JPH04322490A - 多層金属ベース基板及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御機能付きパワーモ
ジュール・ハイブリッドＩＣ等の電子装置部品の実装に
好適な、多層金属ベース基板並びにその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パワー回路等の熱を発生する回路部品を
実装するための基板として、アルミ等の金属をベースと
して放熱性に優れる金属ベース基板が多用されるなか、
より多くの機能回路部品の実装を可能にすべく、リジッ
ド型やフレキシブル型の多層基板を金属ベース基板に接
着してなる多層金属ベース基板が提案されている。

【０００３】従来、前記した多層金属ベース基板として
は、図５に示すようにベース金属板１上に絶縁層２、回
路接続用導体層（下層回路）３０を備えた金属ベース基
板１１に、基板４１の片面に回路接続用導体層（上層回
路）４、裏面に電磁遮蔽導体層４２を備え、上記導体層
４と遮蔽導体層４２とをスルーホール６で電気接続した
両面基板４０を、接着剤５０により接着したものが一般
的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、両面基
板４０と金属ベース基板１１との接着力、特に加熱を受
けた後の接着力に劣り、回路部品のはんだ付けなどで接
着力が低下して多層基板が簡単に剥がれる問題点があっ
た。また、上層回路の形成は、ベース基板１１への接着
前に両面基板４０の導体層４をパターニングして形成し
ていたが、両面基板４０単独では（特に基板４１として
フレキシブル型を使用した場合）剛性に欠けるためパタ
ーニング作業が煩雑である（両面基板の下に剛性確保の
ための補強板等を敷設する必要がある）と言う問題があ
り、加えてスルーホールを介した接続方式が製造効率を
低下させる問題点もあった。

【０００５】さらに本発明者は、多層金属ベース基板の
構造の簡素化及びそれによる製造の容易性を追及した。

【０００６】従って本発明は、上記のような問題点を解
決し、特に上層回路導体層のベース基板への接着性を損
なうことなく、構造が簡素化されて製造が容易な多層金
属ベース基板を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の多層金属ベース
基板は、ベース金属板の上に絶縁層を介して電磁遮蔽を
兼ねる下層回路となる導体層を設け、その上に絶縁接着
層を介して上層回路となる導体層を下層回路の導体層の
一部が露出するように接着し、上層回路と下層回路の露
出部とを電気接続可能としたことを特徴とする。

【０００８】また本発明の多層金属ベース基板の製造方
法は、上層回路となる片面に絶縁接着層を有する導体箔
を所定形状に加工し、該導体箔をベース金属板上に絶縁
層を介して設けられ下層回路用パターニングが施された
導体層上に、該導体層の一部が露出するように貼合わせ
、しかる後前記金属箔に上層回路用パターニングを施す
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、従来の電磁遮蔽導体層の機
能を下層回路の導体層に兼用させると共に、金属ベース
基板に接着される基板、すなわち上層回路の絶縁層とし
ての機能を、元来の両者の接着層に兼用させたものであ
る。さらに、下層回路の導体層に露出部を設けているの
で、この部分で上層回路と下層回路との電気的接続をス
ルーホール方式によらない簡単な方式で行える。

【００１０】本発明の製造方法においては、上層回路と
なる金属箔を直接金属ベース基板の下層回路上に絶縁接
着するので、従来法における上層回路を基板に接着する
工程及び該上層回路基板を金属ベース基板に接着する工
程の２工程が１工程で済ませられ、多層金属ベース基板
の製造性が向上する。

【００１１】また、上層回路用金属箔を金属ベース基板
に接着した後で前記金属箔のパターニングを行うので、
剛性に優れるベース基板上にて上層回路の回路形成が行
え、別途補強板等を使用する必要がなくパターニング作
業が容易となる。すなわち本発明の多層金属ベース基板
の上層回路部分は薄くて腰のない接着層付金属箔のみで
構成されるので、従来法通りに製造するとパターニング
作業の際必ず剛性確保のための補強板を使用する必要が
あるが、本発明方法であればこのような煩わしさは解消
できる。さらに、上層回路用金属箔を接着した際に、所
定の接着位置より多少ズレが生じた場合、従来法では予
め回路パターニングが施されているので修正不可能であ
ったが、本発明方法であればズレの分を矯正して上記回
路パターニングを行えば容易に修正が可能である。

【００１２】

【実施例】本発明の多層金属ベース基板の一例を図１に
示している。図において１はベース金属、２は絶縁層、
３は下層回路となる回路接続用の導体層であり、これら
で金属ベース基板１０が構成されている。４は上層回路
となる部品実装用の導体回路であり、絶縁接着層５を介
して金属ベース基板１０に接着されている。

【００１３】上層回路である導体回路４は、下層回路で
ある導体層３の一部が表出した露出部３１を設けるよう
に接着される。そして該露出部３１を利用して導体回路
４とスルーホール方式によらない電気的接続（図１では
ワイヤボンド７を例示）が行われる。当該電気的接続を
行うことにより導体回路４と導体層３とを同電位とし、
もって導体層３に電磁遮蔽層としての役割を兼用させて
いるものである。

【００１４】本発明において下層回路及び上層回路を形
成する導体は、銅、ニッケル、金、アルミニウムのよう
な金属や、それらのメッキ、クラッド等による複合体な
どが一般的であるが、これに限定されず、適宜な導電体
で形成されていて良い。導体回路の形成は、例えばレジ
ストとパターンマスクを介したエッチング方式等により
、導体層の不必要な部分を除去することにより行うこと
ができる。

【００１５】金属ベース基板を構成するベース金属板と
しては、アルミニウム、鉄、銅のような熱伝導性に優れ
る金属やその複合体が使用できる。ベース金属板上に設
ける絶縁層としては各種絶縁材料が使用し得るが、特に
ベース金属板による放熱を効率良く行うため熱伝導性に
優れる樹脂等が好適である。そして前記絶縁層の上に下
層回路となる導体層が設けられ、上記のエッチング方式
等により回路パターンが形成される。なおベース金属板
として予め絶縁被覆層を有するものを使用する場合は、
その上に直接上記の導体層を設けて良い。

【００１６】上層回路となる導体層と金属ベース基板と
の間に介される絶縁接着剤としては、基本的に電気絶縁
性を有していればその種類については特に制限はないが
、耐熱性に優れるものを使用することが好ましい。一般
には、例えばエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ポ
リイミド系接着剤などが用いられる。

【００１７】絶縁接着層の形成方法は、上層回路となる
導体箔の片面に上記した接着剤を塗布する方法、あるい
は半硬化状態とした接着剤シートを導体箔の片面に被着
しておく方法などが挙げられる。また、ポリイミド等の
樹脂フィルムの両面に接着層を設けたもの、ガラス織布
に上記の接着剤を含浸させたものを絶縁接着層としても
良い。この絶縁接着層の厚さについても特に限定はなく
、絶縁性を損なわないようある程度の肉厚を有し、また
基板が厚肉となり過ぎない程度の範囲で選定すれば良く
、例えば１０〜３００μｍ、好ましくは４０〜１５０μ
ｍ程度が好適である。

【００１８】金属ベース基板の導体層の露出部分と上層
回路の導体層の電気的接続は、図１に例示したようなワ
イヤボンド７にて両者を接合するワイヤボンディング方
式、導電性ペーストの印刷による方式、或いは電気接続
部品を実装する方式など、適宜な方式で行って良い。導
電性ペーストによる方式は、接続面積が大きい場合など
に有利であり、作業効率や接続の信頼性に優れる。導電
性ペーストとしては、銀系、銅系、ニッケル系、カーボ
ン系のものなどが一般に用いられるが、これに限定され
ず適宜なものを用いて良い。接続面積が小さい場合は、
金ボンド線、銅ボンド線などを使用したワイヤボンディ
ング方式や接続部品実装方式が有利に用いられる。

【００１９】次いで本発明の多層金属ベース基板の製造
方法を、図２乃至図４に基づいて説明する。先ず、上層
回路用導体層４となる導体箔を所定形状に加工する。こ
の加工とは、図２に示すように接着後に下層回路用導体
層３を表出させるため及び上層導体と下層導体との電気
接続などのため、導体箔の所用部位に打ち抜き加工など
で孔４５を形成する加工をいう。打ち抜き形状は任意で
あり、必要に応じて各種の孔４５が形成される。

【００２０】該導体層４の接着面となる片面には絶縁接
着層５が被着されており、この接着層５の形成手段は上
記した接着剤の塗布、あるいは半硬化状態とした接着シ
ートの貼着などいずれであっても良い。なおこの時点で
は、導体層４にはまだ回路パターンが形成されていない
。

【００２１】一方、ベース金属板１上に絶縁層２を介し
て下層回路用導体層３が設けられた、図３に示すような
金属ベース基板を作成しておく。そして該導体層３に、
上記の打ち抜き加工に相当する加工、および下層回路パ
ターンを形成する加工を行う。これら加工は、例えばレ
ジストとパターンマスクを介したエッチング方式により
行うことができる。

【００２２】そして図２に示す上層回路用導体層４を、
図３に示す金属ベース基板に加熱加圧等を行って接着し
、図４に示すような多層金属ベース基板を得る。上層回
路用導体層４接着後においても、孔４５の存在により下
層回路用導体層３は露出しており、該露出部において部
品を実装したり、導体層３に電磁遮蔽を兼用させるため
の電気的接続が行い得るようになっている。なお、通常
導体層３は独立した（すなわち電気的に絶縁された）複
数の導体層からなり、部品実装用導体層には回路パター
ンが施されるが、電磁遮蔽用にはベタ状態の導体層が使
用される。

【００２３】最後に上層回路となる導体層４の回路パタ
ーニングを行う。回路パターンの形成は、例えば上記と
同様にエッチング方式にて行うことができる。導体層４
は、金属ベース基板へ接着前に金属箔の片面に接着層の
み有する腰のない状態であるので（従来のようにフレキ
シブル基板層を有している場合でも同様）、この様に剛
性に優れた金属ベース基板へ接着後に回路パターンを形
成すれば、パターニング作業が容易にかつ確実に行い得
る。

【００２４】実施例１ 厚さ３５μｍの電解銅箔の片面に厚さ５μｍのＮｉめっ
きを施し、他面（接着面）に厚さ１００μｍの半硬化状
態のエポキシ系接着剤シート（パイララックス、デュポ
ン社製）をラミネートして絶縁接着層を形成してなる銅
箔接着シートを、所要の孔形状に打ち抜いた（図２）。 一方、厚さ２ｍｍのアルミニウム板の上に、厚さ１００
μｍの高熱伝導性樹脂からなる絶縁層を設け、さらにそ
の上に表面に厚さ５μｍのＮｉめっきを施した厚さ１０
０μｍの銅箔層を設けてなるアルミベース基板を作成し
、該銅箔層にエッチングにより下層回路用パターニング
を施した（図３）。そして上記銅箔接着シートをアルミ
ベース基板銅箔上の所定位置に載せ、１８０℃×６０分
×２０ｋｇ／ｃｍ２　の条件で加熱加圧接着して貼り合
わせた（図４）。その後上記銅箔接着シートの表面にエ
ッチングにより上層回路用パターニングを形成して多層
金属ベース基板を得た。なお、上層の銅箔と下層の銅箔
露出部との電気接続は、直径０．３ｍｍのアルミニウム
ワイヤを超音波接合するワイヤボンディング方式で行っ
た。

【００２５】実施例２ 厚さ３５μｍの電解銅箔の片面に厚さ５μｍのＮｉめっ
きを施し、他面（接着面）に厚さ２５μｍの半硬化状態
のエポキシ系接着剤シート（パイララックス、デュポン
社製）をラミネートした後、厚さ５０μｍのポリイミド
フィルム（ユーピレックス５０Ｒ、宇部興産社製）をラ
ミネートし、さらに２５μｍの半硬化状態のエポキシ系
接着剤シートをラミネートした銅箔接着シートを所要の
孔形状に打ち抜いた。この銅箔接着シートを使用した以
外は、すべて実施例１と同じ方法により多層金属ベース
基板を得た。

【００２６】実施例３ 厚さ３５μｍの電解銅箔の片面に厚さ５μｍのＮｉめっ
きを施し、他面（接着面）に半硬化状態のエポキシ樹脂
含浸ガラス織布を仮止めした銅箔接着シートを所要の孔
形状に打ち抜いた。この銅箔接着シートを使用した以外
は、すべて実施例１と同じ方法により多層金属ベース基
板を得た。

【００２７】実施例４ 厚さ１８μｍの圧延銅箔の片面に厚さ１００μｍの半硬
化状態のエポキシ系接着シートを仮止めした銅箔接着シ
ートを、所要の孔形状に打ち抜いた。この銅箔接着シー
トを実施例１のアルミベース基板に同様にして接着した
後エッチングにより上層回路パターンを形成した後、そ
の上に無電解Ｎｉパターンめっきを行い多層金属ベース
基板を得た。

【００２８】比較例１ 厚さ２５μｍのポリイミドフィルムの両面に厚さ１８μ
ｍの銅箔を有する両面ＦＰＣに、スルーホール孔あけ・
スルーホール銅めっき・パネルＮｉめっきを施した後、
その片面に半硬化状態のエポキシ系接着剤シートを仮止
めし、実施例と同様の孔形状に打ち抜いた。このＦＰＣ
を実施例１と同様のアルミベース基板に実施例１と同じ
条件で接着させて多層金属ベース基板を得た。

【００２９】評価試験 実施例１〜４と比較例で得た多層金属ベース基板を、２
６０℃のはんだバスに２０分、２８０℃のはんだバスに
１０分それぞれ浮かせて加熱し、接着面の剥がれ・膨れ
などの外観とピール強度の変化を調べた。

【００３０】その結果を表１、表２にそれぞれ示した。

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】上記表１、表２から明らかな通り、本発明
の多層金属ベース基板は従来品に比べて構造が簡素化さ
れたばかりでなく、上層回路導体層を直接金属ベース基
板に接着したためかその接着性が極めて優れていること
が確認された。なお、前記の加熱試験において、各実施
例における金属ベース基板と銅箔接着シートとの電気的
接続状態に異常は認められなかった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通りの本発明の多層金属ベ
ース基板によれば、従来の上層回路基板の基板層を絶縁
接着層に、電磁遮蔽層を下層回路用導体層に兼用させ、
しかもスルーホールを必要としないので、構造が簡素化
された多層金属ベース基板とすることができる。従って
構造が簡素化された分コストダウンを図ることができ、
安価に多層金属ベース基板を提供することができる。し
かも上層回路導体層の接着性も従来品に比べて良好であ
り、優れた品質の多層金属ベース基板を得ることができ
る。

【００３４】また本発明の製造方法によれば、上層回路
用導体箔を金属ベース基板に接着した後で回路パターン
形成を行うので、すなわち薄くて腰のない状態の導体箔
を剛性に優れる金属ベース基板に張り合わせることによ
り剛直な状態でパターニング作業を行えるのでその作業
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる多層金属ベース基板の断面図。

【図２】本発明で使用する上層回路用導体層の斜視図。

【図３】本発明で使用する金属ベース基板の斜視図。

【図４】図２の導体層と図３の金属ベース基板とを接着
した状態を示す斜視図。

【図５】従来の多層金属ベース基板を示す断面図。

【符号の説明】

１　　　　　　ベース金属板 １０　　　　金属ベース基板 ２　　　　　　絶縁層 ３　　　　　　下層回路用導体層 ４　　　　　　上層回路用導体層 ５　　　　　　絶縁接着層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ベース金属板の上に絶縁層を介して電
   磁遮蔽を兼ねる下層回路となる導体層を設け、その上に
   絶縁接着層を介して上層回路となる導体層を下層回路の
   導体層の一部が露出するように接着し、上層回路と下層
   回路の露出部とを電気接続可能としたことを特徴とする
   多層金属ベース基板。
2. 【請求項２】　　上層回路となる片面に絶縁接着層を有
   する導体箔を所定形状に加工し、該導体箔をベース金属
   板上に絶縁層を介して設けられ下層回路用パターニング
   が施された導体層上に、該導体層の一部が露出するよう
   に貼合わせ、しかる後前記金属箔に上層回路用パターニ
   ングを施すことを特徴とする多層金属ベース基板の製造
   方法。