JPH04171884A - 回路基板の加工方法 - Google Patents

回路基板の加工方法

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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］ この発明は回路基板の加工方法に関し、特に窒化アルミ
ニウム焼結体からなる回路基板の加工方法に関するもの
である。
［従来の技術］ 近年、半導体装置の高速動作化、高集積化等の大きな変
化が見られ、特にＬＳＩなどでは集積度の向上が著しく
なっている。このため、半導体素子がその上に搭載され
る基板材料の放熱性が重要視されるようになってきた。
このようなＩＣ基板用セラミックスとしては、従来から
アルミナ（ＡＬ２０３）が用いられてきた。しかし、従
来のアルミナ焼結体の熱電導率は低いために放熱性が不
十分である。そのため、ＩＣチップの発熱量の増大に十
分対応可能な基板用セラミックスとしてアルミナ焼結体
を用いることは困難になってきている。
そこで、このようなアルミナ基板に代わるものとして、
高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムを用いた基板あ
るいはヒートシンク、パッケージなどが注目されており
、その実用化のために多くの研究がなされている。
この窒化アルミニウムは、本来、材質的に高い熱伝導性
、高い絶縁性を有し、同様に高い熱伝導率を有するベリ
リアと異なり毒性がないので、半導体装置用の絶縁材料
やパッケージ材料として有望視されている。
従来、アルミナからなる回路基板の加工方法としては、
シート成形法により大型の薄板を製造し、レーザ加工を
用いてスナップライン等の溝加工を施した上、チョコブ
レーク加工によりその薄板を割断する方法が採用されて
きた。このようにアルミナからなる基板にはレーザを用
いて種々の加工が施され、ＩＣ用絶縁基板として広く用
いられてきた。
このため、窒化アルミニウムからなる基板の加工方法に
おいても、同様にレーザ加工を採用することが検討され
ている。しかしながら、窒化アルミナ基板はレーザの照
射によってＡｔとＮ２ガスに分離する。そのため、レー
ザ加工が施された部分にＡｔが析出することにより窒化
アルミニウム基板の絶縁性が低下する。また、窒化アル
ミニウムからなる回路基板に抵抗体として導電層が形成
される。その抵抗体の電気抵抗値を調整するために導電
層がレーザ照射によって選択的に除去される。この場合
においてもレーザ加工部にＡＩが析出することにより、
抵抗体の電気抵抗値が変動し、所望の値に抵抗体の電気
抵抗値を調整することが困難になる等が指摘されている
。
このような問題を解決するために、たとえば特開昭６３
−１３１５０１号公報において、レーザ加工時またはレ
ーザ加工後にレーザ加工部分に酸素を供給することによ
り、析出したＡＩを酸化させ、アルミナを形成すること
が記述されている。
これにより、レーザ照射によって選択的に除去された抵
抗体の抵抗値を所望の値に調整することができるとされ
ている。
また、「機能材料Ｊ　１９８７年１０月号第６０頁に記
載されているように、窒化アルミニウムのレーザエネル
ギによる分解によって、レーザ照射された部分の絶縁抵
抗が低下するのを防止するために、水中でのレーザ加工
、レーザ条件の選定等が提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、レーザ照射を用いて窒化アルミニウム焼
結体を加工する限りにおいては、その加工条件を選定し
てもレーザが照射された部分におけるＡｔの析出を完全
に回避することはできない。
そのため、加工後において、酸、アルカリ溶液を用いて
析出Ａｔを除去することが必要となる場合が多い。
特に、窒化アルミニウム焼結体にレーザを照射すること
が窒化アルミニウム焼結体自体の腐食、窒化アルミニウ
ム焼結体の表面上に形成された回路部分の変質等を招く
。そのため、窒化アルミニウム焼結体からなる回路基板
の加工においてレーザ加工を採用することは種々の困難
性を伴うものである。すなわち、窒化アルミニウム基板
にスクライブ、トリミング、孔開は加工等を施すことは
レーザ照射を用いる限りにおいては実用化が困難である
。
そこで、この発明の目的は上記のようなレーザ加工の問
題点を解消するとともに、実用化が容易な、窒化アルミ
ニウム焼結体からなる回路基板の加工方法を提供するこ
とである。
［課題を解決するための手段］ この発明に従った窒化アルミニウム焼結体からなる回路
基板の加工方法においては、ウォータジェット技術を用
いて窒化アルミニウム焼結体の一部分を除去する工程が
備えられている。また、好ましくは窒化アルミニウム焼
結体の一部分を除去する工程は窒化アルミニウム焼結体
の表面に溝を形成すること、あるいは窒化アルミニウム
焼結体を貫通する孔を形成することを含む。
この発明のもう１つの局面に従った窒化アルミニウム焼
結体からなる回路基板の加工方法においては、窒化アル
ミニウム焼結体の表面上に形成された導電層の一部分を
ウォータジェット技術を用いて除去する工程を含む。好
ましくは、この導電層の一部分を除去する工程は電気抵
抗体を含む導電層を選択的に除去する工程を含む。
［発明の作用効果］ この発明において用いられるウォータジェット技術とは
、ノズルから高速度の水を高圧で噴出させ、その水の噴
流を被加工物に噴射させることにより所望の加工を行な
う技術である。本発明において窒化アルミニウム焼結体
を除去するために用いられるウォータジェット技術とし
ては公知のものが適用されるが、その噴流には純水、あ
るいはポリマが添加された水、アブレッシブ粉末が添加
された水等が用いられる。これらの噴流の添加材は加工
能率、加工目的によって選択することが可能である。特
に本発明の回路基板の加工方法においては、その加工精
度の点からウォータジェットのノズル径を極力小さくす
る必要がある。好ましくは、φＱ、　　１ｍｍ程度の径
を有するノズルが用いられる。また、ウォータジェット
の噴出圧も加工目的によって選択する必要がある。特に
窒化アルミニウム焼結体の上に形成された抵抗体の電気
抵抗値を調整するために導電層を選択的に除去する加工
においては、ウォータジェットの噴出圧は広範囲で選択
される必要がある。
噴出ノズルと被加工物との間の距離、ノズルの送り速度
は加工目的により適宜設定される。しかしながら、ノズ
ルと被加工物との間の距離が大きいと、ノズルから噴出
される水の噴流が半径方向に拡散し、高精度の加工を行
なうことができなくなる。そのため、回路基板の加工方
法において高精度の加工を行なうためには、ノズルと被
加工物との間の距離はノズル径の３０倍程度までの距離
に抑えることが好ましい。
ウォータジェット技術を用いれば、窒化アルミニウム基
板の一部を除去し、貫通孔の形成、凹部の形成等が可能
である。さらに連続的な貫通孔の形成、凹部の形成がウ
ォータジェット技術により可能であるので、その形成さ
れた凹部分を利用して回路基板を割断するチョコブレー
ク加工が可能になる。このようにチョコブレーク加工の
ために形成される連続的な凹部分（溝）はスナップライ
ンと呼ばれる。また、このスナップラインの加工は、窒
化アルミニウム焼結体からなる基板の上にメタライズ層
を形成した後、あるいはメタライズ層を形成しない前の
いずれにおいても行なうことができる。
窒化アルミニウム基板に厚膜または薄膜の抵抗体を含む
回路パターンを形成した後、その抵抗体の電気抵抗値を
調整するためにウォータジェット技術を用いて導電層の
トリミング加工が行なわれ得る。この場合、ウォータジ
ェット技術によれば、加工部分にＡｔの析出が起こるこ
とはない。そのため、窒化アルミニウム焼結体からなる
回路基板の上に形成される抵抗体の電気抵抗値の調整が
精密に行なわれるのである。また、レーザ照射による加
工と比べて、ウォータジェット技術を用いた加工は、窒
化アルミニウム焼結体に腐食や窒化アルミニウム焼結体
からなる基板の上に形成された回路部分に変質等をもた
らすことはない。したがって、ウォータジェット技術を
用いれば、ＡＩの析出もなく、実用性の高い窒化アルミ
ニウム焼結体からなる回路基板の加工方法が提供され得
る。
なお、この発明に用いられる窒化アルミニウム焼結体は
高純度、高密度のもので、その熱伝導率が高く、放熱性
を必要とする用途でヒートシンク等の材料として用いら
れ得る。また、窒化アルミニウム焼結体は４．５Ｘ１０
−’程度の熱膨張率、８．５　（１０ＭＨｚの高周波が
付与された状態において）程度の誘電率を有する。これ
らの特性を利用して、回路基板、電子管等に用いられる
。また、窒化アルミニウム焼結体の原材料としては、高
純度の窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてＹ２Ｏ３
粉末、遮光性を付与するために遷移金属を添加したもの
が用いられる。
［実施例コ 実施例１ 窒化アルミニウム粉末にＹ２Ｏ３粉末を３，０重量％添
加したスラリーをシート成形した後、焼結処理を施すこ
とにより、厚み０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム焼結
体からなる基板（５０，８ｍｍＸ５Ｑ、８ｍｍ）が得ら
れた。第１図はこのようにして得られた窒化アルミニウ
ム焼結体からなる基板を示す平面図である。第１図を参
照して、窒化アルミニウム基板１００の上にＳｉＣ砥粒
を含むアブレッシブジェットを１００ＭＰ　ａの圧力で
噴射することにより貫通孔が窒化アルミニウム基板１０
０に形成された。このとき、ウォータジェットの超硬型
のノズル径は０．１ｍｍであった。
このようにして、窒化アルミニウム基板１００に直径１
．０ｍｍの貫通孔１０２が８か所に形成された。また、
同様のウォータジェット条件のもとて窒化アルミニウム
基板１００の上にアブレッシブジェットを噴射させなが
ら、ノズルを所定の送り速度で移動することにより、幅
０．２ｍｍ、深さ０．２ｍｍの凹部からなるスナップラ
イン１０１が十文字状に２本、形成された。このスナッ
プライン１０１を利用して、チョコブレーク加工するこ
とにより窒化アルミニウム基板１００を４分割した。
得られた窒化アルミニウム基板には有害な付着物−も存
在せず、スナップラインの加工部分においても絶縁性の
低下が認められなかった。
実施例２ 実施例１で得られた窒化アルミニウム基板１００にスパ
ッタリング装置を用いてＮｉＣｒ層とＡＬ層とからなる
２層の薄膜配線パターンと、ＮｉＣｒからなる１層の抵
抗体としての導電層を形成した。第２図はこのようにし
て得られた窒化アルミニウム基板を示す平面図である。
第２図を参照して、窒化アルミニウム基板１００の上に
は、所定のパターンに従ってＮｉＣｒ層とその上に形成
されたＡｕメタライズ層との２層からなる配線層１０４
が形成されている。また、これらの配線層１０４を互い
に接続する抵抗体１０３がＮｉＣｒ層から形成されてい
る。
抵抗体１０３を所望の電気抵抗値、たとえば５０Ωに調
整するために、抵抗体１０３のトリミング加工が実施例
１のウォータジェット装置を用いて行なわれた。ウォー
タジェットの条件としては、水のみの噴流が用いられ、
２００ＭＰ　ａの圧力でその噴流が抵抗体１０３の表面
上に噴射させられた。第３図は、このようにして抵抗体
のトリミング加工が行なわれた状態を示す拡大平面図で
ある。
第３図を参照して、抵抗体１０３にはウォータジェット
によって選択的に除去された切欠部分１０５が形成され
ている。抵抗体１０３の電気抵抗値の調整は、５０±０
．５Ωの範囲内に収めることができた。また、その後、
スナップライン１０１を利用してチョコブレーク加工が
施されたが、配線層１０４、抵抗体１０３が形成された
窒化アルミニウム基板１００に異常は認められなかった
。
比較例 実施例１および２で示された孔開は加工、スナップライ
ン加工およびトリミング加工をレーザを用いて行なった
。レーザが照射された部分にはＡＬが析出し、スクライ
ブ面の絶縁不良、およびトリミング加工が施された抵抗
部分において急激な電気抵抗値の低下が認められた。こ
のようにして得られた窒化アルミニウム基板は回路基板
として用いることは不可能と判断された。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例１において得られた窒化アルミニウム基
板を示す平面図である。 第２図は実施例２において得られた窒化アルミニウム焼
結体からなる回路基板を示す平面図である。 第３図は実施例２においてトリミング加工された抵抗体
を示す拡大平面図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）窒化アルミニウム焼結体からなる回路基板の加工
    方法であって、 ウォータジェット技術を用いて前記窒化アルミニウム焼
    結体の一部分を除去する工程を含むことを特徴とする、
    回路基板の加工方法。
  2. （２）前記窒化アルミニウム焼結体の一部分を除去する
    工程は、前記窒化アルミニウム焼結体の表面に溝を形成
    することを含む、請求項１に記載の回路基板の加工方法
    。
  3. （３）前記窒化アルミニウム焼結体の一部分を除去する
    工程は、前記窒化アルミニウム焼結体を貫通する孔を形
    成することを含む、請求項１に記載の回路基板の加工方
    法。
  4. （４）窒化アルミニウム焼結体からなる回路基板の加工
    方法であって、 前記窒化アルミニウム焼結体の表面上に形成された導電
    層の一部分をウォータジェット技術を用いて除去する工
    程を含むことを特徴とする、回路基板の加工方法。
  5. （５）前記窒化アルミニウム焼結体の表面上に形成され
    た導電層の一部分を除去する工程は、電気抵抗体を含む
    前記導電層を選択的に除去する工程を含む、請求項４に
    記載の回路基板の加工方法。
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