究したところ、溶湯アルミニウム中を貫通孔を有
するセラミックス絶縁板を通過させることで、貫通孔を
導電材であるアルミニウム金属で充填させ、且つ、上下
の回路面も同一材質であるアルミニウムで形成した新規
な大電力用セラミックス回路基板を開発することが出
来、本発明を提供することができた。
を有するセラミックス絶縁板の上下面をアルミニウム金
属により導通したことを特徴とするバイアホールを有す
る回路基板である。
路面であることを特徴とするバイアホールを有する回路
基板である。
クス絶縁板をアルミニウム溶湯中を通過させることによ
り貫通孔内部をアルミニウムで充填した後、該セラミッ
クス絶縁板の両面にアルミニウム材を接合せしめ、次い
でエッチング処理を施すことにより所定形状の回路面を
形成することを特徴とするバイアホールを有する回路基
板の製造方法である。
0.2mm以上の大きさであることを特徴とするバイア
ホールを有する回路基板の製造方法である。
アルミナ基板、窒化アルミニウムや窒化珪素からなる窒
化物セラミックスであり、使用する金属としてはアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金である。この場合、アル
ミニウムの純度としては純度が高いほどよいが、コスト
面から本発明では99.9%程度のアルミニウムを用い
た。
mm以上の直径を有する貫通孔を所定数設けてあり、こ
の絶縁板を図4に示す接合装置の中を通過させることに
より、貫通孔の中に溶湯アルミニウムを充填せしめると
共にセラミックス絶縁板の両面に回路面を形成する。
m以上と限定したのは、0.2mm以下であれば上記貫
通孔内に溶湯アルミニウムが充分に充填されないからで
ある。
複合基板の両面には厚みが0.5mmであるアルミニウ
ム金属が同一幅で長手方向に連接するため、冷却部でア
ルミニウム溶湯を凝固させた後、所定の大きさにカット
する。
複合基板の一主面に回路を形成するために、エッチング
レジストを所定形状に塗布・印刷した後、露光処理を施
して塩化鉄溶液あるいは塩化銅溶液で不用部分を除去し
て目的とする回路を得た。
ールを有するセラミックス回路基板は、耐ヒートサイク
ル特性が従来の銅張りセラミックス基板のものに比較し
て10倍以上の特性を示し、トランジスタ用パワーモジ
ュール基板として有用であることが判明した。
詳細に説明するが本発明の範囲はこれらに限定されな
い。
基板の製造装置の模式断面図である。先ず純度99.9
%のアルミニウム3を坩堝9の中にセットし、直径0.
2mmの貫通孔12を所定数設けた10mm×10mm
×0.635mmの大きさのセラミックス絶縁板2を入
口側ダイス7の入口から水平に入れて、その先端が坩堝
9の内壁から少し坩堝内部に出るようセットしてから、
窒素ガス雰囲気中において坩堝9をヒーター4により加
熱し、アルミニウム3を溶解して金属溶湯1とする。
ス8の中に入るが、ダイス中を流れる間に先端部分の温
度が融点以下に下がり、その部分が凝固して出口を塞ぎ
溶湯の流出を防ぐ。
との間の隙間の中に溶湯が入らないようにするには、そ
のクリアランスをある寸法以下にしなければならない
が、本実施例では、そのクリアランスを0.1mm以下
にした。
ミニウム溶湯にした後、入口側からセラミックス絶縁板
2を連続的に供給すると、セラミックス絶縁板2は順番
に該溶湯中に入り、先ず各貫通孔に溶湯が充填されてか
ら出口側ダイス8に入り、最後には、セラミックス絶縁
板2の両表面に厚さ0.5mmのアルミニウム体が接合
した状態で、出口から連続的に押し出され、金属−セラ
ミックス複合部材として回収された(接合工程)。
n、N2 流量30L/minの窒素雰囲気下、セラミッ
クス絶縁板がアルミニウム溶湯に濡れるまでに該溶湯中
を移動する最短距離Dminは35mmという上記複合
部材を得たが、このアルミニウムの組織は緻密で、ピー
ル強度は35kg/cmを越えていた。
ニウム金属表面を交互に研磨機で研磨して、表面を均一
な面にした(研磨工程)。
圧着し、遮光パターンマスクを当てて露光し、更に現像
処理を行い遮光した部分のレジスト膜を除去した。この
場合、遮光パターンマスクにはセラミックス絶縁板の分
割溝に対応する部分が遮光されるように形成した遮光パ
ターンと、製品の回路パターンに対応する非回路パター
ン部分が遮光されるように形成した遮光パターンを具備
しているものを用いた(レジスト形成工程)。
基板をエッチング処理することによって、レジストがマ
スキング部分を残して他部のアルミニウムを塩化第二鉄
−塩酸混合エッチング溶液で溶解することによってセラ
ミックス絶縁板の両面には、図1a、図1bに示すよう
な表側回路面10又は裏側回路面11とを形成したアル
ミニウム−セラミックス複合基板5を得た。
レジスト膜を除去した。
リーニングした後、通常の無電解メッキ処理を行うため
に、エッチング−ジスマット酸洗い−ジンケート−酸洗
い−ジンケート処理を行った。このようにして基板の表
面を均一にして、無電解めっきを行い、約1〜10μm
のNiメッキを施した(メッキ処理工程)。
分割し、更にその周りのダミー部分を分割除去し最終製
品として、図2に示すように26mm×51mm×0.
635mmのセラミックス絶縁板の上下面に、厚さ0.
5mmの表側回路面10と裏側回路面11とを夫々形成
するアルミニウム金属板を貫通孔12に充填したアルミ
ニウム材と直接接合した電子回路基板として製品化する
ことが出来た。
してヒートサイクル耐性を求めた。ヒートサイクル条件
として+125℃30分、−40℃30′を1サイクル
として、このヒートサイクルを所定回数行った回路基板
から回路を除去して基板自体に戻したサンプルを顕微鏡
で観察してクラックの発生状況を調べたところ、100
0回以上でもクラックの発生が見られなかった。
mの貫通孔12を所定数有する10mm×10mm×
0.635mmの窒化アルミニウム基板を用いた他は、
実施例1に示すと同じように処理して図1及び図2に示
す回路基板を得た。
ろ、3000回以上でもクラックの発生が見られなかっ
た。
用い、これらの貫通孔12にペースト状の活性金属ろう
材(Ag:Cu:Ti=71.0:16.5:2.5
%)13を充填した後、該基板の両主面に同一のAg−
Cu−Tiろう材13をスクリーン印刷により塗布しそ
の上に銅板を重ね合わせ、次いで真空炉内で850℃に
て加熱接合させた。
施例1と同様なエッチング処理を行って図3に示すよう
なバイアホールを有する回路基板を得、この基板のヒー
トサイクル耐性を調べたところ、約100回でクラック
が発生した。
板である。
る銅板のバイアホール回路基板に代えてアルミニウム金
属で上下面を導通させたバイアホール回路基板である
が、これにより従来では得られなかったヒートサイクル
耐量に富む回路基板を安価に且つ大量に製造する方法を
提供することができる。
面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 貫通孔を有するセラミックス絶縁板の上
下面をアルミニウム金属により導通したことを特徴とす
るバイアホールを有する回路基板。 - 【請求項2】 上記上下面は、両面共回路面であること
を特徴とする請求項1記載のバイアホールを有する回路
基板。 - 【請求項3】 貫通孔を有するセラミックス絶縁板をア
ルミニウム溶湯中を通過させることにより貫通孔内部を
アルミニウムで充填した後、該セラミックス絶縁板の両
面にアルミニウム材を接合せしめ、次いでエッチング処
理を施すことにより所定形状の回路面を形成することを
特徴とするバイアホールを有する回路基板の製造方法。 - 【請求項4】 上記貫通孔は、直径が0.2mm以上の
大きさであることを特徴とする請求項3記載のバイアホ
ールを有する回路基板の製造方法。
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JP29125896A JP3796855B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | バイアホールを有する回路基板の製造方法 |
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