JPS59119793A - Method of producing circuit board - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はセラミック層を有する回路基板の製造方法に関
する ［発明の技術的背景とその問題点］ 回路基板は絶縁性基体上に配線パターンが形成されるが
、この絶縁性基体により数種のものに分類される。例え
ば樹脂板、セラミック板、金属板に絶縁層の形成された
もの（金属基板）等がある。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a circuit board having a ceramic layer [Technical Background of the Invention and Problems Therewith] A circuit board has a wiring pattern formed on an insulating substrate. However, they are classified into several types depending on the insulating substrate. For example, there are resin plates, ceramic plates, metal plates on which an insulating layer is formed (metal substrates), and the like.

電子機器の小型化等に伴ない回路基板上の実装密度が高
くなり、回路基板の高放熱性に対する要求が高まってい
る。このような高放熱性を有する回路基板として金属板
を用いた回路基板がある。BACKGROUND ART With the miniaturization of electronic devices, the mounting density on circuit boards has increased, and the demand for high heat dissipation properties of circuit boards has increased. As a circuit board having such high heat dissipation properties, there is a circuit board using a metal plate.

この金属板を用いたものとしては、例えばＡＩ板表面に
絶縁性樹脂層を介して導体層としてＣＵ箔の設けられた
銅張アルミニウム板がある。しかしながら、この銅張ア
ルミニウム板では絶縁性樹脂層の熱伝導性が悪いため、
金属板を用いることによる高放熱性を十分に発揮するこ
とはできなかった。An example of a metal plate using this metal plate is a copper-clad aluminum plate in which a CU foil is provided as a conductor layer on the surface of an AI plate with an insulating resin layer interposed therebetween. However, in this copper-clad aluminum plate, the insulating resin layer has poor thermal conductivity, so
It was not possible to fully demonstrate the high heat dissipation properties achieved by using the metal plate.

また熱伝導性の良いセラミック層を絶縁層とした金属基
板も研究されている。しかしながらセラミック層を形成
する際には高温で焼成する必要があり、金属板の耐熱性
等の問題から十分な焼成を行なうことができなかった。Research is also underway on metal substrates with an insulating layer made of a ceramic layer with good thermal conductivity. However, when forming the ceramic layer, it is necessary to perform firing at a high temperature, and sufficient firing cannot be performed due to problems such as the heat resistance of the metal plate.

その結果形成されたセラミック層は多孔質となってしま
い、十分な熱伝導性か得られてはいない。The resulting ceramic layer is porous and does not have sufficient thermal conductivity.

［発明の目的コ 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、熱放散性
にすぐれた回路基板の製造方法を提供することを目的と
する。[Object of the Invention] The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a circuit board with excellent heat dissipation properties.

［発明の概要］ 本発明は金属板上にセラミック未焼結層を形成する第１
の工程と、このセラミック未焼結層にレーザ光を照射し
セラミック焼結層とする第２の工程とを具備したことを
特徴とする回路基板の製造方法である。[Summary of the Invention] The present invention provides a first method for forming a ceramic unsintered layer on a metal plate.
This method of manufacturing a circuit board is characterized by comprising the following steps: and a second step of irradiating the ceramic unsintered layer with a laser beam to form a ceramic sintered layer.

第１の工程におけるセラミック未焼結層の形成は、電着
法、スプレー塗布法、印刷法、ロールコータ等各種の方
法をとることができる。原料としてはレーザ光照射によ
り焼結されセラミック質になるものが用いられ、セラミ
ック粉末：加熱焼結によりセラミック質に変化するＡＩ
、Ｓｎ−、Ｓｔ等の金属粉末：ポリジメチルシロキサン
、アルコキシチタン等のアルコキシ金属、アルキルアル
ミニウム等のアルキル金属、ポリアクリル酸銅等の有機
酸金属塩等の含金属有機化合物；等を用いるこができる
。またセラミック粉末等に、カルボキシメチルセルロー
ス、ニメロセルロース、ポリエチレン等の８焼性バイン
ダーや他の金属酸化物、水酸化物を含んでもよい。The ceramic unsintered layer in the first step can be formed by various methods such as electrodeposition, spray coating, printing, and roll coating. The raw materials used are those that become ceramic when sintered by laser light irradiation.Ceramic powder: AI that changes into ceramic when heated and sintered.
, Sn-, St, and other metal powders: polydimethylsiloxane, alkoxy metals such as alkoxy titanium, alkyl metals such as alkyl aluminum, metal-containing organic compounds such as organic acid metal salts such as copper polyacrylate; etc. can. Further, the ceramic powder or the like may contain an 8-burnable binder such as carboxymethylcellulose, nimelocellulose, or polyethylene, or other metal oxides or hydroxides.

第２の工程では第１の工程により形成されたセラミンク
未焼結層をレーザ光の照射により焼結しセラミック焼結
層とする。このレーザ光は赤外線タイプのＹＡＧレーザ
、炭酸ガスレーザ等を用いることができる。このレーザ
光は出力を微小スポットに照射することができるため、
局部的にかつ瞬間的にセラミック焼結温度まで昇温する
ことが可能である。セラミック未焼結層全体の焼結はこ
のレーザ光スポットを全体に走査することにより容易に
行うことができる。従って金属板全体の昇温を抑えるこ
とができ、金属板の耐熱性の範囲内でセラミック層を形
成することができる。このようにして形成されたセラミ
ック層は、焼結状態が非常に良好であり、空孔部分の少
ないセラミック層となる。このように金属板の昇温を抑
えてセラミック層を形成することができるため、金属板
としてはＦｅ、ＣＬＪ、Ａ　Ｉ等を用いることができる
。In the second step, the ceramic unsintered layer formed in the first step is sintered by laser light irradiation to form a ceramic sintered layer. This laser beam can be an infrared type YAG laser, a carbon dioxide laser, or the like. This laser beam can irradiate the output to a minute spot, so
It is possible to locally and instantaneously raise the temperature to the ceramic sintering temperature. The entire unsintered ceramic layer can be easily sintered by scanning the laser beam spot over the entire ceramic layer. Therefore, the temperature rise of the entire metal plate can be suppressed, and the ceramic layer can be formed within the heat resistance range of the metal plate. The ceramic layer thus formed has a very good sintered state and has few pores. Since the ceramic layer can be formed while suppressing the temperature rise of the metal plate in this way, Fe, CLJ, AI, etc. can be used as the metal plate.

回路基板を製造する場合このセラミック焼結層上に導体
層を形成する。この導体層の形成法としては、金属ペー
スト等の印刷法、蒸着法、スパッタリング法等通常の方
法が用いられる。When manufacturing a circuit board, a conductor layer is formed on this ceramic sintered layer. As a method for forming this conductor layer, a conventional method such as a printing method using a metal paste, a vapor deposition method, a sputtering method, etc. is used.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、金属基板上に容易
にセラミック焼結層を形成することができ、このセラミ
ック焼結層は非常に密な状態が実現されるのでセラミッ
ク焼結層の熱伝導性が良好となり回路基板の熱放散性が
非常に優れたものとなる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a sintered ceramic layer can be easily formed on a metal substrate, and this sintered ceramic layer can be formed in a very dense state, so that it is possible to form a sintered ceramic layer on a metal substrate. The sintered layer has good thermal conductivity, and the circuit board has excellent heat dissipation.

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細な説明する。[Embodiments of the invention] The present invention will be explained in detail below.

粒径１〜３μｍのアルミナ粉末５０重量部を、１０％カ
ルボキシルメチルセルロースのエチレングリコール溶液
５０重量部に添加し、混合し、ペースト状組成物を得た
。この組成物を８０メツシユのアルミナでサンドブラス
ト処理を施し、粗面化されたアルミニウム板（板厚２ｍ
ｍ）にバーコーターで均一に塗布し、３５０℃３０分乾
燥しセラミック未焼結層を形成した。形成されたセラミ
ック未焼結層は、１００μｍの膜厚であった。50 parts by weight of alumina powder having a particle size of 1 to 3 μm was added to 50 parts by weight of a 10% carboxymethylcellulose ethylene glycol solution and mixed to obtain a paste composition. This composition was sandblasted with 80 mesh alumina to form a roughened aluminum plate (2 m thick).
m) was uniformly coated with a bar coater and dried at 350°C for 30 minutes to form a ceramic unsintered layer. The ceramic unsintered layer formed had a thickness of 100 μm.

このセラミック未焼結層に出力１０Ｗの連続光振モード
、スポット６０μｍφのＹＡＧＬ／−ザ（ＬＹ１１１型
、東芝製）を照射した。このレーザ光は１０ｍ１ｌｌ／
ｓｅｃ、ピッチ間隔２００μｍで走査し、セラミック未
焼結層全面に照射し、セラミック焼結層を形成した。得
られたセラミック焼結層は光沢を有し、粒界が溶けあい
良好に焼結が行われており、金属板との密着性も良好な
ものであった。This ceramic unsintered layer was irradiated with YAGL/-ZA (type LY111, manufactured by Toshiba) with a spot size of 60 μm in continuous optical vibration mode with an output of 10 W. This laser beam is 10ml/1ll/
sec, with a pitch interval of 200 μm, and the entire surface of the unsintered ceramic layer was irradiated to form a sintered ceramic layer. The obtained ceramic sintered layer had luster, the grain boundaries were melted together, sintering was performed well, and the adhesion to the metal plate was also good.

続いてこのセラミック焼結層上に導体層を形成する。銅
粉５０重量部、カルボキシメチルセルロース１０重量部
、低融点ガラス粉末（軟化温度４５０℃）３型組部、エ
チレングリコール３９重蟻部を含む導電性ペーストをセ
ラミック焼結層上に均一にコーティングし、３５０℃３
０分の乾燥を行った。この導電性ペーストは５０μｍの
膜厚であった。Subsequently, a conductor layer is formed on this ceramic sintered layer. A conductive paste containing 50 parts by weight of copper powder, 10 parts by weight of carboxymethyl cellulose, 3 parts of low melting point glass powder (softening temperature 450°C), and 39 parts of ethylene glycol was uniformly coated on the ceramic sintered layer, 350℃3
Drying was performed for 0 minutes. This conductive paste had a film thickness of 50 μm.

この導電性ペーストに前記レーザ装置で２０Ｘ　２０ｍ
ｍの面積部分に出力１２Ｗ１走査速度１０１１１１１１
／Ｓｅｃ　１０．１ｍｍピッチの条件でレーザ光を照射
走査し導体層を形成した。この被照射部分は銅金属状に
なり、良好な導電性を呈した。その後エチレングリコー
ル中に基板を浸し、超音波をかけてレーザ光未照射部分
の導電性ペーストを剥離した。This conductive paste was heated at 20×20m using the laser device.
Output 12W1 Scanning speed 10111111 for area part of m
A conductor layer was formed by irradiating and scanning a laser beam at a pitch of /Sec 10.1 mm. This irradiated area became copper-metal-like and exhibited good electrical conductivity. Thereafter, the substrate was immersed in ethylene glycol and ultrasonic waves were applied to peel off the conductive paste in the areas not irradiated with the laser beam.

このようにして、Ａ１板（金属板）上にセラミック焼結
層（絶縁層）を有し、このセラミック焼結層上に導体層
を有するを回路基板を形成した。In this way, a circuit board was formed that had a ceramic sintered layer (insulating layer) on the A1 plate (metal plate) and a conductor layer on this ceramic sintered layer.

次にこの回路基板の導体層上に１３ｘ　１３Ｘ　３＋１
１１１１の銅ブロックを介してパワートランジスタをと
りつけ、回路基板の裏面には無限放熱板をとりつけ、パ
ワートランジスタを定常状態とし、銅ブロックの温度を
測定することにより、熱抵抗の測定を行った。Next, on the conductor layer of this circuit board 13x 13X 3+1
Thermal resistance was measured by attaching a power transistor via a copper block No. 1111, attaching an infinite heat sink to the back of the circuit board, keeping the power transistor in a steady state, and measuring the temperature of the copper block.

比較のため銅張Ａ１板（三菱カス化学製）　（比較例）
にも同様にパワートランジスタをとりつけ熱抵抗の測定
を行った。Copper-clad A1 board (manufactured by Mitsubishi Kasu Chemical) for comparison (comparative example)
A power transistor was also installed in the same way, and the thermal resistance was measured.

その結果、本実施例の場合は１．２℃／Ｗであり、比較
例は１．８℃／Ｗであり、本実施例の方が低い熱抵抗を
有し、熟成散性に優れていることがわかる。As a result, it was 1.2°C/W in the case of the present example, and 1.8°C/W in the comparative example, which indicates that the present example has lower thermal resistance and excellent aging dispersibility. I understand that.

このように本発明によれば、レーザ光の照射により容易
に焼結の良好なセラミック層を金属板上に形成すること
ができる。また本実施例では導体層の形成にレーザ光照
射を用いたが、例えば印刷法等一般に用いられている方
法を用いて形成してもよい。しかしながらレーザ光照射
により金属層を焼成することにより、セラミック焼結層
、導体層ともに金属板の温度をあげることなく形成する
ことができ、金属板の変化を防止できさらに製造工程も
簡略化され、製造上非常に有効となる。As described above, according to the present invention, a well-sintered ceramic layer can be easily formed on a metal plate by laser beam irradiation. Further, in this embodiment, laser light irradiation was used to form the conductor layer, but the conductor layer may be formed using a commonly used method such as, for example, a printing method. However, by firing the metal layer with laser light irradiation, both the ceramic sintered layer and the conductor layer can be formed without raising the temperature of the metal plate, preventing changes in the metal plate and simplifying the manufacturing process. This is very effective in manufacturing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 金属板上にセラミック未焼結層を形成する第１の工程と
、このセラミック未焼結層にレーザ光を照射しセラミッ
ク焼結層とする第２の工程とを具備したことを特徴とす
る回路基板の製造方法。A circuit comprising a first step of forming an unsintered ceramic layer on a metal plate, and a second step of irradiating the unsintered ceramic layer with a laser beam to form a sintered ceramic layer. Substrate manufacturing method.