JPH10107395A

JPH10107395A - 回路基板とその製造方法

Info

Publication number: JPH10107395A
Application number: JP27897196A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hattori; 昌之服部; Masayuki Fujimoto; 正之藤本
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】細密な回路パターンの形成を可能にすると共
に、回路パターン上に半導体フリップチップ等の回路部
品をボンディングすることができ、しかも回路パターン
間の膜厚にばらつきが生じることなく、確実にボンディ
ングすることを可能とする。【解決手段】非酸化雰囲気中において、導体の化合物
からなるセラミック基板１の表面を所定のパターンで走
査しながらレーザ光を照射し、レーザ光の照射部分を還
元して導体を析出させ、この導体からなる表面パターン
２を形成する。その後、この表面パターン２の上にメッ
キを施し、メッキ膜からなるメッキ膜パターン３を形成
する。回路パターンは、これら表面パターン２とメッキ
膜パターンにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁基板の表面に
回路パターンを形成した回路基板とその製造方法に関
し、特に、非酸化雰囲気中でセラミック基板の表面を所
定のパターンで走査しながらレーザを照射し、還元して
導体を析出し、この導体からなる回路パターンを形成し
た回路基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の回路基板は、例えば特開昭６３
−８１９９７号公報により既に知られている。この回路
基板は、酸素の希薄な非酸化雰囲気中で窒化アルミニウ
ム等のセラミックからなる絶縁基板の表面に所定のパタ
ーンに従って走査しながら、ＹＡＧレーザ発信器等から
レーザ光を照射し、これによってセラミック基板の表面
を一部還元して導体を析出させ、所定のパターンに従っ
てこの導体からなる回路パターンを形成するものであ
る。

【０００３】例えば、セラミック基板が窒化アルミニウ
ムである場合、前記のようにして形成された回路パター
ンは、極めて薄く且つ細い金属アルミニウムからなる。
そのため、前記回路パターンに半導体部品や抵抗、コン
デンサ等の受動部品を搭載しして半田付けすることはで
きない。そこで、例えば特開平３−２９１２７号公報に
示されたように、前記のようにして還元することにより
形成された導体の上に、さらに導電ペーストを印刷し、
回路パターンを形成して回路基板を製造する手段が提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
記のような従来の回路基板の製造方法では、既に形成さ
れた細い導体パターン上に導電ペーストを印刷するた
め、印刷ズレや滲み等により、隣接する回路パターンと
導通し、ショートするというトラブルが発生しやすい。
このため、導電ペーストの印刷により形成する回路パタ
ーンのパターン間隔は７５μｍが限度となり、それ以下
の細密な回路パターンの形成は困難であった。

【０００５】さらに、回路パターンの線幅を細かくする
と、その上に所要の厚みの導体膜が形成されないため、
幅の広い回路パターンと幅の狭い回路パターンとの導体
膜の厚さに大きな差が生じる。このため例えば、半導体
のフリップチップを面実装し、その金属バンプを回路パ
ターンの一部を構成するランド電極にフェイスボンディ
ングするとき、一部のランド電極にフリップチップの金
属バンプが接触せずに、ボンディングできないことがあ
る。

【０００６】本発明では、このような従来の回路基板と
その製造方法における課題に鑑み、細密な回路パターン
の形成が可能であると共に、回路パターン上に半導体フ
リップチップ等の回路部品をボンディングすることがで
き、しかも回路パターン間の膜厚にばらつきが生じるこ
となく、確実にボンディングすることが可能な回路基板
とその製造方法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】本発明では、前記の目的
を達成するため、所定のパターンに従ってセラミック基
板１の表面を還元して導体を析出させた後、この導体部
分の表面にメッキを施し、前記導体とその上のメッキ膜
とにより回路パターンを構成するようにしたものであ
る。

【０００８】すなわち、本発明による回路基板は、導体
の化合物からなるセラミック基板１と、このセラミック
基板１の表面に形成された回路パターンとを有し、この
回路パターンが、所定のパターンに従ってセラミック基
板１を還元することにより析出した導体からなる表面パ
ターン２と、この表面パターン２の上に形成されたメッ
キ膜からなるメッキ膜パターン３とにより形成されてい
ることを特徴とする。このような回路基板では、そのセ
ラミック基板１に形成された回路パターンの一部を構成
するランド電極３ａ上に、半導体フリップチップ４が面
実装される。

【０００９】さらに、このような回路基板を製造する方
法は、非酸化雰囲気中において、セラミック基板１の表
面を所定のパターンで走査しながらレーザ光を照射し、
レーザ光の照射部分を還元して導体を析出させ、この導
体からなる表面パターン２を形成する工程と、この表面
パターン２の上にメッキを施し、メッキ膜からなるメッ
キ膜パターン３を形成する工程とを有することを特徴と
する。

【００１０】このような回路基板とその製造方法では、
セラミック基板１の表面の一部を還元して析出させた導
体からなる表面パターン２の上に、半田付け性の良好な
メッキを施し、半田付け性を改善することができるた
め、回路部品のボンディングが容易に行える。そして、
メッキ膜パターン３は、表面パターン２の部分に全体が
均一の厚さに形成できるため、半導体フリップチップ４
の全ての金属バンプ５が回路パターンの一部であるラン
ド電極３ａに確実に接触し、それらを確実にボンディン
グすることができる。

【００１１】セラミック基板１としては、熱伝導率が高
く、しかも還元により表面に導体を析出させやすい導体
の窒化物からなるものが最も適当である。また、析出し
た導体が表面パターン２として、その連続性を確保する
ためには、セラミック基板１の回路パターンを形成する
側の表面粗さＲmax 表面の最大高さと最小低さの差が
１．６μｍ以下であることが好ましい。セラミック基板
１の表面に導体を析出させて、表面パターン２を形成す
るための前記レーザ光としては、波長が短いエキシマレ
ーザまたはＹＡＧレーザの４次高調波が好ましい。これ
らのレーザ光を使用することにより、細密な表面パター
ン２の形成が可能となり、その高密度化、高精度化が可
能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１と図２に、本発明による回路基板を製造する例が模
式的に示してある。まず、図１（ａ）及び図２（ａ）に
示すように、セラミック基板１を用意する。このセラミ
ック基板１は、導体の化合物、具体的には窒化物、炭化
物或いは酸化物であり、絶縁性を有する。特に、窒化ア
ルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等が好適で
ある。このうち、窒化アルミニウムと炭化珪素は、熱伝
導率が高いため、放熱性が良好で、例えば発熱性を有す
る半導体を実装するのに都合がよい。また、窒化アルミ
ニウムと窒化珪素等の窒化物は、後述するレーザ光の照
射による還元工程において表面に導体が析出しやすい。

【００１３】次に、このセラミック基板１を非酸化雰囲
気中において、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すよう
に、所定のパターンに従いレーザ光を走査しながら照射
する。これにより、セラミック基板１の表面の一部を還
元し、そこに金属や珪素等の導体を析出させて、表面パ
ターン２を形成する。この表面パターン２は、極めて薄
く且つ幅が狭いため、セラミック基板１の表面粗さが大
きいと、表面パターン２の連続性を保つことが難しいこ
ともある。そのため、前記セラミック基板１の回路パタ
ーンを形成する側の表面粗さＲmax は、１．６μｍ以下
であることが好ましい。

【００１４】ここでいう非酸化雰囲気とは、真空中或い
は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス中、さらに
は不活性ガスに少量の水素ガスを含ませたガス中等、酸
素分子の希薄な雰囲気或いは還元雰囲気をいう。レーザ
光を発生するレーザ発信器としては、ＹＡＧレーザ、エ
キシマレーザ、ＹＡＧレーザの第４高調波等が使用でき
る。特に、波長が短いエキシマレーザまたはＹＡＧレー
ザの４次高調波が好ましく、これらのレーザ光を使用す
ることにより、細密な表面パターン２の形成が可能であ
る。

【００１５】ＹＡＧレーザによるレーザ光の照射条件
は、例えば、発信周波数１〜５ｋＨｚ、バイトサイズ１
〜１０μｍ、レーザ光の加工面パワー０．５〜３Ｗ、走
査速度１〜５０ｍｍ／ｓｅｃ、集光ビーム径５０〜５０
０μｍ、パルス幅１００ｎｓである。エキシマレーザに
よるレーザ光の照射条件は、例えば、発信周波数１〜５
００ｋＨｚ、レーザ光の加工面パワー０．５〜３Ｗ、走
査速度０．１〜５ｍｍ／ｓｅｃ、集光ビーム径５〜３０
μｍ、パルス幅１２〜２０ｎｓである。ＹＡＧレーザの
第４高調波によるレーザ光の照射条件は、例えば、発信
周波数１〜５０ｋＨｚ、バイトサイズ１〜５００μｍ、
レーザ光の加工面パワー０．０１〜０．５Ｗ、走査速度
１〜５００ｍｍ／ｓｅｃ、集光ビーム径１０〜１００μ
ｍ、パルス幅１０〜１０００ｎｓである。

【００１６】次に、表面に析出した導体からなる表面パ
ターン２が形成されたセラミック基板１をメッキ浴に入
れ、前記表面パターン２の上にメッキを施す。これによ
り、図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、前記表面
パターン２の上にメッキ膜からなるメッキ膜パターン３
が形成される。回路パターンは、これら表面パターン２
とメッキ膜パターン３とにより構成され、これにより回
路部品を搭載してない前の状態の回路基板が完成する。

【００１７】このメッキは無電解メッキ法でも電解メッ
キ法でも、何れであってもよい。例えば、無電解メッキ
を行うときは、金、銅、ニッケル等のメッキ浴により、
温度６０〜９０℃にて２〜３時間のメッキ処理を行う。
これにより、膜厚１０〜１５μｍのメッキ膜パターン３
が形成される。また、電解メッキを行うときは、金、
銅、ニッケル等のメッキ浴により、温度５０〜７０℃、
電流密度２〜１０Ａ／ｄｍ² にて３分〜１時間のメッキ
処理を行う。これにより、膜厚１０〜１５μｍのメッキ
膜パターン３が形成される。

【００１８】メッキ膜パターン３は、複数回のメッキに
より形成してもよい。例えば、表面パターン２の上にニ
ッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ膜の上
に錫メッキや半田メッキを施すことにより、半田付け性
が改善される。このような錫メッキや半田メッキは、回
路パターンの一部、例えば回路部品の端子を半田付けす
るランド電極にのみ行うため、他の回路パターンに樹脂
膜のメッキレジストをコーティングしてから行ってもよ
い。

【００１９】次に、このセラミック基板１の回路パター
ンの一部、例えば、ランド電極の上に回路部品を搭載
し、その端子をランド電極にボンディングする。例え
ば、図３は、半導体フリップチップ４が面実装されてい
る状態である。すなわち、セラミック基板１の上のメッ
キ膜パターン３の一部であるランド電極３ａの上に半導
体フリップチップ４が搭載され、その半導体フリップチ
ップ４のランド電極３ａ上に対応する金属バンプ５が載
せられる。そしてこの状態で、半導体フリップチップ４
に超音波振動を加えながら、熱圧着し、ボンディングす
る。例えば、メッキ膜パターン３が金メッキからなり、
金属バンプ５が金バンプからなる場合、温度３５０℃、
１つの金属バンプ５当たりの荷重１００ｇにて、５秒で
ボンディングされる。

【００２０】前記のように、表面パターン２は、薄く且
つ幅の狭いものであり、高精度で形成することができ
る。さらに、その上のメッキ膜パターン１３も、細密な
パターン形成に適している。従って、回路パターンを高
細密、高精度で形成することができる。しかも、メッキ
膜パターン１３は、その幅等の平面寸法の違いに係わら
ず、セラミック基板１の表面全体にわたって均一な膜厚
で形成できるので、その上に搭載される回路部品を確実
にボンディングすることができる。

【００２１】なお、前述の例では、半導体フリップチッ
プ４のフェイスボンディングを例にとって回路部品のボ
ンディングを説明したが、セラミック基板１の上には、
半導体部品がワイヤーボンディングされたり、チップ抵
抗器やチップコンデンサ等が半田付けされる等、様々な
ボンディング手段で回路部品が搭載され、ハイブリッド
モジュールが構成されることは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、セ
ラミック基板１上に細密な回路パターンを形成すること
ができると共に、回路パターン上に半導体フリップチッ
プ４等の回路部品をボンディングすることができる。し
かも回路パターン間の膜厚にばらつきが生じることな
く、確実にボンディングすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回路基板の製造方法の例を示す各
工程でのセラミック基板の状態を示す斜視図である。

【図２】同回路基板の製造方法の例を示す各工程でのセ
ラミック基板の状態を示す要部縦断側面図である。

【図３】本発明による回路基板の例を示すセラミック基
板上に回路部品を実装した状態の要部側面図である。

【符号の説明】

１…セラミック基板２…表面パターン３…メッキ膜パターン４…半導体フリップチップ５…金属バンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体の化合物からなるセラミック基板
（１）と、このセラミック基板（１）の表面に形成され
た回路パターンとを有する回路基板において、前記回路
パターンが、所定のパターンに従ってセラミック基板
（１）を還元することにより析出した導体からなる表面
パターン（２）と、この表面パターン（２）の上に形成
されたメッキ膜からなるメッキ膜パターン（３）とによ
り形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】前記セラミック基板（１）に形成された
回路パターンの一部を構成するランド電極（３ａ）上
に、半導体フリップチップ（４）がフェイスボンディン
グされていることを特徴とする請求項１に記載の回路基
板。
【請求項３】導体の化合物からなるセラミック基板
（１）の表面に回路パターンを形成して回路基板を製造
する方法において、非酸化雰囲気中において、セラミッ
ク基板（１）の表面を所定のパターンで走査しながらレ
ーザ光を照射し、レーザ光の照射部分を還元して導体を
析出させ、この導体からなる表面パターン（２）を形成
する工程と、この表面パターン（２）の上にメッキを施
してメッキ膜からなるメッキ膜パターン（３）を形成す
る工程を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項４】セラミック基板（１）が導体の窒化物か
らなることを特徴とする請求項３に記載の回路基板の製
造方法。
【請求項５】セラミック基板（１）の回路パターンを
形成する側の表面粗さＲmax が１．６μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項３または４に記載の回路基板の製
造方法。
【請求項６】レーザ光はエキシマレーザまたはＹＡＧ
レーザの４次高調波であることを特徴とする請求項３〜
５の何れかに記載の回路基板。