JPH01266791A - 混成集積回路基板およびその製造方法 - 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、ワイヤボンディングを行うためのアルミニ
ウム表面と半田付のための銅表面の両方を備え、かつ大
電流を流すことのできる肉厚の回路が形成された混成集
積回路基板およびその製造方法に関するものであるつ ［従来の技術］ 電子部品の高密度実装化が進むなかで、金属板をベース
とした混成集積回路基板は、放熱性および機械強度に優
れることから、近年その需要が高まっている。かかる混
成集積回路基板において、半導体チップと回路を接続す
るには、金線もしくはアルミニウム線を用いてワイヤボ
ンディングが行われるが、一般にパワー素子等について
は安価なアルミニウム線が多用されている。

このアルミニウムボンディングを行うためのボンディン
グパットの形成方法としては、従来から種々の試みがな
されている。即ち、回路表面にＮｉメッキを行う方法（
特公昭５２−３４６１号）、アルミニウムの蒸着メッキ
を行う方法（特開昭５１−２８６６２号）、金属ベレッ
ｌ−を接４する方法（特公昭４５−３７１１０号）、ア
ルミニウム箔と銅箔が貼り合わされたアルミニウム／銅
クラツド箔張基板を用いて、２段階のエツチングによっ
て銅箔回路とアルミニウム箔のボンディングバットを形
成する方法（特開昭５８−４８４３２号）等が提案され
ている。

これらの中て、Ｎｉメッキによってボンディングバット
を形成する方法は、別個のメッキ設備を必要とする上、
ボンディング可能とするためにはメッキの表面状態およ
びメッキ厚の管理が容易ではなく、また金属ベレットの
接着は作業が極めてｇ　４ｔ１である。これに対し、２
段階のエツチングによる方法は、容易に一定の厚さのボ
ンディングバットが多数得られるという点で優れている
。　ところが、パワーモジュール等大電流を流す必要が
ある場合には、回路の厚みをかなり厚くする必要があり
、例えば１　ｍｍ程度の厚みの回路をエツチングによっ
て形成しようとすると、エツチング時間が非常に長くな
るために、エツチングレジストで保護されていない回路
サイドのエツチングが進行しくいわゆるサイドエツチン
グ）実用できる回路が得られないという問題がある。

そこで、従来このような場合には、第５図に示されるよ
うに０．１ｍｍ以下程度のエツチング可能な厚さの銅箔
１０２と薄いアルミニウム箔１０１を貼り合せたクラツ
ド箔を電気絶縁層１０３を介してベース金属板１０４に
貼設した金属板ベースアルミニウム／銅クラツド箔張基
板を用い、まず２段階のエツチングによってボンディン
グバ・ント１０１ａと銅箔回路１０２ｂを形成し、その
後、銅箔回路１０２ｂの所定の部分に打ち抜き等によっ
て所定の形状に形成した肉厚の銅配線部材１０２ａを半
田付（半田１０５）することが行われている。

また、この他比較的厚い回路を形成する方法としては、
アルミニウム／銅クラツド箔張基板の上層のアルミニウ
ム箔を選択エツチングした後、銅箔の所定の部分に銅の
厚付メッキを行い、その後下層の銅箔のエツチングを行
うことにより厚付銅メッキ回路を形成する方法（特開昭
６１−２８５７９５号）や回路の形を押型にしたダイで
、片面に接着剤層が形成された銅箔を電気絶縁層上に打
ち抜き、そのまま熱圧着する方法（いわゆるダイスタン
プ法）がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のような肉厚の銅配線部材を銅箔回路上に
半田付する方法は、半田付作業が極めて繁雑で生産性が
著しく悪いという欠点がある。その上、銅配線部材と銅
箔回路の間に半田が介在するためこの半田が熱抵抗とな
り、即ち、銅配線部材で発生したジュール熱が放熱のた
めのベース金属板に速やかに伝達されないという問題点
がある。

また、厚付メッキを行う方法では所定のメッキ厚を得る
のに非常に時間がかかり、厚付銅メッキの厚さは量産ベ
ースでは３００μ程度が限界である上、厚付銅メッキを
施した凹凸面にエツチングレジストを形成することが困
難なため、微細な回路を形成することができないという
欠点がある。

さらに、グイスタンプ法においても押型だけで銅箔を直
接電気絶縁層上に打ち抜くため、銅箔の厚さが０　、１
　＋ｎｍ程度までは打ち抜きが問題なく行われるものの
、０．２ｎｍを越えるような場合には押型が損傷したり
、打ち抜きが完全に行われなかったりする。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、半
田付を行うための銅表面とワイヤボンディングを行うた
めのアルミニウム表面を有する肉厚回路が形成された混
成集積回路基板およびその製造方法を提供することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明においては、片面の表面層もしくは全体がアル
ミニウムからなる金属板のアルミニウム面の所定の部分
に銅メッキを施し、該金属板の所定の部分をｇ３械加工
によって切除することにより所望の形状に形成した回路
部材を電気絶縁層を介してベース金属板に貼設したこと
によって上記の課題を達成したものである。

［作用］ 本発明においては、片面の表面層もしくは全体がアルミ
ニウムからなる金属板のアルミニウム面の所定の部分に
銅メッキを施しているので、エツチングを行わないで半
田付用の銅表面とボンディング用のアルミニウム表面を
形成することができる。ここで、銅メッキの厚さは半田
付が支障なく行われるに必要な厚さであれば良く、３μ
程度以上で十分であるので、メッキに要する時間は非常
に短い時間で済む。また、銅メッキを行う際のメッキレ
ジストは平坦なアルミニウム面に形成されるので銅メッ
キは所定の形状に精度良く析出される。

また、この発明にかかる回路部材は、金属板の不要部分
を打ち抜きや切削等の機械加工によって切除することに
より形成される。このため、１　ｍｍ程度の厚い回路を
形成する場合でもサイドエツチングの問題が全くなく、
所定の幅の矩形断面の回路を効率良く得ることができる
。また、ダイスタブ法のように直接電気絶縁層上に金属
箔を打ち抜くものではないから、金属板の厚さがかなり
厚くとも、凹型、凸型を用いて完全に打ち抜きを行うこ
とができ、金属板の厚さを厚くしても作業に要する時間
はほとんど変わらない。

そして、得られた回路部材は電気絶縁層を介してプレス
等によってベース金属板に貼設されるので、作業も簡単
であり、半田によって肉厚回路の熱伝導が妨げられるこ
ともない。

［実施例］ 実施例：１ 厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔と、厚さ２．０　ｍｍ
の銅板を貼り合せた大きさ２００　ｘ　２００＋ｎｎ＋
の金属板の所定部分以外をメッキレジストで被覆した後
、アルカリ脱脂、メッキ前処理を行い、硫酸銅浴におい
て電流密度６Ａ／ｃｍ”で５分間電気メッキを行ってア
ルミニウム面に厚さ約５μの銅メッキパッドを形成した
。その後、メッキレジストを除去し、金属板をシャーリ
ングにより、５ｍｍ幅の短冊状に２０１１ＩＩＤ間隔で
切断して回路部材とした。そして、この短冊片より僅か
に大きい凹部が形成された凹型に短冊片をはめこんで位
置ずれを防止した上で、アルミナ繊維シート（商品名：
マックスペーパー日本マイカ社製）にエポキシ樹脂を含
浸したプリプレグを介して、ベース金属板である２５０
×２５０ｍｍの大きさのアルミニウム板に１５０℃で６
０分間加熱プレスして回路部材を貼設した。

なお、本発明においてベース金属板と回路部材の間に介
在させる電気絶縁層は、特に限定されるものではないが
、熱伝導性を向上させるためにはアルミニウム等の金属
やシリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミラム等の
無機物フィラーを樹脂に充填するか、前記無機物からな
る繊維に樹脂を含浸させたものを用いるのが望ましい。

また、本発明にかかる金属板はアルミニウム表面を有し
ていれば全体がアルミニウムからなっていても良いし、
本実施例のようにアルミニウム箔と銅板を接合した金属
板でも良く、アルミニウム箔と銅板の接合はロール圧延
あるいは爆発成形等によって行うことができる。この場
合、アルミニウム箔の厚さはワイヤボンディングに必要
な厚さがあれば良く、１０μｍ以上あれけば十分である
。

比較例：１ 厚さＯ，１ｍＩｎのアルミニウム箔と、厚さ２．０　ｍ
ｍの銅板を貼り合せた大きさ２００　ｘ　２００ｍ１ｉ
の金属板をガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプ
リプレクラ介して、ベース金属板であるアルミニウム板
に加熱プレスして金属板ベースのクラッドシート張基板
とした。そして、ベースのアルミニウム板をエツチング
レジストで被覆し、アルミニウム箔面には２０ｍｍ間隔
で５ｍｍ幅の短冊状にエツチングレジストを形成して、
アルミニウムと銅の両方を溶解できる塩化鉄系エツチン
グ液でエツチングを試みた。しかし、サイドエツチング
がひど（、実用できるような回路が形成されなかった。

実施例：２ 第１図は、本発明実施例の工程を説明する断面図である
。まず、厚さ０．０８ｍｍアルミニウム箔１と厚さ１　
　ｍｍの銅板を貼り合せた金属板２ｂを用意し、実施例
１と同様にして銅メッキバッド２ａを形成した。

次に金属板２ｂの不要部分を打ち抜きによって切除し、
所定の形状の回路部材２を得た。また、かかる回路部材
２を貼設する際の位置決め用として、回路部材２の回路
形成部より０．１〜０．５＋ｎｍ程度大きい寸法に打ち
抜いた同じ厚さの打ち抜き枠６を用意し、予め離型剤を
塗布しておいた。そして図に示されるようにプレス板８
ａ、８ｂの間にＲ’Ｆフィルム７ａ、７ｂを介して、下
から順にアルミニウムからなるベース金属板４、良熱伝
導性着剤からなる電気絶縁層３、打ち抜き枠６にはめこ
んだ回路部材２を積層し、加熱プレスを行ってベース金
属板４と回路部材２を電気絶縁層３介して熱圧着した。

その後、打ち抜き枠６を取り外し、手口］付用の銅表面
とボンディング用のアルミニウム表面を備えた銅の肉厚
回路が形成された混成集積回路基板を得た。

なお、本発明において回路部材を貼設する方法は、実施
例１．２の方法に限定されるものではなく、プレス板を
使用しないオートクレーブ式（ガス圧式）プレスによっ
て熱圧着してもよいし、後述するように予め形成された
電気絶縁層に接着剤を用いて貼設しても良い。

また、本発明にかかる混成集積回路基板において、半田
付やワイヤボンディングを行わない部分にソルダーレジ
ストを形成する場合には、厚い回路を形成してからゾル
ダーレジストインクをスクリーン印刷するのは困難であ
るので、機械加工する前の金属板上にソルダーレジスト
を形成し、その後に打ち抜き等を行って回路部材を形成
するのが良い。

実施例：３ 厚さ１１ｉｌｌＩＩのアルミニウム板を用意し、実施例
１と同様にしてアルミニウム表面の所定の部分に銅メッ
キパッドを形成した後、実施例２と同様にして、回路部
材と打ち抜き枠を形成した。そして、ベース金属板とし
、て予め良熱伝導性フィラーを充填した電気絶縁層が形
成された厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板を用意し、電
気絶縁層の回路が形成される部分にのみ金属等を含有さ
せて熱伝導性を向上させた接着剤を塗布し、実施例２と
同様に打ち抜き枠にはめこんだ回路部材を電気絶縁層に
貼設した。その後打ち抜き枠を外して、銅メッキパッド
を備えたアルミニウムの肉厚回路が形成された混成集積
回路基板を得た。

７２お本発明にかかる回路部材は、打ち抜きに限らず、
切削等地の機械加工によって不要部分を切除することに
よって形成しても良いが、作業性や１＋’ｔ　ｌ’ｆの
点からは凹型と凸型を用いて打ち抜きによって形成する
ことが望ましい。このような打ち抜ぎ加工によれば、厚
さがＩ　ｎ＋ｍ程度の場合でもバター−・幅ｌｌｌ１ｍ
程度の回路を精度良く形成するご゛とがＣきるう また、本発明ではエツチング工程がなく、回路部材をｉ
械加工で別に形成しておぎ、後に電気絶縁層を介してベ
ース金属板に貼設するので、基板形状の自由度が大きい
。即ち、本発明による混成集積回路基板は必ずしも全体
が平坦な板状でなくとも良く、場合によってはフィン付
きの形状とすることができる。

実施例：４ アルミニウム箔と銅板を貼り合せた金属板を用い、実施
例２と同様にして銅メッキバット２ａを形成した後、第
２図に示されるように回路部材２の各回路を支持する支
持部１０を設けるように金属板を打ち抜いた。また、支
持部ｌＯと回路部材２を継いでいる部分には第３図（第
２図Ａ−Ａ線部断面図）に示されるようにＶ溝カット（
■溝カット部９）を施し、切断しやすいようにしておい
た。そして、支持部１０を備えたままの回路部材２をは
めこむための同じ厚さの打ち抜き枠６を用意し、実施例
２と同様にしてプレスを行った。その後、打ち抜き枠６
を取り外し、■溝カット部９を放電加工により溶断して
混成集積回路基板を得たヶ 上記のように回路部材に支持部を設ければ、打ち抜き後
の各回路がこの支持部に支持されて所定の配置が保たれ
、位置決めのための打ち抜き枠は回路部材と支持部の外
周にのみ配置すれば良いので、配線密度を高くすること
ができる。また回路部材とともに電気絶縁層に貼設され
た支持部は、その形状によっては混成集積回路基板の変
形防止にも効果ながある。

実施例：５ 実施例４と同様にして銅メッキパッドと支持部を備えた
回路部材を形成し、継ぎ目には■構カットを施した。そ
して第４図に示されるようにＶ溝カット部９で折り曲げ
、回路部材２の貼合せ面に良熱伝導性の接着剤１１を塗
布して、予め電気絶縁層３が形成されているベース金属
板に貼設した。その後、支持部１０を折り曲げて除去し
、混成集積回路基板を得た。

［発明の効果］ この発明においては、アルミニウム表面を有する金属板
のアルミニウム面の所定の部分に銅メッキを施し、金属
板の不要部分を機械加工によって切除することにより回
路を形成しているので、銅表面とアルミニウム表面の両
方を有する矩形断面の肉厚の回路部材を精度良く、かつ
非常に効率的に形成することができる。そして、かかる
回路部材は加熱プレス等により電気絶縁層を介してベー
ス金属板に貼設されるので、作業も簡単であり、肉厚回
路に半田等の熱抵抗となるものが介在していないので、
発生したジュール熱が速やかにベース金属板に伝達され
、放熱性に優れている１、以上のような効果を有する混
成集積回路基板は、アルミニウム線によるワイヤボンデ
ィングを行ってパワー素子を搭載するような場合に極め
１−有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の工程を説明する断面図、第２図
は別の実施例を説明するための平面図、第３図は第２図
Ａ−Ａ線部の断面図、第４図はさらに別の実施例を説明
する断面図、第５図は従来の混成集積回路基板の製造工
程を説明する断面図である。 ［主要部の符号の説明コ ト・・・・・アルミニウム箔 ２・・・・・・回路部材 ２ａ・・・銅メッキパッド ３・・・・・・電気絶縁層 ２ｂ・・・金属板 ４・・・・・・ベース金属板 ６・・・・・・打ち抜ぎ枠 ９・・・・・・Ｖ　ｊＲカット部 １０・・・・・・支持部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面の表面層もしくは全体がアルミニウムからな
   る金属板の所定の部分を機械加工によって切除すること
   により所望の形状に形成された回路部材が電気絶縁層を
   介してベース金属板に貼設され、かつ前記金属板のアル
   ミニウム面の所定の部分に銅メッキが施されていること
   を特徴とする混成集積回路基板。
2. （２）片面の表面層もしくは全体がアルミニウムからな
   る金属板のアルミニウム面の所定の部分に銅メッキを施
   した後、該金属板の所定の部分を機械加工によって切除
   することにより所望の形状の回路部材を形成し、その後
   、該回路部材を電気絶縁層を介してベース金属板に貼設
   することを特徴とする混成集積回路基板の製造方法。