回路基板およびその製造方法、回路装置およびその製造方法
【課題】アルマイト膜に発生するクラックによる耐湿性の劣化が抑制された回路基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】回路基板１０は、金属基板１１と、金属基板１１の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａ（非有機性絶縁膜）と、金属基板１１の下面を被覆する第２アルマイト膜１２Ｂと、第１アルマイト膜１２Ａが成膜された金属基板１１の上面を被覆する樹脂層１８と、樹脂層１８の上面に形成された所定形状の導電パターン１３とを備えている。更に本発明の回路基板１０では、第１アルマイト膜１２Ａに形成されるクラック２０に、樹脂層１８の一部を充填することにより、クラック２０を経路して水部が外部から侵入することを防止している。
【解決手段】回路基板１０は、金属基板１１と、金属基板１１の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａ（非有機性絶縁膜）と、金属基板１１の下面を被覆する第２アルマイト膜１２Ｂと、第１アルマイト膜１２Ａが成膜された金属基板１１の上面を被覆する樹脂層１８と、樹脂層１８の上面に形成された所定形状の導電パターン１３とを備えている。更に本発明の回路基板１０では、第１アルマイト膜１２Ａに形成されるクラック２０に、樹脂層１８の一部を充填することにより、クラック２０を経路して水部が外部から侵入することを防止している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルマイト膜により主面が被覆された回路基板およびその製造方法に関する。更に本発明は、この回路基板の上面に回路素子が配置された回路装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８を参照して、背景技術の混成集積回路装置１００の構成を説明する（下記特許文献１を参照）。矩形の基板１０１の表面および下面には、アルマイト膜１０６が形成されている。そして、基板１０１の表面に形成されたアルマイト膜１０６は、絶縁層１０２により被覆されている。絶縁層１０２の表面には、所望の電気回路が形成されるように導電パターン１０３が形成されている。導電パターン１０３の所定の箇所に回路素子１０５が固着されることで、所定の電気回路が形成される。ここでは、回路素子として半導体素子およびチップ素子が、導電パターン１０３に接続されている。リード１０４は、基板１０１の周辺部に形成された導電パターン１０３に接続され、外部端子として機能している。封止樹脂１０３は、基板１０１の表面に形成された電気回路を封止する機能を有する。
【０００３】
基板１０１の材料がアルミニウムの場合は、Ａｌ２Ｏ３から成るアルマイト膜が基板１０１の両主面に形成される。アルマイト膜１０６の厚みは、例えば２０μｍ程度である。
【０００４】
アルマイト膜１０６で基板１０１の上面を被覆することにより、アルマイト膜１０６の上面の微細な凹凸に、絶縁層１０２の樹脂成分が嵌合することとなり、絶縁層１０２と基板１０１との密着強度が実現される。更に、アルマイト膜１０６は基板１０１の素材であるアルミニウムよりも堅いので、基板１０１の下面をアルマイト膜１０６で被覆することにより、製造工程の途中段階に於いて、基板１０１の下面にキズがつくことが抑制される。更には、ウェットエッチングにより導電パターン１０３をパターニングする際には、基板１０１全体が、ウェットエッチングで使用されるエッチャントに浸漬されるが、アルマイト膜１０６で基板１０１を被覆することにより、エッチャントにより基板１０１が浸食されることが抑制される。
【０００５】
図９を参照して、上記したアルマイト膜の生成方法を説明する。先ず、反応槽１２０に貯留された溶液１２２に、アルミニウムから成る金属基板１０１を浸漬させる。そして、金属基板１１を挟むように配置された２つの電極１２１Ａおよび電極１２１Ｂに、マイナスの電位を印加する。更に、金属基板１１にはプラスの電位を印加する。このことにより、金属基板１０１に向かって酸素イオンが移動して、両面にＡｌ２Ｏ３から成るアルマイト膜が生成される。
【０００６】
ここでは、金属基板１０１は個々に分割される前の大判サイズであり、例えば１メートル四方の大きさである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１０２６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、混成集積回路装置１００では、アルマイト膜１０６にクラックが発生することで、耐圧が劣化してしまう問題があった。具体的には、図８を参照して、基板１０１は、製造工程の途中段階にて回路装置毎に分離されるが、打ち抜き加工により分割されると、基板１０１の外周部付近に多数のクラックが発生することとなる。このクラックは空洞の状態であるので、クラックを経路として外部から装置内部に容易に水分が侵入する。この様になると、装置内部にてショートが発生してしまう。
【０００９】
更に、アルマイト膜１０６と基板１０１とでは熱膨張係数が大きく異なるので、使用状況下での温度変化が混成集積回路装置５００に作用すると、両者の膨張量が大きく異なり、更に多くのクラックが発生することとなる。この場合に形成されるクラックも空洞の状態であるので、上記した様に外部から内部に水分が侵入する経路となり、耐湿性が劣化してしまう。
【００１０】
更にまた、図９に示すように、１メートル四方の大きさの金属基板１０１に対して、アルマイト膜を形成するための陽極酸化処理を個別に行っていた。このことから、金属基板１０１の交換等に手間がかかり、コスト低減が困難な問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、アルマイト膜に発生するクラックによる耐圧の劣化が抑制された回路基板およびその製造方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、そのような回路基板を備えた回路装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の回路基板は、金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の回路基板の製造方法は、クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、を備え、前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする。
【００１４】
本発明の回路装置は、回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された回路素子とを有し、前記回路基板は、金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の回路装置の製造方法は、クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、前記導電パターンに回路素子を電気的に接続する工程と、を備え、前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属基板の表面を被覆する非有機性絶縁膜（アルマイト膜）に発生したクラックに樹脂層の一部が充填されている。従って、このクラックを経路として外部から内部に水分が進入することが抑制され、侵入した水分に起因したショートが抑制される。
【００１７】
更に、本発明によれば、ボンディング等の加熱工程を行う前に、予め非有機性絶縁膜にクラックを発生させているので、後の加熱工程にて新たにクラックが発生することが抑制されている。樹脂層を形成した後に非有機性絶縁膜に発生したクラックは空洞状態となり、水分の経路となるが、本形態ではこのクラックの発生が抑制されているので、空洞状態のクラックに起因したショートが抑制される。
【００１８】
更にまた、本発明では、長尺の大判基板を溶液中で移動させつつ陽極酸化処理を行うことで非有機性絶縁膜を成膜している。従って、板状の金属基板に対して個別に陽極酸化処理を施していた背景技術と比較すると、一括して陽極酸化処理を行えるので、製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の回路基板を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は拡大断面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図２】本発明の混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はアルマイト膜が成膜される前の大判基板３４を示す断面図であり、（Ｃ）はアルマイト膜が成膜された後の大判基板３４を示す断面図である。
【図４】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はクラックが形成された大判基板３４を示す斜視図であり、（Ｃ）はクラックを示す断面図である。
【図５】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は拡大して示す斜視図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図６】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図８】背景技術の混成集積回路装置を示す断面図である。
【図９】背景技術の混成集積回路装置の製造方法に於いて、金属基板の主面にアルマイト膜を成膜する方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照して、本形態の回路基板１０の構成を説明する。
【００２１】
図１（Ａ）を参照して、回路基板１０は、金属基板１１と、金属基板１１の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａ（非有機性絶縁膜）と、金属基板１１の下面を被覆する第２アルマイト膜１２Ｂと、第１アルマイト膜１２Ａが成膜された金属基板１１の上面を被覆する樹脂層１８と、樹脂層１８の上面に形成された所定形状の導電パターン１３とを備えている。
【００２２】
金属基板１１は、アルミニウムを主材料とする基板であり、その厚みは例えば１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下（例えば１．５ｍｍ）である。金属基板１１の側面の形状は、製造方法により異なる。打ち抜き加工により金属基板１１が大判基板から分離される場合は、金属基板１１の側面は上面に対して垂直な面となる。また、後述するようにＶ字型の溝を設けた箇所にて、大判基板から金属基板１１が分離される場合は、金属基板１１の側面は図１（Ａ）に示すような傾斜面となる。即ち、金属基板１１の側面は、第１の傾斜部Ｓ１と第２の傾斜部Ｓ２とから成り、外側に突出している。
【００２３】
第１アルマイト膜１２Ａは、金属基板１１の上面全域を覆うように形成されている。具体的には、第１アルマイト膜１２ＡはＡｌ２Ｏ３を含み、厚みは例えば１μｍ以上１０μｍ以下である。金属基板１１の表面に第１アルマイト膜１２Ａを形成することにより、樹脂層１８の密着性を向上させることができる。即ち、第１アルマイト膜１２Ａの上面は金属基板１１よりも粗い面であり、第１アルマイト膜１２Ａの上面に設けられた凹凸に樹脂層１８が良好に嵌合し、この結果として樹脂層１８と金属基板１１との密着強度が向上される。本形態の第１アルマイト膜１２Ａにはクラックが発生しているが、このクラックは図１（Ｂ）を参照して後述する。
【００２４】
第２アルマイト膜１２Ｂは、金属基板１１の下面全域を覆うように形成されている。第２アルマイト膜１２Ｂの組成および厚みは、第１アルマイト膜１２Ａと同様でよい。第２アルマイト膜１２Ｂは、製造工程にて、金属基板１１の下面を機械的に保護する役割を有する。更に、第２アルマイト膜１２Ｂは、ウェットエッチングにより導電パターン１３をパターニングする工程にて、金属基板１１の下面をエッチャントから保護する役割を有する。
【００２５】
上記した各アルマイト膜は、最下層の２００Å程度の厚み部分がＡｌ２Ｏ３の組成を有する。そして、その上層に、アルミを含む水酸化物（ＡｌＯＨ２）から成る柱状結晶が形成される。この柱状結晶は、ポーラスに形成される。
【００２６】
樹脂層１８は、第１アルマイト膜１２Ａを覆うように形成され、導電パターン１３と金属基板１１とを絶縁させる働きを有する。樹脂層１８は、Ａｌ２Ｏ３等のフィラーが高充填されたエポキシ樹脂等から成る。フィラーを含むことにより、樹脂層１８の熱抵抗が低減され、回路基板１０に実装される素子から発生した熱を、樹脂層１８を経由して良好に金属基板１１に伝導される。樹脂層１８の厚みＬ１（図１（Ｂ）参照）は例えば５０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００２７】
導電パターン１３は、厚みが例えば５０μｍ程度の銅等の金属から成る金属箔をエッチング加工することにより形成されている。導電パターン１３は、半導体素子等の回路素子やリードが固着されるパッドや、このパッド同士を接続する配線部等から構成される。また、ここでは１層のみの導電パターン１３が図示されているが、樹脂層１８を介して導電パターン１３が多層に積層されても良い。
【００２８】
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１１の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａにはクラック２０が発生している。このクラック２０は、後述するように金属基板１１を機械的に加工することにより設けられても良いし、金属基板１１を加熱することにより設けても良い。
【００２９】
具体的には、第１アルマイト膜１２Ａの厚みＬ２が１μｍ以上１０μｍ以下の場合、クラック２０の幅Ｌ３は１．０μｍ以上２．０μｍ以下である。また、クラック２０の深さとしては、上面から発生したクラック２０が第１アルマイト膜１２Ａの途中にて終端する形状でも良いし、第１アルマイト膜１２Ａを厚み方向に貫通しても良い。図では、クラック２０の断面形状はＶ字型を呈しているが、矩形形状等の他の形状でも良い。
【００３０】
クラック２０には、樹脂層１８が充填されている。この場合、樹脂層１８を構成する樹脂成分のみがクラック２０に充填されても良いし、樹脂成分と共にフィラーも充填されても良い。また、充填される構造としては、樹脂層１８によりクラック２０が完全に充填されても良いし、若干のボイドを残して充填されても良い。この様な構造は、クラック２０が発生している第１アルマイト膜１２Ａが設けられた金属基板１１の上面を、液状または半固形状の樹脂層１８で被覆することにより実現される。
【００３１】
この様にクラック２０に樹脂層１８が充填されることにより、背景技術では空洞状態であったクラック２０が樹脂層１８により実質的に塞がれるので、クラック２０を経由して外部から内部に水分が進入することが防止される。
【００３２】
更に、クラック２０に樹脂層１８が充填される分、第１アルマイト膜１２Ａと樹脂層１８との接触面積が大きくなるので、樹脂層１８と第１アルマイト膜１２Ａとの界面の熱抵抗が低減される。
【００３３】
また、金属基板１１の下面を被覆する第２アルマイト膜１２Ｂに関しても、第１アルマイト膜１２Ａと同様に、クラックが発生している。第２アルマイト膜１２Ｂにクラックが発生することにより、第２アルマイト膜１２Ｂと外気との接触面積が大きくなるので、この第２アルマイト膜１２Ｂを経由した放熱が良好となる。
【００３４】
図１（Ｃ）は、樹脂層１８および導電パターン１３が省かれた状態の回路基板１０を示す斜視図である。この図を参照して、第１アルマイト膜１２Ａに設けられるクラック２０は、金属基板１１の第１側辺１１Ａから対向する第２側辺１１Ｂに渡り連続して設けられている。クラック２０がこの様に一方方向に伸びる原因は、図４（Ａ）に示す細長いローラー４０にて押圧する平坦化加工を行うからである。従って、クラック２０が伸びる方向は、ローラー４０の軸方向と一致している。
【００３５】
ここでは、大部分のクラック２０は、第１側辺１１Ａから第２側辺１１Ｂに到るまで形成されているが、他の方向にクラック２０が設けられても良い。具体的には、クラック２０は、第１側辺１１Ａまたは第２側辺１１Ｂから第３側辺１１Ｃに到るまで形成されても良いし、第１側辺１１Ａまたは第２側辺１１Ｂから第４側辺１１Ｄに到るまで形成されても良い。更には、第３側辺１１Ｃから第４側辺１１Ｄに到るまでクラック２０が形成されても良い。
【００３６】
図２を参照して、上記した構成の回路基板１０が採用された回路装置である混成集積回路装置５０の構成を説明する。
【００３７】
混成集積回路装置５０は、上面に導電パターン１３が設けられた回路基板１０と、導電パターン１３に電気的に接続された半導体素子１５Ａ等の回路素子と、導電パターン１３に固着されて外部に導出するリード１９と、これらを一体的に被覆する封止樹脂１４とを備えている。
【００３８】
半導体素子１５Ａおよびチップ素子１５Ｂの回路素子は、導電パターン１３の所定の箇所に固着されている。
【００３９】
半導体素子１５Ａとしては、トランジスタ（バイポーラ・トランジスタ、パワーＭＯＳ、ＩＧＢＴ等）、ＬＳＩチップ、ダイオード等が採用される。ここでは、半導体素子１５Ａと導電パターン１３とは、金属細線１７を介して接続される。更にまた、半導体素子１５Ａからの発熱が多量な場合は、半導体素子１５Ａと導電パターン１３との間に、銅などの金属片から成るヒートシンク１６を介在させても良い。
【００４０】
チップ素子１５Ｂとしては、チップ抵抗、チップコンデンサ、インダクタンス、サーミスタ、アンテナ、発振器など、両端に電極部を有する素子が採用される。更にまた、樹脂封止型のパッケージ等も、回路素子として導電パターン１３に固着することができる。
【００４１】
リード１９は、金属基板１１の周辺部に設けられた導電パターン１３から成るパッドに固着され、外部との入力・出力を行う働きを有する。ここでは、一つの側辺に多数個のリード１９が固着されている。尚、リード１９は金属基板１１の４辺から導出させることも可能であり、対向する２辺から導出させることも可能である。
【００４２】
封止樹脂１４は、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドにより形成され、回路基板１０の下面も含めた全体を封止している。この構造により、回路基板１０が外部に露出しないので、装置全体の耐湿性および耐圧性を向上させることができる。また、回路基板１０の下面を封止樹脂１４から外部に露出させると、露出する回路基板１０により放熱性が向上される。更に、従来から用いられているケースを用いた封止構造でも良い。
【００４３】
図３から図７を参照して、上記した構成の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を説明する。
【００４４】
図３を参照して、先ず、アルミニウムから成る長尺の大判基板３４の主面に、アルマイト膜（非有機性絶縁膜）を成膜する。図３（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図３（Ｂ）はアルマイト膜を成膜する前の状態の大判基板３４を示す断面図であり、図３（Ｃ）はアルマイト膜を成膜した後の大判基板３４を示す断面図である。
【００４５】
図３（Ａ）を参照して、大判基板３４は、厚みが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のアルミニウムから成る金属基板である。大判基板３４の平面視でのサイズは、例えば、幅が１ｍ程度であり、長さが数十メートル程度である。
【００４６】
本工程では、大判基板３４をコイル３８として巻き取りつつ、陽極酸化処理によるアルマイト膜の成膜を行っている。この巻き取りは、大判基板３４を製造する工場から、大判基板３４を加工して回路基板や混成集積回路装置を製造する工場に、効率的に基板を輸送するために行われる。
【００４７】
具体的には、コイル３８として巻き取られる大判基板３４が通過する経路には、反応槽３０が配置されている。反応槽３０には、硼酸アンモニウム等を含む溶液３６が貯留されており、この溶液３６にはマイナスの電圧が印加される電極３２が浸漬されている。そして、大判基板３４にはプラスの電圧が印加されている。
【００４８】
このことにより、溶液３６の内部を大判基板３４が通過するときに、大判基板３４に向かって酸素イオンが移動して、大判基板３４の両主面にＡｌ２Ｏ３から成るアルマイト膜が生成される。即ち、図３（Ｃ）を参照して、大判基板３４の上面は第１アルマイト膜１２Ａが成膜され、大判基板３４の下面には第２アルマイト膜１２Ｂが成膜される。これらのアルマイト膜の詳細は上記したとおりである。
【００４９】
本工程では、コイル３８として大判基板３４が巻き取られる経路の一部に、陽極酸化用の反応槽３０を設け、この反応槽３０に大判基板３４を通過させることにより、大判基板３４の両主面に第１アルマイト膜１２Ａおよび第２アルマイト膜１２Ｂを成膜させている。即ち、大判基板３４を巻き取る工程の一部に、アルマイト膜を成膜させる工程が含まれている。従って、背景技術のように、アルマイト膜を成膜するのみの工程が省かれるので、その分製造コストが低減される。また、本工程にて形成されるアルマイト膜には、コイルとして巻き取られる際にクラックが発生する場合がある。
【００５０】
図４を参照して次に、大判基板３４を被覆するアルマイト膜にクラックを発生させる。図４（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図４（Ｂ）は本工程を経た大判基板３４を示す斜視図であり、図４（Ｃ）は形成されるクラック２０を示す図である。尚、本工程以降の工程は、大判基板３４から混成集積回路装置を製造する工場にて行われる。
【００５１】
本工程では、コイル３８の状態で湾曲している大判基板３４を平坦化加工し、この平坦化加工によりアルマイトにクラックを発生させている。
【００５２】
図４（Ａ）を参照して、コイル３８の状態で巻かれている大判基板３４は湾曲しており、このままでは回路基板の材料として用いられないので、平坦化加工する必要がある。ここでは、回転する多数個のローラー４０にて、上下両方向から押圧力を加えつつ、コイル３８から大判基板３４を紙面上にて左方向に引き出すことで、大判基板３４を平坦化している。
【００５３】
ローラー４０は、上下両方向から局所的に大判基板３４を押圧するので、ローラー４０の軸方向に沿ってクラック２０が発生する（図４（Ｂ）参照）。即ち、大判基板３４の長手方向の側辺から、対向する長手方向の側辺に到るまで、多数個のクラック２０が発生する。
【００５４】
図４（Ｃ）を参照して、大判基板３４の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａには、Ｖ字状の断面形状を呈するクラック２０が形成されている。このクラック２０の形状は上記した通りである。即ち、クラック２０の深さとしては、上面から発生したクラック２０が第１アルマイト膜１２Ａの途中にて終端しても良いし、第１アルマイト膜１２Ａを厚み方向に貫通しても良い。更に、クラック２０の断面形状は四角形形状等の他の形状でも良い。
【００５５】
同様に、本工程により、大判基板３４の下面を被覆するアルマイト膜にもクラック２０が形成される。
【００５６】
更にまた、上記説明では、ローラー４０を用いた機械的加工によりアルマイト膜にクラックを発生させたが、他の手法によりクラックを発生させても良い。例えば、大判基板３４に対して急激な温度変化を与えると、大判基板３４とアルマイト膜とでは熱膨張係数が大きく異なるので両者の界面に熱応力が発生し、アルマイト膜にクラックを発生させることが出来る。
【００５７】
本工程が終了した後は、導電パターンの製造や回路素子の実装を良好に行うために、シャーリング等の切断手段により大判基板３４は分割される。例えば、大判基板３４は、１メートル四方の中判の金属基板に分割され、この金属基板に対して次工程以降の工程が施される。
【００５８】
図５を参照して、次に、金属基板１１の上面に樹脂層１８および導電パターン１３を形成する。
【００５９】
図５（Ａ）を参照して、本工程では先ず、樹脂層１８が下面に貼着された導電箔４２を、金属基板１１の上面に積層させている。導電箔４２は、圧延加工または電解メッキ処理により形成され、厚みが５０μｍ程度の銅などの金属から成る。樹脂層１８は、粒状のアルミナ等のフィラーが充填されたエポキシ樹脂等から成り、半固形（Ｂステージ）の状態で、導電箔４２の下面に貼着されている。樹脂層１８の厚みは例えば５０μｍ程度である。
【００６０】
ここでは、導電箔４２および樹脂層１８から成る積層シートを、金属基板１１の上面に積層させている。積層させる方法としては、クラック２０が樹脂層１８により良好に充填されるように、真空プレスが採用されても良い。更に、この積層が終了した後は、樹脂層１８を必要に応じて加熱硬化させる。
【００６１】
また、樹脂層１８および導電箔４２を積層させる方法としては、他の方法が採用されても良い。例えば、液状の樹脂層１８を金属基板１１の上面に塗布した後に、この樹脂層１８の上面に導電箔４２を貼着させても良い。
【００６２】
図５（Ｂ）を参照して、樹脂層１８を積層させることにより、第１アルマイト膜１２Ａに形成されたクラック２０には、樹脂層１８が充填される。本工程では、樹脂層１８に含まれるエポキシ樹脂等の樹脂成分は、液状または半固形の状態であるので、樹脂層１８は容易に各クラック２０に充填される。また、樹脂層１８には、微少な粒状のフィラーが添加されているので、フィラーの一部もクラック２０に充填される。
【００６３】
本形態では、第１アルマイト膜１２Ａにクラック２０を発生させた後に、このクラック２０を樹脂層１８で充填している。また、後の工程で金属基板１１が加熱されても、既にクラック２０が発生しているので、金属基板１１とアルマイト膜との熱膨張係数の違いによりクラック２０が発生することは殆ど無い。従って、本形態では、空洞状態のクラック２０が殆ど存在しないので、クラック２０を経由した水分の侵入が抑制されている。
【００６４】
図５（Ｃ）を参照して、次に、ウェットエッチングにより導電箔４２を選択的に除去することにより、導電パターン１３を形成する。本工程では、混成集積回路装置となるユニット２１が複数個配置されているので、ユニット２１毎に同一の形状の導電パターン１３が形成される。
【００６５】
図６（Ａ）を参照して、次に、ユニット２１同士の境界に沿って、金属基板１１の表面および下面に、第１溝２２Ａおよび第２溝２２Ｂを形成する。これらの溝は、刃先の形状がＶ字状のダイシングソーにて、金属基板１１の上面および下面から研削加工を行うことにより形成される。
【００６６】
図６（Ｂ）を参照して、次に、回路素子を導電パターン１３に電気的に接続する。ここでは、半導体素子１５Ａやチップ素子１５Ｂ等の回路素子が、半田等を介して導電パターン１３に固着されている。更に、半導体素子１５Ａの表面の電極は、金属細線を介して導電パターン１３と電気的に接続されている。更に、半導体素子１５Ａは、導電パターン１３に固着されたヒートシンク１６の上面に載置されても良い。
【００６７】
図７を参照して、次に、金属基板１１を分離する工程を説明する。金属基板１１を分離する方法としては、折り曲げによる分割方法と、切断による分割方法の２つの方法が採用できる。
【００６８】
図７（Ａ）を参照して、折り曲げにより金属基板１１を分離する方法を説明する。ここでは、第１溝２２Ａおよび第２溝２２Ｂが形成された箇所を支点にして、金属基板１１を曲折させている。この図では、紙面上で右側に位置するユニット２１が固定され、左側に位置するユニット２１が曲折されている。この曲折を上下方向に複数回行うことで、ユニット２１どうしは分離される。本形態では、ユニット２１どうしの境界には、第１溝２２Ａおよび第２溝２２Ｂが形成されており、隣接するユニット同士は各溝が設けられていない残りの厚み部分で連結されているのみである。従って、上記した曲折作業によりユニット２１毎の分離は容易に行われる。
【００６９】
図７（Ｂ）を参照して、切断による金属基板１１の分離方法を説明する。ここでは、カッター４６を、第１溝２２Ａに押しつけながら回転させることで、金属基板１１を分割している。カッター４６は円板状の形状を有しており、その周端部は鋭角に形成してある。カッター４６の中心部は、カッター４６が自在に回転できるように支持部４４に固定してある。即ち、カッター４６は駆動力を有さない。カッター４６を第１溝２２Ａの底部に押し当てながら移動させることで、カッター４６は回転し、溝が設けられていない金属基板１１の部分が切断される。
【００７０】
尚、上述以外の方法でも金属基板１１を分離することができる。具体的には、プレス機を用いたパンチング、シャーリング等により金属基板１１を分離することができる。
【００７１】
上述した工程が終了した後には、リード１９の固着および封止樹脂１４の形成を行うことにより、例えば図２に示すような混成集積回路装置５０が完成する。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 回路基板
１１ 金属基板
１１Ａ 第１側辺
１１Ｂ 第２側辺
１１Ｃ 第３側辺
１１Ｄ 第４側辺
１２Ａ 第１アルマイト膜
１２Ｂ 第２アルマイト膜
１３ 導電パターン
１４ 封止樹脂
１５Ａ 半導体素子
１５Ｂ チップ素子
１６ ヒートシンク
１８ 樹脂層
１９ リード
２０ クラック
２１ ユニット
２２Ａ 第１溝
２２Ｂ 第２溝
３０ 反応槽
３２ 電極
３４ 大判基板
３６ 溶液
３８ コイル
４０ ローラー
４２ 導電箔
４４ 支持部
４６ カッター
５０ 混成集積回路装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルマイト膜により主面が被覆された回路基板およびその製造方法に関する。更に本発明は、この回路基板の上面に回路素子が配置された回路装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８を参照して、背景技術の混成集積回路装置１００の構成を説明する（下記特許文献１を参照）。矩形の基板１０１の表面および下面には、アルマイト膜１０６が形成されている。そして、基板１０１の表面に形成されたアルマイト膜１０６は、絶縁層１０２により被覆されている。絶縁層１０２の表面には、所望の電気回路が形成されるように導電パターン１０３が形成されている。導電パターン１０３の所定の箇所に回路素子１０５が固着されることで、所定の電気回路が形成される。ここでは、回路素子として半導体素子およびチップ素子が、導電パターン１０３に接続されている。リード１０４は、基板１０１の周辺部に形成された導電パターン１０３に接続され、外部端子として機能している。封止樹脂１０３は、基板１０１の表面に形成された電気回路を封止する機能を有する。
【０００３】
基板１０１の材料がアルミニウムの場合は、Ａｌ２Ｏ３から成るアルマイト膜が基板１０１の両主面に形成される。アルマイト膜１０６の厚みは、例えば２０μｍ程度である。
【０００４】
アルマイト膜１０６で基板１０１の上面を被覆することにより、アルマイト膜１０６の上面の微細な凹凸に、絶縁層１０２の樹脂成分が嵌合することとなり、絶縁層１０２と基板１０１との密着強度が実現される。更に、アルマイト膜１０６は基板１０１の素材であるアルミニウムよりも堅いので、基板１０１の下面をアルマイト膜１０６で被覆することにより、製造工程の途中段階に於いて、基板１０１の下面にキズがつくことが抑制される。更には、ウェットエッチングにより導電パターン１０３をパターニングする際には、基板１０１全体が、ウェットエッチングで使用されるエッチャントに浸漬されるが、アルマイト膜１０６で基板１０１を被覆することにより、エッチャントにより基板１０１が浸食されることが抑制される。
【０００５】
図９を参照して、上記したアルマイト膜の生成方法を説明する。先ず、反応槽１２０に貯留された溶液１２２に、アルミニウムから成る金属基板１０１を浸漬させる。そして、金属基板１１を挟むように配置された２つの電極１２１Ａおよび電極１２１Ｂに、マイナスの電位を印加する。更に、金属基板１１にはプラスの電位を印加する。このことにより、金属基板１０１に向かって酸素イオンが移動して、両面にＡｌ２Ｏ３から成るアルマイト膜が生成される。
【０００６】
ここでは、金属基板１０１は個々に分割される前の大判サイズであり、例えば１メートル四方の大きさである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１０２６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、混成集積回路装置１００では、アルマイト膜１０６にクラックが発生することで、耐圧が劣化してしまう問題があった。具体的には、図８を参照して、基板１０１は、製造工程の途中段階にて回路装置毎に分離されるが、打ち抜き加工により分割されると、基板１０１の外周部付近に多数のクラックが発生することとなる。このクラックは空洞の状態であるので、クラックを経路として外部から装置内部に容易に水分が侵入する。この様になると、装置内部にてショートが発生してしまう。
【０００９】
更に、アルマイト膜１０６と基板１０１とでは熱膨張係数が大きく異なるので、使用状況下での温度変化が混成集積回路装置５００に作用すると、両者の膨張量が大きく異なり、更に多くのクラックが発生することとなる。この場合に形成されるクラックも空洞の状態であるので、上記した様に外部から内部に水分が侵入する経路となり、耐湿性が劣化してしまう。
【００１０】
更にまた、図９に示すように、１メートル四方の大きさの金属基板１０１に対して、アルマイト膜を形成するための陽極酸化処理を個別に行っていた。このことから、金属基板１０１の交換等に手間がかかり、コスト低減が困難な問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、アルマイト膜に発生するクラックによる耐圧の劣化が抑制された回路基板およびその製造方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、そのような回路基板を備えた回路装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の回路基板は、金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の回路基板の製造方法は、クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、を備え、前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする。
【００１４】
本発明の回路装置は、回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された回路素子とを有し、前記回路基板は、金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の回路装置の製造方法は、クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、前記導電パターンに回路素子を電気的に接続する工程と、を備え、前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属基板の表面を被覆する非有機性絶縁膜（アルマイト膜）に発生したクラックに樹脂層の一部が充填されている。従って、このクラックを経路として外部から内部に水分が進入することが抑制され、侵入した水分に起因したショートが抑制される。
【００１７】
更に、本発明によれば、ボンディング等の加熱工程を行う前に、予め非有機性絶縁膜にクラックを発生させているので、後の加熱工程にて新たにクラックが発生することが抑制されている。樹脂層を形成した後に非有機性絶縁膜に発生したクラックは空洞状態となり、水分の経路となるが、本形態ではこのクラックの発生が抑制されているので、空洞状態のクラックに起因したショートが抑制される。
【００１８】
更にまた、本発明では、長尺の大判基板を溶液中で移動させつつ陽極酸化処理を行うことで非有機性絶縁膜を成膜している。従って、板状の金属基板に対して個別に陽極酸化処理を施していた背景技術と比較すると、一括して陽極酸化処理を行えるので、製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の回路基板を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は拡大断面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図２】本発明の混成集積回路装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はアルマイト膜が成膜される前の大判基板３４を示す断面図であり、（Ｃ）はアルマイト膜が成膜された後の大判基板３４を示す断面図である。
【図４】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はクラックが形成された大判基板３４を示す斜視図であり、（Ｃ）はクラックを示す断面図である。
【図５】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は拡大して示す斜視図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図６】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図８】背景技術の混成集積回路装置を示す断面図である。
【図９】背景技術の混成集積回路装置の製造方法に於いて、金属基板の主面にアルマイト膜を成膜する方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照して、本形態の回路基板１０の構成を説明する。
【００２１】
図１（Ａ）を参照して、回路基板１０は、金属基板１１と、金属基板１１の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａ（非有機性絶縁膜）と、金属基板１１の下面を被覆する第２アルマイト膜１２Ｂと、第１アルマイト膜１２Ａが成膜された金属基板１１の上面を被覆する樹脂層１８と、樹脂層１８の上面に形成された所定形状の導電パターン１３とを備えている。
【００２２】
金属基板１１は、アルミニウムを主材料とする基板であり、その厚みは例えば１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下（例えば１．５ｍｍ）である。金属基板１１の側面の形状は、製造方法により異なる。打ち抜き加工により金属基板１１が大判基板から分離される場合は、金属基板１１の側面は上面に対して垂直な面となる。また、後述するようにＶ字型の溝を設けた箇所にて、大判基板から金属基板１１が分離される場合は、金属基板１１の側面は図１（Ａ）に示すような傾斜面となる。即ち、金属基板１１の側面は、第１の傾斜部Ｓ１と第２の傾斜部Ｓ２とから成り、外側に突出している。
【００２３】
第１アルマイト膜１２Ａは、金属基板１１の上面全域を覆うように形成されている。具体的には、第１アルマイト膜１２ＡはＡｌ２Ｏ３を含み、厚みは例えば１μｍ以上１０μｍ以下である。金属基板１１の表面に第１アルマイト膜１２Ａを形成することにより、樹脂層１８の密着性を向上させることができる。即ち、第１アルマイト膜１２Ａの上面は金属基板１１よりも粗い面であり、第１アルマイト膜１２Ａの上面に設けられた凹凸に樹脂層１８が良好に嵌合し、この結果として樹脂層１８と金属基板１１との密着強度が向上される。本形態の第１アルマイト膜１２Ａにはクラックが発生しているが、このクラックは図１（Ｂ）を参照して後述する。
【００２４】
第２アルマイト膜１２Ｂは、金属基板１１の下面全域を覆うように形成されている。第２アルマイト膜１２Ｂの組成および厚みは、第１アルマイト膜１２Ａと同様でよい。第２アルマイト膜１２Ｂは、製造工程にて、金属基板１１の下面を機械的に保護する役割を有する。更に、第２アルマイト膜１２Ｂは、ウェットエッチングにより導電パターン１３をパターニングする工程にて、金属基板１１の下面をエッチャントから保護する役割を有する。
【００２５】
上記した各アルマイト膜は、最下層の２００Å程度の厚み部分がＡｌ２Ｏ３の組成を有する。そして、その上層に、アルミを含む水酸化物（ＡｌＯＨ２）から成る柱状結晶が形成される。この柱状結晶は、ポーラスに形成される。
【００２６】
樹脂層１８は、第１アルマイト膜１２Ａを覆うように形成され、導電パターン１３と金属基板１１とを絶縁させる働きを有する。樹脂層１８は、Ａｌ２Ｏ３等のフィラーが高充填されたエポキシ樹脂等から成る。フィラーを含むことにより、樹脂層１８の熱抵抗が低減され、回路基板１０に実装される素子から発生した熱を、樹脂層１８を経由して良好に金属基板１１に伝導される。樹脂層１８の厚みＬ１（図１（Ｂ）参照）は例えば５０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００２７】
導電パターン１３は、厚みが例えば５０μｍ程度の銅等の金属から成る金属箔をエッチング加工することにより形成されている。導電パターン１３は、半導体素子等の回路素子やリードが固着されるパッドや、このパッド同士を接続する配線部等から構成される。また、ここでは１層のみの導電パターン１３が図示されているが、樹脂層１８を介して導電パターン１３が多層に積層されても良い。
【００２８】
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１１の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａにはクラック２０が発生している。このクラック２０は、後述するように金属基板１１を機械的に加工することにより設けられても良いし、金属基板１１を加熱することにより設けても良い。
【００２９】
具体的には、第１アルマイト膜１２Ａの厚みＬ２が１μｍ以上１０μｍ以下の場合、クラック２０の幅Ｌ３は１．０μｍ以上２．０μｍ以下である。また、クラック２０の深さとしては、上面から発生したクラック２０が第１アルマイト膜１２Ａの途中にて終端する形状でも良いし、第１アルマイト膜１２Ａを厚み方向に貫通しても良い。図では、クラック２０の断面形状はＶ字型を呈しているが、矩形形状等の他の形状でも良い。
【００３０】
クラック２０には、樹脂層１８が充填されている。この場合、樹脂層１８を構成する樹脂成分のみがクラック２０に充填されても良いし、樹脂成分と共にフィラーも充填されても良い。また、充填される構造としては、樹脂層１８によりクラック２０が完全に充填されても良いし、若干のボイドを残して充填されても良い。この様な構造は、クラック２０が発生している第１アルマイト膜１２Ａが設けられた金属基板１１の上面を、液状または半固形状の樹脂層１８で被覆することにより実現される。
【００３１】
この様にクラック２０に樹脂層１８が充填されることにより、背景技術では空洞状態であったクラック２０が樹脂層１８により実質的に塞がれるので、クラック２０を経由して外部から内部に水分が進入することが防止される。
【００３２】
更に、クラック２０に樹脂層１８が充填される分、第１アルマイト膜１２Ａと樹脂層１８との接触面積が大きくなるので、樹脂層１８と第１アルマイト膜１２Ａとの界面の熱抵抗が低減される。
【００３３】
また、金属基板１１の下面を被覆する第２アルマイト膜１２Ｂに関しても、第１アルマイト膜１２Ａと同様に、クラックが発生している。第２アルマイト膜１２Ｂにクラックが発生することにより、第２アルマイト膜１２Ｂと外気との接触面積が大きくなるので、この第２アルマイト膜１２Ｂを経由した放熱が良好となる。
【００３４】
図１（Ｃ）は、樹脂層１８および導電パターン１３が省かれた状態の回路基板１０を示す斜視図である。この図を参照して、第１アルマイト膜１２Ａに設けられるクラック２０は、金属基板１１の第１側辺１１Ａから対向する第２側辺１１Ｂに渡り連続して設けられている。クラック２０がこの様に一方方向に伸びる原因は、図４（Ａ）に示す細長いローラー４０にて押圧する平坦化加工を行うからである。従って、クラック２０が伸びる方向は、ローラー４０の軸方向と一致している。
【００３５】
ここでは、大部分のクラック２０は、第１側辺１１Ａから第２側辺１１Ｂに到るまで形成されているが、他の方向にクラック２０が設けられても良い。具体的には、クラック２０は、第１側辺１１Ａまたは第２側辺１１Ｂから第３側辺１１Ｃに到るまで形成されても良いし、第１側辺１１Ａまたは第２側辺１１Ｂから第４側辺１１Ｄに到るまで形成されても良い。更には、第３側辺１１Ｃから第４側辺１１Ｄに到るまでクラック２０が形成されても良い。
【００３６】
図２を参照して、上記した構成の回路基板１０が採用された回路装置である混成集積回路装置５０の構成を説明する。
【００３７】
混成集積回路装置５０は、上面に導電パターン１３が設けられた回路基板１０と、導電パターン１３に電気的に接続された半導体素子１５Ａ等の回路素子と、導電パターン１３に固着されて外部に導出するリード１９と、これらを一体的に被覆する封止樹脂１４とを備えている。
【００３８】
半導体素子１５Ａおよびチップ素子１５Ｂの回路素子は、導電パターン１３の所定の箇所に固着されている。
【００３９】
半導体素子１５Ａとしては、トランジスタ（バイポーラ・トランジスタ、パワーＭＯＳ、ＩＧＢＴ等）、ＬＳＩチップ、ダイオード等が採用される。ここでは、半導体素子１５Ａと導電パターン１３とは、金属細線１７を介して接続される。更にまた、半導体素子１５Ａからの発熱が多量な場合は、半導体素子１５Ａと導電パターン１３との間に、銅などの金属片から成るヒートシンク１６を介在させても良い。
【００４０】
チップ素子１５Ｂとしては、チップ抵抗、チップコンデンサ、インダクタンス、サーミスタ、アンテナ、発振器など、両端に電極部を有する素子が採用される。更にまた、樹脂封止型のパッケージ等も、回路素子として導電パターン１３に固着することができる。
【００４１】
リード１９は、金属基板１１の周辺部に設けられた導電パターン１３から成るパッドに固着され、外部との入力・出力を行う働きを有する。ここでは、一つの側辺に多数個のリード１９が固着されている。尚、リード１９は金属基板１１の４辺から導出させることも可能であり、対向する２辺から導出させることも可能である。
【００４２】
封止樹脂１４は、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドにより形成され、回路基板１０の下面も含めた全体を封止している。この構造により、回路基板１０が外部に露出しないので、装置全体の耐湿性および耐圧性を向上させることができる。また、回路基板１０の下面を封止樹脂１４から外部に露出させると、露出する回路基板１０により放熱性が向上される。更に、従来から用いられているケースを用いた封止構造でも良い。
【００４３】
図３から図７を参照して、上記した構成の回路基板および混成集積回路装置の製造方法を説明する。
【００４４】
図３を参照して、先ず、アルミニウムから成る長尺の大判基板３４の主面に、アルマイト膜（非有機性絶縁膜）を成膜する。図３（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図３（Ｂ）はアルマイト膜を成膜する前の状態の大判基板３４を示す断面図であり、図３（Ｃ）はアルマイト膜を成膜した後の大判基板３４を示す断面図である。
【００４５】
図３（Ａ）を参照して、大判基板３４は、厚みが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のアルミニウムから成る金属基板である。大判基板３４の平面視でのサイズは、例えば、幅が１ｍ程度であり、長さが数十メートル程度である。
【００４６】
本工程では、大判基板３４をコイル３８として巻き取りつつ、陽極酸化処理によるアルマイト膜の成膜を行っている。この巻き取りは、大判基板３４を製造する工場から、大判基板３４を加工して回路基板や混成集積回路装置を製造する工場に、効率的に基板を輸送するために行われる。
【００４７】
具体的には、コイル３８として巻き取られる大判基板３４が通過する経路には、反応槽３０が配置されている。反応槽３０には、硼酸アンモニウム等を含む溶液３６が貯留されており、この溶液３６にはマイナスの電圧が印加される電極３２が浸漬されている。そして、大判基板３４にはプラスの電圧が印加されている。
【００４８】
このことにより、溶液３６の内部を大判基板３４が通過するときに、大判基板３４に向かって酸素イオンが移動して、大判基板３４の両主面にＡｌ２Ｏ３から成るアルマイト膜が生成される。即ち、図３（Ｃ）を参照して、大判基板３４の上面は第１アルマイト膜１２Ａが成膜され、大判基板３４の下面には第２アルマイト膜１２Ｂが成膜される。これらのアルマイト膜の詳細は上記したとおりである。
【００４９】
本工程では、コイル３８として大判基板３４が巻き取られる経路の一部に、陽極酸化用の反応槽３０を設け、この反応槽３０に大判基板３４を通過させることにより、大判基板３４の両主面に第１アルマイト膜１２Ａおよび第２アルマイト膜１２Ｂを成膜させている。即ち、大判基板３４を巻き取る工程の一部に、アルマイト膜を成膜させる工程が含まれている。従って、背景技術のように、アルマイト膜を成膜するのみの工程が省かれるので、その分製造コストが低減される。また、本工程にて形成されるアルマイト膜には、コイルとして巻き取られる際にクラックが発生する場合がある。
【００５０】
図４を参照して次に、大判基板３４を被覆するアルマイト膜にクラックを発生させる。図４（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図４（Ｂ）は本工程を経た大判基板３４を示す斜視図であり、図４（Ｃ）は形成されるクラック２０を示す図である。尚、本工程以降の工程は、大判基板３４から混成集積回路装置を製造する工場にて行われる。
【００５１】
本工程では、コイル３８の状態で湾曲している大判基板３４を平坦化加工し、この平坦化加工によりアルマイトにクラックを発生させている。
【００５２】
図４（Ａ）を参照して、コイル３８の状態で巻かれている大判基板３４は湾曲しており、このままでは回路基板の材料として用いられないので、平坦化加工する必要がある。ここでは、回転する多数個のローラー４０にて、上下両方向から押圧力を加えつつ、コイル３８から大判基板３４を紙面上にて左方向に引き出すことで、大判基板３４を平坦化している。
【００５３】
ローラー４０は、上下両方向から局所的に大判基板３４を押圧するので、ローラー４０の軸方向に沿ってクラック２０が発生する（図４（Ｂ）参照）。即ち、大判基板３４の長手方向の側辺から、対向する長手方向の側辺に到るまで、多数個のクラック２０が発生する。
【００５４】
図４（Ｃ）を参照して、大判基板３４の上面を被覆する第１アルマイト膜１２Ａには、Ｖ字状の断面形状を呈するクラック２０が形成されている。このクラック２０の形状は上記した通りである。即ち、クラック２０の深さとしては、上面から発生したクラック２０が第１アルマイト膜１２Ａの途中にて終端しても良いし、第１アルマイト膜１２Ａを厚み方向に貫通しても良い。更に、クラック２０の断面形状は四角形形状等の他の形状でも良い。
【００５５】
同様に、本工程により、大判基板３４の下面を被覆するアルマイト膜にもクラック２０が形成される。
【００５６】
更にまた、上記説明では、ローラー４０を用いた機械的加工によりアルマイト膜にクラックを発生させたが、他の手法によりクラックを発生させても良い。例えば、大判基板３４に対して急激な温度変化を与えると、大判基板３４とアルマイト膜とでは熱膨張係数が大きく異なるので両者の界面に熱応力が発生し、アルマイト膜にクラックを発生させることが出来る。
【００５７】
本工程が終了した後は、導電パターンの製造や回路素子の実装を良好に行うために、シャーリング等の切断手段により大判基板３４は分割される。例えば、大判基板３４は、１メートル四方の中判の金属基板に分割され、この金属基板に対して次工程以降の工程が施される。
【００５８】
図５を参照して、次に、金属基板１１の上面に樹脂層１８および導電パターン１３を形成する。
【００５９】
図５（Ａ）を参照して、本工程では先ず、樹脂層１８が下面に貼着された導電箔４２を、金属基板１１の上面に積層させている。導電箔４２は、圧延加工または電解メッキ処理により形成され、厚みが５０μｍ程度の銅などの金属から成る。樹脂層１８は、粒状のアルミナ等のフィラーが充填されたエポキシ樹脂等から成り、半固形（Ｂステージ）の状態で、導電箔４２の下面に貼着されている。樹脂層１８の厚みは例えば５０μｍ程度である。
【００６０】
ここでは、導電箔４２および樹脂層１８から成る積層シートを、金属基板１１の上面に積層させている。積層させる方法としては、クラック２０が樹脂層１８により良好に充填されるように、真空プレスが採用されても良い。更に、この積層が終了した後は、樹脂層１８を必要に応じて加熱硬化させる。
【００６１】
また、樹脂層１８および導電箔４２を積層させる方法としては、他の方法が採用されても良い。例えば、液状の樹脂層１８を金属基板１１の上面に塗布した後に、この樹脂層１８の上面に導電箔４２を貼着させても良い。
【００６２】
図５（Ｂ）を参照して、樹脂層１８を積層させることにより、第１アルマイト膜１２Ａに形成されたクラック２０には、樹脂層１８が充填される。本工程では、樹脂層１８に含まれるエポキシ樹脂等の樹脂成分は、液状または半固形の状態であるので、樹脂層１８は容易に各クラック２０に充填される。また、樹脂層１８には、微少な粒状のフィラーが添加されているので、フィラーの一部もクラック２０に充填される。
【００６３】
本形態では、第１アルマイト膜１２Ａにクラック２０を発生させた後に、このクラック２０を樹脂層１８で充填している。また、後の工程で金属基板１１が加熱されても、既にクラック２０が発生しているので、金属基板１１とアルマイト膜との熱膨張係数の違いによりクラック２０が発生することは殆ど無い。従って、本形態では、空洞状態のクラック２０が殆ど存在しないので、クラック２０を経由した水分の侵入が抑制されている。
【００６４】
図５（Ｃ）を参照して、次に、ウェットエッチングにより導電箔４２を選択的に除去することにより、導電パターン１３を形成する。本工程では、混成集積回路装置となるユニット２１が複数個配置されているので、ユニット２１毎に同一の形状の導電パターン１３が形成される。
【００６５】
図６（Ａ）を参照して、次に、ユニット２１同士の境界に沿って、金属基板１１の表面および下面に、第１溝２２Ａおよび第２溝２２Ｂを形成する。これらの溝は、刃先の形状がＶ字状のダイシングソーにて、金属基板１１の上面および下面から研削加工を行うことにより形成される。
【００６６】
図６（Ｂ）を参照して、次に、回路素子を導電パターン１３に電気的に接続する。ここでは、半導体素子１５Ａやチップ素子１５Ｂ等の回路素子が、半田等を介して導電パターン１３に固着されている。更に、半導体素子１５Ａの表面の電極は、金属細線を介して導電パターン１３と電気的に接続されている。更に、半導体素子１５Ａは、導電パターン１３に固着されたヒートシンク１６の上面に載置されても良い。
【００６７】
図７を参照して、次に、金属基板１１を分離する工程を説明する。金属基板１１を分離する方法としては、折り曲げによる分割方法と、切断による分割方法の２つの方法が採用できる。
【００６８】
図７（Ａ）を参照して、折り曲げにより金属基板１１を分離する方法を説明する。ここでは、第１溝２２Ａおよび第２溝２２Ｂが形成された箇所を支点にして、金属基板１１を曲折させている。この図では、紙面上で右側に位置するユニット２１が固定され、左側に位置するユニット２１が曲折されている。この曲折を上下方向に複数回行うことで、ユニット２１どうしは分離される。本形態では、ユニット２１どうしの境界には、第１溝２２Ａおよび第２溝２２Ｂが形成されており、隣接するユニット同士は各溝が設けられていない残りの厚み部分で連結されているのみである。従って、上記した曲折作業によりユニット２１毎の分離は容易に行われる。
【００６９】
図７（Ｂ）を参照して、切断による金属基板１１の分離方法を説明する。ここでは、カッター４６を、第１溝２２Ａに押しつけながら回転させることで、金属基板１１を分割している。カッター４６は円板状の形状を有しており、その周端部は鋭角に形成してある。カッター４６の中心部は、カッター４６が自在に回転できるように支持部４４に固定してある。即ち、カッター４６は駆動力を有さない。カッター４６を第１溝２２Ａの底部に押し当てながら移動させることで、カッター４６は回転し、溝が設けられていない金属基板１１の部分が切断される。
【００７０】
尚、上述以外の方法でも金属基板１１を分離することができる。具体的には、プレス機を用いたパンチング、シャーリング等により金属基板１１を分離することができる。
【００７１】
上述した工程が終了した後には、リード１９の固着および封止樹脂１４の形成を行うことにより、例えば図２に示すような混成集積回路装置５０が完成する。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 回路基板
１１ 金属基板
１１Ａ 第１側辺
１１Ｂ 第２側辺
１１Ｃ 第３側辺
１１Ｄ 第４側辺
１２Ａ 第１アルマイト膜
１２Ｂ 第２アルマイト膜
１３ 導電パターン
１４ 封止樹脂
１５Ａ 半導体素子
１５Ｂ チップ素子
１６ ヒートシンク
１８ 樹脂層
１９ リード
２０ クラック
２１ ユニット
２２Ａ 第１溝
２２Ｂ 第２溝
３０ 反応槽
３２ 電極
３４ 大判基板
３６ 溶液
３８ コイル
４０ ローラー
４２ 導電箔
４４ 支持部
４６ カッター
５０ 混成集積回路装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、
前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記金属基板は、一方向で対向する第１側辺および第２側辺と、他方向で対向する第３側辺および第４側辺とを備え、
前記クラックは、前記第１側辺から第２側辺に向かって形成されることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記樹脂層を構成する樹脂およびフィラーの一部が、前記クラックに充填されることを特徴とする請求項２記載の回路基板。
【請求項４】
前記クラックは、前記非有機性絶縁膜を貫通して設けられることを特徴とする請求項３記載の回路基板。
【請求項５】
前記非有機性絶縁膜は、前記金属基板の他主面にも設けられ、
前記他主面に設けられた前記非有機性絶縁膜にもクラックが形成されていることを特徴とする請求項４記載の回路基板。
【請求項６】
前記金属基板はアルミニウムを主体とする基板であり、
前記非有機性絶縁膜はアルマイトを含む絶縁膜であることを特徴とする請求項５記載の回路基板。
【請求項７】
クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、
前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、を備え、
前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂層および導電パターンを形成する工程は、
シート状の前記樹脂層が貼着された導電箔を前記金属基板に積層して、前記樹脂層の一部を前記非有機性絶縁膜の前記クラックに充填させる工程と、
前記導電箔を選択的にエッチングすることにより前記導電パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項７記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂層は、半固形の状態で前記金属基板に積層さることにより、前記クラックに前記樹脂層の一部が充填され、
前記積層が終了した後に前記樹脂層は加熱硬化されることを特徴とする請求項８記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記非有機性絶縁膜の前記クラックは、前記金属基板に対して押圧加工を行うことにより形成されることを特徴とする請求項９記載の回路基板の製造方法。
【請求項１１】
前記非有機性絶縁膜は、前記金属基板を溶液中で移動させつつ陽極酸化処理することにより成膜されることを特徴とする請求項１０記載の回路基板の製造方法。
【請求項１２】
回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された回路素子とを有し、
前記回路基板は、金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、
前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする回路装置。
【請求項１３】
クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、
前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、
前記導電パターンに回路素子を電気的に接続する工程と、を備え、
前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項１】
金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、
前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記金属基板は、一方向で対向する第１側辺および第２側辺と、他方向で対向する第３側辺および第４側辺とを備え、
前記クラックは、前記第１側辺から第２側辺に向かって形成されることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記樹脂層を構成する樹脂およびフィラーの一部が、前記クラックに充填されることを特徴とする請求項２記載の回路基板。
【請求項４】
前記クラックは、前記非有機性絶縁膜を貫通して設けられることを特徴とする請求項３記載の回路基板。
【請求項５】
前記非有機性絶縁膜は、前記金属基板の他主面にも設けられ、
前記他主面に設けられた前記非有機性絶縁膜にもクラックが形成されていることを特徴とする請求項４記載の回路基板。
【請求項６】
前記金属基板はアルミニウムを主体とする基板であり、
前記非有機性絶縁膜はアルマイトを含む絶縁膜であることを特徴とする請求項５記載の回路基板。
【請求項７】
クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、
前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、を備え、
前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂層および導電パターンを形成する工程は、
シート状の前記樹脂層が貼着された導電箔を前記金属基板に積層して、前記樹脂層の一部を前記非有機性絶縁膜の前記クラックに充填させる工程と、
前記導電箔を選択的にエッチングすることにより前記導電パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項７記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂層は、半固形の状態で前記金属基板に積層さることにより、前記クラックに前記樹脂層の一部が充填され、
前記積層が終了した後に前記樹脂層は加熱硬化されることを特徴とする請求項８記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記非有機性絶縁膜の前記クラックは、前記金属基板に対して押圧加工を行うことにより形成されることを特徴とする請求項９記載の回路基板の製造方法。
【請求項１１】
前記非有機性絶縁膜は、前記金属基板を溶液中で移動させつつ陽極酸化処理することにより成膜されることを特徴とする請求項１０記載の回路基板の製造方法。
【請求項１２】
回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された回路素子とを有し、
前記回路基板は、金属基板と、前記金属基板の一主面に形成された非有機性絶縁膜と、前記非有機性絶縁膜を被覆する樹脂層と、前記樹脂層の上面に形成された導電パターンとを備え、
前記非有機性絶縁膜に設けられたクラックに、前記樹脂層の一部が充填されることを特徴とする回路装置。
【請求項１３】
クラックが発生している非有機性絶縁膜により主面が被覆された金属基板を用意する工程と、
前記非有機性絶縁膜の上面に樹脂層および導電パターンを形成する工程と、
前記導電パターンに回路素子を電気的に接続する工程と、を備え、
前記非有機性絶縁膜の前記クラックに前記樹脂層の一部を充填することを特徴とする回路装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１５１２９５（Ｐ２０１１−１５１２９５Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３０３１（Ｐ２０１０−１３０３１）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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