JPS61285795A - 金属ベ−ス混成集積回路基板の製造法 - 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） 本発明は、異種金属複合箔を用いて混成集積回路パター
ンを形成する製造法に関し、さらに詳しくは、回路パタ
ーンの局所的に大電流を流すことができるパイパワー用
の金属ベース混成集積回路基板の製造法に関する。

（従来の技術） 混成集積回路用基板としては従来からセラミック基板が
多く使用されて来たが、近年金属をぺ一スとした金属基
板が熱伝導性や加工性等に優れるため、一部で既に大量
に使用される様になって来た。

この金属ベース基板に半導体のベアーチップを実装する
場合、ダイボンディングしたベアーチップから、アルミ
ニウム線もしくは金線による、いわゆるワイヤーボンデ
ィングが不可欠となる。特にアルミニウム線は安価であ
り、パワー素子のワイヤーボンディングには不可欠であ
ることから、このアルミニウム線を超音波ワイヤーボン
ディングするいわゆるポンディングパッドを回路上に形
成する必要があった。

このポンディングパッドを形成する方法にはメッキ法や
金属ペレットの接着等があるが、新しい方法としてアル
ミニウムと銅の複合金属箔を張り合せた基板を用い、エ
ツチングによりアルミニウムのポンディングパッドを形
成する方法が用いられて来ている（特開昭５８−４８４
３２号公報）。

このアルミニウムのポンディングパッドの特徴は（１）
工程の途中で、メッキの必要がないこと、（クメツキに
よるワイヤーポンディングパラＦの様にメッキ表面の精
度やメッキ厚みを管理する必要がないこと、（３）一度
に再現性良く、エツチングで多数のパッドを形成できる
こと、（４）アルミニウム線を用いるワイヤーボンディ
ングの場合、アルミニウムーアルミニウムの結合になる
ため、信頼性が高く、ワイヤーボンディング性も良いこ
となどが挙げられる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで近年、混成集積回路用基板もより高密度な実装
が望まれ、パワー素子の集積化が可能な回路基板が強く
要望されている。特にインバータで代表されるパワーモ
ジュール用の基板においては上述の高熱伝導性とワイヤ
ーボンディング性の他に通常プリント基板で用いられて
いる１８μｍや３５μｍの厚さの銅箔でも電流容量が不
足するため、より厚い導体が要望されていた。

しかしながら、金属ベース基板でこの６つの要求を満た
すことは困難であった。例えば、大電流用の銅箔は市販
されているもののこの箔は厚みが厚いため、回路形成で
あるエツチングに時間がかかるためコスト高になること
及びワイヤーざンデイングパツドの形成が難しいことが
欠点としてあった。

従って前述のアルミニウムと鋼の複合金属箔を張り合せ
た金属ベース基板が注目されるが、すべての回路形成を
エツチングで行なうことは大電流用の銅箔の場合と同様
に、エツチングに時間がかかりコスト高になるという欠
点があった。

本発明はこの欠点を解決し、異種複合箔張金属ペース基
板に大電流が流せる様に改良することを目的とし、回路
パターンの局所にメッキ処理することにより、大電流通
電を可能とした金属ベース混成集積回路基板の製造法を
提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 金属板の少くとも一主面に良熱伝導性を有する絶縁層を
介して異種金属複合箔を積層して成る金属ベース基板の
回路形成において、該金属ベース基板の金属が露出せる
面をマスクする工程と、異種金属複合箔の所望の部分に
エツチングレジストを設けて上層金ＪＲ’＆エツチング
剤で選択エツチングして回路パターンを形成する工程と
、前記エツチングレジストを除去する工程と、前記複合
箔の下層金属に所望の部分が露出するようメツキレジス
トを設けて露出部分に厚付きメッキして回路パターンを
形成する工程と、前記メツキレジストを除去して、前記
下層金属の所望の部分が露出するようエツチングレジス
トを設けてエツチング剤で選択エツチングして回路パタ
ーンを形成する工程と、該エツチングレジストを除去す
る工程とからなることを特徴とする金属ペース混成集積
回路基板の製造法である。

以下図面により本発明を説明する。

第１図は、本発明の製造法にて作成された回路基板であ
って、ベース金属板１に良熱伝導絶縁層２を介して異種
金属複合金属箔１３からなる銅箔３とアルミニウム箔４
１５ｔエツチングして作ったワイヤーボンディング用ア
ルミニウム“°パッド４′の回路パターン、さらに厚付
メッキされたヒートスプレツタ−５と大電流通電部導体
８が形成されてぃる断面図である。また第２図は本発明
の製造法で作成された第１図とは異なる回路基板であっ
て、良熱伝導絶縁層２を介して積層されている異種金属
複合箔１３が逆に積層されている断面図である。

次に第１図の回路基板を製造する工程は、まづベース金
属板１と良熱伝導絶縁層２および複合金属箔１３となる
異種金属複合箔張金属ベース基板（第３図）ｙａｌ−用
い、ベース金属板１の露出面にポリ塩化ビニルフィルム
９でマスクする。このベース基板を用いて、ワイヤーボ
ンディング用アルミニウムパッド４′は、アルミニウム
箔４に所望するシ１ 回路パターンに相当する部位にエツチングレジスト１０
を施こし、エツチング剤で選択エツチングして形成する
。（第４図）。次にエツチングレジスト１０を除去し、
第５図に示すように厚付きメッキは、メツキレジスト１
１を被覆し、銅箔３の最終的に回路基板として使用しな
い位置にメッキ用電極部１２を接続して銅箔３の露出部
位に行う。

第６図は、メツキレジスト１１が除去され、銅箔３にワ
イヤーボンディング用アルミニウムパッド４′と、厚付
きメッキ部のヒートスプレッダ−５および大電流通電部
導体８ｆ２ｒ：形成したものである。

サラにエツチングレジスト１０は、銅箔３より回路パタ
ーンを形成するために第７図のようにレジストを被覆し
、エツチング剤で選択エツチングしてエツチングレジス
ト１０とポリ塩化ビニルフィルム９とを除去し、第１図
に示す回路基板を作成する。一方第８図〜第１２図に示
す本発明の製造工程は良熱伝導絶縁層２に銅箔３を上層
として複合金属箔１３を積層した第８図を用い、ベース
金属板１の露出面にポリ塩化ビニルフィルム９でマスク
する。まづエツチングレジスト１０を銅箔３に被覆し、
選択エツチングして銅箔３による回路パターンを形成し
た（第９図）。次にエツチングレジスト１０を除去し厚
付きメッキは、メツキレジスト１１を施こしメッキ用電
極部１２をアルミニウム４に接続して行う（第１０図）
。第１１図はメツキレジスト１２を除去した銅箔３と、
厚付きメッキのヒートスプレッダ−５および大電流通電
部導体８とを形成した回路基板である。さらにエツチン
グレジスト１０は、アルミニウム箔４より回路パターン
を形成するために第１２図のようにレジストを被覆し、
選択エツチングしてエツチングレジスト１０とポリ塩化
ビニルフィルム９とを除去して第２図に示す回路基板を
作成する。なお第１６図は、本発明の製造法で作成した
第１図の回路基板を用いてヒートスプレッダ−５にパワ
ー素子を搭載し、アルミニウム太線７でワイヤーボンデ
ィング用アルミニウムパッド４′と接続した実装の応用
例の１つである。

本発明に用いる異種金属複合箔張金属ベース基板のベー
ス金属板は、熱伝導性の良いアルミニウム、銅、アルミ
ニウム合金、銅合金およびアルマイト等が好ましいが、
本発明はこれに限定するものではない。

良熱伝導絶縁層２として、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂およびフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂に良熱伝導性
無機粉体例えばアルミナ粉、ボロンナイトライド粉、ベ
リリア粉、マグネシア粉および石英粉などを配合したも
のが熱伝導の点から良い。

次に異種金属複合金属箔１３にはアルミニウム箔４と銅
箔３を圧延圧接した箔、アルミニウム箔に銅をメッキし
た箔、あるいはアルミニウム箔にニッケル、銅を順次メ
ッキした箔などが用いられる。

また本発明の銅箔への厚付きメッキは電解メッキにて行
う。この厚付きメッキは大電流通電を行うためであり、
メッキ厚は生地も含めて３５μｍ超以上好ましくは４５
μｍ〜３００μｍ１さらにまた上限は別に制限はないが
、コスト的に３００μｍ程度が限度である。

本発明に用いる銅の選択エツチング剤としては、特に限
定しないが、過硫酸アンモニウム水溶液や硫酸／過酸化
水素系エツチング剤等の過酸化物系エツチング剤がある
。

処方アルミニウムの選択エツチング剤としては、苛性ソ
ーダ水溶液や苛性カリ水溶液等の無機の強アルカリ水溶
液に各種添加剤を入れたものが用いられる。

更にアルミニウムと銅を非選択的にエツチングする場合
には、塩化第２鉄水溶液や塩化第２銅水溶液等のエツチ
ング剤を用いる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

実施例１ 金属ペース高熱伝導基板として４０　ｐｍのアルミニウ
ム箔（上層）と１０μｍの銅箔（下層）から成る複合金
属箔をフィラー人りエポキシ樹脂絶縁層（８０μｍ）を
介して１−５ｍ＋のアルミニウム板に積層したＨ工ＴＴ
プレート（電気化学工業社製商品名）を用いた（第６図
〕。

まづＨ工ＴＴプレートのペースアルミニウム板は裏面に
粘着剤がコーティングしであるポリ塩化ビニルフィルム
をラミネートした。次いで耐アルカリ性エツチングレジ
ストを複合金属箔のアルミニウム箔の所望の部位に印刷
し、乾燥後、苛性ソーダ系エツチング剤による選択エツ
チングにより、ワイヤーボンディング用アルミニウムパ
ツドン形成した。（第４図） 次に耐アルカリ性エッチングレジストヲ剥離後、メツキ
レジストとして耐メツキ性ドライフィルムであるリスト
ンフィルム（Ｄｕｐｏｎｔ社製、商品名）を基板の表全
面にラミネートした。次に厚付はメッキする部分及び電
極部ヲ露光、現像にて溶解して形成せしめ、（第５図）
硫酸鋼浴で電解し、銅厚みを部分的に５０μｍとした。

得られた基板の前記ドライフィルムを剥離し、（第６図
）、更に耐酸性エツチングレジストとして、ドライフィ
ルムをラミネートして露光、現像後（第７図）、塩化第
２鉄液で銅エツチングを行ない、最終的に希望する全回
路パターンを形成した。最後に前記ドライフィルムを除
去し、裏面のポリ塩化ビニルフィルムを剥離してプレス
で打抜き、混成集積回路基板（第１図）を製造した。

実施例２ 実施例１と同じ複合金属箔を用い上層が銅箔であり、下
層がアルミニウム箔であるアルミニウムペース基板を使
用した。（第８図） まずアルミニウムベース基板の裏面を実施例１と同じく
ポリ塩化ビニルフィルムで保護した。次いでエツチング
レジストとしてリストンフィルム（Ｄｕｐｏｎｔ社製、
商品名）を銅箔面にラミネードシ、露光、現像後、過硫
酸アンモニウム水溶液で銅のみを選択的にエツチングし
、回路パターンを形成した。（第９図〕 次に前記エツチングレジストを剥離後メツキレジストと
して耐メツキ性ドライフィルムを全面にラミネートした
後、厚付きメッキする部分及び電極部を露光、現像にて
溶解して形成せしめ（第１０図）、硫酸銅浴で電解メッ
キし、銅厚を計５０μｍとした。得られた基板の前記メ
ツキレジストを剥離しく第１１図）、更に耐アルカリ性
エッチングレジストヲ所望の部位に印刷し、乾燥後（第
１２図）苛性ソーダ系エツチング液を用い、アルミニウ
ムの選択エツチングを行い、アルミニウムのポンディン
グ用アルミニウムパッドを形成した。最後に耐アルカリ
性エツチングレジストを除去し、裏面のポリ塩化ビニル
フィルムを剥離して、プレスで打抜き、混成集積回路基
板（第２図）を製造した。

（発明の効果） 上記のように本発明の製造法により製造した金属ペース
混成集積回路基板は、大電流の必要な回路部位が厚付き
メッキにより厚くなっているため大電流を流すことが出
来る他、アルミニウムのポンディングパッドを有するた
め、半導体ペレットを直接ワイヤーポンディング出来る
という利点を有している。

この他、厚付きメッキを用いることＫより、ヒートスプ
レッダ−の代りにも出来るため、パワー素子を直接厚付
きメッキ部に半田付することも可能である。

更に厚付きメッキをしない部分では複合金属箔片方の金
属のみによる回路形成が可°能なため、微細パターンも
可能であり、パワー素子と小信号用の素子が高密度に実
装できる混成集積回路基板が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図およびＭ２図は本発明の製造法で作成された回路
基板の断面図であり、第６図〜第７図および第８図〜第
１２図は、第１図および第２図の製造工程断面図を示す
。 また第１３図は回路基板を用いた応用例の断面図を表わ
す。 符号１・・・ベース金属板、２・・・良熱伝導絶縁層、
３・・・銅箔、４・・・アルミニウム箔、４′・・・ワ
イヤーボンディング用アルミニウムパッド、５・・・ヒ
ートスプレッダ−（厚付メッキ部）、６・・・パワー素
子、７・・・アルミニウム太線、８・・・大電流通電部
導体（厚付メッキ部）、９・・・ポリ塩化ビニルフィル
ム、１０・・・エツチングレジスト、１１・・・メツキ
レジスト、１２・・・メッキ用電極部、１３・・・複合
金属箔。 特許出願人　電気化学工業株式会社 １Ｎ、 一＼Ｎ ２　　　　１；く−入浸シー客 １２：鯵鴫篭わ１ ３：礪患 ４−　ア＾／ミエジｌ五＊ ５：ヒートスプレッダゝ ｉ　　　　　　　（４＄メツ失−１９）６；パワー導子 ７：アＮ七ニジＡＩＣ，痺 １１：ノ７”（ｖｓｙスＶ ３　　１２；）、す郷 ２　　１３；省（食浅２１屯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属板の少くとも一主面に良熱伝導性を有する絶
   縁層を介して異種金属複合箔を積層して成る金属ベース
   基板の回路形成において、該金属ベース基板の金属が露
   出せる面をマスクする工程と、異種金属複合箔の所望の
   部分にエッチングレジストを設けて上層金属をエッチン
   グ剤で選択エッチングして回路パターンを形成する工程
   と、前記エッチングレジストを除去する工程と、前記複
   合箔の下層金属に所望の部分が露出するようメツキレジ
   ストを設けて露出部分に厚付きメッキして回路パターン
   を形成する工程と、前記メッキレジストを除去して、前
   記下層金属の所望の部分が露出するようエッチングレジ
   ストを設けてエッチング剤で選択エッチングして回路パ
   ターンを形成する工程と、該エッチングレジストを除去
   する工程とからなることを特徴とする金属ベース混成集
   積回路基板の製造法。
2. （２）異種金属複合箔がアルミニウムと銅から成ること
   を特徴とする特許請求範囲第１項記載の金属ベース混成
   集積回路基板の製造法。
3. （３）上層金属がアルミニウムであることを特徴とする
   特許請求範囲第１項または第２項記載の金属ベース混成
   集積回路基板の製造法。
4. （４）厚付きメッキが銅メッキであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の金属ベース混成集積回路基
   板の製造法。