JPH0685464B2 - 電子部品搭載用基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，チップ素子又は半導体素子などの電子部品へ
の湿気の浸入を遮断し，かつ熱放散性に優れた，電子部
品搭載用基板の製造方法に関する。

〔従来技術〕

従来，半導体素子などの電子部品を直接プリント配線用
基板に搭載し，ワイヤーボンディングにより電気的に接
続された基板が時計やカメラなどの内層基板として使用
されている。

第５図の（ａ）は半導体素子12等の電子部品を直接プリ
ント配線用基板１に搭載する場合の電子部品搭載用基板
の一例である。プリント配線用基板としては，セラミッ
クス基板又は，有機系樹脂基板が用いられている。

また，他のプリント配線用基板の構造としては，第５図
の（ｂ）に示すように，ザグリ加工又は積層成形によ
り，半導体素子等の電子部品の実装部分において，プリ
ント配線用基板１に凹部を設け，その凹部内に電子部品
を搭載するものもある。

なお，第５図（ａ）（ｂ）において，符号２は銅箔,7は
金属メッキ被膜,13はボンディングワイヤー,14は封止樹
脂である。

上記プリント配線用基板の材料の中，有機系樹脂素材は
軽量であると共に加工し易く安価である点で優れてい
る。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら，これら従来のプリント配線用基板におい
ては，搭載した電子部品からの発熱に対して十分な熱放
散性が得られない。そのため，比較的低い出力の電子部
品すなわち発熱が少ない電子部品のみに適用されてい
る。そして，高出力の電子部品を搭載する場合において
は，放熱用のフィンを設けるなどの対策が必要である。

特に，有機系樹脂素材を用いたプリント配線用基板は，
金属などに比較し熱伝導率が小さく電子部品からの熱放
散性は劣っている。一方アルミナなどのセラミックス基
板においても最近の高集積された高い出力の電子部品の
搭載には不十分である。

また，有機系樹脂素材を用いたプリント配線用基板の欠
点は，耐湿性がセラミックス基板に比べて非常に低い。
そのため，第５図（ｂ）のように，基板に凹部を設け
て，その中に電子部品を配置する構造の場合には，外部
からの湿気が基板を透過して電子部品まで達することが
ある。

このように湿気が浸入した場合には，電子部品を腐食さ
せる。そのため，耐湿性に関して高い信頼性が要求され
る分野には，有機系樹脂素材を用いたプリント配線用基
板を使用することが困難である。

有機系樹脂素材を用いた場合の上記問題点に対する対策
として，発明者らは，先に「電子部品搭載用基板及びそ
の製造方法」について特許出願をした（特願昭59-15642
6,特開昭61-34990）。

この先願発明においては，「（ａ）有機系樹脂素材の第
１プリント配線用基板における電子部品搭載部に第１貫
通孔を形成し，（ｂ）上記第１プリント配線用基板に対
して，上記第１貫通孔よりも大きい第２貫通孔を有する
第２プリント配線用基板を接合し，次に（ｃ）上記第２
貫通孔内において第１プリント配線用基板の裏面側に放
熱用金属板を接合して第１プリント配線用基板の表面側
に電子部品搭載用の凹部を形成し，その後（ｄ）上記凹
部，放熱用金属板を含むプリント配線用基板の表面に金
属メッキ被膜を形成する」という方法を提案した。

この方法によれば，有機系樹脂素材を用いているが，熱
放散性が向上し，耐湿性も向上している。

しかしながら，上記耐湿性に関しては，未だ完全に解決
したとは言えない。即ち，上記のごとく湿気は，プリン
ト配線用基板に対して，あらゆる部分から浸入し，上記
電子部品の搭載用の凹部へ浸入する。そのため，上記先
行発明においても，上記金属メッキ被膜が不十分である
と上記凹部へ湿気が浸入する。

上記先行発明においては，第１プリント配線用基板の裏
面側に放熱用金属板を接合しているが，両者は接着層を
介して接合しているのみである。

また，金属メッキ被膜は，放熱用金属板の表面及びプリ
ント配線用基板の表面に形成されている。しかし，プリ
ント配線用基板は有機系樹脂素材であるために，金属メ
ッキ被膜との接着性が充分とは言えず，またそのメッキ
形成も完全でなく，微細なピンホールを有していること
がある。

また，電子部品搭載用の凹部の表面も，プリント配線用
基板に対して，金属メッキ被膜が形成されているが，こ
の金属メッキ被膜もピンホールを有することがある。

そして，かかるピンホールがあると，ピンホールを通じ
てプリント配線用基板の内部へ湿気が浸入し，電子部品
を損傷することがある。

更に言えば，上記先行発明の第４図に示されるごとく
（本願の第３図参照），上記第２貫通孔と放熱用金属板
との間は充分な間隔がなく，また時には，コーナー部分
など第２貫通孔の側壁と放熱用金属板の側壁とが近接し
た側壁近接部分を有する場合がある。

そのため，特に上記側壁近接部分においては金属メッキ
被膜がブリッジを生じて，ピンホールを生じ易い。何故
なら，上記側壁近接部分は例えば0.1〜0.5mmの間隙があ
るが，かかる間隙にはメッキ液が充分入らず，メッキ不
良を生じ，ピンホールを生じ易いからである。

それ故，上記先行発明においては，第２貫通孔と放熱用
金属板との間にある金属メッキ被膜から，プリント配線
用基板の内部へ湿気浸入のおそれもある。

また，上記先行発明においては，プリント配線用基板に
直接放熱用金属板を接合している。そのため，熱放散性
が充分でない。

本発明は，かかる上記先行発明の問題点に鑑み，放熱用
金属板と第２貫通孔との間，特に上記側壁近接部分にお
ける金属メッキ被膜を，ピンホールを発生されることな
く，完全に施すことができ，耐湿性及び熱放散性に優れ
た，電子部品搭載用基板の製造方法を提供しようとする
ものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は，（ａ）有機系樹脂素材から成る第１のプリン
ト配線用基板１における電子部品を搭載すべき箇所に第
１の貫通孔３を形成する工程と， （ｂ）上記第１のプリント配線用基板１の裏面側より，
上記第１の貫通孔３の開孔部より大きな第２の貫通孔６
を有する有機系樹脂素材から成る第２のプリント配線用
基板４を両貫通孔3,6が対応するよう接着層５を介して
接合する工程と， （ｃ）上記第１の貫通孔３及びこれより大きな第２の貫
通孔６の両者の孔表面を含む基板表面に第１回目の金属
メッキ被膜７を形成する工程と， （ｄ）上記第２の貫通孔６の内部における上記第１のプ
リント配線用基板１の裏面側より上記第１の貫通孔３が
塞がり，第１のプリント配線用基板１の表面側で電子部
品搭載用の凹部８が形成されるように，接着層５を介し
て上記第１回目の金属メッキ被膜７の上に放熱用金属板
９を接合する工程と， （ｅ）上記凹部８を含む両プリント配線用基板1,4の表
面及び放熱用金属板９の表面に第２回目の金属メッキ被
膜10を形成する工程とから成る電子部品搭載用基板の製
造方法にある。

本発明において最も注目すべきことは，放熱用金属板を
接合する前に，第１貫通孔及び第２貫通孔の孔表面を含
む第1,第２プリント配線用基板の表面に，第１回目の金
属メッキ被膜を形成すること（ｃ工程），放熱用金属板
の接合（ｄ工程）の後に上記凹部を含む第1,第２プリン
ト配線用基板の表面及び放熱用金属板の表面に第２回目
の金属メッキ被膜を形成すること（ｅ工程）である。

本発明法において，有機系樹脂素材からなる上記プリン
ト配線用基板に金属メッキ被膜を形成する方法として
は，公知の無電解銅メッキ法がある。例えば，スルーホ
ールに対してメッキを行う際に，同時に基板表面或いは
その凹部にメッキを行う，公知のスルーホールメッキ法
がある（特開昭59-67686号公報）。

また，同様に上記基板の表面に金属メッキを施す方法と
しては，特開昭50-145856号公報，特公昭56-9024号公報
などに示されている，公知の無電解メッキ法（化学メッ
キ法）がある。

〔作用及び効果〕

本発明においては，放熱用金属板を接合する前に，上記
第１回目の金属メッキ被膜を形成している。

そのため，第１貫通孔，第２貫通孔の孔表面，及び第1,
第２プリント配線用基板の外表面の全てに金属メッキ被
膜が形成される。そして，ここに最も注目すべきこと
は，金属メッキ被膜は放熱用金属板を接合する前に形成
するため，上記の表面は全て広い面積のままにあり，良
好なメッキ状態が得られ，メッキ不良が発生しないこと
である。

即ち，前記従来例に示した先行発明は，放熱用金属板を
第２貫通孔に接合した後に金属メッキ被膜を形成するた
め，放熱用金属板と貫通孔との両側壁間の上記側壁近接
部分においてメッキ不良を発生するおそれがある。

しかし，本発明では，このような側壁近接部分がないの
で，金属メッキ被膜が良好に形成され，ピンホールの発
生もない。

また，前記従来例に示したように，有機系樹脂素材のプ
リント配線用基板と金属メッキ被膜とは接着性が充分と
言えず，金属メッキ被膜は微細なピンホールを有するこ
とがある。しかし，本発明においては，第１回目の金属
メッキ被膜の形成後に放熱用金属板を接合し，更にその
後第２回目の金属メッキ被膜を形成している。

そのため，第１回目の金属メッキ被膜に若干のピンホー
ルを生じていても，このピンホールは第２回目の金属メ
ッキ被膜によって塞がれ，ピンホールは残存しない。

また，第２回目の金属メッキ被膜の形成の際には，上記
放熱用金属板と貫通孔との間に上記側壁近接部分が形成
されている。しかし，例えこの側壁近接部分における金
属メッキ被膜がメッキ不良であったとしても，側壁近接
部分の内部，即ち第１プリント配線用基板の裏面側に
は，既に良好な第１回の金属メッキ被膜が形成されてい
る。そのため，側壁近接部分からの湿気浸入も完全に阻
止される。

上記のごとく，本発明における「放熱用金属板を接合す
る前における，第１回目の金属メッキ被膜の形成（ｃ工
程）」は，上記第1,第２の貫通孔の孔表面，第1,第２の
プリント配線用基板の表面に対して良好な金属メッキ被
膜の形成を付与すると共に，上記側壁近接部分における
メッキ不良に対して優れた耐湿性効果を発揮する。

また，第１回目の金属メッキ被膜に若干のピンホールが
あっても，これらは第２回目の金属メッキ被膜によって
完全に塞がれ，ピンホールが残存しない。それ故，耐湿
性も大きい。

また，第１回目の金属メッキ被膜の上に放熱用金属板を
接合するので，従来例のようにプリント配線用基板に放
熱用金属板を直接接合する場合に比して，熱放散性にも
優れている。

したがって，本発明によれば，放熱用金属板と第２貫通
孔との間，特に上記側壁近接部分における金属メッキ被
膜を，ピンホールを発生させることなく完全に施すこと
ができ，耐湿性及び熱放散性に優れた，電子部品搭載用
基板の製造方法を提供することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例にかかる電子部品搭載用基板の製造方法
につき，まず第２図（ａ）〜（ｆ）により説明する。

本例においては，まず第２図（ａ）に示すごとく，有機
系樹脂素材からなる第１のプリント配線用基板１を準備
し，これに対して例えば打抜き等により第１の貫通孔３
を穿設する。この貫通孔３は，電子部品を搭載するため
の凹部８（第２図（ｆ）参照）を形成するためのもので
ある。上記第１のプリント配線用基板１は，表側面に銅
箔２の層を有する。

次に，第２図（ｂ）に示すごとく，上記第１のプリント
配線用基板１の裏面側より，前記貫通孔３の開孔部より
も大きな第２の貫通孔６を有する。下基板用の第２のプ
リント配線用基板４を両貫通孔3,6が対応するように，
接着層５を介して接合する。

上記下基板用の第２のプリント配線用基板４は，上記の
上基板用の第１のプリント配線用基板１と同様に，有機
系樹脂素材からなる。また，貫通孔６も同様に穿設す
る。

次に，第２図（ｃ）に示すごとく，上記接合された両プ
リント配線用基板1,4の表面及び貫通孔3,6の壁面に第１
回目の金属メッキ被膜７を形成する。該金属メッキ被膜
の形成法としては，前記のごとき，公知の無電解銅メッ
キ法がある。

次に，第２図（ｄ）に示すごとく，前記プリント配線用
基板１の裏面側より，上記貫通孔３が塞がれるように，
接着層５により放熱用金属板９を接合する。これによ
り，上基板用の第１のプリント配線用基板１の貫通孔３
と放熱用金属板９とにより電子部品搭載用の凹部８が形
成される。

次に，第２図（ｅ）に示すごとく，上記凹部８を含め
て，両プリント配線用基板1,4の表面に，第１回目の金
属メッキ被膜７と同様にして，第２回目の金属メッキ被
膜10を形成する。この金属メッキ被膜10は，第２図
（ｅ）に示すごとく，更に放熱用金属板９の表面及びこ
れに連なる前記貫通孔６の内壁面にも形成される。

その後は，第２図（ｆ）に示すごとく，凹部８内に半導
体素子12を実装し，ボンディングワイヤー13を接続し，
封止樹脂14により封止する。

以下に，各工程の詳細につき，具体的に説明する。

第２図の（ａ）は，片面銅被膜プリント配線用基板１に
おいて，その電子部品を搭載すべき箇所を，打抜き又は
ルーター加工又はザグリ加工などにより第１の貫通孔３
を形成した縦断面図である。

プリント配線用基板の代表的なものは，ガラス繊維強化
エポキシ樹脂基板，紙フェノール樹脂基板，紙エポキシ
樹脂基板，ガラスポリイミド樹脂基板，ガラストリアジ
ン樹脂基板などである。そして，これらの基板の表面に
は予め銅箔２等の銅被膜が形成されていてもよい。

次に第２図の（ｂ）は，前記第１のプリント配線用基板
１の裏面側より前記貫通孔３をとり囲むように，これよ
りも大きい第２の貫通孔６を有する有機系樹脂素材から
なる第２のプリント配線用基板４を，接着層５を介して
積層形成した縦断面図である。

前記接着層５としては未硬化のエポキシ樹脂含浸のガラ
スクロス又は耐熱性の接着シート又は液状の樹脂などで
あり，接着性，耐熱性，耐久性などの諸特性が高い接着
層が好ましい。

第２図の（ｃ）は，少なくとも前記積層基板の貫通孔３
を含む基板表面に，第１回目の金属メッキ被膜７を形成
した縦断面図である。該貫通孔３の壁面，及び両プリン
ト配線用基板1,4の表面に形成された金属メッキ被膜７
は湿気の透過を防ぎ，熱放散性を向上させるものであ
る。

第２図の（ｄ）は，前記プリント配線用基板１の裏面側
より，凹部８が形成されるように，接着層５を介して放
熱用金属板９を貼着した状態の縦断面図である。

前記放熱用金属板９としては，銅，銅系合金，鉄，鉄系
合金，アルミニウム，アルミニウム系合金など，比較的
熱伝導率が大きいものを用いる。金属板の大きさ，厚さ
は特に限定されるものではないが，板厚が厚くて表面積
が大きい方が，熱放散性を向上する上で有利である。

前記放熱用金属板を装着する位置を決める方法として
は，第３図の（ａ），（ｂ）に示すように，第２のプリ
ント配線用基板の第２貫通孔６の平面形状を，辺又はコ
ーナー部の少なくとも２箇所が変形されている基板を用
いる場合がある。或いは，第３図の（ｃ），（ｄ）のよ
うに，前記放熱用金属板９の平面形状の辺又はコーナー
部の少なくとも２箇所を変形させておき，これにより放
熱用金属板の位置を決める方法がある。

そして，上記の辺或いはコーナー部の変形部分におい
て，放熱用金属板９の側壁と第２貫通孔６の側壁との間
には，特に間隙の小さい側壁近接部分が形成される。

前記第２図の（ｅ）は，前記凹部８と，前記放熱用金属
板９と，第１及び第２のプリント配線用基板1,4の表面
に金属メッキ被膜10を形成して，プリント配線用基板1,
4と放熱用金属板８とを一体化した状態の縦断面図であ
る。

該金属メッキ被膜10は，プリント配線用基板１と前記放
熱用金属板９の間の接着層５に対して，水の浸入を遮断
し電子部品搭載部への水の浸入を防ぐ効果がある。ま
た，放熱用金属板９と，プリント配線用基板の表面の銅
箔２とが金属メッキ被膜7,10によって一体化されること
により，電子部品からの発熱が放熱用金属板から銅箔へ
速やかに伝導し，外部へ放散するため，熱放散効果が向
上する利点がある。

第２図の（ｆ）は，本発明による電子部品搭載用基板に
半導体素子12を実装しワイヤーボンディングにより結線
し，半導体素子及びその周辺部を封止樹脂14にて封止し
た状態の縦断面図である。封止樹脂としては，エポキシ
樹脂，シリコーン樹脂などがある。また，符号15は封止
樹脂の流出防止用の堰枠である。

このようにして製造された本発明の電子部品搭載用基板
は，第１図の縦断面図に示す特徴を有している。その特
徴は，有機系樹脂素材の片面銅被膜プリント配線用基板
１の表面側には，導体回路と電子部品を搭載すべき凹部
８を有し，該凹部８は基板裏面側にある放熱用金属板９
と接触する第２の金属メッキ被膜10とを有する。

また，第１のプリント配線用基板１の裏面側には，貫通
孔６が予め形成されたプリント配線用基板４が積層形成
されている。また，第１の金属メッキ被膜７を形成した
後に，プリント配線用基板１の裏面側より貫通孔３を塞
ぐように，放熱用金属板９が貼着されている。

そのため，第１のプリント配線用基板１と放熱用金属板
９との間には金属メッキ被膜７が存在している。そのた
め，この部分からの湿気浸入を完全に防止できる。

第４図は，本発明のプラグインパッケージ基板の斜視図
である。このものは，前記電子部品搭載用基板の外周部
に設けられたスルーホール16に，多数の導体ピン18が周
列状に配設されている。斜線部に示すように，前記基板
外周部及びスルーホール16の上には，熱硬化性樹脂シー
ト17が貼着されている。これはスルーホールを完全に被
覆するためである。

上記実施例より知られるごとく，本例においては，放熱
用金属板９を接合する前に，上記第１回目の金属メッキ
被膜７を形成している。そのため，第１貫通孔3,第２貫
通孔６の孔表面，及び第1,第２のプリント配線用基板1,
4の外表面の全てに金属メッキ被膜７が形成される。

そして，ここに注目すべきことは，金属メッキ被膜７は
放熱用金属板９を接合する前に形成するため，メッキ表
面が広く，良好なメッキ状態を得ることができる。即
ち，第１回目の金属メッキ被膜７の形成時には，放熱用
金属板９と貫通孔６との間には，狭い側壁近接部分が存
在していない。そのため，メッキ不良が生じない。

また，放熱用金属板９の接合後に，再び第２回目の金属
メッキ被膜10を形成する。そのため，例え第１回目の金
属メッキ被膜７に若干のピンホールが生じていても，そ
れらは上記金属メッキ被膜10によって完全に塞がれ，ピ
ンホールは残存しない。

また，放熱用金属板９の接合後には上記側壁近接部分が
形成されるが，第２回目の金属メッキ被膜10がこの側壁
近接部分においてメッキ不良を生じても，側壁近接部分
の内部，即ち第１のプリント配線用基板１の裏面側には
既に第１回目の良好な第１回目の金属メッキ被膜７が形
成されている。

そのため，側壁近接部分からの湿気浸入も完全に阻止で
きる。また，第１回目の金属メッキ被膜７の上に放熱用
金属板を接合しているので熱放散性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる実施例の電子部品搭載用基板の
縦断面図，第２図は電子部品搭載用基板の製造方法のフ
ローシートを示す該基板の縦断面図，第３図は第２のプ
リント配線用基板における第２の貫通孔に放熱用金属板
を装着する場合の位置合せ状態を示す平面図，第４図は
本発明のプラグインパッケージ基板の斜視図，第５図は
従来の電子部品搭載用基板の縦断面図である。 1,4……プリント配線用基板， ２……銅箔， 3,6……貫通孔， ５……接着層， ７……第１回目の金属メッキ被膜， ８……凹部（電子部品搭載用凹部）， ９……放熱用金属板， 10……第２回目の金属メッキ被膜， 11……ソルダーレジストマスク， 12……半導体素子， 13……ボンディングワイヤー， 14……封止樹脂， 15……樹脂封止枠， 16……スルーホール， 17……熱硬化性樹脂シート， 18……導体ピン，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）有機系樹脂素材から成る第１のプリ
   ント配線用基板１における電子部品を搭載すべき箇所に
   第１の貫通孔３を形成する工程と， （ｂ）上記第１のプリント配線用基板１の裏面側より，
   上記第１の貫通孔３の開孔部より大きな第２の貫通孔６
   を有する有機系樹脂素材から成る第２のプリント配線用
   基板４を両貫通孔3,6が対応するよう接着層５を介して
   接合する工程と， （ｃ）上記第１の貫通孔３及びこれより大きな第２の貫
   通孔６の両者の孔表面を含む基板表面に第１回目の金属
   メッキ被膜７を形成する工程と， （ｄ）上記第２の貫通孔６の内部における上記第１のプ
   リント配線用基板１の裏面側より上記第１の貫通孔３が
   塞がり，第１のプリント配線用基板１の表面側で電子部
   品搭載用の凹部８が形成されるように，接着層５を介し
   て上記第１回目の金属メッキ被膜７の上に放熱用金属板
   ９を接合する工程と， （ｅ）上記凹部８を含む両プリント配線用基板1,4の表
   面及び放熱用金属板９の表面に第２回目の金属メッキ被
   膜10を形成する工程とから成る電子部品搭載用基板の製
   造方法。