JP6830583B2 - 配線部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線部品の製造方法に関する。

特許文献１には、基板の厚さ方向の熱伝導性に優れた高放熱基板が記載されている。この高放熱基板は、放熱チップを埋設した基板であって、放熱チップは、放熱チップの上方に実装される部品の下面と基板表面との間の空間に、熱伝導剤または熱伝導接着剤を注入する貫通穴を備えることを特徴としている。

特開２０１５−１８８５７号公報

本発明は、放熱性に優れた配線部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、アルミニウム製の基材にニッケルめっきを施し、ニッケルめっき層を形成するニッケルめっき工程と、前記ニッケルめっき層の表面に銅めっきを施し、第１の銅めっき層を形成する第１の銅めっき工程と、前記第１の銅めっき層の表面に絶縁塗料を塗布し、分子接合により該第１の銅めっき層に接合された絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層の表面に銅めっきを施し、分子接合により前記絶縁層に接合された第２の銅めっき層を形成する第２の銅めっき工程と、前記第２の銅めっき層の表面にレジストを塗布した後、露光し、現像する露光現像工程と、前記第２の銅めっき層及び前記絶縁層にレーザ加工により孔を開ける孔開け工程と、銅めっきを施し、前記孔に形成されたビアホールを介して前記第１の銅めっき層に接合され、半導体チップの熱を逃がす放熱部がはんだ付けされる放熱用ランドを形成する放熱用ランド形成工程と、前記レジストを除去後、露出した前記第２の銅めっき層の不要な部分を除去する除去工程と、を含む配線部品の製造方法である。

本発明によれば、放熱性に優れた配線部品の製造方法を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る配線基板の断面を模式的に示した説明図である。 同配線基板の製造工程（その１）を模式的に示した説明図である。 同配線基板の製造工程（その２）を模式的に示した説明図である。 同配線基板の製造工程（その３）を模式的に示した説明図である。 同配線基板の製造工程（その４）を模式的に示した説明図である。 同配線基板を用いた照明装置の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。

本発明の一実施の形態に係る配線基板（配線部品の一例）１０は、図１に示すように、半導体発光素子（半導体チップの一例）２０が実装され、照明装置（電気電子機器の一例）３０を構成できる。
配線基板１０は、金属板１０２、ニッケルめっき層１０４、銅めっき層１０６、ポリイミド膜１０８、及び放熱用ランド１１０ａを備えている。
なお、図１及び図２Ａ〜図２Ｄにおいて、同一のハッチングは、同じ工程で形成される部分の断面を示しており、必ずしも機械的に同一部分の断面を示すものではない。また、半導体発光素子２０についてのハッチングは省略している。

金属板（金属体の一例）１０２は、熱を逃がすための放熱体である。金属板１０２は、例えばアルミニウム製の金属の板であり、配線基板１０の基材となる。金属板１０２の表面は平面でなく任意の曲面（非平面）となっていてもよい。
金属体は金属板１０２に限定されるものではなく、放熱効果を有する任意の金属体であればよい。金属体の他の例として、ヒートシンクやヒートパイプが挙げられる。

ニッケルめっき層１０４は、金属板１０２の表面にめっきされたニッケルの層である。

銅めっき層（伝熱層の一例）１０６は、ニッケルめっき層１０４の表面に電解めっきされた銅めっきの層である。
銅めっき層に代えて、はんだ付けが可能な他の金属からなる金属の層であってもよい。
銅めっき層１０６の熱は、ニッケルめっき層１０４を通って金属板１０２に移動し、放
熱される。

ポリイミド膜（絶縁層の一例）１０８は、銅めっき層１０６の表面に設けられたポリイミドの絶縁膜である。ポリイミド膜１０８には、銅めっき層１０６に接合されたビアホール１２０ｐが形成されている。
なお、絶縁層を形成するための絶縁材料は、ポリイミドに限定されるものではない。絶縁材料は、例えば、フッ素樹脂、シリコン、又はエポキシ樹脂であってもよい。絶縁材料は、照明装置３０が動作できる程度の絶縁性能を有する絶縁材料であれば任意の材料でよく、規格や仕様に応じて選択される。

放熱用ランド１１０ａは、例えば銅で形成され、ポリイミド膜１０８の表面側に銅めっき層１１２ａを介して設けられている。放熱用ランド１１０ａは、ポリイミド膜１０８に設けられたビアホール１２０ｐを介して銅めっき層１０６に接合されている。
放熱用ランド１１０ａには、半導体発光素子２０が接続される。この半導体発光素子２０は表面実装部品であり、その端子２０２ａ、２０２ｂがそれぞれ回路パターン上の配線用のランド１１０ｂ、１１０ｃにはんだ付けされる。半導体発光素子２０は、例えば、発熱量が大きいパワーＬＥＤである。半導体発光素子２０の裏面中央部には、半導体発光素子２０自身が発生する熱を逃がすための放熱部２０４が設けられ、この放熱部２０４は、放熱用ランド１１０ａにはんだ付けされる。
なお、半導体発光素子２０に代えて、例えば、裏面に自身が発生する熱を逃がすための放熱部が設けられたパワー半導体であってもよい。

以上説明した配線基板１０においては、半導体発光素子２０から発生した熱が、主として放熱部２０４、放熱用ランド１１０ａ、ビアホール１２０ｐ、銅めっき層１０６、ニッケルめっき層１０４、及び金属板１０２を順に通って移動する。従って、配線基板１０は、放熱性に優れている。

次に、配線基板１０の製造方法について説明する。配線基板１０は、図２Ａ〜図２Ｄに示す工程Ｓ１〜Ｓ１１に従って製造される。

（工程Ｓ１）
本工程Ｓ１は前処理工程である。
図２Ａに示すアルミニウム製の金属板１０２に次工程Ｓ２のための前処理を施す。詳細には、金属板１０２にダブルジンケート処理を施し、表面に亜鉛皮膜を形成する。
本処理により、次工程におけるニッケルめっき層１０４の密着性を高めることができる。

（工程Ｓ２）
本工程Ｓ２は、ニッケルめっき層１０４を形成するニッケルめっき工程である。
前処理した金属板１０２の表面に、無電解ニッケルめっきを施し、ニッケルめっき層１０４を形成する。ニッケルめっき層１０４の厚みは、例えば０．３〜０．５μｍである。

（工程Ｓ３）
本工程Ｓ３は、銅めっき層（第１の銅めっき層及び金属層の一例）１０６を形成する第１の銅めっき工程（金属層形成工程の一例）である。
ニッケルめっき層１０４の表面に、電解銅めっきを施し、銅めっき層１０６を形成する。銅めっき層１０６の厚みは、例えば２０〜５０μｍである。

（工程Ｓ４）
本工程Ｓ４は、絶縁層を分子接合により形成する絶縁層形成工程である。
銅めっき層１０６の表面に、分子接合のための前処理を施す。具体的には、銅めっき層１０６の表面に、分子接着剤を塗布して反応させる。分子接着剤は銅めっき層１０６に強固に結合する。
その後、銅めっき層１０６の表面に、液状のポリイミド（絶縁塗料の一例）を塗布し、乾燥させる。ポリイミドが硬化すると、図２Ｂに示すように、ポリイミド膜１０８が形成される。
ポリイミド膜１０８と銅めっき層１０６とは、分子接合により接合される。すなわち、ポリイミド膜１０８と銅めっき層１０６とは、分子接着剤を介して、分子レベルで強固に結合している。
ポリイミド膜１０８の厚みは、例えば１０〜５０μｍである。

（工程Ｓ５）
本工程Ｓ５は、銅めっき層（第２の銅めっき層の一例）１１２を形成する第２の銅めっき工程である。
ポリイミド膜１０８に分子接合のための前処理を施す。具体的には、ポリイミド膜１０８の表面に、分子接着剤を塗布して反応させる。分子接着剤はポリイミド膜１０８に強固に結合する。
その後、無電解銅めっきを施し、銅めっき層１１２を形成する。この銅めっき層１１２とポリイミド膜１０８とは、分子接合により接合される。すなわち、銅めっき層１１２とポリイミド膜１０８とは、分子接着剤を介して、分子レベルで強固に結合している。
銅めっき層１１２の厚みは、例えば、０．１〜０．９μｍである。

（工程Ｓ６）
本工程Ｓ６は、レジスト膜形成工程である。
銅めっき層１１２の表面にレジストを塗布し、レジスト膜１５０を形成する。

（工程Ｓ７）
本工程Ｓ７は、露光現像工程である。
図２Ｃに示すように、フォトリソグラフィによる露光及び現像を行う。
回路パターンに対応してレジスト膜１５０の一部が除去され、除去された箇所に銅めっき層１１２が露出する。

（工程Ｓ８）
本工程Ｓ８は、レーザ加工による孔開け工程である。
露出した銅めっき層１１２及びポリイミド膜１０８に対し、図に示す矢印の方向にレーザを照射して孔１２０を開ける。孔１２０を開けることによって、銅めっき層１０６が露出する。

（工程Ｓ９）
本工程Ｓ９は、放熱用ランド形成工程である。
回路パターンに対応して露出している銅めっき層１１２に対して電解銅めっきを施し、放熱用ランド１１０ａ及び配線用のランド１１０ｂ、１１０ｃを形成する。
銅めっき層１１２及びポリイミド膜１０８に開けられた孔１２０は銅めっきされ、ビアホール１２０ｐが形成される。ビアホール１２０ｐのめっき厚は、例えば２０〜５０μｍである。
放熱用ランド１１０ａは、ビアホール１２０ｐを介して前工程Ｓ８にて露出した銅めっき層１１２に接合される。
形成された放熱用ランド１１０ａ、及びビアホール１２０ｐは、銅めっき層１１２及び銅めっき層１０６と実質的に一体化する。形成された配線用のランド１１０ｂ、１１０ｃは、銅めっき層１１２と実質的に一体化する。

（工程Ｓ１０）
本工程Ｓ１０は、除去工程である。
図２Ｄに示すように、図２Ｃに示したレジスト膜１５０を除去する。

（工程Ｓ１１）
本工程Ｓ１１は、エッチング工程である。
エッチングを行い、銅めっき層１１２の不要な部分を除去する。この処理により、放熱用ランド１１０ａ、配線用のランド１１０ｂ、及び配線用のランド１１０ｃの下側にそれぞれ位置する銅めっき層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが残る。

以上説明した配線基板１０の製造方法によれば、半導体発光素子２０から発生した熱が、主として放熱部２０４、放熱用ランド１１０ａ、ビアホール１２０ｐ、銅めっき層１０６、ニッケルめっき層１０４、及び金属板１０２を通って移動するので、放熱性に優れた配線基板１０を製造できる。
また、本配線基板１０の製造方法によれば、図３に示すように、曲面（非平面）を有する放熱用の金属体１０２ａを基材として各層を形成し、曲面の部分に回路パターンを形成することが可能である。そして、この曲面の部分に半導体発光素子２０を実装することによって、反射板を不要とする照明装置３０ａを製造することが可能である。
なお、銅めっき層１０６及びポリイミド膜１０８を交互に複数積層することによって、多層の配線基板を構成することも可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
電気電子機器は、照明装置に限定されるものではない。電気電子機器の他の例として、インバータ装置、携帯電話機、スマートフォン、及び家電製品等が挙げられる。
配線部品は、プリント配線基板のような配線基板に限定されるものではない。配線部品の他の例として、配線パターンが形成され、半導体チップが実装されたヒートシンクやヒートパイプ等が挙げられる。

１０ 配線基板
２０ 半導体発光素子
３０、３０ａ 照明装置
１０２ 金属板
１０２ａ 金属体
１０４ ニッケルめっき層
１０６ 銅めっき層
１０８ ポリイミド膜
１１０ａ 放熱用ランド
１１０ｂ、１１０ｃ ランド
１１２ 銅めっき層
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ 銅めっき層
１２０ 孔
１２０ｐ ビアホール
１５０ レジスト膜
２０２ａ、２０２ｂ 端子
２０４ 放熱部

Claims (1)

1. アルミニウム製の基材にニッケルめっきを施し、ニッケルめっき層を形成するニッケルめっき工程と、
   前記ニッケルめっき層の表面に銅めっきを施し、第１の銅めっき層を形成する第１の銅めっき工程と、
   前記第１の銅めっき層の表面に絶縁塗料を塗布し、分子接合により該第１の銅めっき層に接合された絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
   前記絶縁層の表面に銅めっきを施し、分子接合により前記絶縁層に接合された第２の銅めっき層を形成する第２の銅めっき工程と、
   前記第２の銅めっき層の表面にレジストを塗布した後、露光し、現像する露光現像工程と、
   前記第２の銅めっき層及び前記絶縁層にレーザ加工により孔を開ける孔開け工程と、
   銅めっきを施し、前記孔に形成されたビアホールを介して前記第１の銅めっき層に接合され、半導体チップの熱を逃がす放熱部がはんだ付けされる放熱用ランドを形成する放熱用ランド形成工程と、
   前記レジストを除去後、露出した前記第２の銅めっき層の不要な部分を除去する除去工程と、を含む配線部品の製造方法。