JPS6288399A - 集積回路用基板の製造方法 - 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〉 この発明は、集積回路用基板、特に混成集積回路用基板
の製造方法に関する。

〈従来の技術および発明が解決し、１：つとする問題点
〉 オーディオ機器、通信機器、コンピュータ等に使用され
ている集積回路は、一般的には、トランジスタ、抵抗、
コンデンサ等により構成されており、最近では、ＩＣ，
ＬＳＩチップを組込／υだ混成集積回路も提供さりてい
る。

上記混成集積回路用の基板としては、 ■電気的絶縁性が大きいこと、 ■耐熱性を具有していること、 ■熱膨張が小さいこと、 ■機械的強度を具有していること、 ■寸法端度が良いこと、 等の性能が要求される。

この種の基板としては、従来、アルミナセラミック基板
が最も多く使用されてきた。しかしながら、高周波、高
出力用トランジスタ、および抵抗等を組込んだ回路につ
いては、動作時における発熱が非常に多く、コンデンサ
等の熱に弱い周辺部品はもとより、抵抗体やトランジス
タ自体ら破損してしまう虞れがあり、また、破損に至ら
なくとも、電気的特性が大きく変化してしまうという問
題があった。

このような問題点を解決するために、アルミニウム板を
陽極酸化させて電気絶縁を行る方法が知られている（実
公昭４１−２４８２４号公報参照）。しかし、この方法
により得られた基板は、アルミニウム基板と、酸化アル
ミニウム層との熱膨張係数の差が大きいために、熱衝撃
により、酸化アルミニウム層に割れを生じるという欠点
が有る。

一方、ＬＳＩ等のＩＣ部品をセラミックキャリアににっ
て基板上に実装する場合においては、アルミニウムとセ
ラミックとの熱膨張係数が大きく異なるために、厳しい
温度サイクルが加わると、はんだ付番ノした部分が剥が
れるという問題がある。

このため、基板材料としては、セラミックチップキャリ
アの熱膨張係数にできるだけ近いものが要求されている
。

〈目的〉 この発明は上記に鑑みてなされたものであり、熱伝導性
に優れ、熱膨張係数の低い集積回路用基板を得るのに好
適な方法を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するだめのこの発明の集積回路用基板の
製造方法としては、シリコン含有間が３０〜６０重間％
のアルミニウム合金基板の表面に、陽極酸化法により酸
化アルミニウム層を形成し、さらにその上に電着塗装に
より絶縁性の樹脂被膜を形成することを特徴としている
。

ただし、酸化アルミニウム層の厚みどしては、１０μｍ
以下に形成するのが好ましく、また、樹脂被膜の厚みと
しては、３〜１０声の範囲に形成するのが好ましい。

く作用〉 上記集積回路用基板の製造方法によれば、シリコン含有
量が３０〜６０重量％のアルミニウム合金基板を使用す
ることにより、熱膨張係数が小さく、しかも熱伝導度の
良りＹな基板を（乏することができる。そして、陽極酸
化法により基板表面に酸化アルミニウムを形成すること
により、樹脂被膜の厚みを蒲＜シて良好な熱伝導性を確
保するとともに、樹脂被膜の密着強度を確保し、電着塗
装により樹脂被膜を形成することにより、確実な絶縁性
を確保することができる。

特に、酸化アルミニウム層の厚みを１０ｐｍ以下に形成
することにより、一層良好な熱伝導性を確保し、また、
樹脂被膜の厚みを、３〜１０μｌの範囲に形成すること
により、確実な絶縁性を確保することができる。

〈実施例〉 以下実施例について詳細に説明する。

この発明の集積回路用基板のｖＪ造方法としては、シリ
コン含有量が３０〜６０重量％のアルミニウム合金基板
を使用するものであり、このような組成のアルミニウム
合金基板の製造方法としては、アトマイズ法で得られた
急冷粉末を熱間塑性加工によって所定形状に成形する粉
末冶金法が好適である。これは、通常の鋳造溶解法よる
場合には、シリコン含有間を２０重量％以上に設定する
と、初晶シリコンが著しく大きくなり、非常に脆くなっ
て基板として使用することができないが、上記の粉末冶
金法による場合には、冷却法面が１０３〜ｂ コンが微細に分散し、強度および靭性に優れるものが得
られるからである。しかも、上記粉末冶金法によれば、
後述する陽極酸化性を大幅に改善することができる点で
も好適である。

次に、上記により得られたアルミニウム合金基板の表面
に、陽極酸化法によって酸化アルミニウム（Ａ１２０３
）層を形成する。この酸化アルミニウム層の厚みとして
は、１０μｍ以下にすることが好ましい。１ｏｐｍを超
えると熱伝導性が著しく低下するからである。

さらに、上記陽極酸化法により得られた酸化アルミニウ
ム層の表面に、電着塗装によって絶縁性の樹脂被膜を形
成する。このように樹脂被膜を形成することにより、酸
化アルミニウム層の封孔処理を行なうとともに、必要な
絶縁性を確保することができる。ただし、樹脂被膜の厚
みとしては、３〜１０／／ｆｉｌの範囲に設定するのが
望ましい。これは、樹脂被膜が３＃ｆｆ未満であると、
所望の絶縁性を１ｌｉｌ！＜、１０μのを超えると、熱
伝導性が大幅に低下するためである。また、被膜用の樹
脂としては、耐熱性、密着性、Ｊ３よび必要強電等の観
貞から、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂が最適
である。

なお、酸化アルミニウムの封孔処理としては、通常、水
蒸気等によって水酸化アルミニウムを形成する方法が採
用されているが、この方法によれば、加熱時に水分が蒸
発し、割れが発生して絶縁性が損われるという欠点があ
る。この発明は、電着塗装による封孔処理を行なうこと
により、上記の欠点を解消している。しかも、この方法
によれば、樹脂を均一かつ薄く塗布できるとともに、外
周部においても良好な絶縁性を確保することができると
いう利点もある。

以上の構成のこの発明の集積回路用基板の製造方法によ
れば、シリコン含有量が３０〜６０重徂％のアルミニウ
ム合金基板を使用づるので、熱膨張係数が小さく、しか
も熱伝導度の良好な基板を得ることができる。これは、
１００℃にお（プるシリコン含有量と熱膨張係数との関
係を示す第１図より明らかなにうに、シリコン含有率が
３０ｆｆｌｆｆｔ％未満であると、熱膨張係数が約１．
４Ｘ１０’／℃以上になるとともに、シリコン含有量と
熱伝導度との関係を示す第２図より明らかなように、シ
リコン含有率が６０重量％を超えると、熱伝導度が約０
　、２ｃａｌ　／ｓｅｃ　−℃−ｃｍ以下となり、実用
に不向きとなるからである。

また、酸化アルミニウム層を形成しているので、良好な
熱伝導性を確保し、かつ、樹脂被膜の密着性を改善する
ことができる。さらに詳述すれば、酸化アルミニウム層
を形成しないで基板に対して樹脂被膜を直接形成する場
合には、ピンホールが発生し、所望の絶縁性を得るため
には樹脂被膜の厚みを３０μｍ以上にする必要があり、
このため、熱伝導性が著しく低下することになる。また
、基板と樹脂被膜との密着強度も非常に弱いものとなる
。しかし、酸化アルミニウム層を介して樹脂被膜を形成
する場合には、ピンホールの発生が抑制される結果、樹
脂被膜の厚みを解くすることができ、良好な熱伝導性を
確保することができる。しかも、樹脂被膜の密着強度を
充分確保することができる。

なお、この発明に使用するアルミニウム合金基板として
は、シリコン含有量が３０〜６０重量％であれば、残部
の組成は実質的にアルミニウムで構成されていればよい
。

〈試験例〉 シリコンを４０重量％含有するアルミニウム合金基板を
硫酸水浴中で陽極酸化し、処理時間を種々変化させて厚
みがｌｆＩ、３声、１（１ｍ、１８μｍの酸化アルミニ
ウム層を形成した後、各酸化アルミニウム層毎に、厚み
が２μｍ、３μ”ｓ　６μ１１１０μｆｉｌ、２０μｍ
の樹脂被膜を電着塗装によって形成し、それぞれについ
て絶縁試験を行なった。その絶縁良否の判定結果を第３
図に示す。なお、比較のために、厚みが１０μｍと２０
麻の酸化アルミニウム層だ（プの場合、および厚みが１
０声、２０μｍ１３０μｍのエポキシ樹脂被膜だりの場
合の絶縁良否の判定結果を同じく第３図に示している。

ただし、同図において、絶縁性が良好な場合をＯ印で、
絶縁不良の場合をＸ印で示している。

この試験結果から、酸化アルミニウム層の厚みが１μ」
の場合には、樹脂被膜の厚みが１０μｌＮ以」二の場合
において良好な絶縁性が得られ、酸化アルミニウム層の
厚みが３〜１８声の場合には、樹脂被膜の厚みが３１１
１１以上の場合において良好な絶縁性が得られることが
確認された。また、酸化アルミニウム層だけの場合には
、その厚みに拘らず絶縁性が悪く、さらに、エポキシ樹
脂被膜だ（ノの場合には、良好な絶縁性を確保するため
に、３０ＩＩｆｆｉの膜厚が必要であることが明らかで
ある。

次に、上記の絶縁試験において良好な絶縁性が得られた
試料のうち、試料Ｎｏ１〜６について、直径１０　ｍｍ
　、厚み１．５ｍｍの円盤状に加工し、レーザーフラッ
シュ法によって熱伝導度を測定した。

その結果を表１に示す。なお、比較のために、シリコン
を４０重量％含有するアルミニウム合金索材（Ａ　ｌ−
４Ｏ３＋　）　、および酸化アルミニウムの熱伝導度を
あわせて示した。

表１ さらに、試料ＮＯ１〜６について、表２に示すようなヒ
ートザイクル試験、耐熱性試験および耐蝕性試験を行な
い、同表に示すような良好な結果を得た。

表２ 以上の試験結果より、絶縁性、熱転１ｊｔ’１、耐熱性
、および耐蝕性等を考慮すると、酸化アルミニウム層の
厚みを１０μｍ以下とし、かつ、樹脂被膜の厚みを３〜
１０μｍの範囲とづるのが実ＩＬＬ特に好適であること
が推察される。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の集積回路用基板の製造方法に
よれば、シリコン含有量が３０〜６０重量％のアルミニ
ウム合金基板に酸化アルミニウム　１２一 層を形成した上で、絶縁性の樹脂による被膜を施すこと
により、優れた放熱性および絶縁性を具有し、しかも熱
膨張係数が低い好適な集積回路用基板が（ｑられるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シリコン含有量と熱膨張係数との関係を示す
グラフ図、 第２図は、シリコン含有量と熱伝導度との関係を示すグ
ラフ図、 第３図は、酸化アルミニウム層および樹脂被膜の各種属
みにおける絶縁試験結果を示す図。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 ＯＤ　　　　２０　　　３０　　　４０　　　５０　　
　　ＥＯシリコン含有量（％） 第３図 Ａｌ２Ｏ３厚み（μ１Ｉｌ） シリコン含有ヱ（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン含有量が３０〜６０重量％のアルミニウム
   合金基板の表面に、陽極酸化法により酸化アルミニウム
   層を形成し、さらにその上に電着塗装により絶縁性の樹
   脂被膜を形成することを特徴とする集積回路用基板の製
   造方法。 ２、酸化アルミニウム層の厚みを、１０μｍ以下に形成
   する上記特許請求の範囲第１項記載の集積回路用基板の
   製造方法。 ３、樹脂被膜の厚みを、３〜１０μｍの範囲に形成する
   上記特許請求の範囲第１項記載の集積回路用基板の製造
   方法。